舵设备
舵设备的作用与组成
舵设备的作用与组成舵设备是船舶的重要部件，它在船舶操纵中起着重要的作用。
本文将介绍舵设备的作用和组成。
1. 舵设备的作用舵设备主要用于控制船舶的航向，它可以使船舶按照船长的操作指令改变航向。
舵设备的作用包括以下几个方面：1.1 定向控制舵设备通过控制舵轮，使船舶改变航向，以响应操纵员的指令。
船舶在航行中可能需要调整航向，例如避开障碍物、转弯等，舵设备可以准确地控制船舶的航向。
1.2 姿态控制除了定向，舵设备还可以通过调整船舶的姿态来控制航向。
船舶在航行中可能会受到横向风浪的影响，舵设备可以通过调整船体的姿态来保持船舶的稳定航行。
1.3 操纵灵活性舵设备的设计和操作使得船舶可以实现灵活的操纵。
无论是大型船舶还是小型船舶，舵设备都可以根据不同的操纵需求来实现快速、准确的舵转。
2. 舵设备的组成舵设备由舵轮、舵机、传动系统以及控制系统等组成。
下面将介绍舵设备的主要组成部分：2.1 舵轮舵轮是操纵员控制舵机的手柄，通过操纵舵轮可以改变舵机的位置和角度，从而实现舵设备的控制。
通常舵轮位于船舶的驾驶室或者船桥上，操纵员可以通过舵轮实现对舵设备的操纵。
2.2 舵机舵机是舵设备的核心部件，它负责实现舵轮的控制指令。
舵机通常由电机驱动，通过传动系统将电机的旋转运动转化为舵机的转动。
舵机的转动使船舶的舵叶发生位移，从而改变船舶的航向。
2.3 传动系统传动系统将舵轮的转动传递给舵机，通常采用舵链、齿轮等传动装置来实现。
传动系统在舵设备中起到传递力量和位移的作用，确保船舶操纵的精度和可靠性。
2.4 控制系统控制系统是舵设备的“大脑”，负责接收操纵员的指令并将其转化为舵机的控制信号。
控制系统通常由传感器、控制器和执行器等组成。
传感器用于检测船舶的航向和姿态等信息，控制器根据传感器的反馈信号计算出舵机的控制指令，执行器负责将控制指令传递给舵机。
3. 总结舵设备是船舶操纵中不可或缺的组成部分，它通过控制舵轮和舵机实现船舶的定向和姿态控制。
船舶液压舵机的若干方面论述
船舶液压舵机的若干方面论述1、舵设备一套完整的舵设备是由舵、舵机、舵角指示器、舵机传动装置和舵角控制装置等设备构成。
在船舶航海及作业过程中，这套设备主要负责把控、调转、保持航向。
在以上设备组成成分当中，最易发生故障的部分便是舵机，因此，船舶设备管理人员、电机员、轮机员等人员要针对该部分的日常保养引起重视。
2、舵机和转舵装置常规的舵机分为两类，一种是电动舵，一种是液压舵机，本文主要分析液压舵机，这是因为现代船舶大体上多使用液压舵机。
液压舵机的原理，顾名思义，是利用液体压力作为舵转动的动力，结构由二个或四个带活塞的液压缸组成，在各液压管与电动泵连接时必须保证液压管系和液缸中盛满液体，也就是使整个液压腔中保持真空，只有液压油介质。
舵机开起时，电动泵转动，电动泵则开始吸排液体，给液压缸提供动力储备，操舵时，通过控制液压油的走向，使得活塞前后移动，从而带动舵柄相接的活塞杆一前一后运动，从而实现转舵。
这类转舵系统最突出的优点便是省力、简易、准确度高、效能高，这也是现代船舶大量使用该类装置的原因。
3、液压舵机的基本要求作为保证操纵性以确保航行安全的重要设备的舵机。
IMO的《国际海上人命安全公约》（SOLAS）和我国《海船规范》均对其提出明确规范与要求，其基本精神是要求舵机必须具有足够的转舵扭矩和转舵速度。
4、操舵器及操舵传动装置操舵传动装置有电动和液压两种。
1.液压操舵传动装置以安装在舵机舱的受动器、安装在驾驶室的液压机以及连接此两者的管系组成。
因为油压的不可缩性以及流向、油压和流量的可控性，所以可将动能转化为液压能，然后进一步转化为机械能，完成转舵。
2.电动操舵传动装置中的手柄操舵与随从操舵并称为该装置的两套独立的操舵系统，其功能在于其中一套系统产生故障之后，即刻可以更换至另一套系统，确保航海安全与航向不偏离。
5、液压舵机的常见故障与分析对于舵机发生故障时原因或部位不明时，首先应该查看舵机油泵的运转状况，事先准备好用于试验的备用泵，并且通过应急操舵来搜寻故障出现的大致范围，最后进行全面罗列分析，找出问题的根源所在并及时排除。
船舶结构与设备-第5章-舵设备ppt课件全文
一致，夜间调亮照明 2）灵敏度调高些 3）操舵稳定于新航向、正舵后由“随动”
改为“自动” 4）根据海况和装载状态调节各旋纽。
.
