船舶结构与设备课件 第5章 舵设备
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轮机概论第5章 船舶甲板机械(轮机概论共8个课件,我空间全有)
[ 10 ]
吊钩
轮机概论
Introduction to Marine Engineering
第五章 船舶甲板机械 液压系统构成(★★★★)： 升降系统/起升系统(Hoisting)： 控制吊钩的升降。 变幅系统(Luffing)：吊臂幅角 的变化。 回转系统(Slewing)：塔身回转。
[ 11 ]
The end of section 4
轮机概论
Introduction to Marine Engineering
第五章 船舶甲板机械
[ 14 ]
第一节 液压传动的基本知识 Chapter 1 Foundation of Hydraulic Transmission 液压传动(Hydraulic transmission)：电机电动油泵产生压力 油流，通过油流传递动力的传动方式。
轮机概论
Introduction to Marine Engineering
ห้องสมุดไป่ตู้
第五章 船舶甲板机械 第一节 船舶起货机 Marine Cargo Handling Equipment
[2]
Section 4
一、船舶起货机的主要类型 港口设货物装卸设备。 船舶设货物装卸设备，港机能力不足、锚泊、降低费用。 分类： (1)吊杆式起货机 (2)回转式起货机 (3)门式起货机
Most often-used type
轮机概论
Introduction to Marine Engineering
第五章 船舶甲板机械
[7]
2.回转式起货机(克令吊)(Crane)
Twin crane and derrick
轮机概论
Introduction to Marine Engineering
船舶结构与设备课件——舵设备PPT共42页
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
船舶结构与设备课件——舵设备
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
船舶结构与设备课件——舵设备
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
船舶结构与设备-第5章-舵设备ppt课件全文
• 2）人工操舵改为自动操舵的程序 1）压舵、航向改变置“0”，主分罗经
一致，夜间调亮照明 2）灵敏度调高些 3）操舵稳定于新航向、正舵后由“随动”
改为“自动” 4）根据海况和装载状态调节各旋纽。
.
第五节 自动舵
• 二、自适应舵 • 1970s，产生了基于现代控制理论的第三代自动
操舵仪——自适应自动舵(adaptive autopilot)，简 称自适应舵。 • 自动适应运动特性和海况的变化，自动确认各项 系数进行最佳控制。
M S F L lL F L (L 2 B P x g x co ) s 1 2 F L L BP
.
第五章 舵设备
• 第二节 舵的类型和结构 • 一、舵的类型 • 1、按舵杆轴线位置分：
–不平衡舵(single plate rudder); –平衡舵(balance rudder)：部分舵叶在舵杆轴
• 4、设置要求：除可共用舵柄或舵扇外，辅 助操舵装置不应属于主操舵装置中的任何 部分。
.
一、操舵装置的设置
• 5、配置方案： 1）一套主操舵装置和一套辅助操舵装置 2）主操舵装置设置两套相同的动力设备，并设两
套操舵控制系统： a、一套随动控制 b、一套手柄控制
.
一、操舵装置的设置
随动控制 手柄控制
.
第二节 舵的类型和结构
• 二、舵的结构 • 流线型平衡舵由舵叶、舵
杆、舵承组成。 • 1、舵叶 • 由水平隔板和竖直隔板按
线型组成骨架，加舵叶板 焊制而成水密结构。 • 舵叶焊制或修理后在涂油 漆或敷设其他材料之前应 进行密性试验
.
密性试验
每个密封部分进行密性试验：
１）灌水试验 Ｈ=1.2d+V2/60(m)、保持15min以 上 ，不得变形和渗漏
一致，夜间调亮照明 2）灵敏度调高些 3）操舵稳定于新航向、正舵后由“随动”
改为“自动” 4）根据海况和装载状态调节各旋纽。
.
第五节 自动舵
• 二、自适应舵 • 1970s，产生了基于现代控制理论的第三代自动
操舵仪——自适应自动舵(adaptive autopilot)，简 称自适应舵。 • 自动适应运动特性和海况的变化，自动确认各项 系数进行最佳控制。
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第五章 舵设备
• 第二节 舵的类型和结构 • 一、舵的类型 • 1、按舵杆轴线位置分：
–不平衡舵(single plate rudder); –平衡舵(balance rudder)：部分舵叶在舵杆轴
• 4、设置要求：除可共用舵柄或舵扇外，辅 助操舵装置不应属于主操舵装置中的任何 部分。
.
一、操舵装置的设置
• 5、配置方案： 1）一套主操舵装置和一套辅助操舵装置 2）主操舵装置设置两套相同的动力设备，并设两
套操舵控制系统： a、一套随动控制 b、一套手柄控制
.
一、操舵装置的设置
随动控制 手柄控制
.
第二节 舵的类型和结构
• 二、舵的结构 • 流线型平衡舵由舵叶、舵
杆、舵承组成。 • 1、舵叶 • 由水平隔板和竖直隔板按
线型组成骨架，加舵叶板 焊制而成水密结构。 • 舵叶焊制或修理后在涂油 漆或敷设其他材料之前应 进行密性试验
.
