舵系计算书
舵系计算书设绘通则
舵系计算书设绘通则前言本标准规定了“舵系计算书”的设绘通则。
本标准着重叙述了舵杆和舵叶的联接方式及其计算，特别是随着无键锥形联接方式日趋增多，关于这种联接方式的计算比较复杂，对整个舵系也影响较大。
本标准还着重叙述了舵叶结构的计算，因为在实际绘制舵叶结构图时，有时会发现舵叶结构的剖面模数不能满足规范所要求的抗弯要求，特别对那些具有切口的舵叶。
1 主题内容与适用范围1.1本标准规定了普通舵、悬挂式舵和半悬挂式半平衡舵等的“舵系计算书”编制的设绘依据、基本要求、内容要点、图面要求、注意事项、校审要点、质量要求以及附录（样图、相关标准等参考资料）。
1.2本标准适用于船舶舾装设计中，详细设计的设绘普通流线型舵的舵系计算书之用。
2 引用标准及设绘依据图纸2.1 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
a) CB/T743-1999船舶设计常用文字符号。
2.2 设绘依据图纸：a)设计任务书；b)船体说明书；c) 总布置图；c)艉部结构图。
3 基本要求3.1 舵系计算书是舵系设计的基本技术文件供设绘详细设计的舵系布置图、舵叶结构图及其零部件图之用，并作为供船东和船检审查的技术文件之一。
详细设计阶段的舵系计算书，应决定舵的类型、舵叶的几何参数、舵的支承型式及舵杆和舵叶的联接方式，计算舵的扭矩并决定舵机主要参数。
还应全面地对舵系所有的零部件、舵叶结构、舵杆和舵叶的联接方式，按相应的规范进行计算。
如果规范中没有相应的计算方法，则使用理论计算作补充，从安全、经济和便于施工等观点出发，决定各零部件的型式、尺寸和材料特性。
3.2 计算书应包括：a）满足船舶操纵性要求的舵的形式、舵叶的几何参数及其支承情况；b）进行舵的扭矩计算，并按相应的规范、本船的航区、设计任务书的要求及扭矩计算结果，决定舵机的主要参数；c）进行舵系各个主要零部件的计算，并决定其结构尺寸、相互关系和材料特性；d）决定舵杆和舵叶的联接形式（法兰联接、有键锥形联接或无键锥形联接），并进行联接计算，决定各个联接零部件的结构尺寸、相互关系、材料特性和联接参数；e）进行舵叶结构的强度计算，并决定组成舵叶箱型结构的各块钢板的厚度和材料特性。
30000吨散货船舵系计算书
审 定日 期 2004.01标 检审 核校 对描 校编 制 吴 强描 打30000吨级散货船详 细 设 计舵系计算书JH403-230-01js上海佳豪船舶工程有限公司标记数量修改单号签 字 日 期总面积 m 2 0.6875 共 页 11 第 页1 会 签旧底图登记号 底图登记号1、概述本船为单甲板、双底层、艉机型、单机、单桨、单舵船。
航行在国内沿海港口。
本船装载货物以煤炭为主，兼运铁矿石谷物等散货。
2、计算依据本计算书是根据“2001钢质海船入级与建造规范”第2分册第3章第一节的有关要求进行计算的。
3、船舶的主要尺度及要素：总长L0a 178.00m垂线间长Lbp 170.80m型宽B 27.60m型深D 13.90m设计吃水d 9.60m服务航速v 13.5m4、舵的要素计算型式：半平衡半悬挂舵舵数量：1只4.1舵面积：A=A1+A2=25.26m2A1= A11+ A1ƒ==15.482m2A2= A22+ A2 ƒ==9.78m2ą1——系数0.33(正车)，0.66（倒车）ą2——系数0.25(正车)，0.55（倒车）A1ƒ=5.318 m2 A11=10.16 m2 A2 ƒ=1.425 m2 A2 2=8.357 m2正车：F=132×1.27×1.1×1.0×25.26×13.52=848.93KN 倒车：F=132×1.27×0.8×1.0×25.26×6.752=154.35KN 4.3舵杆扭矩T=F ·R NM式中：F —舵力 正车 F=848.93KN 倒车 F=154.35KNR —臂矩 m R=c 1(α1－β1)A A 1+ c 2(α2－β2)AA2 (m) 式中：A 1=15.482 m 2 A 2=9.78 m 2 c 1=78.32432.1614.2=+ c 2=22h A =2158.2815.2+＝2.49β1=11A f A =482.15318.5=0.343 β2=22A f A =78.9425.1=0.146 