第五节 自动舵
• 二、自适应舵 • 1970s，产生了基于现代控制理论的第三代自动
操舵仪——自适应自动舵(adaptive autopilot)，简 称自适应舵。 • 自动适应运动特性和海况的变化，自动确认各项 系数进行最佳控制。
M S F L lL F L (L 2 B P x g x co ) s 1 2 F L L BP
.
第五章 舵设备
• 第二节 舵的类型和结构 • 一、舵的类型 • 1、按舵杆轴线位置分：
–不平衡舵(single plate rudder); –平衡舵(balance rudder)：部分舵叶在舵杆轴
• 4、设置要求：除可共用舵柄或舵扇外，辅 助操舵装置不应属于主操舵装置中的任何 部分。
.
一、操舵装置的设置
• 5、配置方案： 1）一套主操舵装置和一套辅助操舵装置 2）主操舵装置设置两套相同的动力设备，并设两
套操舵控制系统： a、一套随动控制 b、一套手柄控制
.
一、操舵装置的设置
随动控制 手柄控制
.
第二节 舵的类型和结构
• 二、舵的结构 • 流线型平衡舵由舵叶、舵
杆、舵承组成。 • 1、舵叶 • 由水平隔板和竖直隔板按
线型组成骨架，加舵叶板 焊制而成水密结构。 • 舵叶焊制或修理后在涂油 漆或敷设其他材料之前应 进行密性试验
.
密性试验
每个密封部分进行密性试验：
１）灌水试验 Ｈ=1.2d+V2/60(m)、保持15min以 上 ，不得变形和渗漏
简述船舶舵设备的日常检修与调整
舵设备由舵、舵机、转舵装置、操舵装置及其附属装置组成。
舵手通过转动操舵手柄，控制机械或液压装置带动舵杆转动，实现对舵叶的正转、反转和停止。
而舵叶相对水流方向产生的水动力力矩，迫使船舶改变或保持航向。
所以，船舶驾驶员须对舵机设备进行经常性的检查和调整，以验证设备性能的可靠性和安全性。
舵的种类按舵叶剖面形状可分为平板舵、复板舵、流线型舵；按舵杆轴线位置可分为平衡舵、不平衡舵、半平衡舵；按支承情况可分为悬挂舵、半悬挂舵、多支承舵；按舵叶侧面形状可分为长方形舵、倒梯形舵、斜梯形舵；还有一些特殊作用的特种舵，例如襟翼舵、平旋推进器、横向喷流舵、反应舵等等。
一、SOLAS公约对船舶操舵装置的要求1、对主操舵装置的要求。
对一般船舶而言，应设置主操舵装置和辅助操舵装置，它们的布置应满足当其中的一个失效时应不致使另一个失灵。
主操舵装置和舵杆应具有足够的强度并能在最大营运航速时进行操舵，舵杆直径大于120mm，其操舵装置应为动力操作，使舵自任一舷的35°转至另一舷的35°，并且于相同条件下自一舷的35°转至另一舷的30°所需的时间不超过28s。
2、对辅助操舵装置的要求。
辅助操舵装置具有足够的强度并足以在可驾驶的航速下操纵船舶，并能在紧急时迅速投入工作。
舵柄处的舵杆直径大于230mm时，该操舵装置应为动力操作。
在最大营运前进航速的一半但不小于7kn时进行操舵，使舵自一舷的15°转至另一舷的15°，且所需时间不超过60s。
3、主、辅操舵装置动力设备布置要求。
主、辅操舵装置的动力设备应布置成当动力源发生故障失效后又恢复输送时，能自动再启动。
能从驾驶室位置使其投入工作。
任一台操舵装置动力设备的动力源发生故障时，应在驾驶室里发出听觉和视觉报警。
4、操舵装置控制系统布置要求。
主操舵装置应在驾驶室和舵机室两处都设有控制器。
当主操舵装置是由两台或几台相同的动力设备组成不设辅助操舵装置时，应设置两个独立的控制系统，且每个系统均应能在驾驶室控制。