密性试验
每个密封部分进行密性试验：
１）灌水试验 Ｈ=1.2d+V2/60(m)、保持15min以 上 ，不得变形和渗漏
第5章 船舶操纵设备2
第六节 自动舵
它的偏舵角和偏航角的关系是：
式中：k1-比例系数； k2-微分系数； k3-积分系数。 特点：1）能加快给舵速度 2)能自动消除单侧偏航角 3)结构复杂，造价高 4)比较完善的自动舵 综上：比例系数k1根据船型、海况、装载情况调节。 微分系数k2根据船舶偏航惯性调节。 积分系数k3根据风流或螺旋桨不对称产生单侧干扰调节
第八节 操舵要领及注意事项
1.按舵角操舵 舵工在听到值班驾驶员下达舵角舵令后，应 立即复诵并迅速、准确地把舵轮转到所命令的舵 角上，及时报告。在值班驾驶员下达新的舵令前， 舵工不得任意更动舵的位置。 船舶在进出港、靠离泊及海上采取避让措施时通 常采用按舵角操舵的方法。
第八节 操舵要领及注意事项
第六节 自动舵
四、自动舵的使用操作程序 各种类型的自动舵都和罗经、舵机组合起来， 并且都具有自动、随动和手柄（应急）三种操舵方 式。下面以图5-34所示国产红旗-4型自动操舵仪为 例，说明自动舵的使用操作程序。
第六节 自动舵
图 5-34 红旗－4型操舵仪
1-选择开关（selector switch）； 2-分罗经调节孔（compass louver）； 3-灵敏度（sensitivity）； 4-压舵（meeting rudder）； 5-微分调节（differential coefficient controlling）； 6-分罗经（compass repeater）； 7-舵角指示器（helm indicator）； 8-灯光（lighting）； 9-航向改变（course changing）； 10-比例调节（proportional controlling）； 11-机组开关（unit switch）； 12-电源开关（power switch）； 13-应急舵控钮（jury rudder controlling）
它的偏舵角和偏航角的关系是：
式中：k1-比例系数； k2-微分系数； k3-积分系数。 特点：1）能加快给舵速度 2)能自动消除单侧偏航角 3)结构复杂，造价高 4)比较完善的自动舵 综上：比例系数k1根据船型、海况、装载情况调节。 微分系数k2根据船舶偏航惯性调节。 积分系数k3根据风流或螺旋桨不对称产生单侧干扰调节
第八节 操舵要领及注意事项
1.按舵角操舵 舵工在听到值班驾驶员下达舵角舵令后，应 立即复诵并迅速、准确地把舵轮转到所命令的舵 角上，及时报告。在值班驾驶员下达新的舵令前， 舵工不得任意更动舵的位置。 船舶在进出港、靠离泊及海上采取避让措施时通 常采用按舵角操舵的方法。
第八节 操舵要领及注意事项
第六节 自动舵
四、自动舵的使用操作程序 各种类型的自动舵都和罗经、舵机组合起来， 并且都具有自动、随动和手柄（应急）三种操舵方 式。下面以图5-34所示国产红旗-4型自动操舵仪为 例，说明自动舵的使用操作程序。
第六节 自动舵
图 5-34 红旗－4型操舵仪
1-选择开关（selector switch）； 2-分罗经调节孔（compass louver）； 3-灵敏度（sensitivity）； 4-压舵（meeting rudder）； 5-微分调节（differential coefficient controlling）； 6-分罗经（compass repeater）； 7-舵角指示器（helm indicator）； 8-灯光（lighting）； 9-航向改变（course changing）； 10-比例调节（proportional controlling）； 11-机组开关（unit switch）； 12-电源开关（power switch）； 13-应急舵控钮（jury rudder controlling）
5第五章舵设备
5 第五章舵设备第一节舵设备的作用与组成D1 舵是舵设备中承担水动力以产生转舵力矩的构件，一样是安装在。
A .机舱内B .舵机间C.尾尖舱中D .船尾螺旋桨后面A2 舵效是指 _______ 。
A .运动中船舶，操一定舵角后，船在较短时刻，较小水域内所取得转头角的大小B .停止中船舶，操一定舵角后，船在较短时刻，较小水域内所取得转头角的大小C.旋转中船舶，操一定舵角后，船在较短时刻，较小水域内所取得转头角的大小D .后退中船舶，操一定舵角后，船在较短时刻，较小水域内所取得转头角的大小A3 舵效与舵角有关，舵角为 ________ 时，舵效最好。
