船舶设备与系统-舵设备.

《船舶设备与系统-舵设备.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《船舶设备与系统-舵设备.（179页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、船舶设备与系统 第一章 舵设备讲课人:嘻嘻嘻邮箱:哈哈哈引言课程安排课程安排学 期 授 课 学 时 分 配课 程 教 学 周 数8周 学 时4理论教学时数32其中多媒体教学时数32双语教学时数0实验时数0课程设计时数0复习、习题课时数0机动时数0备注讲授课布置思考题若干及阅读材料，下一次讲授课时进行课堂提问和讨论；学生的成绩根据以下三个部分综合评定。平时成绩: 30%(作业、考勤、平时提问)期末考试成绩: 70%引言教学目的教学目的 船舶设备与系统是船舶与海洋工程专业的主要必修课程之一，本课程是一门多学科性的综合性专业课程，内容庞杂、涉及范围广泛、船舶标准多。学习本门课程的目的是：让学生全面掌

2、握船舶的设备以及各系统的作用、结构特点、选用方式，学会制定合理的船舶舾装工艺方案。它是学生在本专业领域就业、上岗的必备能力之一，为培养学生实际工作能力打下良好的基础。引言参考资料参考资料 运输船舶设备与系统 人民交通出版社 船舶设计手册（舾装分册） 国防工业出 版社 船舶设备 哈尔滨船舶工程学院出版社引言主要内容主要内容 本课程讲述内容主要包括：舵设备、锚设备、系泊设备、拖曳设备、救生设备、起货设备、关闭设备、船舶管路系统、舱底水系统、压载系统、日用水系统、消防系统、通风、供暖、空调与制冷系统。一、一、概述概述三、舵叶的水动力特性及计算三、舵叶的水动力特性及计算四、舵叶参数的确定四、舵叶参数的

3、确定本章目录本章目录二、舵装置的分类与构造二、舵装置的分类与构造五、舵设备零部件尺寸的确定五、舵设备零部件尺寸的确定六、操舵装置六、操舵装置七七、特种舵及其他操纵装置、特种舵及其他操纵装置一、一、概述概述 舵是船舶操纵装置的一个重要部件。船舶操纵性是船舶的重要性能之一，广义上来讲是泛指船舶对驾驶者操纵的反应能力。 从使用角度而言，驾驶者对船舶的操纵包括有很多： 船舶的启动、暂停、加速、减速、倒退及直线航行，还有系带浮筒、拖带船舶等操作。 一、一、概述概述 船舶原理下册的“船舶操纵性与耐波性”部分对于船舶的操纵性所做的规定为：船舶受驾驶者的操纵而保持或改变航向的性能，包括航向稳定性和回转性。 一

4、、保持船舶预定航向的能力，称为航向稳定性； 二、改变船舶运动方向的能力，称回转性。一、一、概述概述保证船舶操纵性的设备有哪些？篙桨櫓舵侧推器 其中舵因其结构简单、工作可靠，是目前使用最为广泛的操纵设备一、一、概述概述 舵是船舶的一种十分重要和不可缺少的专用舾装设备。可以想象，如果船没有舵，或舵失灵，就象汽车没有方向盘一样，将无法行驶。在大海里任凭风浪摆布。一、一、概述概述 船用舵是平板或机翼型结构，设于船的尾端，一般在推进器之后。一、一、概述概述1.1 舵的作用原理当水流以某攻角作用于舵叶上时，在船尾产生了横向的舵力，舵力通过舵杆传递于船体上，从而迫使船舶转向，也就达到了调整航向的目的。 一、

5、一、概述概述1.1 舵的作用原理 航行中的船舶，水流在舵叶上产生横向作用力，根据船舶的航向转动舵叶 ，使船舶产生回转力矩，保持所需航向。舵力产生的原因：舵叶两面流体速度不等，压力不等。 一、一、概述概述1.1 舵的作用原理 据流体力学中的机翼理论原理，当施右舵角后，流过舵叶两面的水流速度发生变化，左侧流速加快，右侧流速减慢，从而舵叶两侧间产生垂直于舵叶的压力差，此时水流对舵叶产生的摩擦阻力，与压力的合力即构成为舵力。 将舵力按船舶首尾方向与其垂直方向分解，则可得起横向作用的升力与对航进起阻力作用的阻力。一、一、概述概述1.1 舵的作用原理1、影响舵力大小的因素：2、几何舵角：3、最大有效舵角：

6、舵的进速增大，舵力也就明显增大；当舵速一定时，转船力矩随舵角而变，一般船舶的最大有效舵角为3235左右，舵角3235又称为使用极限舵角。3538。舵角、舵叶面积、舵的前进速度(舵速)和舵的断面形状。一、一、概述概述1.2 舵设备的组成与布置舵+操舵装置+舵机+转舵装置 一、一、概述概述1.2 舵设备的组成与布置舵设备各个组成部分的作用：p 舵角指示器2反映舵叶转动角度的仪表，装于驾驶室用以了解和监督舵的实际位置；p 操舵器1是供舵工或驾驶人员转舵用的手柄或舵轮；p传动装置3是将舵机4的启动信息由驾驶室传至舵机舱；p 舵机是带动舵转动的机械，是转舵的原动力；p 转舵装置5的作用是把舵机的动力传递

7、给舵；p 舵6是舵叶、舵杆及其支承部件的总称。一、一、概述概述1.2 舵设备的组成与布置p 能在规定的时间内将舵转动； p 能限制舵的转动角度；p 能将舵可靠的停止在限制舵角内的任何位置上；p 能从驾驶室监视舵位；p 能迅速地由主操舵装置转换为备用或应急操舵装置。p 整套舵设备坚固耐用；p 在满足使用要求情况下，尽量减小各部分外形尺寸和质量。整个舵设备在安装完成后需满足什么样的使用条件？ 二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类舵设备舵装置操舵装置舵叶舵叶的支承、限位部件操舵系统转舵装置舵机1、按舵杆的轴线位置分类（1）不平衡舵（unbalanced rudder）又称

8、普通舵。舵叶面积全部在舵杆轴线（导边）的后方。 舵压力中心至舵轴的距离较大，有利于保持航向稳定性。 所需转舵力距大，海船上很少见，用于沿岸航行的小驳船。二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类（2）平衡舵（balanced rudder）舵叶面积部分在舵杆轴线的前方。用舵时起到平衡作用。 舵压力中心靠近舵轴，所需转舵力距小，便易于操舵，减少了舵机所需的马力，可选择小型舵机。 目前海船上广泛应用。 缺点：舵在工作时容易摆动，不利于航向稳定性。 平衡比度/系数：部分面积与全部面积之比，一般为0.2-0.3。二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类（3

9、）半平衡舵（semi-balanced rudder）舵叶的上半部分做成不平衡舵，下半部分做成平衡舵。 半平衡舵与尾柱连接在一起，使舵比较坚固可靠， 有利于保持航向的稳定性，比较适合于大型船舶。 当前比较流行的航海舵就属于半平衡舵。 平衡比度介于平衡舵和不平衡舵之间，一般为小于0.2。二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类舵的类型（按舵杆的轴线位置分） a-不平衡舵 b-平衡舵 c-半平衡舵二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类2、按舵叶的支承情况分类(1）双支承舵（double bearing rudder）有两个支承点的舵。支承点可为舵承

