NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
1. Tinh thần thái độ, sự cố gắng của sinh viên trong quá trình thực hiện Đồ
án/khóa luận:
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
2. Đánh giá chất lượng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đã
đề ra trên các mặt: lý luận, thực tiễn, chất lượng thuyết minh và các bản vẽ):
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
3. Chấm điểm của giảng viên hướng dẫn.
Hải Phòng, ngày

tháng năm 20

Giảng viên hướng dẫn

Th.S: Nguyễn Hoàng Thái

1


ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

1. Đánh giá chất lượng Đồ án/khóa luận tốt nghiệp về các mặt: thu thập và phân
tích số liệu ban đầu, cơ sở lý thuyết, vận dụng vào điều kiện cụ thể, chất lượng
thuyết minh và các bản vẽ, mô hình (nếu có) …:
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
2. Chấm điểm của người phản biện.
Hải Phòng, ngày

tháng năm 20

Người phản biện

2


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án này, trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu
sắc tới Trường đại học Hàng Hải Việt Nam đã tạo mọi điều kiện cũng như các

thầy cô đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy em trong suốt quá trìnhhọc tập và rèn
luyện tại đây.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn tới thầy hướng dẫn đề tài của em ,Thạc sĩ
Nguyễn Hoàng Thái. Thầy đã tận tình, chu đáo, tạo mọi điều kiện, động
viên,hướng dẫn và giúp đỡ emhoàn thành tốt đề tài “ Khai thác hiệu quả máy
lái PT500A”.
Em xin cảm ơn các thầy cô Tổ bộ môn Máy Điện- Máy Vô Tuyến Điện, Khoa
Hàng Hải, Trường đại học Hàng Hải Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi cho
emlàm việc trên phòng thực hành, trên khoa để tiến hành nghiên cứu đề tài này.
Em cũng xin cảm ơn bạn bè và gia đình đã luôn bên mình, cổ vũ và độngviên
những lúc khó khăn để có thể vượt qua và hoàn thành tốt luận vănnày.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất.
Song do buổi đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với
thực tế cũng như bản thân còn hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không
thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được. Em rất
mong được ý kiến đóng góp của quý Thầy giáo và các bạn để bản đồ án này
được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

3


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đồ án này hoàn toàn do tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.
Hải Phòng, ngày 19 tháng 11 năm 2014
Tác giả

Nguyễn Văn Trường


4


MỤC LỤC

5


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hình
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10

2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
2.19
2.20
2.21
3.1
3.2

Tên hình
Hướng lệch mũi tàu so với hướng đi chính
Đồ thị dao động tắt dần phương trình vi phân chuyển động
của tàu
Sơ đồ khối hệ thống máy lái điện thủy lực
Một số dạng bánh lái tàu thủy
Sơ đồ tổng quát toàn trạm máy lái
Sơ đồ phương pháp truyền động máy lái bằng động cơ điện
Sơ đồ khối máy lái
Sơ đồhệ thống máy lái điện thủy lực 2 xilanh sử dụng 1
bơm có lưu lượng và chiều cấp không đổi
Sơ đồ hệ thống máy lái điện thủy lực 4 xylanh sử dụng 2
bơm có lưu lượng và chiều cấp thay đổi
Sơ đồ cấu tạo máy lái GYLOT 107
Khối lái tay máy lái GYLOT 107
Khối lái tự động máy lái GYLOT 107

Núm chức năng máy lái tự động GYLOT 107
Núm khởi động máy lái tự động GYLOT 107
Mặt phản ảnh trên trụ điều khiển máy lái GYLOT 107
Máy lái TOKIMEC PR-6000
Khối lái tự động máy lái TOKIMEC PR-6000
Khối đèn báo động máy lái TOKIMEC PR-6000
Sơ đồ núm nút trạm điều khiển máy lái YOKOGAWA PT
500A
Khối lái tự động trạm điều khiển máy lái YOKOGAWA PT
500A
Khối hiển thì la bàn của máy lái PT500A
Khối lái tay máy lái PT500A
Khối đèn chỉ báo
Các núm chức năng và núm chọn hệ thống máy lái.
Cài đặt chế độ hoạt động
Cài đặt chế độ mớn nước
Đặt tốc độ tàu
Đặt tốc chế độ chuyển hướng
Đặt giới hạn góc bẻ bánh lái RUDDER LIMIT
Đặt báo động tàu dạt
Đồ thị miêu tả quỹ đạo chuyển động của tàu khi sử dụng
chế độ hoạt động ECONOMY
Đồ thị miêu tả quỹ đạo chuyển động của tàu khi sử dụng
chế độ hoạt động PRECISION 1

