第四章 舵設備

第三章舵設備

第一節(jié)舵的種類和結構

第二節(jié)操舵裝置

第三節(jié)操舵裝置控制系統(tǒng)

第四節(jié)自動舵

第五節(jié)自適應舵與自動駕駛儀

第六節(jié)舵設備的檢查、保養(yǎng)和試驗

2/2/20231第四章舵設備伍生春第一節(jié)舵的種類和結構一、舵的種類舵是舵設備中承受水動力以產(chǎn)生轉(zhuǎn)船力矩的構件，一般安裝在船尾螺旋槳后面。1.按舵葉的剖面形狀分1)平板舵：也稱單板舵，僅用于小船。特點：阻力較大，舵效

隨著舵角的增大而變差，

失速現(xiàn)象發(fā)生早。

2/2/20232第四章舵設備伍生春2)流線型舵(又稱復板舵)：海船廣泛采用。特點：①舵葉剖面呈流線型，強度高；②因內(nèi)部空心和水密，從而產(chǎn)生一定浮力，減少了舵承上的壓力；③水動力性能好，舵的升力系數(shù)大，阻力小，舵效高(舵力大)；④舵的構造比較復雜。

2/2/20233第四章舵設備伍生春2.按舵桿軸線位置分1)不平衡舵：又稱普通舵，適用于小船。特點：舵葉全部位于舵桿軸線之后，舵鈕支點較多，

舵桿強度容易得到保證。

需要較大的轉(zhuǎn)舵力矩。

2/2/20234第四章舵設備伍生春2)平衡舵：海船廣泛應用。特點：①舵桿軸線位于舵葉的前后緣之間；②舵桿軸線之前的舵葉起平衡作用，這部分的面積與舵葉全部面積之比稱為平衡比度或平衡系數(shù)，一般在0.2～0.3之間。③所需的轉(zhuǎn)舵力矩小，進而可相應減小舵機功率。2/2/20235第四章舵設備伍生春3)半平衡舵：一般用于尾柱形狀比較復雜的船舶。特點：舵的下半部為平衡舵，上半部為不平衡舵，平衡比度介于平衡舵和不平衡舵之間，即0.2以下。

2/2/20236第四章舵設備伍生春3.按舵的支承方式分1)支承舵：分多支承舵和雙支承舵兩種。多支承舵：與船體尾柱連接有三個及以上支承點的舵。其支承點可分為舵承、舵鈕和舵托等。舵的重量由船體內(nèi)的支承和舵托來支承。雙支承舵：指除上支承外，在舵根處還設有一個下支承的舵。

2/2/20237第四章舵設備伍生春2)懸掛舵：只有上支承而無下支承，其舵葉全部懸掛在船體外的舵桿上。廣泛應用。3)半懸掛舵：指下支承的位置設在舵葉中間的舵。

2/2/20238第四章舵設備伍生春4.特種舵1)一般(總)特點：①增加舵效；②提高推進效率；③減小旋回圈直徑；④改善大型船舶在低速時操縱性能。2)種類：特種舵有：反應舵、主動舵、整流帽舵、襟葉舵、導流管舵、組合舵、首舵和首推進器等。(1)反應舵(又稱迎流舵)①結構特點：舵葉前緣以螺旋槳軸線為界分別向相反方向扭曲一定角度，使其迎著螺旋槳排出的旋狀水流。②作用：使尾流中的軸向誘導速度增大，減少了阻力，增加了推力。反應舵2/2/20239第四章舵設備伍生春(2)主動舵①結構特點：②作用：在轉(zhuǎn)舵的同時螺旋槳隨之轉(zhuǎn)動并發(fā)出推力，從而增加了轉(zhuǎn)船力矩。即使在低速甚至主機停車的情況下，這種舵也能獲得轉(zhuǎn)船力矩，大大提高了船舶的操縱性。(3)整流帽舵①結構特點：在流線型舵正對螺旋槳軸線部位，裝設一個圓錐形的流線型體，俗稱整流帽。②作用：改善螺旋槳排出流的亂流狀態(tài)，從而提高螺旋槳的推力，改善船尾的振動情況。

