12第二講舵設(shè)備課件

7/22/2023第五章舵設(shè)備1第一章舵設(shè)備

第一節(jié)概述第二節(jié)舵的種類第三節(jié)舵葉的基本參數(shù)第一節(jié)、概述舵設(shè)備

定義

船舶尾流控制器或操縱器舵—置于船尾的平板，用以 對(duì)船體產(chǎn)生橫向力，使船 舶變向、回轉(zhuǎn)。舵設(shè)備—舵和操舵裝置的 總稱。7/22/20233一、舵設(shè)備的作用船舶航行性能：浮性，穩(wěn)性，抗沉性，快速性，耐波性，操縱性舵設(shè)備是操縱船舶的主要設(shè)備，其作用：航向穩(wěn)定性和回轉(zhuǎn)性。

船用舵是平板或者機(jī)翼型結(jié)構(gòu)，設(shè)置于船的尾端。當(dāng)它轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，舵上產(chǎn)生的水動(dòng)力的合力在垂直于船體中心線的方向上的分力相對(duì)船體重心取矩形形成了轉(zhuǎn)船力矩。7/22/20235二、舵設(shè)備的組成舵設(shè)備主要由三大部分組成：1.舵：2.舵機(jī)及其轉(zhuǎn)舵裝置：3.操舵裝置控制系統(tǒng)：舵設(shè)備中除了舵以外，為在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，將舵轉(zhuǎn)到所需要的角度并保證其有效工作，還需要有操舵裝置、舵機(jī)、轉(zhuǎn)舵裝置。舵設(shè)備的各組成部分應(yīng)能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將舵轉(zhuǎn)動(dòng)，能限制舵的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，能將舵可靠的停止在限制舵角內(nèi)的任何位置上，能從駕駛臺(tái)監(jiān)視舵位同時(shí)還應(yīng)能迅速地由主要的操舵裝置轉(zhuǎn)換為備用的或應(yīng)急的操舵裝置。整套舵設(shè)備應(yīng)堅(jiān)固、可靠、耐用。在滿足使用要求的前提下，應(yīng)盡量減小各部分尺寸和質(zhì)量。舵設(shè)備的組成具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：7/22/20238舵的作用原理當(dāng)舵以速度V0運(yùn)動(dòng)，或者說(shuō)水以速度V0流經(jīng)舵時(shí)，當(dāng)舵角為零即舵處于正中位置時(shí)，舵上不產(chǎn)生水動(dòng)力，當(dāng)舵轉(zhuǎn)過(guò)某一舵角α?xí)r，就相當(dāng)與機(jī)翼以攻角α，速度V0運(yùn)動(dòng)，舵葉兩側(cè)流線對(duì)稱被破壞。根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程，產(chǎn)生一個(gè)舵壓力。在轉(zhuǎn)船力距和橫向力的作用下，船首向轉(zhuǎn)舵方向轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)船舶還將產(chǎn)生反向橫移和輕度的橫傾。并且船舶的阻力將增加，航速將下降。7/22/202310第二節(jié)舵的類型舵是舵設(shè)備中承受水動(dòng)力以產(chǎn)生轉(zhuǎn)船力矩的構(gòu)件，一般安裝在船尾螺旋槳后面。一、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(diǎn)：阻力較大，舵效

隨著舵角的增大而變差。7/22/2023112、流線型舵(又稱復(fù)板舵)：海船廣泛采用。特點(diǎn)：①舵葉剖面呈流線型，強(qiáng)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(dòng)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(gòu)造比較復(fù)雜。

7/22/202312二、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(diǎn)：舵葉全部位于舵桿軸線之后，舵鈕支點(diǎn)較多，

舵桿強(qiáng)度容易得到保證。

需要較大的轉(zhuǎn)舵力矩。

7/22/2023132、平衡舵：海船廣泛應(yīng)用。特點(diǎn)：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(jìn)而可相應(yīng)減小舵機(jī)功率。7/22/2023143、半平衡舵：適用于尾柱形狀比較復(fù)雜的船舶。特點(diǎn)：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。

