舵计算书
舵系计算书设绘通则
舵系计算书设绘通则前言本标准规定了“舵系计算书”的设绘通则。
本标准着重叙述了舵杆和舵叶的联接方式及其计算，特别是随着无键锥形联接方式日趋增多，关于这种联接方式的计算比较复杂，对整个舵系也影响较大。
本标准还着重叙述了舵叶结构的计算，因为在实际绘制舵叶结构图时，有时会发现舵叶结构的剖面模数不能满足规范所要求的抗弯要求，特别对那些具有切口的舵叶。
1 主题内容与适用范围1.1本标准规定了普通舵、悬挂式舵和半悬挂式半平衡舵等的“舵系计算书”编制的设绘依据、基本要求、内容要点、图面要求、注意事项、校审要点、质量要求以及附录（样图、相关标准等参考资料）。
1.2本标准适用于船舶舾装设计中，详细设计的设绘普通流线型舵的舵系计算书之用。
2 引用标准及设绘依据图纸2.1 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
a) CB/T743-1999船舶设计常用文字符号。
2.2 设绘依据图纸：a)设计任务书；b)船体说明书；c) 总布置图；c)艉部结构图。
3 基本要求3.1 舵系计算书是舵系设计的基本技术文件供设绘详细设计的舵系布置图、舵叶结构图及其零部件图之用，并作为供船东和船检审查的技术文件之一。
详细设计阶段的舵系计算书，应决定舵的类型、舵叶的几何参数、舵的支承型式及舵杆和舵叶的联接方式，计算舵的扭矩并决定舵机主要参数。
还应全面地对舵系所有的零部件、舵叶结构、舵杆和舵叶的联接方式，按相应的规范进行计算。
如果规范中没有相应的计算方法，则使用理论计算作补充，从安全、经济和便于施工等观点出发，决定各零部件的型式、尺寸和材料特性。
3.2 计算书应包括：a）满足船舶操纵性要求的舵的形式、舵叶的几何参数及其支承情况；b）进行舵的扭矩计算，并按相应的规范、本船的航区、设计任务书的要求及扭矩计算结果，决定舵机的主要参数；c）进行舵系各个主要零部件的计算，并决定其结构尺寸、相互关系和材料特性；d）决定舵杆和舵叶的联接形式（法兰联接、有键锥形联接或无键锥形联接），并进行联接计算，决定各个联接零部件的结构尺寸、相互关系、材料特性和联接参数；e）进行舵叶结构的强度计算，并决定组成舵叶箱型结构的各块钢板的厚度和材料特性。
舵的设计0410
M
1 N V0 L3 dC N 2
K ' CM ' T CI
AR L2 d ' K T Ld
'
I
1 4 L dCI 2
1 AR L ' ' T K
舵面积
1）如舵面积不变，则K‘的 增加将导致T’的增加；
2）增大舵面积可在T’不变 的情况下增大K‘，或在K‘不 变时，使T’变小； 3）对一般民船， K‘和T’之 间存在一个近似的线性惯性， 找到了其中一个，就可预估 出另一个。
2、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。广泛应用。 3、半悬挂舵：指下支承的位置设在舵叶中间的舵。
三、按舵叶的剖面形状分
1、平板舵：也称单板舵， 仅用于小船。
2、流线型舵(又称复板舵)： 海船广泛采用。 除了部分非自航船外， 绝大数机动船都采用流线型
舵的分类
舵与船体、螺旋桨组成有机的整体，考虑它们的相互影响，力求 降低航向阻力，提高推进效率。
舵设计的内容
舵的数目和形式的选择 舵的尺度和形状的设计 舵力及舵杆扭矩计算和舵机功率估算。
舵的几何要素
舵面积AR：舵叶的侧投影面积（如有部分舵叶露出水面，舵面积
指设计水线以下的舵的侧投影面积）； 舵高（展长）h，舵杆轴线方向舵叶上下缘的垂直距离；
第二节 舵装置的分类
一、按舵杆轴线在舵叶宽度上的位置分
1、不平衡舵：又称普通舵，
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， 舵杆强度容易得到保证。 需要较大的转舵力矩。
2、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，这部分的面积与舵叶全 部面积之比称为平衡比度或平衡系数，一般在0.2～0.3之间；
舵设计计算书
3.舵的性能设计设计船主尺度为Lbp=138.7m ， B=25.1m ，设计吃水d=6.2m ，Cb=0.7893;单螺旋桨直径D=4.10m,轴线离基线高2.35m ，桨推力387000N ，设计速度V=13Kn 。
