船の舵が左右に振れる原因は何ですか？ ——百を超える症例に基づいた解剖学

海上安全統計によると、過去5年間の船舶の電気機械故障のうち、ステアリングギアシステムの異常の割合は30％を超えている。中でもステアリングギアが意味もなく左右に振れる、つまり指示なしにこのように振れてしまい、航行の危険性が非常に高まります。この症状は古い船だけでなく、新造船にも見られます。この記事は以下に基づいていますキロパワーサーボ ステアリング ギアはリファレンス アーキテクチャとして使用されます。 100件以上の実船事例を分析し、同業者の参考となるよう問題の根本原因をまとめました。

油圧システムの漏れとキャビテーション - 最も一般的な原因

3万トン積みのばら積み貨物船があります。出港後、耕耘機が勝手にたわみ、プラスマイナス15度に達し、橋のはずみ車が機能を失った。点検の結果、ステアリングギア油圧ポンプステーションの吸油管路のフランジシールが劣化し、エアが混入していることが判明した。ポンプが動作を開始すると、オイルとともに気泡が圧縮および膨張し、プランジャーの動作順序が失われます。したがって、診断を行う際には、まず作動油のレベルと色を確認する必要があります。オイルレベルが急激に低下した場合は、外部漏れがあることを意味します。オイルの色が乳白色になればガスが混入しています。解決策は、タンク内のすべての気泡が消えるまでシールを交換し、繰り返し通気することです。この方法により、同様の障害の 60% を解決できます。

フィードバック機構の緩みと磨耗 - 隠れた原因

石油タンカーの海上試験中、自動操縦装置の作動中に舵角が頻繁に振動しました。事前の判断では電気的干渉によるものでしたが、シールドケーブルの取り扱いやフィルタリングを行った結果、影響はありませんでした。調査の結果、最終的に舵角フィードバック送信機が見つかりました。カップリングジャックのワイヤーが緩んでいて、フィードバック電圧が跳ね上がっていることが判明しました。。このため、制御装置は舵角の判断を誤り、修正を繰り返した。これにより、調査は閉ループ システムから開始する必要があるという状況が明らかになります。四半期ごとにフィードバック要素のゼロ点を校正し、カップリングを締め、赤いペイントを使用してボルトの位置に印を付けることをお勧めします。事例統計によると、このタイプの機械的な緩みはスイングの失敗の 22% を占めています。

電子制御信号の結合と干渉 - 隠れた危険

港の混雑した海域でタグボートが航行していた。このとき、ブリッジコンパスの異常振動を伴い、ステアリングギアが突然高周波で振動した。検査の結果、ステアリングギア制御ケーブルと可変周波数ドラッグケーブルが同じブリッジ内で束ねられており、低レベル信号線が周波数変換器のキャリア周波数高調波によって誘導されたことが判明しました。ウインチが始動すると、ヘルム制御信号が変調されます。解決策は、電源ケーブルと制御ケーブルを別々の溝に配置し、それらの間の距離を300mm以上離し、フェライト磁気リングを取り付ける必要があることです。この事例は、電磁適合性設計の原則が日常の検査において無視されていることが多いことを示しています。新しい造船段階で信号完全性テストを実行することをお勧めします。

よくある質問Q/A

Q: サーボが勝手に振れる場合は機械的な故障でしょうか?

Aさんの答えはノーです。電気フィードバック信号に汚れ、油圧にキャビテーション、機械に緩みがあります。この 3 つの状況が世界の 3 分の 3 を占めています。最初に確認するのは作動油レベルです。。

Q: 自動操縦は正常で、舵とともに揺れます。何を確認すればよいですか?