6

Trang
5
6

8
10
11
14
15
17
19
21
22
22
23
23
23
26
27
29
31
32
33
34
35
36
37
37
38
39
40
40
42
42



3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
3.23
3.24
3.25
3.26
3.27
3.28
3.29


Đồ thị miêu tả quỹ đạo chuyển động của tàu khi sử dụng
chế độ hoạt động PRECISION 2
Đồ thị miêu tả quỹ đạo chuyển động của tàu khi sử dụng
chế độ chuyển hướng RADIUS
Màn hình hiển thị bước 1 cài đặt giới hạn góc bẻ lái
Màn hình hiển thị bước 2 cài đặt giới hạn góc bẻ lái
Màn hình hiển thị bước 1 cài đặt mớn nước
Màn hình hiển thị bước 2 cài đặt mớn nước
Màn hình hiển thị bước 1 cài đặt tốc độ tàu
Màn hình hiển thị bước 2 cài đặt tốc độ tàu
Màn hình hiển thị bước 1 cài đặt chế độ ROUGH SEA
Màn hình hiển thị bước 2 cài đặt chế độ ROUGH SEA
Màn hình hiển thị bước 3 cài đặt chế độ ROUGH SEA
Màn hình hiển thị bước 4 cài đặt chế độ ROUGH SEA
Màn hình hiển thị bước 5 cài đặt chế độ ROUGH SEA
Màn hình hiển thị bước 1 cài đặt chế độ hoạt động
PRECISION 1
Màn hình hiển thị bước 2 cài đặt chế độ hoạt động
PRECISION 1
Màn hình hiển thị bước 3 cài đặt chế độ hoạt động
PRECISION 1
Màn hình hiển thị bước 1 cài đặt chế độ chuyển hướng
RATE-M
Màn hình hiển thị bước 2 cài đặt chế độ chuyển hướng
RATE-M
Màn hình hiển thị bước 3 cài đặt chế độ chuyển hướng
RATE-M
Màn hình hiển thị bước 4 cài đặt chế độ chuyển hướng
RATE-M
Màn hình hiển thị bước 3 cài đặt chế độ chuyển hướng

RATE-T
Màn hình hiển thị bước 4 cài đặt chế độ chuyển hướng
RATE-T
Màn hình hiển thị bước 1 cài đặt chế độ hoạt động
PRECUSION 2
Màn hình hiển thị bước 2 cài đặt chế độ hoạt động
PRECUSION 2
Màn hình hiển thị bước 3 cài đặt chế độ hoạt động
PRECUSION2
Màn hình hiển thị bước 1 cài đặt chế độ hoạt động
RADIUS
Màn hình hiển thị bước 2 cài đặt chế độ hoạt động
7

43
45
48
48
49
49
50
50
50
51
51
51
51
52
52
53

54
54
54
54
55
55
56
56
56
57
58


3.30
3.31

RADIUS
Màn hình hiển thị bước 3 cài đặt chế độ hoạt động
RADIUS
Màn hình hiển thị bước 4 cài đặt chế độ hoạt động
RADIUS

8

58
58


MỞ ĐẦU
1.Cơ sở khoa học, ý nghĩa thực tiễn:

- Cơ sở khoa học: Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, các thiết bị
máy điện dùng trong ngành hàng hải ngày càng trở nên hoàn thiện hơn với các
phương pháp trợ giúp hiệu quả. Máy lái tự động PT500A là loại máy lái tương
đối hiện đại, nó ngày càng trở nên thông dụng trên các tàu được đóng mới gần
đây. PT500A có phương pháp điều chỉnh giữ hướng, đổi hướng tàu khá mới ở
chế độ lái tự động nên cần phải tìm hiểu, nghiên cứu, cần thiết để lập thành một
quy trình để đảm bảo khai thác an toàn, hiệu quả trong một số tình huống hàng
hải;
- Ý nghĩa thực tiễn: Là tài liệu tham khảo cho sinh viên học tập, tài liệu cho
thuyền viên khi khai thác sử dụng máy lái tự động PT500A.
2.Mục đích đề tài:
Tìm hiểu, nghiên cứu máy lái tự động PT500A từ đó đưa ra quy trình khai
thác an toàn và hiệu quả trong một số tình huống hàng hải.
3.Phương pháp nghiên cứu, phạm vi đề tài:
- Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu tài liệu, tổng hợp, phân tích, thực
nghiệm;
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu về máy lái tự động PT500A, một số tình
huống hàng hải gặp phải khi khai thác máy lái tự động.
4.Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan hệ thống máy lái PT500A;
- Nghiên cứu cách điều chỉnh, khai thác hiệu quả máy lái PT500A;
- Đưa ra quy trình khai thác trong một số tình huống hàng hải.