主動舵→整流帽舵→2/2/202310第四章舵設備伍生春(4)襟翼舵①結構特點：②作用：所產(chǎn)生的流體動力更大，提高了轉(zhuǎn)船力矩和舵效。廣泛采用。③優(yōu)缺點：所需的轉(zhuǎn)舵力矩較小，可相應減小舵機功率。但結構較復雜。

2/2/202311第四章舵設備伍生春(5)科特導流管舵①結構特點：在螺旋槳外圍套裝導流管并在其后端處裝一舵葉。有兩種形式，一種是導流管固定焊接在船尾骨架上，舵葉可以轉(zhuǎn)動；另一種導流管與舵葉可在允許角度內(nèi)一起轉(zhuǎn)動。②作用：增加推進效率，保護螺旋槳，防止繩索纏入。

固定式導流管舵↓轉(zhuǎn)動式導流管舵↓2/2/202312第四章舵設備伍生春(6)組合舵(又稱希林舵或工字型舵)①結構特點：在流線型舵葉的上下兩端各安裝一塊制流板。舵的剖面設計成象魚的形狀，肥大部分占20%弦長。為能控制更多的尾流，舵桿中心線通常在距導邊40%弦長的位置處。

舵角可在±75°范

圍內(nèi)使用。②作用：減少舵葉

上下兩端的繞流損

失，提高舵壓力，

進一步改善舵的流

體性能。③特點：具有低速時操縱性好，淺水中舵效無顯著下降的優(yōu)點。

2/2/202313第四章舵設備伍生春(7)側(cè)推器(首、尾)；舵和螺旋槳功能合二為一的螺旋槳舵及可轉(zhuǎn)動雙螺旋槳舵等。尾側(cè)推器舵、槳合一的螺旋槳舵←可轉(zhuǎn)動雙螺旋槳舵?zhèn)韧破?/2/202314第四章舵設備伍生春新型船舶推進裝置短片短片1短片2SSP2/2/202315第四章舵設備伍生春二、舵的結構流線型平衡舵主要由舵葉、舵桿和舵承三部分組成。1.舵葉1)制造：2)密性試驗：試驗前應清潔

舵葉表面，清除焊縫處氧化

皮及焊渣，不得對水密焊縫

涂刷油漆或敷設隔熱材料及

水泥等。采用滲漏試驗(施加的空氣試驗壓力應為0.015MPa)，詳見修理部分。3)防腐：舵葉內(nèi)灌涂防腐瀝青。4)附屬裝置：①舵葉上部和下部開小孔，并配有舵底塞。②繩孔或凹槽。2/2/202316第四章舵設備伍生春2.舵桿1)作用：是舵葉轉(zhuǎn)動的軸，并用以承受和傳遞作用在舵葉上的力

及舵給予轉(zhuǎn)舵裝置的力。2)結構特點：①舵桿下端與舵葉連接，上部與轉(zhuǎn)舵裝置相連。②舵桿頂端(稱舵頭)裝有一只吊環(huán)，下端裝有法蘭接頭與舵葉上的法蘭連接，有水平法蘭連接、垂直法蘭連接和垂直嵌接三種連接形式，其中水平法蘭連接形式普遍采用。當舵桿和舵葉各轉(zhuǎn)到相反舷的最大舵角時，上下法蘭邊緣之間有30mm的間隙，可不必拆卸舵桿而將舵卸下。一般用6只螺栓連接法蘭，安裝時螺母應朝下，并加有防止螺母松動的保護裝置，且用水泥封搪。③舵桿磨擦處裝有青銅或其他銅質(zhì)材料的襯套，以防磨損。

2/2/202317第四章舵設備伍生春3.舵承1)作用與種類：用來支承舵桿和舵的重量及保證船體水密。分為上舵承及下舵承兩種。2)結構特點：上舵承裝在舵機間甲板上。下舵承一般安裝在舵桿筒口或舵桿筒內(nèi)，設有填料函以保證水密。懸掛舵都采用上、下兩個舵承。3)應用：大型船舶普遍只設上舵承，全部重量和力由其承擔。這種舵葉中往往裝有可拆舵軸(穿心舵軸)，可拆舵軸的上端用法蘭固定在船尾，下端穿過尾柱承座，用螺母固定。轉(zhuǎn)舵時，舵葉繞可拆舵軸轉(zhuǎn)動。

