舵设备
舵设备的作用与组成
舵设备的作用与组成舵设备是船舶的重要部件，它在船舶操纵中起着重要的作用。
本文将介绍舵设备的作用和组成。
1. 舵设备的作用舵设备主要用于控制船舶的航向，它可以使船舶按照船长的操作指令改变航向。
舵设备的作用包括以下几个方面：1.1 定向控制舵设备通过控制舵轮，使船舶改变航向，以响应操纵员的指令。
船舶在航行中可能需要调整航向，例如避开障碍物、转弯等，舵设备可以准确地控制船舶的航向。
1.2 姿态控制除了定向，舵设备还可以通过调整船舶的姿态来控制航向。
船舶在航行中可能会受到横向风浪的影响，舵设备可以通过调整船体的姿态来保持船舶的稳定航行。
1.3 操纵灵活性舵设备的设计和操作使得船舶可以实现灵活的操纵。
无论是大型船舶还是小型船舶，舵设备都可以根据不同的操纵需求来实现快速、准确的舵转。
2. 舵设备的组成舵设备由舵轮、舵机、传动系统以及控制系统等组成。
下面将介绍舵设备的主要组成部分：2.1 舵轮舵轮是操纵员控制舵机的手柄，通过操纵舵轮可以改变舵机的位置和角度，从而实现舵设备的控制。
通常舵轮位于船舶的驾驶室或者船桥上，操纵员可以通过舵轮实现对舵设备的操纵。
2.2 舵机舵机是舵设备的核心部件，它负责实现舵轮的控制指令。
舵机通常由电机驱动，通过传动系统将电机的旋转运动转化为舵机的转动。
舵机的转动使船舶的舵叶发生位移，从而改变船舶的航向。
2.3 传动系统传动系统将舵轮的转动传递给舵机，通常采用舵链、齿轮等传动装置来实现。
传动系统在舵设备中起到传递力量和位移的作用，确保船舶操纵的精度和可靠性。
2.4 控制系统控制系统是舵设备的“大脑”，负责接收操纵员的指令并将其转化为舵机的控制信号。
控制系统通常由传感器、控制器和执行器等组成。
传感器用于检测船舶的航向和姿态等信息，控制器根据传感器的反馈信号计算出舵机的控制指令，执行器负责将控制指令传递给舵机。
3. 总结舵设备是船舶操纵中不可或缺的组成部分，它通过控制舵轮和舵机实现船舶的定向和姿态控制。
船舶液压舵机的若干方面论述
船舶液压舵机的若干方面论述1、舵设备一套完整的舵设备是由舵、舵机、舵角指示器、舵机传动装置和舵角控制装置等设备构成。
在船舶航海及作业过程中，这套设备主要负责把控、调转、保持航向。
在以上设备组成成分当中，最易发生故障的部分便是舵机，因此，船舶设备管理人员、电机员、轮机员等人员要针对该部分的日常保养引起重视。
2、舵机和转舵装置常规的舵机分为两类，一种是电动舵，一种是液压舵机，本文主要分析液压舵机，这是因为现代船舶大体上多使用液压舵机。
液压舵机的原理，顾名思义，是利用液体压力作为舵转动的动力，结构由二个或四个带活塞的液压缸组成，在各液压管与电动泵连接时必须保证液压管系和液缸中盛满液体，也就是使整个液压腔中保持真空，只有液压油介质。
舵机开起时，电动泵转动，电动泵则开始吸排液体，给液压缸提供动力储备，操舵时，通过控制液压油的走向，使得活塞前后移动，从而带动舵柄相接的活塞杆一前一后运动，从而实现转舵。
这类转舵系统最突出的优点便是省力、简易、准确度高、效能高，这也是现代船舶大量使用该类装置的原因。
3、液压舵机的基本要求作为保证操纵性以确保航行安全的重要设备的舵机。
IMO的《国际海上人命安全公约》（SOLAS）和我国《海船规范》均对其提出明确规范与要求，其基本精神是要求舵机必须具有足够的转舵扭矩和转舵速度。
4、操舵器及操舵传动装置操舵传动装置有电动和液压两种。
1.液压操舵传动装置以安装在舵机舱的受动器、安装在驾驶室的液压机以及连接此两者的管系组成。
因为油压的不可缩性以及流向、油压和流量的可控性，所以可将动能转化为液压能，然后进一步转化为机械能，完成转舵。
