Zaliczenie z Automatyki Okrętowej

1. Przedstawić parametry dynamiczne śruby okrętowej o stałym skoku.

K_t, K_Q

η_Q

1. Jakie elementy statku zaliczamy do układu ruchowego statku.

-Silnik + linia wałów + śruba + kadłub + woda towarzysząca

1. Przedstawić uproszczoną transmitancję układu ruchowego statku, od jakich wielkości zależą główne parametry tej transmitancji.

T_sp – stała czasowa procesu spalania paliwa; S -powierzchnia zwilżona kadłuba; T_s -stała czasowa układu napędowego; T_k- stała czasowa kadłuba ; k’_v- współczynnik wzmocnienia kadłuba;

1. Przedstaw podatne sprzężenie zwrotne regulatora Woodwarda.

-składa się z układu dźwigni i dwóch cylindrów hydraulicznych z tłoczkiem — czynnego i biernego. Cylindry połączone są przewodem, który ma odgałęzienie do wnętrza regulatora, zaopatrzone w zawór iglicowy. Przesuwanie się tłoka siłownika w kierunku dodania lub ujęcia paliwa powoduje ruch czynnego tłoka izodromu (podatnego sprzężenia zwrotnego) do góry lub do dołu i zasysanie albo przetłaczanie oleju do cylindra biernego. To z kolei przesuwa tłok biernego cylindra w dół lub do góry, ten zaś ruch przenosi się na główny suwak. sterujący, przesuwając go na powrót w kierunku położenia środkowego. Przy całkowicie zamkniętym zaworze iglicowym sprzężenie działa jak sztywne (do czasu wypływu oleju przez luzy). Przy uchylonym zaworze część oleju wypływa do wnętrza regulatora. Izodrom działa wtedy mniej intensywnie. Nastawa tak zwanej „kompensacji", czyli zmiana położenia punktu obrotu poziomej dźwigni przenoszącej ruch siłownika na czynny tłok izodromu. Kompensację przedstawia się z zewnątrz regulatora, po zluzowaniu nakrętki na osi wskazówki.

1. Przedstaw sztywne sprzężenie zwrotne regulatora Woodwarda.

-główna sprężyna regulatora naciskana jest z góry nie bezpośrednio przez tłok układu zadawania, ale przez umieszczoną w nim tulejkę. Wzajemne położenie tłoka i tulejki zależne jest dawki paliwa. Unoszenie tłoka

siłownika ku górze powoduje zmniejszenie wzajemnej odległości tłoka zadawania i jego wewnętrznej tulejki, napięcie głównej sprężyny regulatora maleje i zmniejsza się prędkość zadana, a za nią rzeczywista. Przesuwna krzywka może być ustawiona w wybranej odległości od osi obrotu dźwigni łączącej, co umożliwia nastawienie żądanego statyzmu.

1. Przedstaw budowę mechanicznego czujnika obrotów regulatora Woodwarda.

1. Przedstaw budowę cyfrowego czujnika obrotów regulatora Woodwarda.

wał napędowy;pompa;dysk prędkości wału napędowego;panel interfejsu użytkownika

1. Przedstaw różnice w budowie układu regulacji obrotów silnika spalinowego z regulatorem mechanicznym i elektronicznym.

Typowy regulator elektryczny składa się z dwu wyraźnie wyodrębnionych bloków: bloku sterującego oraz mechanizmu wykonawczego. Blok sterujący wypracowuje sygnał sterujący, zgodnie z założonym algorytmem sterowania w funkcji mierzonych wielkości. Zadaniem mechanizmu wykonawczego jest wysforowanie członów paliwowych silnika, zgodnie z otrzymanym sygnałem sterującym. Regulatory mechaniczne składają się elementów funkcjonalnych: pomiarowego mierzącego regulowaną wielkość nr, zadającego wymaganą prędkość obrotową nz, sumatora S i elementu wykonawczego powodującego przesunięcie lub obrót listwy paliwowej hr i tym samym sterującego dopływem paliwa do silnika spalinowego.

1. Co to są przystawki regulatora Woodwarda.

2. Podaj funkcje regulatora obrotów w układzie regulacji prędkości obrotowej silnika głównego.

zapewnienie stabilnej pracy silnika spalinowego we wszystkich stanach jego pracy; zapewnienie wymaganej jakości regulacji prędkości obrotowej; ograniczenie dopływu paliwa w zależności od nastawy wartości prędkości zadanej, utrzymanie rozruchowej dawki paliwa, ograniczenie dopływu paliwa na sygnał z turbodoładowarki, uzależnienie pracy silnika spalinowego od spełnienia określonych warunków, np. osiągnięcia właściwej wartości ciśnienia oleju smarowego, zapewnienie właściwego rozdziału obciążenia silników pracujących równolegle; zapewnienie siły niezbędnej do przestawienia listwy paliwowej w całym zakresie zmian; regulatory powinny umożliwiać również zdalne zadawanie prędkości obrotowej.