舵设备
舵设备(一)特种舵为了满足其操纵上的特殊要求，如增加舵效，提高推进效率，减小旋回圈直径和改善人型船舶在低速时操纵性能等，常采用一些特种舵。
常见的特种舵有：反应舵、主动舵、整流帽舵、襟叶舵、导流管舵、组合舵、首舵和首推进器等。
●反应舵在舵叶前缘的上下分别向左右舷相反方向扭曲一个角度，使其迎着螺旋桨排出的两股旋状水流。
因此，这种舵也称迎流舵。
其作用相当于一个导流叶，使尾流中的轴向诱导速度增大，以减少阻力，增加推力。
●主动舵在舵叶的后端装有一个导管，导管内装设一个由设臵在叶内的电动机驱动的小螺旋桨。
转舵时，螺旋桨随之转动并发出推力，也增加了转船力矩。
因此，即使在船舶低速甚至主机停车的情况下，操作这种舵也能获得转船力矩，从而大大提高了船舶的操纵性。
特别是对回转性要求高和离靠码头频繁的小船(例如巡逻艇、领港船、渡船等)多有采用。
由于舵上的螺旋桨也可以用做微速推进器，在有些科学考察船上也有应用。
●整流帽舵在流线型舵的正对螺旋桨轴线部位，装设一个圆锥形的流线型体，俗称整流帽。
其作用是有利于改善螺旋桨排出流的乱流状态，从而提高螺旋桨的推力，改善船尾的振动情况。
●襟翼舵这种舵由主舵和副舵两叶组成，即在普通主舵叶后缘装上一个称为襟翼的副叶，当主舵叶转动一个δ角时，副舵叶绕主舵叶的后缘向相同一舷转出一个卢角度，二者转动的方向是一致的，但副舵的转动角度比主舵的转角大。
这样就相当于增加了舵剖面的拱度，从而产生更大的流体动力，提高了转船力矩和舵效。
由于其流体动力特性在小舵角时特佳，与飞机上的襟翼作用一样，故称之为襟翼舵。
这种舵转舵力矩较小，因而所需的舵机功率也较小，但其结构比较复杂。
●转动导流管舵拖船等船舶为了增加推进效率，在其螺旋桨外围套装导流管并在其后端处装一舵叶。
这类舵有两种形式，一种是用焊接法将导流管固定在船尾骨架上，导流管不动而舵叶可以转动；另一种导流管与舵叶可在允许角度内一起转动。
这种舵除增加推进效率外，还可以起到保护螺旋桨，防止绳索缠入等作用。
1陈述舵设备容易出现的故障有哪些
1陈述舵设备容易出现的故障有哪些？对于舵设备日常比较容易出现故障的情况，主要分为两大部分。
一是属于硬件类的故障，二是属于软件类的故障。
一、舵设备的硬件类的故障是指与舵机相关的机器、设备发生了功能性的障碍，使得舵机不能正常工作发挥效用。
常见的主要有：1．通信系统的故障。
驾驶员发出的舵令信号不能输出至舵机，舵机接收不到舵令。
驾驶台与舵机间无法通话等。
2．电力系统的故障。
动力电路、配电板等电力输出故障，使电动机无法正常运转。
两路电力线路只有一路可以使用.3．液压系统的故障。
液压系统密封性能出现问题，有油路泄漏或有旁通现象、主油路锁闭不严、油位过低、液压系统内有空气等问题。
使液压系统不能正常运行。
二、软件类的故障是指与舵机运行有关的管理制度，船员对舵机的操作存在的问题。
通常主要是船员对应急舵的操作不熟悉，在需要的时候无法启动应急舵。
2、陈述在哪些方面应对舵机进行重点安全检查？一、检查应急舵的有效性。
对应急舵的检查一般要求船方进行应急舵的实操，观察应急舵是否能够使用，运转是否正常。
二、检查舵的运转情况。
在检查舵的运转情况时，一般应有两名船舶安检员相互配合进行。
一名安检员在驾驶台发出舵令，另一名安检员在舵机间观察舵机对于舵令的反映。
舵机在转舵运行过程中应运转平稳，无杂音无间歇性现象。
