第九章舵機(jī)_船舶輔機(jī)

1、9-1概述概述舵是舵手（駕駛?cè)藛T）用來(lái)保持或改變船舶在水中運(yùn)動(dòng)方向的專用舵是舵手（駕駛?cè)藛T）用來(lái)保持或改變船舶在水中運(yùn)動(dòng)方向的專用設(shè)備。設(shè)備。舵有兩大功能：舵有兩大功能： 一是保持船舶預(yù)定航向的能力，稱為航向穩(wěn)定性；一是保持船舶預(yù)定航向的能力，稱為航向穩(wěn)定性； 二是改變船舶運(yùn)動(dòng)方向的能力，稱回轉(zhuǎn)性。二是改變船舶運(yùn)動(dòng)方向的能力，稱回轉(zhuǎn)性。 通常把二者統(tǒng)稱為船舶的操縱性。通常把二者統(tǒng)稱為船舶的操縱性。 9-1概述概述操舵裝置：操舵裝置：l動(dòng)力設(shè)備：原動(dòng)機(jī)l轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)(舵機(jī)) ：使舵葉轉(zhuǎn)動(dòng)的油缸等l遙控(遠(yuǎn)操)機(jī)構(gòu)：控制舵葉轉(zhuǎn)動(dòng)的操縱機(jī)構(gòu)。9-1-1舵設(shè)備的組成和舵的類型舵設(shè)備的組成和舵的類型舵桿和舵

2、桿和舵銷舵銷保持同一軸線。保持同一軸線。9-1-1舵設(shè)備的組成和舵的類型舵設(shè)備的組成和舵的類型舵的類型w不平衡舵圖9-1(a) 舵桿軸線緊靠舵葉前緣的舵w平衡舵圖9-1(b) 舵桿軸線位于舵葉前緣后面一定位置的舵w半平衡舵圖9-1(c) 僅于下半部做成平衡型式的舵后兩種舵在舵桿軸線之前有一定的舵葉面積，轉(zhuǎn)舵時(shí)水流作用在它上面產(chǎn)生的扭矩可以抵消一部分軸線后舵葉面積上的扭矩，從而減輕舵機(jī)的負(fù)荷。復(fù)板舵：對(duì)稱機(jī)翼型、空心結(jié)構(gòu)。9-1-2舵的作用原理舵的作用原理9-1-2-1舵的水動(dòng)力及其對(duì)船舶的影響舵的水動(dòng)力及其對(duì)船舶的影響F 水作用力水作用力FN 舵葉兩側(cè)水壓力（舵壓力）舵葉兩側(cè)水壓力（舵壓力）F

3、F 摩擦力摩擦力FL 升力升力FD 阻力阻力F 水作用力水作用力水作用力水作用力 F FNFFLFDXcZXO9-1-2舵的作用原理舵的作用原理9-1-2-1舵的水動(dòng)力及其對(duì)船舶的影響舵的水動(dòng)力及其對(duì)船舶的影響221AvCFLL221AvCFDDbCxxFL 升力升力FD 阻力阻力Cx 壓力中心系數(shù)壓力中心系數(shù)v 水流速度水流速度b 舵葉的平均寬度舵葉的平均寬度FNFFLFDA 舵葉單側(cè)浸水面積舵葉單側(cè)浸水面積9-1-2-1舵的水動(dòng)力及其對(duì)船舶的影響舵的水動(dòng)力及其對(duì)船舶的影響 假設(shè)在船舶重心G處加上一對(duì)方向相反而數(shù)值均等于F的力F1、F2 那么水作用力F對(duì)船體的作用 可用水作用力對(duì)船舶重心所產(chǎn)

4、生的力矩Ms和F2的作用來(lái)代替。 由由F和和F1形成的力矩形成的力矩Ms迫使船舶繞其重心向偏舵迫使船舶繞其重心向偏舵方向回轉(zhuǎn)，稱為轉(zhuǎn)船力矩：方向回轉(zhuǎn)，稱為轉(zhuǎn)船力矩：9-1-2-1舵的水動(dòng)力及其對(duì)船舶的影響舵的水動(dòng)力及其對(duì)船舶的影響 F2則又可分解為則又可分解為R和和T兩個(gè)分力兩個(gè)分力 縱向分力R=F2sin，增加了船舶前進(jìn)的阻力 橫向分力T=F2cos ，使船向偏舵的相反方向漂移。 水作用力水作用力F與船舶的與船舶的重心重心G并不在同一水平面上。并不在同一水平面上。 船在轉(zhuǎn)向的同時(shí)，還存在著橫傾與縱傾力矩。船在轉(zhuǎn)向的同時(shí)，還存在著橫傾與縱傾力矩。 轉(zhuǎn)船力矩轉(zhuǎn)船力矩 (Ms)(Ms)式中；L舵桿

