Системы управления кораблем и его энергетической установкой

Военно-морские силы /
В последние годы за рубежом повысилось внимание к созданию и практическому использованию различных систем управления кораблем (СУК) и его энергетической установки (ЭУ). Это объясняется тем, что широкое применение ракетного оружия, быстроходных торпед, автоматических артиллерийских установок в морском бою резко повысит напряжённость боевых действий на море. Поэтому требования к быстроте и точности управления кораблем и его ЭУ уже выходят за пределы физиологических возможностей человека и предполагают обязательное использование автоматизированных устройств, созданных на базе современной техники.

В настоящее время системы управления кораблём и его ЭУ установлены на кораблях различных классов с газотурбинными, ядерными, паросиловыми и дизельными энергетическими установками.

Корабли с газотурбинной ЭУ


Эскадренный миноносец «Спрюенс» первый корабль в ВМС со всережимной газотурбинной ЭУ. На каждый из двух гребных валов с винтом регулируемого шага через двухступенчатый редуктор с раздвоением мощности работают два газотурбинных двигателя мощностью по 20 900 л. с.

Специальный пульт в ходовой рубке позволяет одному оператору управлять манёврами корабля и изменять скорость его хода (рис. 1). Мощность, передаваемая на винт, и его шаг изменяются при помощи рукоятки. Рукоятки управления установками правого и левого бортов расположены так, что оператор может перемещать их одной рукой. Они могут также использоваться как рукоятки машинного телеграфа для передачи приказаний в центральный пост управления (ЦПУ) энергетической установкой, расположенный между машинными отделениями (рис. 2), или в местные посты управления в машинных отделениях (в зависимости от места управления энергетической установкой). Пульты управления установками имеются также на крыльях ходового мостика, что существенно облегчает управление маневрами корабля при швартовках, совместном плавании и т. п.

Ходовая рубка эскадренного миноносца «Спрюенс»Рис. 1. Ходовая рубка эскадренного миноносца

Система управления ЭУ снабжена программными устройствами для автоматического пуска любого из четырёх двигателей. При нажатии кнопки «Принять нагрузку» на пульте управления в ходовой рубке автоматически запускается двигатель.

В ЦПУ расположены пульты с приборами и аппаратурой для контроля за работой всей ЭУ, включая электроэнергетическую систему (ЭЭС) и различные корабельные механизмы. На пульте ЦПУ есть устройство для автоматического управления главными двигателями и устройство для ручного управления, с помощью которого можно запускать и останавливать любой двигатель, переходить на работу другого, а также изменять их мощность. Поступившие с мостика приказания, положения органов управления и режимы работы двигателей автоматически фиксируются тремя печатающими устройствами.

Центральный пост управления энергетической установкой эскадренного миноносца «Спрюенс»Рис. 2. Центральный пост управления энергетической установкой эскадренного миноносца «Спрюенс»

В ЦПУ на специальном пульте управления ЭЭС размещена аппаратура для автоматического пуска и переключения трёх газотурбогенераторов, автоматической записи параметров их работы, дистанционного включения и переключения автоматов и переключателей схемы генерирования и распределения электроэнергии.

Контроль параметров ЭУ производится с помощью цифровой ЭВМ, которая обрабатывает сигналы, поступающие примерно от 300 датчиков. В случае отклонения контролируемого параметра от установленной величины за допустимые пределы срабатывают звуковая и световая сигнализация, автоматически фиксируются на печатающем устройстве время, наименование и значение этого параметра (последнее одновременно отображается на световом табло). Через определённые промежутки времени на печатающем устройстве фиксируется около 150 параметров. На нём по желанию оператора можно фиксировать значение одного или нескольких параметров и одновременно отображать их на световом табло. Для отпечатывания значений всех контролируемых параметров требуется не более 10 с.

В ЦПУ на ходу работу ЭУ контролируют вахтенный инженер-механик и три специалиста: по главным двигателям, электрооборудованию и живучести (унтер-офицерский и рядовой состав). В походе постоянной вахты в машинных отделениях нет, а проводятся только периодические осмотры механизмов.

Представляет интерес автоматизированная ЭЭС на эскадренном миноносце УРО ВМС Нидерландов «Тромп», в качестве источников электроэнергии на нем установлены четыре дизель-генератора (ДГ).

