Onderwerp: Stotteren hydraulic drive autopilot

De drive unit van mijn autopilot is een hydraulisch systeem, bestaand uit een tweezijdig werkende cilinder aangesloten op een losse pompunit.
De maximale thrust die de cilinder kan leveren is 450kg, bij de te verwachten roerkoppels (500-600Nm)is bij het gebruikte kwadrant van 190mm de max belasting 330kg.
Ik heb een zwaar en traag schip, de roerbewegingen zijn navenant traag.

Bij ruime koersen en flinke zeegang maakt het systeem een hard stotend, stotterend geluid. Dit blijkt te gebeuren als de drive een bepaalde beweging inzet, terwijl de druk op het roer ahw mééhelpt in dezelfde bewegingsrichting.
Het effect is ook te simuleren bij lichte omstandigheden door tegen de helmstok te duwen in dezelfde richting als waar de drive het roer wil bewegen.

Het stotteren treedt niet op bij sturen met de hand, het zit puur in de drive zelf, niet in roer, roerlagers of ophanging, noch in speling in kwadrant of aansluiting op de cilinder. Het geluid klinkt alarmerend, je hebt het idee dat er iets gemold wordt.

Mijn eigen verklaring is dat de pomp onvoldoende debiet heeft om voor/achter de dubbelwerkende zuiger de juiste drukverhouding te handhaven in het geval de zuiger sneller beweegt door de meewerkende drukkracht van het roer.
Waar een overdruk moet heersen, ontstaat juist een onderdruk.

Na enige aandringen van mijn kant richting de leverancier - die eerst zei het probleem niet te kennen - kwam als verklaring het snel open/dicht gaan van een klep
door afwisselende onder/overdruk. Het zou eigenlijk 'geen probleem genoemd mogen worden, het was maar geluid..'

Na vervanging van de pomp door de leverancier werd het probleem alleen maar erger.
Nu stelt men voor een grotere cilinder te plaatsen, dan zou het geluid minder worden. Ik vraag het me af, omdat die immers ook een groter debiet zal vragen. Ik denk dat het dan éérder optreedt.

Zijn er ervaringsdeskundigen onder ons met een vergelijkbaar probleem? Mogelijke oplossingen?
Of zijn er juist gebruikers van een hydraulische ram die dit helemaal niet kennen?

Lucht in het systeem is uitgesloten?

Inderdaad lucht of zit er een overdruk ventiel in?

Het waarschijnlijke probleem wat je hebt is een "double pilot check valve" met een verkeerde pilotverhouding. Heb je overigens ook een hydraulisch stuurwiel of is de automaat het enige hydrauliekitem in het systeem?

Een double pilot check valve zorgt ervoor dat de pomp de stuurcilinder kan verstellen, maar niet andersom, ofwel dat golfreacties op het roer geen invloed op de pomp kunnen hebben.
De klep bestaat uit een blok met twee gestuurde terugslagkleppen achter de pomp: van de pomp naar de cilinder laten ze vrij door, van de cilinder naar de pomp blokkeren ze. Als we voor het het gemak even de twee leidingen tussen de pomp en de cilinder A en B noemen waarbij A het roer naar SB beweegt en B naar BB, krijgen we de situatie dat bij roer naar BB bijvoorbeeld de pomp druk op leiding B zet, en zuigt uit leiding A. Pomp naar cilinder in leiding B laat vrij door, maar de terugkomende olie uit de cilinder in leiding A blokkeert op de terugslagklep. Omdat de pomp doorpompt stijgt de druk in leiding B, en deze druk opent de terugslagklep in leiding A, waardoor nu het roer kan bewegen. De "pilotleidingen" zitten in het kleppenblok ingebouwd en reageren op de druk tussen de pomp en de terugslagklep.
Hierdoor kan dus de pomp de stuurcilinder bewegen, maar de stuurcilinder kan nooit door externe oorzaken van positie veranderen zonder dat de pomp draait.





