舾装工程1舵设备11级详解
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船舶舾装工程
第一章 舵设备
主讲人：杨晓宁
舵设备的作用和组成 舵的作用原理 舵的分类 舵叶水动力性能计算 舵设备零部件尺寸确定 舵参数的选择和布置 操舵装置 特种舵
舵设备是船的主要操纵设备。
作用
1）使船舶保持既定 航向，做直线运动
—航向稳定性
2）使船舶按需要由 直线航行进入曲线运动
—回转性
舵的作用原理
船舶转 向过程
舵设备的组成与布置
舵的分类
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。
舵的分类—按舵叶剖面形状划分
1.平板舵，也称单板舵，仅用于小船 特点：阻力较大，舵效随着舵角的增大而变差，失 速现象发生早。 2.流线型舵，也称复板舵，海船广泛使用 特点：⑴构造比较复杂，舵叶剖面呈流线型，强度 高；⑵内部空心水密，能够产生一定浮力，减少舵 承上的压力；⑶水动力性能好，舵的升力系数大， 阻力小，舵效高。
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 部件。
按动力源分类：人力操舵、电动操舵、液压操舵
操舵装置的基本性能和要求
应配备满意的主、辅助操舵装置。其布置应使两者之 一在发生故障时，不致导致另一装置不能工作。
舵面积的确定 船型确定以后，舵面积的选择将直接影响船
舶的 操纵性。 舵面积比：χ＝A/LT×100％ 确定舵面积的方法主要有： 母型船法、统计资料法、规范计算法、图谱
分析法 计算舵的水动力特性
布置
舵设备通常由舵叶、舵杆、舵销或舵轴、上下 舵承、止跳装置、舵角限位装置、舵机及其控 制系统等组成。
双支点平衡舵：通常为设置一个或者两个舵销， 或是带有舵轴等形式
半悬挂舵通常设置一个或两个舵销，并固定于 挂舵臂或尾柱上
悬挂舵：悬挂舵的舵杆和舵叶通常采用锥体连 接
操舵装置
分类
按公约和规范要求：分主操舵装置和辅助操舵装置。
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。
双支撑舵 多支撑舵 半悬挂舵
悬挂舵
Байду номын сангаас
舵的基本参数
舵面积A 舵宽b 舵高h 舵的展弦比λ
补充舵角知识
1.影响舵力大小的因素：舵力大小与舵角、舵叶浸水面积、 舵相对水流的前进速度和舵的断面形状等因素有关。
2.最大有效舵角：舵的进速增大，舵力也明显增大，当航速 一定时，转船力矩则随舵角而变，当海船舵角达到35°（满 舵）时，转船力矩也达到最大值。若继续增大舵角，转船力 矩反而降低。
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动力设备的布置应：
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；
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。
3.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，将35°称为使用极限舵角，超 大型船舶的使用极限舵角在35°－40°之间。
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。
舵的分类—按舵杆轴线位置划分
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
多，舵杆强度容易满足，需要较大的转舵力矩。 2.平衡舵，海船广泛应用 特点：⑴舵杆位于舵叶的前后缘之间；⑵舵杆
轴线之前的舵叶起平衡作用；⑶所需的转舵力 矩小，进而可相应减小舵机功率。 3.半平衡舵，应用于形状复杂船舶 特点：下半部分为平衡舵，上半部分为不平衡 舵。
监控与供电要求： 1)应在驾驶室和适当的主机控制位置装设指示其电动机 正在运转的设备。 2)供电独立，其中之一可以由应急配电板供电。
主操舵装置和舵杆 1)具有足够强度，并能在船舶最大航海吃水和最大营运
前进航速时进行操舵，能使舵自任一舷35°转至另一 舷35°，并且于相同条件下在自一舷的35°转至另一 舷30°所需的时间不超过28s； 2)当舵柄处的舵杆直径(不包括航行冰区的加强)大于 120mm时，操舵装置应为动力操纵； 3)在最大后退航速时不致损坏，但不需验证。
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。
平衡舵
不平衡舵
半平衡舵
舵的分类—按舵的支撑方式划分
1.支撑舵：分多支撑舵和双支撑舵 多支撑舵：与船体尾柱连接有三个及以上支撑
点的舵。 双支撑舵：除上支撑外，在舵根处还设有一个
下支撑舵。 2.半悬挂舵：指下支撑的位置设在舵叶中间的
舵。 3.悬挂舵：指只有上支撑，没有下支撑，舵叶
全部悬挂在船体外的舵杆上。