从一侧满舵运行到另一侧满舵时，应反映灵敏，能够达到28s的时间要求。
三、检查舵角指示的准确性。
在舵机上都安装有舵角指示器，舵角指示器是为了正确显示舵叶转动的准确位置，其所显示的角度指数应与驾驶台操舵转向的角度度数相吻合。
当舵角指示器显示不准时，就会影响到驾驶员的对船舶的操纵，使驾驶员的判断产生误差，有可能使船舶发生触碰事故。
在检查舵角指示的准确性时，是由两名船舶安检员相互配合进行的。
一名安检员在驾驶台观察驾驶台上的检查舵角指示器显示的读数，另一名安检员在舵机间观察舵机上舵角指示器显示的读数。
二者应读数相同。
四、检查舵角限位器的有效性。
ch5舵设备与操舵
第二节 舵的种类和结构
一、舵的类型
3.按舵叶的剖面形状分：
1）平板舵（flat-plate rudder单板舵）： 失速早，阻力大，舵效差。 2）流线型舵（streamlined rudder） （又称复合舵或复板舵）： 水动力性能好、舵效高（升力系数高、 阻力系数低）、舵承压力小（叶体空心）、 强度高。{广泛被采用} 构造较复杂。
第二节 舵的种类和结构
一、舵的类型
4.特种舵：
1）整流帽舵（bulb rudder）： （它改善了螺旋桨后的水流状态）改善推进效率及舵效。 2）主动舵（active rudder）：低速航行、停车时使用。 增加船舶操纵性、舵上的螺旋桨可用作微速推进器。 3）襟翼舵（flap-type rudder）：又称可变翼形舵。 转船力矩大（增加转舵后的舵叶拱度比）但所须转舵力矩 较小。 4）反应舵：又称迎流舵。减少阻力，增加推力。
第一节 舵设备的组成和作用原理
三、转舵扭矩
舵机工作时施加于舵杆的扭矩称为转舵力矩或转舵 扭矩MR。将舵叶转至舵角δ位置，需要克服的水动 力矩（即舵杆扭矩）和舵承的摩擦扭矩。 采用平衡舵，以减小舵力中心至舵杆中心的距离x， 可以显著减少转舵扭矩，从而可以减小舵机所需功 率。
极限舵角： 航行的使用极限舵角一般为35°。
舵设备是船舶的主要操纵设备，其作用是使在航船舶保 持或改变船艏向或运动方向，及使船舶作旋回运动。
第一节 舵设备的组成和作用原理
二、舵的水动力及舵力转船力矩
1.舵叶面积和展弦比
舵面积的大小对船舶的操纵性能有重要影响，设计时总面积的确定： [矩形舵的展弦比=高/宽]
2.舵的水动力
由Joessel公式 可知： Ｒ∝AＲ；Ｒ∝ＶR2 ； Ｒ与δ大小有关； 另外，Ｒ还与舵断面积形状有关。
舵设备培训
舵设备培训1. 简介舵设备是一种用于控制船只方向的重要设备。
它通常由舵轮或舵柄以及与船舶操纵系统连接的部件组成。
舵设备的正确使用和操作对于船只的安全驾驶至关重要。
本文将介绍舵设备的基本知识和操作技巧，以帮助船员正确使用舵设备。
2. 舵设备的组成舵设备通常由以下几个部件组成：2.1 舵轮舵轮是舵设备最常见的控制装置之一。
它通常由一个大型圆盘构成，船员通过旋转舵轮来控制船只的方向。
舵轮通常位于船舶的驾驶室内，可以根据需要进行移动。
2.2 舵柄舵柄是另一种常见的舵设备控制装置。
它通常是一个直杆状的手柄，船员通过推拉舵柄来控制船只的方向。
舵柄通常位于船舶的甲板上，需要船员站立使用。
2.3 舵机舵机是舵设备的核心部件，它负责将舵轮或舵柄上的操纵指令转化为舵机的动作。
舵机通常由电动机驱动，可以根据船员的操作传递给舵盘，从而控制船只的方向。
3. 舵设备的操作方法3.1 舵轮操作方法舵轮的操作相对简单，船员只需要根据需要将舵轮顺时针或逆时针旋转即可。