要求设计桨后的单舵，并计算舵机功率。
3.1.确定舵面积按村桥-山田图谱决定舵面积比μ， 3.2B p C B d ==,20.09k d L ==, 从图中查得μ=0.0186,则舵面积为215.96R A m =，结合本船尾部线型，舵轴线自船体壳板到基线距离为5.68m,舵托高0.3m 左右，若舵下缘离基线0.37m,舵上缘离船体壳板0.26m,舵高h 可取 5.05m ，查询资料，取平衡比0.268e =则舵宽 3.16R b A h m ==,展弦比1.60h b λ==，若再增大舵面积，势必增加b ，λ还要减小，是不利的。
所以确定舵面积为15.96㎡。
考虑到舵杆直径因素，采用NACA0018剖面。
此时桨尾流内舵面积112.956R A =㎡，即10.81R R A A η==。
平衡比e 的大致范围方形系数CB平衡比e 0.60.70.80.25—0.260.26—0.270.27—0.283.2．舵力及舵机功率计算 3.2.1.单独舵舵力考虑到舵杆直径因素，采用NACA0018剖面。
根据NACA0018试验资料使用普兰特（Prandtl ）公式换算：21212122121212157.311116, 1.60,,,,Yy y p p x x C yC C C C C C C λλααπλλπλλ⎛⎫⎛⎫=====+•-=+•- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭列表计算见表如：α105101520253035CY00.240.470.710.91.13 1.32 1.42CX100.010.040.130.30.460.73 1.01α105101520253035CX200.01940.0760.2120.40.67 1.02 1.34CN200.24060.4740.73911.31 1.661.949α207.007313.9320.942834.54146.88λ1=6的试验数据λ2=1.60的换算结果连成曲线后，在图标从新上读取λ2=1.60的NACA0018的数据α05101520253035CN 00.180.3480.5150.70.9 1.11 1.34CP 0.250.240.230.220.220.30.330.333.2.2船桨后舵力船体伴流分数Wp 按下式计算：110.680.250.18p B p h w C w W H ⎛⎫=-+∆+⨯ ⎪⎝⎭（1） 式中：B C 为船的方形系数；p w ∆的取值为当船尾为方尾时取0，巡洋舰尾取0.18W 的取值，舵布置在中纵剖面上时取1.0，舵布置在中纵剖面两侧取0.15B C +. 这里取p w ∆=0.18，1h =0.26m, 5.050.26 5.31H m =+=，W=1.0，代入式（1）计算得1p w =0.476当船体与舵上缘的间隙大于舵的最大厚度时，按下式计算：12220.680.430.18p B p h h w C w W H +⎛⎫=-+∆+⨯ ⎪⎝⎭ （2）取p w ∆=0.18，1h =0.26m ，2 5.05h h m ==，H=5.68m ，W=1.0时，代入式（2）计算得2p w =0.463因舵上缘到船体之间的间隙为0.26m,远小于舵叶最大厚度，0.260.18 3.160.5688⨯=，故取p w =1p w =0.476。
舵系计算书
总长 Lwl70.80m
垂线 间 长 Lpp67.00m
航 速 V14.81km/h
计算 速 度 VP18.52km/h（VP=1.25V）
吃 水 d5.51m
2、舵的型式及尺度：
型式：双支撑式平板舵
全船舵数：M = 2个
舵面积系数：µ=2.1％
单舵面积：Ad=µLd/M=5.64m2`
3.1.4正车时最大舵扭矩
3.1.5转舵力矩
3.2倒车舵水动力和舵机扭距计算
3.2.1舵压力
3.2.2压力中心至前缘的距离
3.2.3舵压力中心距舵轴的距离：
3.2.4倒车时最大舵扭矩
3.2.5转舵力矩
3.3操舵装置
实际选用转舵力矩为100KN·m的操舵装置。
4．舵杆计算：
根据CCS《钢质内河船舶入级与建造规范》（2002）的要求进行计算
7.材料:舵杆及法兰为#35锻钢;舵叶为CCSB
8.舵性能估算:回转直径
即Dh≈4.38L回转性能良好.
