第一章船舶操縱設備-1

1、2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）1船舶設備船舶設備第一章第一章 船舶操縱設備船舶操縱設備2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）2第一章第一章 操船設備操船設備航行設備之一，操縱系統(tǒng)之一航行設備之一，操縱系統(tǒng)之一掌握的內容：掌握的內容： 舵設備的作用、種類；舵設備的作用、種類； 舵設備水動力特征計算；（流力）舵設備水動力特征計算；（流力） 零件、部件強度計算；（材力，結構力學）零件、部件強度計算；（材力，結構力學） 舵機選型、舵系布置；（動力裝置）舵機選型、舵系布置；（動力裝置） 舵葉、舵桿、及其連接件等；舵葉、舵桿、及其連接件等； 襟翼舵、導管舵等其他操船設備。襟翼舵、導管舵

2、等其他操船設備。 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）3第一節(jié)：第一節(jié)：操船設備概述操船設備概述舵設備的作用、組成和類型舵設備的作用、組成和類型舵設備的構造舵設備的構造2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）4一、舵設備的作用、組成和類型一、舵設備的作用、組成和類型v舵的作用舵的作用v舵的組成舵的組成v舵的分類舵的分類2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）5舵的作用舵的作用v舵的作用概述舵的作用概述: 1. 舵是如何發(fā)展來的？是從什么地方演變來的？舵是如何發(fā)展來的？是從什么地方演變來的？ 篙篙槳槳帆帆櫓櫓2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）6舵的作用舵的作用v舵的作用

3、概述舵的作用概述:2.舵的作用是如何體現在船舶操縱性上的？舵的作用是如何體現在船舶操縱性上的？ 或者說：船舶操縱性能包含哪兩個相互有關或者說：船舶操縱性能包含哪兩個相互有關的性能？的性能？v船舵和發(fā)展船舵和發(fā)展 “深涉南海數萬里，千萬深涉南海數萬里，千萬人之命直奇于一柁人之命直奇于一柁”杜甫杜甫 舵是遠洋航行的三大要件舵是遠洋航行的三大要件（舵、帆、指南針）之一。（舵、帆、指南針）之一。 史稱史稱“軒轅作舟，夏禹作舵軒轅作舟，夏禹作舵” 至遲到東漢我人民已發(fā)明至遲到東漢我人民已發(fā)明船舵，廣州東漢墓出土的陶船船舵，廣州東漢墓出土的陶船模型上有舵（拖舵）。模型上有舵（拖舵）。 拖舵應用至少延至隋唐

4、。拖舵應用至少延至隋唐。 垂直舵至遲不遲于宋。垂直舵至遲不遲于宋。v定義定義船舶尾流控制器或操縱器船舶尾流控制器或操縱器舵舵置于船尾的平板，用以置于船尾的平板，用以對船體產生橫向力，使船對船體產生橫向力，使船舶變向、回轉。舶變向、回轉。舵設備舵設備舵和操舵裝置的舵和操舵裝置的總稱。總稱。2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）9舵的作用（續(xù)）舵的作用（續(xù)）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）10舵的作用（續(xù)）舵的作用（續(xù)）v航向運舵狀態(tài)航向運舵狀態(tài) ： TD TKDAa2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）11舵的作用（四）舵的作用（四）舵效及產生舵效的原理舵效及產生舵效的原

5、理 ： 船用舵是小展弦船用舵是小展弦比的平板或機翼型結比的平板或機翼型結構，設置于船尾端，構，設置于船尾端，當舵轉動時，舵上產當舵轉動時，舵上產生的水動力合力在垂生的水動力合力在垂直于船體中心線的方直于船體中心線的方向上的分力相對于船向上的分力相對于船體舯剖面形成了轉船體舯剖面形成了轉船力矩。力矩。2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）12舵的作用（續(xù)）舵的作用（續(xù)）船舶線型特點和船舶操縱性有什么關系？船舶線型特點和船舶操縱性有什么關系？ 內河船和海船線型的不同特點？內河船和海船線型的不同特點？2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）13舵的作用（續(xù)）舵的作用（續(xù)）2022-2-25

6、第一章 操船設備（舵設備）14舵的作用（續(xù)）舵的作用（續(xù)）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）1542022-2-25第一章 操船設備（舵設備）16舵的作用（續(xù)）舵的作用（續(xù)）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）17舵的作用（續(xù)）舵的作用（續(xù)）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）18舵的作用（續(xù)）舵的作用（續(xù)）v長鷹長鷹5號總布置圖號總布置圖v長鷹長鷹5號型線圖號型線圖2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）19舵的作用（續(xù)）舵的作用（續(xù)）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）20舵的作用（續(xù)）舵的作用（續(xù)）v舵的作用舵的作用在（槳）舵配合下，具有穩(wěn)定航向、改