正车时:R=3.78×(0.33－0.343)×235.25482.15+2.49×(0.25－0.146)×235.25753.9 =－0.03+0.1=0.07 m 又在正车时 R>A 101（A 1c 1+ A 2c 2）=26.25101⨯×(15.483×3.78+9.753×2.49)=0.328取R=0.328m 倒车时：R=3.78×（0.66-0.343）×235.25482.15+2.49×(0.55-0.146) ×235.25753.9 =0.735+0.389=1.124m∴正车时舵杆扭矩：T=F ·R=848.93×0.328=278.45KN.m 倒车时舵杆扭矩：T=F ·R=154.35×1.124=173.1 KN.m考虑船在风浪中及航行中受到的附加扭矩和舵系的摩擦扭矩。
舵系中心线
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（a）穿心舵轴平衡舵 舵系中心线 1-上定心板; 2-上舵承; 3-下舵承;4-舵系中心线 ; 5-艉柱底骨或舵斗; 6-下定心板 （b）多支承不平衡舵 舵系中心线 1-上定心支架; 2-上舵承; 3-舵系中心线; 4-艉柱舵钮； 5-下定心支架
图11.6 拉舵系固定件中心线的钢丝线
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3．舵承的检修 1) 舵承的检修。上舵承大多为滚动轴承，当轴承发 生锈蚀、剥蚀、护圈破裂、滚珠(滚柱)严重磨损或 破碎、转动不灵活时，均应于以换新。 2) 其他滑动轴承检修，白合金或铁梨木滑动轴承磨 损严重时，分别采用重浇白合金或更换铁梨木进 行修理。
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11.3 舵系校中
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二、舵系维修 1．拆卸前的检查 1) 外观检查 (1) 自船尾部向船头目测舵角指在零位时舵叶是否居中； (2) 观察舵叶和舵杆有无弯曲、扭转变形； (3) 对于小船，可用手转动舵叶检验其灵活性； (4) 检查密封装置有无损坏。 2) 测量 用塞尺测量各配合件的间隙并与标准比较，以确定舵系 的技术状态。 (1) 测量舵杆与上舵承、舵轴与铁梨木舵承的配合间隙； (2) 测量舵销轴与舵销承的间隙； (3) 测量舵叶舵钮与艉柱舵钮的平面间隙。
图11.2 穿心舵轴
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2. 两支点舵（悬挂舵） 图11.3所示为两支点舵的典型结构。它由舵杆15 和舵叶1两部分组成，并被支承在上、下2个舵承 上。 3. 多支点舵 图11.4所示为舵承多于三个的多舵销舵。它由舵 杆、舵叶、舵销等部分组成。 舵除了支承在上、下舵承上外，舵叶上的舵纽还 通过舵销支承在尾柱的舵承上。
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采用有限元方法的舵系受力直接计算
WANG Peng-yin WANG Hai-bo SHEN Hui-yu WANG Yun-cai YANG Zhi-hong
(Dalian Shipbuilding Industry Design & Research Institute, Dalian 116021, China)
船舶舾装与特机
2020 年 第 2 期 总第 185 期
DOI:10.19423/ki.31-1561/u.2020.02.077
采用有限元方法的舵系受力直接计算
王鹏印 王海波 沈会宇 王运才 杨志宏
（大连船舶重工集团设计研究院 大连 116021）
［摘 要］船舶规范中的舵系受力部分通常采用经验公式进行计算，随着科技发展的日新月异，通过有限元软件计算舵杆下 舵承处弯矩提供了一种更精确计算舵杆弯矩的方法。直接计算法在船级社认可的前提下，同船级社经验公式相比可以降低 舵杆的计算值，有利于提高舵系设计准确性，存在降低建造成本的可能，对造船业有一定价值。 ［关键词］舵系 ；受力 ；有限元 ［中图分类号］U664.36 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-9855（2020）02-0077-06