Широкая автоматизация ЭЭС объясняется желанием сократить численность обслуживающего персонала, а также тем обстоятельством, что при авариях и выходе из строя части технических средств электронная аппаратура управления, созданная на твёрдых схемах, работает надёжнее и быстрее, чем операторы. Кроме того, это позволяет сократить время работы вспомогательных ДГ за счёт автоматического обеспечения работы только такого их количества, которое полностью удовлетворяет потребности корабля в электроэнергии.


Автоматизация управления ЭЭС осуществляется системами автоматического распределения нагрузки между дизель-генераторами, их автоматического пуска и остановки, защиты сети от последствии нарушения нормальной работы регуляторов числа оборотов ДГ и средствами электрической защиты генераторов.

Первая система использует метод ведущего генератора (в обычных условиях — первый дизель-генератор), а нагрузка остальных выравнивается автоматически по нему. В случае выхода его из строя ведущим автоматически становится следующий по порядку дизель-генератор.

Вторая система автоматически пускает или останавливает ДГ в зависимости от общей нагрузки в сети, а также при аварии одного из дизель-генераторов. В последнем случае, чтобы избежать остановки оставшихся ДГ до того, как вводимый в действие ДГ примет нагрузку, автоматически включается регулятор, который нагружает до 130% номинальной нагрузки действующие дизель-генераторы (на время не более 5 с). Затем регуляторы дизель-генераторов вновь переводятся в исходное положение (поддержание числа оборотив при нагрузках до 110% номинальной). Если за эти 5 с вводимый в действие ДГ не принял нагрузку, то система управления автоматически отключает второстепенных потребителей (половину осветительной сети, часть вентиляции, бытовые системы).

Защита генераторов по электрическим параметрам осуществляется третьей системой, включающей электронные устройства, реагирующие на сигналы, поступающие от датчиков перегрузки, обратной мощности, тока, сдвига фаз и т. д. И наконец, система защиты сети от последствий нарушения нормальной работы регуляторов автоматически выявляет ДГ с нарушенной настройкой регулятора числа оборотов, сигнализирует об этом и в случае необходимости останавливает его.

Контроль за распределением электроэнергии производится оператором с пульта управления ЭЭС в посту энергетики и живучести, где размещены контрольно-измерительные приборы, мнемосхема основной сети. Каждая сигнальная лампочка мнемосхемы встроена в кнопку управления соответствующим устройством.

Надводные корабли с ядерной ЭУ


В ходовой рубке атомного крейсера УРО ВМС США установлен специальный пульт управления кораблём, обслуживаемый одним оператором. Пульт состоит из трёх секций: контрольно-измерительной, управления рулём и энергетической установкой.

На панелях контрольно-измерительной секции находится большая часть сигнальных приборов, которые в прошлом на кораблях размешались в различных местах ходовой рубки. Эти приборы предназначены для оповещения о падении давления в гидросистеме рулевого привода, неисправности следящей системы рулевого устройства, пожарах и затоплении корабельных отсеков, а также о нарушении герметичности обтекателя гидроакустической станции и неисправности гирокомпаса. Они снабжены средствами световой и звуковой сигнализации.

На панелях секции управления рулём расположены авторулевой и приборы для дистанционного пуска и остановки насосов гидропривода рулевого устройства в румпельном отделении. Эти насосы могут работать и при затоплении отсека, в котором они установлены. С помощью громкоговорящей, автоматической и телефонной связи секция управления связана с пультами, установленными на крыльях мостика. Она снабжена контроллером, при помощи которого оператор управляет рулём через две независимые усилительные следящие системы, размещённые по правому и левому бортам корабля. При выходе из строя одной из них вторая включается автоматически. В случае аварии обеих систем автоматически вводится в действие система ручного (или неследящего) управления рулём. На панелях секции управления рулём расположены репитеры гирокомпаса и указатели положения руля.

На панелях секции управления ЭУ размещены датчики машинных телеграфов, указатели тахометров, а также контрольно-измерительные приборы и сигнальные устройства, отображающие состояние и степень нагрузки основных узлов ЭУ. У задней стенки этой секции на основании пульта установлен магнитный компас. Рулевой может наблюдать его показания через перископическое устройство, четырёхдюймовый окуляр которого расположен на панели секции. На пульте имеется устройство автоматического приёма и отображения передаваемых из БИП значений курса уклонения от торпед, курса атаки подводной лодки и боевого курса при применении оружия.