A. 25°〜32B. 20°〜30C. 32°〜60D. 37°〜45B4 舵力为________ 。
A .由于舵的两侧面水流相对速度不同而产生的压力差B .由于舵叶两侧水流产生的压力差与水流和舵面产生的摩擦力的合力C.水流冲击舵面的反作用力D .使船舶回旋的力C5 舵力的大小与 _______ 有关。
①舵角和舵叶面积；②舵叶断面形状；③船速；④舵速。
A .①②③B .①③④C.①②④D .①②③④C6 海船的极限舵角一样为 ________ ；超大型船舶的极限舵角一样为A. 25°左右/32B.30°左右/35C.35° 左右/35〜40D.40° 左右/35〜40D7 舵机上限制最大舵角的装置对流线形舵和平板舵分不是___________ 。
A ．流线型舵为36°，平板舵为32°B .流线型舵为32°，平板舵为36°C.流线型舵为35°，平板舵为30°D .流线型舵为32°，平板舵为35° D8 阻碍舵效的要紧因素是。
①舵角大小；②流经舵面的流速；③船的转动惯性及纵横倾；④风流、浅水等海况；⑤舵机的性能。
舵设备培训
舵设备培训1. 简介舵设备是一种用于控制船只方向的重要设备。
它通常由舵轮或舵柄以及与船舶操纵系统连接的部件组成。
舵设备的正确使用和操作对于船只的安全驾驶至关重要。
本文将介绍舵设备的基本知识和操作技巧，以帮助船员正确使用舵设备。
2. 舵设备的组成舵设备通常由以下几个部件组成：2.1 舵轮舵轮是舵设备最常见的控制装置之一。
它通常由一个大型圆盘构成，船员通过旋转舵轮来控制船只的方向。
舵轮通常位于船舶的驾驶室内，可以根据需要进行移动。
2.2 舵柄舵柄是另一种常见的舵设备控制装置。
它通常是一个直杆状的手柄，船员通过推拉舵柄来控制船只的方向。
舵柄通常位于船舶的甲板上，需要船员站立使用。
2.3 舵机舵机是舵设备的核心部件，它负责将舵轮或舵柄上的操纵指令转化为舵机的动作。
舵机通常由电动机驱动，可以根据船员的操作传递给舵盘，从而控制船只的方向。
3. 舵设备的操作方法3.1 舵轮操作方法舵轮的操作相对简单，船员只需要根据需要将舵轮顺时针或逆时针旋转即可。
舵轮通常有一个标记，船员可以通过观察标记的位置来判断船只的方向。
在操作舵轮时，船员需要注意以下几点：•操作舵轮时应该轻柔，避免突然用力。
•需要逐渐更改船只的方向时，可以小幅度地旋转舵轮。
•需要快速更改船只的方向时，可以大幅度地旋转舵轮。
•操作舵轮时要时刻观察船只的动态，及时调整舵轮的旋转角度。
3.2 舵柄操作方法舵柄的操作相对复杂，船员需要通过推拉舵柄来控制船只的方向。
在操作舵柄时，船员需要注意以下几点：•舵柄通常有一个中立位置，在操纵舵柄时应该将其置于中立位置，以保持船只的稳定。
•向舵柄施加向前推力可以使船只转向左侧，向后拉动舵柄可以使船只转向右侧。
•操作舵柄时要进行适当的力度控制，避免过度或不足。
•需要更改船只方向时，应该逐渐调整舵柄的位置，以保持船只的稳定。
4. 舵设备的维护与故障排除4.1 维护方法舵设备的维护对于保证其正常运行非常重要。
船员应定期检查舵设备的工作状态，并及时进行维护。
第5章 舵设备(船舶结构与设备课件)
1.舵叶（rudder stock）
舵杆是舵叶转动的轴，并用以承受和传递作用在舵叶上 的力及舵给予转舵装置的力。其下部与舵叶连接，上部与转 舵装置相连。 为了使舵在受损时不必拆开船体内的部分就能修理，把 舵杆分作上舵杆和下舵杆两段制造，然后用法兰接头连接。 上舵杆的顶端称舵头。舵头通过舵杆套筒伸至舵机室与 转舵装置相连接。上舵杆下端是法兰接头，与舵叶连接。 为了使万一法兰螺母脱落而螺栓不至滑落，安装时，螺 母应朝下，并用水泥包搪。
齿轮襟翼式舵
1-舵叶（rudder blade）； 2-位于舵杆筒内的舵杆（Rudder stock in rudder trunk）； 3-襟翼（flap）； 4-铰轴（hinge line）；
5-舵机（steering engine）；
6-舵机座（steering engine foundation）； 7-密封套与轴承（gland and bearing）； 8-舵顶（rudder dome）； 9-舵承（rudder carrier） 10-转动襟翼的传动装置（flap actuator）
6）倒车舵
（1）正车整流，加强正车舵效； （2）倒车舵效；
（3）侧移功能。
7）全向推进器