2.电动操舵传动装置中的手柄操舵与随从操舵并称为该装置的两套独立的操舵系统，其功能在于其中一套系统产生故障之后，即刻可以更换至另一套系统，确保航海安全与航向不偏离。
5、液压舵机的常见故障与分析对于舵机发生故障时原因或部位不明时，首先应该查看舵机油泵的运转状况，事先准备好用于试验的备用泵，并且通过应急操舵来搜寻故障出现的大致范围，最后进行全面罗列分析，找出问题的根源所在并及时排除。
船舶结构与设备-第5章-舵设备ppt课件全文
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。
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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
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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。
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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
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一、操舵装置的设置
随动控制 手柄控制
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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
简述船舶舵设备的日常检修与调整
舵设备由舵、舵机、转舵装置、操舵装置及其附属装置组成。
舵手通过转动操舵手柄，控制机械或液压装置带动舵杆转动，实现对舵叶的正转、反转和停止。
而舵叶相对水流方向产生的水动力力矩，迫使船舶改变或保持航向。
所以，船舶驾驶员须对舵机设备进行经常性的检查和调整，以验证设备性能的可靠性和安全性。
舵的种类按舵叶剖面形状可分为平板舵、复板舵、流线型舵；按舵杆轴线位置可分为平衡舵、不平衡舵、半平衡舵；按支承情况可分为悬挂舵、半悬挂舵、多支承舵；按舵叶侧面形状可分为长方形舵、倒梯形舵、斜梯形舵；还有一些特殊作用的特种舵，例如襟翼舵、平旋推进器、横向喷流舵、反应舵等等。
一、SOLAS公约对船舶操舵装置的要求1、对主操舵装置的要求。
对一般船舶而言，应设置主操舵装置和辅助操舵装置，它们的布置应满足当其中的一个失效时应不致使另一个失灵。
主操舵装置和舵杆应具有足够的强度并能在最大营运航速时进行操舵，舵杆直径大于120mm，其操舵装置应为动力操作，使舵自任一舷的35°转至另一舷的35°，并且于相同条件下自一舷的35°转至另一舷的30°所需的时间不超过28s。
2、对辅助操舵装置的要求。
辅助操舵装置具有足够的强度并足以在可驾驶的航速下操纵船舶，并能在紧急时迅速投入工作。
舵柄处的舵杆直径大于230mm时，该操舵装置应为动力操作。
在最大营运前进航速的一半但不小于7kn时进行操舵，使舵自一舷的15°转至另一舷的15°，且所需时间不超过60s。
3、主、辅操舵装置动力设备布置要求。
主、辅操舵装置的动力设备应布置成当动力源发生故障失效后又恢复输送时，能自动再启动。
能从驾驶室位置使其投入工作。
任一台操舵装置动力设备的动力源发生故障时，应在驾驶室里发出听觉和视觉报警。
4、操舵装置控制系统布置要求。
主操舵装置应在驾驶室和舵机室两处都设有控制器。
当主操舵装置是由两台或几台相同的动力设备组成不设辅助操舵装置时，应设置两个独立的控制系统，且每个系统均应能在驾驶室控制。