6.水平法兰（§3.2.8.2）
6.1连接水平法兰螺栓的个数：n=6
连接水平法兰的螺栓直径
实取d2=40mm加25.4%的裕度
6.2舵叶与舵杆的连接法兰厚度（§3.2.8.4）
法兰厚度应不小于螺栓直径，实取t=40mm
螺栓中心至法兰边缘的距离应不小于螺栓直径的1.2倍，1.2×40=48mm
实取50 mm数：e=0.27
平衡面积 ： A0= eAd=1.66m2
展 舷 比 ： λ=1.61
舵极限角 ： θ=35º
舵剖面形状： 平板舵
3、舵机扭矩计算
3.1正车舵水动力和舵机扭矩计算（乔塞尔公式）：
3.1.1舵压力
50-63kNm拨叉式液压舵机计算书
50-63kNm拨叉式液压舵机计算书（系统计算）一、 系统计算：为了便于加工生产，我公司将公称扭矩50-63kN ·m 拨叉式液压舵机列为一个系列，柱塞直径Φ150mm ，舵柄半径350mm ，单舵（如使用双舵或三舵，则用户在选用时需要考虑必要的转舵机构相对于单舵所增加的效率损失），只是在公称压力上作调整。
现将液压系统参数计算如下： 1、舵机型号：234ggg2A-63/12（20、28） 234ggg2A-50/12（20、28）1） 计算油缸的压力 根据扭矩公式：M =（ F 0/ Cos35°）×（R / Cos35°）× η×106公式中：M —— ±35°时舵机的公称扭矩 Nm ；F 0 —— 柱塞上的作用力 N ： F = A*△P = 4πD 2*△P R —— 舵柄半径 m ；350 mm A —— 柱塞面积 m 2；A =4πD 2D —— 柱塞直径 m ；150mm△P —— 推舵机构最大工作压差 MPa ；η —— 推舵机构在最大转舵角±35°时的传动效率，取0.85按规定要求，当舵在35°时，油缸受力简图如下：F =350Cos F F 0= 4πD 2△P M = α2Cos P AR ∆η 则对于63kNm 拨叉式推舵机构，其压差为：△P = ηπαR D MCos 224×10－6 = 85.035.015.014.3)35(63000422⨯⨯⨯⨯⨯︒Cos ×10－6≈ 8 Mpa 考虑到管道损失1.6 Mpa则系统公称压力： P H ＝ △P ＋ 1.6 ＝ 9.6 MPa设计压力： P S = 1.25 P H = 1.25×9.6 = 12 Mpa同理也可以得出 50kNm 参数：2)计算油缸的容积油缸的行程S 从一舷35°到另一舷30°为： S = R （tg35°+ tg30°）= 0.447 m 理论体积： V = A × S = 3.14 × 0.152 × 0.447 / 4 = 0.0079 m 3 ＝ 7.9 L 3)油泵的选择（1）、试选用手动变量柱塞泵25SCY14-1B ，转速为1500r/min,额定最高压力31.5Mpa,考虑到配用4极电机，转速为1450r/min 。
30000吨散货船舵系计算书
审 定日 期 2004.01标 检审 核校 对描 校编 制 吴 强描 打30000吨级散货船详 细 设 计舵系计算书JH403-230-01js上海佳豪船舶工程有限公司标记数量修改单号签 字 日 期总面积 m 2 0.6875 共 页 11 第 页1 会 签旧底图登记号 底图登记号1、概述本船为单甲板、双底层、艉机型、单机、单桨、单舵船。
航行在国内沿海港口。
本船装载货物以煤炭为主，兼运铁矿石谷物等散货。
2、计算依据本计算书是根据“2001钢质海船入级与建造规范”第2分册第3章第一节的有关要求进行计算的。
3、船舶的主要尺度及要素：总长L0a 178.00m垂线间长Lbp 170.80m型宽B 27.60m型深D 13.90m设计吃水d 9.60m服务航速v 13.5m4、舵的要素计算型式：半平衡半悬挂舵舵数量：1只4.1舵面积：A=A1+A2=25.26m2A1= A11+ A1ƒ==15.482m2A2= A22+ A2 ƒ==9.78m2ą1——系数0.33(正车)，0.66（倒车）ą2——系数0.25(正车)，0.55（倒车）A1ƒ=5.318 m2 A11=10.16 m2 A2 ƒ=1.425 m2 A2 2=8.357 m2正车：F=132×1.27×1.1×1.0×25.26×13.52=848.93KN 倒车：F=132×1.27×0.8×1.0×25.26×6.752=154.35KN 4.3舵杆扭矩T=F ·R NM式中：F —舵力 正车 F=848.93KN 倒车 F=154.35KNR —臂矩 m R=c 1(α1－β1)A A 1+ c 2(α2－β2)AA2 (m) 式中：A 1=15.482 m 2 A 2=9.78 m 2 c 1=78.32432.1614.2=+ c 2=22h A =2158.2815.2+＝2.49β1=11A f A =482.15318.5=0.343 β2=22A f A =78.9425.1=0.146 正车时:R=3.78×(0.33－0.343)×235.25482.15+2.49×(0.25－0.146)×235.25753.9 =－0.03+0.1=0.07 m 又在正车时 R>A 101（A 1c 1+ A 2c 2）=26.25101⨯×(15.483×3.78+9.753×2.49)=0.328取R=0.328m 倒车时：R=3.78×（0.66-0.343）×235.25482.15+2.49×(0.55-0.146) ×235.25753.9 =0.735+0.389=1.124m∴正车时舵杆扭矩：T=F ·R=848.93×0.328=278.45KN.m 倒车时舵杆扭矩：T=F ·R=154.35×1.124=173.1 KN.m考虑船在风浪中及航行中受到的附加扭矩和舵系的摩擦扭矩。
舵强度计算书.