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。
第一章 舵设备
主讲人：杨晓宁
舵设备的作用和组成 舵的作用原理 舵的分类 舵叶水动力性能计算 舵设备零部件尺寸确定 舵参数的选择和布置 操舵装置 特种舵
舵设备是船的主要操纵设备。
作用
1）使船舶保持既定 航向，做直线运动
—航向稳定性
2）使船舶按需要由 直线航行进入曲线运动
—回转性
舵的作用原理
船舶转 向过程
舵设备的组成与布置
舵的分类
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。
舵的分类—按舵叶剖面形状划分
1.平板舵，也称单板舵，仅用于小船 特点：阻力较大，舵效随着舵角的增大而变差，失 速现象发生早。 2.流线型舵，也称复板舵，海船广泛使用 特点：⑴构造比较复杂，舵叶剖面呈流线型，强度 高；⑵内部空心水密，能够产生一定浮力，减少舵 承上的压力；⑶水动力性能好，舵的升力系数大， 阻力小，舵效高。
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 部件。
按动力源分类：人力操舵、电动操舵、液压操舵
操舵装置的基本性能和要求
应配备满意的主、辅助操舵装置。其布置应使两者之 一在发生故障时，不致导致另一装置不能工作。
舵面积的确定 船型确定以后，舵面积的选择将直接影响船
舶的 操纵性。 舵面积比：χ＝A/LT×100％ 确定舵面积的方法主要有： 母型船法、统计资料法、规范计算法、图谱
分析法 计算舵的水动力特性
布置
舵设备通常由舵叶、舵杆、舵销或舵轴、上下 舵承、止跳装置、舵角限位装置、舵机及其控 制系统等组成。
双支点平衡舵：通常为设置一个或者两个舵销， 或是带有舵轴等形式
半悬挂舵通常设置一个或两个舵销，并固定于 挂舵臂或尾柱上
悬挂舵：悬挂舵的舵杆和舵叶通常采用锥体连 接
操舵装置
分类
按公约和规范要求：分主操舵装置和辅助操舵装置。
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。
双支撑舵 多支撑舵 半悬挂舵
悬挂舵
Байду номын сангаас
舵的基本参数
舵面积A 舵宽b 舵高h 舵的展弦比λ
补充舵角知识
1.影响舵力大小的因素：舵力大小与舵角、舵叶浸水面积、 舵相对水流的前进速度和舵的断面形状等因素有关。
2.最大有效舵角：舵的进速增大，舵力也明显增大，当航速 一定时，转船力矩则随舵角而变，当海船舵角达到35°（满 舵）时，转船力矩也达到最大值。若继续增大舵角，转船力 矩反而降低。
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动力设备的布置应：
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；
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。
3.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，将35°称为使用极限舵角，超 大型船舶的使用极限舵角在35°－40°之间。
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。
舵的分类—按舵杆轴线位置划分
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
多，舵杆强度容易满足，需要较大的转舵力矩。 2.平衡舵，海船广泛应用 特点：⑴舵杆位于舵叶的前后缘之间；⑵舵杆
轴线之前的舵叶起平衡作用；⑶所需的转舵力 矩小，进而可相应减小舵机功率。 3.半平衡舵，应用于形状复杂船舶 特点：下半部分为平衡舵，上半部分为不平衡 舵。
监控与供电要求： 1)应在驾驶室和适当的主机控制位置装设指示其电动机 正在运转的设备。 2)供电独立，其中之一可以由应急配电板供电。
主操舵装置和舵杆 1)具有足够强度，并能在船舶最大航海吃水和最大营运
前进航速时进行操舵，能使舵自任一舷35°转至另一 舷35°，并且于相同条件下在自一舷的35°转至另一 舷30°所需的时间不超过28s； 2)当舵柄处的舵杆直径(不包括航行冰区的加强)大于 120mm时，操舵装置应为动力操纵； 3)在最大后退航速时不致损坏，但不需验证。
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。
平衡舵
不平衡舵
半平衡舵
舵的分类—按舵的支撑方式划分
1.支撑舵：分多支撑舵和双支撑舵 多支撑舵：与船体尾柱连接有三个及以上支撑
点的舵。 双支撑舵：除上支撑外，在舵根处还设有一个
下支撑舵。 2.半悬挂舵：指下支撑的位置设在舵叶中间的
舵。 3.悬挂舵：指只有上支撑，没有下支撑，舵叶
全部悬挂在船体外的舵杆上。
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。