1陈述舵设备容易出现的故障有哪些
1陈述舵设备容易出现的故障有哪些？对于舵设备日常比较容易出现故障的情况，主要分为两大部分。
一是属于硬件类的故障，二是属于软件类的故障。
一、舵设备的硬件类的故障是指与舵机相关的机器、设备发生了功能性的障碍，使得舵机不能正常工作发挥效用。
常见的主要有：1．通信系统的故障。
驾驶员发出的舵令信号不能输出至舵机，舵机接收不到舵令。
驾驶台与舵机间无法通话等。
2．电力系统的故障。
动力电路、配电板等电力输出故障，使电动机无法正常运转。
两路电力线路只有一路可以使用.3．液压系统的故障。
液压系统密封性能出现问题，有油路泄漏或有旁通现象、主油路锁闭不严、油位过低、液压系统内有空气等问题。
使液压系统不能正常运行。
二、软件类的故障是指与舵机运行有关的管理制度，船员对舵机的操作存在的问题。
通常主要是船员对应急舵的操作不熟悉，在需要的时候无法启动应急舵。
2、陈述在哪些方面应对舵机进行重点安全检查？一、检查应急舵的有效性。
对应急舵的检查一般要求船方进行应急舵的实操，观察应急舵是否能够使用，运转是否正常。
二、检查舵的运转情况。
在检查舵的运转情况时，一般应有两名船舶安检员相互配合进行。
一名安检员在驾驶台发出舵令，另一名安检员在舵机间观察舵机对于舵令的反映。
舵机在转舵运行过程中应运转平稳，无杂音无间歇性现象。
从一侧满舵运行到另一侧满舵时，应反映灵敏，能够达到28s的时间要求。
三、检查舵角指示的准确性。
在舵机上都安装有舵角指示器，舵角指示器是为了正确显示舵叶转动的准确位置，其所显示的角度指数应与驾驶台操舵转向的角度度数相吻合。
当舵角指示器显示不准时，就会影响到驾驶员的对船舶的操纵，使驾驶员的判断产生误差，有可能使船舶发生触碰事故。
在检查舵角指示的准确性时，是由两名船舶安检员相互配合进行的。
一名安检员在驾驶台观察驾驶台上的检查舵角指示器显示的读数，另一名安检员在舵机间观察舵机上舵角指示器显示的读数。
二者应读数相同。
四、检查舵角限位器的有效性。
ch5舵设备与操舵
第二节 舵的种类和结构
一、舵的类型
3.按舵叶的剖面形状分：
1）平板舵（flat-plate rudder单板舵）： 失速早，阻力大，舵效差。 2）流线型舵（streamlined rudder） （又称复合舵或复板舵）： 水动力性能好、舵效高（升力系数高、 阻力系数低）、舵承压力小（叶体空心）、 强度高。{广泛被采用} 构造较复杂。
第二节 舵的种类和结构
一、舵的类型
4.特种舵：
1）整流帽舵（bulb rudder）： （它改善了螺旋桨后的水流状态）改善推进效率及舵效。 2）主动舵（active rudder）：低速航行、停车时使用。 增加船舶操纵性、舵上的螺旋桨可用作微速推进器。 3）襟翼舵（flap-type rudder）：又称可变翼形舵。 转船力矩大（增加转舵后的舵叶拱度比）但所须转舵力矩 较小。 4）反应舵：又称迎流舵。减少阻力，增加推力。
第一节 舵设备的组成和作用原理
三、转舵扭矩
舵机工作时施加于舵杆的扭矩称为转舵力矩或转舵 扭矩MR。将舵叶转至舵角δ位置，需要克服的水动 力矩（即舵杆扭矩）和舵承的摩擦扭矩。 采用平衡舵，以减小舵力中心至舵杆中心的距离x， 可以显著减少转舵扭矩，从而可以减小舵机所需功 率。
极限舵角： 航行的使用极限舵角一般为35°。
舵设备是船舶的主要操纵设备，其作用是使在航船舶保 持或改变船艏向或运动方向，及使船舶作旋回运动。
第一节 舵设备的组成和作用原理
二、舵的水动力及舵力转船力矩
1.舵叶面积和展弦比
舵面积的大小对船舶的操纵性能有重要影响，设计时总面积的确定： [矩形舵的展弦比=高/宽]
2.舵的水动力
由Joessel公式 可知： Ｒ∝AＲ；Ｒ∝ＶR2 ； Ｒ与δ大小有关； 另外，Ｒ还与舵断面积形状有关。