7、變航在（槳）舵配合下，具有穩(wěn)定航向、改變航向和作回轉運動的功能。向和作回轉運動的功能。討論：對于水下潛器的舵應該是何種型式？如何進討論：對于水下潛器的舵應該是何種型式？如何進 行控制？行控制？2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）21舵的作用（續(xù)）舵的作用（續(xù)） v本次作業(yè)：本次作業(yè)： 除舵設備外還有哪些常用船舶操縱機構除舵設備外還有哪些常用船舶操縱機構或裝置？試分析它們的作用原理?；蜓b置？試分析它們的作用原理。2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）222. 舵設備組成舵設備組成 （一）（一）v舵舵v操舵裝置操舵裝置v 主操舵裝置主操舵裝置v輔助操舵裝置輔助操舵裝置2022-2-2

8、5第一章 操船設備（舵設備）232022-2-25第一章 操船設備（舵設備）24舵設備組成舵設備組成 （二）（二） 主操舵裝置：主操舵裝置：2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）25舵設備組成舵設備組成 （三）（三） 主操舵裝置：主操舵裝置：2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）26舵設備組成舵設備組成 （四）（四）v主操舵裝置包括：主操舵裝置包括： 操舵裝置：操舵器、舵角指示器、傳動裝置操舵裝置：操舵器、舵角指示器、傳動裝置 （人力和機動）（人力和機動） 舵機：動力與轉舵機構舵機：動力與轉舵機構 轉舵裝置：舵柄、舵扇轉舵裝置：舵柄、舵扇 止舵裝置止舵裝置 ：限位開關：限位開關20

9、22-2-25第一章 操船設備（舵設備）272022-2-25第一章 操船設備（舵設備）28傳統(tǒng)液壓舵機傳統(tǒng)液壓舵機大型柱塞撥叉式液壓舵機大型柱塞撥叉式液壓舵機2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）29傳統(tǒng)液壓舵機傳統(tǒng)液壓舵機小型柱塞撥叉式液壓舵機小型柱塞撥叉式液壓舵機2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）30傳統(tǒng)液壓舵機傳統(tǒng)液壓舵機活塞式液壓舵機活塞式液壓舵機2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）31轉葉式舵機產品特點轉葉式舵機產品特點 ：1.轉葉式舵機轉葉式舵機, 致密的結構致密的結構, 所有活動零部件組成一體所有活動零部件組成一體, 內置式自潤滑的徑向和軸向內置式自潤滑

10、的徑向和軸向軸承軸承. 2. 液壓單元安裝在舵機兩側液壓單元安裝在舵機兩側, 避免了由管路造成的壓力損避免了由管路造成的壓力損失失, 振動和噪聲等振動和噪聲等. 3.動力單元與執(zhí)行機構動力單元與執(zhí)行機構, 各各種閥件間的管路出廠前已連種閥件間的管路出廠前已連好好, 毋須到貨后再做管路竄毋須到貨后再做管路竄洗工作洗工作, 有效避免各種雜質有效避免各種雜質進入液壓系統(tǒng)進入液壓系統(tǒng).2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）32舵設備組成舵設備組成 （五）（五）舵：舵：舵葉舵葉 舵桿舵桿 連續(xù)桿連續(xù)桿 支承部件支承部件 統(tǒng)稱舵系統(tǒng)稱舵系2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）33舵葉結構和制造

11、方法舵葉結構和制造方法2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）34船舵分類（一）船舵分類（一） 1.一般分類一般分類 按舵葉截面形狀區(qū)分按舵葉截面形狀區(qū)分: :單板舵單板舵 復板舵復板舵 流線型舵流線型舵 按支承方式區(qū)分按支承方式區(qū)分 :多支承多支承 雙支承雙支承 單支承單支承 按舵面積對轉軸的分布區(qū)分按舵面積對轉軸的分布區(qū)分:不平衡舵不平衡舵 平衡舵平衡舵 半平衡舵半平衡舵 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）35船舵分類（二）船舵分類（二） 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）36船舵分類（三）船舵分類（三）v稱法：稱法：支承類型截面形狀分布情況。支承類型截面形狀分布情