1. 概述1.1 本船是54m 甲板货船，适航于内河A 、B 、C 级航区。
1.2 本船舵计算按中国船级《钢质内河规范》（2009）的有关要求进行。
1.3 主尺度及参数总长L OA 59.5m水线长L S 58.53m型宽B 12.0m型深D 2.9m吃水d 1.2.3m航速V S =12km/h=6.4865kn=3.34m/s1.4 舵的计算参数舵叶数 2只舵类型 NACA0018悬挂舵舵平均高h 1.32m舵平均宽b 1.26展弦比λ 1.048舵面积A 1.67m 2面积系数μ 0.041平舵比e 0.286最大厚度t 0.227m最大舵角δ 35°2 舵杆计算2.1 下舵承处 按3.2.2.12.1.1 Cn 、 Cp 计算λ= 1.048Cn=1.059Cp=0.3952.1.2 R 计算（悬挂舵） m r h R 870.09075.0.22=+=式中：h=0.86 r=0.1372.1.2.1 r 计算，下列两式计算所得之值取大者r=|Cp －e|b=0.137r=0.1b=0.126式中：Cp=0.395 e=0.286 b=1.26mm R AV NC KD n b 15.8325.7323==δ实取：D=120mm式中： K=3.5 N=1 Cn=1.059A=1.67m 2 V=12km/h R=0.87 R 2=1.1r=0.15δb = 530N/mm 2 （#35）3 舵叶3.1 舵叶板（含顶板及底板）厚度 按3.2.5.1 mm V NC d a t n 31.410394.0105.12=++=式中：a=0.45m d=2.3 m N=1Cn=1.06 V=12km/h实取：t=5mm3.2 垂直隔板、水平隔板的厚度 按3.2.5.3实取：t=5mm4 舵力和舵杆扭矩计算 按蒲福-乔赛尔公式 详见《船舶设计实用手册.总体分册.中国船舶工业总公司.1998》。
舵设备设计
2-1舵力计算
F=132K 1K2K3AVd2
序号
项目
单位 正车
1
面接 A
m2
7.35
2 设计航速Vd kn
11
3
K1
1.02
4
K2
1.1
5
K3
1.0
6
舵力 F
N 131716
倒车
7.35 6
1.02 0.8
1.0
28500
第四页，编辑于星期三：五点 三十五分。
参数：
垂线间长 L=94.6m
型 宽 B=15.0m
型 深 D=6.8m
设计吃水 d=4.9m 满载排水 T=5616t
说明： 水线以上的舷侧高为 1.9m ，粗 估水线以上甲板长为 99m ；甲板
以上的上层建筑分别为高 2.5m、
2.4m ，2.4m ，3.6m, 长42m 、
38m、36m 、22m ，且每层甲
一、舵设备设计
某载货 3000t 的液货船，单桨单舵，螺旋 桨直径 2.6m。舵位于螺旋桨正后方，采用 悬挂式平衡舵，矩形舵，选用NACA剖面。 根据 CCS《钢制海船入级与建造规范》进
行舵系设计
船型参数：
垂线间长： L=86M
型 宽： B=14.2M
型 深： D=6.2M 设计吃水： T=4.5M 设计航速： V=11kn
第二页，编辑于星期三：五点 三十五分。
1、舵参数确定
? 舵面积：
A=χ ．LT=0.019*86*4.5=7.35m 2 ? 舵高： H=2.80m （根据螺旋浆高度和尾部形
状确定）
? 舵宽： B=A/H=2.62m ? 展弦比： λ=H/B=1.07 ? 平衡系数： β=0.2 ? 厚度比：t=0.15
舵计算书
技术设计
标记
数量
修改标记
签字
日期
舵计算书
HBTC403-220-001JS
编制
翟景东
会签
校对
喻霁
打字
标检
朱显玲
总面积
m2
共4页
第1页
审核
杨鹄
湖北省船舶建造共性技术推广服务中心
审定
日期
2013.12
1.船舶主要数据
总长LOA47.00m
水线长Lwl44.75m
型宽BWL9.00m
设计吃水d 1.6m
型深D 2.25m
设计航速VS20Km/h
2.舵的基本参数
舵面积AR 1.69m2
舵高h 1.30m
舵平均宽度b 1.30m
平衡系数e 0.23
展舷比λ1
舵杆中心与舵叶前缘平均距离a 0.30 m
舵面积系数μ4.69%
舵剖面型式单板舵
3舵杆直径计算：按照CCS《钢质内河船舶入级与建造规范》(2002)
r=|Cp-e|b=0.2325
b=1.3
Cp=0.385
实取r=0.2325m
实取:D=90mm
3.2上舵承处舵杆ห้องสมุดไป่ตู้径D1按3.2.2.3
D1=69（KNCnAV2R2/σb）1/3=53.09mm
式中；R2=1.1r
K，σb,N,Cn,A,r,V同式3.1
实取D1=60mm
3.3舵叶的计算：按3.2.5.5
单板舵的舵板厚度t不小于下式计算之值：
t=0.7=5.1mm
式中：
D=53.09
实取t=6mm
3.4水平加强筋
单板舵舵叶上水平加强筋在舵杆处连同带板剖面模数W不小于下式计算之值：
舵系计算书
舵系计算书行选配。
本船设悬挂平板舵一门。