9


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MÁY LÁI TỰ ĐỘNG TRÊN TÀU BIỂN
1.1 Vai trò và yêu cầu cơ bản của máy lái tự động trong hàng hải
1.1.1 Vai trò của máy lái tự động trong hàng hải

Cũng như các trang thiết bị khác của tàu thủy, các hệ thống thiết bị điều
khiển và lái tàu có vai trò quan trọng trong hoạt động của chúng. Đặc biệt, với
các tàu thủy hiện đại có công suất ngày càng lớn, vận tốc chạy tàu nhanh hơn...
thì những yêu cầu về các hệ thống thiết bị điều khiển và lái tàu như độ tin cậy
(tính ăn lái) và độ cơ động (tính linh hoạt) trong điều khiển, tính hiệu quả trong
khai thác... cũng càng được chú ý ở mức cao hơn.
Máy lái là một thiết bị dùng để điều khiển sự chuyển động của con tàu theo
ý muốn của con người. Máy lái tự động ngày nay gồm các chế độ lái sau:
•
•
•
•

Lái tay (handle).
Lái tự động (gyro, auto).
Lái không truy theo (lever).
Lái điều khiển từ xa (remote).
Máy lái tự động chính là thiết bị đã được ra đời nhằm thỏa mãn các yêu cầu
nhằm dẫn tàu đạt hiệu quả kinh tế cao, tiết kiệm nhân lực và vật chất. Nhờ có
máy lái tự động mà đã giải phóng cho con người khỏi những hành động lặp đi
lặp lại nhiều lần. Trong điều kiện thời tiết bình thường, máy lái tự động sẽ luôn
phản ứng kịp thời trước sự biến đổi về hướng đi và do đó giảm số lần bẻ lái, độ
lớn góc bẻ lái dẫn tới tăng tốc độ tàu. Vì vai trò rất lớn này nên trên tàu biển
hiện nay đều được trang bị thiết bị máy lái tự động.
1.1.2 Quy định, yêu cầu cơ bản của máy lái tự động:
1.1.2.1 Hệ thống lái đóng vai trò hết sức quan trọng trên tàu thuỷ, nó
phải đảm bảo được các chức năng sau:
+ Ổn định hướng đi cho tàu.
+ Thay đổi hướng đi giúp tàu hành trình trên biển và điều động ra vào cảng
được an toàn.


10


+ Nhằm đảm bảo an toàn cho tàu và toàn bộ thuyền viên, hệ thống lái phải
được thiết kế sao cho thoả mãn các yêu cầu chung sau:
+ Phải có khả năng làm việc an toàn, không bị hư hỏng trong mọi điều kiện
thời tiết.
+ Phải có momen quay cần thiết để thắng momen cản tối đa trên trụ lái.
+ Phải đảm bảo tốc độ bẻ lái theo quy định.
+ Phải có thiết bị theo dõi, kiểm tra sự hoạt động của hệ thống.
+ Việc điều khiển, bảo quản, bảo dưỡng và sửa chữa dễ dàng, thuận tiện.
+ Kích thước trọng lượng nhỏ, giá thành đầu tư và chi phí khai thác thấp.
1.1.2.2 Ngoài ra, hệ thống lái cũng phải đảm bảo được những yêu
cầu sau của Đăng kiểm Việt Nam như:
+ Truyền động điện cho lái phải đảm bảo:
+ Thời gian bẻ lái từ mạn này sang mạn kia ở chế độ toàn tải với mớn nước
quy định là không quá 28 giây.
+ Có khả năng bẻ lái liên tục từ mạn này sang mạn kia ở chế độ toàn tải với
mớn nước quy định trong thời gian không quá 30 phút.
+ Công tác lâu dài khi tàu chạy theo một hướng với 350 lần / 1 giờ.
+ Momen quay của động cơ có thể thay đổi trong giới hạn từ (0 - 200)% Mđm.
+ Động cơ điện có thể dừng trong vòng 1 phút.
+ Công suất truyền động lái phải đảm bảo có thể quay lái từ mạn này tới
mạn kia khi tàu chạy với tốc độ trung bình.
+ Nguồn điện cung cấp cho lái phải lấy từ bảng phân phối điện chính theo
2 đường đi cách xa nhau ở mức tối đa. Trên những tàu có trạm phát sự cố thì
một trong hai đường cáp nên đi qua trạm phát sự cố, nếu công suất của trạm này
có đủ.
+ Trong buồng lái cần có đèn tín hiệu chỉ rõ máy lái đang hoạt động. Nếu ở

bảng điện chính có trực ban suốt ngày đêm thì đèn tín hiệu cần đặt ở bảng điện
chính.

