船舶设备系统与航海仪器PPT课件

1、第七章 船舶设备、 系统与航海仪器 船舶除应具备坚固的船体、可靠的推进动力和良好 的航 行性能外，还必需配备各种用途的设备、系统和航行仪 器， 以满足船舶营运中的各项要求。它们主要用于控制船舶 的运 动、可靠停泊、物资装卸和保证航行安全，并满足船上 人员 生活、工作的需要。 随着科学技术的不断进步，船舶的各类设备也经历 了人 力、机械、蒸汽、电气、气液传动和自动控制等几个时 代。 目前，船舶的各类机械、设备和系统都已达到了较高的 电气 化、自动化程度。 船舶设备分为通用设备和专用设备两大类。通用设 备是 指各种用途的船舶都必须具有的设备，如舵设备、锚设 备、 系泊设备、装卸设备、救生设备、桅墙

2、信号以及关闭设 备等. 专用设备则只为某些船舶专门配备，如钻井平台的 钻探 设备，科学考察船的各种取样及探测设备、渔船的渔捞 设 备、拖船的拖曳设备、补给船的补给设备等等。这里只 介绍 船舶的通用设备。 第一节 舵 设 备 一、舵设备的组成 舵设备是应用最广泛的船舶操纵设备。它由操纵装 置、 传动机构、舵机、转舵机构和舵等部分组成，见图7-1。 操 纵装置设于船舶驾驶室，它包括舵轮和舵角指示器。传 动机 构的作用是控制舵机的运转。舵机提供转舵的原动力， 其结 构和工作原理已在第六章中作了介绍。转舵机构是将舵 机的 原动力转化为作用在舵柄上的转舵力矩。舵是依靠转舵 后其 上产生的水压力使船回转。

3、此外，舵设备中还包括：当 舵转 到给定舵角时使舵机自动停止的自停装置，防止转舵超 过最 大允许舵角而导致设备损坏的限角装置舵角限制器， 以 及作为备用，通常由人力操作的太平舵装置。 从驾驶室控制设于船尾的舵机（泵、阀或电机）的 传动 机构，也有机械式、液压式和电动式等多种。目前，机 械式 已基本淘汰，只用于某些小船。液压式和电动式使用方 便， 尤其是电动式，因其操作轻便，动作灵敏，不受船体变 形和 气候影响，为大多数船舶所采用。 目前，在新型远洋船舶上已广泛应用自动操舵装置。 它 是将操纵机构与陀螺罗经联系起来，使其能自动纠正航 行中 出现的航向偏差。不但能用来保持船舶既定的航向，而 且可 以

4、实现从出航港到目的港的全程自动导航与自动操舵， 实现 无人驾驶。我国为联邦德国劳埃德轮船公司建造的全格 栅大 型冷风集装箱船“柏林快航”号，就属自动导航船舶， 该船自 动化程度很高, 全船只有16名船员。而近年建造出口的 许多 船舶，也都达到了无人机舱和无人驾驶的要求。 二、舵的各种型式 舵是舵设备中的关键部件。舵上产生的使船舶回转的 舵力（水压力），主要决定于舵的面积和它的结构型式。 舵的型式很多，并按不同标准有多种分类方法，见图 7-2。 1.按舵杆轴线分 非平衡舵 平衡舵 半平衡舵 2.按舵的支承形式分 支承舵 悬柱舵 半悬柱舵 3.按舵叶剖面形状分 平板舵 流线型舵 三、几种特殊形式的

5、流线型舵 1.襟翼舵 2.反应舵 3.整流帽舵 4.主动舵 四、潜艇舵设备 潜艇的舵设备或称操纵面如图7-5所示。 1.潜艇在垂直面内运 动的控制 2.潜艇在水平面内运 动的控制 第二节 锚泊及系泊设备 船舶的营运时间是由航行和停泊两部分组成的。船 舶停 泊的方式有两种。利用锚的抓力使船泊于水面一定位置 的叫 锚泊。用缆索使船可靠系结于码头、岸边、浮筒或相邻 船的 叫系泊。停泊设备的作用是保证船舶在水流、风和波浪 等外 力作用下仍能安全停泊而不产生严重的漂移。 一、锚泊设备 1.锚泊设备的组成 图7-6为一般运输类船舶首部锚泊设备的布置情况。 锚 泊设备由锚、锚链、锚链筒、制链器、锚机、锚链管