10、、舵托等。 上支承点一般是在船体上。 下支承点对于双支承的平衡舵，是在舵叶下端的舵托处，对于双支承的半悬挂/半平衡舵，是在舵叶的半高处。二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类2）多支承舵（multi-pintle rudder）多于两个支承点的舵。支承点可为舵承、舵钮、舵托等。 有三个以上的舵钮用舵销与尾柱连接，一般为不平衡舵，除船体内的支承外，舵的重量主要由舵托支承。二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类3）悬挂舵（under-hung/spade rudder）船舶内部设仅有上支承，无下支承。舵叶悬挂于船体下面。 舵杆受弯矩大，常用作多舵

11、船的边舵。 这种类型的舵从上往下逐渐变窄。二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类4）半悬挂舵（partially under-hung rudder）上半部支承在舵柱或挂舵臂处舵钮上，而下半部支承在舵叶的半高处。一般为半平衡舵。二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类 舵的主要类型 半平衡舵 不平衡舵 三支点平衡舵 穿心舵轴平衡舵 半悬挂舵 悬挂舵 多支承舵 双支承舵 二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类3. 按舵叶的剖面形状分类1）平板舵（flat-plate rudder）又称单板舵。舵叶是一块钢板或在钢板上两面

12、交替安装的横向加强筋（舵臂）等构成。 仅用于帆船、小艇上。 舵效随着舵角的增大变坏，失速现象发生得早，且阻力大。二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类2）流线型舵（streamline rudder）又称复合舵。 舵叶内部以水平隔板和垂直隔板作为骨架。 舵叶外部用钢板制成水密的空心体。 水平剖面呈机翼形。 阻力小，升力大，舵效高，所需的转舵力矩大，构造比较复杂，但应用广泛。 二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类以上

13、介绍的舵均为普通舵，据有关资料统计，约70- 80的船都采用流线型普通舵。1.一般大型及超大型海船多用支承或双支承的流线型平衡舵；2.中小型船用半平衡流线型挂舵的居多；3.平板舵仅用在非自航船或小艇上。二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.1 舵装置的分类舵叶作用：产生舵压力组成：舵叶旁板、垂直隔板、水平隔板、 舵杆、舵销二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.2 舵装置的主要组成部件二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.2 舵装置的主要组成部件1) 制造： 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。1-舵

14、杆2-舵板3-水平加强筋4-焊接衬板5-垂直加强筋 按规范要求，舵叶焊成后，每个密封部分都应当进行密性试验。密性试验前应将舵表面打扫干净，焊缝应清除氧化皮及焊渣，不得对水密焊缝涂刷油漆、敷设隔热材料及水泥等。 常用的密性试验方式：在一定的水柱高度条件下的灌水试验和充气试验等。2) 防腐： 密性试验合格后，通常在舵叶内灌上沥青，以防舵叶内部锈蚀。3) 附属装置： 为了灌放水和防腐沥青在舵叶上部和下部开有小孔，并配有不锈金属（黄铜）制成的栓塞，称为舵底塞。 为了便于舵叶的装卸，在舵叶上开有由钢管构成的绳孔或在尾端上开有凹槽。舵杆作用：承受和传递作用在舵叶上力和舵给转舵装置的力。二、二、舵装置的分类

15、与构造舵装置的分类与构造2.2 舵装置的主要组成部件舵杆（rudder stock）舵叶转动的轴，其下部与舵叶连接，上部与转舵装置相连。 结构特点： 为了使舵在受损时不必拆开船体内的部分就能修理，把舵杆分作上舵杆和下舵杆两段制造，然后用法兰接头连接。 上舵杆的顶端称舵头。舵头通过舵杆套筒伸至舵机室与转舵装置相连接。上舵杆下端是法兰接头，与舵叶连接。其连接形式有水平法兰、垂直法兰和垂直嵌接三种。 下舵杆，也称舵的主件。在舵叶上。有些舵无下舵杆。舵承作用：用来支持舵杆，支承舵的重量，保证船体水密的设备。按其位置可分为：上舵承、下舵承。二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.2 舵装置的主要

16、组成部件滑动水密下舵承上舵承舵承（rudder carrier） 结构特点： 上舵承装在舵机甲板上。由止推滚珠轴承和垂直滑动轴承组成，滚珠轴承承受舵的重量，垂直轴承则承受侧向力。 下舵承装在舵杆筒口或舵杆筒内。它是一个垂直的滑动轴承，用其承受侧向力，并设有填料函以保证水密。 应用： 悬挂舵都采用上、下两个舵承。目前大型船普遍采用的是不设下舵承而只设上舵承，全部重量和力都由上舵承承担。舵杆与舵叶连接件目前常用的连接方式有法兰连接及锥体连接舵柱船体尾柱一部分，用以支持不平衡舵挂舵臂附连于船体尾部的臂状构件，用以支持半悬挂舵舵销和舵钮舵叶与舵柱或挂舵臂间采用舵销连接时，舵叶及舵柱或挂舵臂上相应的设置

17、数个有孔的凸出物为舵钮；舵销的作用是使舵叶与舵柱或挂舵臂可靠地连接。二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.2 舵装置的主要组成部件舵托位于尾柱底部的突出部分，用以安装下舵销或舵轴舵柄安装在舵杆头上，用以转动舵杆止跳环防止舵上抬的装置舵角限位器限位装置，用以防止舵叶转角超过所允许的极限角度。通常分别设置在舵机、操舵机械所在甲板和舵叶上。二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.2 舵装置的主要组成部件二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.2 舵装置的主要组成部件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

18、，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。二、二、舵装置的分类与构造舵装置的分类与构造2.3 舵装置的构造 各种不同舵装置在构造时需要考虑到自身所受到的载荷和弯矩，在布置及构造时尽可能地减小所受载荷及弯矩。如： 悬挂舵的舵叶及舵杆的重力由上舵承承受，则在布置时尽量加大上、下舵承之间距离，以减小舵承的径向载荷； 设置一个舵销的双支点平衡舵，其下舵承应设于船体最下部或舵轴筒内，并尽可能靠近舵叶，以减小下舵承处舵杆所受到的弯矩。三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算 计算舵叶水动力特性的目的： 求得作用在舵叶上的水动力和力矩，以校核舵装置

19、的强度或确定舵装置各部件的尺度和舵机功率。三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.1 舵的基本参数1舵面积2舵高3舵宽4展弦比5平衡系数6厚度比7. 后掠角三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.2 敞水舵的水动力特性 略去自由表面、船体、螺旋桨对舵叶所处水流的影响，舵叶的运动可看作为单独一个机翼在无限流场中以一定的攻角做匀速运动，即相当于有限展长机翼的定常运动。 当水流以流速 、攻角 流经舵叶时，舵上产生水压力P，作用于压力中心O。水动力的合力P可分解为升力Px和阻力Py，或者是法向力Pn和切向力Pt，根据它们之间的几何关系可以得出：三、三、舵叶的水动力特性及