11


+ Mỗi hệ thống lái, ngoài hệ thống lặp cần có ngắt cuối để bánh lái không
quay qua góc lớn nhất cho phép. Hệ thống cần đảm bảo có khả năng khởi động
động cơ theo chiều ngược lại sau khi bánh lái dừng lại ở một mạn nào đó bởi
công tắc ngắt cuối.
+ Bộ cảm phát của hệ chỉ thị góc lái phải được nối chắc chắn với trụ lái, độ chính
xác của hệ chỉ thị góc lái phải trong phạm vi ±10 so với vị trí thực của bánh lái.
1.2 Cơ sở lý thuyết để thiết kế máy lái tự động.
1.2.1 Yêu cầu máy lái tự động.
+ Hệ thống lái tự động phải giữ cho con tàu đi theo một hướng đi cho trước
với độ chính xác Δα ≤ ± 10 trong điều kiện tốc độ của tàu lớn hơn 6 NM/h
+ Biên độ dao động của con tàu so với hướng đi trước không vượt quá 1 0
nếu biển có sóng cấp 3 và tốc độ tàu lớn hơn hoặc bằng 6 NM/h. Không vượt
quá 20 ÷ 30 nếu sóng tới cấp 6.
+ Cho phép thay đổi hướng đi cho trước bằng cách điều chỉnh hướng đi ở
giá trị phù hợp.
+ Có khả năng điều chỉnh được các hệ số khuyếch đại của các khâu nằm
trong hệ thống cho phù hợp với tình trạng mặt biển, tốc độ và tải trọng của tàu.
+ Ngoài chế độ tự động hệ thống phải có các chế độ lái lặp lái đơn giản, lái
sự cố để đảm bảo an toàn tối đa cho con tàu.
+ Phải có thiết bị báo động bằng âm thanh khi hệ thống bị quá tải, góc lệch
so với hướng đi cho trước quá lớn.
+ Hệ thống phải đảm bảo hoạt động bình thường ngay cả khi tàu bị lắc
ngang tới 220, chu kỳ dao động là 8 - 22 s và lắc dọc tới 10 0 với chu kì lắc 6 – 10
s. Chịu được rung động riêng từ 5 ÷ 30 Hz

+ Không gây nhiễu quá lớn đối với thiết bị radio…
1.2.2 Phương trình vi phân chuyển động của tàu.
Giả sử tàu chạy theo hướng HT, do ngoại cảnh làm tàu bị lệch đi một góc
α. Muốn đi về hướng ban đầu tàu phải bẻ góc lái β ngược lại, sinh ra một lực gọi
là momen lái L ngược với momen ngoại lực q.
12


Theo cơ học, tàu chuyển động ổn định trên hướng đi ban đầu sẽ tham gia
hai chuyển động:
+ Chuyển động theo hướng HT (chuyển động trên mặt nước)

H

Q

Z

H

HT

β
L

Hình 1.1 Hướng lệch mũi tàu so với hướng đi chính.
Khi chuyển động đều thì đại lượng:
nên F = 0
+ Chuyển động quanh trục đứng Z với gia tốc góc lệch hướng
(1)

Trong đó:
J: mômen quán tính tĩnh của tàu.
α: góc lệch hướng đi của tàu.
α”: gia tốc góc lệch của tàu.
q: Mômen ngoại lực tác dụng làm tàu quay lệch khỏi hướng đi
ban đầu.
Để tàu quay về hướng đi cũ (HT) cần phải có mômen phản lực bánh lái.
L=S.β

(2)

Trong đó:
S : Thông số của bánh lái (Diện tích, kiểu bánh lái)
β: Góc bẻ của bánh lái (so với mặt phẳng trục dọc của tàu)
Qua thực nghiệm ta thấy góc bẻ của bánh lái β phụ thuộc vào góc lệch α và
các hệ số của máy lái tự động D và P theo biểu thức:
13


β = D.α + P.α’ (3)
Trong thực tế người ta có thể chọn D và P sao cho góc bẻ lái đủ đưa tàu về
hướng đi ban đầu.
Chiếu các mômen lên trục Z ta có phương trình chuyển động của con tàu:
q+L=0

(4)

Thay đẳng thức (1),(2) và (3) vào (4) ta có phương trình chuyển động của
con tàu :
J.α” +S.P.α’ + S.D.α = 0 (5)

Chia cả hai vế của phương trình (5) cho J:
Đặt và = wo2
Ta có phương trình: α” + 2.h.α’ + wo2.α = 0 (6)

.αt
.