6、和 锚链 舱等组成。起锚时，开动锚机，在链轮的作用下，锚链 便通 过锚链筒和制链器，经锚机由锚链管进入锚链舱。锚则 随着 锚链的收起而先出土，上升离开水面，直至将锚干拉入 锚链 筒内，锚爪紧贴锚链筒口。而后关闭制（止）链器。抛 锚时 的动作相反。 在船首部，一般在首楼甲板上，都同时布置有锚泊 和系 泊设备，如图7-6所示。 船舶抛锚停泊的方式有多种, 如图7-7所示。通常 应用较 多的是船首抛锚。这种锚泊方式可使船舶所受的风力和 水流 力最小。船首可抛单锚，也可抛双锚。后者不仅可承受 较大 的外力，还可限止船舶的活动范围。只有为适应某些特 殊情 况，才采用其他锚泊方式。舷侧抛锚有利于舱室的自然

7、 通风 和在舷侧进行装卸作业。船尾抛锚常用于船舶在江河中 顺水 航行的时候。 2.锚 锚是锚泊设备中的主要部件。锚应满足抓力大、入 土性 能好、能适应于多种底质以及便于收藏等要求。在各类 船舶 上使用的锚，有多种不同的形式，如图7-8所示, 其中比 较常 用的有以下几种。 有杆锚 最具代表性的是如图7-8（a）所示的 海军锚. 无杆锚 图7-8中的（c）双爪锚和（f）无杆锚 都属于 这种类型。 大抓力锚 图7-9所示为我国独创的尾翼式ZY6 型戎氐 锚，也是一种大抓力锚，性能优良。 3.锚链 锚链是连接锚和船体，具有足够长度和强度的链条。 它 由链环、转环卸扣和连接链环等组成，其主要作用是传

8、递锚 的抓力以平衡、停泊船舶所受的外力。当抛出锚链的悬 垂状 态变化时还可以吸收作用在船体上的动载荷,使船可靠停 泊. 锚泊时放出锚链的长度决定于水深，作用在船体上的风、 流 等外力以及锚链单位长度的重量。在深水锚泊时，也使 用由 链条和钢索组合成的锚链以减小过长锚链自重造成的巨 大拉 力。 船上的有档锚链及止链器可参看图2-18。 4.锚链筒 锚链筒是贯穿外板和甲板的锚链导向孔道，也是无 杆锚 的收藏处所,一般设在船首两舷。有尾锚时, 也设尾锚链 筒。 锚链筒的内径约为锚链口径的9.510倍。现代船舶上 所设 的凹入式锚穴有利于锚的收藏。设置凸出的锚台可以避 免在 起抛锚时锚和球鼻首等船体外

9、壳发生碰撞。 5.止链器 止链器的型式有多种。一般常见的有螺旋式止链器 和闸 刀式止链器，见图7-10所示。 6.锚链管、锚链舱、弃链器 7.起锚机械 二、系泊设备 1.系泊设备的组成 船舶系泊设备包括系船索、带缆桩、导缆装置、缆 索卷 车和绞缆机械。因为系缆作业总是在舷侧进行的，所以 系缆 设备多数布置在甲板的两侧，左右对称。大部分系泊设 备分 布在船舶的首尾部。图7-11为大型船舶的首部锚及系泊 设备 的布置情况。 2.系船索 3.带缆桩 4.导缆装置 5.绞缆机械 6.缆索卷车 第三节 装卸设备 一、装卸设备 各类船舶的甲板上配置装卸设备以满足货物和各种 物品 装卸的需要。货船的装卸设备

10、也可视为专用设备。 货船装卸设备的类型主要取决于所运载的货物或货 物的 装运单元。如液货船的泵和管路，滚装船的跳板和船内 坡 道、升降机，载驳船的吊驳机等。一般货船上应用较多 的是 吊杆式起货设备和回转式甲板起重机。 1.吊杆式起货设备 普通货船上起货吊杆的布置如图7-12所示。 2.甲板起重机 现代船舶上广泛使用回转式甲板起重机，一般都为 电动 液压式。布置在舱口两端。回转式甲板起重吊臂的回转、 俯 仰和货物的升降都很灵活。操作方便，装卸效率较高。 在钻 井平台，海洋打捞救生船等海洋开发和工程船舶上，也 被广 泛使用。图7-14为回转式甲板起重机。 3.滚装船的通道系统 滚装船的通道系统包括

11、：以各种方式打开和关闭的 首 门、尾门和侧门。连接船舶和码头的折叠式的跳板，有 一定 的长度和宽度，可承受一定重量的车辆安全通过。在船 舶内 部设有固定或活动的坡道，作为上下层甲板或平台间车 辆的 过渡通道。坡道盖板则将坡道口封闭，以满足船舶的密 性和 抗沉性要求。车辆的上下过渡也可依靠舱内设置的升降 机。 图7-15所示为典型货物滚装运输系统。 二、舱口盖 1.舱口盖的型式 舱口盖的型式有多种。机械化的舱口盖有滚翻式、 滚移 式、滚卷式和绞链式等几种。图7-16所示为散装货船上 的滚 移式舱口盖。 2.液压舱口盖 目前世界上出现了多种新型的液压舱口盖，其设计 合 理、结构紧凑、操作方便，使用