20、计算舵叶的水动力特性及计算3.2 敞水舵的水动力特性水动力对舵叶前缘的力矩：合力对舵杆轴线的水动力矩：三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.2 敞水舵的水动力特性水动力分量的无因次表达：三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.3 舵的水动力特性计算舵的水动力计算方法有三种： 利用模型舵叶的敞水试验资料； 按经验公式计算舵的水动力特性； 数值计算。三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.3 舵的水动力特性计算 为了得到比较精确的舵的水动力参数，对于某一个具体的舵可以利用风洞做模型试验。 但模型试验要求模型与实船之间满足苛刻的相似条件且模型试验价格

21、昂贵，不能完全满足我们实际的水动力特性计算需求。 采用模型试验的方法最可靠并接近实际，模型试验的资料来自于自航模型试验、舵的模型试验及敞水舵图谱资料。 利用模型舵叶的敞水试验资料三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.3 舵的水动力特性计算 尽管如此，前人在舵的模型试验方面做了大量的工作并得出了很多有意义的结果。 各个研究机构发表的舵的图谱就是人们的研究成果，我们在舵的设计中使用比较广泛和普遍。 NACA系列图谱（美国） HEX系列图谱、LLAFH系列图谱（苏联） JfS系列图谱（联邦德国） Go系列图谱（哥廷根大学） 三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.3

22、 舵的水动力特性计算表中编号：第一个数字：拱度比，对称机翼为0，不对称机翼为某个数值；第二个数字：拱度所在位置占弦长的百分数，对称机翼为0，不对称机翼为某个数值；最后两位数字：厚度比。表中所示均为对称机翼剖面。三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.3 舵的水动力特性计算舵的图谱选用原则： 尽量选择展弦比相近的资料； 实船舵的展弦比、厚度比及剖面形状与模型舵相同时，可直接采用试验结果； 实船舵的厚度比及剖面形状与模型舵相同，但展弦比不相同时，需进行展弦比换算，否则会产生误差 。三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.3 舵的水动力特性计算换算公式（普兰特Pran

23、dtl公式）: 下标1：模型舵下标2：实船舵 为攻角，单位为度流经舵叶的水流发生分离之前: 三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.3 舵的水动力特性计算舵的水动力特性计算主要用途是借此确定舵机扭矩及功率。所选的舵没有适用的图谱时，采用下述近似公式进行计算。 按经验公式计算舵的水动力特性1 易格（Jaeger）公式适用于对称机翼剖面的舵三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.3 舵的水动力特性计算2 孟德尔（Mandel）公式根据NACA系列试验结果所得式中： 为攻角为0时的升力系数曲线的斜率三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.3 舵的水动力

24、特性计算距离舵导缘弦长（或平均宽度）处的力矩系数为：式中，CD为横流阻力系数，按图1-19查取。三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.3 舵的水动力特性计算舵的阻力系数：式中，Cx0为攻角为0时的Cx值。NACA0015剖面Cx0=0.0065。三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.3 舵的水动力特性计算3 乔塞尔（Jossel）公式最常用的计算公式。缺点是忽略了船体及螺旋桨的影响以及展弦比的影响，优点是十分简便且偏于安全，故使用依旧普遍。式中：Pn为作用在舵上的法向力，N；xp为压力中心距舵的导缘距离，m。三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计

25、算3.3 舵的水动力特性计算3 乔塞尔（Jossel）公式经修正的乔塞尔（Jossel）公式为：式中：K为修正系数，按表1-2查取。乔塞尔公式是根据展弦比为0.75的平板，在速度不大情况下的试验结果所提出的，后人经过修正后的乔氏公式适用于低速小展弦比的平板舵。三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.4 船体和螺旋桨的影响1 船体的影响 船体为一曲面，船后的流场比较复杂，对船后舵叶的水流特性有很大的影响，主要表现为船体整流效应和船体伴流的影响。 有效攻角 的变化 船舶以一定的漂角和角速度做回转运动时，在不考虑船体对水流的影响下，舵轴处的几何漂角由于船体整流效应的影响，其值为：三、

26、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.4 船体和螺旋桨的影响 有效攻角 的变化 此时舵的几何攻角为： 正负号的规定：船舶回转运动及舵绕舵杆轴线运动方向相同取正号，方向相反取负号。实际上由于船体对尾部附近水流的影响，使水流有沿船长方向流动的趋势，导致在舵杆轴线处的实际漂角比1-23式所得几何漂角要小。1 船体的影响三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.4 船体和螺旋桨的影响 有效攻角 的变化 从而舵的有效攻角为： 在正常回转时，舵的有效攻角总是小于转舵角。但在作Z形试验时，反向操舵使船舶摆脱回转状态时，有效攻角大于转舵角。 总之，由于船体整流效应的影响，船舶做曲线

27、运动时，舵的有效攻角小于转舵角。1 船体的影响三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.4 船体和螺旋桨的影响 有效进速的变化 船体的伴流会使舵的迎流速度下降： 式中，v为船速， 为舵处的伴流系数。1 船体的影响三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.4 船体和螺旋桨的影响 有效进速的变化 的计算：1 矩形舵或梯形舵，其上缘靠近船体，间隙小于舵的最大厚度：1 船体的影响三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.4 船体和螺旋桨的影响 有效进速的变化 的计算：2 船体与矩形舵或梯形舵的上缘之间间隙大于舵的最大厚度：1 船体的影响三、三、舵叶的水动力特性

28、及计算舵叶的水动力特性及计算3.4 船体和螺旋桨的影响 有效进速的变化 的计算：3 在高度上任意布置的半悬挂式舵：1 船体的影响三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.4 船体和螺旋桨的影响 有效进速的变化 受船体影响下的舵的法向力和舵杆力矩：1 船体的影响三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.4 船体和螺旋桨的影响 螺旋桨的尾流对舵叶的影响，主要表现在螺旋桨尾流中的轴向诱导速度将增加舵叶的来流速度。 按理想推进器理论，螺旋桨的迎流速度为：2 螺旋桨的影响三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.4 船体和螺旋桨的影响 舵的轴向平均速度为：2 螺

29、旋桨的影响三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.4 船体和螺旋桨的影响 有螺旋桨尾流影响的情况下，舵的临界攻角大于在单独舵试验中的值，且值随着滑脱比的增加而增加。 当螺旋桨滑脱比很小时，其对舵的压力中心位置影响可不计。但当滑脱比大于0.5时，压力中心位置变化很大。目前最可靠的确定螺旋桨尾流中舵的压力中心的方法是模型试验。2 螺旋桨的影响三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.4 船体和螺旋桨的影响 总结而言：在舵的水动力计算中，螺旋桨尾流的影响可归结为在轴向诱导速度影响下螺旋桨尾流轴向平均速度的计算。 综合考虑船体和螺旋桨的影响，所得舵的法向力和弯矩如下：2