α0

HT

Hình 1.2 Đồ thị dao động tắt dần phương trình vi phân chuyển động của tàu.
Ta có kết quả: α = e-ht.(A1.sin wq .t + A2cos wq.t) = α0.e-ht cos(wqt + φ)
Trong đó:
A1 và A2 là hệ số tích phân.
φ hệ số lệch pha, được xác định qua A1 và A2

14


1.3 Tổng quát hệ thống máy lái tự động.
1.3.1 Nguyên lý cấu tạo máy lái tự động.
Tuỳ theo từng ứng dụng cụ thể mà các tàu thuỷ được trang bị các hệ thống
truyền động máy lái khác nhau. Nhìn chung các hệ thống máy lái có thể được
chia làm một số loại sau:
- Máy lái cơ khí: Dẫn động trực tiếp nhờ năng lượng của người thủy thủ lái,
qua một số cơ cấu truyền động cơ khí. Do mômen lái tạo ra nhỏ nên chỉ được áp
dụng ở các tàu lai dắt, xuồng cỡ nhỏ.
- Máy lái hơi nước: Thường được trang bị cho các tàu sử dụng hệ động lực
hơi nước. Khi đó các động cơ dẫn động thường là các động cơ hơi nước kiểu

piston. Tuy nhiên, loại máy lái này hiện nay rất ít được áp dụng.
- Máy lái điện: Động cơ điện được nối với trục bánh lái thông qua các bộ
truyền động giảm tốc cơ khí. Trong khoảng thập kỷ giữa thế kỷ 20, máy lái điện
được áp dụng rộng rãi cho các tàu thủy do ưu điểm là hệ thống lái đơn giản, dễ
vận hành so với các hệ thống truyền động lái khác như động cơ hơi nước. Ngày
nay, máy lái điện còn được trang bị trên một số tàu nhỏ có yêu cầu về mômen lái
không quá 120kN.m.
- Máy điện thủy lực: Hiện nay, nhờ sự phát triển vượt bậc trong truyền
động thủy lực thể tích và công nghệ điều khiển, truyền động điện máy lái hầu
hết được thay thế bởi truyền động điện/thủy lực. Các máy lái điện/thủy lực do có
các ưu điểm là nhỏ gọn, hiệu suất cao, mômen lớn, và đặc biệt là có độ bền, độ
tin cậy cao nên được sử dụng ngày càng rộng rãi.
Bộ cấp nguồn
Cho mô tơ lái

Hộp đấu dây

Két dầu thủy lực

Thiết bị bẻ lái

15

Bánh lái


Hình 1.3.Sơ đồ khối hệ thống máy lái điện thủy lực
+ Trạm điều khiển (Trụ lái):
Trạm điều khiển là một khối hình trụ được lắp đặt ngay trong buồng lái,
nằm trên mặt phẳng trục dọc tàu, tại vị trí thuận tiện cho việc quan sát phía trước

và hai bên mạn.
Trạm điều khiển có các chế độ lái như sau:
- Chế độ lái tay (Hand steering) hay còn gọi là chế độ lái truy theo (Follow
up);
- Lái tự động (Auto steering) là lái theo tín hiệu la bàn điện hoặc la bàn từ,
la bàn vệ tinh;
- Lái cần (Lever steering) là lái không truy theo (Non-Follow up);
- Lái từ xa (Remote steering) là lái bằng một điều khiển xách tay (ngày nay
các thế hệ máy lái mới không còn sử dụng chế độ lái từ xa).
Trên trạm điều khiển ta có thể dùng công tắc chức năng (Function Switch)
để chuyển đổi các chế độ lái khác nhau:
- Chế độ lái tay, ta sử dụng vô lăng để thực hiện việc bẻ lái, chế độ này
được sử dụng khi tàu chạy trong khu vực luồng lạch hẹp, cập hoặc rời cầu, thả
hoặc kéo neo, tránh va, điều kiện thời tiết xấu,...;
- Chế độ lái tự động, ta sử dụng núm đặt hướng kết hợp các núm điều chỉnh
thời tiết, điều chỉnh bánh lái,...Chế độ này được sử dụng khi tàu hành trình trong
khu vực ít chướng ngại vật hàng hải;
- Chế độ lái cần, ta sử dụng cần để gạt sang phải hoặc sang trái, góc bẻ lái
căn cứ theo đồng hồ chỉ báo góc bẻ lái, chế độ này được dùng trong trường hợp
các chế độ lái khác không thực hiện việc bẻ lái được;
- Chế độ lái từ xa, ta sử dụng một công tắc điều khiển có thể di chuyển ra
hai bên cánh gà mà vẫn có thể điều khiển được con tàu theo hướng mong muốn;
Ngoài công tắc trên, trên trạm điều khiển còn bố trí thêm các núm điều
chỉnh như: Đồng bộ la bàn, điều chỉnh theo thời tiết, núm điều chỉnh độ sáng
16


mặt điều khiển, núm điều chỉnh tốc độ bẻ lái, núm điều chỉnh góc bẻ lái, núm
đặt giới hạn góc bẻ lái, công tắc còi báo động, đèn báo động, một số máy lái còn
có đèn hiển thị bánh lái di chuyển sang phải hoặc sang trái,...