13.50m 11.90m 2.80m 0.90m 0.50m12km/h0.244m 24.1%0.58m 0.7240.145m0.250材料为#25优质碳素钢。
5mm本舵实际选用φ7-6×7+FC-1570钢丝绳。
9～11mm9七、舵柄、舵柄毂本船的舵柄、舵柄毂参照中国船级社《钢质内河船舶建造规范》（2009）第1篇第3章的要求进行计算。
由《规范》3.2.10.1规定矩形舵柄在距离舵杆中心线1.5D1处的剖面对其垂直轴的剖面模数式中：D 1= 4.9cm R=40cm 则：W=13.44cm 3实际舵柄的剖面模数不小于cm 344mm 实取h=50mm 88mm 实取D 0=100mm六、人力操舵装置传动零件1、舵链直径由《规范》7.2.5.2 规定舵链(索)直径应不小于 7～9 mm。
实取角钢L 63×63×5 双复作加强筋。
2、传动拉杆由《规范》7.2.5.3规定舵的传动拉杆直径应为舵链直径的1.2倍，即d′=本舵实际传动拉杆直径为 d =mm 的圆钢。
由《规范》3.2.10.1规定舵柄毂的高度h≥ 0.9D 1 =舵柄毂的外径D 0≥1.8D 1 =展舷比：λ=舵前缘距舵杆中心 a =四、舵杆：三、舵要素：一、概述：舵型：悬挂平板舵舵面积： A=舵面积系数： u=舵宽： b=型深： D =计算航速：V =总长：Loa=甲板宽： B=设计吃水： d=五、舵叶：1、由《规范》7.2.2.2 规定舵杆直径应不小于35mm。
应不小于W=0.14(1- 1.5D 1/R)D 13 cm 313.442、舵柄毂实取舵叶板厚度为： t =2、由《规范》7.2.4.1 规定平板舵舵叶上增设加强筋本舵实取舵杆直径D =60mm，本船舵系按中国船级社《内河小型船舶建造规范》（2006）对 B 级航区船舶的有关要求进平衡比： e=二、船舶主要参数：垂线间长：Lpp =1、由《规范》7.2.4.1规定平板舵的舵板厚度应不小于5mm。
液压舵机设计计算
液压舵机设计计算1. 目的通过对液压舵机各组成部分的设计、计算和验算确保本设计设计的液压舵机能满足船舶航行时转舵及安全的需要。
2. 适用范围本设计计算中的有关设计数据和内容，只适用于本设计中的液压舵机。
3. 引用标准本设计计算应用：a)GB7185—87《内河船液压舵机》b)GB11636—89《柱塞式液压舵机安装技术条件》 c)《液压传动设计手册》 d)《船舶材料手册》 e)《机械零件设计手册》f)《钢质海船入级与建造规范》之第三、十三章《操舵装置与锚机装置》 g)JB2183—77《液压缸内径系列和柱塞杆外径系列》标准 h)GB3004—85《船用往复式液压缸基本参数》标准 i)《液压舵机与液压起重机》相关内容4. 液压舵机的组成4.1转舵（推舵）机构；即液压能转化为转舵机械能的执行机构。
4.2操舵系统：即对液压流向和液体压力控制并能控制舵叶转向的系统。
5.设计计算5.1推舵机构的设计、计算和验算。
5.1.1根据GB7185—87《内河船液压舵机》标准，本设计采用：四缸两柱塞拨叉式液压舵机。
结构简图如图所示。
5.1.2根据GB7185—87《内河船液压舵机》标准。
a)公称扭转为72t ·m b)工作舵角 35。
c)转舵时间（一弦 35至另一弦 30），正常航段≤28（s ）。
5.1.3根据GB7185—87《内河船液压舵机》标准。
a)设计压力为1.25倍最大工作压力。
b)受压零部件1.5倍设计压力试验。
5.1.4选择油缸5.1.4.1根据JB2183—77《液压缸内径系列和柱塞杆外径系列》选择液压缸缸孔直径为Φ250mm 。
则柱塞杆直径为Φ250mm 。
当转舵角为 0时柱塞受力分析如图：轴力图 轴应力σ=21A A F n-N F =n F N F =l M 2=57.02720⨯=631.6 KN柱塞面积A 1=π42d =0.049 2m2A ≈0.25⨯0.15=0.0375 2m σ=54.9 MP σ设计=1.25σ=68.7MP σ零件= 1.5σ设计=103.0 MPσ钢45=598 MP 符合式中：N F —舵柄对柱塞的作用力 n F —液压对柱塞的作用力 当转舵角为 35时柱塞受力分析如图：272057.0=⨯N FN F =631.6 KNNx F = 35cos ⋅N F =517.4 KNNy F = 35sin ⋅N F =326.3 KN轴力图M=x F ny ⋅ M max =500⨯ny F mm=90.6 MP弯矩图剪力图σmax =21A A F nx -+1215.025.064234⨯-⨯d d M π=1215.025.06425.0225.06.900375.0049.04.51734⨯-⨯⨯+-π =45.0+93.3 =138.3 MPσmax 零件=1.25⨯⨯5.1σmax =259.3 MP ＜598 MP 符合 τ=21A A F ny -=0375.0049.02.181-=15.8 MPτ零件=1.25⨯⨯5.1τ=29.6 MP推舵机构示意图1、2—油缸 3—舵柄 4—舵轴 5—舵柄柱销 6—油缸柱销 舵柄半径R 5.1.4.2油缸工作压力计算： M=2αηcos 1⨯⨯⨯⨯R p A I720=4 35cos 85.0057.0049.0⨯⨯⨯⨯⨯I P 工作压力I p =18511.62m kN=18.5 MP设计压力P=1.25I p =23.1 MP 式中：1A —缸孔面积2m P —工作压力 R —舵柄半径0.26m η—推舵机构效率0.85 α—转舵角 35± 5.1.4.3油缸所需流量Q 的确定。
