舵機(jī)起貨機(jī)錨機(jī)絞纜機(jī)1舵機(jī)起貨機(jī)錨機(jī)絞纜機(jī)1第九章舵機(jī)§9—1舵的作用原理和對舵機(jī)的要求一、舵設(shè)備的組成和舵的類型舵葉：大多數(shù)船舶都采用由鋼板焊接而成的空心舵，稱為復(fù)板舵，其水平截面呈對稱機(jī)翼形，又稱流線型舵。舵葉的偏轉(zhuǎn)由操舵裝置（通常稱舵機(jī)）來控制。舵的分類：不平衡舵：舵桿軸線緊靠舵葉前緣的舵。平衡舵：舵桿軸線位于舵葉前緣后面一定位置的舵。半平衡舵：僅于下半部做成平衡型式的舵。后圖所示。2第九章舵機(jī)233二、舵的作用原理和轉(zhuǎn)舵扭矩1.舵的水作用力及其對船舶運(yùn)動的影響：舵葉上作用力分析：

當(dāng)舵葉偏轉(zhuǎn)α角后，舵葉兩側(cè)所受水壓力的合力為FN

；水流對舵葉產(chǎn)生的摩擦力為FT；在舵葉的壓力中心O上，就會產(chǎn)生一個大小等于FN與FT合力的水作用力F。4二、舵的作用原理和轉(zhuǎn)舵扭矩4

舵上的水作用力F可分解為與水流方向垂直的升力FL和與水流方向平行的阻力FD。升力FLFL=1/2CLρAv2

阻力FDFD=1/2CDρAv2

舵壓力中心至舵導(dǎo)邊的距離XX

=CXbCL-升力系數(shù)；CD-阻力系數(shù)；CX–壓力中心系數(shù)。三個系數(shù)大小隨舵角α而變，由模型試驗測定。（見后表）

V-舵葉處水流速度，一般取航速的1.15-1.2倍；

b-舵葉的平均寬度；

A-舵葉的單側(cè)浸水面積5舵上的水作用力F可分解為與水流方向垂直的升力FL和與水圖8-3為某型舵葉的流體動力特性系數(shù)曲線。6圖8-3為某型舵葉的流體動力特性系數(shù)曲線。6

舵上的水作用力F對船舶的影響：

1.產(chǎn)生轉(zhuǎn)船力矩MS

；

2.產(chǎn)生縱向分力R（R=F2sinα）增加船舶前進(jìn)的阻力；

3.產(chǎn)生橫向分力T（T=F2cosα）使船舶向偏舵的相反方向漂移；

4.水作用力F與船舶重心不在同一水平面使船舶產(chǎn)生橫傾和縱傾。7舵上的水作用力F對船舶的影響：7轉(zhuǎn)船力矩：

MS

=FL（l+XCcosα）+FDXDsinα≈FLl

=1/2CLρAv2l

XC

—舵壓力中心至舵桿軸線的距離；XC=X-Z=CXb–Z；

Z—舵桿軸線至舵葉導(dǎo)邊的距離；

l—舵桿軸線至船舶重心的距離。轉(zhuǎn)船力矩變化分析：①轉(zhuǎn)船力矩MS隨舵角的增大而增大，并在達(dá)到某一舵角時出現(xiàn)極大值MS

max

。（見上圖，CL

變化引起MS變化并產(chǎn)生極大值）②轉(zhuǎn)船力矩出現(xiàn)極大值時的舵角數(shù)值，與舵葉的幾何形狀有關(guān)，并主要取決于舵葉的展弦比λ（λ=舵葉高度h/舵葉平均寬度b）。展弦比λ越小，達(dá)到最大轉(zhuǎn)船力矩時的舵角就越大。③海船舵葉的λ一般為2-2.5，αmax為32°-35°；

內(nèi)河船舶λ一般為1.0-2.0，αmax為35°-45°。8轉(zhuǎn)船力矩：82.舵的水動力矩和轉(zhuǎn)舵扭矩舵的水動力矩:舵壓力FN對舵桿軸線所產(chǎn)生的力矩稱為舵的水動力矩，用Ma表示：

Ma=FNXC=（FLcosα+FDsinα）XC=1/2CNρAv2XC

式中：CN=CLcosα+CDsinα

轉(zhuǎn)舵扭矩:操舵裝置施加在舵桿上的扭矩稱為轉(zhuǎn)舵扭矩M，等于水動力矩Ma和舵各支承處的總摩擦扭矩Mf的代數(shù)和，即

M=Ma+Mf

普通平衡舵Mf=（0.15~0.20）Ma。

公稱轉(zhuǎn)舵扭矩:指其在規(guī)定的最大舵角時所能輸出的最大扭矩。它是根據(jù)船舶在最深航海吃水和以最大營運(yùn)航速前進(jìn)時，將舵轉(zhuǎn)到最大舵角所需要的扭矩來決定的。92.舵的水動力矩和轉(zhuǎn)舵扭矩9

平衡系數(shù)K:舵桿軸線之前的舵葉面積A’和整個舵葉面積A之比，稱為平衡系數(shù)，用K表示。平衡系數(shù)K影響:

平衡系數(shù)越大，舵葉的最大水動力矩越小，即舵機(jī)所需的公稱扭矩越小。但K不宜過大，否則在常用舵角（10～20°）范圍內(nèi)回舵時需克服的公稱轉(zhuǎn)舵扭矩就可能較大，使舵機(jī)功耗增加。一般舵的平衡系數(shù)約在0.15～0.35之間。船舶倒航時，舵葉后緣成為導(dǎo)邊，壓力中心離開舵桿軸線的距離XC增大，但倒航船速只有正航正常航速的1/2，故倒航時的水動力矩約為正航最大值的60%，所以舵機(jī)不會過載。

圖8-4為轉(zhuǎn)船力矩和舵的水動力曲線。轉(zhuǎn)船力矩和舵的水動力曲線10平衡系數(shù)K:舵桿軸線之前的舵葉面積A’和整個舵葉面積A三、對舵機(jī)的基本技術(shù)要求

我國《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》（1996）根據(jù)《國際海上人命安全公約》（SOLAS公約）的規(guī)定，要求舵機(jī)必須具有足夠的轉(zhuǎn)舵扭矩和轉(zhuǎn)舵速度，并且在某一部分萬一發(fā)生故障時，應(yīng)能迅速采取替代措施，以確保操舵能力。具體的基本技術(shù)要求：

1）必須具有一套主操舵裝置和一套輔操舵裝置；或主操舵裝置有兩套以上的動力設(shè)備，當(dāng)其中之一失效時，另一套應(yīng)能迅速投入工作。主操舵裝置應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度并能在船舶處于最深航海吃水并以最大營運(yùn)航速前進(jìn)時將舵自任何一舷35°轉(zhuǎn)至另一舷的35°，并且于相同的條件自一舷的35°轉(zhuǎn)至另一舷的30°所需的時間不超過28秒。此外在船以最大速度后退時應(yīng)不致?lián)p壞。11三、對舵機(jī)的基本技術(shù)要求11

輔操舵裝置應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，且能在船舶處于最深航海吃水，并以最大營運(yùn)航速的一半但不小于7kn前進(jìn)時，能在不超過60s內(nèi)將舵自任一舷的15°轉(zhuǎn)至另一舷的15°。在主操舵裝置備有兩臺以上相同的動力設(shè)備符合下列條件時，也可不設(shè)輔操舵裝置（1萬Gt以上油船、化學(xué)品船、液化氣體船和7萬Gt以上其它船必須如此）：即當(dāng)管系或一臺動力設(shè)備發(fā)生單項故障時應(yīng)能將缺陷隔離，以使操舵能力能夠保持或迅速恢復(fù)；對于客船，當(dāng)任一臺動力設(shè)備不工作時，或?qū)τ谪洿?，?dāng)所有動力設(shè)備都工作時，應(yīng)能滿足對主操舵裝置的要求。12輔操舵裝置應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，且能在船舶處于最深航海吃（2）主操舵裝置應(yīng)在駕駛臺和舵機(jī)室都設(shè)有控制器；當(dāng)主操舵裝置設(shè)置兩臺動力設(shè)備時，應(yīng)設(shè)有兩套獨(dú)立的控制系統(tǒng)，且均能在駕駛室控制。但如果采用液壓遙控系統(tǒng)，除1萬Gt以上的油輪（包括化學(xué)品船、液化氣船，下同）外，不必設(shè)置第二套獨(dú)立的控制系統(tǒng)。（3）對舵柄處舵桿直徑大于230mm（不包括航行冰區(qū)加強(qiáng)）的船應(yīng)設(shè)有能在45s內(nèi)向操舵裝置提供的替代動力源。這種動力源應(yīng)為應(yīng)急電源位于舵機(jī)室內(nèi)的獨(dú)立動力源，其容量至少應(yīng)能向符合輔操舵裝置要求的一臺動力設(shè)備及其控制系統(tǒng)和舵角指示器提供足夠的能源。此獨(dú)立動力源只準(zhǔn)專用于上述目的。對1萬Gt以上的船舶，它應(yīng)至少可供工作30min，對其它船舶為10min。（4）操舵裝置應(yīng)設(shè)有有效的舵角限位器。以動力轉(zhuǎn)舵的操舵裝置，應(yīng)裝設(shè)限位開關(guān)或類似設(shè)備，使舵在到達(dá)舵角限位器前停住。13（2）主操舵裝置應(yīng)在駕駛臺和舵機(jī)室都設(shè)有控制器；當(dāng)主操舵裝置（5）對1萬Gt以上的油船、化學(xué)品船、液化氣體運(yùn)輸船尚有如下一些附加要求：

當(dāng)發(fā)生單項故障（舵柄、舵扇損壞或轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)卡住除外）而喪失操舵能力時，應(yīng)能在45s內(nèi)重新獲得操舵能力。