又称Z轴螺旋桨。能绕竖轴作360度旋转，用以推进和操 纵船舶的螺旋桨或导管推进器。主机输出功率通过一级伞齿 轮转动竖轴，再通过二级伞齿轮传递给推进器，形成一个Z字 形传动系统。另设有油压泵驱动蜗轮蜗杆，以驱使整个推器 装置作360°水平回转。Z形轴系与导流管螺旋桨全部安装在 一个圆筒体上，整个装置可吊出或安装在甲板开口处。转向 螺旋桨的单位马力推力大，操纵性能良好，装双全向推进器 的拖轮具有就地回转、平移、倒退等能力。后退推力与前进 推力基本相同，可以驾机合一遥控作业。导管前安装网罩可 保护螺旋桨。这种舵适用于港作拖轮等小型船舶。
船舶结构与设备课件第5章舵设备
船舶结构与设备课 件第5章舵设备
目 录
• 舵设备概述 • 舵设备的组成与结构 • 舵设备的操作与维护 • 舵设备的设计与优化 • 案例分析
01
CATALOGUE
舵设备概述
舵设备的定义与功能
总结词
舵设备是船舶操纵的重要设备，用于 控制船舶航向和稳定。
详细描述
舵设备包括舵机、传动装置、舵杆和 舵叶等部分，其主要功能是通过操舵 装置控制舵叶的转动，从而产生水流 阻力，实现船舶航向的改变和稳定。
的类型和规格。
舵机内部装有减速器和离合器 等传动装置，以实现操舵指令
的传递和控制。
操舵装置
操舵装置是船舶控制航向的设备 ，包括操舵机和控制系统等部分
。Leabharlann 操舵机通常采用电动或液压方式 驱动，能够根据驾驶员的指令自
动或手动控制舵叶的转动。
控制系统包括传感器、控制器和 执行器等部分，用于检测船舶航 向和操舵指令，控制舵机的工作
总结词
随着船舶工业和科技的不断发展，舵设备也在不断改进和完善。
详细描述
早期的舵设备较为简单，主要由人力操舵。随着蒸汽机等动力设备的出现，舵设备开始采用机械传动。现代船舶 则普遍采用电力操舵，具有更高的稳定性和灵活性。同时，随着计算机技术和自动控制技术的发展，舵设备的智 能化和自动化程度也越来越高。
02
CATALOGUE
舵设备的组成与结构
舵杆
舵杆是连接舵叶和操舵装置的桥梁，主要作用是传递操舵力矩，使舵叶能够按照操 舵指令转动。
舵杆通常采用高强度钢材制造，具有足够的刚度和强度，能够承受较大的扭矩和弯 曲力。
舵杆的截面形状一般为圆形或矩形，根据不同船型和舵机功率的要求，舵杆的直径 和长度会有所不同。
目 录
• 舵设备概述 • 舵设备的组成与结构 • 舵设备的操作与维护 • 舵设备的设计与优化 • 案例分析
01
CATALOGUE
舵设备概述
舵设备的定义与功能
总结词
舵设备是船舶操纵的重要设备，用于 控制船舶航向和稳定。
详细描述
舵设备包括舵机、传动装置、舵杆和 舵叶等部分，其主要功能是通过操舵 装置控制舵叶的转动，从而产生水流 阻力，实现船舶航向的改变和稳定。
的类型和规格。
舵机内部装有减速器和离合器 等传动装置，以实现操舵指令
的传递和控制。
操舵装置
操舵装置是船舶控制航向的设备 ，包括操舵机和控制系统等部分
。Leabharlann 操舵机通常采用电动或液压方式 驱动，能够根据驾驶员的指令自
动或手动控制舵叶的转动。
控制系统包括传感器、控制器和 执行器等部分，用于检测船舶航 向和操舵指令，控制舵机的工作
总结词
随着船舶工业和科技的不断发展，舵设备也在不断改进和完善。
详细描述
早期的舵设备较为简单，主要由人力操舵。随着蒸汽机等动力设备的出现，舵设备开始采用机械传动。现代船舶 则普遍采用电力操舵，具有更高的稳定性和灵活性。同时，随着计算机技术和自动控制技术的发展，舵设备的智 能化和自动化程度也越来越高。
02
CATALOGUE
舵设备的组成与结构
舵杆
舵杆是连接舵叶和操舵装置的桥梁，主要作用是传递操舵力矩，使舵叶能够按照操 舵指令转动。
舵杆通常采用高强度钢材制造，具有足够的刚度和强度，能够承受较大的扭矩和弯 曲力。
舵杆的截面形状一般为圆形或矩形，根据不同船型和舵机功率的要求，舵杆的直径 和长度会有所不同。
第五章 舵设备解读
2、按舵杆轴线位置分为：
1）不平衡舵- 舵叶全部位于舵杆轴线 之后的舵； 2）平衡舵- 舵杆轴线位于舵叶前缘后 边一定距离的舵； 3）半平衡舵- 一般半悬挂舵为半平衡 舵。
3、按舵的剖面形状分为：
1）平板舵- 仅用一块平板做成的最简单的舵； 2）改良形平板舵- 在平板舵上以木质板， 其外形与流线型舵相似的舵； 3）流线型舵- 舵的翼剖面是机翼型的舵， 如果带有固定舵柱的就称为固定舵柱型流线型 舵； 4）反应舵- 是将流线型平衡舵以螺旋轴为 界，按一定流程进行上下扭曲后的舵，据说这 种舵可以提高推进效率4- 6％左右。