12、況。如：多支承流線型半平衡舵如：多支承流線型半平衡舵v普通不平衡舵裝置：普通不平衡舵裝置： 舵柱后面（單槳船）舵柱后面（單槳船）呆木后面（非自航船，某些雙槳船）呆木后面（非自航船，某些雙槳船） v 半懸掛舵裝置：半懸掛舵裝置： 呆木后面（雙槳單舵船）呆木后面（雙槳單舵船）尾支架后面（舵在槳后的單槳或多槳船）尾支架后面（舵在槳后的單槳或多槳船）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）37船舵分類（四）船舵分類（四）2.2.流線型舵及改進形式流線型舵及改進形式 ：v流線型舵的優(yōu)點流線型舵的優(yōu)點 ：v流線型舵的種類流線型舵的種類 ： 單體舵單體舵 復體舵復體舵 半平衡復體舵半平衡復體舵 v流線型

13、改進形式流線型改進形式 ： 增進推進效率增進推進效率 提高舵壓力提高舵壓力 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）38船舵分類（五）船舵分類（五）v增進推進效率增進推進效率 加導流罩加導流罩 整流反應舵整流反應舵 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）39船舵分類（六）船舵分類（六）問題討論：問題討論：1：該舵葉導緣部分在靠近：該舵葉導緣部分在靠近中間部分（黑色筆標出），中間部分（黑色筆標出），這種結構的作用是什么？這種結構的作用是什么？2：該槳葉前端又增加了四個小槳：該槳葉前端又增加了四個小槳片（見藍色標記）其作用是什么？片（見藍色標記）其作用是什么？3：用綠色標記的結構其安裝在

14、此：用綠色標記的結構其安裝在此處的作用是什么？處的作用是什么？2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）40船舵分類（七）船舵分類（七）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）41船舵分類（八）船舵分類（八）v提升舵壓力提升舵壓力 v蒂姆舵（魚尾舵）蒂姆舵（魚尾舵） v希林舵希林舵 v復體舵復體舵 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）42船舵分類（九）船舵分類（九）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）43船舵分類（十）特種舵船舵分類（十）特種舵主動舵、主動舵、襟翼舵襟翼舵、轉柱舵轉柱舵 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）44舵的構造（舵的構造（自學）自學）問題：

15、問題： 1.1. 舵鈕和舵銷是否可拆卸，它位于船舵的什么地方？舵鈕和舵銷是否可拆卸，它位于船舵的什么地方？ 2.2. 舵是否需要水密？如何加工才能保證水密和強度？舵是否需要水密？如何加工才能保證水密和強度？ 3.3. 舵葉上注水塞、放水塞、吊環(huán)起什么作用？舵葉上注水塞、放水塞、吊環(huán)起什么作用？ 4.4. 舵內部骨架？舵內部骨架？2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）45舵之幾何要素及水動力特性舵之幾何要素及水動力特性 第二節(jié)第二節(jié)2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）46舵之幾何要素及水動力特性舵之幾何要素及水動力特性 v舵幾何尺度描述舵幾何尺度描述 v舵的水動力特性舵的水動力特性

16、2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）47舵幾何尺度描述（一）舵幾何尺度描述（一）v外形：外形：v舵高舵高 ：hv舵寬舵寬 ：bv舵面積：舵面積：Av舵展弦比舵展弦比 ：v舵平衡比舵平衡比 ：ev舵剖面舵剖面 ：2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）48舵幾何尺度描述（一）舵幾何尺度描述（一）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）49舵幾何尺度描述（二）舵幾何尺度描述（二）v舵面積舵面積總面積總面積AR不轉舵，在中線面的投影。不轉舵，在中線面的投影。平衡部分面積平衡部分面積AC轉軸前部分面積。轉軸前部分面積。舵框架部分面積舵框架部分面積AP復體舵固定部分。復體舵固定部分。（舵

17、柱）（舵柱）舵托架面積舵托架面積 半平衡復體舵固定部分。半平衡復體舵固定部分。綜合舵面積綜合舵面積AKARAP（舵柱或托架面積（舵柱或托架面積）PA2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）50舵幾何尺度描述（三）舵幾何尺度描述（三）v舵展弦比舵展弦比展長同弦長比值展長同弦長比值h/b。 a）矩形：）矩形： b) 任意形：任意形： c）綜合體：）綜合體： （或（或 ）bh22bAAhRRkbh22bAAhkk2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）51舵幾何尺度描述（四）舵幾何尺度描述（四）v舵平衡比（對平衡舵而言）舵平衡比（對平衡舵而言） e影響舵機功率影響舵機功率 RCAAe 202