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。
舾装工程1舵设备11级详解
4.几何舵角：船舶的几何极限舵角一般在35 °－38°之间。
对舵设备的要求
舵设备的各部分应能在规定的时间内将舵转 动；能够限制舵的转动角度；能将舵可靠地停 止在限制舵角内的任何位置上；能够从驾驶室 内监视舵位；能迅速地由主要操舵装置转换为 备用的或应急的操舵装置。整套舵设备应坚固、 可靠、耐用，在满足使用要求的前提下，应该 能够尽量减少各个部分的外形尺寸和重量。
辅助操舵装置：
1)具有足够的强度和足以在可驾驶的航速下操纵船舶，并 能在应急情况下投入工作；
2)应能在船舶最大航海吃水和以最大营运前进航速的一半 但不小于7kn时进行操舵，使舵自一舷15°转至另一舷 15°，且所需时间不超过60s；
3)当舵柄处的舵杆直径(不包括航行冰区的加强)大于 230mm时，操舵装置应为动力操纵。
人力操舵装置允许装船使用的条件是：
操舵力不超过160N，且其结构不致对操舵手轮产生破坏 性的反冲作用。
当主操舵装置具有2台或2台以上相同的动力设备时，则 可不必设置辅助操舵装置。
主操舵装置和辅助操舵装置力设备的布置应：
1)当动力源发生故障失效后又恢复输送时，能自动再起动；
2)能从驾驶室控制使其投入工作；
3)任一台操舵装置动力设备的动力源发生故障时，应在驾驶室 里发出声、光警报。
舵参数的选择和布置
舵的数目
除特殊要求外，趋向于取最少数目的舵； 舵与螺旋桨配合，单桨单舵、双桨双舵应用最为广泛
舵的形式
不平衡舵通常设置在单桨船的舵柱后面； 平衡舵通常设置在有导框底骨，无舵柱的单桨船上； 半悬挂舵，在双桨单舵船舶、无尾柱的单桨舵船舶 及多桨多舵船舶上使用较广； 悬挂舵在无尾柱的单桨或多桨船舶上均有应用，且 应尽可能设置在螺旋桨后面。
舵设备详解
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2020/12/17
舵设备详解
n 2)主动舵
n ①结构特点：
n ②作用：在转舵的同时螺旋桨随之转动并发出推力，从而增加了转船力 矩。即使在低速甚至主机停车的情况下，这种舵也能获得转船力矩，大 大提高了船舶的操纵性。
n 3)整流帽舵
n ①结构特点：在流线型舵正对螺旋桨轴线部位，装设一个圆锥形的流线 型体，俗称整流帽。
舵设备详解
6
第三章 舵设备
第1节 舵设备的组成和舵的种类
舵设备的组成：
➢操舵装置控制系统：将指令由驾驶室传至舵机动力装置之间的一系列设备。
(1)主要部件设于驾驶室； (2)传递舵令，以控制舵机动作。
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舵设备详解
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第三章 舵设备
第1节 舵设备的组成和舵的种类
舵的种类：
➢按舵叶的剖面形状分：
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舵设备详解
n 5)科特导流管舵
n ①结构特点：在螺旋桨外围套装导流管并在其后端处装一舵叶。有两种 形式，一种是导流管固定焊接在船尾骨架上，舵叶可以转动；另一种导 流管与舵叶可在允许角度内一起转动。
n ②作用：增加推进效率，保护螺旋桨，防止绳索缠入。
固定式导流管舵 ↓
转动式导流管舵 ↓
n 主操舵装置：系指在正常情况下为驾驶船舶而使舵产 生动作所必需的机械、转舵机构、舵机装置动力设备 (如设有)以及附属设备和向舵杆施加转矩的设施(如舵 柄或舵扇)。主操舵装置应在驾驶室和舵机室都设有 控制器。
