自動舵和電羅經你真的會用嗎?

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之所以談論起這個話題，是因為前段時間船上電羅經出問題以後看到駕駛臺無釐頭的操作由感而發。駕駛員每天使用操作這些航行設備，而真正能熟練掌握且能略懂其原理的又有多少呢？所以借這個機會，介紹一下自動舵和電羅經，希望能幫助業內人士補補腦，遇到類似問題時別再手忙腳亂，影響航行安全。

 自動舵是一套使船舶維持在預先設定的航向上航行的自動操舵控制裝置，近來，對於自動舵的性能評估已從「能使船舶精確維持航向」變為「在各種情況下，最省油的操縱」。然而，船舶的操縱取決於船舶的尺度及具體的技術指標，同時也隨著船舶的航速，裝載情況及海況的不同而不同。因此，對於自動舵的評價沒有明確的標準，然而功能設置上進行了很多優化，但實際運用上卻寥寥無幾。

舵機操作控制系統大同小異，本文以YOKOGAWA Autopilot P-500A為例。自動舵作為一款簡便的操縱儀，一般具有4種操作模式：自動舵（AUTO）、手動操縱(HAND)、自動導航（NAV）、應急操縱（NFU）；並可只通過轉換MODE SELECTOR SWITCH（模式選擇開關）來進行選擇。對於自動導航（NAV）功能的設置，很多駕駛員沒有清晰地認識，自然而然也就成了擺設。

 

     具有雙重模式的自適應舵具有兩套完整的系統,SYSTEM SELECTOR SWITCH(系統選擇開關)有以下幾檔：NFU-FU-1-OFF-FU-2-NFU，當開關轉至所需運行的系統位時，系統會自動進入運行狀態，而當開關轉到OFF檔時，整個系統將停止工作。關鍵這裡面的NFU選項，顧名思義：FU就是FOLLOW UP，NFU就是NON FOLLOW UP。這裡面的兩套系統，每一套都有其獨立的控制和反饋系統、驅動馬達、伺服馬達等。正常情況下，航行中需要定期對作業系統和舵機進行切換，目的一是為了保持系統的可靠性；二是幫助駕駛員對系統進行熟練操作。很多駕駛員同樣不了解其功能，就更談不上測試了。而歸咎其原因，對於這些功能的設置未具體添加到駕駛員的培訓當中，再加上某些駕駛員缺少求知的意識，所以就出現了因循守舊的現狀，技術和功能的改善也就造成了不必要的浪費。那麼下面就簡單介紹一下：

    人工操舵（HAND）利用舵輪進行隨動控制。可通過操縱舵輪以獲得所需的舵角，從一舷滿舵至另一舷滿舵。    自動舵（AUTO）在羅經基礎上的自動操舵控制模式。自動及人工操縱（AUTO & HAND）是由設置在舵輪臺內部的放大器單元控制。該傳感器採用的是無接觸型線性同步電動機且電子線路也採用了許多半導體結構以完善應用無接觸式控制部分的功能，而使其能達到完美。這種自動及人工式操舵方式被稱為隨動控制。因為它能使舵頁的轉動角度與所操舵令一致。

自動導航系統（NAV）在預先設定的航向基礎上自動導航模式。結合了計劃航嚮導航系統－TRACKING PILOT（可選擇安裝），並可與其他製造商的導航系統結合在一起，如ECDIS。    應急舵（NFU）是利用操縱杆控制的應急模式。通過轉換開關，接通或切斷電源的方式而非通過放大電路傳輸電能的方式來控制電磁閥。由於去除了舵角指令的分級及反饋信號電路。所以使用旋轉開關來接通或切斷電源進行控制的方式稱為非隨動控制方式。其實對於這個功能很多澳洲引水是有強制試驗要求的，所以建議船上對其功能進行培訓和相應的操作，以免後期到澳洲被投訴駕駛員不懂操作。

那麼相對於這個應急舵（NFU），我們傳統意義上的每三個月進行的應急舵操作如何區分呢？其實機旁操應急舵主要還是針對的全船失電，由應急發電機供應動力電源的緊急情況，當然兩臺舵機都可以進行應急舵的操作。每條船都會設計一臺舵機由應急電網供電（一般都是NO.1舵機油泵），一旦失電，應急電網會在60秒內供電。遙控系統癱瘓或者緊急情況下就需要轉換機旁操作，直接手動操作扭矩馬達手柄控制油泵斜盤角度以達到相應舵角。而此操作已將所有的控制系統電磁閥、扭矩馬達電信號以及伺服馬達等全部隔離。而NFU應急操作是將舵角指令的分級及反饋信號電路屏蔽，直接在駕駛臺由圖中P&S旋轉開關來接通或切斷電源進行遙控扭矩馬達以驅動舵機油泵轉至相應舵角的操作。