18、2-2-25第一章 操船設備（舵設備）52舵幾何尺度描述（五）舵幾何尺度描述（五）v舵剖面舵剖面垂直軸平面切出的舵葉截面垂直軸平面切出的舵葉截面 分類：對稱剖面與不對稱剖面分類：對稱剖面與不對稱剖面 參數參數 國內常用剖面形狀國內常用剖面形狀2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）53舵幾何尺度描述（六）舵幾何尺度描述（六）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）54舵的水動力特性（一）舵的水動力特性（一）v機翼上流體作用力簡述機翼上流體作用力簡述 v水動力換算關系水動力換算關系 v影響水動力特性的因素影響水動力特性的因素 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）55舵的水動力特性

19、（二）舵的水動力特性（二）v機翼上流體作用力簡述機翼上流體作用力簡述 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）56舵的水動力特性（三）舵的水動力特性（三）v水動力換算關系水動力換算關系 合力及各分力換算合力及各分力換算水動力系數水動力系數根據流體力學理論根據流體力學理論2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）57舵的水動力特性（四）舵的水動力特性（四）v合力及各分力換算合力及各分力換算 水動力對導邊前緣矩水動力對導邊前緣矩 水動力對舵桿軸線矩（扭矩）水動力對舵桿軸線矩（扭矩）2222TNDLPPPPPsincosDLPPPNsincosDLPPPTsincosTNLPPPsincosN

20、TDPPPPNXPMsXPMPNa2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）58舵的水動力特性（五）舵的水動力特性（五）v水動力系數水動力系數根據流體力學理論根據流體力學理論 為水動力系數為水動力系數 RAVCP221RAVPC2212222TNDLCCCCCsincosDLNCCCsincosLDTCCCsincosTNLCCCcossinTNDCCCPNMCCC2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）59舵的水動力特性舵的水動力特性v問題問題1： 為什么要引入無因次系數？為什么要引入無因次系數？ 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）60舵的水動力特性舵的水動力特性v問題問題2

21、： 引入無因次系數引入無因次系數,是為了便于將試驗資是為了便于將試驗資料應用于不同尺度、速度的實際機翼上，料應用于不同尺度、速度的實際機翼上，并且便于機翼與機翼之間的水動力特性比并且便于機翼與機翼之間的水動力特性比較。為什么？較。為什么？ 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）61舵的水動力特性（六）舵的水動力特性（六）總結：總結：由流體力學相似理論可知，由流體力學相似理論可知，幾何形狀相似的機翼無論尺幾何形狀相似的機翼無論尺寸大小如何，相同流態(tài)中寸大小如何，相同流態(tài)中 、 、 值都相等，其一組實驗值值都相等，其一組實驗值可應用于幾何形狀相似、大小不等的一系列機翼上去可應用于幾何形狀相似

22、、大小不等的一系列機翼上去。 選取舵時，（阻力）愈小愈好，以比值選取舵時，（阻力）愈小愈好，以比值 表示，即表示，即機翼效率，或機翼效率，或 ，LCDCPCDPDLDLCCPP0sincosLDPPctgCCDL2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）62舵的水動力特性（七）舵的水動力特性（七）v影響水動力特性的因素影響水動力特性的因素展弦比展弦比，厚度比厚度比 ，外形，外形，剖面形狀，剖面形狀，楔形度楔形度 t2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）63舵的水動力特性（八）舵的水動力特性（八）v影響水動力特性的因素展弦比影響水動力特性的因素展弦比射流射流V除對舵產生升力外，在舵葉上下

23、兩端環(huán)繞至葉背，除對舵產生升力外，在舵葉上下兩端環(huán)繞至葉背，產生渦流，在產生渦流，在較小時，情況更嚴重。環(huán)繞渦流使葉面較小時，情況更嚴重。環(huán)繞渦流使葉面壓力差變小，舵升力下降。壓力差變小，舵升力下降。翼端繞流使葉面產生誘導速度翼端繞流使葉面產生誘導速度0，其合力方向，其合力方向 使使射流角射流角 ，從而極限舵角范圍內，從而極限舵角范圍內 ，故，故 。所以所以的影響，實質是由于翼端繞流損失，以及舵葉上的影響，實質是由于翼端繞流損失，以及舵葉上界層分離現象所產生的。界層分離現象所產生的。11LPLC2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）64舵的水動力特性（九）舵的水動力特性（九）v影響水動力

24、特性的因素影響水動力特性的因素-展弦比展弦比思考題：解釋思考題：解釋對對 影響的原因？影響的原因？ LC2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）65舵的水動力特性（十）舵的水動力特性（十）v影響水動力特性的因素影響水動力特性的因素厚度比厚度比 (= ，表示舵剖面形狀的特征系數，表示舵剖面形狀的特征系數)實驗證明：對小實驗證明：對小翼形舵，翼形舵， 對水動力特性，尤其對水動力特性，尤其是是 影響大。影響大。 tbtmaxtLC2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）66舵的水動力特性（十一）舵的水動力特性（十一）v影響水動力特性的因素影響水動力特性的因素外形外形舵面積與舵效舵面積與舵效