Deze kleppen worden normaal geleverd met een pilotverhouding: dat is de verhouding tussen de druk over de terugslagklep en de druk nodig om deze tegen deze druk in te openen. Gangbare waarden hiervoor zijn 1 op 10, en 1 op 3.
Stel even dat er kracht op het roer staat in de richting waarin de pomp het roer wil verstellen: bij een hoge pilotverhouding wordt de retourterugklep geopend bij een geringe pompdruk, waardoor het roer door de externe kracht sneller wordt omgedrukt dan de pomp kan volgen. Hierdoor valt de pompdruk weg en sluit de terugslagklep weer, waarna vervolgens de pompdruk weer oploopt en de terugslagklep weer opent. resultaat: een klapperende beweging.
Oplossing is een lagere pilotverhouding waardoor het systeem minder kritisch wordt. Dit probleem speelt vaak bij hydraulische hijsinstallaties waarbij de last door hydraulische druk wordt gedragen en de lastdruk de olie sneller wil wegpersen dan de pomp het aan kan voeren.
Er bestaat ook een luxere versie van deze lastventielen waarbij de terugslagkleppen zijn vervangen door overstortkleppen waarbij de overstortdruk wordt geregeld door de druk aan de "andere"kant - ook hier weer met een pilotverhouding uiteraard.

In de regel: hoe hoger de pilotverhouding hoe groter de kans op instabiliteit (schokken).
En deze kleppen worden dus ook altijd gebruikt om bij meerder pompen, bijvoorbeeld automaat en twee stuurwielen, te voorkomen dat ze elkaar kunnen beinvloeden.

Dit is een redelijk "specialistisch" probleem, denk er eens op je gemak over na, en met een andere stuurcilinder los je dit probleem hoogstwaarschijnlijk niet op.

Bedankt Aad, zo te lezen heb je er kijk op!
Ik heb geen hydraulisch stuursysteem - roer met helmstok -, de drive staat op een kwadrant geklemd aan de roerkoning.
Nu heeft mijn cilinder drie slangaansluitingen, en geen idee hoe eea met kleppen is geregeld. Ik kan een hydraulisch schema aanvragen, wellicht dat dat meer inzicht geeft.
Ik stuur in ieder geval jouw verhaal door naar de vertegenwoordiger.
Er zit geen lucht in het systeem, althans al eerder heb ik zelf eea ontlucht, en het laatste systeem wat we testten was compleet voorgemonteerd aangeleverd.

ik heb geen hydraulisch stuursysteem - roer met helmstok -, de drive staat op een kwadrant geklemd aan de roerkoning.
Nu heeft mijn cilinder drie slangaansluitingen

Nu wordt het verwarrend door de gebruikte termen.
Niet hydraulisch wel hydraulisch.
Drive op kwadrant?
Wel een cilinder?
Slangen waar naar toe?
Waar is de pomp dan?

Fotootje of tekening helpt.

Ik denk dat de simpelste oplossing is tussen de cilinder en het kleppenblok flow restrictors te monteren. je hebt ze met geintegreerde terugslagklep zodat ze maar in 1 richting werken. Doorlaat kun je instellen door een gekartelde ring te verdraaien. Dit zijn simpele en gangbare klepjes die, eenmaal gemonteerd, in bedrijf verstelbaar zijn. Aldus kan de oliestroom uit de cilinder wat meer weerstand gegeven worden en het geheel aldus "afgetrimd" worden op het lastventiel. Bovendien is dit te allen tijde nastelbaar mocht er ergens iets verlopen.
Derde slangaansluiting op cilinder kan ik ook niet 123 thuisbrengen, daar zou een schema klaarheid in moeten brengen.
En nogmaals: dit is een bekend en redelijk vaak voorkomend probleempje in de hydrauliek.

Ronaldl schreef :
Waar Aad naar vroeg was of ik sowieso een hydraulische stuurinrichting had: bij een stuurwiel kan je een stangoverbrenging naar het roer hebben of een hydraulische overbrenging. Is dat laatste het geval, dan zou je de drive van een autopilot kunnen integreren met de stuurinrichting. Ik geloof dat je dat vooral op motorschepen vindt.
Op mijn Koopmans heb ik een normale stuurinrichting met een helmstok, en de autopilot heeft een eigen drive die weer via een hefboom - het kwadrant - aangrijpt op de roerkoning. Als de autopilot uitgeschakeld is, stuur je uiteraard met de helmstok en door een bypassklep kan je de cilinder dan vrij bewegen.
Slangen lopen van pomp naar cilinder.

Interessant draadje dit en heb de uitleg van Aad tot mij genomen.