1. Podaj zalety stosowania elektronicznych regulatorów obrotów.

duża czułość (regulator reaguje na małe zmiany prędkości obrotowej, co poprawia dokładność regulacji prędkości obrotowej);regulowana strefa nieczułości (eliminacja wpływu małych zmian sygnału);tłumienie drgań skrętnych;różne tryby pracy: przy stałej prędkości obrotowej, przy stałej mocy, przy stałej wartości wskaźnika obciążenia;realizacja funkcji dodatkowych na drodze programowej i rezygnacja z przystawek;automatyczne przechodzenie przez prędkość krytyczną silnika;regulacja prędkości obrotowej silników ze sterowaniem elektronicznym –common rail

1. Co kryje się pod pojęciem ‘regulatory obrotów elektro-mechaniczne’.

2. Podaj jakie parametry są nastawialne na regulatorze Woodwarda.

charakterystyk regulatorów pośredniego działania; Ustawianie przystawki przeciwdymieniowej; max. prędkość obrotową; nastawianie mechanicznego ogranicznika prędkości maksymalnej; nastawianie hydraulicznego ogranicznika prędkości max; nastawianie zderzaka górnego położenia tłoczka układu zadawania prędkości; statyzm

1. Jaki element konstrukcyjny regulatora Woodwarda wprowadza statyzm

dźwignia statyzmu, krzywka statyzmu, suwak statyzmu

1. Co to jest statyzm regulatora obrotów, ile wynosi nastawa etatyzmu regulatora i dlaczego.

jest to stopień niejednostajności, definiowany jako stosunek spadku prędkości obrotowej przy zmianie obciążenia od wartości zerowej do prędkości znamionowej

1. Przedstaw jak etatyzm regulatora obrotów reguluje podział mocy między silnikami w napędzie równoległym.

2. Przedstaw charakterystykę regulatorową silnika spalinowego statyczną i astatyczną.

statyczna; astatyczna

1. Czy możliwa jest eksploatacja silnika spalinowego bez regulatora według - charakterystyki śrubowej, -charakterystyki regulatorowej.

Nie jest to możliwe. podstawową funkcją regulatorów musi być zapewnienie stabilnej pracy silnika spalinowego we wszystkich stanach jego pracy oraz zapewnienie wymaganej jakości regulacji prędkości obrotowej. Dobór właściwych charakterystyk następuje w czasie projektowania jednostki, na podstawie obliczeń i badań modelowych, i jest korygowany w czasie prób morskich pierwszej jednostki z serii. Dobiera się tak charakterystykę zadawania prędkości w regulatorze silnika i charakterystykę sterowania śruby, aby przy przestawianiu zadajnika skok śruby wzrastał w całym zakresie, natomiast prędkość obrotowa dochodziła do swej wartości znamionowej wtedy, gdy przy holowaniu skok śruby zapewnia znamionową moc silnika (lub nieco mniejszą).

1. Czy możliwa jest praca równoległa dwóch silników spalinowych z charakterystyką statyczną i astatyczną.

Jest to możliwe, ale tylko w jednym punkcie – kiedy obie charakterystyki przecinają się. Jeżeli statyzm regulatorów będzie równy, to konieczne jest, aby w obu silnikach zależność mocy od wskaźnika obciążenia (czy położenia listwy paliwowej) była taka sama. ten sposób realizacji pracy równoległej jest sposobem geometrycznym polegającym na równej nastawie pomp wtryskowych. Natomiast jeżeli w jednym z silników przestanie pracować jeden cylinder to przy nie zmienionym poborze mocy regulatory obu silników zwiększą nieco nastawę dawki paliwa tak, że nastawa ta będzie nadal równa w obu silnikach, łączna moc będzie odpowiadała nie zmienionemu zapotrzebowaniu, ale jeden z silników (ten z wyłączonym cylindrem) będzie dawał moc mniejszą.