舵轮通常有一个标记，船员可以通过观察标记的位置来判断船只的方向。
在操作舵轮时，船员需要注意以下几点：•操作舵轮时应该轻柔，避免突然用力。
•需要逐渐更改船只的方向时，可以小幅度地旋转舵轮。
•需要快速更改船只的方向时，可以大幅度地旋转舵轮。
•操作舵轮时要时刻观察船只的动态，及时调整舵轮的旋转角度。
3.2 舵柄操作方法舵柄的操作相对复杂，船员需要通过推拉舵柄来控制船只的方向。
在操作舵柄时，船员需要注意以下几点：•舵柄通常有一个中立位置，在操纵舵柄时应该将其置于中立位置，以保持船只的稳定。
•向舵柄施加向前推力可以使船只转向左侧，向后拉动舵柄可以使船只转向右侧。
•操作舵柄时要进行适当的力度控制，避免过度或不足。
•需要更改船只方向时，应该逐渐调整舵柄的位置，以保持船只的稳定。
4. 舵设备的维护与故障排除4.1 维护方法舵设备的维护对于保证其正常运行非常重要。
船员应定期检查舵设备的工作状态，并及时进行维护。
舾装工程1舵设备11级详解
4.几何舵角：船舶的几何极限舵角一般在35 °－38°之间。
对舵设备的要求
舵设备的各部分应能在规定的时间内将舵转 动；能够限制舵的转动角度；能将舵可靠地停 止在限制舵角内的任何位置上；能够从驾驶室 内监视舵位；能迅速地由主要操舵装置转换为 备用的或应急的操舵装置。整套舵设备应坚固、 可靠、耐用，在满足使用要求的前提下，应该 能够尽量减少各个部分的外形尺寸和重量。
辅助操舵装置：
1)具有足够的强度和足以在可驾驶的航速下操纵船舶，并 能在应急情况下投入工作；
2)应能在船舶最大航海吃水和以最大营运前进航速的一半 但不小于7kn时进行操舵，使舵自一舷15°转至另一舷 15°，且所需时间不超过60s；
3)当舵柄处的舵杆直径(不包括航行冰区的加强)大于 230mm时，操舵装置应为动力操纵。
人力操舵装置允许装船使用的条件是：
操舵力不超过160N，且其结构不致对操舵手轮产生破坏 性的反冲作用。
当主操舵装置具有2台或2台以上相同的动力设备时，则 可不必设置辅助操舵装置。
主操舵装置和辅助操舵装置力设备的布置应：
1)当动力源发生故障失效后又恢复输送时，能自动再起动；
2)能从驾驶室控制使其投入工作；
3)任一台操舵装置动力设备的动力源发生故障时，应在驾驶室 里发出声、光警报。
舵参数的选择和布置
舵的数目
除特殊要求外，趋向于取最少数目的舵； 舵与螺旋桨配合，单桨单舵、双桨双舵应用最为广泛
舵的形式
不平衡舵通常设置在单桨船的舵柱后面； 平衡舵通常设置在有导框底骨，无舵柱的单桨船上； 半悬挂舵，在双桨单舵船舶、无尾柱的单桨舵船舶 及多桨多舵船舶上使用较广； 悬挂舵在无尾柱的单桨或多桨船舶上均有应用，且 应尽可能设置在螺旋桨后面。
船舶结构与设备课件第5章舵设备
目 录
• 舵设备概述 • 舵设备的组成与结构 • 舵设备的操作与维护 • 舵设备的设计与优化 • 案例分析
01
CATALOGUE
舵设备概述
舵设备的定义与功能
总结词
舵设备是船舶操纵的重要设备，用于 控制船舶航向和稳定。
详细描述
舵设备包括舵机、传动装置、舵杆和 舵叶等部分，其主要功能是通过操舵 装置控制舵叶的转动，从而产生水流 阻力，实现船舶航向的改变和稳定。
的类型和规格。
舵机内部装有减速器和离合器 等传动装置，以实现操舵指令
的传递和控制。
操舵装置
操舵装置是船舶控制航向的设备 ，包括操舵机和控制系统等部分
