船舶结构与设备_舵设备PPT课件

1、第五章 舵设备 第一节 舵设备的作用及其组成 第二节 舵的类型和结构 第三节 操舵装置 第四节 操舵装置的控制系统 第五节 自动舵、自适应舵与自动驾驶仪 第六节 操舵要领及注意事项 第七节 舵设备的检查保养与试验 1、作用：船舶在航行中按驾驶人员的意图保持和改变航向、旋回 运动的工具。 2、组成： （1）舵装置：舵叶、舵杆、舵承 （2）操舵装置：舵机及转舵装置： （3）操舵装置的控制装置： （4）附属装置。 第一节 舵设备的作用及其组成 3、舵力分析 右舵，左侧流速加快，右侧的 流速减慢，产生压力差P，加 上摩擦阻力r，其合力为舵力R。 结论：舵力的大小与舵角、舵 叶面积、舵速、舵断面积形状、

2、 船舶浮态及水深等因素有关。 对于海船来说，3235度为极 限舵角。 半平衡舵 不平衡舵 三支点平衡舵 穿心舵轴平衡舵 半悬挂舵 悬挂舵 多支承舵 双支承舵 第二节 舵的类型和结构 3、按舵叶的剖面形状 分类 1） 平板舵 2）流线型舵 优点：水动力性能好， 舵的升力系数高，阻力 系数低，即舵效高。 4、特种舵 可减少舵叶两端的绕流损失，进一步改善舵的流体 的动力性能 二、舵的结构 特点：结构简单， 操作简便， 工作可靠， 适用于中 小型船舶。 一、电动操舵装置 往复式液压舵机 滑式转舵装置 滚轮式转舵装置 摆缸式转舵装置 转叶式液压舵机 l二、液压操舵装置 五、舵角限位器 l四、辅助操舵装置

3、 l 共用舵柄和舵扇 1、对一艘船舶应满足 如果设置一个主操舵装置和一个辅助操舵装置，对主辅操舵装置 的布置，应满足当它们中的一个失效时应不致使另一个失效。 2、主操舵装置和舵杆应能满足 1）具有足够的强度并能在最大营运前进航速时进行操舵，使舵自 任一舷的35度转至另一舷的30度所需的时间不超过28秒。 2）为了满足上款的要求，当舵柄处的舵杆直径（不包括航行冰区 的加强）大于120毫米时，该操舵装置应为动力操作。 3）设计成船舶最大后退速度（指船舶的最大航海吃水情况下用设 计的最大后退功率估计能达到的速度）时不致损坏。但这一设计 要求不需要在试航中的最大后退速度和最大舵角进行验证。 六、.操舵

4、装置的基本要求 1）具有足够的强度和足以在可驾驶的航速下操纵船舶， 并能在紧急时迅速投入工作。 2）能在最大营运前进航速的一半但不小于7节时进行 操舵，使舵自任一舷的15度转至另一舷的15度，且 所需的时间不超过60秒。 3）为了满足上款的要求，在任何情况下，当舵柄处的 舵杆直径（不包括航行冰区的加强）大于230毫米 时，该操舵装置应为动力操作。 4）人力操舵装置只有当其操作力在正常情况下不超过 160N时方允许装船使用。 4、主、辅操舵装置动力设备的布置应能满足 1）当动力源发生故障失效后又恢复输送时，能自动再 启动。 3、辅助操舵装置应能满足 3）任一台操舵装置动力设备的动力源发生故障时，

5、应 在驾驶室发出声、光警报。 4）如主操舵装置具有两台或几台相同的动力设备，则 在下列条件下可不设辅助操舵装置： （1）对于客船，当任一台动力设备不工作时，主操舵 装置仍能按上2 1）的规定进行操舵。 （2）对于货船，当所有动力设备都工作时，主操舵 装置仍能按上2 1）的规定进行操舵。 （3）主操舵装置应布置成当其管系或一台动力设备发 生单项故障时，此缺陷能被隔离，使操舵能力能 够保持或迅速恢复。 2）能在驾驶室使其投入工作 第四节 操舵装置的控制系统 一、液压控制系统 通过一组充满甘油和水液体的连通器，将驾驶台的操舵动作传到舵机室的受动器。 液压控制系统示意图： 二、电力控制系统（海船上普遍

6、使用） 优点：轻便灵敏，线路易于布置，对船体变形和温度变化可不受影 响，工作可靠，维修方便，并有利于操舵自动化。 1、 随动操舵系统 （ 有舵角反馈发送器） 三、应急操舵 （3个月一次） 2、手柄控制系统 （没有舵角反馈发送器，手柄或揿钮直接 控制） 舵机间应急操舵手柄 1）对主操舵装置，应在驾驶室和舵机室两处都设有控制器。 2）对主操舵装置是由两台或几台相同的动力设备组成 不设辅助操舵 装置时，应设置两个独立的控制系统，且每个系统均应能在驾驶室控 制。 3）对于辅助操舵装置应在舵机室进行控制。若辅助操 舵装置是用动 力操纵的，则也应能在驾驶室进行控 制，并应独立于主操舵装置的控 制系统。 4