1. Czy możliwa jest praca równoległa dwóch silników spalinowych z charakterystyką statyczną o różnej nastawie statyzmu

Jeżeli przyrosty wskaźnika obciążenia przy zmianie obciążenia od zera przy biegu jałowym do znamionowego nie są w obu silnikach równe, możliwe jest uzyskanie prawidłowej pracy równoległej, ale wymagać to będzie zastosowania niejednakowych statyzmów w regulatorach. Jeżeli zależność mocy silnika od położenia listwy paliwowej lub wskaźnika obciążenia nie jest prostoliniowa i niejednakowa dla obu silników pary, nie jest możliwe uzyskanie równego podziału obciążenia w całym zakresie. Jest to możliwe tylko w układach z regulatorami dwuparametrowymi.

1. Podczas synchronizacji prądnic, które wielkości układu regulujemy i jaką nastawą regulatora obrotów.

- regulacja napięcia automatycznie; synchronizacja częstotliwości ręcznie lub automatycznie(regulacja prędkości obrotowej;zgodność faz)-załączenie na szyny prądnicy;- jednorazowe ustawienie podziału mocy między generatorami ręcznie lub automatycznie (za regulację podziału mocy odpowiedzialna jest nastawa statyzmu na regulatorze;proporcję podziału mocy nastawia się prędkością zadaną)

1. Jaką rolę w podziale mocy między silnikami w układzie równoległym pełni nastawa obrotów regulatora obrotów.

2. Podaj różnice w regulacji podziału mocy między silnikami w układzie równoległym ze statyzmem oraz w układzie ‘master and slave’.

3. Czy występują wahania częstotliwości sieci elektrycznej z regulacją obrotów ze etatyzmem oraz w układzie ‘master and slave’.

4. Podaj sposób regulacji temperatury w instalacjach chłodzenia i smarowania silnika głównego.

poprzez zastosowanie zaworu 3/2 z możliwością regulacji przepływu wody na chłodnicę lub na by-pass, natomiast jeśli statek znajduje się na wodach zimnych można dodatkowo zastosować obieg zamknięty z wykorzystaniem skrzyni lodowej;

1. Podaj układ regulacji temperatury i wiskozy paliwa ciężkiego.

2. Podaj sposoby wpływania na temperaturę w instalacji wody morskiej.

zastosowanie obiegu zamkniętego

1. Jak praca wyparownika wpływa na regulację temperatury instalacji wody słodkiej HT.

podnosi sprawność obiegu siłowni; wykorzystanie energii cieplnej zawartej w wodzie chłodzącej tuleje cylindrów do wytworzenia pary z wody morskiej w celu otrzymania wody tech.

1. Jak położenie czujnika temperatury w instalacjach chłodzenia i smarowania silnika głównego wpływa na regulację temperatury tych instalacji, podaj przykładowe położenia czujnika temperatury w tych instalacjach.

2. Podaj definicję funkcji logicznej.

funkcja operująca na wartościach logicznych true i false, realizowana sprzętowo za pomocą bramek logicznych; Do funkcji logicznych zaliczamy funkcje LUB, ORAZ, NIE, PRAWDA, FAŁSZ oraz JEŻELI

1. Podaj związek między ilością argumentów funkcji logicznej a ilością stanów wejściowych i wyjściowych.

2. Podaj różnice i podobieństwa między algebrą Boole’a i systemem dwójkowym.

System dwójkowy - podstawę jego stanowi liczba 2, wszystkie więc liczby można pisać dwiema tylko cyframi: 0 i 1, a więc dowolna liczba dwójkowa zawiera same zera i jedynki. Liczby naturalne w systemie dwójkowym zapisujemy analogicznie jak w systemie dziesiętnym - zamiast kolejnych potęg liczby dziesięć, stosujemy kolejne potęgi liczby dwa, stosowany w elektronice cyfrowej, gdzie pojawienie się impulsu - to 1, a jego brak - to 0;Prawo Boole’a to struktura matematyczna złożona z uniwersum B i zdefiniowanych na nim trzech działań:dwuargumentowych and i or, oznaczanych przez · i + oraz jednoargumentowego not, oznaczanego przez(pozioma kreska nad argumentem) (np.prawo przemienności, łączności, rozdzielnośći,Morgana, II negacji, pochłaniania, sklejania)

1. Podaj prawa de Morgana i reguły sklejania.

I prawo –Zaprzeczenie koniunkcji 2 zdań jest alternatywa zaprzeczeń tych zdań.∼(p∧q) ⇔ ∼p ∨ ∼q

II prawo- negacja sumy logicznej jest równa iloczynowi logicznemu negacji argumentów tej sumy. Prawa de Morgana znajdują zastosowanie przy faktoryzacji funkcji logicznych.∼(p∨q) ⇔ ∼p ∧ ∼q; reguły sklejania Siatka Karnaugha; metoda Quine'a – McCluskeya