1 某大型散货船基本参数
某大型散货船船长 292 m、型宽 45 m、型深 24.8 m、 主 机 型 号 MAN B&W 6G70ME-C9.2、 主 机 最 大 功 率 15 360 kW×69.6 r/min、 设 计 航 速 15.75 kn、舵叶面积 77.07 m2。
2 LR 规范中舵杆弯矩的计算方法
收稿日期 ：2019-07-22 ；修回日期 ：2019-09-17 作者简介 ：王鹏印（1987-），男，本科，工程师。研究方向 ：轮机设计研究。
舵系计算书
6.1连接水平法兰螺栓的个数：n=6
连接水平法兰的螺栓直径
实取d2=40mm加25.4%的裕度
6.2舵叶与舵杆的连接法兰厚度（§3.2.8.4）
法兰厚度应不小于螺栓直径，实取t=40mm
螺栓中心至法兰边缘的距离应不小于螺栓直径的1.2倍，1.2×40=48mm
实取50 mm
4.1下舵承处舵杆直径（§3.2.2.1）
舵杆材料为#35锻钢
实取D=150mm
4.2舵柄处舵杆直径（§3.2.2.3）
实取：舵柄处舵杆直径D=130mm
上舵承处舵杆直径 D=150mm
5.舵板厚度（§3.2.5）
实取：t=12mm
单板舵舵叶上的水平加强筋在舵杆处的带板剖面模数W
实取：-20×150mmW=145.33cm3
3.1.4正车时最大舵扭矩
3.1.5转舵力矩
3.2倒车舵水动力和舵机扭距计算
3.2.1舵压力
3.2.2压力中心至前缘的距离
3.2.3舵压力中心距舵轴的距离：
3.2.4倒车时最大舵扭矩
3.2.5转舵力矩
3.3操舵装置
实际选用转舵力矩为100KN·m的操舵装置。
4．舵杆计算：
根据CCS《钢质内河船舶入级与建造规范》（2002）的要求进行计算
7.材料:舵杆及法兰为#35锻钢;舵叶为CCSB
8.舵性能估算:回转直径
即Dh≈4.38L回转性能良好.
实取面积 : Ad=6.13m2
平衡系数：e=0.27
平衡面积 ： A0= eAd=1.66m2
展 舷 比 ： λ=1.61
舵极限角 ： θ=35º
舵剖面形状： 平板舵
3、舵机扭矩计算
舵系计算书
舵系计算书行选配。
本船设悬挂平板舵一门。
13.50m 11.90m 2.80m 0.90m 0.50m12km/h0.244m 24.1%0.58m 0.7240.145m0.250材料为#25优质碳素钢。
5mm本舵实际选用φ7-6×7+FC-1570钢丝绳。
9～11mm9七、舵柄、舵柄毂本船的舵柄、舵柄毂参照中国船级社《钢质内河船舶建造规范》（2009）第1篇第3章的要求进行计算。
由《规范》3.2.10.1规定矩形舵柄在距离舵杆中心线1.5D1处的剖面对其垂直轴的剖面模数式中：D 1= 4.9cm R=40cm 则：W=13.44cm 3实际舵柄的剖面模数不小于cm 344mm 实取h=50mm 88mm 实取D 0=100mm六、人力操舵装置传动零件1、舵链直径由《规范》7.2.5.2 规定舵链(索)直径应不小于 7～9 mm。
实取角钢L 63×63×5 双复作加强筋。
2、传动拉杆由《规范》7.2.5.3规定舵的传动拉杆直径应为舵链直径的1.2倍，即d′=本舵实际传动拉杆直径为 d =mm 的圆钢。
由《规范》3.2.10.1规定舵柄毂的高度h≥ 0.9D 1 =舵柄毂的外径D 0≥1.8D 1 =展舷比：λ=舵前缘距舵杆中心 a =四、舵杆：三、舵要素：一、概述：舵型：悬挂平板舵舵面积： A=舵面积系数： u=舵宽： b=型深： D =计算航速：V =总长：Loa=甲板宽： B=设计吃水： d=五、舵叶：1、由《规范》7.2.2.2 规定舵杆直径应不小于35mm。
应不小于W=0.14(1- 1.5D 1/R)D 13 cm 313.442、舵柄毂实取舵叶板厚度为： t =2、由《规范》7.2.4.1 规定平板舵舵叶上增设加强筋本舵实取舵杆直径D =60mm，本船舵系按中国船级社《内河小型船舶建造规范》（2006）对 B 级航区船舶的有关要求进平衡比： e=二、船舶主要参数：垂线间长：Lpp =1、由《规范》7.2.4.1规定平板舵的舵板厚度应不小于5mm。