12、可靠，进一步提高了装 卸作 业的自动化程度。 第四节 船舶救生设备 一、对救生设备的要求 救生设备是保障船上乘员生命安全的重要设备。它 供救 助落水人员或本船遇难时乘员自救使用。当发生海难事 故 时，除依靠通信设施及时呼救外，船上应配备足够数量 的， 能单独在海上漂浮或行驶的各种救生工具，使乘员及时 脱离 遇难船舶。 常用的救生设备有救生艇、救助艇、救生筏、救生 浮、 个人救生用具以及救生辅助设备。“国际海上人命安全 公约” 对救生设备早有明确规定。该公约的“1983年修正案” 对救 生设备又提出了若干新的要求，主要有： 对国际航行的客船，要求配备能自动扶正的部分 封闭 救生艇或全封闭救生艇；

13、 对运载易燃货物的油船，化学品货船，要求配备 能防 火至少8分钟的耐火救生艇； 对2万总吨以上的大型货船，要求救生艇能在船 舶以 5kn航速航行时降落水面； 要求救生艇、救生筏在船舶横倾20时能安全降 落 水面； 要求救生衣能保温； 要求救生圈配备自亮灯和发烟雾信号。 二、救生艇与救助艇 1.1.救生艇 图7-187-18为全封闭玻璃钢救生艇及其放艇装置。 图7-197-19为封闭式耐火救生艇的结构与部分设备。 2.2.救助艇 某些大型客船或特殊用途的船舶配备有救助艇。 3.吊艇架 每艘救生艇均应配备专用的吊艇架，且要求使用安 全可 靠，快捷省力，灵活方便。吊艇架按操作特点可分为转 出 式、摇

14、倒式和重力式三种。 图7-20所示为滑架型重力式艇架放艇过程。此外 还有倒 壁式和绞链式等多种。 图7-21为新型的装于船尾部的自由滑落式救生艇 装置。 4.救生筏 传统的刚性救生筏周边有空气箱或硬质泡沫塑料浮 力块 提供浮力。现只用于内河船舶，现代海船上多采用气胀 式救 生筏，如图7-22所示。 5.救生 浮 6.救生 圈 7.救生 衣 一般船舶只配备水面救生设备。潜艇上应配备救生 浮标、信号浮标和呼吸器等水下救生器具。而海军打捞 救生船则需配置一定数量的专用水下救生设备。 第五节 船 舶 系 统 一、船舶系统概述 1.船舶系统的功用 现代大型船舶有如海上的浮动城镇。陆地上的建筑 物都 有上

15、水、下水、煤气、取暖、通风、空调和消防等系统， 以 满足正常生活和工作的需要，创造良好的居住环境，船 舶也 不例外。 船舶系统的功用就是为满足船舶营运的需要，输送 各种 液体和气体。根据船舶的用途和航区合理地设置各种系 统， 不仅关系到船舶的航行性能、营运效率和安全，也影响 到全 船旅客和船员的工作、生活的方便和舒适。 2.船舶系统的分类与组成 系统的分类 船舶系统按用途分为两类，即各类船舶所共有的基 本系 统和特殊船舶配备的特殊系统。基本系统如舱底水系统、 压 载系统、日用水系统、消防系统和通风系统等。特殊系 统如 油船的货油系统、破冰船的纵横倾系统和潜艇的沉浮系 统 等。按输送流体的种类则

16、分为水、空气、蒸汽和油等系 统。 船舶系统的组成 各类系统都是由管子及其附件、阀件、机械和仪表 四大 部分组成。 （a）管子及其附件 管子是流体的流通渠道，按 材料 分有钢管、铁管、铜管、铝管和塑料管等多种，各有不 同用 途。管子附件是指各种连接件、弯头，为适应船体变形 和温 度变化而设置的膨胀接头等。 （b）阀件 其作用是对管路中的流体加以控制。 如接 通或关闭，限制或改变流体的流向，改变压力和流速、 流 量。用途不同，结构各异。如截止阀、止回阀、三通阀、 节 流阀以及阀箱等。 （c）机械设备 流体在管路中流动，并维持一定 的压 力和流量，要克服流动中的阻力，需要系统中的机械设 备为 之提供

17、能量, 也就是把机械能转变为流体的势能和动能。 系 统中的机械设备主要是各类泵、空气压缩机和通风机。 （d）仪表 显示系统中流体的压力、温度、流量 等相 关参数。 和陆地上的系统相比，船舶系统必须工作可靠，在 运行 中不易出故障。能够适应船舶的摇摆、颠簸、冲击、振 动等 恶劣工况，以及对海水、潮湿及结冰的抗御能力。海损 排水 系统、灭火系统应在海损、火险情况下，结构破坏、船 舶倾 斜时仍能正常工作。 二、舱底水、压载水及日用水系统 1.舱底水系统 图7-24为各舱独立的舱底水系统简图。 2.压载系统 船上的货物、燃料、汽水等载荷在营运过程中是变 化的, 必然影响船的浮态。此时，船舶重心位置及稳