2/2/202318第四章舵設備伍生春第二節(jié)操舵裝置一、操舵裝置分類1.按動力源分類：分電動操舵裝置和液壓操舵裝置；2.按公約和規(guī)范分類：分主操舵裝置和輔助操舵裝置。主操舵裝置：系指在正常情況下為駕駛船舶而使舵產(chǎn)生動作所必需的機械、轉(zhuǎn)舵機構、舵機裝置動力設備(如設有)以及附屬設備和向舵桿施加轉(zhuǎn)矩的設施(如舵柄或舵扇)。主操舵裝置應在駕駛室和舵機室都設有控制器。輔助操舵裝置：系指在主操舵裝置失效時，為駕駛船舶所必需的設備。這些設備不應屬于主操舵裝置的任何部分，但可共用其中的舵柄、舵扇或作同樣用途的部件。

2/2/202319第四章舵設備伍生春二、電動操舵裝置1.組成：舵扇松套、舵柄鍵套在舵桿上。2.基本原理：3.主要組成部分的作用：1)蝸桿蝸輪：減速比大，轉(zhuǎn)矩大；其機械傳動中的自鎖作用，可防止舵葉在受外界沖擊作用下發(fā)生逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，從而起到保護電動機的作用。2)緩沖彈簧：剛性大，正常情況下可順利地傳遞轉(zhuǎn)舵力矩。當舵葉受到外界巨大沖擊力作用時，能吸收沖擊能量，起保護舵機的作用。

4.特點與應用：結構簡單、操作方便、傳動可靠、維修方便，噪聲大、占用面積大。較廣泛地應用于中小型船。2/2/202320第四章舵設備伍生春三、液壓操舵裝置1.一般原理：液壓操舵裝置主要是指液壓舵機，液壓舵機也稱電動液壓舵機或電液舵機。2.特點與應用：噪聲小、

體積小、重量輕、轉(zhuǎn)矩

大、傳動平穩(wěn)，能實現(xiàn)

無級調(diào)速，易于遙控和

容易管理，操作方便，

在操舵次數(shù)頻繁時仍有

較高可靠性等優(yōu)點。廣泛采用。

3.種類：有柱塞式和轉(zhuǎn)

葉式兩大類。

2/2/202321第四章舵設備伍生春1)柱塞式液壓舵機

柱塞式液壓舵機也稱往復式液壓舵機，有二缸柱塞式和四缸柱塞式。一般由動力源、轉(zhuǎn)舵機構和操縱追隨機構三大部分組成。①動力源：②轉(zhuǎn)舵機構：將柱塞的直線運動轉(zhuǎn)變成

舵柄繞舵桿作旋轉(zhuǎn)運動的

裝置有：滑式(十字頭)、滾輪式及搖擺式三種，大型船均使用滑式。③操縱追隨機構：由減速器、螺桿、滑塊、操縱桿、連桿(也稱浮動桿)、反饋桿(也稱追隨桿)等一系列拉桿組成，主要作用是控制主油泵的工作狀態(tài)。2/2/202322第四章舵設備伍生春2)轉(zhuǎn)葉式液壓舵機轉(zhuǎn)葉式液壓舵機由轉(zhuǎn)舵機構和動力源兩大部分組成。①轉(zhuǎn)舵機構：由油缸、回轉(zhuǎn)體組成。回轉(zhuǎn)體鍵套在舵桿上。②動力源：由電動機、主油泵、輔油泵和安全控制閥箱等組成。

2/2/202323第四章舵設備伍生春四、舵角限位器1.作用：防止操舵時實際舵角超過最大有效舵角。2.種類：有機械、電動和角鐵架式等幾種。3.位置：機械舵角限位器一般設在舵葉上側(cè)、下舵桿與舵

柱的上部、舵柄兩側(cè)極限舵角位置處。4.限制角：流線型舵一般為32°，平板舵為35°。

五、操舵裝置的基本性能和要求1.應配備滿意的主、輔助操舵裝置。其布置應使兩者之一在發(fā)生故障時，不致導致另一裝置不能工作。2.監(jiān)控與供電要求：1)應在駕駛室和適當?shù)闹鳈C控制位置裝設指示其電動機正在運轉(zhuǎn)的設備。2)供電獨立，其中之一可以由應急配電板供電。