Ik heb een HLD 1000 van Robertson. Later voortgezet door Simrad. Hij werkt al sinds 1987 probleemloos, behalve vorig jaar toen de olie onder het minimum kwam, omdat hij en beetje lekt. Ik heb er toen nieuw hydrauliek-olie ingegooid en toen deed ie het weer.

Recent ging de HLD tijdens het varen van het ene moment op het ander meer herrie maken. hoorde je voorheen nauwelijks geluid bij het sturen. Nu hoor je bij het starten van pomp een klap. Net of er een klep open gaat. Sturen doet ie nog steeds goed. Wat zou dit kunnen zijn?





Daan

Hi Daan,

Het eerste wat me te binnen schiet is dat er een van de veren in de hydrauliek pomp op je stuurwiel gebroken is. Bij mijn Dehler Optima waren er na 30 jaar 2 gebroken en nog 2 andere vielen uit elkaar toen ik ze aanraakte.

Het enige wat ik er van merkte was een "zwaar punt" in het stuurwiel.

Mijn stuurwiel heeft geen pomp. Die werkt ouderwets met kabels op het kwadrant. Alleen de autopilot werkt met hydrauliek. De veren in de hydauliek-unit zouden best gebroken kunnen zijn. Misschien dat ding eens helemaal uit elkaar halen.

De pomp in het schema is (volgens de officiele symboliek) een pomp met variabel slagvolume.
Dit zijn meestal axiaal plunjerpompen in de grotere uitvoeringen, of vaanpompen in de kleine.
In ieder geval gecompliceerder dan de standaard stuurwielpompen die meestal van het vaste axiaal plunjertype zijn.
Overigens zie ik in deze opzet de zin van een variabele pomp niet direct, dus misschien was het artistieke vrijheid van de tekenaar...Bovendien wordt bij variabele pompen ook in het schema aangegeven hoe ze bestuurd worden, en dat staat hier ook niet bij.
Lastig te zeggen zo waar klappen vandaan kunnen komen - geen mechanische speling ergens in het roerwerk?
De klepjes 3 zijn nazuigventielen, die compenseren de lek van de pomp.
Misschien dat een van de twee gestuurde terugslagkleppen vastzit of zwaar gaat, zodat er meer druk opgebouwd moet worden om hem te openen.

Woody130 schreef :
Grappig dat jij de Robertson hebt, een maat van me heeft er enkele en we keken of ik die over zou kunnen nemen. Hij bleek alleen te licht.
Naar aanleiding daarvan kwam ik als alternatief wel op de B&G/Simrad T2 hydraulic ram. Ook zo'n geïntegreerde pomp/cilinder constructie. Ik wil nog uitvinden of deze op z'n kop gemonteerd kan worden - dat moet je meestal niet doen omdat de beluchting vd expansietank dan onder komt. Mijn drive hangt namelijk aan mijn speciaal versterkte kuipvloer.

Kan je de cijfers in je schema van een uitleg voorzien? Wat zijn de stippellijntjes?

Aad77 schreef :
Vermoedelijk heb je een Lecomble & Schmitt unit ?





Bijna zeker is die derde slang voor de ingebouwde elektrische bypass klep. Om handmatig mechanisch te kunnen sturen.

Ken het geluid wel. Bij ons als het sturen te snel moest. Ik heb de arm lengte van het kwadrant iets verkleint. En de montage van de bout/pen op het kwadrant verbetert. Verder kun je spelen met de instelling van het debiet van de pomp.

Helemaal voorkomen van het verschijnsel is me niet gelukt. Maar nu is het er allen maar als het er erg ruig aan toe gaat. Voor mij een teken dat er wat zeil af moet.

Aad77 schreef : De pomp is wel variabel in toerental, maar waarschijnlijk niet in slagvolume. Als er een kleine correctie nodig is draait hij zacht.
samvh schreef : Heeft hij nog zo'n Robertson-pomp voor mij ter overname?
samvh schreef : Ik heb de gesplitste versie van de HLD 1000. Daarbij is de pomp gescheiden van de cylinder door 2 slangen. Kun jij dat ook niet doen? Dan kun je de pomp met reservoir rechtop monteren en de slangen naar de cylinder brengen.
samvh schreef :

1. Elektromotor met variabel toerental
2. Pomp, de pijl in de pomp geeft aan dat het om een variabel slagvolume gaat, maar dat klopt (volgens Aad) niet
3. Nazuigventielen, die compenseren de lek van de pomp (kennis van Aad)
4. Druk gestuurde terugslagkleppen (pilot operated check valves, ook van Aad)
5. Reservoir
6. Bypass-klep, voor handmatig sturen
7. Cylinder

De stippellijntjes zijn kanaaltjes in het aluminum blok. Als er druk opgebouwd wordt in z'n kanaaltje gaat de terugslagklep (4) toch open in tegengestelde richting (van boven naar onder). Als er geen druk in z'n kanaaltje aanwezig is dan kan de olie alleen van onder naar boven.

