船舶舾裝工程主講人：楊曉寧第一章舵設(shè)備舵設(shè)備的作用和組成舵的作用原理舵的分類舵葉水動力性能計(jì)算舵設(shè)備零部件尺寸確定舵參數(shù)的選擇和布置操舵裝置特種舵舵設(shè)備的作用舵設(shè)備是船的主要操縱設(shè)備。作用是使船舶保持所需航向、改變原來行向、進(jìn)行旋回運(yùn)動。舵的作用原理當(dāng)舵角為零，舵處于正中位置，舵葉兩面流線對稱，舵上不產(chǎn)生水動力。船航向不會改變。當(dāng)舵轉(zhuǎn)過某一舵角，舵葉兩側(cè)流線對稱性破壞，兩側(cè)形成壓力差。船航向發(fā)生改變。舵角1.影響舵力大小的因素：舵力大小與舵角、舵葉浸水面積、舵相對水流的前進(jìn)速度和舵的斷面形狀等因素有關(guān)。2.最大有效舵角：舵的進(jìn)速增大，舵力也明顯增大，當(dāng)航速一定時，轉(zhuǎn)船力矩則隨舵角而變，當(dāng)海船舵角達(dá)到35°（滿舵）時，轉(zhuǎn)船力矩也達(dá)到最大值。若繼續(xù)增大舵角，轉(zhuǎn)船力矩反而降低。舵角3.舵角處于25°－32°之間時，舵效最好。一般船舶的最大有效舵角在32°－35°之間，將35°稱為使用極限舵角，超大型船舶的使用極限舵角在35°－40°之間。4.幾何舵角：船舶的幾何極限舵角一般在35°－38°之間。舵設(shè)備的組成對舵設(shè)備的要求舵設(shè)備的各部分應(yīng)能在規(guī)定的時間內(nèi)將舵轉(zhuǎn)動；能夠限制舵的轉(zhuǎn)動角度；能將舵可靠地停止在限制舵角內(nèi)的任何位置上；能夠從駕駛室內(nèi)監(jiān)視舵位；能迅速地由主要操舵裝置轉(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)該能夠盡量減少各個部分的外形尺寸和重量。舵的種類舵是舵設(shè)備中承受水動力以產(chǎn)生轉(zhuǎn)船力矩的構(gòu)件，一般安裝在船尾螺旋槳后面。舵的種類－－按舵葉剖面形狀劃分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，失速現(xiàn)象發(fā)生早。2.流線型舵，也稱復(fù)板舵，海船廣泛使用特點(diǎn)：⑴構(gòu)造比較復(fù)雜，舵葉剖面呈流線型，強(qiáng)度高；⑵內(nèi)部空心水密，能夠產(chǎn)生一定浮力，減少舵承上的壓力；⑶水動力性能好，舵的升力系數(shù)大，阻力小，舵效高。舵的種類－－按舵桿軸線位置劃分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)多，舵桿強(qiáng)度容易滿足，需要較大的轉(zhuǎn)舵力矩。2.平衡舵，海船廣泛應(yīng)用特點(diǎn)：⑴舵桿位于舵葉的前后緣之間；⑵舵桿軸線之前的舵葉起平衡作用；⑶所需的轉(zhuǎn)舵力矩小，進(jìn)而可相應(yīng)減小舵機(jī)功率。3.半平衡舵，應(yīng)用于形狀復(fù)雜船舶特點(diǎn)：下半部分為平衡舵，上半部分為不平衡舵。舵的種類－－按舵的支撐方式劃分1.支撐舵：分多支撐舵和雙支撐舵多支撐舵：與船體尾柱連接有三個及以上支撐點(diǎn)的舵。雙支撐舵：除上支撐外，在舵根處還設(shè)有一個下支撐舵。2.半懸掛舵：指下支撐的位置設(shè)在舵葉中間的舵。3.懸掛舵：指只有上支撐，沒有下支撐，舵葉全部懸掛在船體外的舵桿上。舵參數(shù)的選擇和布置舵的數(shù)目除特殊要求外，趨向于取最少數(shù)目的舵；舵與螺旋槳配合，單槳單舵、雙槳雙舵應(yīng)用最為廣泛舵的形式不平衡舵通常設(shè)置在單槳船的舵柱后面；平衡舵通常設(shè)置在有導(dǎo)框底骨，無舵柱的單槳船上；半懸掛舵，在雙槳單舵船舶、無尾柱的單槳舵船舶及多槳多舵船舶上使用較廣；懸掛舵在無尾柱的單槳或多槳船舶上均有應(yīng)用，且應(yīng)盡可能設(shè)置在螺旋槳后面。舵面積的確定船型確定以后，舵面積的選擇將直接影響船舶的操縱性。舵面積比：χ＝A/LT×100％確定舵面積的方法主要有：母型船法、統(tǒng)計(jì)資料法、規(guī)范計(jì)算法、圖譜分析法計(jì)算舵的水動力特性布置舵設(shè)備通常由舵葉、舵桿、舵銷或舵軸、上下舵承、止跳裝置、舵角限位裝置、舵機(jī)及其控制系統(tǒng)等組成。雙支點(diǎn)平衡舵：通常為設(shè)置一個或者兩個舵銷，或是帶有舵軸等形式半懸掛舵通常設(shè)置一個或兩個舵銷，并固定于掛舵臂或尾柱上懸掛舵：懸掛舵的舵桿和舵葉通常采用錐體連接操舵裝置分類按公約和規(guī)范要求：分主操舵裝置和輔助操舵裝置。主操舵裝置：系指在正常情況下為駕駛船舶而使舵產(chǎn)生動作所必需的機(jī)械、轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)、舵機(jī)裝置動力設(shè)備(如設(shè)有)以及附屬設(shè)備和向舵桿施加轉(zhuǎn)矩的設(shè)施(如舵柄或舵扇)。主操舵裝置應(yīng)在駕駛室和舵機(jī)室都設(shè)有控制器。輔助操舵裝置：系指在主操舵裝置失效時，為駕駛船舶所必需的設(shè)備。這些設(shè)備不應(yīng)屬于主操舵裝置的任何部分，但可共用其中的舵柄、舵扇或作同樣用途的部件。按動力源分類：人力操舵、電動操舵、液壓操舵操舵裝置的基本性能和要求應(yīng)配備滿意的主、輔助操舵裝置。其布置應(yīng)使兩者之一在發(fā)生故障時，不致導(dǎo)致另一裝置不能工作。監(jiān)控與供電要求：1)應(yīng)在駕駛室和適當(dāng)?shù)闹鳈C(jī)控制位置裝設(shè)指示其電動機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備。2)供電獨(dú)立，其中之一可以由應(yīng)急配電板供電。主操舵裝置和舵桿1)具有足夠強(qiáng)度，并能在船舶最大航海吃水和最大營運(yùn)前進(jìn)航速時進(jìn)行操舵，能使舵自任一舷35°轉(zhuǎn)至另一舷35°，并且于相同條件下在自一舷的35°轉(zhuǎn)至另一舷30°所需的時間不超過28s；2)當(dāng)舵柄處的舵桿直徑(不包括航行冰區(qū)的加強(qiáng))大于120mm時，操舵裝置應(yīng)為動力操縱；3)在最大后退航速時不致?lián)p壞，但不需驗(yàn)證。