10-30000吨散货船舵系计算书
1、概述本船为单甲板、双底层、艉机型、单机、单桨、单舵船。
航行在国内沿海港口。
本船装载货物以煤炭为主，兼运铁矿石谷物等散货。
2、计算依据本计算书是根据“2001钢质海船入级与建造规范”第2分册第3章第一节的有关要求进行计算的。
3、船舶的主要尺度及要素：总长L0a 103.00m型宽B 13.50 m型深D 5.80m设计吃水T 4.0m服务航速v 5kn4、舵的要素计算型式：半平衡半悬挂舵舵数量：1只4.1舵面积：A=A1+A2=25.26m2A1= A11+ A1ƒ==15.482m2A2= A22+ A2 ƒ==9.78m2ą1——系数0.33(正车)，0.66（倒车）ą2——系数0.25(正车)，0.55（倒车）A1ƒ=5.318 m2A11=10.16 m2A2 ƒ=1.425 m2 A2 2=8.357 m2舵剖面型式NACA对称机翼剖面F=132×1.27×1.1×1.0×25.26×13.52=848.93KN 倒车：F=132×1.27×0.8×1.0×25.26×6.752=154.35KN 4.3舵杆扭矩T=F ·R NM式中：F —舵力正车 F=848.93KN 倒车 F=154.35KNR —臂矩 m R=c 1(α1－β1)AA 1+ c 2(α2－β2)AA 2 (m)式中：A 1=15.482 m 2A 2=9.78 m 2 c 1=78.32432.1614.2=+ c 2=22h A =2158.2815.2+＝2.49β1=11A f A =482.15318.5=0.343 β2=22A f A =78.9425.1=0.146正车时:R=3.78×(0.33－0.343)×235.25482.15+2.49×(0.25－0.146)×235.25753.9=－0.03+0.1=0.07 m 又在正车时 R>A101（A 1c 1+ A 2c 2）=26.25101⨯×(15.483×3.78+9.753×2.49)=0.328取R=0.328m倒车时：R=3.78×（0.66-0.343）×235.25482.15+2.49×(0.55-0.146) ×235.25753.9=0.735+0.389=1.124m∴正车时舵杆扭矩：T=F ·R=848.93×0.328=278.45KN.m 倒车时舵杆扭矩：T=F ·R=154.35×1.124=173.1 KN.m考虑船在风浪中及航行中受到的附加扭矩和舵系的摩擦扭矩。
219507243_某铝合金高速海洋指挥船舵系设计
作者简介：庄乐亭（1983-），男，高级工程师。
主要从事船舶舾装设计工作。
彭 蛟（1987-），男，工程师。
主要从事舰船监造工作。
收稿日期：2022-03-09某铝合金高速海洋指挥船舵系设计庄乐亭1，彭 蛟2，毛斌峰1，陈顺洪1，陈南华1（1.中船集团第六〇五研究院，广州 510250；2.海军驻广州地区第一军事代表室，广州 510250）摘 要：铝合金船舶与钢质船舶舵系安装方法不同，钢质标准舵承不能与铝质主船体直接焊接固定，两者连接方式也需要考虑异种金属之间电化腐蚀。
以某海洋指挥船舵系设计与某高速铝质巡逻艇舵系设计为例进行对比，两船分别采用赛龙承座连接法和螺栓连接法，均有效解决了异种金属的连接、电化腐蚀以及舵承润滑问题，但两者在采购成本、制作和安装工艺的等方面差异。
关键词：铝合金；高速船；舵系设计；赛龙承座；螺栓连接中图分类号：U662.2 文献标识码：ARudder Design of Aluminum Alloy High-Speed Ocean CraftZHUANG Leting 1, PENG Jiao 2, MAO Binfeng 1, CHEN Shunhong 1, CHEN Nanhua 1( 1.Guangzhou Marine Engineering Corporation, Guangzhou 510250; 2.Guangzhou Bureau of Naval Equipment Department, Guangzhou 510250 )Abstract: The aluminum ship is different from the steel ship