。Leabharlann 操舵机通常采用电动或液压方式 驱动，能够根据驾驶员的指令自
动或手动控制舵叶的转动。
控制系统包括传感器、控制器和 执行器等部分，用于检测船舶航 向和操舵指令，控制舵机的工作
总结词
随着船舶工业和科技的不断发展，舵设备也在不断改进和完善。
详细描述
早期的舵设备较为简单，主要由人力操舵。随着蒸汽机等动力设备的出现，舵设备开始采用机械传动。现代船舶 则普遍采用电力操舵，具有更高的稳定性和灵活性。同时，随着计算机技术和自动控制技术的发展，舵设备的智 能化和自动化程度也越来越高。
02
CATALOGUE
舵设备的组成与结构
舵杆
舵杆是连接舵叶和操舵装置的桥梁，主要作用是传递操舵力矩，使舵叶能够按照操 舵指令转动。
舵杆通常采用高强度钢材制造，具有足够的刚度和强度，能够承受较大的扭矩和弯 曲力。
舵杆的截面形状一般为圆形或矩形，根据不同船型和舵机功率的要求，舵杆的直径 和长度会有所不同。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
L PN PL M P PD PT Ma
b
O
α
v
S xp
4.水动力关系式:P =ρArV
PL、PD、PN、PT（略） M = PN×xp Ma = PN(xp-S)
2C
/2
L PN PL M P PD Ma
b
α O
v
S xp
5.水动力系数
C = 2P/（ρV2Ar） CL、CD、CN、CT（略） CM = CN×Cp
勃兰特换算式：
CL CL0 1 0 57.3 CL 0 ( 10 ) 2 CL 1 CD CD 0 ( 10 )
C p C p0
敞水舵水动力特性计算
舵压力及力矩实用算法 2.力矩计算 （1）对舵轴的力矩系数近似计算 M a PN bCma （2）按模型资料换算（距导边25%处Cm0.25） Cma 2 2 sin 2 sin 2 C p e
（unbalanced rudder)
舵设备
平衡舵
（balanced rudder)
半平衡舵
（semi-balanced rudder）
四、舵的几何要素及水动力特性
舵的几何要素 1.舵侧面形状
舵设备
2.舵高（展长h）—— 舵叶上下两点间距 离； 3.舵宽（弦长b）—— 舵叶导边至随边距 离,非矩形舵平均弦 长 b=A / h ；
舵、桨配合
1.满足操舵原理,远离船舶回转中心(重心)； 2.置于桨后高水流区，靠近桨盘，提高CL； 3.舵有良好的保护（上不出水，下不出基线，前靠 近桨，后不出尾轮廓）； 4.舵位置与尾型线配合； 5.考虑多舵效果（刹车作用、 侧移效果）； 6.考虑各种配合特点。
舵面积AK确定
增大AR(AK)对操纵性有益,但面积过大则增加阻 力,影响布置,浪费舵机功率； 水动力P =ρV 2AR C / 2 计算中,只有AR是可变 因素,故决定AR是设计的关键。 1.AR的确定方法 型船确定法AR/AR0=LT/LT0 2.舵面积系数法 μ= AR0/L0T 规律： 大型船保证航向稳定，μ小； 推、拖船要求灵活转向，μ大； 内河船μ大于海船； 航速愈小，μ值愈大。
影响舵水动力特性的因素
3.外形 一般情况下（A、λ相同）， 形状不同对CL影响不大，仅压 力中心Cp发生变化。 当α＞20°(大舵角)时，面 积向下分布CL增大。
影响舵水动力特性的因素
4.剖面形状 前缘丰满，外形微凹，水动力特性较好。
五、舵设计
