10-30000吨散货船舵系计算书

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 103.00m

型宽B 13.50 m

型深D 5.80m

设计吃水T 4.0m

服务航速v 5kn

4、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=2

5.26m2

A1= A11+ A1ƒ==15.482m2

A2= A22+ A2 ƒ==9.78m2

ą1——系数0.33(正车)，0.66（倒车）

ą2——系数0.25(正车)，0.55（倒车）

A1ƒ=5.318 m2A11=10.16 m2A2 ƒ=1.425 m2 A2 2=8.357 m2舵剖面型式NACA对称机翼剖面

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=154.35KN

R —臂矩 m R=c 1(α1－β1)

A

A 1+ c 2(α2－β2)

A

A 2 (m)

式中：A 1=15.482 m 2A 2=9.78 m 2 c 1=78

.32432

.1614.2=+ c 2=2

2h A =

2158

.2815.2+＝2.49

β1=11A f A =482.15318.5=0.343 β2=2

2A 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。取附加扭矩0.5T

则舵机扭矩T 总=T ×1.5=417.68KNm 现选51TM 电动液压舵机一台 5、舵系受力计算

5.1 A 2面积部分的舵力F R2 F R2＝F R A

A 2

=848.93×

KN

31.52026

.25842.15=

5.2 舵销处的弯矩 M R ＝KNm

F R 68.11442

4

.431.5202

10

2

2=⨯=

⨯

5.3 下舵承处弯矩

M b =

KNm

F R 5.422)

189.2(104.493.848)

3020(1010

2

22

=+⨯=

+

5.4 舵上端处的弯矩 M s ＝KNm

M R 68.665)

189.2(1

4.468.11442)

3020(301022

2

=+⨯⨯⨯=

+

5.5 舵销处的剪力

B 1＝

KN

h F c R 79.10381

89.276.493.84830

20+⨯=

+

5.6 下舵承处的剪力 B 2＝

KN

F R 23.2124

93.8484==

5.7 上舵承处剪力 B 3＝

KN

Mb 88.16161

.25.42240

==

5.8 舵业缺口处的强度校核 5.8.1弯曲应力

σ

＝

W

M R

<75N/min

W －缺口处的剖面模数19282.3cm 3 M R －缺口处的弯矩 1233670Nm

σ

=

W

M R

2

/98.633

.192821233670mm

N =<75N/mm 2

5.8.2剪切应力 τ

≤50N/mm 2

P=B 1=1038.79KN －缺口处剪力 At －119867.8mm 2－缺口处面积

τ

＝

2

3

1

/97.98

.11986710

15.179.102815.1mm

N At

B =⨯⨯=

<50N/mm 2

5.8.3等效应力 2

2

3τ

σ

τ+=

e ≤100N/mm 2

2

2

2

2

/100/27.6697.9398.63mm

N mm

N e <=⨯+=

τ

6、舵系主要零件尺寸计算 6.1舵柄处的舵杆直径