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1、2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,1,第三章 舵设备,第一节 舵的种类和结构 第二节 操 舵 装 置 第三节 操舵装置控制系统 第四节 自 动 舵 第五节 自适应舵与自动驾驶仪 第六节 舵设备的检查、保养和试验,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,2,第一节 舵的种类和结构 一、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。 1.按舵叶的剖面形状分 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。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,3,2)流线型舵(又称复板舵)：海船
2、广泛采用。 特点：舵叶剖面呈流线型，强度高； 因内部空心和水密，从而产生一定浮力，减少了舵承上的压力； 水动力性能好，舵的升力系数大，阻力小，舵效高(舵力大)； 舵的构造比较复杂。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,4,2.按舵杆轴线位置分 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。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,5,2)平衡舵：海船广泛应用。 特点：舵杆轴线位于舵叶的前后缘之间； 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
3、.20.3之间。 所需的转舵力矩小，进而可相应减小舵机功率。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,6,3)半平衡舵：一般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，平衡比度介于平衡舵和不平衡舵之间，即0.2以下。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,7,3.按舵的支承方式分 1)支承舵：分多支承舵和双支承舵两种。 多支承舵：与船体尾柱连接有三个及以上支承点的舵。其支承点可分为舵承、舵钮和舵托等。舵的重量由船体内的支承和舵托来支承。 双支承舵：指除上支承外，在舵根处还设有一个下支承的舵。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,8,2)悬挂
4、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。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,9,4.特种舵 1)一般(总)特点：增加舵效；提高推进效率；减小旋回圈直径；改善大型船舶在低速时操纵 性能。 2)种类：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。 (1)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。 作用：使尾流中的轴向诱导 速度增大，减少了阻力，增加 了推力。,反应舵,2019/10/18,第四章
5、 舵设备 伍生春,10,(2)主动舵 结构特点： 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。 (3)整流帽舵 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。 作用：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。,主动舵,整流帽舵,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,11,(4)襟翼舵 结构特点： 作用：所产生的流体动力更大，提高了转船力矩和舵效。广泛采用。 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。,2019
6、/10/18,第四章 舵设备 伍生春,12,(5)科特导流管舵 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。 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 ,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,13,(6)组合舵(又称希林舵或工字型舵) 结构特点：在流线型舵叶的上下两端各安装一块制流板。舵的剖面设计成象鱼的形状，肥大部分占20%弦长。为能控制更多的尾流，舵杆中心线通常在距导边 40%弦长的位置处。 舵角可在75范 围内使用。 作用：减少舵
7、叶 上下两端的绕流损 失，提高舵压力， 进一步改善舵的流 体性能。 特点：具有低速 时操纵性好，浅水 中舵效无显著下降 的优点。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,14,(7)侧推器(首、尾)；舵和螺旋桨功能合二为一的螺旋桨舵及可转动双螺旋桨舵等。,尾侧推器,舵、桨合一的螺旋桨舵,可转动双螺旋桨舵,侧推器,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,15,新型船舶推进装置短片,短片1,短片2 SSP,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,16,二、舵的结构 流线型平衡舵主要由舵叶、 舵杆和舵承三部分组成。 1.舵叶 1)制造： 2)密性试验：试验前应清洁 舵叶表面，清除焊
8、缝处氧化 皮及焊渣，不得对水密焊缝 涂刷油漆或敷设隔热材料及 水泥等。采用渗漏试验(施加 的空气试验压力应为 0.015MPa)，详见修理部分。 3)防腐：舵叶内灌涂防腐沥 青。 4)附属装置：舵叶上部和 下部开小孔，并配有舵底塞。 绳孔或凹槽。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,17,2.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。 2)结构特点： 舵杆下端与舵叶连接，上部与转舵装置相连。 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 法兰连接，有水平法兰连接、垂直法兰连接和垂直嵌接三种连接 形式，其中水平法兰连接形式普遍
9、采用。当舵杆和舵叶各转到相 反舷的最大舵角时，上下法兰边缘之间有30mm的间隙，可不必 拆卸舵杆而将舵卸下。一般用6只螺栓连接法兰，安装时螺母应朝 下，并加有防止螺母松动的保护装置，且用水泥封搪。 舵杆磨擦处装有青铜或其他铜质材料的衬套，以防磨损。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,18,3.舵承 1)作用与种类：用来支承舵杆和舵的重量及保证船体水密。分为上 舵承及下舵承两种。 2)结构特点：上舵承装在舵 机间甲板上。下舵承一般安 装在舵杆筒口或舵杆筒内， 设有填料函以保证水密。悬 挂舵都采用上、下两个舵承。 3)应用：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
10、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，下端穿过尾柱承座，用 螺母固定。转舵时，舵叶绕 可拆舵轴转动。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,19,第二节 操 舵 装 置 一、操舵装置分类 1.按动力源分类：分电动操舵装置和液压操舵装置； 2.按公约和规范分类：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。 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
11、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。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,20,二、电动操舵装置 1.组成：舵扇松套、舵柄键套在舵杆上。 2.基本原理： 3.主要组成部分的作用： 1)蜗杆蜗轮：减速比大，转 矩大；其机械传动中的自锁 作用，可防止舵叶在受外界 冲击作用下发生逆转现象， 从而起到保护电动机的作用。 2)缓冲弹簧：刚性大，正常 情况下可顺利地传递转舵力 矩。当舵叶受到外界巨大冲 击力作用时，能吸收冲击能 量，起保护舵机的作用。 4.特点与应用：结构简单、 操作方便、传动可靠、维修 方便，噪声大、占用面积大。 较广泛地应用于中小型船。,201
12、9/10/18,第四章 舵设备 伍生春,21,三、液压操舵装置 1.一般原理：液压操舵 装置主要是指液压舵机， 液压舵机也称电动液压 舵机或电液舵机。 2.特点与应用：噪声小、 体积小、重量轻、转矩 大、传动平稳，能实现 无级调速，易于遥控和 容易管理，操作方便， 在操舵次数频繁时仍有 较高可靠性等优点。广 泛采用。 3.种类：有柱塞式和转 叶式两大类。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,22,1)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。 动力源： 转舵机构： 将柱塞的直线运动转变成 舵柄绕舵杆
13、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。 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。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,23,2)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。 转舵机构：由油缸、回转体组成。回转体键套在舵杆上。 动力源：由电动机、主油泵、辅油泵和安全控制阀箱等组成。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,24,四、舵角限位器 1.作用：防止操舵时实际舵角超过最大有效舵角。 2.种类：有机械、电动和角铁
14、架式等几种。 3.位置：机械舵角限位器一般设在舵叶上侧、下舵杆与舵 柱的上部、舵柄两侧极限舵角位置处。 4.限制角：流线型舵一般为32，平板舵为35。 五、操舵装置的基本性能和要求 1.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。 2.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。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,25,3.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
15、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。 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
16、致对操舵手轮产生破坏性的反冲作用。,2019/10/18,第四章 舵设备 伍生春,26,5.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； 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。 6.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。 7.操舵装置控制系统的布置： 1)主操舵装置，应在驾驶室和舵机室两处都设有控制器； 2)主操舵装置应设置两套独立的控制系统，且每套系统均应能在驾驶 室控制。但不要求设双套操舵手轮或手柄。如控制系统是由液压遥 控传动装置组成，则除10000总吨及以上的油船、化学品船或气体运 输船外，不必设置第二套独立控制系统； 3)对辅助操