n 辅助操舵装置：系指在主操舵装置失效时，为驾驶船 舶所必需的设备。这些设备不应属于主操舵装置的任 何部分，但可共用其中的舵柄、舵扇或作同样用途的
n 舵角处于25°～32°之间时，舵效最好。一般船舶的最大 有效舵角在32°～35°之间，把35°舵角称为使用极限 舵角，超大型船舶的使用极限舵角一般在35°～40°之间。
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。
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。
1.1舵设备
2016/10/29
第五章 舵设备
伍生春
20
1)柱塞式液压舵机
柱塞式液压舵机也称往复式液压舵机，有二缸柱塞式和四缸柱塞式。一 般由动力源、转舵机构和操纵追随机构三大部分组成。 ①动力源： ②转舵机构： 将柱塞的直线运动转变成 舵柄绕舵杆作旋转运动的 装置有：滑式(十字头)、 滚轮式及摇摆式三种，大 型船均使用滑式。 ③操纵追随机构：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。
2016/10/29 第五章 舵设备 伍生春 25
8.驾驶室与舵机室之间应设有通信设施。 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。
10.液压动力操舵装置应满足
液压系统的循环油箱应设低位警报器，在驾驶室和机器处所内易于观察
2016/10/29
第五章 舵设备
伍生春
2
二、舵设备的组成
舵设备主要由舵、操舵装置(舵机及其转舵装置)、操舵装置控制系统及其 它附属装置等组成： 1.舵： 2.舵机及其转舵装置：舵机和转舵装置统称为操舵装置。 3.操舵装置控制系统：
第二节 舵的种类
舵是舵设备中承受水动 力以产生转船力矩的构 件，一般安装在船尾螺 旋桨后面。
4.辅助操舵装置：
1)具有足够的强度和足以在可驾驶的航速下操纵船舶，并能在应急情 况下投入工作； 2)应能在船舶最大航海吃水和以最大营运前进航速的一半但不小于7kn 时进行操舵，使舵自一舷15°转至另一舷15°，且所需时间不超过 60s； 3)当舵柄处的舵杆直径(不包括航行冰区的加强)大于230mm时，操舵 装置应为动力操纵。 人力操舵装置允许装船使用的条件是：操舵力不超过160N，且其结构 不致对操舵手轮产生破坏性的反冲作用。
舵设备的作用与组成
舵设备的作⽤与组成第⼀节舵设备的作⽤与组成舵设备的作⽤：1．舵设备是船舶在航⾏中保持和改变航向及旋回运动的主要⼯具。
2．影响舵效的主要因素是：舵⾓⼤⼩；流经舵⾯的流速；船的转动惯性及纵横倾；风流、浅⽔等海况；舵机的性能。
3．⼀般把等于32°～35°称为使⽤极限舵⾓。
船上对此使⽤了⽌舵器或限位器，能使舵⾓不超过35°。
舵设备的组成：1．舵设备由舵装置、舵机与转舵装置、操舵装置的控制装置及其他附属装置组成。
2．舵⼿转动舵轮或扳动操舵⼿柄（或应急装置），启动机械、液压或电⼒操舵装置即可控制舵机正转、反转及停⽌。
3．转舵装置⼜称传动装置，其作⽤是把舵机的动⼒传到舵轴，驱动舵叶转动。
舵机和转舵装置⼜统称为操舵装置，均装于船尾舵机舱内。
舵的种类、特点与作⽤：1．按舵杆的轴线位置分类：不平衡舵、平衡舵和半平衡舵。
2．按舵叶的⽀承情况分类：双⽀承舵、多⽀承舵、悬挂舵和半悬挂舵。
3．按舵叶的剖⾯形状分：平板舵、流线型舵：⼜称（复合舵）。
流线型舵的舵叶以⽔平隔板和垂直隔板作为⾻架，外覆钢板制成⽔密的空⼼体，⽔平剖⾯呈机翼形。
这种舵阻⼒⼩，升⼒⼤，舵效⾼，虽构造⽐较复杂，但应⽤⼴泛。