Небольшие пульты на крыльях мостила позволяют вахтенному офицеру или командиру управлять оттуда рулём как с помощью авторулевого, так и непосредственно при помощи контроллера. На них находятся датчики машинных телеграфов для передачи приказаний в ЦПУ ЭУ об изменении скорости хода.

Корабли с дизельной ЭУ


Иностранные военно-морские специалисты считают, что дизельные ЭУ наиболее приспособлены к дистанционному управлению с помощью автоматизированных устройств, особенно на малых кораблях и катерах. Так, на сторожевых катерах ВМС США постройки начала 60-х годов установлено по два дизеля мощностью 600 л. с. Ими управляют с пульта на ходовом мостике (в машинном отделении вахта не несётся), который оборудован аварийно-предупредительной сигнализацией и приборами, контролирующими работу дизелей. Пуск, управление дизелями и наблюдение за приборами осуществляет один человек.

В ВМС США система дистанционного автоматизированного управления дизельной ЭУ крупного надводного корабля отрабатывалась на океанографическом судне-катамаране «Хэйз» (водоизмещение 3085 т). В каждом корпусе установлены главный дизель (мощность 2700 л. с.) и вспомогательный (мощность 165 л. с.), которые могут вращать винт регулируемого шага через одноступенчатый и двухступенчатый редукторы соответственно. В качестве источников электроэнергии на судне установлены три ДГ мощностью по 350 кВт.

Вышеназванная система управляет главными и вспомогательными двигателями по заранее заданной программе при помощи двух рукояток, находящихся на каждом из пяти пультов управления: в ходовой рубке, на крыльях ходового мостика, в ЦПУ ЭУ и в запасном посту управления, расположенном в кормовой части надстройки. В центральном посту управления размещён главный пульт, с помощью которого вахтенный инженер-механик контролирует состояние и работу главных и вспомогательных двигателей и их муфт. Там же находятся устройства автоматизированной системы записи параметров работы ЭУ и аварийно-предупредительная сигнализация.

С главного пульта осуществляется дистанционное управление и контроль за работой вспомогательных механизмов ЭУ и общесудовых систем. Испарители, вспомогательные котлы, система кондиционирования воздуха, холодильные установки, воздушные компрессоры включаются с местных постов управления и работают автоматически. В ЦПУ имеется пульт дистанционного включения электропожарных насосов, водоотливных и осушительных средств. Здесь же параллельно главному пульту расположен специальный щит контроля и управления работой ЭЭС. На судне предусмотрено местное управление любым главным и вспомогательным двигателем из постов аварийного управления, находящихся в машинном отделении каждого корпуса.

Система дистанционного автоматического управления ЭУ позволяет одному вахтенному инженеру механику контролировать работу ЭУ по всех режимах её использования при отсутствии постоянной вахты в машинном отделении. Только помощник вахтенного механика периодически обходит машинное отделение и осматривает все работающие механизмы. Такое сокращение состава вахты достигается за счёт развитой системы дистанционного управления и контроля, регистрации параметров и их отклонений от нормальных значений. Из ЦПУ вахтенный инженер механик может выполнять более 200 операций по дистанционному управлению механизмами, устройствами и арматурой систем.

Контроль за работой ЭУ обеспечивают 187 непрерывно действующих приборов, отображающих параметры работы ЭУ. Более 180 значений параметров воспроизводится на специальных табло по запросу вахтенного механика. Автоматизированная система записи параметров работы ЭУ фиксирует 76 параметров. По сообщению иностранной печати, такая развитая система контроля в сочетании с достаточным уровнем надёжности и ремонтопригодности электронных компонентов обеспечили безаварийную эксплуатацию ЭУ судна в течение ряда лет.

Корабли с паросиловой ЭУ


Системы автоматического управления питанием и горением топлива в паровых котлах были установлены ещё на кораблях ВМС США с паросиловой (ПС) ЭУ постройки 50-х годов. В США наибольшее распространение получили системы автоматического управления паровыми котлами на пневмоэлементах.

В начале 60-х годов в ВМС США и Великобритании новые корабли с паросиловой ЭУ были оборудованы системой дистанционного автоматического управления с поста, расположенного в звуко- и теплоизолированной выгородке машинного отделения. Управление осуществлялось вахтенным инженером-механиком и техником, который периодически обходил машинное отделение. На посту устанавливались электронные измерительные приборы, в том числе и управляющие логические устройства, которые не только выявляли и регистрировали критические значения параметров работы ЭУ, но и автоматически через заданный интервал времени фиксировали их при помощи электрической пишущей машинки.