Ik begrijp in de tekening alleen de verbinding van het bolletje tussen de nazuigventielen (3) en de pomp niet helemaal. Is dat voor smering van de pomp?

3Noreen schreef :
Ja, dit is het systeem. De vertegenwoordiger wil niet om een hydraulisch schema vragen bij ze 'want daar staat een licentie op'. Tja.

Hoe zwaar is jouw schip? dat van mij is 16 ton, dus traag. En het treedt inderdaad op bij zware zeegang, maar ja dat heb je snel als je op water met 200+ mijl open zee achter je vaart. Maar ik heb het ook als ik rustig achter mijn gennaker vaar. Volgens Dick Koopmans kan ik een stuurkoppel van 500-600Nm max verwachten, wat bij mijn quadrant van 190 tot een max 330kg trust zou leiden, waar ik 450 beschikbaar heb. Ik kan mijn arm dus nog verkleinen. Maar eigenlijk wilde ik die reserve power graag houden...
Wat bedoel je met de penmontage? Het geluid is toch geen spelingskwestie?
De pompinstelling staat al op max begreep ik.

samvh schreef :
Mijn schip is van een totaal andere orde. Ondanks dat ik de zelfde unit heb zul je wel gelijk hebben met jou suggestie dat je weinig aan mijn ervaring hebt.
Vanuit mijn opleiding zie ik de bron van het geluid vooral als een Tweede-ordesysteem. Daarom heb ik geprobeerd overal waar ik flex vermoede dat te elimineren.

Het lijkt erop dat een 3-slang cilinder niet een dubbelwerkende cilinder is maar een pers en zuig cilinder.
Hoe dat kan werken?
Misschien beter om naar een 2-slang cilinder systeem over te stappen.

Ronaldl schreef :
Dit is een dubbelwerkende cilinder .

Het systeem is simpel gehouden door geen ventielen blok te gebruiken .

De middelste leiding is de retour naar de tank .

De andere 2 zijn beide pers

Door simpel de motor links of rechtsom te laten draaien , gast de cilinder in of uit .

wij hebben op de Frou Frou ook ook zoon hydraulic drive
zit er bij jou ook een roer stand gever op het kwadrant
als er lucht in de cilinder zit gaat hij stotteren

frou frou schreef :
Ja, ik heb een roerstand sensor. Het systeem is bij mij compleet afgevuld en ontlucht aangeleverd, dus dat zou het niet mogen zijn.

als je de drive in geschakeld heb en je beweegt dan je helmstok kan die dan nog wat heen en weer

frou frou schreef :
nee, er zit geen speling op de helmstok / roerkoning / kwadrant / cilinder. maar ik zal het nog eens uitproberen.

het effect zoals dat optreedt komt duidelijk uit de cilinder zelf, op geen enkele manier gebeurt er iets vergelijkbaars als je met de hand stuurt.
de leverancier L&S heeft het systeem helemaal gecontroleerd en er is volgens hun niet abnormaals aan de hand, ze stellen nu voor dikkere olie toe te passen. het nadeel daarvan is dat als je met de hand stuurt en de olie dus door de bypass loopt, dit zwaarder gaat.
het is jammer dat er eigenlijk geen goede diagnose wordt gesteld, anders dan dat er 'waarschijnlijk'sprake is van een klepperende klep. je zou zeggen dat dat aanleiding is voor een oplosssings richting - klep aanpassen, veerdruk hoger? -

Ik heb mijn cilinder open gehad er zitten geen kleppen in.
Dit effect komt door lucht.
Pomp draait al en de sensor registreert nog geen beweging.
Je zegt dat dat je het kan nabootsen door aan de helmstok te trekken of te duwen.

Speling op de bout op het kwadrant? Dat had ik vorig jaar aan de hand bij deze zelfde drive... bout was toen uiteindelijk geheel afgebroken.