30、螺旋桨的影响三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3.5 倒航时舵叶的水动力特性计算 倒航时，航速明显下降，舵压力较小，但舵杆扭矩增大，需进行倒航水动力特性计算，计算原理同正航舵。但取值上需要注意：l 倒航航速取正航时一半；l 倒航伴流系数取正航时1/31/2；l 倒航时忽略螺旋桨尾流影响；l 水动力特性系数取倒航时模型舵的试验数据，若无，升力系数取正航时的0.75倍；l 倒航时压力中心距导缘的距离或压力中心系数取自倒航时的模型试验数据，若无，取正航时的距离或按经验公式确定。三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算1、舵效的概念 操单位舵角后，船舶航行一个船长距离时，

31、取得转向角的大小的效能称为舵效。2、舵效指数(转首指数P)其物理意义：操单位舵角后，船舶航行一个船长距离时，按一阶模拟得到的转向角的变化值。三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3、影响舵效的因素（1）舵角的影响一般舵力越大，舵效越好。舵力大小与舵角有关，舵角越大，舵效越好。（2）舵速影响一般舵力越大，舵效越好。舵力大小与舵速有关，舵速越大，舵效越好。（3）排水量影响 舵效与船舶转动惯量有关，惯量大(排水量)越大，舵效越差。换言之，转动惯量越大，船舶不易控制。三、三、舵叶的水动力特性及计算舵叶的水动力特性及计算3、影响舵效的因素（4）纵倾、横倾的影响 首倾比尾倾舵效差；横倾时，向

32、低舷转向比向高舷转向舵效差。（5）转舵速率的影响 转舵越快，舵效越好，反之，越差。（6）外界因素的影响（风、流、浅水等） 顺风、顺流舵效比顶风、顶流舵效差；浅水中，由于船舶旋回阻尼力矩比深水中大，因此，浅水中舵效比深水中差。四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定性能优良的舵设备所具备的条件：p 能满足船舶对操纵性的要求；p 保证舵装置与操舵装置重量轻、成本低、体积小、消耗功率小、工作可靠、便于制造和维修；p 尽量减少下述不利影响： 航速的降低 主机功率的消耗 船体的振动四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定舵设计的基本思想：p 在满足回转直径的要求下，提供适宜的转船力矩；p 小舵角状态下，能及时应舵（

33、灵敏的舵效应）。舵设计的主要步骤：p 合理布置并选定舵的几何参数；p 计算舵上的水压力/转船力矩/舵杆扭矩；p 进行强度计算，定出舵杆直径以及其他构件的尺寸；p 计算出所需舵机功率，并选择舵机。4.1 舵的数目及形式的确定 一般舵设备的设计都是在船舶型线设计之后进行的，因此，舵叶的布置将受到尾部线型的限制。 从侧面看，舵叶上缘不可超出设计水线并应与尾部线型有良好的吻合，下缘不得低于龙骨线。 从水平面看，在任何可能达到的舵角下，舵叶均不应超出船体轮廓线。 通常都将置于螺旋桨之后的舵布置在正对螺旋桨的位置上。四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定舵的位置4.1 舵的数目及形式的确定 舵的数目的选择除了

34、与船舶操纵性要求有关外，也应考虑船尾形状、螺旋桨数目。 增加舵叶的数目，有利于采用较大的舵叶面积，增加舵的展弦比，一般会更容易满足较高的操纵性要求。但与此同时，舵装置和操舵装置的设置复杂，造价也较高。 所以，除了为了满足特殊要求和受特殊限制外，应尽量采用数量较少的舵叶。四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定舵的数目4.1 舵的数目及形式的确定 单桨船的舵柱后面常设置不平衡舵，某些双桨船舶或非自航船在船中纵剖面的呆木后面设置不平衡舵。此类舵用一个或多个舵销支承，常用在密实或大块碎冰区航行的船舶上。 四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定舵的形式4.1 舵的数目及形式的确定 设有导框底骨的无舵柱单桨船，为

35、了减少转舵力矩，常设置舵托支承的平衡舵。四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定舵的形式其中：（a）型舵大多用于中小型船；（b）型及（c）舵大多用于大中型船；考虑到舵结构的简化和拆装方便，目前（b）型用的较多，（c）型很少采用。4.1 舵的数目及形式的确定 半悬挂舵即所谓的马林那舵，在双桨单舵船舶、无尾柱单桨单舵船舶及多桨多舵船舶上使用较多，且采用舵销将舵支承在呆木或者挂舵臂上。四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定舵的形式其中：（a）型舵与舵杆大多采用锥体连接； ：（b）型舵与舵杆大多采用法兰连接。呆木或挂舵臂结构可提高船舶航向稳定性，弥补半悬挂舵水动力特性较差的缺陷。4.1 舵的数目及形式的确定 悬

36、挂舵在无尾柱的单桨或多桨船舶上均有使用，且应尽可能设置在螺旋桨后面。 某些要求倒航时具有良好操纵性的船舶，如渡船、拖船等，可设置首舵（效率低，很少采用）或倒车舵。目前此类船舶大多配置全回转导管螺旋桨（Z型推进器）或者侧向助推装置。四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定舵的形式4.2 舵面积的确定 对于大中型船舶而言，操纵性已成为考核船舶性能的重要指标。船舶操纵性临时标准以及ccs制定的指导性文件海船操纵性1997，对于具有舵和推进器、船长大于100m的船舶以及化学品船和气体运输船，均要求在设计阶段对这些船舶做出操纵性预报，并在船舶完工后进行实船试验，试验结果应符合标准规定的操纵性指标。四四、舵叶参

37、数的确定舵叶参数的确定4.2 舵面积的确定 舵面积是影响船舶操纵性的主要因素之一，但往往受到船尾布置上的限制，在布置许可下，增大舵面积能明显地减小大舵角时的回转直径，对回转性有利；但同时却使小舵角时阻尼力矩增大，且增大操舵装置的功率与重量。 因此，舵面积的选择有一定的适中的范围。四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定4.2 舵面积的确定 舵面积选择中常用的参数为舵面积比：四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定式中：L为船长，T为夏季载重线的吃水，A为舵面积。4.2 舵面积的确定 对于船舶操纵性指标没有明确的定量要求，仅仅是希望有较好的操纵性情况下，可采用母型船进行舵面积换算。四四、舵叶参数的确定舵叶参

38、数的确定1 按母型船选择舵面积式中：L0、T0为母型船船长及吃水； L、T为设计船船长及吃水。4.2 舵面积的确定 此种方法选择舵面积的困难在于：统计资料中舵面积比的上下限范围较大，通常适用于船舶设计的初期。四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定2 按船型统计资料选择舵面积4.2 舵面积的确定 DNV船舶入级规范关于舵面积的规定四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定3 按船级社规范确定舵面积 直接在推进器后面工作的单舵或多舵，其舵面积应不小于下式所得值：4.2 舵面积的确定 DNV船舶入级规范关于舵面积的规定四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定3 按船级社规范确定舵面积 在港湾、运河或其他狭窄水道内频繁