為此，舵機(jī)可由兩個均能滿足主操舵裝置要求的獨(dú)立的動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)組成；或至少有兩個相同的動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)，在正常運(yùn)行時同時能滿足主操舵裝置要求，其中任一系統(tǒng)中液壓流體喪失時應(yīng)能被發(fā)現(xiàn)，有缺陷的系統(tǒng)應(yīng)能自動隔離，使其余動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)安全運(yùn)行。有的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)（如后面介紹的單缸體轉(zhuǎn)葉式油缸）雖不能分隔成兩部分，但如經(jīng)過嚴(yán)格的應(yīng)力分析（包括疲勞和斷裂分析）、密封設(shè)計、材料選用和試驗，則也可允許用于1萬Gt以上、10萬Gt以下的油船、化學(xué)品船、液化氣體運(yùn)輸船。在這種情況下，只對管系或動力設(shè)備而不對轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)提出下列要求：即當(dāng)發(fā)生單一故障時應(yīng)能在45s內(nèi)恢復(fù)操舵能力。14（5）對1萬Gt以上的油船、化學(xué)品船、液化氣體運(yùn)輸船尚有如下

（6）能被隔斷的、由于動力源或外力作用能產(chǎn)生壓力的液壓系統(tǒng)任何部分均應(yīng)設(shè)置安全閥。安全閥開啟壓力應(yīng)不小于1.25倍最大工作壓力；安全閥能夠排出的量應(yīng)不小于液壓泵總流量的110％，在此情況下，壓力的升高不應(yīng)超過開啟壓力的10％，且不應(yīng)超過設(shè)計壓力值。15（6）能被隔斷的、由于動力源或外力作用能產(chǎn)生壓力的液壓系統(tǒng)§9—2液壓舵機(jī)的工作原理和基本組成液壓舵機(jī)分類：按油路循環(huán)方式分為開式和閉式兩類。按油路循環(huán)方式分為泵控型和閥控型兩類。閉式液壓系統(tǒng)：油泵的排油經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)而直接返回油泵的進(jìn)口的系統(tǒng)。開式液壓系統(tǒng)：油泵的排油經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)后返回油箱的系統(tǒng)。16§9—2液壓舵機(jī)的工作原理和基本組成閉式液壓系統(tǒng)：油泵的

閥控型液壓舵機(jī)特點(diǎn)：系統(tǒng)簡單；初置費(fèi)用低；主泵排量較??；但換向沖擊大，閥工作可靠性比較差；無舵令時，泵的能耗較大，油液易發(fā)熱；做成開式系統(tǒng)時，油液的冷卻、凈化較方便，但油箱容積較大；油液易遭受污染，所以大多用于中小功率場合的舵機(jī)。

泵控型舵機(jī)的特點(diǎn)：換向沖擊小，工作平穩(wěn)；能量浪費(fèi)小，油液不易發(fā)熱；泵控型一般均采用閉式油路，油液不易遭受污染，不易氧化；油箱容積小。但系統(tǒng)復(fù)雜，初置費(fèi)用高，需配備輔泵，在條件相同情況下，泵控型主泵的排量要大于閥控型系統(tǒng)中的主泵。1717

液壓舵機(jī)的組成：轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)三個主要組成。一、泵控型液壓舵機(jī)工作原理：見圖

對尺寸既定的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)來說，舵機(jī)油泵的工作油壓主要取決于推動撞桿所需要的力，即取決于轉(zhuǎn)舵力矩。18液壓舵機(jī)的組成：轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)三個主要組

油壓與機(jī)構(gòu)尺寸關(guān)系：舵機(jī)最大工作壓力就是產(chǎn)生公稱轉(zhuǎn)舵扭矩時油泵出口處的油壓。舵機(jī)油泵的額定排出壓力不得低于舵機(jī)的最大工作壓力。油泵的額定排出壓力越大，轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)尺寸就越小，液壓油量也越少，但生產(chǎn)和管理水平要求也越高

轉(zhuǎn)舵速度與流量關(guān)系：對轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)尺寸既定的舵機(jī)來說，轉(zhuǎn)舵速度主要取決于油泵的流量，而與舵桿上的扭矩負(fù)荷無關(guān)。船舶進(jìn)出港和在窄航道航行時，用雙泵并聯(lián)，轉(zhuǎn)舵速度幾乎可提高一倍。19油壓與機(jī)構(gòu)尺寸關(guān)系：舵機(jī)最大工作壓力就是產(chǎn)生公稱轉(zhuǎn)舵扭矩三點(diǎn)浮動杠桿式追隨機(jī)構(gòu)工作原理：簡單型的三點(diǎn)浮動杠桿式追隨機(jī)構(gòu)，其中A點(diǎn)為操舵控制點(diǎn)（操縱點(diǎn)），B點(diǎn)為反饋點(diǎn)（追隨點(diǎn)），C點(diǎn)為油泵變量控制點(diǎn)。如下圖所示。

C點(diǎn)的位移取決于舵令信號大小，即油泵的供油量取決于舵令信號，所以操小舵角時，泵的供油量很小，使舵來的很慢，而當(dāng)操大舵角時，C點(diǎn)的位移需很大，而液壓泵的變量機(jī)構(gòu)的位移有限，以致造成操大舵角時不能連續(xù)進(jìn)行。為此，常在簡單型反饋桿上加付杠桿和在舵柄和反饋桿B點(diǎn)間設(shè)置可以雙向壓縮的儲能彈簧。20三點(diǎn)浮動杠桿式追隨機(jī)構(gòu)工作原理：而當(dāng)操大舵角時，C點(diǎn)的位移需付杠桿的作用：是使C點(diǎn)的位移得到放大，使操小舵角時，液壓泵也有足夠的供油量，加快轉(zhuǎn)舵。如下圖所示。21付杠桿的作用：是使C點(diǎn)的位移得到放大，使操小舵角時，液壓泵也儲能彈簧的作用：

①解決了不能連續(xù)操大舵角的不足；

②增加了泵在最大流量下的工作時間，有利于加快轉(zhuǎn)舵；

③在防浪讓舵時能起緩沖作用，以防反饋杠桿在讓大舵角時受損。對儲能彈簧的要求：不管是受到拉力還是推力作用，彈簧均受壓縮，儲存能量。但受拉時，彈簧兩端點(diǎn)間距離增長，而受推壓時，兩端點(diǎn)間距離變短。儲能彈簧的剛度必須適當(dāng)。若彈簧太弱可能使B點(diǎn)先于C點(diǎn)而移動，操舵也就無法進(jìn)行；若彈簧太強(qiáng)使反饋桿實際上相當(dāng)于一剛性桿，因而使儲能彈簧不起作用。FFFF22儲能彈簧的作用：

①解決了不能連續(xù)操大舵角的不足；

防浪閥（安全閥）的作用：

當(dāng)舵葉受到海浪或冰塊等沖擊以致使任何一側(cè)管路的油壓超過安全閥的整定壓力時，，則安全閥就會開啟，使油泵的兩側(cè)管路旁通，于是，舵葉也就會偏離所在位置，同時帶動浮動桿的B點(diǎn)，使C點(diǎn)離開中位，油泵因而排油。當(dāng)舵上的負(fù)荷消失后，安全閥關(guān)閉，舵葉在油泵的作用下，又會返回，并將B點(diǎn)帶回原位。所以，舵機(jī)能夠很好地適應(yīng)沖擊負(fù)荷，防止舵桿上的負(fù)荷過大、系統(tǒng)油壓過高和使電機(jī)過載。圖防浪閥（安全閥）的安裝組成23防浪閥（安全閥）的作用：

當(dāng)舵葉受到海浪或冰塊等沖擊另外一種泵控型閉式液壓舵機(jī)24另外一種泵控型閉式液壓舵機(jī)24二、閥控型液壓舵機(jī)

使用單向定量油泵，其吸排方向不變，油液進(jìn)出轉(zhuǎn)舵油缸的方向由駕駛臺遙控的換向閥來控制，以達(dá)改變轉(zhuǎn)舵方向的目的。圖閥控型開式液壓舵機(jī)25二、閥控型液壓舵機(jī)圖閥控型開式液壓舵機(jī)25§9—3液壓舵機(jī)的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)作用：用來將油泵供給的液壓能變?yōu)檗D(zhuǎn)動舵桿的機(jī)械能，以推動舵葉偏轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)分類：（根據(jù)動作方式的不同分）撥叉式往復(fù)式回轉(zhuǎn)式滑式滾輪式擺缸式十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)26§9—3液壓舵機(jī)的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)撥叉式往復(fù)式回轉(zhuǎn)式滑式滾輪式擺一、往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)常見的有：滑式、滾輪式、擺缸式等。

1.滑式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)（十字頭式和撥叉式）

1）十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)：主要由轉(zhuǎn)舵油缸、插入油缸中的撞桿以及與舵柄相連接的十字形滑動接頭等組成。工作原理：見右圖及后圖27一、往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)工作原理：見右圖及后圖27

四缸轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)（也稱四撞桿轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)）如下所示：28四缸轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)（也稱四撞桿轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)）如下所示：28

十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的受力分析：如圖8-7所示。液壓對舵柄產(chǎn)生作用力Q

：

Q=P/cosα=πD2p/4cosα產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵力矩M：

M

=zQRηm=z·P/cosα·R0/cosα·ηmM=πD2zpR0

ηm

/4cos2α

結(jié)論1：滑式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵力矩M隨舵角α的增大而增大，與舵的水動力矩的變化趨勢相適應(yīng)。29十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的受力分析：如圖8-7所示。結(jié)論1：滑式

結(jié)論2：十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的工作油壓不會因α的增大而急劇增加。因為：p=4Mcos2α/πD2zR0

ηm

M↑→cos2α↓

結(jié)論3：撞桿有側(cè)推力。需要轉(zhuǎn)舵扭矩很大的場合應(yīng)有可靠地平衡撞桿所受的側(cè)推力裝置（導(dǎo)板）。30結(jié)論2：十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的工作油壓不會因α的增大而急劇

十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：

1）扭矩特性良好，承載能力較大，能可靠地平衡撞桿所受的側(cè)推力，可用于轉(zhuǎn)舵扭矩很大的場合。

2）撞桿和油缸間的密封大都采用V型密封圈。密封圈工作油壓越高撐開越大，從而更加貼緊密封面，故密封可靠，磨損后還具有自動補(bǔ)償能力。此外，密封泄漏時較易發(fā)現(xiàn)，更換也較方便。