 

      自動導航系統（NAV）在預先設定的航向基礎上自動導航模式，即ROUTE STEERING。而其控制系統更是集合併優化了各種參數設定，以達到對相應舵效和船速的影響，從而減少船舶的油耗增加經濟效益。參數的設定包含了舵效模式的的選擇，如：ECONOMY, PRECISION 1 and PRECISION 2；還包括對裝載吃水狀況的設定，如BALLAST, MIDDLE and FULL。通過修改相應參數，系統會自動選擇對舵機反應精度的控制，從而相應減少航行中頻繁操作或者舵角大小對油耗和航速的影響。

 

     而自動舵的航向信號是由羅經信號接入，一般船舶都是配備一套電羅經（很少配備兩套）和一套磁羅經。那麼問題來了，磁羅經信號是不是也接入自動舵信號中？又如何切換呢？這就回到了文章開頭提到的電羅經故障信號丟失，自動舵失效的事故。當時正好是夜航在馬六甲海峽入口處，航向突然丟失，各種警報響起，駕駛臺一片混亂，然後轉換為手操舵維持航向。久經沙場的駕駛人員也未遇到過電羅經航向信號丟失的情況，公司海務也僅採取了應急預案，如自動舵失效風險評估，抵港緊急修理，手操舵保證航行安全等，就這樣一直保持著手操舵航行。解決完機艙問題之後，我開始著手研究自動舵和羅經的問題，在系統圖中有標註自動舵的航向信號是由兩臺主羅經和一臺輔羅經接入的，並可進行轉換，主羅經就是電羅經也就是陀螺羅經，輔羅經就是指的磁羅經。主副羅經的切換也沒有明確的資料說明，所以這裡需要注意：實際需要長按三秒以上才能切換過來。也許有的駕駛員有這個切換意識，但是短按輔羅經切換沒反應就認為船上僅僅配備了一套電羅經，這個按鈕相當於空白鍵，根本就不知道磁羅經信號就是作為備用信號接入自動舵系統的。就這樣，自動舵又恢復正常使用了，駕駛員和AB們感恩戴德地結束了值班手操舵下班加班洗艙的幾天忙碌的生活。問題很簡單，奇怪的是為什麼都不知道？我想這個問題值得深思。 

 

進一步檢查電羅經故障，顯示是電流過大超過0.6A（額定電流0.2A-0.26A之間），電羅經是靠在陀螺球周圍產生旋轉的磁場帶動其高速旋轉，達到額定轉速後會確定穩定方向。啟動後經過一定時間的運行（從啟動到穩定大概需要二到四小時），陀螺球的轉速達不到額定轉速，電流降不下來就會觸發報警。

 

查找記錄發現上次更換陀螺球是兩年前，考慮長時間運行內部液體（蒸餾水和安息香酸混合液）渾濁或者缺液，阻力增大的問題，我嘗試著解體電羅經進行內部清潔和更換混合液，可參考下面圖片。裝復後啟動運行，電流明顯下降穩定到0.4A左右，但是依然無法達到額定轉速穩定運行。考慮羅經本體過熱的因素又外接冷卻風扇對電羅經分別進行了冷啟動和熱啟動，都無法達到額定運行轉速。陀螺球看來是壽終正寢無法起死回生了。

 

 

最終抵港後由廠家服務商來更換陀螺球，啟動後幾小時穩定運行，電流0.23A，但是由於是緊急修理和疫情等特殊原因花費近三萬美金。那麼如何避免出現這種緊迫局面，也減少船東的損失呢？那就需要駕駛員對航行設備有更加清楚的認識，了解其日常保養的內容。例如電羅經，就需要駕駛員尤其是二副養成至少每周對其運行電流查看記錄的習慣，一旦電流值增大，就要結合服務商的維修記錄和公司進行提前報備，以選擇方便港口安排檢修減少成本，也可以降低航行中突發狀況影響航行安全。

 

 

書山有路勤為徑，學海無涯苦作舟。跑船真的容易嗎？非也。其實一艘船所涉及的技術含量以及所蘊含的知識量遠超出陸地上很多行業，海員這個職業需要更全面的見識和更強烈的求知慾來支撐。正所謂用進廢退，沒有求知慾，那只能是慢慢荒廢了很多設計初衷。科技在航運界的進步也需要我們一線的工作者來日積月累的實踐和反饋才能進一步改進。那麼，還等什麼？就先從檢查電羅經的運行電流開始吧！

 

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