第五章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节
舵设备
舵设备的作用及组成 舵的类型和结构 操舵装置 操舵装置的控制系统 自动舵 应急舵 操舵要领及注意事项 舵设备的检查 保养与试验
第一节
舵设备的作用及组成
一 作用:船舶航行中保持和改变航向及旋回运动 主要工具 二. 组成:主要由舵装置、转舵装置、舵机、操舵 装置的控制系统及其他附属装置组成 三. 舵力的产生: 机翼原理 四 . 乔塞尔平板公式: P=KFV2 sinδ P－舵力 Ｋ－流量系数 Ｆ－舵叶面积 Ｖ－舵速 -- 舵角 五. 极限舵角：极限舵角＝３５°
2、整流帽舵- 在普通舵（一般是流 型舵）的适当位置加装一个外型为对称 机翼剖面的回转体或近似于椭圆形的整 流帽，由于整流帽填充了通常是涡流低 压区的空间，使得螺旋桨后部的乱流得 到改善。这样不仅提高推进效率，还能 降低船尾的震动，据称在一般舵上加装 整流帽后，可以增加航速0．3- 0．5
3、襟翼舵- 将舵叶做成主舵和子舵两部分，子 舵即是襟翼舵。当主舵转动一个角度时，子舵相 对主舵再转动另一个角度。这样一来，就明显地 提高了舵效，改善了操纵性能。此种舵的缺点是 结构和制造较为复杂。
船舶结构与设备舵设备
船舶结构与设备舵设备船舶的舵设备是船舶操纵和控制航向的重要部分。
舵设备包括舵柄、舵轮、舵机和舵链等组成。
舵设备的稳定性和可靠性对船舶的操纵和安全具有非常重要的意义。
船舶的舵设备通常由舵柄和舵轮组成。
舵柄一般位于船舶驾驶室内，由驾驶员通过操纵舵柄来控制舵机的动作。
而舵轮则是舵机的输出部分，驾驶员通过转动舵轮来改变舵机的工作位置，进而改变船舶的航向。
舵柄和舵轮之间通过舵链或者舵机缸来连接，起到传递动力的作用。
舵设备中的舵机是控制舵盘的关键部件。
舵机一般由电动机、减速器和舵盘组成。
当驾驶员操纵舵柄或舵轮时，通过电动机驱动减速器来改变舵盘的角度，从而实现船舶的舵向变化。
舵机需要具备较快的响应速度和良好的承受力，以满足各种情况下的操纵需求。
舵设备中的舵链是连接舵柄和舵机的重要组成部分。
舵链通常由钢制链条组成，具有抗拉强度和耐磨性能。
舵链的作用是传递驾驶员操纵舵柄或舵轮的动作到舵机，并保持舵机和舵柄之间的同步性。
舵链经常处于高压和高摩擦的工作环境中，因此需要定期检查和维护，以确保其可靠性和正常运行。
舵设备的稳定性和可靠性是保证船舶操纵的重要因素。
不同类型和大小的船舶需要不同规格和质量的舵设备。
为了确保舵设备的性能和安全性，船舶设计和制造需要严格按照相关规范和标准进行，如IMO（国际海事组织）制定的国际公约、ISO（国际标准化组织）制定的国际标准等。
总之，舵设备是船舶结构与设备中的重要组成部分。
舵设备包括舵柄、舵轮、舵机和舵链等组成，用于控制船舶的航向变化。
舵设备的稳定性和可靠性对船舶的操纵和安全具有重要意义。
船舶设计和制造需要按照相关规范和标准进行，以确保舵设备的性能和安全性。
船用舵机(课堂PPT)
F2则又可分解为R和T两个分力 纵向分力R=F2sinα，增加了船舶前进的阻力
横向分力T=F2cos α ，使船向偏舵的相反方向漂移
水作用力F与船舶的重心G并不在同一水平面上
船在转向的同时，还存在着横倾与纵倾力矩
.
8
8-1-2-2 转船力矩与最大舵角
转船力矩 (Ms)
M s F L ( l X c co ) F n D X c si n F L l 1 2 C l A 2 lv
舵叶的偏转由操舵装置(通常称舵机)来控制 舵机经舵柄1将扭矩传递到舵杆3上 舵杆3由舵承支承，它带动舵叶7偏转 舵承固定在船体上，由承及密封填料组成 舵叶还可通过舵销5支承在舵柱8的舵托9或舵钮6上
.
3
几种舵
不平衡舵图8-1(a) 舵杆轴线紧靠舵叶前缘的舵 平衡舵图8—1(b) 舵杆轴线位于舵叶前缘后面一定位置的舵 半平衡舵图8—1(c) 仅于下半部做成平衡型式的舵 后两种舵在舵杆轴线之前有一定的舵叶面积，转舵时水流作用在它上面 产生的扭矩可以抵消一部分轴线后舵叶面积上的扭矩，从而减轻舵机的 负荷
第八章
舵机
.
1
第一节
舵的作用原理和对舵机的要求
.
2
8-1-1舵设备的组成和舵的类型
舵用作为保持或改变航向 舵垂直安装在螺旋桨的后方
早期船舶采用平板舵
为了提高舵效和推进效率，目前多用由钢板焊接而成的空心 舵，称为复板舵
这种舵由于水平截面呈对称机翼形，故又称流线型舵
舵的型式很多，图8—1示出三种
.