25、在極限舵角內，舵角一定，舵面積大，舵效好。在極限舵角內，舵角一定，舵面積大，舵效好。但面積過大，超過極限，會增加航行阻力，增但面積過大，超過極限，會增加航行阻力，增大舵機負荷，影響船舶穩(wěn)定性。大舵機負荷，影響船舶穩(wěn)定性。2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）67舵的水動力特性（十二）舵的水動力特性（十二）v影響水動力特性的因素影響水動力特性的因素外形外形2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）68舵的水動力特性（十三）舵的水動力特性（十三）v影響水動力特性的因素影響水動力特性的因素楔形度楔形度 楔形上厚下薄，楔形上厚下薄， 最高，有楔形最高，有楔形 提高提高9。LCLC2022-2-

26、25第一章 操船設備（舵設備）69舵的水動力特性（十四）舵的水動力特性（十四）v影響水動力特性的因素影響水動力特性的因素剖面形狀剖面形狀前緣豐滿，外形微有凹陷，水動力特性要好一前緣豐滿，外形微有凹陷，水動力特性要好一些。但要考慮加工工藝、成本。些。但要考慮加工工藝、成本。 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）70小結小結v舵的水動力特性及計算方法；舵的水動力特性及計算方法；v影響水動力特性的因素。影響水動力特性的因素。2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）71第三節(jié)：第三節(jié)：舵系設計計算舵系設計計算2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）72v7000t散貨船總布置圖2022

27、-2-25第一章 操船設備（舵設備）73本章作業(yè)本章作業(yè)v完成萬噸重吊船操縱設備設計和計算完成萬噸重吊船操縱設備設計和計算 1. 作業(yè)任務書作業(yè)任務書 2.船舶的總布置圖船舶的總布置圖 3.船舶說明書船舶說明書 4.船舶型線圖船舶型線圖 5.船舶性能試驗報告船舶性能試驗報告2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）74目的、內容及步驟目的、內容及步驟 （一）（一）v目的目的 計算各舵角下，舵受的流體合力及力矩。計算各舵角下，舵受的流體合力及力矩。并以此作為結構設計、強度計算、零件選并以此作為結構設計、強度計算、零件選配、估算舵機功率之依據。配、估算舵機功率之依據。按正、倒車兩種狀態(tài)進行，倒車

28、起校核作按正、倒車兩種狀態(tài)進行，倒車起校核作用。原理同正車，隨邊作導邊，航速按規(guī)用。原理同正車，隨邊作導邊，航速按規(guī)范取。海船取設計航速一半范取。海船取設計航速一半 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）75目的、內容及步驟目的、內容及步驟 （二）（二）v設計計算內容及步驟設計計算內容及步驟 （1）確定舵的型式與數量、相對槳的位置確定舵的型式與數量、相對槳的位置 （2）選擇舵面積）選擇舵面積 ， ;（3）水動力影響規(guī)律及船體型線、確定有關要素。（剖面）水動力影響規(guī)律及船體型線、確定有關要素。（剖面形狀、展弦比、外形形狀、展弦比、外形、厚、厚度比、平衡系數）度比、平衡系數） （4）計算水動

29、力；）計算水動力；（5）舵葉設計和規(guī)范計算，各種附屬件設計計算；）舵葉設計和規(guī)范計算，各種附屬件設計計算；（6）舵主要零件強度計算（強度高、重量輕、價格低）；）舵主要零件強度計算（強度高、重量輕、價格低）；（7）確定操舵系統(tǒng)、操舵裝置和舵機功率）確定操舵系統(tǒng)、操舵裝置和舵機功率。 KARA2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）76舵型式、數量選擇、舵位置確定（舵型式、數量選擇、舵位置確定（1） v舵型式舵型式 v舵數目舵數目 v舵與槳的配合舵與槳的配合舵位置舵位置 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）77舵型式、數量選擇、舵位置確定（舵型式、數量選擇、舵位置確定（2） v舵型式舵