+ Thiết bị bẻ lái:
Gồm hai môtơ điện lai bơm thủy lực, hệ thống ống dẫn dầu thủy lực, các
van chuyển hướng thay đổi chế độ lái, hai piston điều khiển trục bánh lái. Ngoài
ra ở đây còn gắn cần bơm tay thủy lực, van điều khiển trong trường hợp máy lái
bị sự cố. Trên hệ thống đường ống người ta có van xả khí, van an toàn, khi áp
lực tăng lên quá giới hạn cho phép, đồng hồ đo áp lực đánh dấu mức tối thiểu và
tối đa, kim chỉ thị góc bẻ lái.
Thiết bị lái được đặt trong một buồng riêng ở phía cuối tàu, gần bánh lái.
Thiết bị này do máy hai trực tiếp quản lý, bảo dưỡng định kỳ.
+ Hộp đấu dây:
Làm nhiệm vụ kết nối giữa trạm điều khiển với thiết bị bẻ lái, thuận lợi cho
việc lắp ráp.
+ Két dầu thủy lực:
Két này làm nhiệm vụ cung cấp dầu thủy lực cho bơm đẩy trục bánh lái,
được đánh dấu mức chứa dầu tối đa và chứa dầu tối thiểu để cho máy lái có thể
hoạt động an toàn.
Dầu thủy lực được sử dụng là loại dầu thủy lực có khả năng chống oxy hóa
cao và khả năng bôi trơn tốt. Khi cần bổ sung dầu, chỉ được sử dụng cùng loại
dầu.
Khi sử dụng loại dầu thủy lực không theo khuyến cáo của nhà chế tạo cần
đảm bảo loại dầu đó tương đương loại dầu đã sử dụng.
Dầu thủy lực dùng trong vùng lạnh hoặc vùng nhiệt đới cần phải yêu cầu
tới người cấp dầu.
+ Bộ cấp nguồn cho môtơ lái:
Thông thường là hệ thống bảo vệ ngắt mạch bằng cầu chì bảo vệ quá tải,
rơlenhiệt, lấy nguồn điện từ máy phát hai đường đi độc lập.
17


+ Bánh lái:

Là thiết bị dùng để giữ cho tàu chuyển động trên hướng cố định hoặc thay
đổi hướng đi của tàu.Về cấu tạo, bánh lái thường có dạng một hình chữ nhật lắp
trên trục lái thẳng đứng ở phía sau chân vịt. Dòng nước do chân vịt tạo ra được
bánh lái hướng chảy theo hướng phù hợp nhờ đó điều khiển được chuyển động
của tàu theo hướng của người điều khiển. Bánh lái cũng có nhiều loại với các
hình dáng khác nhau, nhưng có thể chia ra hai dạng cơ bản: Bánh lái không cân
bằng và bánh lái cân bằng. Hình 3.4 mô tả một số dạng bánh lái tàu thủy.

Hình 1.4 Một số dạng bánh lái tàu thủy
Ngoài ra trong buồng máy lái bắt buộc phải có hệ thống thông tin liên lạc
giữa buồng máy lái tới các vị trị khác như buồng lái, buồng máy, vị trí máy
chính. Hệ thống đèn chiếu sáng thông thường và sự cố, hệ thống hút và đẩy gió,
la bàn phản ảnh.

18


Hình 1.5 Sơ đồ tổng quát toàn trạm máy lái
1.3.2 Nguyên lý hoạt động của máy lái tự động.
1.3.2.1 Chế độ lái tự động (Auto steering):
Công tắc kép chuyển sang vị trí G (Gyro Compass)
Giả sử tàu lệch khỏi hướng đi ban đầu một góc α sang mạn phải, xenxin
phát trong la bàn con quay truyền đến xenxin lặp lại trong lòng máy lái tự động,
qua khớp nối cơ khí (9) so sánh với hướng đặt trước, nếu lệch một giá trị α thì
qua bộ cảm biến góc lệch (10) sinh ra một điện áp U 1=K1.α (K1 là hệ số cảm
biến, α là góc lệch hướng). Sau đó đưa qua bộ phận khuếch đại (11), qua rơle
điều khiển (12) đến điều khiển môtơ (13) làm cho thiết bị bẻ lái (14) thực hiện
quay bánh lái sang mạn trái (15) một góc β tỉ lệ với góc α nhưng ngược chiều.

