舵设备详解

第三章舵设备“万物生长靠太阳，大海航行靠舵手”——《大海航行靠舵手》。2019/10/42第三章舵设备第1节舵设备的组成和舵的种类舵设备是操纵船舶的主要设备，其作用是：航向稳定性和回转性。●(1)操舵装置控制系统操舵器、舵角指示器、传动装置●(2-1)舵机动力和转舵机构●(2-2)转舵装置舵柄、舵扇●(2-3)止舵装置限位开关、止舵器●(3)舵装置第三章舵设备第1节舵设备的组成第三章舵设备第1节舵设备的组成和舵的种类第三章舵设备第1节舵设备的组成和舵的种类2019/10/46第三章舵设备第1节舵设备的组成和舵的种类舵：舵是承受水动力以产生转船力矩的构件。舵设备的组成：(2)承受水流的作用，提供较大的转船力矩，保持所需的航向。(1)通常安置在船尾；舵机及其转舵装置：(1)安置在尾尖舱甲板平台的舵机舱内；(2)舵机为转舵的动力源，传递力矩，带动舵叶转动；(3)二者统称为操舵装置。2019/10/47第三章舵设备第1节舵设备的组成和舵的种类操舵装置控制系统：将指令由驾驶室传至舵机动力装置之间的一系列设备。舵设备的组成：(1)主要部件设于驾驶室；(2)传递舵令，以控制舵机动作。2019/10/48第三章舵设备第1节舵设备的组成和舵的种类按舵叶的剖面形状分：(1)平板舵：也称单板舵，仅用于非自航船、帆船或小艇上。舵的种类：2019/10/49第三章舵设备第1节舵设备的组成和舵的种类按舵叶的剖面形状分：舵设备的种类：(2)流线型舵：又称复板舵，特点：①舵叶剖面呈流线，强度高；②水动力性能好，升力系数大，阻力小，舵效高(舵力大)；③构造比较复杂；④在海船广泛使用。2、流线型舵(又称复板舵)：海船广泛采用。特点：①舵叶剖面呈流线型，强度高；②因内部空心和水密，从而产生一定浮力，减少了舵承上的压力；③水动力性能好，舵的升力系数大，阻力小，舵效高(舵力大)；④舵的构造比较复杂。2019/10/411第三章舵设备第1节舵设备的组成和舵的种类按舵杆轴线位置分：(1)不平衡舵：又称普通舵，只适用于小船。舵设备的种类：特点：①舵钮支点较多，舵杆强度容易得到保证；②转舵时需要较大的转舵力矩。2019/10/412第三章舵设备第1节舵设备的组成和舵的种类按舵杆轴线位置分：(2)平衡舵：海船上广泛使用。舵设备的种类：特点：①舵杆轴线位于舵叶的前后缘之间；②在舵杆轴线之前的舵叶起平衡作用，转舵这部分面积与舵叶全部面积之比，称为平衡比度或平衡系数，一般在0.2～0.3之间。③所需的转舵力矩减小，可相应减少舵机功率。2019/10/413第三章舵设备第1节舵设备的组成和舵的种类按舵杆轴线位置分：(3)半平衡舵：下半部为平衡舵，上半部为不平衡舵。，一般用于尾柱形状比较复杂的船舶。舵设备的种类：特点：①下半部为平衡舵，上半部为不平衡舵。；②平衡比度介于平衡舵和不平衡舵之间；。2019/10/414第三章舵设备第1节舵设备的组成和舵的种类按舵的支撑方式分：(1)支承舵：分为多支承舵和双支承舵广泛使用。舵设备的种类：多支承舵：舵与船体尾柱连接有三个及以上支承点的舵。其支撑点可分为舵承、舵钮和舵托。舵的重量主要由船体内的支撑和舵托来支承。双支承舵：指除上支承之外，在舵根处还设有一个下支承的舵。2019/10/415第三章舵设备第1节舵设备的组成和舵的种类按舵的支撑方式分：(2)悬挂舵：分这种舵只有上支承而无下支承，其舵叶全部悬挂在船体外的舵杆上。舵设备的种类：(3)半悬挂舵：指下支承的位置设在舵叶中间的舵。2019/10/416第三章舵设备第1节舵设备的组成和舵的种类特种舵：(1)特点：①增加舵效；，②提高推进效率③减小旋回圈直径④改善大型船舶在低速时操纵。舵设备的种类：(2)种类：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。