39、地机动航行的船舶，按上述公式确定的舵面积应予增加。 对于设有流线型舵柱的船舶，舵柱侧面积的一半可计入舵面积。 设挂舵臂的船舶，位于舵顶部水平线以下挂舵臂面积，可计入舵面积。 不直接在推进器后面工作的舵，按上述公式计算所给出的舵面积应至少增加30%。 具有特殊剖面形状或形状可提高效率的舵，总的舵面积可减小。 具有大的干舷及高的连续上层建筑的船舶，必须考虑增加舵面积。4.2 舵面积的确定 GL钢质海船入级和建造规范关于舵面积的规定四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定3 按船级社规范确定舵面积 为达到足够的操纵性能，建议可动舵面积应不小于下式所得值： C1、 C2、 C3、 C4分别为船型系数、舵型系

40、数、舵剖面形状系数、舵系布置系数，在不同情况下，取值有所不同。4.2 舵面积的确定四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定4 按图谱确定舵面积 按一般要求确定舵面积的图谱： 此图谱适用于：除双体船、高速船及特种作业船以外的机动海船，舵剖面NACA00常用舵型。4.2 舵面积的确定四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定4 按图谱确定舵面积 按抗风要求确定舵面积的图谱： 此图谱适用于：除双体船、高速船及特种作业船以外的机动海船，舵剖面NACA00常用舵型。4.2 舵面积的确定四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定4 按图谱确定舵面积舵的可动面积不必大于按图1-22中相应曲线确定的值，但需注意以下几点： 不在螺旋

41、桨尾流中的舵，其面积应按图谱所确定的值增加50%。 在港湾、运河或其他狭窄水道内频繁地机动航行的船舶，按图谱确定的舵面积应予增加。 拖船或拖网渔船的舵面积应按照图谱所确定的值再增加70%。 高升力舵或特殊剖面舵，其面积应按图谱确定值适当减少。 舵面积大的客船、渡船、滚装船等，回转时可能产生过大的横倾角，应估算相应的舵面积。4.2 舵面积的确定四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定4 按图谱确定舵面积客船、渡船、滚装船等侧向受风面积较大的船，舵面积应按图1-23进行校核，校核时需注意： 图1-23适用于单桨单舵或双桨双舵船舶，对于双桨单舵船，其舵面积应增加50%。 舵的可动面积应取图1-22和图1-

42、23所确定的数值中的大者。4.3 舵叶的展弦比及外形四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定展弦比是影响舵叶的流体动力特性的主要因素，由图可见：l 随着展弦比的减小，与升力系数最大值对应的临界攻角将加大，失速现象推迟出现；l 临界攻角以前，同一攻角下，展弦比越大，升力系数越大。即舵的展弦比较大的船，小舵角下的舵效较好；l 展弦比较小时，展弦比越小，升力系数最大值越大。l 展弦比过小时，压力中心后移，但相对而言，影响较小。4.3 舵叶的展弦比及外形四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定 在确定舵叶尺度时，往往由于尾部形状及船舶吃水的限制，展弦比的选择余地不大，一般在0.53.0之间，海船通常为2左右，内河

43、船为1左右，舰艇在0.81.5之间。 设计舵的外形时，主要应该考虑与船体和螺旋桨的良好配合，且应使结构合理、施工方便。4.4 舵叶的剖面形状四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定 国内外目前使用较多的舵叶剖面有NACA系列、 HEX系列、LLAFH系列、JfS系列、Go系列等等，上个世纪8090年代，前两种剖面在国内的应用更为广泛，现在JfS系列应用也很广。 舵叶剖面：由垂直于舵杆轴线的平面截得的舵叶剖面。 舵叶剖面常为矩形剖面，悬挂舵常取为倒梯形，以提高压力中心位置，减少弯矩。 矩形舵的各个剖面形状完全相同，非矩形舵虽然各个剖面的弦长不同，但一般均采用相同的厚度比。 4.4 舵叶的剖面形状四四、

44、舵叶参数的确定舵叶参数的确定 流线型舵的剖面形状通常为对称剖面，导流管为不对称剖面。 历年来，各国发表了许多船用舵系列的水动力试验结果，它们给出了各种剖面形状、展弦比、侧投影形状、尖端形状、后掠角等舵的水动力资料。 4.4 舵叶的剖面形状四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定 厚度比为舵叶剖面的最大宽度与舵宽之比，其对升力系数、压力中心系数和攻角的影响并不显著。 一般来说： 为有利于推进，厚度比宜取0.150.18； 对内河、拥挤或限制航道中的船舶，常要求小舵角舵效好，应舵快，故厚度比宜取0.120.15； 双桨三舵船的中舵和驳船舵可取厚度比0.18； 悬挂舵由于强度需要，并便于与舵杆相配合，应取

45、较大厚度比，而沿着舵高方向的各剖面的厚度比，可自上而下递减。 4.5 舵平衡系数四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定 对于一定形状和面积的舵叶，舵平衡系数是舵杆位置的函数。选择合适的平衡系数，适当地缩小舵杆轴线与舵压力中心之间的间距，可在不降低升力的情况下，降低舵杆扭矩，从而选用功率较小的舵机。 由于舵压力中心随着水流的攻角而变化，无论选择怎样的舵轴位置，也只能在某一攻角下达到平衡压力中心位于舵杆轴线上，舵杆的扭矩为零。 欠平衡：舵杆轴线位于压力中心之前。 过平衡：舵杆轴线位于水压力中心之后。4.5 舵平衡系数四四、舵叶参数的确定舵叶参数的确定 小型船舶所需转舵力矩小，操舵装置人力操纵，宜选择小

46、的舵平衡系数； 大中型船舶操舵装置动力操纵，宜选择较大的舵平衡系数。 实际舵平衡系数的选定需要考虑到与船体、螺旋桨等的配合，常在0.20.3之间。五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定 舵装置强度的核算通常是对舵杆、舵叶、舵轴、舵柄及舵销等主要部件的核算。 强度核算的目的：决定舵上各部分构件尺寸的大小。包括舵杆直径、舵板厚度等。 核算方法：一种是根据的船舶建造规范进行； 一种是按力学理论计算。5.1 舵系的受力计算五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定 K1展弦比影响系数； K2舵叶剖面形状系数； K3舵叶位置系数。 Vd设计航速，按夏季载重吃水时船舶的最大营运航速确定

47、。1 舵力5.1 舵系的受力计算五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定 T船舶正车和倒车时的舵杆扭矩； F舵力； R力臂。 2 舵杆扭矩5.1 舵系的受力计算五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定无缺口舵叶的力臂有缺口舵叶的力臂 2 舵杆扭矩5.1 舵系的受力计算五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定3 舵杆弯矩悬挂舵下舵承处的舵杆弯矩 5.1 舵系的受力计算五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定双舵销舵和双支点平衡舵，受力按下列公式计算：上舵销轴承和舵轴下轴承的支持力下舵销轴承和舵轴下轴承的支持力4 舵销对舵叶的支持力5.1 舵系的受力计算五五

48、、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定半悬挂舵，受力按下列公式计算：下舵销轴承的支持力上舵销轴承的支持力4 舵销对舵叶的支持力5.1 舵系的受力计算五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定单舵销半悬挂舵，受力按下列公式计算：4 舵销对舵叶的支持力5.2 舵杆五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定CCS海船规范对于舵杆各部分尺寸的规定如下：舵柄处传递舵扭矩的舵杆直径应不小于下式所得值舵杆材料系数适用于上舵承处舵杆无弯矩的情况5.2 舵杆五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定舵杆材料系数的计算：式中 取值应不大于0.7 或450MPa，取其小者。5.2 舵