3）油缸內(nèi)壁除靠近密封端的一小段外，都不與拉桿接觸，故可不經(jīng)加工或僅作粗略加工。

4）油缸為單作用，必須成對工作，故尺寸、重量較大。而且撞杯中心線通常都按垂直于船舶尾線方向布置，故舵機(jī)室也需要較大的寬度。31十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：312）撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)圖8-10

受力分析：與十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)相同。撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：側(cè)推力可直接由撞桿本身承受而無需導(dǎo)板。撞桿軸線至舵桿軸間的距離R0可縮減26%，撞桿的最大行程因而得以減小。在公稱轉(zhuǎn)舵扭矩和最大工作油壓相同的情況下，撥叉式的占地面積可比十字頭式減少10~15%，重量亦相應(yīng)減輕10%。但公稱轉(zhuǎn)舵扭矩較大時仍以采用十字頭式為宜。322）撥叉式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)圖8-10322.滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)：圖8-11所示受力分析：

液壓對舵柄產(chǎn)生作用力：

Q=Pcosα=π/4D2pcosα

轉(zhuǎn)舵扭矩：

M=zQR0ηm=π/4D2zpR0ηm

cosα

結(jié)論：滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵扭矩隨α的增大而減小，只達(dá)到主要尺度和最大工作油壓差p

相同的滑式機(jī)構(gòu)的55%左右。在實際工作中，隨著α的增大，這種機(jī)構(gòu)的工作油壓比滑式機(jī)構(gòu)增加得快。332.滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)：圖8-11所示結(jié)論：滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)

滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：（l）控桿與舵柄之間沒有約束性的機(jī)械連接，工作時無側(cè)推力，故整個機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，安裝、拆修都較方便。（2）每個油缸均與其撞桿自成一組，故可根據(jù)實際需要，分別采用單列式、雙列式或上下重迭式等不同的布置形式，從而大大提高了布置上的靈活性。（3）滾輪與撞桿間的磨損可自動進(jìn)行補(bǔ)償，不會象滑式機(jī)構(gòu)那樣因接頭磨損、間隙增大而產(chǎn)生撞擊。（4）扭矩特性差，要達(dá)到同樣的轉(zhuǎn)舵扭矩，必須采用比滑式更大的結(jié)構(gòu)尺寸或工作油壓，故而限制了它在大扭矩舵機(jī)中的應(yīng)用。（5）當(dāng)舵葉在負(fù)扭矩作用下轉(zhuǎn)動時，如果液壓系統(tǒng)有明顯泄漏；或者在穩(wěn)舵時油路鎖閉不嚴(yán)，則滾輪就有可能與某側(cè)撞桿脫開而導(dǎo)致敲擊。因此，在某些滾輪式機(jī)構(gòu)中，在滾輪與拉桿的端部之間還增設(shè)了板簧拉緊機(jī)構(gòu)。34滾輪式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：343.擺缸式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)：圖8-12所示主要結(jié)構(gòu)：采用了與支架相鉸接的兩擺動式油缸和雙作用的活塞。轉(zhuǎn)舵時，利用活塞在油壓作用下所產(chǎn)生的往復(fù)運(yùn)動，以及兩油缸的相應(yīng)擺動，即可通過與活塞桿鉸接的舵柄，推動舵葉偏轉(zhuǎn)。油缸兩端的油管必須采用有撓性的高壓軟管。353.擺缸式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)：圖8-12所示35

擺缸式機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)舵扭矩：轉(zhuǎn)舵時，油缸擺角β（即任意舵角時油缸中心線與中舵時舵柄的垂直線間的夾角）將隨油缸的安裝角（即中舵時的油缸擺角）和舵轉(zhuǎn)角α而變。一般常使中舵時β為最大，而最大舵角時β為零或接近于零。但不論舵角α如何，β角總是很小，如果將其忽略不計，則擺缸式與滾輪式的轉(zhuǎn)舵扭矩基本相同。36擺缸式機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)舵扭矩：轉(zhuǎn)舵時，油缸擺角β（即任意舵角時擺缸式機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)舵的特點(diǎn)：

（1）用雙作用活塞代替了單作用的撞桿，提高了油缸的利用率，故在扭矩及工作油壓相同的情況下，其外形尺寸和重量可大大減小。（2）各油缸與其活塞均自成一組，而且油缸與支架、活塞桿與舵柄均采用鉸接，故結(jié)構(gòu)簡單，安裝也較方便。（3）由于采用了雙作用活塞，對油缸內(nèi)表面的加工精度、活塞桿與油缸的同軸度、以及活塞與油缸間的密封等都有較高的要求。（4）當(dāng)活塞的密封性因使用日久而變差時，轉(zhuǎn)舵速度就會變慢，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性也將降低，而檢查和更換密封件又不如撞桿式方便。此外，當(dāng)鉸接處磨損較大時，工作中也會出現(xiàn)撞擊。（5）系統(tǒng)工作時，理論排油量和進(jìn)油量嚴(yán)格說來并不完全相等，如果使用奇數(shù)的雙作用活塞式油缸（在應(yīng)急情況下）則相差更為明顯，所以在油路中必須采取容積補(bǔ)償措施。（6）扭矩特性不佳（與滾輪式類同），故除個別采用四缸結(jié)構(gòu)者公稱扭矩較大外，一般大多見諸于功率不大的航機(jī)中，使用不如滑式普遍。37擺缸式機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)舵的特點(diǎn)：37受力分析：轉(zhuǎn)舵扭矩：

M=z

pAR0ηm

結(jié)論：轉(zhuǎn)葉式機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵扭矩與舵角無關(guān)，其扭矩特性在坐標(biāo)圖上是一條與橫坐標(biāo)平行的直線。二、回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)38受力分析：二、回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)38

圖8-14示出AEG型轉(zhuǎn)葉式油缸及密封裝置?；剞D(zhuǎn)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：（1）占地面積小，重量輕，安裝方便；（2）無需外部潤滑，管理簡便，且轉(zhuǎn)舵時舵桿不受側(cè)推力，可減輕舵承磨損；（3）鈕矩特性不如滑式，但比滾輪式和擺缸式好；（4）內(nèi)泄露部位較多，密封不如往復(fù)式容易解決，容積效率較低，油壓較高時更為突出。39圖8-14示出AEG型轉(zhuǎn)葉式油缸及密封裝置。39§9-4液壓舵機(jī)的遙控系統(tǒng)

現(xiàn)代船舶的舵機(jī)，一般都同時裝有可由駕駛臺遙控的隨動操舵系統(tǒng)和自動操舵系統(tǒng)。此外，一般還同時設(shè)有非隨動操舵系統(tǒng)。

遙控系統(tǒng)分類：按操舵控制方法分：

隨動操舵系統(tǒng)；

自動操舵系統(tǒng)；

非隨動操舵系統(tǒng)。按傳遞操舵信號方法分：機(jī)械式、液壓式、電氣式和電液式?，F(xiàn)代船舶大都采用電氣式或電液式遙控系統(tǒng)。40§9-4液壓舵機(jī)的遙控系統(tǒng)40

隨動操舵系統(tǒng)：是指在操舵者發(fā)出舵角指令后，不僅可使舵按指定方向轉(zhuǎn)動，而且在舵轉(zhuǎn)到指令舵角后還能自動停止操舵的系統(tǒng)。自動操舵系統(tǒng)：是在船舶長時間沿指定航向航行時使用，它能在船舶因風(fēng)、流及螺旋槳的不對稱作用等造成偏航時，靠羅經(jīng)測知并自動發(fā)出信號，使操舵裝置改變舵角，以使船舶能夠自動地保持既定的航向。

非隨動操舵系統(tǒng)：只能控制舵機(jī)的起停和轉(zhuǎn)舵方向，當(dāng)舵轉(zhuǎn)至所需要的舵角時，操舵者必須再次發(fā)出停止轉(zhuǎn)舵的信號，才能使舵停轉(zhuǎn)。通常既可設(shè)在駕駛臺，也可在舵機(jī)室操縱，以備應(yīng)急操舵或檢修、調(diào)試舵機(jī)之用。41隨動操舵系統(tǒng)：是指在操舵者發(fā)出舵角指令后，不僅可使舵隨動舵、自動舵和非隨動（單動）舵控制框圖如下所示：42隨動舵、自動舵和非隨動（單動）舵控制框圖如下所示：42電氣、電液遙控系統(tǒng)：安修斯式、HSH式、AEG式

一.伺服油缸式舵機(jī)遙控系統(tǒng)（安修斯式，屬電液式，下圖）

43電氣、電液遙控系統(tǒng)：安修斯式、HSH式、AEG式43

二、伺服電機(jī)式舵機(jī)遙控系統(tǒng)

1.交流伺服電機(jī)式舵機(jī)遙控系統(tǒng)（HSH式，屬電液式）2.直流伺服電機(jī)式舵機(jī)遙控系統(tǒng)（AEG式，屬電氣式，見動畫）

HSH式舵機(jī)遙控系統(tǒng)的控制電路采用了無觸點(diǎn)控制，并取消了浮動桿追隨結(jié)構(gòu)。（見下兩圖）44二、伺服電機(jī)式舵機(jī)遙控系統(tǒng)44§9—5舵機(jī)液壓系統(tǒng)實例

一、泵控型舵機(jī)

液壓系統(tǒng)

圖8-17示出典型的國產(chǎn)泵控型舵機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖。

該舵機(jī)用斜盤式軸向柱塞變量泵作為主油泵，并采用直流伺服電機(jī)式電氣遙控系統(tǒng)和浮動桿追隨機(jī)構(gòu)，液壓系統(tǒng)是閉式系統(tǒng)。45§9—5舵機(jī)液壓系統(tǒng)實例一、泵控型舵機(jī)

46461.工況的選擇：單泵四缸工況；雙泵四缸工況；單泵雙缸工況。

2.主油路的鎖閉：采用雙聯(lián)液控單向閥作為主油路的鎖閉閥。鎖閉閥作用：

1）鎖閉備用泵；

2）工作泵回中時，將油路鎖閉，以防跑舵。471.工況的選擇：47安全閥的作用：

1）在轉(zhuǎn)舵時防止油泵排油側(cè)壓力超過最大工作壓力過多，以免油泵過載；

2）在停止轉(zhuǎn)舵時，當(dāng)海浪或其它外力沖擊舵葉而導(dǎo)致油路油壓過高時開啟，以保護(hù)管路、設(shè)備的安全。液壓系統(tǒng)可以被隔斷的各部分都需要分別設(shè)安全閥。3.補(bǔ)油、放氣和壓力保護(hù)：系統(tǒng)設(shè)有輔泵，經(jīng)減壓閥以及單向閥向低壓側(cè)油路補(bǔ)油。在各油缸頂部和油管高處設(shè)有放氣閥。48安全閥的作用：