30、型式 舵型式選擇通常由船舶運行條件決定。目前常舵型式選擇通常由船舶運行條件決定。目前常用流線型平衡舵。用流線型平衡舵。設置平衡舵，合理選擇平衡系數，可以得到最設置平衡舵，合理選擇平衡系數，可以得到最小的舵桿力矩值小的舵桿力矩值 。海船：流線型平衡舵海船：流線型平衡舵內河與淺水：懸掛內河與淺水：懸掛敞開式（橢圓）尾：很好配合半懸掛平衡舵敞開式（橢圓）尾：很好配合半懸掛平衡舵。2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）78舵型式、數量選擇、舵位置確定（舵型式、數量選擇、舵位置確定（3） v舵數目舵數目 舵數目決定于船型、船舶參數，而主要是槳軸數目。舵舵數目決定于船型、船舶參數，而主要是槳軸數目。

31、舵數目多，可靠性高，展弦比相對加大，但布置復雜，重數目多，可靠性高，展弦比相對加大，但布置復雜，重量增加，建造、維修成本增加。量增加，建造、維修成本增加。單舵單舵一般運輸船舶、機構簡單、正對槳、充分利用一般運輸船舶、機構簡單、正對槳、充分利用尾流。尾流。雙舵雙舵內河船、吃水淺、避免太小，內河船、吃水淺、避免太小，操縱性。操縱性。多舵多舵淺吃水、操縱性要求高、工程推拖淺吃水、操縱性要求高、工程推拖舵數目與槳數目相關，從尾流控制概念，船、槳、舵效舵數目與槳數目相關，從尾流控制概念，船、槳、舵效綜合考慮。綜合考慮。2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）79舵型式、數量選擇、舵位置確定（舵型式、

32、數量選擇、舵位置確定（4） v舵與槳的配合舵與槳的配合舵位置舵位置 滿足操舵原理，遠離船舶回轉中心（近于舯），滿足操舵原理，遠離船舶回轉中心（近于舯），遠離船舶重心。遠離船舶重心。置于槳后的高水流區(qū)，盡量靠近槳盤，以置于槳后的高水流區(qū)，盡量靠近槳盤，以 ；有良好的保護（上、下、前后緣均保護）；有良好的保護（上、下、前后緣均保護）；舵位置應與船尾形狀配合；舵位置應與船尾形狀配合；考慮多舵效果；考慮多舵效果；LC2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）80舵面積舵面積 確定確定 （1） v 的確定方法：的確定方法： 問題：為什么確定舵面積是舵設計最主問題：為什么確定舵面積是舵設計最主要的一個環(huán)

33、節(jié)？要的一個環(huán)節(jié)？KAKA2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）81舵面積舵面積 確定確定 （2） v 的確定方法的確定方法 型船換算法型船換算法 統(tǒng)計方法統(tǒng)計方法經驗公式經驗公式KAKA2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）82確定剖面形狀、厚度比、平衡系數、展弦確定剖面形狀、厚度比、平衡系數、展弦比，繪船、槳、舵組合體圖（比，繪船、槳、舵組合體圖（1） v剖面形狀剖面形狀 原則（外形、剖面）原則（外形、剖面） v一定一定 下，下， 愈大愈好愈大愈好 v小舵角下有較高的升力系數，系數曲線梯度大，小舵角下有較高的升力系數，系數曲線梯度大，希林舵，希林舵，制流板。制流板。v轉舵力矩越

34、小越好，舵機功率轉舵力矩越小越好，舵機功率，考慮平衡、半平衡，壓力中，考慮平衡、半平衡，壓力中心系數心系數 變化越小越好。變化越小越好。 v阻力要小。（反應舵，迎流反應舵）阻力要小。（反應舵，迎流反應舵） v最大航速及舵角范圍內無舵空泡。最大航速及舵角范圍內無舵空泡。 v符合強度要求，如懸掛式：上底大的倒梯形。符合強度要求，如懸掛式：上底大的倒梯形。 1.工藝性好，矩形。工藝性好，矩形。 KALCPC2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）83v平衡系數（比）平衡系數（比）ee影響舵機功率大小、舵的穩(wěn)定性。影響舵機功率大小、舵的穩(wěn)定性。 功率：因為功率：因為N，舵軸線與壓力中心應盡可能接，

35、舵軸線與壓力中心應盡可能接近，使近，使 （水動力扭矩）（水動力扭矩）穩(wěn)定性：中心在軸后，轉舵時，壓力永遠迫使穩(wěn)定性：中心在軸后，轉舵時，壓力永遠迫使舵自行回正。反之為過平衡。舵自行回正。反之為過平衡。 RCAAaM確定剖面形狀、厚度比、平衡系數、展弦確定剖面形狀、厚度比、平衡系數、展弦比，繪船、槳、舵組合體圖（比，繪船、槳、舵組合體圖（2） 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）84v展弦比展弦比 在未發(fā)生界層分離以前，同一在未發(fā)生界層分離以前，同一 下，下，越大，越大， 愈高。反之，翼端損失大。愈高。反之，翼端損失大。常用船展弦比，常用船展弦比，平均平均。 LC確定剖面形狀、厚度比、平