3000T舾装规范计算书
m
肋 距
s
0.50
0.65
m
三、计算尺度：
计算船长
90.92
m
计算型宽
16.20
m
计算型深
5.50
m
计算吃水
d
4.00
m
肋 距
s
0.50
0.65
m
方型系数
Cｂ
0.8488
货舱长
l1
65.50
m
货舱宽
b1
12.96
m
四、舵系
1.舵杆：
1.1下舵承处的舵杆直径（§3.2.2.1）
应不小于下列计算所得：
五、锚泊及系泊设备
5.1舾装数（§3.4.2）
5.2锚及锚链：（§3.4.3）
根据舾装数及规范选取：
首锚：数量——2个；重量——2850 Kg
首锚链：长度——165 x2 m；锚链直径——38 mm
尾锚：数量——1个；重量——400 Kg
尾锚钢索：长度——50 m；锚索直径——20.5 mm
5.3系泊设备（§3.4.5）
矩形舵柄在距离舵杆中心1.5D处的剖面对其垂直轴的剖面模数W应不小于
实取舵柄截面尺寸（150×100），W=2250 cm3
舵扇毂的高度h=120≥0.9D1=90 mm
舵扇毂的外径D0=200≥1.8D1=180 mm
舵柄与舵柄之间的连杆剖面积a和剖面惯性矩I应不小于（§3.2.10.3）
连杆实取φ89x6，a=15.6 cm2, I=134.8 cm4
一、概述：
1.本船为钢质、具有纵通大舱口，在货舱区域设有双舷、双底的多用途集装箱船。
2.本船按中国船级社《钢质内河船舶入级与建造பைடு நூலகம்范》（2009年）对A级航区要求进行核算。
舵系计算书
1．舵杆计算
A.根据§3.2.2.1规定，下舵承处的舵杆直径D应不小于按下式计算所得之值：
D =73.25
式中： A--舵面积 A = 3.64m2
V--设计航速 V = 16Km/h
σb--材料抗拉强度，本舵杆选用25号钢
σb=430 N/mm2
N--系数 取N = 1
K--系数 取K = 3.5d2= = =27.5 mm实取d2=40mm。
根据§3.2.8.4规定，法兰厚度应不小于螺栓直径，螺栓中心至法兰边缘的距离应不小于螺栓直径的1.2倍。
实取法兰厚度t =40 mm，螺栓中心至法兰边缘的距离b = 48 mm。
日 期
一、概述
本计算按中国船级社2002年版《钢质内河船舶入级与建造规范》第一分册第3章第2节及2004修改通报的有关要求进行。
该船为双机、双螺旋桨、平板舵，舵杆中心在F0-250肋位。
二、设计数据
水 线 长 LWL63.05m
两柱间长 LBP61.80m
型宽B11.3m
型深D4.2m
设计吃水 T.3.4m
Cn--系数 Cn= 0.604 (平板舵)
∵Cp=0.357
r1=∣Cp-e∣b =∣0.357–0.32∣×1.77=0.065
r2= 0.1b = 0.1×1.77= 0.177
∴r = 0.177
由h = 1.33 (舵面积形心至下舵承中点的垂直距离)得：
R= = = 0.37
D =73.25×
设计航速 Vd16Km/h
最大转动舵角α 左、右各350
三、舵形状
四、舵形参数
1．舵叶面积： S=3.64m2（单叶）
2．平衡部分面积： S1=1.18m2
常用船舶轮机设备计算书
常用船舶轮机设备计算书一.日用淡水系统设备计算D=5.0m故:d=25+1.68)0.58.13(*4.57+=80mm取舱底水总管内径d 1 =DN80mm每台舱底泵排量Q 1=5.66d 12 *10-3m 3/hQ 1=5.66 *802 *10-3=36.2 m 3/h选用自吸式舱底水泵/兼消防水泵一台: 排量x 压头: 60m 3/h x 42m, 功率: 15kw机舱舱底水支管直径)0.58.13(*15+=61.0 舵机舱舱底水支管直径)0.58.13(*3+=41.1三. 消防水系统消防水泵排量计算:消防水泵的总排量应不小于每一独立舱底水泵用作抽舱底水时所需排量的4/3.每一独立舱底水泵用作抽舱底水时所需排量:计算值为36.2 m3/h全船消防水泵总排量: Q消总=4/3 x 36.2=48.3(m3/h)本船设消防水泵两台,消防泵排量:(Q消总x 80%) /2=48.3 x 80%/2=19.32 m3/h选用消防水泵/兼舱底泵一台: 排量x压头: 60m3/h x 42m, 功率: 15kw 舱底水泵/兼消防水泵一台: 排量x压头: 60m3/h x 42m, 功率: 15kw消防水泵压头计算：另设固定式应急消防水泵一台，25 m3/hX30m，供应急时使用。