1）在轉(zhuǎn)舵時防止油泵排油側(cè)壓力超過最大工4.輔油泵的作用：

1）為主油路補(bǔ)油；

2）為主油泵伺服變量機(jī)構(gòu)提供控制油；

3）冷卻主泵。

有的舵機(jī)還為伺服油缸式遙控系統(tǒng)或電液換向閥提供控制油；用油壓開啟主油路鎖閉閥。494.輔油泵的作用：49二、閥控型舵機(jī)液壓系統(tǒng)

圖8-18為哈特拉帕R4V型舵機(jī)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：采用定量油泵作為主油泵，一般都使用電氣遙控系統(tǒng)操縱電磁閥或電液換向閥，控制油液流向和轉(zhuǎn)舵方向。油路可以采用閉式、半閉式或開式。50二、閥控型舵機(jī)液壓系統(tǒng)50515152525353

工況選擇：正常工作時，U1、U2常閉，其余閥常開。當(dāng)用No.2泵帶1、2缸工作時，應(yīng)關(guān)閉P1、P2、U1，而使其余閥全開；而當(dāng)用No.1泵帶3、4缸工作時，則應(yīng)關(guān)閉P3、P4、U2，而使其余閥全開。54工況選擇：正常工作時，U1、U2常閉，其余閥常開。當(dāng)用

自動安全切換裝置：在兩組油缸之間裝有自動安全切換裝置。必要時能自動地使一對油缸與主油路隔斷，并彼此旁通，而舵機(jī)仍能繼續(xù)工作，以滿足IMO（國際海協(xié)）1983年提出的對1萬Gt以上油輪舵機(jī)的要求。

IMO部分規(guī)定見P184最后一段。55自動安全切換裝置：在兩組油缸之間裝有自動安全切換裝置?！?—6液壓舵機(jī)的管理一、舵機(jī)的充油和調(diào)試

1.系統(tǒng)的清洗和充油：

2.舵機(jī)的試驗和調(diào)整：

3.安全閥的整定：二、舵機(jī)管理注意事項

1.油位2.油溫3.油壓4.濾器

5.潤滑6.泄漏7.噪音8.機(jī)械過熱

9.聯(lián)軸節(jié)10.閥和固定螺帽56§9—6液壓舵機(jī)的管理56三、舵機(jī)常見故障分析

1.舵不能轉(zhuǎn)動：（1）遙控系統(tǒng)失靈；（2）主泵不能供油；（3）主油路旁通或嚴(yán)重泄漏；（4）主油路不通或舵轉(zhuǎn)動受阻。

2.只能單向轉(zhuǎn)舵：（1）遙控系統(tǒng)只能單向動作；（2）變量泵只能單向排油；（3）主油路單方向不通或旁通。

3.轉(zhuǎn)舵時間達(dá)不到規(guī)定要求：（1）主泵流量太??；（2）遙控系統(tǒng)動作太慢；（3）主油路有旁通或泄漏。57三、舵機(jī)常見故障分析57

4.滯舵—舵葉的轉(zhuǎn)動滯后于操舵動作：（1）主油路中混有較多氣體；（2）遙控系統(tǒng)動作遲滯；（3）泵控型系統(tǒng)主油路泄漏或旁通嚴(yán)重。

5.沖舵—舵轉(zhuǎn)到指令舵角后沖轉(zhuǎn)過頭：（1）泵變量機(jī)構(gòu)不能及時回中；（2）遙控伺服油缸的換向閥或閥控型系統(tǒng)主油路的換向閥不能回中；（3）遙控伺服油路鎖閉不嚴(yán)（油路泄漏或旁通）；以上幾種情況舵將一直沖到頂住機(jī)械舵角限位器為止。（4）控制系統(tǒng)的反饋部分有故障；（5）主油路鎖閉不嚴(yán)。584.滯舵—舵葉的轉(zhuǎn)動滯后于操舵動作：58

6.跑舵—穩(wěn)舵期間舵偏離所停舵角：

這多半是因為主油路鎖閉不嚴(yán)或遙控系統(tǒng)不穩(wěn)定所致；此外，兩臺泵共用一套浮動桿控制的變量泵中位調(diào)節(jié)不一致或調(diào)好后松動，在雙泵同時工作時也會產(chǎn)生舵停不穩(wěn)的現(xiàn)象。

7.舵機(jī)有異常噪聲和振動：（1）液體噪聲；（2）油泵機(jī)組異常噪聲；（3）管路或其它部件固定不牢；（4）轉(zhuǎn)舵油缸柱塞填料過緊；（5）某些型式的主油路鎖閉閥在舵受負(fù)扭矩作用而轉(zhuǎn)動較快時，也易產(chǎn)生敲擊；（6）舵桿軸承磨損或潤滑不良。

8.舵不準(zhǔn)—轉(zhuǎn)舵停止時實際舵角與指令舵角誤差超過±1°：

調(diào)整方法同前。596.跑舵—穩(wěn)舵期間舵偏離所停舵角：59第十章起貨機(jī)§10—1概述一、船用起貨機(jī)的主要類型按動力能源分為兩大類：電動起貨機(jī)和液壓起貨機(jī)。按具體結(jié)構(gòu)和作業(yè)方式分為兩大類：吊桿式起貨機(jī)和回轉(zhuǎn)式起貨機(jī)（克令吊）。1.吊桿式起貨機(jī)：按吊桿的承載能力分為：輕型（吊重10t以下）和重型（吊重10t以上）。按作業(yè)使用的吊桿數(shù)分為：雙吊桿式（如圖9-1所示）和單吊桿式（如圖9-2所示）。60第十章起貨機(jī)6061612.回轉(zhuǎn)式起貨機(jī)（克令吊）：結(jié)構(gòu)：在回轉(zhuǎn)式起貨機(jī)中，起貨絞車、變幅絞車、回轉(zhuǎn)絞車以及吊桿和索具等已被組裝在一個共同的回轉(zhuǎn)座臺上，作業(yè)時，各組成部分隨座臺一起回轉(zhuǎn)。液壓克令吊三個基本液壓系統(tǒng)：起貨系統(tǒng)、變幅系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)622.回轉(zhuǎn)式起貨機(jī)（克令吊）：結(jié)構(gòu)：在回轉(zhuǎn)式起貨機(jī)中，起貨絞二、對船舶起貨機(jī)的基本技術(shù)要求

1）能以額定的起貨速度吊起額定負(fù)荷；

2）能依操作者的要求方便靈敏地起、落貨物；

3）能依據(jù)起吊貨輕重、空鉤或貨物著地等不同情況，在較廣的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)運(yùn)行速度；

4）不論在起貨和落貨的過程中，都能根據(jù)需要隨時停止，并握持貨重，即能可靠地制動。以上總結(jié)為：任何起貨機(jī)都必須具有足夠的功率；必須具有反轉(zhuǎn)或換向的能力；必須能夠調(diào)速和限速；并需相應(yīng)設(shè)置常閉式制動設(shè)備和某種機(jī)械性的固鎖裝置，以便有效制動和鎖緊，從而確保安全。此外，還應(yīng)具備結(jié)構(gòu)簡單、操縱容易、工作可靠、便于維修以及防水、防凍和易于取得備件等優(yōu)點(diǎn)。63二、對船舶起貨機(jī)的基本技術(shù)要求63§10—2起貨機(jī)的液壓系統(tǒng)起貨機(jī)的液壓系統(tǒng)分類：

按額定工作油壓的高低分：高壓（20MPa以上）；中壓（中壓6.3～10MPa）；中高壓（10～20MPa）和低壓系統(tǒng)（6.3MPa以下）。

按油液循環(huán)方式的不同分：開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。開式系統(tǒng)：是指油油泵從油箱中吸油，經(jīng)換向閥輸入油馬達(dá)，而油馬達(dá)的排油則經(jīng)換向閥返回油箱。閉式系統(tǒng)：是指油馬達(dá)的排油不返回油箱，而是直接返回油泵的吸入口，故油液將在油泵與油馬達(dá)之間形成封閉的循環(huán)。按具體功能分：起升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)以及變幅機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)。（對某些可移動的甲板吊車，還有走行機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)等輔助液壓系統(tǒng)）64§10—2起貨機(jī)的液壓系統(tǒng)64一、起升機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)

起升系統(tǒng)負(fù)載的主要特點(diǎn)：無論起升、下降或停止始終存在由貨物重力所產(chǎn)生的單方向靜負(fù)荷。液壓系統(tǒng)中始終有一部分管路承受高壓，以產(chǎn)生與貨物重力相平衡的液壓力。

對起升機(jī)構(gòu)要求：能控制落貨速度，以防因重力作用而過快墜落，而且制動后能握持貨重，使其不會自行下滑。起貨機(jī)變幅機(jī)構(gòu)的工作要求基本上與此類似。起升液壓系統(tǒng)應(yīng)具有的功能：換向、調(diào)速、限速、制動、限壓保護(hù)、失壓保護(hù)、系統(tǒng)的補(bǔ)油和散熱。65一、起升機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)651）換向和調(diào)速：利用手動換向閥進(jìn)行換向和節(jié)流調(diào)速。節(jié)流調(diào)速法：通過改變系統(tǒng)中某一部分的通流面積，造成不同的流動阻力，以調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