7、）能从驾驶室操作的主、辅操舵装置的控制系统应符 合下列要求。 1、操舵装置控制系统的布置 l四、操舵控制系统的要求 6）驾驶室与舵机室之间应备用通信设施。 7）舵角位置应在驾驶室及舵机室显示。舵角指示应与操舵装置控制 系统独立。 8）驾驶室和舵机室应固定展示带有原理框图的适当操作说明。此说 明表明操舵装置控制系统和动力转舵系统的转换程序。 5） 当控制系统的电源供应发生故障后，应能在驾驶室发出能视听的报 警。 （1）在舵机室应设有能将驾驶室操作的控制系统与其 所服务的操舵装 置脱开的设施。 （2）此控制系统应能在驾驶室某一位置被投入操。 第五节第五节 自动舵、自适应舵与自动驾驶自动舵、自适应舵

8、与自动驾驶 仪仪 l优点：自动纠正偏航角，减轻人员的劳动强度，航向精 度高，提高航速，减少燃料消耗，缩短航程。 一、一般自动舵： （一）自动舵的基本工作原理 （二）自动舵的种类 1、按船舶偏航角来操舵的自动舵 2、按船舶偏航角和偏航角速度来操舵的自动舵。 克服船舶惯性。 3、按偏航角、偏航角速度、及偏航角积分来操 舵的自动舵。 )( 21 dt d KK 1 K )(321dtK dt d KK （三）自动舵的使用操作程序 1、随动操舵 2、自动操舵 3、应急操舵 1、灵敏度调节 (天气调节) (航摆角调节) 2、舵角调节 (比例调节) 3、反舵角调节 4、压舵调节 5、航向改变调节 6、零位

9、修正调节 （三）自动舵的调节 操舵调节 多功能操舵仪 能适应船舶运动特性和海况的变化，自动确定各项系数，得到最佳控制，减少操舵次数，减小舵角等。 组成: 1、一般自动舵; 2、数学模型;计算、比较、鉴别 3、辨识装置： 4、卡尔曼滤波器 5、最佳控制器：发出最佳舵令。 6、增益调节器 二、 自适应自动舵 三、 航迹舵 转舵原理 航迹舵中的微处理机对输入的数据进行计算分析与处理，给出一连串的变化的指标航向，而使船舶自动航行 在规定的舷迹带内，并按指标航向自动转向； 数据的获得和处理 航迹使用注意事项 一、检查保养 1、日常检查保养 1）平时 2）开航前 对舵方法 3）航行中 4）停靠后 l 第六

10、节第六节 舵设备的检查保养与试验舵设备的检查保养与试验 2、定期检查保养 每3个月应对舵进行一次全面的检查和保养。 1）查看舵杆、舵叶各部分磨损及损坏情况，做好记录。 2）检查电操舵装置的绝缘和触点情况，用不带毛头的细布清洁，做好 记录。液压式舵角要检查泄漏情况及油的质量，以及时修复并充液。 二、试验 1、系泊试验 2）主操舵装置的强度 3）舵角极位限制器的正确性 4）转舵周期 5）船舶主、辅操舵装置的布置应合理和实际可行 6）检查舵制动装置的工作可靠性。 2、航行试验 系泊试验合格后才可进行航行试验。其试验内容如下： 1）全速前进中转舵周期是否符合规定（同系泊试） 2）舵角指示器的误差不超过

11、规定。 3）记录在全速后退时向两舷转舵的速度和工作可靠性。 4）主、辅操舵装置间的转换是否符合要求。 5）人力操舵的速度和工作的可靠性。 6）记录自动操作装置灵敏度和航向超出允许偏差时自动报警的可靠性。 7）舵制动装置的可靠性。 8）记录“ Z”字试验中舵角、旋回角速度、航向变化等曲线。 9）主驾驶室和应急驾驶室间通信联络的可靠性。 一、操舵要领 1、 操舵要求 2、掌握罗经基线与船舶航行方向的关系。 3、按航向操舵 4、压舵 5、不用急舵 6、按导标操舵 二、操舵注意事项 l第七节第七节 操舵要领及注意事项操舵要领及注意事项 特点 第八节 舵令及操 舵基本方法 标准舵令：见p125 3、舵力

12、分析 右舵，左侧流速加快，右侧的 流速减慢，产生压力差P，加 上摩擦阻力r，其合力为舵力R。 结论：舵力的大小与舵角、舵 叶面积、舵速、舵断面积形状、 船舶浮态及水深等因素有关。 对于海船来说，3235度为极 限舵角。 半平衡舵 不平衡舵 三支点平衡舵 穿心舵轴平衡舵 半悬挂舵 悬挂舵 多支承舵 双支承舵 第二节 舵的类型和结构 能适应船舶运动特性和海况的变化，自动确定各项系数，得到最佳控制，减少操舵次数，减小舵角等。 组成: 1、一般自动舵; 2、数学模型;计算、比较、鉴别 3、辨识装置： 4、卡尔曼滤波器 5、最佳控制器：发出最佳舵令。 6、增益调节器 二、 自适应自动舵 2、航行试验 系泊试验合格后才可进行航行试验。其试验内容如下： 1）全速前进中转舵周期是否