1. Co to jest minimalizacja funkcji logicznej oraz podaj sposoby minimalizacji funkcji logicznej.

-polega na znalezieniu dla danej funkcji formuły minimalnej, która jest jak najmniej skomplikowana. metody algebraiczne (czyli ręczne przekształcenia na zasadzie matematycznych przekształceń wzorów)metody algorytmiczne, realizowane przez program. (Metoda tablic Karnaugh; Metoda Quine'a-McCluskeya)

1. Co to jest system funkcjonalnie pełny i jak można go zminimalizować.

System operatorów logicznych złożony z operatorów binarnych,operatora -negacji, stałych 0 oraz 1. jeżeli każda funkcja binarna zmiennych x₁, x₂, …, x_n daje się przedstawić za pomocą tych operatorów oraz stałych 0 i 1. Ponieważ formuły boolowskie przedstawiające funkcje boolowskie utworzone są z operatorów AND, OR oraz negacji, stąd ten zbiór operatorów jest systemem funkcjonalnie pełnym. Przy pomocy operacji w nim zawartych można utworzyć funkcję dopełnienia i jedną z dwóch funkcji: alternatywę lub koniunkcję.

1. Podaj różnice między układem logicznym i układem sekwencyjnym.

Układ kombinacyjny(logiczny) jest jednym z rodzajów układów cyfrowych. Charakteryzuje się tym, że stan wyjść zależy wyłącznie od stanu wejść; stan wyjść opisują funkcje boolowskie - w przeciwieństwie do układów sekwencyjnych, których stan wyjść zależy od stanu wejść oraz od poprzedniego stanu wyjść. W układach kombinacyjnych nie występuje sprzężenie zwrotne.

1. Podaj różnice między układem synchronicznym i układem asynchronicznym.

układy synchroniczne są wolniejsze, pobierają więcej energii i generują więcej zakłóceń elektromagnetycznych niż układy asynchroniczne.W układach asynchronicznych zmiana sygnałów wejściowych X natychmiast powoduje zmianę wyjść Y.W ukł.synch.zmiana sygnału wyjściowego następuje wyłącznie w określanych chwilach, które wyznacza syg.zegarowy – clock.

1. Podaj różnicę w realizacji funkcji logicznej y=x w układzie synchronicznym i układzie asynchronicznym.

2. Przedstaw komórkę pamięci i wyjaśnij zapis, pamiętanie i kasowani w komórce pamięci.

3. Przedstaw przerzutnik typu D oraz konstrukcję licznika impulsów w oparciu o ten przerzutnik.

Przerzutnik typu Latch (zatrzask) D. W czasie trwania na wejściu zegarowym stanu wysokiego, wyjście Q powtarza stany logiczne wejścia D. W momencie zmiany na wejściu zegarowym stanu wysokiego na niski następuje "zatrzaśnięcie" (zapamiętanie) stanu wejścia D sprzed tej zmiany. Typowym zastosowaniem przerzutnika typu Latch jest zapamiętanie chwilowego stanu szyny danych w celu np. zobrazowania na wyświetlaczu. Dowolny przerzutnik tego typu charakteryzuje się mniejszą odpornością na zakłócenia od dowolnego przerzutnika wyzwalanego zboczem.

Zaliczenie Automatyki okrętowej 19.01.2011

1. Przedstawić uproszczoną transmitancję układu ruchowego statku, od jakich wielkości zależą główne parametry tej transmitancji.

2. Przedstaw podatne sprzężenie zwrotne regulatora Woodwarda.

3. Podaj funkcje regulatora obrotów w układzie regulacji prędkości obrotowej silnika głównego.

4. Przedstaw jak statyzm regulatora obrotów reguluje podział mocy między silnikami w napędzie równoległym.

5. Czy możliwa jest eksploatacja silnika spalinowego bez regulatora według - charakterystyki śrubowej, -charakterystyki regulatorowej.

6. Podaj różnice w regulacji podziału mocy między silnikami w układzie równoległym ze statyzmem oraz w układzie ‘master and slave’.

7. Podaj sposoby wpływania na temperaturę w instalacji wody morskiej.

8. Jak położenie czujnika temperatury w instalacjach chłodzenia i smarowania silnika głównego wpływa na regulację temperatury tych instalacji, podaj przykładowe położenia czujnika temperatury w tych instalacjach.

9. Podaj różnice między układem logicznym i układem sekwencyjnym.

10. Podaj różnicę w realizacji funkcji logicznej y=x w układzie synchronicznym i układzie asynchronicznym.