節(jié)流調(diào)速可分為：串聯(lián)節(jié)流、并聯(lián)節(jié)流和溢流節(jié)流調(diào)速。1.閥控型開式起升系統(tǒng)：圖所示為采用定量泵的閥控型開式起升系統(tǒng)的原理圖。661）換向和調(diào)速：利用手動換向閥進(jìn)行換向和節(jié)流調(diào)速。1.閥控（1）串聯(lián)節(jié)流調(diào)速：換向閥采用閉式過渡結(jié)構(gòu)（一離開中位，P與T即關(guān)斷）時，即是串聯(lián)節(jié)流調(diào)速。如設(shè)油泵的排出壓力為p1，流量為Q1，換向閥通向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油壓力為p2,流量為Q2，那么，油泵的輸出功率即為p1Q1，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入功率則為p2Q2，調(diào)速損失包括通過溢流閥回油箱那部分油液的損失p1(Q1-Q2)和流入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油液經(jīng)換向閥時的節(jié)流損失(p1-p2)Q2，因此，調(diào)速效率為：

η=p2Q2/p1Q1

即使在輕載（p2較小）和低速（Q2較?。r，p1仍保持不變所以串聯(lián)節(jié)流的調(diào)速效率低，功率損失大，油液發(fā)熱比較厲害，且速度不穩(wěn)定，受負(fù)荷影響較大，起動和制動時也易產(chǎn)生液壓沖擊。67（1）串聯(lián)節(jié)流調(diào)速：換向閥采用閉式過渡結(jié)構(gòu)（一離開中位，P與（2）并聯(lián)節(jié)流調(diào)速：如將圖9-3中的換向閥改為圖9-4所示的過渡結(jié)構(gòu)型式，則系統(tǒng)就可實現(xiàn)并聯(lián)節(jié)流調(diào)速。當(dāng)換向閥從中位右移時，由于在油路PA打開時PT并不立即隔斷，而是隨著PA的開大而逐漸關(guān)小。并聯(lián)節(jié)流因輕載和低速時回流口開得較大，使p1的數(shù)值較?。ㄒ话阈∮谝缌鏖y的整定壓力），所以調(diào)速效率稍好，油液發(fā)熱較輕；輕載時換向閥前后的壓降（p1-p2）比串聯(lián)時小。Q2隨滑閥移動的變化比較平緩，調(diào)速性能有所改善。68（2）并聯(lián)節(jié)流調(diào)速：68（3）溢流節(jié)流調(diào)速：將圖9-3中的換向閥改成圖9-5的溢流節(jié)流式換向閥，系統(tǒng)就可實現(xiàn)溢流節(jié)流調(diào)速。在溢流式換向閥中，由于定差溢流閥兩端的油腔分別同換向閥前后油路相連通，即右端通入油泵的排壓，而左端則經(jīng)雙聯(lián)單向閥承受油馬達(dá)的進(jìn)油壓力p2。這樣使得流經(jīng)換向閥的流量，基本上取決于換向閥的閥芯位置，而不受油馬達(dá)載荷輕重的影響。69（3）溢流節(jié)流調(diào)速：將圖9-3中的換向閥改成圖9-5的溢流節(jié)70702）限速和制動：常見的限速措施單向節(jié)流閥限速和平衡閥限速。①用單向節(jié)流閥限速：在圖9-3中的執(zhí)行元件下降時的回油管路上所設(shè)的單向節(jié)流閥可在落貨時起到限速作用。回油必須經(jīng)過可調(diào)節(jié)流閥才能回油箱，因而在油馬達(dá)出口造成一定的背壓和阻轉(zhuǎn)矩。顯然，油馬達(dá)轉(zhuǎn)速越快，則其排量越大，節(jié)流閥所造成的油馬達(dá)出口背壓和阻轉(zhuǎn)矩就越高，直至與重力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相平衡，下降速度才穩(wěn)定下來。因此，只要節(jié)流閥的開度調(diào)節(jié)合適，就可達(dá)到限制貨物下降的目的。712）限速和制動：常見的限速措施單向節(jié)流閥限速和平衡閥限速。采用單向節(jié)流閥限速特點(diǎn)：

貨物越輕，重力越小，達(dá)到平衡時的油馬達(dá)出口背壓和阻力就越小，重力所能產(chǎn)生的下降速度也就越小，需在油泵供入油馬達(dá)的進(jìn)油口建立足夠大的油壓pa，以幫助貨物下降。輕載和空鉤下降時油泵的負(fù)荷反而比重載下降時高，效率較低。在油溫降低、粘度增加以及下降速度較大時，油泵的功耗也隨之增加，油液因限速節(jié)流還會進(jìn)一步發(fā)熱，故僅適用于功率不大，工作不太頻繁及負(fù)載變動較小的開式系統(tǒng)，如液壓艙蓋開關(guān)系統(tǒng)。72采用單向節(jié)流閥限速特點(diǎn)：

貨物越輕，重力越小，達(dá)到平②用平衡閥限速：在開式液壓系統(tǒng)中，控制落貨速度的另一方案是在靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)的下降回油管上裝設(shè)平衡閥。平衡閥：由一只單向閥和一只直動式順序閥構(gòu)成的，并可依控制油來路的不同而分為直控式和遠(yuǎn)控式平衡閥兩種。73②用平衡閥限速：在開式液壓系統(tǒng)中，控制落貨速度的另一

直控式平衡閥工作：通常，主閥5的開啟油壓都被調(diào)定在比最大負(fù)荷產(chǎn)生的靜壓還大的數(shù)值上。油馬達(dá)只有在一定的進(jìn)油壓力pa幫助下，才能頂開主閥5，使油馬達(dá)反轉(zhuǎn)，而其轉(zhuǎn)速則由油泵實際輸入油馬達(dá)的排量來控制。用直控平衡閥限速的特點(diǎn)：系統(tǒng)簡單可靠，且不需串接液控單向閥，在油溫、粘度以及下降速度改變時，油馬達(dá)的進(jìn)油壓力變化不大；但載荷越輕，要達(dá)到同樣的下降速度所需的pa越大，故輕載時系統(tǒng)的效率仍然較低。74直控式平衡閥工作：通常，主閥5的開啟油壓都被調(diào)定在比遠(yuǎn)控式平衡閥工作：

平衡閥的開度是受低壓管路中的pa所控制，貨物的下降速度也就受到限制。用遠(yuǎn)控平衡閥限速的特點(diǎn)：因平衡閥的控制油壓較低，而且油液粘度、下降速度和載荷變化時都保持不變，作為開式系統(tǒng)的限速方案，經(jīng)濟(jì)性比前兩種好。75遠(yuǎn)控式平衡閥工作：

平衡閥的開度是受低壓管路中的pa所

機(jī)械制動器：油馬達(dá)難免有漏泄，要保證貨物在空中而不慢慢下滑，還必須在起貨機(jī)中裝設(shè)機(jī)械制動器。工作性制動器：不延遲抱閘的制動器。見下圖非工作性制動器：延遲抱閘的制動器。見下圖76機(jī)械制動器：油馬達(dá)難免有漏泄，要保證貨物在空中而不慢3）限壓保護(hù)：起貨機(jī)在吊貨時，油泵的排油壓力主要取決于油馬達(dá)的負(fù)荷，為防止起貨機(jī)超負(fù)荷導(dǎo)致原動機(jī)過載或裝置損壞，在油泵的出口處設(shè)有安全閥。為防止油壓因液壓制動而過分升高，在高低壓管路之間設(shè)置制動溢流閥。其整定壓力可與安全閥相同，也可比安全閥提高5~10%。閥控型開式液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)：設(shè)備簡單，油液在油箱中也能較好地散熱和沉淀雜質(zhì)，但必須采用節(jié)流調(diào)速和能耗限速，工作時能量損失大，油液容易發(fā)熱，空氣易滲入導(dǎo)致油液變質(zhì)，故多用于壓力較低、功率不大或不經(jīng)常工作的場合。773）限壓保護(hù)：772.泵控型閉式起升系統(tǒng)：1）換向和調(diào)速：換向:只需改變油泵的吸排方向即可使油馬達(dá)換向。調(diào)速:泵控型起升系統(tǒng)采用容積調(diào)速法。當(dāng)油泵變量時，起貨機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之改變，可實現(xiàn)無級調(diào)速。容積調(diào)速不產(chǎn)生額外的節(jié)流損失，故經(jīng)濟(jì)性比節(jié)流調(diào)速好，油液發(fā)熱亦少。782.泵控型閉式起升系統(tǒng)：782）限速和制動：限速:閉式系統(tǒng)能在重物下降時回收利用其位能的限速方式稱為再生限速。制動:

中位閥11:用于解決油泵的回中誤差；電磁閥6:可在裝置意外失電時，使制動器因控制油的迅速泄出而抱閘，防止貨物的墜落，在泵回中時中位閥處于旁通狀態(tài)；

單向節(jié)流閥10:防止起動松閘后因中位閥失靈不能隔斷或停車時因制動器失靈不能抱閘而發(fā)生墜貨事故；單向節(jié)流閥7:起到即時抱閘延時松閘的作用，以讓中位閥先行割斷，待管路建立起油壓后再松閘，從而避免重物瞬間下墜。792）限速和制動：單向節(jié)流閥10:防止起動松閘后因中3）限壓保護(hù)：

安全溢流閥12:防止起貨機(jī)因超載而導(dǎo)致系統(tǒng)油壓過高，對系統(tǒng)限壓。（可兼作制動溢流閥）4）失壓保護(hù)：

失壓保護(hù)閥5:起失壓保護(hù)作用。5）系統(tǒng)的補(bǔ)油和散熱：低壓選擇閥13:由輔泵從低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)油。油液的散熱和冷卻，常借更換部分油液的方法來實現(xiàn)。為此，在系統(tǒng)中裝設(shè)低壓選擇閥13。803）限壓保護(hù)：

安全溢流閥12:防止起貨機(jī)因超載而泵控型閉式起升系統(tǒng)的特點(diǎn)：采用容積調(diào)速，不產(chǎn)生額外的節(jié)流損失，而且在落貨時進(jìn)行能量反饋，故經(jīng)濟(jì)性大大提高；同時也減少油液發(fā)熱，更適應(yīng)高壓。油液污染和進(jìn)入空氣的可能性也大大減小。系統(tǒng)采用變量油泵，設(shè)備復(fù)雜，初置費(fèi)高。81泵控型閉式起升系統(tǒng)的特點(diǎn)：81二、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)起貨機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和走行機(jī)構(gòu)的負(fù)荷特點(diǎn)：