49、杆五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定对于双支点平衡舵及半悬挂双舵销舵的舵杆，其上舵承以下的舵杆直径应不小于上舵承处的舵杆直径。对于悬挂舵、单舵销半悬挂舵及单舵销双支点平衡舵，其下舵承处和下舵承以下的舵杆直径应不小于按下式计算所得值。5.2 舵杆五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定 下舵承以上的舵杆直径，应尽可能保持与下舵承处的舵杆直径一致，然后逐渐减少至上舵承处的直径。但锥体长度应不小于两直径差额的3倍，锥体以上至上舵承间不应有任何凹槽。 单板舵的舵杆直径按以上各式计算，对悬挂舵，其下段的1/3可向下过渡至下舵杆直径的0.75倍。5.3 舵叶五五、舵设备零部件尺寸

50、的确定舵设备零部件尺寸的确定 流线型舵的下舵杆通常以箱形结构代替，该箱形结构由设在铸钢件下方的两块连续垂向隔板和有效舵旁板组成。其余的垂直隔板可连续，也可在水平隔板处切断，见图1-6。除了组成箱形结构的垂直隔板不应开孔外，其余的垂直隔板和水平隔板可以开孔，孔的大小应不超过隔板宽度的一半。5.3 舵叶五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定 舵叶的导缘通常用钢板弯制。舵叶的尾端(随缘)形式较多，最简单的方法是将两侧的舵叶旁板搭接，但这种形式较易产生裂纹，因此通常的做法是加设型材，如扁钢、圆钢、半圆钢或按舵叶的尾端线型加工的专用型材，如图l-31所示。 5.3 舵叶五五、舵设备零部件尺寸

51、的确定舵设备零部件尺寸的确定 在人员不能进入舵内进行焊接时，舵叶的旁板同隔板的连接常常采用塞焊的方式，即在一侧的旁板上用间断的填角焊缝将隔板焊在旁板上；另一侧隔板上设有垫板，沿着该垫板在舵叶旁板上开长条形塞焊缝孔进行焊接，焊后将焊缝磨平，如图1-32所示。塞焊孔的最小长度为75 mm，最小宽度为舵板厚度的2倍，塞焊孔两端为半圆，塞焊孔的间距不超过150 mm。5.3 舵叶五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定流线型剖面舵叶结构的具体要求如下：n 组成箱型结构的有效舵旁的宽度，应取不大于该处舵叶横向尺度的两倍，也不大于2.5倍的下舵承处的舵杆直径或舵顶部连接法兰的长度。n 舵旁板、顶

52、板和底板的厚度t(mm)应不小于按下式计算所得的值。5.3 舵叶五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定根据舵旁板的厚度可以得到其他一系列构件的尺寸如下： (1) 舵顶板和底板的厚度应不小于舵旁板的厚度； (2) 舵叶内部垂直隔板和水平隔板的厚度应不小于0.7倍的舵旁板厚度，且不小于8 mm； (3) 舵叶的导边板厚度应不小于1.2倍的舵旁板厚度，但也不必大于22 mm； (4) 半悬挂舵在下舵销区域的舵旁板应加厚，其厚度应较按式(161)计算所得之厚度增加80。加厚的舵旁板应延伸超过连续垂直隔板和下舵销区域上下的水平隔板，在角隅处应有尽可能大的圆角。5.3 舵叶五五、舵设备零部件尺

53、寸的确定舵设备零部件尺寸的确定流线型剖面舵叶结构的具体要求如下：n 舵叶制作完成后应按规范要求做密性试验。密性试验合格后进行舵内涂装，具体方法为灌注沥青液，并使舵叶转动，以期沥青液能到达舵叶内各个部分，然后将剩余的沥青液倒出。5.4 舵杆与舵叶的连接五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定舵杆与舵叶的法兰连接中最常用的是水平法兰连接，很少采用垂直法兰连接。连接法兰的形状和尺寸取决于连接的强度要求、法兰所在处的舵剖面的形状及螺栓布置的要求等因素。1 法兰连接5.4 舵杆与舵叶的连接五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定水平法兰连接按CCS海船规范的要求如下。u 连接法兰的螺

54、栓直径应不小于按下式所得值：1 法兰连接式中，Dc为下舵承处的舵杆直径； n为螺栓总数，不小于6个； Eb为螺栓中心与螺栓系中心的平均距离； Ks、Kb分别为舵杆材料系数和螺栓材料系数。5.4 舵杆与舵叶的连接五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定水平法兰连接按CCS海船规范的要求如下。u 连接法兰的厚度应不小于按下式所得值，但不大于0.9倍连接法兰螺栓直径：1 法兰连接式中，Kf为法兰材料系数。5.4 舵杆与舵叶的连接五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定水平法兰连接按CCS海船规范的要求如下。u 螺栓外侧的宽度应不小于0.67倍的螺栓直径；u 连接法兰的螺栓应为铰孔

55、螺栓，螺母应有可靠的制动装置；u 连接法兰应配有紧配键，以减轻螺栓的负荷。如果螺栓直径按式(1-62)计算所得值再增加10，则可不装紧配键；u 如果舵杆与法兰分别锻制而以焊接连接时，则应在整个结合面内焊透，并应符合船级社规范对于焊接的要求。1 法兰连接5.4 舵杆与舵叶的连接五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定 其他船级社的相关规定： BV海船规范规定：当舵杆直径不超过350 mm时，连接法兰和舵杆可以焊接，但法兰厚度应增加10。 GL海船规范规定：悬挂舵只有连接法兰的规定厚度小于50 mm时，才允许使用水平法兰。1 法兰连接5.4 舵杆与舵叶的连接五五、舵设备零部件尺寸的确定舵

56、设备零部件尺寸的确定 舵杆与舵叶的锥锥体连连接可分为为有键连键连 接和无键连键连 接，其锥锥体长长度一般应应不小于1.5倍下舵承处处的舵杆直径，且锥锥形部分应应无阶阶梯地过过渡到圆圆柱部分。 CCS海船规范对此有较为详细的计算规定。2 锥体连接5.5 舵销与舵钮五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定 舵销通常用锥体连接方式固定，如同锥体连接的舵与舵杆，但很少用键。因为由舵销轴承产生的摩擦力矩不大，但由于锥体承受一定的弯矩，所以应按锥体连接的要求进行设计。5.5 舵销与舵钮五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定CCS海船规范对舵销及舵钮连接的要求如下： 1舵销与销座应为锥