2/2/202324第四章舵設備伍生春3.主操舵裝置和舵桿：1)具有足夠強度，并能在船舶最大航海吃水和最大營運前進航速時進行操舵，能使舵自任一舷35°轉(zhuǎn)至另一舷35°，并且于相同條件下在自一舷的35°轉(zhuǎn)至另一舷30°所需的時間不超過28s；2)當舵柄處的舵桿直徑(不包括航行冰區(qū)的加強)大于120mm時，操舵

裝置應為動力操縱；3)在最大后退航速時不致?lián)p壞，但不需驗證。4.輔助操舵裝置：1)具有足夠的強度和足以在可駕駛的航速下操縱船舶，并能在應急情況下投入工作；2)應能在船舶最大航海吃水和以最大營運前進航速的一半但不小于7kn時進行操舵，使舵自一舷15°轉(zhuǎn)至另一舷15°，且所需時間不超過60s；3)當舵柄處的舵桿直徑(不包括航行冰區(qū)的加強)大于230mm時，操舵

裝置應為動力操縱。人力操舵裝置允許裝船使用的條件是：操舵力不超過160N，且其結構不致對操舵手輪產(chǎn)生破壞性的反沖作用。

2/2/202325第四章舵設備伍生春5.主操舵裝置和輔助操舵裝置動力設備的布置應：1)當動力源發(fā)生故障失效后又恢復輸送時，能自動再起動；2)能從駕駛室控制使其投入工作；3)任一臺操舵裝置動力設備的動力源發(fā)生故障時，應在駕駛室里發(fā)出

聲、光警報。6.當主操舵裝置具有2臺或2臺以上相同的動力設備時，則可不必設置輔助操舵裝置。7.操舵裝置控制系統(tǒng)的布置：1)主操舵裝置，應在駕駛室和舵機室兩處都設有控制器；2)主操舵裝置應設置兩套獨立的控制系統(tǒng)，且每套系統(tǒng)均應能在駕駛

室控制。但不要求設雙套操舵手輪或手柄。如控制系統(tǒng)是由液壓遙控傳動裝置組成，則除10000總噸及以上的油船、化學品船或氣體運輸船外，不必設置第二套獨立控制系統(tǒng)；

3)對輔助操舵裝置為動力操縱的，則也應能在駕駛室和舵機室進行控

制，并應獨立于主操舵裝置的控制系統(tǒng)。

2/2/202326第四章舵設備伍生春8.駕駛室與舵機室之間應設有通信設施。9.舵角位置1)主操舵裝置為動力操縱的，應在駕駛室顯示。舵角的顯示裝置應獨立于操舵裝置的控制系統(tǒng)；2)在舵機室內(nèi)能看到舵角的指示。10.液壓動力操舵裝置應滿足液壓系統(tǒng)的循環(huán)油箱應設低位警報器，在駕駛室和機器處所內(nèi)易于觀察的地方發(fā)出聲、光警報。

11.安全閥：開啟壓力應不小于1.25倍的最大工作壓力。

12.操舵裝置的應急動力：當舵柄處舵桿直徑大于230mm(不包括航行冰區(qū)加強)時，應設有能在45s內(nèi)向操舵裝置自動供電的應急電源或位于舵機室內(nèi)的獨立動力源。在10000總噸及以上的每艘船舶上，替代動力源應具有足夠供應至少連續(xù)工作30min的能量，在任何其他船舶上則至少為10min。2/2/202327第四章舵設備伍生春13.10000總噸及以上的每艘油船、化學品船或氣體運輸船和70000總

噸及以上的每艘其他船舶，其主操舵裝置應設有兩臺或兩臺以上相同的動力設備。14.10000總噸及以上的每艘油船、化學品船、液化氣體運輸船的操舵裝置還應滿足：1)當主操舵裝置的一個動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)的任何部分(除舵柄、舵扇或為同樣目的服務的部件或因轉(zhuǎn)舵機構卡住以外)發(fā)生單項故障以致喪失操舵能力時，能在45s內(nèi)重新獲得操舵能力；2)主操舵裝置應包括：(1)兩個獨立和分開的動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)；或(2)至少兩個相同的動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)在正常運轉(zhuǎn)中同時工作時能滿足要