18、性也发生 相应 的变化。为了使船舶在载荷变动的情况下仍具有良好的 性 能，必须对船舶的浮态、重心随时进行调整。这就要依 靠船 上的压载系统，通过各压载舱中舷外水的排出或吸入， 以及 压载水在各压载舱之间的调拨实现的。专门容纳压载水 的船 舱称为压载水舱，通常分布在双层底舱，首尾尖舱、顶 边水 舱、舷侧边水舱或深水舱内。 为保证调拨过程中压载水的双向流动，在压载系统 中不 得设置止回阀。即通过同一水泵和同一管道可将水灌入 或排 出。压载水泵设于机舱内。 3.日用水系统 日用水系统是保证船舶管理和船上人员生活所必需 的 上、下水道系统。 上水道系统 压力水柜供水目前为大多数现代中、小型客船和货 船

19、所 采用。图7-25为其工作原理图。 下水道系统 三、消防系统 1.船舶消防概述 船舶建筑封闭，设备复杂，人员密集，一旦发生火 灾， 危险性更大。故各类船舶都必须按有关要求配备消防设 备和 系统，以便有能力在无外援的情况下及时扑灭火灾进行 自 救。 发生燃烧必需具备三个条件。一是固体、液体或气 体可 燃物。二是助燃物，如空气中的氧气以及氯酸甲等氧化 剂。 三是着火火源，包括明火、电气火、摩擦撞击产生的高 热和 火花、静电感应产生的火花、雷击产生的火花，以及辐 射 热，化学反应热等。 对于不同的可燃物，如固体、油类、气体和钾、钠 等轻 金属产生的火灾，要采用不同的灭火施救方法。这些方 法是 将可

20、燃物迅速与燃烧物分隔开来的隔离法。降低火场温 度的 冷却法。利用不助燃的物质覆盖在燃烧物表面，使之与 空气 隔绝的窒息法。利用灭火剂受热分解的游离基夺取燃烧 物中 的氧气和氢氧游离基，抑制燃烧连锁反应的抑制法。对 不同 的施救方法使用不同的灭火设备。 2.水灭火系统 图7-26为船上水消防管系的布置图。 3.泡沫灭火系统 4.蒸汽或二氧化碳灭火系统 5.卤化物灭火系统 四、通风、空调、供暖系统 1.通风系统 船舶通风分自然通风和机械通风两种。自然通风主 要依 靠门、窗、舱口等开口和专门设置的通风筒和风斗，常 见的 如图7-27所示。图中（a）为烟斗式通风筒，可借人力 转动 以适应风向，主要用来

21、向舱内送进新鲜空气，背风时有 排气 作用。（b）式作用与之相似。（c）、（d）为轴吸式 排风 斗，用于排出舱内污浊空气。自然通风效果受风向、相 对速 度和温差的影响。 2.空调系统 目前在船上应用的空调装置可分为三类： 集中式空调装置 分组集中式空调装置 独立式空调装置 图7-28为集中式空调装置示意图。 3.供暖系统 第六节 航海仪器 一、航海仪器的作用 航海仪器又称导航仪器，它的作用是引导船舶按既 定航 线，安全、经济地航行至目的地，并用各种方法和手段 随时 确定自船所处的位置。 对于军舰，导航仪器不仅用于航海，还要向舰艇各 项设 备、武备和指挥系统提供位置、姿态、航向、航速等实 时信 息

22、。 现代船舶的导航过程可用图7-29的模型图描述。 把导航过程模型图中功能换成起相应作用的导航设备， 就可以看出各导航设备在整个导航过程中的使用场合及其 作用，如图7-30所示。 导航设备的作用简单地说是以下两个方面：一是随 时确 定本船所处的准确位置、航行方向和实际航速。二是识 别外 界情况，包括航道水深、海面、海下、空中和海岸目标， 掌 握海洋气象情况。其目的是引导船舶安全地实现预定的 航行 计划。 二、船舶定向仪器 罗经是指示航向的重要仪器，分磁罗经和电罗经两 种。 1.磁罗经 磁罗经是利用地球磁场作为基准测定航向的一种仪 器， 结构见图7-31。 2.陀螺罗经 陀螺罗经是应用陀螺仪的定轴性和进动性，使其旋 转轴 线精确跟踪地球子午面自动指北，从而成为一种指向仪 器。 三、船舶定位仪器 1.航海六分仪 这是一种天文导航仪器，结构见图7-32，用它能 够测定 某一天体与水线间的夹角。由于仪器上的刻度弧长为圆 周长 的六分之一，所以称