机舱另设45L舟车式泡沫灭火机一台,手提灭火机2只。
四.压缩空气系统1.压缩空气瓶容积计算压缩空气瓶容积按柴油机每起动1次所耗自由压缩空气量进行估算.压缩空气瓶所放出自由空气量：V=[q1+(Z-1)q2].V z.10-3q1一冷态起动一次所耗单位气缸容积的自由压缩空气量，取5q2一热态起动一次所耗单位气缸容积的自由压缩空气量，取3Z一起动次数，取12次V z一次柴油机气缸总容积 V z=π/4.D2.S.i=π/4.262.（38.5）.12=2.45x105cm3 V=[q1+(Z-1)q2].V z.10-3=[5+(6-1)x3]x2.45x105x10-3=4900cm3压缩空气瓶容积：V k=V/(P2-P1)=4900/(30-7)=213LP2一最低起动压力，取0.686Mpa(7kgf/cm2)P1一最高起动压力，取2.94Mpa(30kgf/cm2)共配2只压缩空气瓶，容积共400L，压力2.94Mpa，主机带.2.空气压缩机排量计算:空气压缩机排量计算：根据规范要求，充气设备总的排量应在一小时内将气瓶总容量从大气压力升至设计值2.94MPa(30kg/cm2)空气压缩机所需总排量：V排总=（P2-P0）V主/P0 +（P3-P0）V辅/P0 =(2.94-0.1)*0.4/0.1+(0.98-0.1)*0.16/0.1= 12.77(m3/h)选取空气压缩机两台: 排量：20m3/h, 压力：3Mpa五.燃油系统：主机功率：1471kW,共2台,油耗：188 g/kwh辅机功率：240kw，共2台，常用1台,油耗：210 g/kwh油舱容积计算：主机1小时耗油：1471kw x 2台x 1小时x 183g/kwh x 0.75x10-6 =0.403吨辅机1小时耗油：240kw x 1台x 1小时x 210g/kwh x10-6 =0.0504吨总计1小时耗油：G=主机+辅机=0.403+0.0504=0.45吨油舱容积计算:本船续航力(规格书要求):25天燃油比重取r=0.86吨/米3(克/厘米3)油舱计算容积V=0.45*25*24/0.86*0.8=251(m3)现有油舱共3个,容积共306 m3 ,满足要求。
舵系计算书.龙de船人
3.1.2
197.8mm
式中 MB=34107.5N·m T=22160.2N·m
实取:Dc=200mm,#25船用锻钢
3.1.3
43.52N/mm2
14.13N/mm2
49.93N/mm2<158 N/mm2
式中 MB=34107.5N·m DC=200mm T=22160.2N·m
2.4
2.4.1
图中：l1=1.8ml2=0.52m
l3=2.5ml4=0.22m
l=l3+l4+l2=3.24m
计算载荷P
正车：P=F/l3=38539.56N/m
倒车：P=F/l3=8478.68N/m
2.4.2
34107.5N·m
式中 F=96348.9N取FA=0.1F FC=0.6F
2.4.3
本计算书根据中国船级社《钢质海船入级与建造规范》（2001）第2分册第3章要求计算。
1.1
总 长LOA79.650m
设计水线长LWL77.500m
垂 线 间长LPP75.800m
船 宽B14.000m
型 深D6.200m
设 计 吃水d5.000 m
设计航速V10节
1.2
型 式：普通双支点平衡舵
舵面积：A=6.26m2Af=1.5m2
1.445×107N/m
式中 I5=18706cm4l5=2.0m (取自规范计算书)
2.4.4
57809.3N
2.4.5
4mm
3
3.1
3.1.1
正车:Dt=4.2(T/KS)1/3=107.001mm
式中:正车时的舵杆扭矩T=22160.2N.m
螺桨与舵的交互作用计算
37
模擬計算
♦ 流線情形
38
模擬計算
♦ RUD05X (inviscid v=4.68) (w/o prop)
[右舷]
[左舷]
39
模擬計算
♦ RUD05X (inviscid v=4.68) (w/o prop)
40
模擬計算
♦ RUD05X (inviscid v=4.68) (prop)
[右舷]
46
結論
♦ 舵之阻力值趨勢與實驗值不同 –RUD04之幾何與實驗模型有所差異 ♦ 針對改善螺槳影響力的效果 1. RUD04 (扭轉舵+鰭型翼) 2. RUD03 (單純扭轉舵) 3. RUD05X (單純鰭型翼) 4. RUDORG (原型舵)
47
Thank you for your listening
45
結果比較(
Case TW_RUD03 part rudder connect rudder TW_RUD04 fin connect rudder TW_RUD05X fin connect
V = 4.68 )
Inviscid (w/o prop) 4.2918E-03 1.6868E-04 4.7665E-03 6.5555E-04 1.7284E-03 2.6283E-03 8.0935E-04 1.8529E-04
RUD04 > RUD03 > RUD05X > RUDORG