最初のステップは、追従機構のポテンショメータをチェックすることです。 2番目のステップは、トランスミッションコンロッドを確認することです。多くの場合、接続部分が緩んでいるか、抵抗皮膜が磨耗しています。

Q：片側スイングと左右対称スイングの違いは何ですか？

1: 片側のみに偏った機械的リミットに欠陥があります。対称的に振れる場合は、制御ループまたはポンプ源を指します。

ポンプ制御システムの可変機構が固着している - 安定性のキラー

狭い水路を航行するロロ船がありました。この時、ステアリングギアが突然約2秒間一定の振幅で振動した。追従舵が示す現象はオートパイロットと同じであり、隔離された電子制御部分は変化していない。。そこで可変ポンプ斜板サーボシリンダを分解したところ、シリンダチューブ内に繊維状の異物が混入していることが判明した。この異物により制御オイル回路のオリフィスが詰まり、斜板位置のオーバーシュートを引き起こし、リミットサイクル発振を引き起こします。。この場合、原理的な側面から可変ポンプ閉ループ制御の特性を理解し、習得するという強力な提案が与えられます。作動油の濾過精度はNASレベル7以上に達する必要があり、油戻りフィルタエレメントには目詰まり発信器が装備されている必要があります。サーボシリンダーを洗浄し、システムフルード全体を交換した後、問題は完全に解消されました。

アクチュエータ内の機械的クリアランスの蓄積 - 経年変化により避けられない

15年前からある古い船があります。ステアリング操作をすると鈍い衝撃音が発生し、指示に対して舵の振りが遅れる。ティラーとラダーポストの間のテーパー嵌合の締まり具合を測定したところ、ラジアル振れが基準範囲を超えていることが判明しました。長期にわたる頻繁なステアリング作業によりキー溝が摩耗し、遊び隙間が3.5mmに達しました。制御装置は実際の舵角を明確に「見る」ことができなかったため、調整指示を送信し続けました。このタイプの古い船舶の場合、検査中にレーザー位置合わせ装置を使用して軸を検出し、特定の状況に応じて非標準キーを交換することをお勧めします。これは構造的な損耗であり、元に戻すことはできません。部品を交換するだけで問題を解決できます。

系統電圧の一時的な低下 - システムの脆弱性

コンテナ船の並行航行中に、突然ステアリングギアにスイングアラームが発生しました。波形記録では、並列の瞬間に電圧が定格値の 80% まで急速に低下し、200 ミリ秒間持続したことが明確に示されています。このとき、サーボドライブの不足電圧保護は動作しませんでしたが、内部DCバスのリップルが急激に増加し、速度ループオブザーバが発散しました。キロパワーサーボ アーキテクチャには電圧安定化モジュールが組み込まれていますが、フロントエンド コンタクタの補助接点が酸化し、電圧降下の分布が不均一になる可能性があります。

この問題に対する根本的な解決策は、ステアリングギア制御ループ用に別のUPSを構成し、電圧復帰後の20msの調整禁止ウィンドウをPLCプログラムに追加することです。この場合、この詳細により、電源品質の問題による誤動作の 90% を防ぐことができます。

要約する

人体の手足が時々ピクピクするのと同じように、船の舵取り装置は意味もなく揺れます。それは明らかに病気の別個の症状ではありません。問題の原因はたくさんあります。場合によっては、流れる血液が濁るのと同じように、油圧システムにガス漏れが発生することがあります。他の場合には、神経伝導中に誤った信号が送信されるのと同じように、フィードバックリンクが緩んで切断される可能性があります。また、経線が互いに干渉しているかのように、ケーブルの結合が異常である可能性もあります。あるいはさらに悪いことに、人体の内臓のバランスが崩れているのと同じように、ポンプ制御が行き詰まって停滞している可能性があります。これらのさまざまな状況の中で、油圧およびフィードバックの故障が最も一般的です。同じ業界の友人は、「外部から内部へ、単純なものから複雑なものへ」の原則に従って検査を実行する必要があります。まずオイルレベルの色を観察し、次にフィードバック接続を校正し、次に電磁環境をチェックし、最後に油圧サーボの核心を掘り下げます。行動の提案は次のとおりです。「ステアリングギアの四半期健康診断カード」を作成し、ポンプ圧力、油温、フィルター圧力差、フィードバックギャップの 4 つの指標を記録します。。データを基礎とし、科学を物差しとして使用することによってのみ、1万の重さの舵を山のように安定させることができます。