19



Đồng thời lúc đó đầu ra của khối (15) nối cơ khí với bộ phận cảm biến góc
lái (20) tạo ra một điện áp U2=K2.β (β là góc bẻ lái, K2 là hệ số phản hồi) sau đó
điện áp này được đưa vào bộ phận điều chỉnh góc lái (19), qua bộ điều chỉnh
tốc độ bẻ lái (18) và trở thành U3=K3.β rồi đưa về bộ khuếch đại (11). Lúc này
tín hiệu vào mạch khuếch đại là ∆U=U 1-U3. U3=K3.β là tín hiệu cân bằng sau hệ
số phản hồi, K3 là hệ số cân bằng được điều chỉnh theo tốc độ bẻ lái.
Bánh lái ngừng quay khi ∆U=0, dưới tác dụng của dòng nước vào mặt
trước của bánh lái là cho tàu dần chuyển động về hướng đi ban đầu, lúc đó góc
lệch α giảm dẫn đến U1 giảm cho đến khi đại lượng ∆U âm. Khi đó bánh lái tiếp
tục chuyển động về phía ngược lại đến khi góc lệch α=0 thì tín hiệu U 1=0, tín
hiệu vào khuếch đại ∆U = -U3 bánh lái tiếp tục bẻ sang mạn phải β mang dấu âm
(-); do quán tính tàu đảo mũi sang mạn trái α mang dấu âm (-), tín hiệu vào bộ
phận khuếch đại là: ∆U=-U1+U3=-K1.α+K3.β. Quá trình xảy ra tương tự như vậy
để điều khiển tàu theo hướng đi cho trước.
Trong chế độ lái tự động ta muốn đưa tàu đi theo một hướng mới, thì ta ấn
núm đặt hướng và quay kim chỉ thị đến một hướng đã định với điều kiện hướng
mới so với hướng cũ không quá lớn.
Ở chế độ tự động thì núm điều chỉnh thời tiết được điều chỉnh sao cho phù
hợp với điều kiện thời tiết thực tế, nếu thời tiết tốt thì để ở vị trí nhỏ và ngược
lại. Núm điều chỉnh tốc độ bẻ lái và góc bẻ của bánh lái theo điều kiện hiện tại
của tàu.
1.3.2.2 Chế độ lái tay:
Khi ta bật sang chế độ lái tay, công tắc kép chuyển sang vị trí H (Hand). Ta
dùng tay để quay vô lăng (16) sang mạn phải một góc θ, qua bộ cảm biến góc bẻ
lái của vô lăng (17) đưa ra tín hiệu điện áp U 1=K1.θ, điện áp này được đưa vào
bộ khuếch đại (11) qua rơle (12) đến điều khiển môtơ (13) làm cho thiết bị bẻ lái
(14) quay bánh lái sang mạn phải một góc β, đồng thời xuất hiện tín hiệu phản
hồi ở đầu ra khối (20) U2=K2.β đi đến bộ khuếch đại (11) theo đường kín mạch.


20


Bánh lái ngừng quay khi ∆U=U 1-U2=0, ta có θ=β khi K1=K2, và cứ như thế ta có
thể điều khiển tàu theo ý muốn.
1.3.2.3 Chế độ lái cần (Lever – L):
Bật công tắc chức năng sang vị trí L, dùng tay gạt cần, lúc này tín hiệu
điều khiển đến môtơ (13) điều khiển thiết bị bẻ lái làm quay bánh lái, ở chế độ
này không có mạch phản hồi.
1.3.2.4 Chế độ lái sự cố:
+ Trong chế độ lái sự cố, ta sẽ điều khiển bẻ bánh lái trực tiếp trong buồng
máy lái.
+ Sơ đồ và quy trình lái sự cố phải được treo ở trong buồng máy lái và trụ
lái.
+ Trong trường hợp khẩn cấp, cần phải có 1 môtơ thủy lực được cấp
nguồn từ nguồn điện sự cố theo quy định của SOLAS.
+ Đảm bảo thông tin liên lạc rõ ràng trong trường hợp khẩn cấp bằng hệ
thống điện thoại nội bộ hoặc có thể bằng VHF.
+ Tắt nguồn cấp cho bộ khuếch đại điều khiển từ bộ cấp nguồn của động cơ
bơm thủy lực.
+ Khi thực hiển chuyển sang chế độ máy lái sự cố trong buồng máy lái, cần
chú ý một số tàu có chốt an toàn ta cần chuyển chốt này từ vị trí Normal sang vị
trí Emergency ( sau khi kết thúc lái sự cố cần đưa trở về vị trí Normal).
+ Khi có lệnh trên buồng lái, ta tiến hành thực hiện bẻ bánh lái dưới buồng
máy lái bằng các phương pháp sau:
- Sử dụng bơm tay;
- Dùng tuốc nơ vít chuyên dụng điều khiển van điện từ;
- Quay vôlăng điều khiển sự cố ( nếu có ).
+ Trong quá trình bẻ bánh lái, cần quan sát đồng hồ chỉ báo góc bẻ bánh

lái hoặc trực tiếp kim chỉ trên bánh lái.