4
二、舵的作用原理和转舵扭矩
正舵位置，即α=0时
舵叶两侧所受的水作用力相等，对船的运动方向不产生影响
舵叶偏转任一角度α ，两侧水流如图所示
船舶结构与设备课件——舵设备
2. 舵叶
平板舵舵叶的截面形状 为平板形状，该舵阻力较 大，主要用于小船。流线 型舵叶剖面呈流线型的复 板舵，该舵都做成空心水 密，一方面可以减轻舵的 重量，另一方面也可减少 舵承上的压力；其阻力小， 强度高，舵效好，可提高 舵向的稳定性。虽然构造 比较复杂，但被广泛采用。
2. 舵杆
1) 作用:是舵叶转动的轴,并用以承受和传递 作用在舵叶上的力及舵给予转舵装置的力,其下 部与舵叶连接,上部与转舵装置相连
二、主操舵装置：
系指在正常情况下为操纵船舶使舵产生动作 所需的机械、舵执行器、操舵动力设备以及 附属设备和对舵杆施加扭矩的设施。主操舵 装置应在驾驶室和舵机室都设有控制器。 辅助操舵装置：系指如主操舵装置失败时驾 驶船舶所必须的设备。它不属于主操舵装置 的任何部分，但不包括舵柄、舵扇或作同样 用途的部件。
原理：转换开关改变发电机励磁方
向，从而使电动机反转。
电动机励磁不变。
第五节 自动舵
一. 一般自动舵 二. 自适应自动舵 三. 航迹舵
一.1. 一般自动舵工作原理
自动操舵：实际上是自动航向保持仪。 组成原理：利用电罗经检测船舶实际航向α ，然后与 给定航向K°进行比较，其差值作为操舵装置的输入信号， 使操舵装置动作，改变偏舵角β。在舵角的作用下，船舶逐 渐回到正航向上。船舶回到正航向后，舵叶不再偏转。 线路分析：最简单的电动操舵线路的工作过程见。
操舵过程：见下图
[第五节要点]：操舵方式(种类、原理)；自动操舵 仪组成原理。
2. 一般自动舵基本类型
定义：自动舵的基本类型是指按操舵 的规律分类的（也就是舵的偏转规律）类 型，而不是舵机装置的类型。
三种基本类型：⑴.比例舵；⑵.比例 - 微分舵；⑶.比例 - 微分 - 积分舵。
第五章舵设备讲解
9.舵角位置
1)主操舵装置为动力操纵的，应在驾驶室显示。舵角的显示装置应独立 于操舵装置的控制系统；
2)在舵机室内能看到舵角的指示。
12.操舵装置的应急动力
当舵柄处舵杆直径大于230mm(不包括航行冰区加强)时，应设有能在45s 内向操舵装置自动供电的应急电源或位于舵机室内的独立动力源。在 10000总吨及以上的每艘船舶上，替代动力源应具有足够供应至少连续工 作30min的能量，在任何其他船舶上则至少为10min。
3)防腐：
舵叶内灌涂防腐沥青。
4)附属装置：
①上部和下部开小孔，舵底塞。 ②绳孔或凹槽。
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第三章 舵设备
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2.舵杆
1)作用：
舵叶转动的驱动轴； 承受和传递作用在舵叶上的力及舵给予转舵装置的力。
2)结构特点：
①舵杆下端与舵叶连接，上部与转舵装置相连。 ②舵杆顶端(称舵头)装有一只吊环，下端装有法兰接头与舵叶上的法
3)半悬挂舵： 下支承的位置设在舵叶中间的舵。（p102）
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第三章 舵设备
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4.特种舵
1)一般(总)特点： ①增加舵效； ②提高推进效率； ③减小旋回圈直径； ④改善大型船舶在低速时操纵性能。 2)种类： 反应舵、主动舵、整流帽舵、襟叶舵、导流管舵、组合舵、首舵和
由减速器、螺杆、滑块、 操纵杆、连杆(也称浮动杆)、 反馈杆(也称追随杆)等一系列 拉杆组成，主要作用是控 制主油泵的工作状态。
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第三章 舵设备
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2)转叶式液压舵机
转叶式液压舵机由转舵机构和动力源两大部分组成。 ①转舵机构：由油缸、回转体组成。回转体键套在舵杆上。 ②动力源：由电动机、主油泵、辅油泵和安全控制阀箱等组成。
1)主操舵装置为动力操纵的，应在驾驶室显示。舵角的显示装置应独立 于操舵装置的控制系统；
2)在舵机室内能看到舵角的指示。
12.操舵装置的应急动力
当舵柄处舵杆直径大于230mm(不包括航行冰区加强)时，应设有能在45s 内向操舵装置自动供电的应急电源或位于舵机室内的独立动力源。在 10000总吨及以上的每艘船舶上，替代动力源应具有足够供应至少连续工 作30min的能量，在任何其他船舶上则至少为10min。
3)防腐：
舵叶内灌涂防腐沥青。
4)附属装置：
①上部和下部开小孔，舵底塞。 ②绳孔或凹槽。
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第三章 舵设备
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2.舵杆
1)作用：
舵叶转动的驱动轴； 承受和传递作用在舵叶上的力及舵给予转舵装置的力。
2)结构特点：
①舵杆下端与舵叶连接，上部与转舵装置相连。 ②舵杆顶端(称舵头)装有一只吊环，下端装有法兰接头与舵叶上的法