1）靜力負(fù)荷（左右回轉(zhuǎn)或來回走行時的阻力）雙向存在，但一般數(shù)值不大；

2）動力負(fù)荷（回轉(zhuǎn)或走行起始與制動時的慣性力）則相對較大?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與起升機(jī)構(gòu)比較有以下特點(diǎn)：

1）由于是雙向承受負(fù)荷，其兩側(cè)主油路都可能出現(xiàn)高壓。因此，凡與高壓有關(guān)的元件都是按雙向工作考慮的。

2）制動時產(chǎn)生的較大慣性能量靠制動時制動溢流閥（泵控型由安全閥兼）的節(jié)流來消耗，同時也配有機(jī)械制動器。82二、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)828383§10-3液壓起貨機(jī)的操縱機(jī)構(gòu)

液壓起貨機(jī)的操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)能輕便靈敏地操縱控制閥或油泵的變量機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)起貨機(jī)的換向和調(diào)速。根據(jù)傳動方式的不同可分為：機(jī)械式、液壓式和電液式等幾種。一、機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)：由操縱手柄和一系列機(jī)械傳動件組成，完全用人力操縱。操縱費(fèi)力，各接頭磨損后油泵和手柄對中難于保證，已較少使用。二、液壓式操縱機(jī)構(gòu)：手動式和輔泵供油式兩種。

1.手動式液壓操縱機(jī)構(gòu)：如下圖所示。84§10-3液壓起貨機(jī)的操縱機(jī)構(gòu)8485852.輔泵供油式液壓操縱機(jī)構(gòu)：圖9-10為由輔泵供油并利用雙聯(lián)手動比例減壓閥控制的液壓操縱機(jī)構(gòu)。自出油口A輸出的油壓pA與平衡彈簧的張力ps存在如下關(guān)系：

pA=ps/a

由于ps與手柄的轉(zhuǎn)角和推力大致成正比，所以在a既定的情況下，pA近似地與手柄的轉(zhuǎn)角和推力成正比。862.輔泵供油式液壓操縱機(jī)構(gòu)：86圖9-10(b)為應(yīng)用手控比例減壓閥的液壓式操縱機(jī)構(gòu)。圖9-10(c)為電液比例換向閥。87圖9-10(b)為應(yīng)用手控比例減壓閥的液壓式操縱機(jī)構(gòu)。87三、電氣式操縱機(jī)構(gòu)電氣式操縱機(jī)構(gòu)是借電力傳遞控制信號，操作輕便，且不受距離遠(yuǎn)近的影響，特別適用于遠(yuǎn)距離操縱，并可通過便攜式操縱器進(jìn)行遙控。1）應(yīng)用比例電磁（液）換向閥的電氣式操縱機(jī)構(gòu)：對閥控型系統(tǒng)，換向閥位移的方向和大小，由控制比例電磁（液）換向閥的電流方向和大小決定。如圖9-10?所示88三、電氣式操縱機(jī)構(gòu)1）應(yīng)用比例電磁（液）換向閥的電氣式操縱機(jī)（2）電磁（液）比例泵的電氣式操縱機(jī)構(gòu)：對泵控型系統(tǒng)，改變電液比例泵的控制電流方向與大小即可改變泵的排油方向和流量，直接實現(xiàn)換向和容積調(diào)速。如圖9-13所示。89（2）電磁（液）比例泵的電氣式操縱機(jī)構(gòu)：89§10-4回轉(zhuǎn)式起貨機(jī)的液壓系統(tǒng)實例一、利布赫爾(LIEBHERR)B5/14-16型回轉(zhuǎn)式起貨機(jī)的液壓系統(tǒng)1.起升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)：如圖9-11所示90§10-4回轉(zhuǎn)式起貨機(jī)的液壓系統(tǒng)實例90

利布赫爾系統(tǒng)加設(shè)壓力記憶繼電器作用：（圖9-12）

為了在停車后重新起動時，保證制動器只有當(dāng)高壓管路中恰好建立起停車前的油壓方能松閘，以防止過早松閘導(dǎo)致貨物瞬間下墜，產(chǎn)生液壓沖擊。91利布赫爾系統(tǒng)加設(shè)壓力記憶繼電器作用：（圖9-12）

2.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)：如圖9-14所示922.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)：如圖9-14所示923.變幅機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)：如圖9-15所示933.變幅機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)：如圖9-15所示934.安全保護(hù)裝置：

1）機(jī)械限位保護(hù)：①吊鉤高位保護(hù)；②吊貨索滾筒終端保護(hù)。

2）設(shè)備連鎖保護(hù)：①通風(fēng)門連鎖保護(hù)；②油冷卻器連鎖保護(hù)；③電機(jī)的自動加熱和除潮。

3）液壓油工作狀況保護(hù)：①補(bǔ)油低壓保護(hù)；②控制油低壓保護(hù)；③起升高油壓保護(hù)；④高油溫保護(hù)；⑤低油位保護(hù)。

4）電氣工作狀況保護(hù)：①主電機(jī)過電流保護(hù)；②主電機(jī)高溫保護(hù)；③電子放大器（比例電磁線圈用）高溫保護(hù)；④控制電流過高保護(hù)。944.安全保護(hù)裝置：94圖為利布赫爾B5/14-16型回轉(zhuǎn)式起貨機(jī)的液壓系統(tǒng)圖。二、赫格?。℉AGGLUNDS）G4024型起貨機(jī)的液壓系統(tǒng)

自習(xí)95圖為利布赫爾B5/14-16型回轉(zhuǎn)式起貨機(jī)的液壓系統(tǒng)圖。

第十一章錨機(jī)和絞纜機(jī)

§11-1錨機(jī)錨設(shè)備組成：由錨、錨鏈、止鏈器和錨機(jī)所組成。利用錨機(jī)收放錨和錨鏈，即可起錨或拋錨。如圖10-1所示。96第十一章錨機(jī)和絞纜機(jī)錨設(shè)備組成錨機(jī)的結(jié)構(gòu)形式97錨機(jī)的結(jié)構(gòu)形式97錨機(jī)的結(jié)構(gòu)形式98錨機(jī)的結(jié)構(gòu)形式98錨機(jī)應(yīng)滿足以下基本要求：（1）必須由獨(dú)立的原動機(jī)或電動機(jī)驅(qū)動。對于液壓錨機(jī)，其液壓管路如果和其它甲板機(jī)械的管路連接時，應(yīng)保證錨機(jī)的正常工作不受影響。（2）在船上試驗時，錨及應(yīng)能以平均速度不小于9m/min將一只錨從水深82.5m處拉起至27.5m。（3）在滿足以上規(guī)定的平均速度和工作負(fù)載時，應(yīng)能連續(xù)工作30min；應(yīng)能在過載拉力（不小于工作負(fù)載1.5倍）作用下連續(xù)工作2min，此時不要求速度。（4）鏈輪與驅(qū)動軸之間應(yīng)裝有離合器，離合器應(yīng)有可靠的鎖緊裝置；鏈輪或卷筒應(yīng)裝有可靠的制動器，制動器剎緊后應(yīng)能承受錨鏈斷裂負(fù)荷45%的靜拉力；錨鏈必須裝設(shè)有效的止鏈器。止鏈器應(yīng)能承受相當(dāng)于錨鏈的試驗負(fù)荷。99錨機(jī)應(yīng)滿足以下基本要求：99一、錨機(jī)液壓系統(tǒng)的組成由油泵P、控制閥V、油馬達(dá)M、高置油箱T和磁性濾器F等所組成。

1.油泵：采用雙作用葉片式油泵。

2.油馬達(dá)：采用雙作用葉片式油馬達(dá)。

3.控制閥：控制閥具有兩個閥腔：

一個是換向閥腔，內(nèi)裝換向閥10和單向閥12，用以控制油馬達(dá)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)；同時，它又是一個開式過渡滑閥，可通過并聯(lián)節(jié)流，對油馬達(dá)進(jìn)行無級調(diào)速。一個是換檔閥腔，內(nèi)裝換檔閥11，通過換檔閥11即可控制油馬達(dá)的低速或高速工況。見下圖100一、錨機(jī)液壓系統(tǒng)的組成100二、液壓系統(tǒng)的工作原理1.停止：圖(a)所示。2.起錨圖(b)所示。3.拋錨：圖(c)所示。101二、液壓系統(tǒng)的工作原理101

§11-2絞纜機(jī)一、絞纜機(jī)的作用及基本要求

船舶為?？看a頭、系帶浮筒、旁靠它船和進(jìn)出船塢等所使用的機(jī)械設(shè)備，總稱為系泊設(shè)備或系纜設(shè)備。系纜設(shè)備主要組成：系纜索、帶纜樁、導(dǎo)纜孔、絞纜機(jī)以及繩車、碰墊等。對絞纜機(jī)的基本要求：應(yīng)能保證船舶在受到6級風(fēng)以下作用時仍能系住船舶。其拉力大小應(yīng)該根據(jù)船舶的尺寸，按《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》所推薦的數(shù)字選取。絞纜速度一般為15~30m/min，最大可達(dá)50m/min，達(dá)到額定拉力時速度取下限值。絞纜機(jī)按所用動力不同分類：電動絞纜機(jī)和液壓絞纜機(jī)。絞纜機(jī)按是否自動系纜分類：普通絞纜機(jī)和自動絞纜機(jī)。102§11-2絞纜二、自動絞纜機(jī)1.液壓自動絞纜機(jī)的工作原理：

1）閥控型系統(tǒng)：工作原理：如圖10-4所示。103二、自動絞纜機(jī)1032）泵控型系統(tǒng)：工作原理：如圖10-5所示。1042）泵控型系統(tǒng)：1042.液壓自動絞纜機(jī)實例：如圖10-6所示。1052.液壓自動絞纜機(jī)實例：如圖10-6所示。105

