第九章舵機_船舶輔機

1、 9-1概述概述 舵是舵手（駕駛?cè)藛T）用來保持或改變船舶在水中運動方向的專用舵是舵手（駕駛?cè)藛T）用來保持或改變船舶在水中運動方向的專用 設(shè)備。設(shè)備。 舵有兩大功能：舵有兩大功能： 一是保持船舶預(yù)定航向的能力，稱為航向穩(wěn)定性；一是保持船舶預(yù)定航向的能力，稱為航向穩(wěn)定性； 二是改變船舶運動方向的能力，稱回轉(zhuǎn)性。二是改變船舶運動方向的能力，稱回轉(zhuǎn)性。 通常把二者統(tǒng)稱為船舶的操縱性。通常把二者統(tǒng)稱為船舶的操縱性。 9-1概述概述 操舵裝置：操舵裝置： l動力設(shè)備：原動機 l轉(zhuǎn)舵機構(gòu)(舵機) ：使舵葉轉(zhuǎn)動的油缸等 l遙控(遠操)機構(gòu)：控制舵葉轉(zhuǎn)動的操縱機構(gòu)。 9-1-1舵設(shè)備的組成和舵的類型舵設(shè)備的組成

2、和舵的類型 舵桿和舵桿和舵銷舵銷保持同一軸線。保持同一軸線。 9-1-1舵設(shè)備的組成和舵的類型舵設(shè)備的組成和舵的類型 舵的類型 w不平衡舵圖9-1(a) 舵桿軸線緊靠舵葉前緣的舵 w平衡舵圖9-1(b) 舵桿軸線位于舵葉前緣后面一 定位置的舵 w半平衡舵圖9-1(c) 僅于下半部做成平衡型式的舵 后兩種舵在舵桿軸線之前有一定的舵葉面積，轉(zhuǎn) 舵時水流作用在它上面產(chǎn)生的扭矩可以抵消一部 分軸線后舵葉面積上的扭矩，從而減輕舵機的負 荷。 復(fù)板舵：對稱機翼型、空心結(jié)構(gòu)。 9-1-2舵的作用原理舵的作用原理 9-1-2-1舵的水動力及其對船舶的影響舵的水動力及其對船舶的影響 F 水作用力水作用力 FN

3、舵葉兩側(cè)水壓力（舵壓力）舵葉兩側(cè)水壓力（舵壓力） FF 摩擦力摩擦力 FL 升力升力 FD 阻力阻力 F 水作用力水作用力 水作用力水作用力 F FN F FL FD Xc Z X O 9-1-2舵的作用原理舵的作用原理 9-1-2-1舵的水動力及其對船舶的影響舵的水動力及其對船舶的影響 2 21AvCF LL 2 21AvCF DD bCx x FL 升力升力 FD 阻力阻力 Cx 壓力中心系數(shù)壓力中心系數(shù) v 水流速度水流速度 b 舵葉的平均寬度舵葉的平均寬度 FN F FL FD A 舵葉單側(cè)浸水面積舵葉單側(cè)浸水面積 9-1-2-1舵的水動力及其對船舶的影響舵的水動力及其對船舶的影響 假

4、設(shè)在船舶重心G處加上一對方向相反而數(shù)值均等 于F的力F1、F2 那么水作用力F對船體的作用 可用水作用力對船舶重心所產(chǎn)生的力矩Ms和F2的 作用來代替。 由由F和和F1形成的力矩形成的力矩Ms迫使船舶繞其重心向偏舵迫使船舶繞其重心向偏舵 方向回轉(zhuǎn)，稱為轉(zhuǎn)船力矩：方向回轉(zhuǎn)，稱為轉(zhuǎn)船力矩： 9-1-2-1舵的水動力及其對船舶的影響舵的水動力及其對船舶的影響 F2則又可分解為則又可分解為R和和T兩個分力兩個分力 縱向分力R=F2sin，增加了船舶前進的阻力 橫向分力T=F2cos ，使船向偏舵的相反方向 漂移。 水作用力水作用力F與船舶的與船舶的重心重心G并不在同一水平面上。并不在同一水平面上。 船

5、在轉(zhuǎn)向的同時，還存在著橫傾與縱傾力矩。船在轉(zhuǎn)向的同時，還存在著橫傾與縱傾力矩。 轉(zhuǎn)船力矩轉(zhuǎn)船力矩 (Ms)(Ms) 式中；L舵桿軸線至船舶重心的距離 Xc舵壓力中心至舵桿軸線的距離 C L 舵的升力系數(shù) A-舵單面浸水面積 -水流速度。 -水的密度 Ms隨舵角的增大而增大， 并在達到某一舵角時出現(xiàn)極大值Mmax 9-1-2-2舵的轉(zhuǎn)船力矩舵的轉(zhuǎn)船力矩 lAvClFXFconXlFM lLcDcLs 2 2 1 sin)( MS Mmax max max 9-1-2-2舵的轉(zhuǎn)船力矩舵的轉(zhuǎn)船力矩 Ms出現(xiàn)極大值時的舵角數(shù)值，與舵葉的幾何形 狀有關(guān)，并主要取決于舵葉的展弦比 展弦比展弦比 ： =舵葉