3)半悬挂舵： 下支承的位置设在舵叶中间的舵。（p102）
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第三章 舵设备
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4.特种舵
1)一般(总)特点： ①增加舵效； ②提高推进效率； ③减小旋回圈直径； ④改善大型船舶在低速时操纵性能。 2)种类： 反应舵、主动舵、整流帽舵、襟叶舵、导流管舵、组合舵、首舵和
由减速器、螺杆、滑块、 操纵杆、连杆(也称浮动杆)、 反馈杆(也称追随杆)等一系列 拉杆组成，主要作用是控 制主油泵的工作状态。
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第三章 舵设备
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2)转叶式液压舵机
转叶式液压舵机由转舵机构和动力源两大部分组成。 ①转舵机构：由油缸、回转体组成。回转体键套在舵杆上。 ②动力源：由电动机、主油泵、辅油泵和安全控制阀箱等组成。
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粤海铁1号2号火车轮渡舵机
2、液压舵机
• （3）往复式液压舵机
2、液压舵机
• （4）转叶式液压舵机
二、舵机
• • • • 3、极限舵角限位器 极限舵角35° 电动舵机：限位开关 液压舵机：液缸限位、限位开关或限位旁 通阀 • 人力舵机：挡铁
第三节 操舵装置
• 三、操舵装置的基本要求 1、一般船舶应满足 主、辅操舵装置不能同时失效
一、一般自动舵
• 3、自动舵的调节 • 1）灵敏度调节 • 又叫天气调节，航摆角调节。调节舵对偏 航信号的敏感程度，即死区大小。 • 海况差时调低。
Hale Waihona Puke 3、自动舵的调节• 2）舵角调节
• • 调节 重载、空载舵叶浸水面积小、海况差时 调高。
k1
，又叫比例调节。
3、自动舵的调节
• 3）微分调节（反舵角调节或速率调节） 调节 k2 主要根据偏航惯性，重载时调高，海况 差时调小或调零。 • 4）压舵调节 无积分作用的舵设。
第五章 舵设备
• 第二节 舵的类型和结构 • 一、舵的类型 • 1、按舵杆轴线位置分：
–不平衡舵(single plate rudder); –平衡舵(balance rudder)：部分舵叶在舵杆轴 线前方，所需转舵力矩、舵机马力均小。 –半平衡舵(semi-balance rudder)
• 平衡比（平衡比度，平衡系数）： 舵的平衡部分面积与舵面积之比，平衡舵平衡比度值 在0.2～0.3之间。
自适应舵组成
1、一般自动舵 2、数学模型：自适应舵的微机内贮存着供计 算、比较、鉴别之用的船舶运动特性的模 型。 3、识辩装置：船舶运动特性的模型是随着载 重量、吃水差、船速和海况等而变化，检 测出模型的变化并形成新模型的过程称为 “辨识”。
一、舵的类型
• 3）襟翼舵flap type rudder： 主舵后加襟翼。 可相对主舵产 生转角，提高 舵效
一、舵的类型
•4 ） 反 应 舵 reaction rudder：
舵叶上下各 向左右扭曲，以迎 合排出流。可减小 阻力
一、舵的类型
• 5）组合舵：
舵叶 上下各装一块制 流板。减少绕流 损失。
• 平 板 舵 (single plate rudder);
– 失速早，阻力大，舵效差
• 流 线 型 舵 (streamlined rudder gear) （复合舵或复
数高、阻力系数低） – 舵承压力小（叶体空心）
板舵）：应用广泛。 – 水动力性能好、舵效高 （升力系 – 强度高 – 构造较复杂。
当船舶交流失电后， 直流泵机可自动启动 并投入运行。
第三节 操舵装置
• 二、舵机 stearing gear • 1、电动舵机 1）电动舵机的组 成和传动原理
2）缓冲弹簧的作 用
二、舵机
• 2、液压舵机(hydraulic stearing gear) • 1）、液压舵机的组成、特点 （1）组成：电动机、油泵、管路、转舵 机构。 （2）特点：传动平稳、无噪声、操作方 便能实现无级调速、可靠性高、尺寸小、 重量轻、布置紧凑。
第五章 舵设备
• 第四节 操舵装置控制系统 • 一、液压操舵制系统 • 液压控制系统的组成、工作原理 • 三点杠杆式追随机构的工作原理
液压控制系统
泵控型液压舵机
三点杠杆式追随机构的工作原理
阀控型液压舵机
第四节 操舵装置控制系统
• 二、电力控制系统 • 电力控制系统的特点和应用 • 随动控制系统 • 手柄控制系统
一、一般自动舵
• 2）人工操舵改为自动操舵的程序 1）压舵、航向改变置“0”，主分罗经 一致，夜间调亮照明 2）灵敏度调高些 3）操舵稳定于新航向、正舵后由“随动” 改为“自动” 4）根据海况和装载状态调节各旋纽。
第五节 自动舵
• 二、自适应舵 • 1970s，产生了基于现代控制理论的第三代自动 操舵仪——自适应自动舵(adaptive autopilot)，简 称自适应舵。 • 自动适应运动特性和海况的变化，自动确认各项 系数进行最佳控制。
一、操舵装置的设置
• 5、配置方案： 1）一套主操舵装置和一套辅助操舵装置 2）主操舵装置设置两套相同的动力设备，并设两 套操舵控制系统： a、一套随动控制 b、一套手柄控制