设计内容与步骤
1.确定舵的形式、数量、相对于桨的位置； 2.选择舵面积AR； 3.根据水动力影响规律和 a 船体线型，确定有关要素（λ、 剖面形状、外形、t、e），绘 船、桨、舵综合体关系图； 4.计算水动力； 5.舵主要零件强度计算； 6.确定操舵系统及舵机功率。
一、概述
定义 船舶尾流控制器或操纵器 舵—置于船尾的平板，用以 对船体产生横向力，使船 舶变向、回转。 舵设备—舵和操舵装置的 总称。
舵设备
二、舵设备的组成
1.操舵装置
操舵器、舵角指示器、传动装置
舵设备
2.舵机
动力与转舵机构
3.转舵装置
舵柄、舵扇
4.止舵装置
限位开关、止舵器
5.舵装置
二、舵设备的组成
Cm
C C
2 4
p
N
C m 0.25 CN
C p 0.25
Cma Cm 0.25 (0.25 S b )C N
敞水舵水动力特性计算 舵压力及力矩实用算法 3.摩擦力矩计算
先将PN通过力学模型换算为各支点反力pi
M f i 1 2 d i pi
式中： di—舵杆、轴、销的直径； pi—承座处支反力； μi —摩擦系数 滑动轴承 钢与钢=0.04～0.14 胶木与钢=0.12～0.14 钢与青铜=0.1～0.1
舵的水动力特性
1.目的—求解水动力与力矩 2.方法—根据匀流、敞水下的水动力 特征进行修正，以求取自由表面下 船、桨后舵的水动力。 3.机翼上流体作用力简述 α—冲角，水流方向v与弦线夹角； 剖面压力中心—合力P与弦线交点； x 舵压力中心—舵水动力合力作用线 与ox平面交点； xp —压力中心至导边的距离； S —转轴至导边的距离。
d
舵设备
c
D
舵形式、数量选择、位置的确定
1.确定舵的形式
通常由运行条件决定。目前常用流线型平衡舵。 海船——多支承平衡舵； 内河——悬挂舵； 推船——半悬挂舵
2.确定舵的数目
根据船型、船舶参数、尾轴数目决定。 单舵——一般运输船机构简单，正对桨，充分利用尾流； 双舵——内河船、浅吃水，增大λ，提高操纵性； 多舵——浅吃水，操纵性要求高的工程船、推拖船。
影响船后舵水动力的因素
1.自由表面
自由表面对舵的影响决定于舵相对于敞水表面的位 置和舵的展弦比。 （1）当舵近水面时，水表面有镜面反射作用，尤其当 Fnb＜0.4时，产生一个实效λ0=kλ(k＞1)； （2）当Fnb≈0.4时，敞水表面如同镜面反射(k=2),故 低速船应予考虑； （3）当Fnb=0.4时，表面开始兴波，敞水影响开始消失。 （4）当Fnb≥0.5～0.7时,空气浸入舵表面，升力下降。
费加耶夫斯基计算式（α以弧度计）
2 2 C L 1 sin cos 2/ C D 0.01 k0 sin 2 sin 3 C N C D sin C L cos 0.5 sin 2 C p C p0 C N
k0-λ
Cp0 –t
λ 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 k0 0.45 0.56 0.67 0.75 0.82 0.85 0.88 t/b 0.2 0.3 0.4 Cp0 0.26 0.16 0.12
剖面形状、厚度比、平衡系数的确定
3.平衡比e确定 舵机功率大小—舵轴线应与压力中心尽量靠近， ↓L,↓Ma 舵的稳定性—压力中心在轴线后，转舵时，压力 永远迫使舵自行回正。 海船 Cb=0.6:e= 0.25～0.255 Cb=0.7:e= 0.26～0.265 Cb=0.8:e=0.265～0.275 长江船 e=0.25 ～0.33
