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船舶自動舵的工作原理是怎樣的

發布時間: 2023-02-15 03:40:56

① 船用舵機的工作原理

舵機的構造
舵機主要是由外殼、電路板、無核心馬達、齒輪與位置檢測器所構成。其工作原理是由接收機發出訊號給舵機,經由電路板上的
IC判斷轉動方向,再驅動無核心馬達開始轉動,透過減速齒輪將動力傳至擺臂,同時由位置檢測器送回訊號,判斷是否已經到達定位。位置檢測器其實就是可變電阻,當舵機轉動時電阻值也會隨之改變,藉由檢測電阻值便可知轉動的角度。一般的伺服馬達是將細銅線纏繞在三極轉子上,當電流流經線圈時便會產生磁場,與轉子外圍的磁鐵產生排斥作用,進而產生轉動的作用力。依據物理學原理,物體的轉動慣量與質量成正比,因此要轉動質量愈大的物體,所需的作用力也愈大。舵機為求轉速快、耗電小,於是將細銅線纏繞成極薄的中空圓柱體,形成一個重量極輕的五極中空轉子,並將磁鐵置於圓柱體內,這就是無核心馬達。
為了適合不同的工作環境,有防水及防塵設計的舵機;並且因應不同的負載需求,舵機的齒輪有塑膠及金屬之區分,金屬齒輪的舵機一般皆為大扭力及高速型,具有齒輪不會因負載過大而崩牙的優點。較高級的舵機會裝置滾珠軸承,使得轉動時能更輕快精準。滾珠軸承有一顆及二顆的區別,當然是二顆的比較好。目前新推出的
FET
舵機,主要是採用
FET(Field
Effect
Transistor)場效電晶體。FET
具有內阻低的優點,因此電流損耗比一般電晶體少。
技術規格
廠商所提供的舵機規格資料,都會包含外形尺寸(mm)、扭力(kg-cm)、速度(秒/60°)、測試電壓(V)及重量(g)等基本資料。扭力的單位是
kg-cm,意思是在擺臂長度
1
公分處,能吊起幾公斤重的物體。這就是力臂的觀念,因此擺臂長度愈長,則扭力愈小。速度的單位是
sec/60°,意思是舵機轉動
60°所需要的時間。
電壓會直接影響舵機的性能,例如
Futaba
S-9001

4.8V
時扭力為
3.9kg、速度為
0.22
秒,在
6.0V
時扭力為
5.2kg、速度為
0.18
秒。若無特別註明,JR
的舵機都是以
4.8V
為測試電壓,Futaba則是以
6.0V
作為測試電壓。所謂天下沒有白吃的午餐,速度快、扭力大的舵機,除了價格貴,還會伴隨著高耗電的特點。因此使用高級的舵機時,務必搭配高品質、高容量的鎳鎘電池,能提供穩定且充裕的電流,才可發揮舵機應有的性能。

② 船舵的工作原理是怎樣的

原理:船用舵是小展弦比(即舵高與舵寬比值)的平板或機翼結構。當舵轉動時候,作用在舵葉上的力可以分解為舵阻力與舵升力,其中舵阻力是沿著流體流動的方向(也就是船舶航行方向),舵升力垂直於流體流向。舵升力相對於船舯會產生轉舵力矩,使得船舶轉向。
船舵本義:船尾用以控制行向的裝置。單提「舵」字,默認一般指船舵,如把舵(掌舵)。隨著科技的發展和進步,也出現了「車舵(汽車駕駛時控制方向的裝置)」和「機舵(應用偏航運動原理製作的飛機末尾部分的附著有紋摺的,或可活動的輔助機翼,在飛行時用來控制其水平動向)」。「船舵」,附設於船體外,利用船舶航行時作用於舵葉上的流體動力而控制船舶航向的裝置。通常由舵葉和舵桿組成。
船舵是用來操縱和控制船舶航向的,一般位於船尾,又稱船尾舵,它是中國造船技術方面的一項重大發明。