4．特种舵：（1）整流帽舵：即在普通流线型舵的正对螺旋桨的轴线延长部位，加⼀个流线型的圆锥体，俗称整流帽，它有利于改善螺旋桨后的⽔流状态。
（2）主动舵：在舵叶后端装有⼩螺旋桨或导管推进器，转舵时可发出推⼒，增加船舶的转向能⼒；另外，即使是在低速甚⾄停车时，操作⼩螺旋桨仍可得到转头⼒，推船缓⾏，⼤⼤提⾼了船舶的操纵性，这种舵适⽤于对操纵能⼒要求⾼、靠离码头⽐较频繁的船舶，例如引航船、渡轮、科学考察船等。
（3）襟翼舵：⼜称可变翼形舵。
可以横向移动。
因此，襟翼舵有助于船舶获得较⼤的转船⼒矩，从⽽提⾼舵效或减⼩舵杆扭矩，舵机功率也较⼩；另外，如果使⽤襟翼舵，航向改变可以⽤较⼩的舵⾓，使船舶改向时失速较⼩，从⽽减少了油耗。
舵设备的组成
舵设备的组成
舵是船舶、飞机、车辆等交通工具上的重要控制装置，用于改变其方向。
舵设备通常由以下几个主要组成部分构成：
●舵轴（Rudder Post）：
舵轴是舵的主要支撑结构，连接舵叶和操纵机构，使舵能够旋转。
●舵叶（Rudder Blade）：
舵叶是舵的可动部分，负责改变流体（水、空气）的方向，从而影响交通工具的转向。
舵叶的形状和大小根据船舶或飞机的设计而异。
●舵头（Rudder Head）：
舵头是舵叶连接舵轴的部分，通常包括舵轴与舵叶的连接机构。
●舵机（Rudder Actuator）：
舵机是负责控制舵叶运动的执行器。
对于船舶，舵机通常是液压或电动系统。
对于飞机，舵机则由飞行控制系统控制。
●操纵机构（Steering Gear）：
操纵机构是用于操控舵叶的装置。
在船舶上，操纵机构通常包括操舵台、操舵机和操纵系统。
在飞机上，操纵机构通常是由飞行员通过操纵杆或操纵轮进行控制。
●舵柄（Tiller）：
舵柄是一种直接连接到舵轴的手动操纵装置，通常在小型船舶或飞机上使用。
这些组成部分协同工作，使得舵能够被有效地操纵，以实现交通工具的转向和方向控制。
不同类型的船舶和飞机可能会使用不同的舵设备，但基本原理类似。
1-2舵设备
教材1：船舶设备选型，郑兰 主编. 哈尔滨工程大学出版社；教材2：船舶设备与系统，刁玉峰 主编.哈尔滨工程大学出版社。
船舶设备1第一章 舵设备• 第一节 概述• 第二节 舵装置的分类与构造• 第三节 舵机与转舵装置• 第四节 操舵装置与自动舵• 第五节 舵系设计• 第六节 内河船舶舵系设计*• 第七节 特种舵及其他操纵装置舵设备由舵装置和操舵装置两大部分组成。
Ø舵装置是指舵叶、及其支承、限位部件。
Ø操舵装置包括操舵系统、舵机和转舵装置。
舵装置的三种分类方法：1）按舵杆轴线在舵叶宽度上的位置；2）按舵的支承方式；3）按舵叶的剖面形状。
不平衡舵：（一般适用于小船）特点：舵叶全部位于舵杆轴线之后，舵钮支点较多。
平衡舵：（海船广泛应用）特点：①舵杆轴线位于舵叶的前后缘之间②舵杆轴线之前的舵叶起平衡作用。
半平衡舵：适用于尾柱形状比较复杂的船舶。
特点：舵的下半部为平衡舵，上半部为不平衡舵。
按舵杆轴线在舵叶宽度上的位置支承舵：多支承舵和双支承舵两种。
多支承舵：有三个及以上支承点的舵。
双支承舵：除上支承外，舵根处有下支承悬挂舵：只有上支承而无下支承，其舵叶全部悬挂在船体外的舵杆上。
半悬挂舵：指下支承的位置设在舵叶中间的舵。
按舵的支承方式平板舵：也称单板舵流线型舵：也称复板舵（海船）按舵叶的剖面形状绝大多数机动船采用流线型特种舵一般特点：①增加舵效；②提高推进效率；③减小回转直径；④改善大型船舶在低速时操纵性能。
（灵活性）种类：反应舵、主动舵、整流帽舵、襟翼舵、导流管舵、组合舵、首舵和首推进器………1)襟翼舵作用：所产生的流体动力更大，提高了转船力矩和舵效。
优缺点：所需的转舵力矩较小，可相应减小舵机功率；但结构较复杂。
2)反应舵(又称迎流舵)结构特点：舵叶前缘以螺旋桨轴线为界分别向相反方向扭曲一定角度，使其迎着螺旋桨排出的旋状水流。