Такие приборы и системы отрабатывались в конце 60-х годов на десантном грузовом транспорте ВМС США «Чарлстон» (полное водоизмещение 20 700 т). На нём установлена одновальная ПС ЭУ (мощность 22 000 л с.), состоящая из турбин высокого и низкого давления переднего хода, турбины заднего хода в корпусе турбины низкого давления, редуктора и двух паровых котлов. ЭЭС имеет в качестве источников электроэнергии два турбогенератора (мощностью по 2000 кВт) и два дизель-генератора (1000 кВт).

По данным зарубежной печати, ЭУ можно управлять с пульта, установленного прямо в ходовой рубке. Вахтенный офицер при помощи штурвала, связанного с электрогидравлическим приводом, управляет маневровыми клапанами турбин переднего и заднего хода и изменяет обороты и направление вращения гребного вала. Такой же штурвал установлен в ЦПУ ЭУ. В случае выхода из строя электрической схемы или сервопровода маневровыми клапанами управляют с пульта ЦПУ дистанционно вручную механическим приводом. СУК предусматривает ограничение скорости открытия маневровых клапанов с учётом возможностей паровых котлов по паропроизводительности.

Паровые котлы снабжены системой автоматического управления питанием и горением топлива. Подъём пара в котлах производится с местного поста управления в%ессе подготовки корабля к походу. Затем котлы переводятся на автоматическое управление, при котором их паропроизводительность изменяется автоматически в зависимости от открытия маневровых клапанов турбин. Предусмотрено также ручное аварийное управление работой котлов.

На главном пульте в ЦПУ в виде мнемосхемы представлены главные и вспомогательные паропроводы, там же размешены контрольные приборы отображающие основные параметры работы ЭУ, средства сигнализации и кнопки автоматического пуска и остановки турбопитательных насосов, котельных электровентиляторов и электротопливных насосов.

Испарительные и рефрижераторные установки, система кондиционирования воздуха, компрессоры сжатого воздуха высокого и низкого давления, насосы пресной воды включаются в действие с местных постов управления и работают автоматически. Их работу контролируют приборы на главном пульте в ЦПУ.

В походле ЭУ обслуживается вахтой в ЦПУ из четырёх человек: инженер-механик, машинист-турбинист у штурвала управления маневровыми клапанами, электрик и котельный машинист. Оборудование пультов в ЦПУ позволяет производить 150 операций по дистанционному управлению механизмами, устройствами и арматурой систем. Вахтенные непрерывно следят за параметрами работы ЭУ по 170 приборам. Кроме того значения 64 параметров высвечиваются по запросу на специальных табло. Мнемосхемы паропроводов и ЭЭС снабжены 280 лампочками предупредительно-световой и общей сигнализации.

Подобными системами управления оборудованы также четыре десантных грузовых транспорта типа «Чарлстон», многоцелевые транспорты снабжения «Уайт Плейнс», «Конкорд», «Сан-Диего» и быстроходные универсальные транспорты снабжения. По сообщению иностранной печати, применение СУК позволило сократить численность экипажей и снизить стоимость эксплуатации кораблей. Так, на десантных и грузовых транспортах численность машинной вахты сокращена с 17 до трёх-четырех человек, а экипажа — на 45 человек. Считают, что расходы на эксплуатацию пяти десантных грузовых транспортов за период их нахождения в составе ВМС уменьшатся примерно на 45 млн. долларов.

По мнению иностранных военно-морских специалистов, основу всех автоматизированных систем управления кораблём в конце 70-х годов и начале 80-х годов составят цифровые электронные вычислительные машины. Широкое применение таких ЭВМ вызвано необходимостью решать не только задачи программного автоматизированного управления ЭУ, но и контролировать состояние корабельного вооружения и технических средств, определять технико-эксплуатационные показатели их работы.

Постоянное внимание командования ВМС стран — участниц к совершенствованию средств управления боевыми кораблями свидетельствует о стремлении империалистических кругов этих стран поддерживать свои ВМС в высокой степени боеготовности для осуществления агрессивных замыслов в отношении стран социалистического содружества и других миролюбивых государств.

Похожие записи

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.