5、軸線至船舶重心的距離 Xc舵壓力中心至舵桿軸線的距離 C L 舵的升力系數(shù) A-舵單面浸水面積 -水流速度。 -水的密度 Ms隨舵角的增大而增大， 并在達(dá)到某一舵角時(shí)出現(xiàn)極大值Mmax9-1-2-2舵的轉(zhuǎn)船力矩舵的轉(zhuǎn)船力矩lAvClFXFconXlFMlLcDcLs221sin)(MS Mmax maxmax9-1-2-2舵的轉(zhuǎn)船力矩舵的轉(zhuǎn)船力矩 Ms出現(xiàn)極大值時(shí)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 展弦比展弦比 ： =舵葉高度舵葉高度a舵葉平均寬度舵葉平均寬度b 越小越小, 繞流的影響就越大，即在同樣舵角上所產(chǎn)生繞流的影響就越大，即在同樣舵角上所產(chǎn)生的舵壓力越小，而達(dá)到

6、最大轉(zhuǎn)船力矩時(shí)的舵角就越的舵壓力越小，而達(dá)到最大轉(zhuǎn)船力矩時(shí)的舵角就越大。大。反之反之越大，最大轉(zhuǎn)船力矩時(shí)的舵角就越小。越大，最大轉(zhuǎn)船力矩時(shí)的舵角就越小。 舵葉的值受到船舶吃水及船尾形狀等條件限制 海船 (=22.5)， Mmax的舵角多介于3035 之間，規(guī)定35 河船 ( 1.02.0)， Mmax出現(xiàn)在35 45 舵角之間9-1-2舵的水動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)舵力矩舵的水動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)舵力矩FNFFLFDXcZXOFNFFLFDXcZXO9-1-2舵的水動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)舵力矩舵的水動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)舵力矩水動(dòng)力矩：舵壓力對(duì)舵桿產(chǎn)生的力矩。cNCNaXAvCxFM2219-1-2舵的水動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)舵力矩舵的水動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)舵力

7、矩轉(zhuǎn)舵力矩(M)：操舵裝置加在舵桿上的力矩。摩擦力矩）(faMMM公稱轉(zhuǎn)舵扭矩：最深航海吃水、最大航速、最大舵角時(shí)所需的扭矩。M maxmax平衡舵不平衡舵平衡舵在小舵角時(shí)，壓力中心會(huì)出現(xiàn)在舵桿軸線前，故水故水動(dòng)動(dòng)力矩力矩Ma會(huì)為負(fù)值會(huì)為負(fù)值。摩擦力矩Mf始終為正值。轉(zhuǎn)舵力矩M在轉(zhuǎn)舵過程中基本為正值?；囟孢^程中即為負(fù)值。水動(dòng)力矩水動(dòng)力矩Ma會(huì)為負(fù)值會(huì)為負(fù)值9-1-2舵的水動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)舵力矩舵的水動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)舵力矩maxMMSMmaxcbaKKKAAKAAacb(1)轉(zhuǎn)船力矩MS比水動(dòng)力矩Ma大的多，但都與A和v2成正比，隨舵角增大而增大。(2)舵葉平衡系數(shù)K(0.150.35)越大，最大水動(dòng)力矩越

8、小，舵機(jī)所需公稱轉(zhuǎn)舵扭矩越小。(3)倒航時(shí)，水動(dòng)力矩會(huì)很大。但最大倒航速度不是很大。9-1-2對(duì)舵機(jī)的基本技術(shù)要求對(duì)舵機(jī)的基本技術(shù)要求1. 基本性能35 (P/S) 3535 (P/S) 30 28s主：強(qiáng)度足夠；最深吃水、最大航速15 (P/S) 15 230mm的舵機(jī)，45s內(nèi)提供替代動(dòng)力源。l應(yīng)急動(dòng)力為獨(dú)立動(dòng)力源或應(yīng)急電源，能滿足1套動(dòng)力設(shè)備、控制系統(tǒng)、舵角指示的功率要求。l并滿足：1萬(wàn)Gt以上工作 30min, 其他工作10min?？偨Y(jié)l 1.轉(zhuǎn)船力矩轉(zhuǎn)船力矩MS 水作用力水作用力 F 對(duì)船舶重心所產(chǎn)生對(duì)船舶重心所產(chǎn)生的力矩。的力矩。l 2.舵的水動(dòng)力矩舵的水動(dòng)力矩Ma 舵壓力舵壓力FN對(duì)舵柱軸線所產(chǎn)對(duì)舵柱軸線所產(chǎn)生的力矩。生的力矩。l 3.轉(zhuǎn)舵力矩轉(zhuǎn)舵力矩M 操舵裝置對(duì)舵桿施加的力矩。操舵裝置對(duì)舵桿施加的力矩。l 4.磨擦力矩磨擦力矩Mf 舵柱支承處總摩擦力矩。舵柱支承處總摩擦力矩。l