圖10-7為奈爾-三菱重工自動絞纜機(jī)的特性曲線。106圖10-7為奈爾-三菱重工自動絞纜機(jī)的特性曲線。106舵機(jī)起貨機(jī)錨機(jī)絞纜機(jī)107舵機(jī)起貨機(jī)錨機(jī)絞纜機(jī)1第九章舵機(jī)§9—1舵的作用原理和對舵機(jī)的要求一、舵設(shè)備的組成和舵的類型舵葉：大多數(shù)船舶都采用由鋼板焊接而成的空心舵，稱為復(fù)板舵，其水平截面呈對稱機(jī)翼形，又稱流線型舵。舵葉的偏轉(zhuǎn)由操舵裝置（通常稱舵機(jī)）來控制。舵的分類：不平衡舵：舵桿軸線緊靠舵葉前緣的舵。平衡舵：舵桿軸線位于舵葉前緣后面一定位置的舵。半平衡舵：僅于下半部做成平衡型式的舵。后圖所示。108第九章舵機(jī)21093二、舵的作用原理和轉(zhuǎn)舵扭矩1.舵的水作用力及其對船舶運(yùn)動的影響：舵葉上作用力分析：

當(dāng)舵葉偏轉(zhuǎn)α角后，舵葉兩側(cè)所受水壓力的合力為FN

；水流對舵葉產(chǎn)生的摩擦力為FT；在舵葉的壓力中心O上，就會產(chǎn)生一個大小等于FN與FT合力的水作用力F。110二、舵的作用原理和轉(zhuǎn)舵扭矩4

舵上的水作用力F可分解為與水流方向垂直的升力FL和與水流方向平行的阻力FD。升力FLFL=1/2CLρAv2

阻力FDFD=1/2CDρAv2

舵壓力中心至舵導(dǎo)邊的距離XX

=CXbCL-升力系數(shù)；CD-阻力系數(shù)；CX–壓力中心系數(shù)。三個系數(shù)大小隨舵角α而變，由模型試驗測定。（見后表）

V-舵葉處水流速度，一般取航速的1.15-1.2倍；

b-舵葉的平均寬度；

A-舵葉的單側(cè)浸水面積111舵上的水作用力F可分解為與水流方向垂直的升力FL和與水圖8-3為某型舵葉的流體動力特性系數(shù)曲線。112圖8-3為某型舵葉的流體動力特性系數(shù)曲線。6

舵上的水作用力F對船舶的影響：

1.產(chǎn)生轉(zhuǎn)船力矩MS

；

2.產(chǎn)生縱向分力R（R=F2sinα）增加船舶前進(jìn)的阻力；

3.產(chǎn)生橫向分力T（T=F2cosα）使船舶向偏舵的相反方向漂移；

4.水作用力F與船舶重心不在同一水平面使船舶產(chǎn)生橫傾和縱傾。113舵上的水作用力F對船舶的影響：7轉(zhuǎn)船力矩：

MS

=FL（l+XCcosα）+FDXDsinα≈FLl

=1/2CLρAv2l

XC

—舵壓力中心至舵桿軸線的距離；XC=X-Z=CXb–Z；

Z—舵桿軸線至舵葉導(dǎo)邊的距離；

l—舵桿軸線至船舶重心的距離。轉(zhuǎn)船力矩變化分析：①轉(zhuǎn)船力矩MS隨舵角的增大而增大，并在達(dá)到某一舵角時出現(xiàn)極大值MS

max

。（見上圖，CL

變化引起MS變化并產(chǎn)生極大值）②轉(zhuǎn)船力矩出現(xiàn)極大值時的舵角數(shù)值，與舵葉的幾何形狀有關(guān)，并主要取決于舵葉的展弦比λ（λ=舵葉高度h/舵葉平均寬度b）。展弦比λ越小，達(dá)到最大轉(zhuǎn)船力矩時的舵角就越大。③海船舵葉的λ一般為2-2.5，αmax為32°-35°；

內(nèi)河船舶λ一般為1.0-2.0，αmax為35°-45°。114轉(zhuǎn)船力矩：82.舵的水動力矩和轉(zhuǎn)舵扭矩舵的水動力矩:舵壓力FN對舵桿軸線所產(chǎn)生的力矩稱為舵的水動力矩，用Ma表示：

Ma=FNXC=（FLcosα+FDsinα）XC=1/2CNρAv2XC

式中：CN=CLcosα+CDsinα

轉(zhuǎn)舵扭矩:操舵裝置施加在舵桿上的扭矩稱為轉(zhuǎn)舵扭矩M，等于水動力矩Ma和舵各支承處的總摩擦扭矩Mf的代數(shù)和，即

M=Ma+Mf

普通平衡舵Mf=（0.15~0.20）Ma。

公稱轉(zhuǎn)舵扭矩:指其在規(guī)定的最大舵角時所能輸出的最大扭矩。它是根據(jù)船舶在最深航海吃水和以最大營運(yùn)航速前進(jìn)時，將舵轉(zhuǎn)到最大舵角所需要的扭矩來決定的。1152.舵的水動力矩和轉(zhuǎn)舵扭矩9

平衡系數(shù)K:舵桿軸線之前的舵葉面積A’和整個舵葉面積A之比，稱為平衡系數(shù)，用K表示。平衡系數(shù)K影響:

平衡系數(shù)越大，舵葉的最大水動力矩越小，即舵機(jī)所需的公稱扭矩越小。但K不宜過大，否則在常用舵角（10～20°）范圍內(nèi)回舵時需克服的公稱轉(zhuǎn)舵扭矩就可能較大，使舵機(jī)功耗增加。一般舵的平衡系數(shù)約在0.15～0.35之間。船舶倒航時，舵葉后緣成為導(dǎo)邊，壓力中心離開舵桿軸線的距離XC增大，但倒航船速只有正航正常航速的1/2，故倒航時的水動力矩約為正航最大值的60%，所以舵機(jī)不會過載。

圖8-4為轉(zhuǎn)船力矩和舵的水動力曲線。轉(zhuǎn)船力矩和舵的水動力曲線116平衡系數(shù)K:舵桿軸線之前的舵葉面積A’和整個舵葉面積A三、對舵機(jī)的基本技術(shù)要求

我國《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》（1996）根據(jù)《國際海上人命安全公約》（SOLAS公約）的規(guī)定，要求舵機(jī)必須具有足夠的轉(zhuǎn)舵扭矩和轉(zhuǎn)舵速度，并且在某一部分萬一發(fā)生故障時，應(yīng)能迅速采取替代措施，以確保操舵能力。具體的基本技術(shù)要求：

1）必須具有一套主操舵裝置和一套輔操舵裝置；或主操舵裝置有兩套以上的動力設(shè)備，當(dāng)其中之一失效時，另一套應(yīng)能迅速投入工作。主操舵裝置應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度并能在船舶處于最深航海吃水并以最大營運(yùn)航速前進(jìn)時將舵自任何一舷35°轉(zhuǎn)至另一舷的35°，并且于相同的條件自一舷的35°轉(zhuǎn)至另一舷的30°所需的時間不超過28秒。此外在船以最大速度后退時應(yīng)不致?lián)p壞。117三、對舵機(jī)的基本技術(shù)要求11

輔操舵裝置應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，且能在船舶處于最深航海吃水，并以最大營運(yùn)航速的一半但不小于7kn前進(jìn)時，能在不超過60s內(nèi)將舵自任一舷的15°轉(zhuǎn)至另一舷的15°。在主操舵裝置備有兩臺以上相同的動力設(shè)備符合下列條件時，也可不設(shè)輔操舵裝置（1萬Gt以上油船、化學(xué)品船、液化氣體船和7萬Gt以上其它船必須如此）：即當(dāng)管系或一臺動力設(shè)備發(fā)生單項故障時應(yīng)能將缺陷隔離，以使操舵能力能夠保持或迅速恢復(fù)；對于客船，當(dāng)任一臺動力設(shè)備不工作時，或?qū)τ谪洿?dāng)所有動力設(shè)備都工作時，應(yīng)能滿足對主操舵裝置的要求。118輔操舵裝置應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，且能在船舶處于最深航海吃（2）主操舵裝置應(yīng)在駕駛臺和舵機(jī)室都設(shè)有控制器；當(dāng)主操舵裝置設(shè)置兩臺動力設(shè)備時，應(yīng)設(shè)有兩套獨(dú)立的控制系統(tǒng)，且均能在駕駛室控制。但如果采用液壓遙控系統(tǒng)，除1萬Gt以上的油輪（包括化學(xué)品船、液化氣船，下同）外，不必設(shè)置第二套獨(dú)立的控制系統(tǒng)。（3）對舵柄處舵桿直徑大于230mm（不包括航行冰區(qū)加強(qiáng)）的船應(yīng)設(shè)有能在45s內(nèi)向操舵裝置提供的替代動力源。這種動力源應(yīng)為應(yīng)急電源位于舵機(jī)室內(nèi)的獨(dú)立動力源，其容量至少應(yīng)能向符合輔操舵裝置要求的一臺動力設(shè)備及其控制系統(tǒng)和舵角指示器提供足夠的能源。此獨(dú)立動力源只準(zhǔn)專用于上述目的。對1萬Gt以上的船舶，它應(yīng)至少可供工作30min，對其它船舶為10min。（4）操舵裝置應(yīng)設(shè)有有效的舵角限位器。以動力轉(zhuǎn)舵的操舵裝置，應(yīng)裝設(shè)限位開關(guān)或類似設(shè)備，使舵在到達(dá)舵角限位器前停住。119（2）主操舵裝置應(yīng)在駕駛臺和舵機(jī)室都設(shè)有控制器；當(dāng)主操舵裝置（5）對1萬Gt以上的油船、化學(xué)品船、液化氣體運(yùn)輸船尚有如下一些附加要求：

當(dāng)發(fā)生單項故障（舵柄、舵扇損壞或轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)卡住除外）而喪失操舵能力時，應(yīng)能在45s內(nèi)重新獲得操舵能力。

為此，舵機(jī)可由兩個均能滿足主操舵裝置要求的獨(dú)立的動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)組成；或至少有兩個相同的動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)，在正常運(yùn)行時同時能滿足主操舵裝置要求，其中任一系統(tǒng)中液壓流體喪失時應(yīng)能被發(fā)現(xiàn)，有缺陷的系統(tǒng)應(yīng)能自動隔離，使其余動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)安全運(yùn)行。有的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)（如后面介紹的單缸體轉(zhuǎn)葉式油缸）雖不能分隔成兩部分，但如經(jīng)過嚴(yán)格的應(yīng)力分析（包括疲勞和斷裂分析）、密封設(shè)計、材料選用和試驗，則也可允許用于1萬Gt以上、10萬Gt以下的油船、化學(xué)品船、液化氣體運(yùn)輸船。在這種情況下，只對管系或動力設(shè)備而不對轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)提出下列要求：即當(dāng)發(fā)生單一故障時應(yīng)能在45s內(nèi)恢復(fù)操舵能力。120（5）對1萬Gt以上的油船、化學(xué)品船、液化氣體運(yùn)輸船尚有如下