求。3)非液壓型式的操舵裝置應能達到同等的標準。17.對10000總噸及以上但小于100000載重噸的油船、化學品船或液化氣體運輸船的操舵裝置，舵機制造廠應使其產(chǎn)品符合IMO通過的《非雙套轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)的驗收準則》的要求，并經(jīng)船級社認可。2/2/202328第四章舵設備伍生春第三節(jié)操舵裝置控制系統(tǒng)操舵裝置控制系統(tǒng)是指將舵令由駕駛室傳至舵機裝置動力設備之間的一系列設備。由發(fā)送器、接受器、液壓控制泵及其電動機、電動機控制器、管系和電纜等組成。主要有電力和液壓兩種。一、電力控制系統(tǒng)主要優(yōu)點有：輕便靈敏，便于遙控和操舵自動化，線路易于布置，不受溫度變化和船體變形的影響，工作可靠，維修管理方便。具有自動、隨動和應急操舵三種功能。海船都應配備隨動操舵控制系統(tǒng)和應急操舵系統(tǒng)。且兩套系統(tǒng)的線路獨立布置，當一套系統(tǒng)發(fā)生故障時，可立即轉(zhuǎn)換使用另一套。2/2/202329第四章舵設備伍生春1.隨動操舵系統(tǒng)設有舵角反饋裝置，并能進行追隨控制的操舵系統(tǒng)稱為隨動操舵系統(tǒng)。有液壓舵機的隨動操舵系統(tǒng)和電動舵機的電動操舵系統(tǒng)。1)液壓舵機的隨動控制原理舵角信號→放大→力矩馬達→伺服電機→傾斜盤傾斜→油泵排出高壓油→柱塞→舵柄轉(zhuǎn)舵→反饋信號→力矩馬達→伺服電機→傾斜盤非傾斜→舵葉停在所需位置2/2/202330第四章舵設備伍生春2)電動舵機的隨動控制系統(tǒng)

主要是通過舵角反饋來控制電橋平衡。

電動舵機的隨動控制原理圖

2/2/202331第四章舵設備伍生春2.手柄控制系統(tǒng)又稱直接或應急控制系統(tǒng)。在自動和隨動操舵裝置發(fā)生故障時使用。電源

獨立(由直流船電供電)，操舵手柄、開關或按鈕直接控制繼電器或其他相

應裝置來啟動舵機，無反饋裝置，開關合上舵機轉(zhuǎn)動，左開關合上左轉(zhuǎn)，

右開關合上右轉(zhuǎn)，開關脫開舵機停止。一般應急操舵裝置在駕駛室和舵機間各設有一套應急操舵的開關或手柄。操舵時，應注意掌握：①按舵角操舵：舵角到及時松開手柄；②按航向操舵：應結合改向大小，船舶的回轉(zhuǎn)慣性，合理使用舵角，及時

斷電，才能使船舶準確到達所需的航向。

2/2/202332第四章舵設備伍生春二、液壓控制系統(tǒng)

1.組成與適用：主要由發(fā)送器和受動器組成，發(fā)送器在駕駛室，受動器在舵機艙，兩者之間由充滿液體的管路(甘油和水的混合液,用于傳遞壓力)連結。港內(nèi)小船使用。2.基本原理：…曲拐杠桿控制舵機油泵開始排吸油…。3.反饋：轉(zhuǎn)舵的同時，舵機的三點杠桿式反饋裝置作用下(見下圖)→油泵停止排吸油→舵葉停在所需的舵角上。

2/2/202333第四章舵設備伍生春第四節(jié)自動舵優(yōu)點：①減輕勞動強度；②及時糾正偏航；③長時間較準確地保持在指定航向上；④相應縮短航程，節(jié)約燃料；⑤提高了營運經(jīng)濟效益。一、自動舵的種類