7/22/202315三、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(gè)及以上支承點(diǎn)的舵。雙支承舵：指除上支承外，在舵根處還設(shè)有一個(gè)下支承的舵。

7/22/2023162、懸掛舵：只有上支承而無(wú)下支承，其舵葉全部懸掛在船體外的舵桿上。廣泛應(yīng)用。3、半懸掛舵：指下支承的位置設(shè)在舵葉中間的舵。

7/22/2023177/22/202318掛舵臂7/22/202319四、特種舵1、一般(總)特點(diǎn)：①增加舵效；②提高推進(jìn)效率；③減小旋回圈直徑；④改善大型船舶在低速時(shí)操縱性能。2、種類：特種舵有：反應(yīng)舵、主動(dòng)舵、整流帽舵、襟葉舵、導(dǎo)流管舵、組合舵、首舵和首推進(jìn)器等。1)反應(yīng)舵(又稱迎流舵)①結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(dǎo)速度增大，減少了阻力，增加了推力。反應(yīng)舵7/22/20232)主動(dòng)舵①結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：將普通舵同小型導(dǎo)管螺旋槳組合為一體。②作用：在轉(zhuǎn)舵的同時(shí)螺旋槳隨之轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在流線型舵正對(duì)螺旋槳軸線部位，裝設(shè)一個(gè)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(dòng)情況。

主動(dòng)舵→整流帽舵→7/22/2023214)襟翼舵①結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在普通流線型舵的后緣再接一個(gè)小的流線型舵，既襟翼。轉(zhuǎn)舵時(shí)襟翼也可相對(duì)于主舵轉(zhuǎn)動(dòng)，因此轉(zhuǎn)角比主舵大。②作用：所產(chǎn)生的流體動(dòng)力更大，提高了轉(zhuǎn)船力矩和舵效。廣泛采用。③優(yōu)缺點(diǎn)：所需的轉(zhuǎn)舵力矩較小，可相應(yīng)減小舵機(jī)功率。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

7/22/2023227/22/2023235)組合舵(又稱希林舵或工字型舵)①結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在流線型舵葉的上下兩端各安裝一塊制流板。舵的剖面設(shè)計(jì)成象魚(yú)的形狀。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，進(jìn)一步改善舵的流體性能。③特點(diǎn)：具有低速時(shí)操縱性好，淺水中舵效無(wú)顯著下降的優(yōu)點(diǎn)。

7/22/2023246)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(dòng)雙螺旋槳舵等。尾側(cè)推器全向推進(jìn)器←可轉(zhuǎn)動(dòng)雙螺旋槳舵?zhèn)韧破魉?、舵的幾何要素及水?dòng)力特性

舵設(shè)備 舵的幾何要素1.舵?zhèn)让嫘螤?.舵高（展長(zhǎng)h）——舵葉上下兩點(diǎn)間距離；3.舵寬（弦長(zhǎng)b）——舵葉導(dǎo)邊至隨邊距離,非矩形舵平均弦長(zhǎng)b=A/h；hhhhh4.舵面積

舵面積A—舵葉的側(cè)投影面積；平衡面積Ac—轉(zhuǎn)軸前的面積； 固定部分面積Ap—框架、托架面積；綜合舵面積At—At=

A+Ap5.展弦比λ——展長(zhǎng)與弦長(zhǎng)之比 矩形舵：λ=h/b

任意形：λ=h2/AR=AR/b2

綜合體：λ=h2/AK=AK/b26.平衡比e——平衡面積與總面積之比

e=Ac/AR7.最大厚度比t——t=tmax/b

7.剖面形狀——垂直軸的平面 剖切的舵葉截面形狀。

1)類型

對(duì)稱剖面

非對(duì)稱剖面

2)國(guó)內(nèi)常用剖面

NACA——美國(guó)航空國(guó)家咨詢 委員會(huì)（NACA0020）

Jfs——漢堡大學(xué)造船學(xué)院

НЕЖ——<俄>茹可夫斯基

WZF——武漢水運(yùn)工程學(xué)院小結(jié)（1）舵的定義（2）舵的組成（3）舵的作用原理（4）舵的分類（5）特種舵（6）舵的幾何參數(shù)人有了知