6、高度舵葉高度a舵葉平均寬度舵葉平均寬度b 越小越小, 繞流的影響就越大，即在同樣舵角上所產(chǎn)生繞流的影響就越大，即在同樣舵角上所產(chǎn)生 的舵壓力越小，而達到最大轉(zhuǎn)船力矩時的舵角就越的舵壓力越小，而達到最大轉(zhuǎn)船力矩時的舵角就越 大。大。反之反之越大，最大轉(zhuǎn)船力矩時的舵角就越小。越大，最大轉(zhuǎn)船力矩時的舵角就越小。 舵葉的值受到船舶吃水及船尾形狀等條件限制 海船 (=22.5)， Mmax的舵角多介于3035 之間， 規(guī)定35 河船 ( 1.02.0)， Mmax出現(xiàn)在35 45 舵角之間 9-1-2舵的水動力矩和轉(zhuǎn)舵力矩舵的水動力矩和轉(zhuǎn)舵力矩 FN F FL FD Xc Z X O FN F FL F

7、D Xc Z X O 9-1-2舵的水動力矩和轉(zhuǎn)舵力矩舵的水動力矩和轉(zhuǎn)舵力矩 水動力矩：舵壓力對舵桿產(chǎn)生的力矩。 cNCNa XAvCxFM 2 2 1 9-1-2舵的水動力矩和轉(zhuǎn)舵力矩舵的水動力矩和轉(zhuǎn)舵力矩 轉(zhuǎn)舵力矩(M)：操舵裝置 加在舵桿上的力矩。 摩擦力矩）( fa MMM 公稱轉(zhuǎn)舵扭矩：最深航海吃水、最大航速、 最大舵角時所需的扭矩。 M max max 平衡舵 不平衡舵 平衡舵在小舵角時，壓力中心會 出現(xiàn)在舵桿軸線前，故水故水動動力矩力矩 Ma會為負值會為負值。 摩擦力矩Mf始終為正值。轉(zhuǎn)舵力矩M在轉(zhuǎn)舵過程中基 本為正值。回舵過程中即為負值。 水動力矩水動力矩Ma會為負值會為負值

8、9-1-2舵的水動力矩和轉(zhuǎn)舵力矩舵的水動力矩和轉(zhuǎn)舵力矩 max M MSMmax cba KKK A A K A A a c b (1)轉(zhuǎn)船力矩MS比水動力 矩Ma大的多，但都與A 和v2成正比，隨舵角增 大而增大。 (2)舵葉平衡系數(shù) K(0.150.35)越大，最大水 動力矩越小，舵機所需公 稱轉(zhuǎn)舵扭矩越小。 (3)倒航時，水動力矩會很 大。但最大倒航速度不是 很大。 9-1-2對舵機的基本技術(shù)要求對舵機的基本技術(shù)要求 1. 基本性能 35 (P/S) 35 35 (P/S) 30 28s 主：強度足夠；最深吃水、最大航速 15 (P/S) 15 230mm的舵機， 45s內(nèi)提供替代動力源。 l應(yīng)急動力為獨立動力源或應(yīng)急電源，能 滿足1套動力設(shè)備、控制系統(tǒng)、舵角指示的 功率要求。 l并滿足：1萬Gt以上工作 30min, 其他工 作10min。 總結(jié) l 1.轉(zhuǎn)船力矩轉(zhuǎn)船力矩MS 水作用力水作用力 F 對船舶重心所產(chǎn)生對船舶重心所產(chǎn)生 的力矩。的力矩。 l 2.舵的水動力矩舵的水動力矩Ma 舵壓力舵壓力FN對舵柱軸線所產(chǎn)對舵柱軸線所產(chǎn) 生的力矩。生的力矩。 l 3.轉(zhuǎn)舵力矩轉(zhuǎn)舵力矩M 操舵裝置對舵桿施加的力矩。操舵裝置對舵桿施加的力矩。 l 4.磨擦力矩磨擦力矩Mf 舵柱支承處總摩擦力矩。舵柱支承處總摩擦力矩。 l 5.轉(zhuǎn)舵力矩轉(zhuǎn)舵力矩M=