按自動舵的調(diào)節(jié)規(guī)律可分為三種：1.比例舵按偏航角的大小來調(diào)節(jié)偏舵角，調(diào)節(jié)關系為：

=-K1式中：K1——比例系數(shù)，負號表示偏舵的方向與偏航方向相反，用以消除偏航。偏舵角和偏航角成正比，K1根據(jù)船舶類型、海況、裝載情況加以選擇和調(diào)整。沒有考慮偏航角速度即船舶偏航慣性的影響，也沒有考慮風流或螺旋槳不對稱排出流等原因產(chǎn)生的恒值干擾的影響，航跡呈“S”形?；静挥?。2/2/202334第四章舵設備伍生春2.比例一微分舵按偏航角和偏航角速度的大小來調(diào)節(jié)偏舵角。調(diào)節(jié)關系為：

=-(K1+K2d/dt)式中：K2——微分系數(shù)。偏舵角與偏航角和偏航角速度d/dt成正比，K1、K2根據(jù)船舶種類、裝載和偏航慣性等加以選擇和調(diào)整。由于增加了航向變化率d/dt(即考慮了船舶偏航慣性的影響)，因而加快了給舵速度，能更好地克服船舶的回轉(zhuǎn)慣性，使船舶較快地穩(wěn)定在原定航向上，大大提高了維持航向的精確度。這種類型的自動舵比較接近人工操舵。使用仍較普遍(增加一人工調(diào)節(jié)的壓舵旋鈕)，國產(chǎn)紅旗5型屬這一類型。在安裝試航時需將參數(shù)K1、K2選擇調(diào)節(jié)合適，否則反而會影響航行質(zhì)量。2/2/202335第四章舵設備伍生春3.比例一微分一積分舵在自動舵的調(diào)節(jié)規(guī)律中增加了與偏航角成積分關系的積分功能，調(diào)節(jié)規(guī)律為：

=-(K1+K2d/dt+K3∫dt)式中：K3一積分系數(shù)，根據(jù)外界恒值干擾調(diào)節(jié)。偏舵角與偏航角、偏航角速度d/dt和偏航角積分∫dt成正比。積分調(diào)節(jié)功能的增加，能將風流或螺旋槳不對稱排出流等原因產(chǎn)生的恒值干擾影響積累起來，并以此信號控制舵機，施反向舵角來平衡恒值干擾力矩的影響，使船舶穩(wěn)定在指定的航向上航行，進一步提高了船舶航行質(zhì)量。目前，各國新型自動舵大多數(shù)采用這種類型的自動舵，但結構復雜，造價較高。國產(chǎn)紅旗7型、航舵5L型為此類舵。

2/2/202336第四章舵設備伍生春二、自動舵的操作使用

1.操舵?zhèn)鲃臃绞?/p>

有隨動、自動和應急三種操舵?zhèn)鲃臃绞健?)隨動操舵(又稱人工操舵)2)自動操舵3)應急操舵：在自動和隨動操舵系統(tǒng)發(fā)生故障時使用。2/2/202337第四章舵設備伍生春2.自動舵調(diào)節(jié)旋鈕的使用1)轉(zhuǎn)入自動開關：首先把壓舵與自動改向調(diào)節(jié)旋鈕歸零。2)比例旋鈕：又稱舵角調(diào)節(jié)旋鈕，用以調(diào)節(jié)糾正偏航的舵角大小。根據(jù)海況、裝載和舵葉浸水面積等情況確定。重載或空載舵葉露出水面或海況惡劣時一般應調(diào)大些。3)微分旋鈕：又稱反舵角調(diào)節(jié)或速率調(diào)節(jié)，是根據(jù)偏航慣性來調(diào)節(jié)的。大船、重載及旋回慣性大時應調(diào)大些；輕載時應調(diào)小一些；惡劣海況調(diào)小或零。4)靈敏度旋鈕：又稱天氣

調(diào)節(jié)旋鈕或航擺角調(diào)節(jié)，

是調(diào)節(jié)自動舵開始投入工

作的最小偏航角。

注意：當航擺角大時，靈

敏度低。2/2/202338第四章舵設備伍生春5)壓舵旋鈕：6)自動改向旋鈕(航向改變調(diào)節(jié))：先把比例旋鈕放最小位，且每次只能進行小度數(shù)改向，若需大角度改向，則應分幾次進行，一般每次不超過10o。7)零位修正調(diào)節(jié)旋鈕：用于修正自動舵分羅經(jīng)與主羅經(jīng)同步誤差。方法為：先取下螺帽，

