1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究目的与意义

船舶在航行中，经常会受到外界干扰作用(如风、水流等的影响)，使船舶偏离原来的航向，此时就要借助操纵装置来纠正航向，同时，若要改变船舶航向，也必须依靠船舶操纵装置来实现。绝大多数船舶都以舵作为保持或改变航向的设备，舵机性能的好坏直接影响着船舶的航行安全。实践证明，船舶事故中，80%以上的事故都是人为因素造成的，因此提升船员综合素质，增强轮机管理人员专业培训，强化轮机技能训练等是减少事故发生的最有效措施，而舵机液压系统的建模与仿真研究对于智能化考试系统和轮机模拟器具有重要意义，为船员实操考试提供一个逼真形象的操作环境，同时也可用于舵机的性能预测和故障诊断，对提高船员综合素质也有着重要意义。船舶在应用液压传动之前，采用的是蒸汽传动和电气传动，与舵机的蒸汽传动和电气传动相比，液压传动具有船舶扭矩大、抗干扰能力强、反应灵敏和能耗利用率高等优点。液压传动技术从七十年代以来一直在迅速发展，产品的高压化和集成化研究不断取得进展，逻辑阀等新型液压元件开始应用于舵机和其它船用液压装置中，另外，舵机电气遥控系统的技术也更趋成熟，不仅淘汰了液压遥控系统，而且领先于传统的浮动杆机械追随机构。目前大型船舶几乎全部采用液压舵机，电动舵机仅用于一些小型船舶上。新一代舵机的性能和可靠性更趋完善。

1.2国内外研究现状与发展趋势

（1）普遍设置油箱液位报警开关，并设置了两套液压系统的人工和自动隔离装置。这种自动隔离装置具有代表性的是采用电液换向阀的装置。

（2）阀控型舵机的应用功率范围不断扩大，性能也不断完善。阀控型舵机因稳舵时主油泵仍需全流量工作，虽然排出压力小，但仍要消耗一定的功率，故经济性较差。现在随着阀控型舵机设计的改善，扭矩范围也有了显著提高。例如西德哈特拉帕R系列阀控型舵机最大公称扭矩已达到1200KN.m，完全能胜数万吨级海船的需要。

（3）半闭式系统有所增加。半闭式系统多用于液压起货机。但由于起货机负荷大，闭式系统油液发热严重，为此设置了低压选择阀，使系统工作时从低压侧连续与油箱换油流量达到总流量的三分之一左右，故称为半闭式系统。但近年来半闭式系统增多不是要解决油液发热的问题，采用半闭式系统主要有两个原因，一是因为阀控型舵机稳舵时采用了开式系统，转舵时采用了闭式系统，可称为半闭式；二是由于摆缸式转舵机构也占领了一部分市场，它采用的双作用活塞两侧油腔进排油流量不等，为此采用了半闭式系统。

（4）新型液压阀件得到应用，多见于比例阀和逻辑阀。其中比例阀因其能根据电气信号的变化对液压油流向及压力、流量进行连续的、按比例的远程控制而得到迅速发展。逻辑阀则解决了大流量(200L/min以上)系统控制集成化的难题，得到了迅速发展。

（5）浮动杆机械反馈机构日渐被淘汰。在变量泵舵机中采用浮动杆机械反馈机构已有较长的历史。但随着舵机电气遥控系统更趋成熟，浮动杆机构已显得落后，它表现出以下缺点：增加了机械元件数量，也增加了安装调试的工作量；增加了维修保养的工作，也增加了故障发生的可能：增加了一次反馈环节，降低了控制精度；而且，浮动杆机构往往是双泵共用的，这样，备用泵变量机构也必须动作，其主油路也必须锁紧。因此，新一代舵机采用伺服马达、比例阀等比例控制元件而取消机械反馈的日渐增多。

由于我国液压技术起步比较晚，且产品质量与国外产品有较大的差距。因此，对船舶液压舵机控制系统进行学习研究并优化改进，缩小国内与国外产品的差距，具有一定的理论意义和工程实际应用价值。