（6）能被隔斷的、由于動力源或外力作用能產(chǎn)生壓力的液壓系統(tǒng)任何部分均應(yīng)設(shè)置安全閥。安全閥開啟壓力應(yīng)不小于1.25倍最大工作壓力；安全閥能夠排出的量應(yīng)不小于液壓泵總流量的110％，在此情況下，壓力的升高不應(yīng)超過開啟壓力的10％，且不應(yīng)超過設(shè)計壓力值。121（6）能被隔斷的、由于動力源或外力作用能產(chǎn)生壓力的液壓系統(tǒng)§9—2液壓舵機(jī)的工作原理和基本組成液壓舵機(jī)分類：按油路循環(huán)方式分為開式和閉式兩類。按油路循環(huán)方式分為泵控型和閥控型兩類。閉式液壓系統(tǒng)：油泵的排油經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)而直接返回油泵的進(jìn)口的系統(tǒng)。開式液壓系統(tǒng)：油泵的排油經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)后返回油箱的系統(tǒng)。122§9—2液壓舵機(jī)的工作原理和基本組成閉式液壓系統(tǒng)：油泵的

閥控型液壓舵機(jī)特點(diǎn)：系統(tǒng)簡單；初置費(fèi)用低；主泵排量較小；但換向沖擊大，閥工作可靠性比較差；無舵令時，泵的能耗較大，油液易發(fā)熱；做成開式系統(tǒng)時，油液的冷卻、凈化較方便，但油箱容積較大；油液易遭受污染，所以大多用于中小功率場合的舵機(jī)。

泵控型舵機(jī)的特點(diǎn)：換向沖擊小，工作平穩(wěn)；能量浪費(fèi)小，油液不易發(fā)熱；泵控型一般均采用閉式油路，油液不易遭受污染，不易氧化；油箱容積小。但系統(tǒng)復(fù)雜，初置費(fèi)用高，需配備輔泵，在條件相同情況下，泵控型主泵的排量要大于閥控型系統(tǒng)中的主泵。12317

液壓舵機(jī)的組成：轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)三個主要組成。一、泵控型液壓舵機(jī)工作原理：見圖

對尺寸既定的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)來說，舵機(jī)油泵的工作油壓主要取決于推動撞桿所需要的力，即取決于轉(zhuǎn)舵力矩。124液壓舵機(jī)的組成：轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)三個主要組

油壓與機(jī)構(gòu)尺寸關(guān)系：舵機(jī)最大工作壓力就是產(chǎn)生公稱轉(zhuǎn)舵扭矩時油泵出口處的油壓。舵機(jī)油泵的額定排出壓力不得低于舵機(jī)的最大工作壓力。油泵的額定排出壓力越大，轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)尺寸就越小，液壓油量也越少，但生產(chǎn)和管理水平要求也越高

轉(zhuǎn)舵速度與流量關(guān)系：對轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)尺寸既定的舵機(jī)來說，轉(zhuǎn)舵速度主要取決于油泵的流量，而與舵桿上的扭矩負(fù)荷無關(guān)。船舶進(jìn)出港和在窄航道航行時，用雙泵并聯(lián)，轉(zhuǎn)舵速度幾乎可提高一倍。125油壓與機(jī)構(gòu)尺寸關(guān)系：舵機(jī)最大工作壓力就是產(chǎn)生公稱轉(zhuǎn)舵扭矩三點(diǎn)浮動杠桿式追隨機(jī)構(gòu)工作原理：簡單型的三點(diǎn)浮動杠桿式追隨機(jī)構(gòu)，其中A點(diǎn)為操舵控制點(diǎn)（操縱點(diǎn)），B點(diǎn)為反饋點(diǎn)（追隨點(diǎn)），C點(diǎn)為油泵變量控制點(diǎn)。如下圖所示。

C點(diǎn)的位移取決于舵令信號大小，即油泵的供油量取決于舵令信號，所以操小舵角時，泵的供油量很小，使舵來的很慢，而當(dāng)操大舵角時，C點(diǎn)的位移需很大，而液壓泵的變量機(jī)構(gòu)的位移有限，以致造成操大舵角時不能連續(xù)進(jìn)行。為此，常在簡單型反饋桿上加付杠桿和在舵柄和反饋桿B點(diǎn)間設(shè)置可以雙向壓縮的儲能彈簧。126三點(diǎn)浮動杠桿式追隨機(jī)構(gòu)工作原理：而當(dāng)操大舵角時，C點(diǎn)的位移需付杠桿的作用：是使C點(diǎn)的位移得到放大，使操小舵角時，液壓泵也有足夠的供油量，加快轉(zhuǎn)舵。如下圖所示。127付杠桿的作用：是使C點(diǎn)的位移得到放大，使操小舵角時，液壓泵也儲能彈簧的作用：

①解決了不能連續(xù)操大舵角的不足；

②增加了泵在最大流量下的工作時間，有利于加快轉(zhuǎn)舵；

③在防浪讓舵時能起緩沖作用，以防反饋杠桿在讓大舵角時受損。對儲能彈簧的要求：不管是受到拉力還是推力作用，彈簧均受壓縮，儲存能量。但受拉時，彈簧兩端點(diǎn)間距離增長，而受推壓時，兩端點(diǎn)間距離變短。儲能彈簧的剛度必須適當(dāng)。若彈簧太弱可能使B點(diǎn)先于C點(diǎn)而移動，操舵也就無法進(jìn)行；若彈簧太強(qiáng)使反饋桿實際上相當(dāng)于一剛性桿，因而使儲能彈簧不起作用。FFFF128儲能彈簧的作用：

①解決了不能連續(xù)操大舵角的不足；

防浪閥（安全閥）的作用：

當(dāng)舵葉受到海浪或冰塊等沖擊以致使任何一側(cè)管路的油壓超過安全閥的整定壓力時，，則安全閥就會開啟，使油泵的兩側(cè)管路旁通，于是，舵葉也就會偏離所在位置，同時帶動浮動桿的B點(diǎn)，使C點(diǎn)離開中位，油泵因而排油。當(dāng)舵上的負(fù)荷消失后，安全閥關(guān)閉，舵葉在油泵的作用下，又會返回，并將B點(diǎn)帶回原位。所以，舵機(jī)能夠很好地適應(yīng)沖擊負(fù)荷，防止舵桿上的負(fù)荷過大、系統(tǒng)油壓過高和使電機(jī)過載。圖防浪閥（安全閥）的安裝組成129防浪閥（安全閥）的作用：

當(dāng)舵葉受到海浪或冰塊等沖擊另外一種泵控型閉式液壓舵機(jī)130另外一種泵控型閉式液壓舵機(jī)24二、閥控型液壓舵機(jī)

使用單向定量油泵，其吸排方向不變，油液進(jìn)出轉(zhuǎn)舵油缸的方向由駕駛臺遙控的換向閥來控制，以達(dá)改變轉(zhuǎn)舵方向的目的。圖閥控型開式液壓舵機(jī)131二、閥控型液壓舵機(jī)圖閥控型開式液壓舵機(jī)25§9—3液壓舵機(jī)的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)作用：用來將油泵供給的液壓能變?yōu)檗D(zhuǎn)動舵桿的機(jī)械能，以推動舵葉偏轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)分類：（根據(jù)動作方式的不同分）撥叉式往復(fù)式回轉(zhuǎn)式滑式滾輪式擺缸式十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)132§9—3液壓舵機(jī)的轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)撥叉式往復(fù)式回轉(zhuǎn)式滑式滾輪式擺一、往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)常見的有：滑式、滾輪式、擺缸式等。

1.滑式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)（十字頭式和撥叉式）

1）十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)：主要由轉(zhuǎn)舵油缸、插入油缸中的撞桿以及與舵柄相連接的十字形滑動接頭等組成。工作原理：見右圖及后圖133一、往復(fù)式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)工作原理：見右圖及后圖27

四缸轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)（也稱四撞桿轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)）如下所示：134四缸轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)（也稱四撞桿轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)）如下所示：28

十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的受力分析：如圖8-7所示。液壓對舵柄產(chǎn)生作用力Q

：

Q=P/cosα=πD2p/4cosα產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵力矩M：

M

=zQRηm=z·P/cosα·R0/cosα·ηmM=πD2zpR0

ηm

/4cos2α

結(jié)論1：滑式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)舵力矩M隨舵角α的增大而增大，與舵的水動力矩的變化趨勢相適應(yīng)。135十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的受力分析：如圖8-7所示。結(jié)論1：滑式

結(jié)論2：十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的工作油壓不會因α的增大而急劇增加。因為：p=4Mcos2α/πD2zR0

ηm

M↑→cos2α↓

結(jié)論3：撞桿有側(cè)推力。需要轉(zhuǎn)舵扭矩很大的場合應(yīng)有可靠地平衡撞桿所受的側(cè)推力裝置（導(dǎo)板）。136結(jié)論2：十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的工作油壓不會因α的增大而急劇

十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：

1）扭矩特性良好，承載能力較大，能可靠地平衡撞桿所受的側(cè)推力，可用于轉(zhuǎn)舵扭矩很大的場合。

2）撞桿和油缸間的密封大都采用V型密封圈。密封圈工作油壓越高撐開越大，從而更加貼緊密封面，故密封可靠，磨損后還具有自動補(bǔ)償能力。此外，密封泄漏時較易發(fā)現(xiàn)，更換也較方便。

3）油缸內(nèi)壁除靠近密封端的一小段外，都不與拉桿接觸，故可不經(jīng)加工或僅作粗略加工。

4）油缸為單作用，必須成對工作，故尺寸、重量較大。而且撞杯中心線通常都按垂直于船舶尾線方向布置，故舵機(jī)室也需要較大的寬度。137十字頭式轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)的