一、操舵装置的设置
交流舵机1# 随动控制 交流舵机2# 手柄控制 直流舵机3# 1#，2#泵机可单独或 同时工作，并互为备 用。其中一台意外停 止后，另一台能自动 启动。
随动控制系统
手柄控制系统
第五章 舵设备
• • •
• 第五节 一般自动舵 自适应舵 航迹舵
自动舵
第五节 自动舵
• 一、一般自动舵
– 随动操舵的指令机构是人工操舵的舵轮，而自 动舵是偏航信号。
• 1、一般自动舵的基本工作原理
第五节 自动舵
• 2、自动舵的种类 1）比例舵：按偏航角决定偏舵角
a = - k1j
第五章 舵设备
• 第一节 舵设备的作用及组成 • 1、作用：控制船首向 • 2、组成 1）舵装置 rudder：舵叶、舵杆、舵承 2）操舵装置：舵机(steering gear)及转 舵机构，位于舵机房（舵机间） 3) 操舵控制系统(steering system)
舵设备的组成
第一节
• • • •
3、自动舵的调节
• 5）航向改变调节 • 在自动工作状态下改变航向，比例旋钮放 在最小位置 • 输入新航向 • 每次改向一般不大于10度，最大不超过20 度。
3、自动舵的调节
• 6）零位修正调节 • 调节操舵台分罗经与主罗经的同步误差。
一、一般自动舵
• 4、自动舵的使用 • 1）使用自动舵的条件 （1）使出港口后，不需经常转向时用 （2）下列情况下应改由人工操舵： • 进出港、过狭水道、避让 • 雾航、大风浪天气 • 航行渔区、礁区
目前大型船一般只设上舵承
2、舵杆
第五章 舵设备
• 第三节 操舵装置 • 一、操舵装置的设置 • 1、操舵装置：提供转舵动力 • 2、主操舵装置 正常航行时控制船舶所需的机械、转舵机构、 动力设备及其附属设备。和向舵杆施加转矩的部 件。
一、操舵装置的设置
• 3、辅助操舵装置：主操舵装置失效时控制 船舶。 • 4、设置要求：除可共用舵柄或舵扇外，辅 助操舵装置不应属于主操舵装置中的任何 部分。
4）操舵方式选择开关
• ②自动操舵方式：选择此方式时，操舵仪 处于自动工作状态。 • ③应急操舵方式：这种方式一般属于单动 （手柄）操舵(Non-follow-up，NFU)方式， 一般由手柄或按钮（左、右舵各一）开关 直接控制舵机的动作而产生舵角。
– 有的自动舵操舵台上没有设手柄或按钮开关， 需将手轮轴销拔出，旋转900后置于凹槽内固定， 这时可用舵轮代替手柄进行操舵
三、操舵装置的基本要求
2、主操舵装置和舵杆 1）足够强度，最大营运进速，舵能从一舷 35度转至另一舷35度，且自一舷35度至另 一舷30度的时间不超过28秒； 2）最大退速时不致损坏。 3）舵杆直径大于120mm 时，应为动力操作。
三、操舵装置的基本要求
• 3、辅助操舵装置 1）足够强度，最大营运进速的一半或7节时， 舵能从一舷15度转至另一舷15度，且所需 时间不超过秒60秒； 2）舵杆直径大于230mm 时，应为动力操作。
船舶结构与设备
第五章
舵设备
船舶结构与设备
• • • • •
• 第五章 舵设备 本章要求： 1、掌握舵设备的组成，舵的分类和各种舵 的特点； 2、掌握舵机和操舵装置控制系统的种类、 工作原理和特点； 3、掌握自动舵的种类、工作原理、特点； 4、掌握操舵方法和应急操舵的方法。
第五章
• 作业：
• 2、流线型平衡舵的特点；
第二节 舵的类型和结构
• 二、舵的结构 • 流线型平衡舵由舵叶、舵 杆、舵承组成。 • 1、舵叶 • 由水平隔板和竖直隔板按 线型组成骨架，加舵叶板 焊制而成水密结构。 • 舵叶焊制或修理后在涂油 漆或敷设其他材料之前应 进行密性试验
密性试验
每个密封部分进行密性试验：
１）灌水试验 Ｈ=1.2d+V2/60(m)、保持15min以 上 ，不得变形和渗漏 ２）充气试验 Ｐ=0.005d+0.025(N/mm2)、保持
2、按舵叶支承情况分：
• 双支承舵（double bearing rudder）两个支
承点。
– 上支承点：舵承 – 下支承点：舵托 • 多支承舵(multi-pintle rudder) • 悬挂舵(spade rudder) • 半悬挂舵(semi-spade rudder)
一、舵的类型
3、按舵叶的剖面形状分：
2）比例—微分舵：按偏航角和偏航角速度决定偏舵 角 •
dj a = - (k1j + k2 ) dt
一、一般自动舵
• 3）比例—微分—积分舵(PID自动舵) • 在比例—微分的基础上增加了积分环节， 克服不对称干扰。
dj a = - (k1j + k2 + k3 ò j dt ) dt
自动操舵仪的控制面板
舵设备的作用及组成
• 3、舵的工作原理
Pa-舵力 理论公式： Pa=Ca0.5ρSV2 Ca- 舵力系数，与舵角，
舵叶形状有关。 • V-舵速
• Joessel公式 • Pδ ＝ 107.23 Ｓ R Ｖ R2sinδ/ （0.195+0.305sinδ）
• 舵力转船力矩：
LBP 1 M S FL l L FL ( x g x cos ) FL LBP 2 2
自动舵的启用
• 当船舶航行于海上，不需要人工操舵时， 可由随动操舵方式转换为自动操舵方式。 • 压舵旋钮和自动改向调节旋钮（如设有） 归零位 • 船舶稳定在指定的航向上。 • 当处于正舵时，将选择开关从随动转至自 动位置上，船舶就进入自动操舵状态。 • 根据船舶载重情况和海况，调节主操舵台 面板上的有关旋钮。