36、衡系數、展弦確定剖面形狀、厚度比、平衡系數、展弦比，繪船、槳、舵組合體圖（比，繪船、槳、舵組合體圖（3） 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）85v繪制船槳舵組合體圖，以保證實施。繪制船槳舵組合體圖，以保證實施。 要保證：槳、舵、船體之間保持最合適的間隙；要保證：槳、舵、船體之間保持最合適的間隙； 槳迎受良好的水流；槳迎受良好的水流； 考慮槳、舵的保護措施?？紤]槳、舵的保護措施。確定剖面形狀、厚度比、平衡系數、展弦確定剖面形狀、厚度比、平衡系數、展弦比，繪船、槳、舵組合體圖（比，繪船、槳、舵組合體圖（4） 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）86v繪制船槳舵組合體圖，以保證實施

37、。繪制船槳舵組合體圖，以保證實施。 繪制過程繪制過程 ：1)各種因素決定后，由尾部高度條件定出舵高各種因素決定后，由尾部高度條件定出舵高h； 2)求出舵平均寬度求出舵平均寬度 ;3)根據艉部形狀、舵保護條件和舵型式繪舵葉輪廓，要求根據艉部形狀、舵保護條件和舵型式繪舵葉輪廓，要求簡單，工藝性好。簡單，工藝性好。4)由選定的平衡系數由選定的平衡系數e，決定平衡面積，決定平衡面積；5)舵截面試繪。舵截面試繪。 6)槳、船、舵間布置間隙及影響因素參閱槳、船、舵間布置間隙及影響因素參閱船舶設計原理船舶設計原理 hAbR確定剖面形狀、厚度比、平衡系數、展弦確定剖面形狀、厚度比、平衡系數、展弦比，繪船、槳、

38、舵組合體圖（比，繪船、槳、舵組合體圖（5） 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）87水動力特性計算水動力特性計算v計算目的計算目的v計算思路計算思路 v舵壓力及力矩實用算法舵壓力及力矩實用算法 v確定舵機功率確定舵機功率2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）88計算思路計算思路 v根據設計船提供的主要尺度和參數，以及槳的參根據設計船提供的主要尺度和參數，以及槳的參數，針對設計舵的型式、尺度、數量、剖面形狀數，針對設計舵的型式、尺度、數量、剖面形狀及所處的流態(tài)：及所處的流態(tài)： 利用試驗統(tǒng)計資料或者近似計算公式，決定敞水水動力利用試驗統(tǒng)計資料或者近似計算公式，決定敞水水動力系數系數

39、、 、 以及壓力中心系數以及壓力中心系數 。列表計算，敞水狀態(tài)的列表計算，敞水狀態(tài)的P， ?？紤]各種影響因素（包括機械損耗、舵結構影響、水流考慮各種影響因素（包括機械損耗、舵結構影響、水流影響、船槳影響）計算出實際影響、船槳影響）計算出實際 實實、 實實、 實實 1.估算舵機功率。估算舵機功率。LCNCDCPCTNDLiPi,LPNPM2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）89舵壓力及力矩實用算法舵壓力及力矩實用算法v壓力及壓力中心計算法壓力及壓力中心計算法 （近似法或模型試（近似法或模型試驗資料法驗資料法 ）v力矩計算力矩計算 v考慮影響水動力的因素，換算實船水動力、考慮影響水動力的因

40、素，換算實船水動力、力矩力矩 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）90力矩計算力矩計算v對轉軸之力矩對轉軸之力矩v磨擦力矩磨擦力矩 v舵頭扭矩舵頭扭矩 v對轉舵力矩的基本要求對轉舵力矩的基本要求 ：最大正車扭矩最大正車扭矩0，且值最小。，且值最小。最大正車負扭矩最大正車負扭矩最大倒車負扭矩最大倒車負扭矩（最大（最大扭矩需小，以減輕舵重）扭矩需小，以減輕舵重）無負扭矩，穩(wěn)定性好。無負扭矩，穩(wěn)定性好。 aM2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）91力矩計算力矩計算2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）92考慮影響水動力的因素，換算實考慮影響水動力的因素，換算實船水動力、力矩船水