3)主动舵特点：将普通舵同小型导管螺旋桨组合为一体。
转舵时处于舵叶中部后缘螺旋桨一起转动，在舵剖面中心线方向产生推力。
舵
反应舵
单板舵：
又称平板舵。舵叶是一块钢板，正 反两面交替安装的横向加强筋（舵 臂）等构成。这种舵的特点结构简 单，容易制造，造价低廉，但舵效 不高，阻力大。
用途：驳船和内河小船。
流线型舵：
剖面呈流线型。它是骨架的外围 用复板覆盖而成的。这种舵水动 力性能好，小舵角舵效高，阻力 小。将舵做成空心水密而获得一 定的浮力，可减少舵承上的压力。 其强度也高。虽结构比较复杂， 但被广泛采用与各种船舶上。
λ越小, 绕流的影响就越大，即在同样舵角上所产生的舵压力 越小，而达到最大转船力矩时的舵角就越大。
舵叶的λ值受到船舶吃水及船尾形状等条件限制
海船 (λ=2～2.5)， Mmax的舵角多介于30º ～35 º 之间，规定35 º 河船 (λ 1.0～2.0)， Mmax出现在35 º ～45 º 舵角之间
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
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
几种舵
整流帽舵
转子舵
- 是在普通舵的前缘装一高速旋转的圆柱， 由于圆柱的高速旋转，产生了一股侧向流， 此流即提高舵的升力，同时增加了绕舵的 环流，又增加了升力，从而明显地提高了 船的回转性能，此种舵多被回转性能要求 高的船所采用。
5、以提高舵压力为目标，一般在普通的 流线型舵上增加一些附体，以更好的 控制尾流，设计成一种高性能的舵。 ⑴希林舵：应用控制螺旋桨尾流的思路 设计成功的一种高性能舵，它的专利 技术包括上下制流板，尾导流板或称 支撑楔板，这种舵广泛应用于出口船 舶。 ⑵主动舵 ⑶襟翼舵：80年代推船船队多用
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舵设备
(一)特种舵
为了满足其操纵上的特殊要求，如增加舵效，提高推进效率，减小旋回圈直径和改善人型船舶在低速时操纵性能等，常采用一些特种舵。
常见的特种舵有：反应舵、主动舵、整流帽舵、襟叶舵、导流管舵、组合舵、首舵和首推进器等。
●反应舵
在舵叶前缘的上下分别向左右舷相反方向扭曲一个角度，使其迎着螺旋桨排出的两股旋状水流。
因此，这种舵也称迎流舵。
其作用相当于一个导流叶，使尾流中的轴向诱导速度增大，以减少阻力，增加推力。
●主动舵
在舵叶的后端装有一个导管，导管内装设一个由设臵在叶内的电动机驱动的小螺旋桨。
转舵时，螺旋桨随之转动并发出推力，也增加了转船力矩。
因此，即使在船舶低速甚至主机停车的情况下，操作这种舵也能获得转船力矩，从而大大提高了船舶的操纵性。
特别是对回转性要求高和离靠码头频繁的小船(例如巡逻艇、领港船、渡船等)多有采用。
由于舵上的螺旋桨也可以用做微速推进器，在有些科学考察船上也有应用。
●整流帽舵
在流线型舵的正对螺旋桨轴线部位，装设一个圆锥形的流线型体，俗称整流
帽。
其作用是有利于改善螺旋桨排出流的乱流状态，从而提高螺旋桨的推力，改善船尾的振动情况。
●襟翼舵
这种舵由主舵和副舵两叶组成，即在普通主舵叶后缘装上一个称为襟翼的副叶，当主舵叶转动一个δ角时，副舵叶绕主舵叶的后缘向相同一舷转出一个卢角度，二者转动的方向是一致的，但副舵的转动角度比主舵的转角大。
这样就相当于增加了舵剖面的拱度，从而产生更大的流体动力，提高了转船力矩和舵效。
由于其流体动力特性在小舵角时特佳，与飞机上的襟翼作用一样，故称之为襟翼舵。
这种舵转舵力矩较小，因而所需的舵机功率也较小，但其结构比较复杂。
●转动导流管舵