44
結果比較(
case TW_RUD03 part rudder connect rudder TW_RUD04 fin connect rudder TW_RUD05X fin connect
V = 5.22 )
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Mb正=F正〔l2+ 〕=*N.m
Mb倒=F倒〔l2+ 〕=*N.m
式中：F正=*N
F倒＝*N
l1=*m
l2=*m
l3=*m
=*m
=*m
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4． 舵杆
4.1 舵柄处传递舵扭矩的舵杆直径按§3.1.5.1
Dt正=4.2 =*mm
Dt倒=4.2 =*mm
式中：T正=*N.m T倒=*N.m
取Ks=*选用#20锻钢
实取：Dt=*mm
4.2 下舵承处和下舵承以下的舵杆直径Dc按§3.1.5.4
Dc正=Dt正× =*mm
Dc倒=Dt倒× =*mm
式中：Dt正=*mm
Dt倒＝*mm
T正＝*N.m
T倒＝*N.m
Mb正=*N.m
Mb倒=*N.m
实取： Dc=*mm
6.1键的剪切面积As= 4.52㎝2
键的受挤压面积Ak= 1.41㎝2
式中：Tf=0.02664Dt3Ks=9951.62 N.m
Dt≯1.15×62.63 =72.02mm，取72.02mm：Ks=1.0
ReH=235N/mm2； Dk=150mm；
实取：键40×22mml=180mmAs=56×2㎝2Ak=12.6×2㎝2
1. 船舶要素：
总 长LOA42.70m
设计水线长Lwl39.42m
垂线间长LPP38.30m
甲板宽 Bmax10.50m
型 宽10.00m
型 深3.20m
设计吃水2.20m
设计航速Vd12.0 kn
2. 舵基本要素：
舵 型：流线型悬挂式平衡舵（单支承见附图）
舵 面 积：A＝*m2（单个舵）
舵面积比：μ＝ ＝ =*
M=Pn（Xp-eb）=0.8688×(0.63-0.3×1)=*t.m
M΄×2=（1+25%）M×2=0.3588×2=*t.m
根据上述计算本船选用1.6t.m摆缸式电动液压舵机。
= =*t
Xp=(0.195+0.305sin35°)b=*m
M=Pn（Xp-eb）=*×(*-*×*)=*t.m
M΄×2=（1+50%）M×2=*×*=*t.m
5.2 倒车状态(最大舵角35°，最大航速 =6kn=3.087m/s)
= =*t
Xp=b-(0.195+0.305sin35°)b=*m
展 弦 比： ＝*
舵平衡比： =*
舵平均高： =*m
舵平均宽度：c=*m
3.舵力计算：
根据＜钢质海船入级规范＞（2006年）进行校核
3.1舵力 按§3.1.2
F正＝132K1K2K3AVd正2=*N
F倒＝132K1K2K3AVd倒2=*N
式中：K1＝ ＝*（λ=h2/At=*）
K2正＝*
K2倒＝*
K3＝*
且舵顶板和底板不小于舵旁板。
实取：旁板t=6 mm
顶板、底板t=8 mm
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5.2 垂直隔板及水平隔板 按§3.1.6.3
t≮0.7t舵旁板=*mm
且t≮8 mm
实取：t=*mm
5.3 导边板3.1.6.4
t=1.2t舵旁板=*mm
实取: t=*mm
6. 舵杆与舵叶的有键锥形连接 按§3.1.8
பைடு நூலகம்4.3舵杆上等效应力计算：按§3.1.5.5
等效应力σe= *N/mm2≤118 N/mm2
式中：σ=10.2 Mb正/ Dc3×103=*N/mm2
τ=5.1 T/ Dc3×103=*N/mm2
Dc=*mm
5.舵叶 按§3.1.6
5.1 舵旁板、舵顶板和舵底板的厚度 按§3.1.6.2
=*mm
式中: =*s=*m b=*m F=*N A=*m2d=*m
6.2螺母：按§3.1.8.5
螺纹外径dg≥0.65Dc=91.67mm
螺母长度hn≥0.6dg=55 mm
螺母外径dn≥1.2Du=156.0或者dn≥1.5dg=137.51 mm
实取螺母M120×2，螺母长度70mm，螺母外径166mm
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5舵机功率计算(按乔赛尔公式)
5.1正车状态(最大舵角35°，最大航速 =12kn=6.173m/s)
A＝*ｍ2
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Vｄ正＝V=12.0 kn
Vｄ倒＝6.0kn
3.2 舵杆扭矩 按§3.1.3
T正＝F正R正=*N.m
T倒＝F倒R倒=*N.m
式中：R正＝C（α正－β）＝*×(*-*)=*m
取： R正=0.1C=*m
R倒＝C（α倒－β）＝*×(*-*)=*m
3.3 舵杆－舵叶系统的受力 按§3.1.4