41、動力、力矩 v在船、槳、舵綜合作用下，水動力情況與敞水舵在船、槳、舵綜合作用下，水動力情況與敞水舵有所不同，要考慮的影響因素主要有有所不同，要考慮的影響因素主要有 ：自由表面影響（與自由表面影響（與關系）關系）伴流影響（尾波情況）伴流影響（尾波情況） 重點因素涉及重點因素涉及v的取法的取法槳尾流影響（尾流情況）槳尾流影響（尾流情況）船底影響船底影響艉框影響（結構）艉框影響（結構）LC2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）93確定舵機功率確定舵機功率 v根據表格計算結果作根據表格計算結果作P.M.正倒車曲線正倒車曲線 v估算功率估算功率 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）94第四

42、節(jié)：第四節(jié)：舵結構與強度舵結構與強度舵結構與強度（一）舵結構與強度（一）v舵之結構舵之結構多為流線型復板舵多為流線型復板舵 單板舵單板舵 復板舵：空心，水密復板舵：空心，水密 上舵桿、舵骨架（代替單板舵下舵桿）、舵上舵桿、舵骨架（代替單板舵下舵桿）、舵頭、舵鈕、注入塞、放水塞、吊環(huán)。頭、舵鈕、注入塞、放水塞、吊環(huán)。 水密性保證方法水密性保證方法 ： 一側板與水平板先施焊，水平板出舌頭，周圍一側板與水平板先施焊，水平板出舌頭，周圍焊后切之，或水平板加復板，外板開槽，條形塞焊后切之，或水平板加復板，外板開槽，條形塞焊，尾端塞板（隨邊），首端加無縫管（導邊）焊，尾端塞板（隨邊），首端加無縫管（導邊）

43、。 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）952022-2-25第一章 操船設備（舵設備）96舵結構與強度（二）舵結構與強度（二）v舵結構強度（結構尺寸）舵結構強度（結構尺寸） 規(guī)范要求：規(guī)范要求： 1.舵桿、舵葉、舵銷、舵銷襯套；舵桿、舵葉、舵銷、舵銷襯套； 2.舵桿及舵葉聯接件（法蘭、螺紋、鍵舵桿及舵葉聯接件（法蘭、螺紋、鍵） 3.舵承、舵角限制器。舵承、舵角限制器。2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）97舵結構與強度（三）舵結構與強度（三）v舵結構強度（結構尺寸）舵結構強度（結構尺寸） 1、強度理論計算、強度理論計算問題問題 如何計算如何計算 ， 如何確定如何確定 （許用應

44、力、安全系數標準）（許用應力、安全系數標準）彎矩的計算（舵桿）彎矩的計算（舵桿） 許用應力、安全系數許用應力、安全系數 EM 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）98舵結構與強度（四）舵結構與強度（四）v舵結構強度計算方法舵結構強度計算方法 理論計算方法理論計算方法 規(guī)范計算方法規(guī)范計算方法 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）99舵結構與強度（五）舵結構與強度（五）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）100舵結構與強度（六）舵結構與強度（六）v舵結構強度（結構尺寸）舵結構強度（結構尺寸） 2、規(guī)范計算法、規(guī)范計算法以以鋼質海船入級與建造規(guī)范鋼質海船入級與建造規(guī)范舵桿舵

45、桿 舵葉舵葉 舵銷舵銷 舵軸舵軸 連接零件連接零件 舵扇與舵柄舵扇與舵柄 2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）101舵結構與強度舵結構與強度 （七）（七）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）102舵結構與強度舵結構與強度 （八）（八）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）103舵結構與強度舵結構與強度 （九）（九）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）104舵結構與強度舵結構與強度 （十）（十）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）105舵結構與強度舵結構與強度 （十一）（十一）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）106舵結構與強度舵結構與強度 （十二

46、）（十二）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）107舵結構與強度舵結構與強度 （十三）（十三）2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）108第五節(jié)：第五節(jié)：舵機及其基本要求舵機及其基本要求2022-2-25第一章 操船設備（舵設備）1091.舵機有哪些種類？舵機有哪些種類？ 各有什么特點？各有什么特點？2.各自的原理是什么？各自的原理是什么？3.舵機有哪些基本要求？舵機有哪些基本要求？自學自學舵機及其基本要求舵機及其基本要求v舵機的工作原理舵機的工作原理v舵機的轉舵機構舵機的轉舵機構v對舵機的基本要求對舵機的基本要求2022-2-25第二章 操船設備（舵設備）110舵機的工作原理舵機的工作原理 目前船舶一般采用電動液壓舵機，它可以目前船舶一般采用電動液壓舵機，它可以分為閥控型和泵控型兩大類分為閥控型和泵控型兩大類。 （1）閥控型舵機：在舵機工