57、形配合，锥体长度应不小于舵销直径。 2舵销直径应不小于按下式计算所得的值： 3销座的厚度应不小于025倍的舵销直径。 4舵销轴承的长度应不小于舵销衬套的直径，但不应超过舵销衬套直径的1.2倍，轴承衬套外侧的舵钮厚度应不小于0.25倍的舵销直径。5.6 舵承五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定CCS海船规范关于舵杆、舵销及舵轴的滑动轴承也有相关要求。 (1) 轴承应有足够的润滑，其支承面积即为支承面的长度乘以直径之值，应不小于按下式计算所得的值。式中，P为轴承支持力；p为许用表面压力5.6 舵承五五、舵设备零部件尺寸的确定舵设备零部件尺寸的确定CCS海船规范关于舵杆、舵销及舵轴的滑

58、动轴承也有相关要求。 (2) 支承面的长长度和直径之比不大于1.2。 (3) 金属轴轴承的径向间间隙应应不小于按下式计计算所得的值值。式中，d为支撑面的直径。六、六、操舵装置操舵装置 操舵装置一般由操舵系统、舵机和转舵装置组成。操舵系统是控制及制约舵机运动，以使舵叶转动一定的角度并保持在该角度上的机构；舵机是操舵装置的原动机；转舵装置是把舵机的动力传递 舵杆并使舵叶转动的机构。六、六、操舵装置操舵装置 操舵装置按其使用要求可分为主操舵装置和辅助操舵装置。 主操舵装置：在正常航行情况下，为驾驶船舶而使舵产生动作所需的机械、转舵机构、舵机装置动力设备及其附属设备和向舵杆施加转矩的部件，如舵柄及舵扇

59、。6.1 操舵装置的基本要求1 基本形式六、六、操舵装置操舵装置 主操舵装置能在船舶最大航海吃水和最大营运前进航速时进行操舵，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的时间不超过28s。 为此，舵柄处的舵杆直径(不包括冰区航行加强)大于120 mm时，主操舵装置应为动力操作。同时，主操舵装置和舵杆应设计成在船舶最大后退速度时不致损坏。1 基本形式6.1 操舵装置的基本要求六、六、操舵装置操舵装置 辅助操舵装置：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。辅助操舵装置应具有

60、足够的强度和足以在可驾驶的航速下操纵船舶，并能在应急情况下迅速投入工作。 具体来说，应能在船舶最大航海吃水和最大营运前进航速的一半但不小于7 kn时进行操舵，舵自一舷的15 转至另一舷的15 ，且所需时间不超过60S。为此，在任何情况下当舵柄处的舵杆直径(不包括航行冰区的加强)大于230 mm时，辅助操舵装置应为动力操作。1 基本形式6.1 操舵装置的基本要求六、六、操舵装置操舵装置 人力操舵装置：依靠人力来转动舵叶，人通过操舵系统直接控制转舵装置。 它结构简单，只须当其操作力在正常情况下不超过160N，且确保其结构不致对操舵手轮产生破坏性的反冲作用时，方允许装船使用。1 基本形式6.1 操舵

61、装置的基本要求六、六、操舵装置操舵装置 每艘海船均应配置一套主操舵装置和一套辅助操舵装置。主操舵和辅助操舵装置应满足当其中一套发生故障时不致引起另一套也失效。l 当船舶配备的主操舵装置具有两台或几台相同的动力设备时，可不设置辅助操舵装置。客船任一台动力设备不工作时，主操舵装置仍能按规定进行操舵；货船则在所有动力设备都工作时，主操舵装置能按规定进行操舵。2 海船操舵装置的配置6.1 操舵装置的基本要求六、六、操舵装置操舵装置 每艘海船均应配置一套主操舵装置和一套辅助操舵装置。主操舵和辅助操舵装置应满足当其中一套发生故障时不致引起另一套也失效。l 10 000总吨及以上的油船、化学品船、液化气体运

62、输船和70 000总吨及以上的其他船舶，其主操舵装置应设有两台或几台相同的动力设备，并能达到上述操舵要求。2 海船操舵装置的配置6.1 操舵装置的基本要求六、六、操舵装置操舵装置 主操舵装置应在驾驶室和舵机舱两处都设有控制器(操舵器)。 当主操舵装置设有两台或几台相同的动力设备时，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。 但这并不要求设双套操舵手轮或手柄。若控制系统是由液压遥控传动装置组成时，除10 000总吨及以上的油船、化学品船、液化气体运输船外，不必设置第二套独立控制系统。3 操舵控制系统6.1 操舵装置的基本要求六、六、操舵装置操舵装置 10 000总吨及以上的每艘油船

63、、化学品船、液化气运输船的主操舵装置应包括两个相同的动力转舵系统在正常运行中同时工作能满足正常操舵的要求。 当一个动力转舵系统的任何部分(但除舵柄、舵扇或为同样目的的服务的部件因转舵机构卡住外)发生单项故障以至丧失操舵能力时，应在45 S内能够重新获得操舵能力。 辅助操舵装置应在舵机舱进行控制，若辅助操舵装置是用动力操纵，则也应能在驾驶室实行控制，并应独立于主操舵装置的控制系统。3 操舵控制系统6.1 操舵装置的基本要求六、六、操舵装置操舵装置 目前，舵机按其驱动能源可分为为液压压舵机、电动电动舵机及人力舵机三大类。 操舵装置的选择实质上是舵机的选择，对舵机形式及其扭矩的确定。 在确定舵机扭矩

64、时，除了舵上的水动力造成的舵杆扭矩外，还应计及舵系统各支承处的摩擦力矩，而其中最主要的是舵杆轴承的摩擦力矩。6.2 船用舵机的类型及扭矩确定六、六、操舵装置操舵装置 操舵装置总的计算扭矩可按下式计算，即：6.2 船用舵机的类型及扭矩确定式中：T为作用于舵上的水动力引起的舵杆扭矩； 为诸舵承处摩擦力矩之和； 为舵承处摩擦系数； di为舵轴承处舵杆直径； Pi为舵轴承处支承反力。六、六、操舵装置操舵装置 舵的总摩擦力矩：6.2 船用舵机的类型及扭矩确定不平衡舵非悬挂式平衡舵悬挂舵六、六、操舵装置操舵装置 人力操舵装置的主要形式有：舵索传动的操舵装置、刚性传动的操舵装置以及手动液压操舵装置。 其中第

65、一种和第三种使用较为普遍。6.3 人力操舵装置舵索传动的操舵装置：使用舵柄的缺点：影响操舵稳定性。 解决方法：尽可能采用舵扇。操舵索通常应采用链条，但直径小于15 mm的舵链可用破断负荷相当的柔韧镀锌钢丝绳代替。舵索传动的操舵装置：六、六、操舵装置操舵装置6.3 人力操舵装置舵索传动的操舵装置：六、六、操舵装置操舵装置6.3 人力操舵装置刚性传动的操舵装置：适用于小型船舶及非自航驳船，传动更为可靠。六、六、操舵装置操舵装置6.3 人力操舵装置手动液压的操舵装置：由推舵机构组成，用于渔船、驳船、交通艇等小型机动船舶或无动力船。六、六、操舵装置操舵装置6.3 人力操舵装置六、六、操舵装置操舵装置6