輔助操舵裝置：1)具有足夠的強(qiáng)度和足以在可駕駛的航速下操縱船舶，并能在應(yīng)急情況下投入工作；2)應(yīng)能在船舶最大航海吃水和以最大營運(yùn)前進(jìn)航速的一半但不小于7kn時進(jìn)行操舵，使舵自一舷15°轉(zhuǎn)至另一舷15°，且所需時間不超過60s；3)當(dāng)舵柄處的舵桿直徑(不包括航行冰區(qū)的加強(qiáng))大于230mm時，操舵裝置應(yīng)為動力操縱。人力操舵裝置允許裝船使用的條件是：操舵力不超過160N，且其結(jié)構(gòu)不致對操舵手輪產(chǎn)生破壞性的反沖作用。當(dāng)主操舵裝置具有2臺或2臺以上相同的動力設(shè)備時，則可不必設(shè)置輔助操舵裝置。

主操舵裝置和輔助操舵裝置動力設(shè)備的布置應(yīng)：1)當(dāng)動力源發(fā)生故障失效后又恢復(fù)輸送時，能自動再起動；2)能從駕駛室控制使其投入工作；3)任一臺操舵裝置動力設(shè)備的動力源發(fā)生故障時，應(yīng)在駕駛室里發(fā)出聲、光警報。操舵裝置控制系統(tǒng)的布置：1)主操舵裝置，應(yīng)在駕駛室和舵機(jī)室兩處都設(shè)有控制器；2)主操舵裝置應(yīng)設(shè)置兩套獨(dú)立的控制系統(tǒng)，且每套系統(tǒng)均應(yīng)能在駕駛室控制。但不要求設(shè)雙套操舵手輪或手柄。如控制系統(tǒng)是由液壓遙控傳動裝置組成，則除10000總噸及以上的油船、化學(xué)品船或氣體運(yùn)輸船外，不必設(shè)置第二套獨(dú)立控制系統(tǒng)；3)對輔助操舵裝置為動力操縱的，則也應(yīng)能在駕駛室和舵機(jī)室進(jìn)行控制，并應(yīng)獨(dú)立于主操舵裝置的控制系統(tǒng)。駕駛室與舵機(jī)室之間應(yīng)設(shè)有通信設(shè)施。舵角位置1)主操舵裝置為動力操縱的，應(yīng)在駕駛室顯示。舵角的顯示裝置應(yīng)獨(dú)立于操舵裝置的控制系統(tǒng)；2)在舵機(jī)室內(nèi)能看到舵角的指示。液壓動力操舵裝置應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)的循環(huán)油箱應(yīng)設(shè)低位警報器，在駕駛室和機(jī)器處所內(nèi)易于觀察的地方發(fā)出聲、光警報。安全閥：開啟壓力應(yīng)不小于1.25倍的最大工作壓力。操舵裝置的應(yīng)急動力：當(dāng)舵柄處舵桿直徑大于230mm(不包括航行冰區(qū)加強(qiáng))時，應(yīng)設(shè)有能在45s內(nèi)向操舵裝置自動供電的應(yīng)急電源或位于舵機(jī)室內(nèi)的獨(dú)立動力源。在10000總噸及以上的每艘船舶上，替代動力源應(yīng)具有足夠供應(yīng)至少連續(xù)工作30min的能量，在任何其他船舶上則至少為10min。10000總噸及以上的每艘油船、化學(xué)品船或氣體運(yùn)輸船和70000總

噸及以上的每艘其他船舶，其主操舵裝置應(yīng)設(shè)有兩臺或兩臺以上相同的動力設(shè)備。10000總噸及以上的每艘油船、化學(xué)品船、液化氣體運(yùn)輸船的操舵裝置還應(yīng)滿足：1)當(dāng)主操舵裝置的一個動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)的任何部分(除舵柄、舵扇或?yàn)橥瑯幽康姆?wù)的部件或因轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)卡住以外)發(fā)生單項(xiàng)故障以致喪失操舵能力時，能在45s內(nèi)重新獲得操舵能力；2)主操舵裝置應(yīng)包括：(1)兩個獨(dú)立和分開的動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)；或(2)