in respect of the rudder installation. The steel standard rudder bearing can not be welded directly to the aluminum main ship hull, and the electrochemical corrosion between different metals should be considered in connection. Taking the rudder design of marine command ship as an example, and the rudder design of a high speed aluminum patrol boat as a comparison, the problems of dissimilar metals connection, electrochemical corrosion and rudder lubrication are effectively solved by adopting the methods of Thordon bearing and bolt connection respectively. However, there are some differences in purchase cost, manufacture and installation process between them. Both methods can solve the problem of fixing the rudder system of all-aluminum ships.Key words: Aluminum Alloy; High-Speed Craft; Rudder Design; Thordon Bearing; Bolt Connection1 前言船舶舵系是根据不同的船型和使用要求进行设计，不同的船舶类型、尺度以及用途，对舵的要求也各不相同。
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总长 Lwl70.80m
垂线 间 长 Lpp67.00m
航 速 V14.81km/h
计算 速 度 VP18.52km/h（VP=1.25V）
吃 水 d5.51m
2、舵的型式及尺度：
型式：双支撑式平板舵
全船舵数：M = 2个
舵面积系数：µ=2.1％
单舵面积：Ad=µLd/M=5.64m2`
3.1.4正车时最大舵扭矩
3.1.5转舵力矩
3.2倒车舵水动力和舵机扭距计算
3.2.1舵压力
3.2.2压力中心至前缘的距离
3.2.3舵压力中心距舵轴的距离：
3.2.4倒车时最大舵扭矩
3.2.5转舵力矩
3.3操舵装置
实际选用转舵力矩为100KN·m的操舵装置。
4．舵杆计算：
根据CCS《钢质内河船舶入级与建造规范》（2002）的要求进行计算
7.材料:舵杆及法兰为#35锻钢;舵叶为CCSB
8.舵性能估算:回转直径
即Dh≈4.38L回转性能良好.
6.水平法兰（§3.2.8.2）
6.1连接水平法兰螺栓的个数：n=6
连接水平法兰的螺栓直径
实取d2=40mm加25.4%的裕度
6.2舵叶与舵杆的连接法兰厚度（§3.2.8.4）
法兰厚度应不小于螺栓直径，实取t=40mm
螺栓中心至法兰边缘的距离应不小于螺栓直径的1.2倍，1.2×40=48mm
实取50 mm数：e=0.27
平衡面积 ： A0= eAd=1.66m2
展 舷 比 ： λ=1.61
舵极限角 ： θ=35º
舵剖面形状： 平板舵
3、舵机扭矩计算
3.1正车舵水动力和舵机扭矩计算（乔塞尔公式）：
3.1.1舵压力
3.1.2压力中心至前缘的距离
3.1.3舵压力中心距舵轴的距离：
4.1下舵承处舵杆直径（§3.2.2.1）
舵杆材料为#35锻钢
实取D=150mm
4.2舵柄处舵杆直径（§3.2.2.3）
实取：舵柄处舵杆直径D=130mm
上舵承处舵杆直径 D=150mm
5.舵板厚度（§3.2.5）
实取：t=12mm
单板舵舵叶上的水平加强筋在舵杆处的带板剖面模数W
实取：-20×150mmW=145.33cm3