66、.4 电动操舵装置1.组成：电动机、传动齿轮、舵扇、缓冲弹簧、舵柄等2.工作原理： 由操舵装置控制系统控制电动机，带动蜗杆，蜗轮。因为齿轮和蜗轮是同轴的，所以就带动舵扇。舵扇是松套在舵杆上，它的转动通过缓冲弹簧推动舵柄，而舵柄用键套在舵杆上，所以舵柄转动就使舵偏转。 由电动舵机及其控制系统、舵角限制器、应急操舵装置组成。 优点：工作可靠、操作简便、动作迅速准确、维护保养简单，适用于任何种类的舵设备。 缺点：舵机的转舵力矩过大，设备显得过于庞大和笨重，结构复杂，制造精度要求高、质量大。 目前已几乎不再使用。六、六、操舵装置操舵装置6.4 电动操舵装置 液压操舵装置：利用液体的不可压缩性及流量、流

67、向和压力的可控性的操舵机构。电动舵机及其控制系统、舵角限制器、应急操舵装置组成。 主要部分：油泵、推舵机构、控制阀件等。 作用过程：通过控制系统把舵机操纵台发出的操舵信号传递给舵机，以使其按照驾驶人员的意图及时准确地转舵，并在舵叶转到给定舵角时停止，从而保证实际角与指令舵角的一致性。六、六、操舵装置操舵装置6.5 电-液驱动操舵装置六、六、操舵装置操舵装置6.5 电-液驱动操舵装置液压操舵装置 电动液压舵机：几乎全面取代了电动舵机，成为目前使用最为广泛的以动力操纵的操舵装置。 主要部分：专用的油泵电动机组、储备油箱、推舵机构、控制阀件等。 按动作方式分类：往复式采用柱塞式油缸的拨叉式推舵机构；

68、 回转式转叶式转舵机构和圆弧形撞杆式转舵机构。六、六、操舵装置操舵装置6.5 电-液驱动操舵装置采用柱塞式油缸的拨叉式推舵机构： l 工作可靠，密封性好，易于加工，便于维护，适应的转舵力矩范围广，使用广泛。六、六、操舵装置操舵装置6.5 电-液驱动操舵装置摆缸式推舵机构： l 质量轻，布置灵活，但转矩特性不够理想，工艺要求高。 舵设备是一种保证船舶操纵性的简单、可靠而经济的操纵装置，能满足一般船舶的直航、转向、调头、倒航等操纵要求。 但是：一般舵设备总会影响螺旋桨的推进效率，而且受航速影响极大，低速或停航时，舵设备基本不能发挥作用。 为此，人们在原有舵设备的基础上进行改进，各种特种舵以及特种操

69、纵装置就出现了。七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1 特种舵七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1 特种舵1.一般(总)特点：1)增加舵效；2)提高推进效率；3)减小旋回圈直径；4)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、组合舵等。七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1 特种舵1 襟翼舵 在普通流线型舵的后缘再接一个小的流线型舵,即襟翼。 主要运用于内河运输船舶、内河渡船、拖船和推船等船舶。缺点是：倒航性能差，需要一整套操纵襟翼的机构。七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1

70、特种舵1 襟翼舵七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1 特种舵2 鱼尾舵 在普通流线型舵的后缘加装楔形整流尾，形似鱼尾。 试验表明，鱼尾舵可提高升力10%30%，改装原有常规舵时，可保持原宽或者缩短舵宽加装整流尾，两者均可减少舵杆扭矩。七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1 特种舵3 制流板舵 在普通流线型舵的展长方向的两端安置平板即可构成制流板舵。 又称希林舵，舵效高，回转性和航向稳定性改善，且可减少纵摇和尾部振动，内河船应用较普遍。七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1 特种舵3 制流板舵七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1

71、 特种舵4 反应舵 舵叶的导缘以螺旋桨桨轴为界，上下向左右扭曲。 能吸收尾部旋转能力量，起着整流作用，有利于推进效率。七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1 特种舵4 反应舵七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1 特种舵5 整流帽舵 安装在单螺旋桨船舶上，顺着螺旋桨轴线，在舵上设置整流帽。 改善桨后水流，提高推进效率。七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1 特种舵5 整流帽舵七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1 特种舵6 差动舵 由三个或三个以上的舵组成的舵组。 转舵时，各舵的舵角各有差异。七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其

72、他操纵装置7.1 特种舵7 主动舵 将普通舵同小型导管螺旋桨组合为一体，形成主动舵。 转船力矩大，可大大改善小舵角舵效和低速下的操纵性，适用于海洋调查船、拖网渔船等，但由于结构复杂，现很少采用。七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1 特种舵8 麦鲁舵 在普通流线型舵叶内部焊接许多平行的钢管，管的进出口与舵的叶面焊平封闭。 满足舵的操纵性要求，并能提高航速，节约主机功率和燃料，且工艺不复杂。七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1 特种舵9 倒车组合系统 随着船队大型化的发展，为了解决船队在任何航速下，都能在狭窄湾急航道行驶，现已在推拖船上应用了倒车舵组合系统。七、

73、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.1 特种舵10 转柱舵 在普通流线型舵的前缘安装一个圆柱，用电机带动，需要时可高速旋转。 优点：产生升力，提高回转性；推迟失速现象，增大临界舵角。在内河机动驳船上有应用。七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.2 其他操纵装置 对于某些操纵性要求更高的船舶，如拖船、推船、火车渡船、航标船、物控船、消防船、海洋补给船等，配置转动导流管、侧向推进器或全向推进器(z型推进器)等装置，可以更有并效地提高船舶的操纵性能。七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.2 其他操纵装置 转动导流管是具有特定剖面形状的管状体，同螺旋桨安装在同一

74、轴线上，螺旋桨位于导流管最小截面处。导流管的转动轴线通过螺旋桨圆盘面，桨叶端部同该处导流管内壁之间的间隙尽可能减小。 大多数导流管配有稳向叶，稳向叶垂直设置于导流管尾端后面，可提高推进效率，降低舵杆力矩。1 转动导流管七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.2 其他操纵装置 侧向推进器是利用安装在船体艏艉端的水泵或在左右舷贯通管道中的螺旋桨横向喷射水柱所产生的反作用力，使船转向、横移。侧向推力器是一种效率很高的操纵装置，目前被越来越多地使用在现代船舶上。2 侧向推进器七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.2 其他操纵装置2 侧向推进器七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵

75、及其他操纵装置7.2 其他操纵装置 全向推进器是一种能绕旋转竖轴作360的旋转的导管螺旋桨，因而可产生任何方向的推力使船正航、倒航或斜航。当全向推进器与侧向推力器相配合或船上设有两只全向推进器时，可以使船平行横移或原地回转。 这种推进器的轴系要经过伞齿轮和垂直传动轴的换向，很像z字状，故亦称z型推进器。3 全向推进器七、七、特种舵及其他操纵装置特种舵及其他操纵装置7.2 其他操纵装置3 全向推进器本章习题本章习题1 影响舵力大小的因素有那些？2 舵装置按不同的方式分为哪几种？3 舵叶水动力特性计算的目的是什么？4 请总结出船体对于舵水动力特性的影响。5 舵设计的步骤是什么？6 什么叫做欠平衡与过平衡？7 舵机的分类。8 特种舵的特点。