拖船等船舶为了增加推进效率，在其螺旋桨外围套装导流管并在其后端处装一舵叶。
这类舵有两种形式，一种是用焊接法将导流管固定在船尾骨架上，导流管不动而舵叶可以转动；另一种导流管与舵叶可在允许角度内一起转动。
这种舵除增加推进效率外，还可以起到保护螺旋桨，防止绳索缠入等作用。
组合舵
为了减少舵叶上下两端的绕流损失，进一步改善舵的流体性能，在流线型舵叶的上下两端各安装一块制流板或工字型舵。
这种舵的剖面设计成像鱼的形状，肥大的部分占了20％弦长，再逐渐过度到窄小的腰部和较宽的尾部，上下有控制两侧水流的制流板。
通常舵杆中心线在距导边40％的弦长的位臵，目的是能控制更多的尾流。
1975年首次将这种舵应用在船上，即显示出具有低速时的优秀操纵性能。
浅水中舵效也无显著的减少，特别适用于内河、运河和限制航道水域船舶的小展弦比的舵型(舵高h与舵宽b的比值称为展弦比)。
其舵角可在±75%范围内使用。
现在已进一步明确：任何小展弦比舵只要上下加装制流板对提高舵压力都是有效的。
此外，为了在靠离码头时增加船舶的操纵性能，许多大型集装箱船等船舶在其首部水线下安装了首侧推器；有些拖船还安装了舵和螺旋桨功能合二为一的螺旋桨舵等。
(二)舵的结构
舵的类型不同，其结构也有所不同。
目前海船上广泛使用的流线型平衡舵的结构由舵叶、舵杆和舵承组成。
1.舵叶
为了保证舵叶的强度和线型，用水平隔板和垂直隔板按线型组成骨架，将两块流线型的外壳板直接焊接在骨架外面，根据规范要求，舵叶焊成或修复后，每个密封部分都应进行密性试验。
密性试验前应将舵叶表面清洁干净，焊缝应清除氧化皮和焊渣。
试验前，不得对水密焊缝涂刷油漆或敷设隔热材料及水泥等。
常用的密性试验方式有压水试验和空气气密试验两种。
密性试验合格之后，通常在舵叶内灌涂防腐沥青，以防舵叶内部锈蚀。
为了密性试验和充填沥青等防腐材料，在舵叶上部和下部开有小孔，并配有不锈金属(通常为黄铜)制成的栓塞，该栓塞称为舵底塞。
为了便于舵叶的安装拆卸，在舵叶上开有由钢管构成的绳孔，或在舵叶尾端上开有凹槽。
2.舵杆
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臵的力，其下与舵叶连接，上部与转舵装臵相连。
为便于舵的拆装，上舵杆顶端(亦称舵头)装有一只吊环，其下端装有法兰接头与舵叶上的法兰连接。
目前，普遍采用水平法兰接头。
此外，还有垂直法兰连接、垂直嵌接等连接形式。
当舵杆和舵叶各转到相反舷的最大舵角时，上下法兰边缘之问有30mm的间隙，可以不必拆卸舵杆而将舵卸下。
法兰连接时，一般用6只螺栓，为使法兰螺母脱落时螺栓不致滑落，安装时螺母应朝下，并加有防止螺母松动的保护装臵，而且用水泥封搪。
作为一种备用手段，在法兰问还需装设前后方向的键块。
舵杆摩擦处应装上衬套(一般为青铜或其他铜质材料)，以防磨损。
3.舵承
舵承用来支承舵杆和舵的重量及保证船体水密，按其装设的位臵可分为上舵承及下舵承两种。
上舵承装在舵机间甲板上。
它由侧推滚轴承和垂直滑动轴承所组成，滚珠轴承承受舵的重量，垂直轴承则承受侧向力。
下舵承一般安装在舵杆筒口或舵杆筒内，它是一个垂直滑动轴承，用其承受侧向力，并设有填料函以保证水密。
悬挂舵都采用上、下两个舵承。
目前，大型船舶普遍只设上舵承，全部重量和力由其承担。
这种舵叶中往往装有可拆舵轴(穿心舵轴)，可拆舵轴的上端用法兰固定在船尾，其下端穿过尾柱
承座，用螺母固定。
可拆舵轴所通过的焊接管的上下端装有铁梨木或青铜轴承，
可拆舵轴轴承接触处有铜衬套，以防舵轴磨损。
转舵时，舵叶绕可拆舵轴转动，小型船舶的舵除设上舵承外，在舵叶的下部装一个舵针(舵销)，安装舵针的舵叶处有一个可拆小门，以便于舵针的拆装。
舵针的另一端插入尾柱承座的垂直滑动轴承中，可以自由转动。