剖面形状、厚度比、平衡系数的确定
1.剖面形状确定方法
主要考虑水动力、舵效（内河）：Ifs 侧重考虑强度、工艺性（海船）：NACA 非正对桨舵：НЕЖ 快速艇：不对称舵
2.舵厚度比t
水动力性好，满足舵杆安装要求。一般10～17% ,≯25% 单桨船舵：15～18%； 双桨船（双支承舵）：15%； 半悬挂舵：9%； 悬挂舵（舵杆弯矩大）：20%
舵装置
1.上舵承(连支承舵) 2.下舵承(连接船体与舵) 3.舵杆(传递扭矩) 4.连接件(连接舵叶与舵杆) 5.舵叶(产生水动压力) 6.舵销(回转) 7.舵托(托舵并支承)
舵设备
二、舵设备的组成
舵叶与舵杆的连接
舵设备
整体式
连接式
插入连接式
三、舵的分类
1.按舵叶截面形状分 单板舵
（flat-plate rudder)
7.最大厚度比 t —— t = tmax / b
7.剖面形状——垂直轴的平 面 剖切的舵叶截面形 状。 1)类型 对称剖面 非对称剖面 2)国内常用剖面
NACA ——美国航空国家咨询 委员会（NACA0020） Jfs ——汉堡大学造船学院 НЕЖ ——<俄>茹可夫斯基 WZF ——武汉水运工程学院
kd 1.30 1.16 1.07 1.00
δ
影响船后舵水动力的因素
4.船体伴流影响
因船尾水流速度、大小、方向与船速（船体重心处）不 同，引起流向舵的水流轴向分速度的变化。可通过伴流分 数ωR进行计算。射向舵的水流速度： VR=Vs(1-ωR)=Vω 式中:Vs —船速； u =1(舵在中线面上) ωR—舵伴流分数，ωR=(0.7Cb-0.08)u u =Cb+0.15 在船体伴流影响下，水动力：
4.舵面积AR 总面积 AR —不转 舵在中线面的投影； 平衡面积 Ac— 转轴前的面积； 固定部分面积 Ap — 框架、托架面积； 综合舵面积 Ak — Ak = AR+Ap
Ap
AR
Ac
5.展弦比λ ——展长与弦长之比 矩形舵： λ= h /b 任意形： λ= h2 / AR = AR / b2 综合体： λ= h2 / AK = AK / b2 6.平衡比e ——平衡面积与总面积之比 e = Ac / AR
适用范围：内河船（ Jfs 、 НЕЖ ）
敞水舵水动力特性计算
勃兰特计算式（α以弧度计）
C L 0.5 1 / 3 C N C L (1 2 ) C p 0.5 2 ( 2
2 1 2 1.5 ( 2 2 2 )
2 2 ( 1 ) R L R L s R L R 2 2
令：
k (1 R ) 2
为船体伴流影响系数。
影响船后舵水动力的因素
5.桨尾流影响
舵水动力特性很大程度上由桨尾流速度场决定。桨尾流 的射流诱导速度可分为:轴向Vap、切向Vtp和径向Vrp ，轴向 起主导作用。 进桨速度: Vp=Vs(1-ω) Tp:桨推力 轴向诱导速度: Vap=Vp((1+σp)1/2-1) Dp:桨径 则射向舵的流速：Vx=Vp+Vap ρ:水密度 σp=8Tp/πρVp2Dp2 在桨尾流影响下，水动力：
影响舵水动力特性的因素
2.厚度比t λ＞1.8后,t对CL影响不大,但一 般船舶λ在0.8左右,故影响较大; α＜θ时, CL随厚度比增大而减 小; 一般船舶,t=15～17%时,CL最大, t＞25%不适合 Tmax前移,剖面后凹部曲率增大时, 小λ翼的CL增大。