用專用鑰匙插入，旋轉(zhuǎn)刻度盤，

使其與主羅經(jīng)一致。然后將自

動改向調(diào)節(jié)旋鈕指針拔回零位。2/2/202339第四章舵設備伍生春3.使用自動操舵儀(自動舵)的注意事項1)在大風浪中航行時應改用人工操舵。2)避讓、改向、過轉(zhuǎn)向點，航行于狹水道、漁區(qū)、礁區(qū)、航道復雜水域、進出港和靠離泊位，在能見度受限制的情況下以及在所有其他航行危險的情況下，應盡可能立即改為人工操舵。3)使用自動舵航行時，每一航行班次(即每4小時)至少應檢查一次隨動操舵裝置是否正常。4)在隨動操舵狀態(tài)下，自動操舵的有關各調(diào)節(jié)旋鈕不起作用，但當隨動轉(zhuǎn)入自動操舵時，應先將壓舵旋鈕和自動改向旋鈕調(diào)至零位。2/2/202340第四章舵設備伍生春第五節(jié)自適應舵與自動駕駛儀一、自適應舵一般自動舵各調(diào)節(jié)旋鈕是人工根據(jù)經(jīng)驗用手動方式進行調(diào)節(jié)和修正的，由此帶來的后果是：精度差→操舵次數(shù)多→阻力增大→主機負荷加大、轉(zhuǎn)速下降→為阻止轉(zhuǎn)速下降→調(diào)速器工作→油耗增加。從節(jié)能的角度來看，一般自動舵在操作中仍有不足之處。自適應舵的優(yōu)點為：能根據(jù)船舶運動特性和海況的變化，自動地確定各項系數(shù)進行最佳控制，達到了減少操舵次數(shù)、減小舵角的目的，彌補了一般自動舵存在的不足。即能通過計算軟件自動地選擇節(jié)能方式和保向方式運行。自適應舵的主要組成部分及各組成部分的作用如下：2/2/202341第四章舵設備伍生春1.一般自動舵包含了一般自動舵的部件和功能。2.數(shù)學模型

是供貯存、計算、比

較和鑒別船舶運動特

性之用的組件。3.辨識裝置

是自動辨識船舶運動

特性如載重量、吃水

差、船速和海況等的

組件。這種辨識是在船舶離港用手動操舵時就已開始，并在操縱過程中不斷更新模型。

卡爾曼濾波器

最佳控制器

偏航角速度

數(shù)學模型

辨識裝置

增益調(diào)節(jié)器

自動舵控制器

舵機

計程儀

羅經(jīng)

2/2/202342第四章舵設備伍生春4.卡爾曼濾波器

是從不規(guī)則噪聲信號中提取所需信息(如羅經(jīng)輸出信號)并計算出船舶偏航角的組件。5.最佳控制器

是利用偏航角發(fā)出舵

角指令，使船舶回到

原航向的組件。6.增益調(diào)節(jié)器

是調(diào)節(jié)增益參數(shù)、

改善操縱性能，自

動選擇節(jié)能方式和

保向方式，并在海

況惡劣時自動轉(zhuǎn)到

保向方式上運行的組件。

卡爾曼濾波器

最佳控制器

偏航角速度

數(shù)學模型

辨識裝置

增益調(diào)節(jié)器

自動舵控制器

舵機

計程儀

羅經(jīng)