2019/10/4第五章舵设备伍生春172.舵角1)影响舵力大小的因素：舵力的大小与舵角、舵叶浸水面积、舵相对水流的前进速度和舵的断面形状等因素有关。2)最大有效舵角：舵的进速增大，舵力也就明显增大；当舵速一定时，转船力矩则随舵角而变，当海船舵角达35°时(满舵)，转船力矩也达最大值。若继续增大舵角，转船力矩反而开始下降。舵角处于25°～32°之间时，舵效最好。一般船舶的最大有效舵角在32°～35°之间，把35°舵角称为使用极限舵角，超大型船舶的使用极限舵角一般在35°～40°之间。3)几何舵角：船舶的几何极限舵角一般在35°～38°之间。2019/10/4第五章舵设备伍生春18四、特种舵1、一般(总)特点：①增加舵效；②提高推进效率；③减小旋回圈直径；④改善大型船舶在低速时操纵性能。2、种类：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。1)反应舵(又称迎流舵)①结构特点：舵叶前缘以螺旋桨轴线为界分别向相反方向扭曲一定角度，使其迎着螺旋桨排出的旋状水流。②作用：使尾流中的轴向诱导速度增大，减少了阻力，增加了推力。反应舵2019/10/42)主动舵①结构特点：②作用：在转舵的同时螺旋桨随之转动并发出推力，从而增加了转船力矩。即使在低速甚至主机停车的情况下，这种舵也能获得转船力矩，大大提高了船舶的操纵性。3)整流帽舵①结构特点：在流线型舵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。②作用：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。主动舵→整流帽舵→4)襟翼舵①结构特点：②作用：所产生的流体动力更大，提高了转船力矩和舵效。广泛采用。③优缺点：所需的转舵力矩较小，可相应减小舵机功率。但结构较复杂。2019/10/4215)科特导流管舵①结构特点：在螺旋桨外围套装导流管并在其后端处装一舵叶。有两种形式，一种是导流管固定焊接在船尾骨架上，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。②作用：增加推进效率，保护螺旋桨，防止绳索缠入。固定式导流管舵↓转动式导流管舵↓2019/10/4226)组合舵(又称希林舵或工字型舵)①结构特点：在流线型舵叶的上下两端各安装一块制流板。舵的剖面设计成象鱼的形状，肥大部分占20%弦长。为能控制更多的尾流，舵杆中心线通常在距导边40%弦长的位置处。舵角可在±75°范围内使用。②作用：减少舵叶上下两端的绕流损失，提高舵压力，进一步改善舵的流体性能。③特点：具有低速时操纵性好，浅水中舵效无显著下降的优点。2019/10/4237)侧推器(首、尾)；舵和螺旋桨功能合二为一的螺旋桨舵及可转动双螺旋桨舵等。尾侧推器舵、桨合一的螺旋桨舵←可转动双螺旋桨舵侧推器2019/10/424第三节操舵装置一、操舵装置分类1.按动力源分类：分电动操舵装置和液压操舵装置；2.按公约和规范分类：分主操舵装置和辅助操舵装置。主操舵装置：系指在正常情况下为驾驶船舶而使舵产生动作所必需的机械、转舵机构、舵机装置动力设备(如设有)以及附属设备和向舵杆施加转矩的设施(如舵柄或舵扇)。主操舵装置应在驾驶室和舵机室都设有控制器。辅助操舵装置：系指在主操舵装置失效时，为驾驶船舶所必需的设备。这些设备不应属于主操舵装置的任何部分，但可共用其中的舵柄、舵扇或作同样用途的部件。二、电动操舵装置1.组成：舵扇松套、舵柄键套在舵杆上。2.基本原理：3.主要组成部分的作用：1)蜗杆蜗轮：减速比大，转矩大；其机械传动中的自锁作用，可防止舵叶在受外界冲击作用下发生逆转现象，从而起到保护电动机的作用。2)缓冲弹簧：刚性大，正常情况下可顺利地传递转舵力矩。