21


1.3.3 Một số phương pháp truyền động máy lái.
1.3.3.1 Phương pháp truyền động máy lái bằng động cơ điện:

Trụ lái

Hình 1.6 Sơ đồ phương pháp truyền động máy lái bằng động cơ điện.
Khi quay vô lăng trên trạm điều khiển sang trái hoặc sang phải thì điện áp
từ tín hiệu điều khiển sẽ làm quay động cơ điện. Nếu quay sang phải, dòng điện
mang dấu dương làm động cơ quay bên phải do đó bánh lái cũng quay bên phải.
Nếu quay sang trái, dòng điện mang dấu âm làm động cơ quay bên trái nên bánh
lái cũng quay bên trái.
Khi hệ thống lái chính bị hư hỏng, có thể chuyển sang sử dụng cơ cấu lái sự
cố. Khi đó, mômen lái được tạo ra nhờ vô lăng lái sự cố, qua các bộ truyền động
bánh răng, bánh vít - trục vít và được truyền tới bánh răng nhỏ ăn khớp với cung
răng nhỏ.
Phương pháp truyền động máy lái bằng động cơ điện có ưu điểm là đơn
giản và có độ tin cậy rất cao do chỉ có các truyền động cơ khí. Ngoài ra các máy
lái điện đều rất dễ vận hành và cần ít các thao tác bảo dưỡng, sửa chữa. Tuy

22


nhiên, các máy lái điện tương đối cồng kềnh và có khả năng tạo mômen lái nhỏ
so với máy lái điện-thủy lực.
Hình 1.7 Sơ đồ khối máy lái

1.3.3.2 Phương pháp truyền động máy lái bằng động cơ điện thủy lực
2 xylanh và 1 bơm thủy lực:

a. Cấu tạo hệ thống.
Hệ thống gồm 1 động cơ bơm thủy lực có lưu lượng, chiều cấp không đổi
hoặc có lưu lượng, chiều cấp thay đổi cấp dầu tới 2 xilanh lực quay trục bánh
lái. Ngoài ra còn có các van an toàn, bơm tay sự cố khi hệ thống máy lái chính
gặp sự cố. Hình 3.8 mô tả tả một hệ thống máy lái điện thủy lực 2 xylanh sử
dụng 1 bơm có lưu lượng và chiều cấp không đổi.
b. Nguyên lý hoạt động.
- Khi hoạt động, bơm thủy lực được động cơ điện lai hoạt động liên tục.
Tuy nhiên, khi chưa có tác động điều khiển từ trên buồng lái thì hai cuộn hút
điện từ của van điều khiển chưa được cấp điện, bơm hoạt động không tải. 2
xylanh cân bằng, bánh lái không quay.

23


- Khi quay vô lăng lái sang bên phải, tín hiệu điều khiển đưa đến van điện
từ bên phải mở hệ thống đường ống bơm dầu thủy lực vào bên trái của xylanh
phía trên và bên phải của xylanh phía dưới. Khi đó, các piston sẽ duy chuyển
làm quay bánh lái quay về bên phải. Khi quay vô lăng lái sang bên trái, quá trình
hoạt động ngược lại làm bánh lái quay về bên trái.
- Khi có sự cố ở trên trạm điều khiển hoặc mất điện toàn bộ hệ thống máy
lái, ta dùng bơm thủy lực bằng tay để quay bánh lái trực tiếp.
- Ngoài ra, hệ thống máy lái này có một chế độ lái sự cố áp dụng khi hệ
điều khiển từ xa máy lái bị hỏng, trong khi các bơm thủy lực vẫn hoạt động
được. Ở chế độ này, các bơm thủy lực vẫn hoạt động, còn việc điều khiển máy
lái được thựchiện bằng tay nhờ tác động trực tiếp vào các van điều khiển (dùng
một thiết bị bố trí sẵn ở cạnh van để ấn vào ty đẩy ở hai đầu cuộn hút của van

điều khiển).

24


2U
U3

25