2/2/202343第四章舵設備伍生春二、自動駕駛儀自動駕駛儀是以自動舵為基礎、計算機為核心，并連接綜合導航儀或船位接收機的一個自動航行控制系統(tǒng)，也稱航跡舵。主要作用為：當初始人工輸入相關航路數(shù)據(jù)后，能使船舶自動沿著計劃航線航行，并能在預定的轉(zhuǎn)向點上自動轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)船舶駕駛的高度自動化。自適應自動舵基本含有這些功能。1.基本工作原理通過一臺微處理器，將人工輸入的轉(zhuǎn)向點經(jīng)緯度與通過定位傳感器得到的實時船位等數(shù)據(jù)進行計算、比較、分析和處理，并得到一個可供自動舵執(zhí)行的航向(也稱指標航向Cs)。綜合導航儀航路數(shù)據(jù)微處理器計程儀羅經(jīng)自動舵船舶顯示器報警系統(tǒng)選擇開關操舵裝置舵舵角反饋器船舶動態(tài)2/2/202344第四章舵設備伍生春指標航向?qū)嶋H上是受風流影響的一連串變化的航向，一般過15～30min修正一次風流壓；指標航向小數(shù)點的處理：0.1～0.5取0.5，0.6～0.9取1.0。船舶只能自動航行在規(guī)定的航跡帶內(nèi)，并按Cs自動轉(zhuǎn)向。1)計劃航向的確定：2)實時船位的獲?。河蒅PS、LORAN-C、DECCA等獲得，其中廣泛采用GPS。船位信號的三項處理：坐標系統(tǒng)誤差的修正、船位數(shù)據(jù)的濾波和較大誤差的剔除。3)航跡帶寬度的設置：位置偏移量d0的計算是以計劃航線為基準的。如果船舶不能保持在計劃航線的±dmax之內(nèi)時，則認為不能自動保持航

跡，需要人工處理。

2/2/202345第四章舵設備伍生春自動駕駛儀還能根據(jù)轉(zhuǎn)向點的位置、當時航速、航向改變量和轉(zhuǎn)向允許的速率，自動確定提前開始轉(zhuǎn)向的距離或時間(自動地確定轉(zhuǎn)向時刻與均勻地改變指標航向)，從而自動轉(zhuǎn)到下個計劃航向上。2.使用注意事項1)全自動駕駛儀能否正常工作的關鍵在于連續(xù)輸入的船位數(shù)據(jù)。因此，應經(jīng)常檢查綜合導航儀或船位接收儀是否工作正常，并確認操舵儀上的RCready等指示燈亮。如較長時間無船位或有其他情況時，應及時提醒駕駛員轉(zhuǎn)到其他操舵方式。2)與普通自動舵一樣，遇大風浪、避讓等情況時，也不能使用自動駕駛儀。當避讓等操縱結束，需要重新使用這一系統(tǒng)時，應確認下一轉(zhuǎn)向點的正確性和下一個計劃航向的度數(shù)，必要時調(diào)整船舶的航向，使航向基本對準下一個轉(zhuǎn)向點。3)駕駛?cè)藛T必須充分了解周圍的海域、船位、使用的航跡帶寬度(應根據(jù)航行區(qū)域與海況確定)以及轉(zhuǎn)向前后的海面狀況等情況。只有在確認安全的情況下，才可自動轉(zhuǎn)向。2/2/202346第四章舵設備伍生春三、主機、舵機和側(cè)推器聯(lián)合控制裝置通常配備有主機、舵機和首尾側(cè)推器的船舶，其幾個操作系統(tǒng)需分開操作，但目前已有高度自動化的大型船舶配備了主機、舵機和側(cè)推器的聯(lián)合控制裝置(單手柄操作系統(tǒng))，

通過一個單手控制柄即可在主駕駛室內(nèi)實現(xiàn)對上述幾個操作系統(tǒng)的控制。我國海南客貨火車輪渡“粵海鐵系列船”使用的就是該項技術。其兩臺主機、兩臺舵機及三臺側(cè)推器由一個手柄控制。2/2/202347第四章舵設備伍生春第六節(jié)舵設備的檢查、保養(yǎng)和試驗開航前檢查；平時檢查保養(yǎng)；安裝或修理后，按規(guī)范要求進行試驗。一、檢查與保養(yǎng)1.日常檢查保養(yǎng)船舶開航前12h之內(nèi)，進行核查和試驗。試驗程序一般包括下列操作：1)主、輔操舵裝置及操舵裝置遙控系統(tǒng)；2)駕駛室內(nèi)的操舵位置；舵角指示器；應急動力；3)操舵裝置遙控系統(tǒng)動力故障報警器；操舵裝置動力設備故障報警器；和自動隔斷裝置及其他自動設備。核查和試驗應包括：1)操滿舵；操舵裝置及其聯(lián)結部件的外觀檢查；和2)駕駛室與舵機室間的通信手段。對于定期從事短期航行的船舶，主管