当舵叶受到外界巨大冲击力作用时，能吸收冲击能量，起保护舵机的作用。4.特点与应用：结构简单、操作方便、传动可靠、维修方便，噪声大、占用面积大。较广泛地应用于中小型船。2019/10/425三、液压操舵装置1.一般原理：液压操舵装置主要是指液压舵机，液压舵机也称电动液压舵机或电液舵机。2.特点与应用：噪声小、体积小、重量轻、转矩大、传动平稳，能实现无级调速，易于遥控和容易管理，操作方便，在操舵次数频繁时仍有较高可靠性等优点。广泛采用。3.种类：有柱塞式和转叶式两大类。2019/10/4261)柱塞式液压舵机柱塞式液压舵机也称往复式液压舵机，有二缸柱塞式和四缸柱塞式。一般由动力源、转舵机构和操纵追随机构三大部分组成。①动力源：②转舵机构：将柱塞的直线运动转变成舵柄绕舵杆作旋转运动的装置有：滑式(十字头)、滚轮式及摇摆式三种，大型船均使用滑式。③操纵追随机构：由减速器、螺杆、滑块、操纵杆、连杆(也称浮动杆)、反馈杆(也称追随杆)等一系列拉杆组成，主要作用是控制主油泵的工作状态。2019/10/4282)转叶式液压舵机转叶式液压舵机由转舵机构和动力源两大部分组成。①转舵机构：由油缸、回转体组成。回转体键套在舵杆上。②动力源：由电动机、主油泵、辅油泵和安全控制阀箱等组成。2019/10/429四、舵角限位器1.作用：防止操舵时实际舵角超过最大有效舵角。2.种类：有机械、电动和角铁架式等几种。3.位置：机械舵角限位器一般设在舵叶上侧、下舵杆与舵柱的上部、舵柄两侧极限舵角位置处。4.限制角：流线型舵一般为32°，平板舵为35°。五、操舵装置的基本性能和要求1.应配备满意的主、辅助操舵装置。其布置应使两者之一在发生故障时，不致导致另一装置不能工作。2.监控与供电要求：1)应在驾驶室和适当的主机控制位置装设指示其电动机正在运转的设备。2)供电独立，其中之一可以由应急配电板供电。2019/10/4303.主操舵装置和舵杆：1)具有足够强度，并能在船舶最大航海吃水和最大营运前进航速时进行操舵，能使舵自任一舷35°转至另一舷35°，并且于相同条件下在自一舷的35°转至另一舷30°所需的时间不超过28s；2)当舵柄处的舵杆直径(不包括航行冰区的加强)大于120mm时，操舵装置应为动力操纵；3)在最大后退航速时不致损坏，但不需验证。4.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。5.主操舵装置和辅助操舵装置动力设备的布置应：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。6.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。7.操舵装置控制系统的布置：1)主操舵装置，应在驾驶室和舵机室两处都设有控制器；2)主操舵装置应设置两套独立的控制系统，且每套系统均应能在驾驶室控制。但不要求设双套操舵手轮或手柄。如控制系统是由液压遥控传动装置组成，则除10000总吨及以上的油船、化学品船或气体运输船外，不必设置第二套独立控制系统；3)对辅助操舵装置为动力操纵的，则也应能在驾驶室和舵机室进行控制，并应独立于主操舵装置的控制系统。2019/10/4318.驾驶室与舵机室之间应设有通信设施。9.舵角位置1)主操舵装置为动力操纵的，应在驾驶室显示。舵角的显示装置应独立于操舵装置的控制系统；2)在舵机室内能看到舵角的指示。10.液压动力操舵装置应满足液压系统的循环油箱应设低位警报器，在驾驶室和机器处所内易于观察的地方发出声、光警报。11.安全阀：开启压力应不小于1.25倍的最大工作压力。12.操舵装置的应急动力：当舵柄处舵杆直径大于230mm(不包括航行冰区加强)时，应设有能在45s内向操舵装置自动供电