第九章舵机_船舶辅机

1、9-1概述概述舵是舵手（驾驶人员）用来保持或改变船舶在水中运动方向的专用舵是舵手（驾驶人员）用来保持或改变船舶在水中运动方向的专用设备。设备。舵有两大功能：舵有两大功能： 一是保持船舶预定航向的能力，称为航向稳定性；一是保持船舶预定航向的能力，称为航向稳定性； 二是改变船舶运动方向的能力，称回转性。二是改变船舶运动方向的能力，称回转性。 通常把二者统称为船舶的操纵性。通常把二者统称为船舶的操纵性。 9-1概述概述操舵装置：操舵装置：l动力设备：原动机l转舵机构(舵机) ：使舵叶转动的油缸等l遥控(远操)机构：控制舵叶转动的操纵机构。9-1-1舵设备的组成和舵的类型舵设备的组成和舵的类型舵杆和舵

2、杆和舵销舵销保持同一轴线。保持同一轴线。9-1-1舵设备的组成和舵的类型舵设备的组成和舵的类型舵的类型w不平衡舵图9-1(a) 舵杆轴线紧靠舵叶前缘的舵w平衡舵图9-1(b) 舵杆轴线位于舵叶前缘后面一定位置的舵w半平衡舵图9-1(c) 仅于下半部做成平衡型式的舵后两种舵在舵杆轴线之前有一定的舵叶面积，转舵时水流作用在它上面产生的扭矩可以抵消一部分轴线后舵叶面积上的扭矩，从而减轻舵机的负荷。复板舵：对称机翼型、空心结构。9-1-2舵的作用原理舵的作用原理9-1-2-1舵的水动力及其对船舶的影响舵的水动力及其对船舶的影响F 水作用力水作用力FN 舵叶两侧水压力（舵压力）舵叶两侧水压力（舵压力）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舵的水动力及其对船舶的影响舵的水动力及其对船舶的影响221AvCFLL221AvCFDDbCxxFL 升力升力FD 阻力阻力Cx 压力中心系数压力中心系数v 水流速度水流速度b 舵叶的平均宽度舵叶的平均宽度FNFFLFDA 舵叶单侧浸水面积舵叶单侧浸水面积9-1-2-1舵的水动力及其对船舶的影响舵的水动力及其对船舶的影响 假设在船舶重心G处加上一对方向相反而数值均等于F的力F1、F2 那么水作用力F对船体的作用 可用水作用力对船舶重心所产

4、生的力矩Ms和F2的作用来代替。 由由F和和F1形成的力矩形成的力矩Ms迫使船舶绕其重心向偏舵迫使船舶绕其重心向偏舵方向回转，称为转船力矩：方向回转，称为转船力矩：9-1-2-1舵的水动力及其对船舶的影响舵的水动力及其对船舶的影响 F2则又可分解为则又可分解为R和和T两个分力两个分力 纵向分力R=F2sin，增加了船舶前进的阻力 横向分力T=F2cos ，使船向偏舵的相反方向漂移。 水作用力水作用力F与船舶的与船舶的重心重心G并不在同一水平面上。并不在同一水平面上。 船在转向的同时，还存在着横倾与纵倾力矩。船在转向的同时，还存在着横倾与纵倾力矩。 转船力矩转船力矩 (Ms)(Ms)式中；L舵杆

5、轴线至船舶重心的距离 Xc舵压力中心至舵杆轴线的距离 C L 舵的升力系数 A-舵单面浸水面积 -水流速度。 -水的密度 Ms随舵角的增大而增大， 并在达到某一舵角时出现极大值Mmax9-1-2-2舵的转船力矩舵的转船力矩lAvClFXFconXlFMlLcDcLs221sin)(MS Mmax maxmax9-1-2-2舵的转船力矩舵的转船力矩 Ms出现极大值时的舵角数值，与舵叶的几何形状有关，并主要取决于舵叶的展弦比 展弦比展弦比 ： =舵叶高度舵叶高度a舵叶平均宽度舵叶平均宽度b 越小越小, 绕流的影响就越大，即在同样舵角上所产生绕流的影响就越大，即在同样舵角上所产生的舵压力越小，而达到

6、最大转船力矩时的舵角就越的舵压力越小，而达到最大转船力矩时的舵角就越大。大。反之反之越大，最大转船力矩时的舵角就越小。越大，最大转船力矩时的舵角就越小。 舵叶的值受到船舶吃水及船尾形状等条件限制 海船 (=22.5)， Mmax的舵角多介于3035 之间，规定35 河船 ( 1.02.0)， Mmax出现在35 45 舵角之间9-1-2舵的水动力矩和转舵力矩舵的水动力矩和转舵力矩FNFFLFDXcZXOFNFFLFDXcZXO9-1-2舵的水动力矩和转舵力矩舵的水动力矩和转舵力矩水动力矩：舵压力对舵杆产生的力矩。cNCNaXAvCxFM2219-1-2舵的水动力矩和转舵力矩舵的水动力矩和转舵力

7、矩转舵力矩(M)：操舵装置加在舵杆上的力矩。摩擦力矩）(faMMM公称转舵扭矩：最深航海吃水、最大航速、最大舵角时所需的扭矩。M maxmax平衡舵不平衡舵平衡舵在小舵角时，压力中心会出现在舵杆轴线前，故水故水动动力矩力矩Ma会为负值会为负值。摩擦力矩Mf始终为正值。转舵力矩M在转舵过程中基本为正值。回舵过程中即为负值。水动力矩水动力矩Ma会为负值会为负值9-1-2舵的水动力矩和转舵力矩舵的水动力矩和转舵力矩maxMMSMmaxcbaKKKAAKAAacb(1)转船力矩MS比水动力矩Ma大的多，但都与A和v2成正比，随舵角增大而增大。(2)舵叶平衡系数K(0.150.35)越大，最大水动力矩越

8、小，舵机所需公称转舵扭矩越小。(3)倒航时，水动力矩会很大。但最大倒航速度不是很大。9-1-2对舵机的基本技术要求对舵机的基本技术要求1. 基本性能35 (P/S) 3535 (P/S) 30 28s主：强度足够；最深吃水、最大航速15 (P/S) 15 230mm的舵机，45s内提供替代动力源。l应急动力为独立动力源或应急电源，能满足1套动力设备、控制系统、舵角指示的功率要求。l并满足：1万Gt以上工作 30min, 其他工作10min。总结l 1.转船力矩转船力矩MS 水作用力水作用力 F 对船舶重心所产生对船舶重心所产生的力矩。的力矩。l 2.舵的水动力矩舵的水动力矩Ma 舵压力舵压力FN对舵柱轴线所产对舵柱轴线所产生的力矩。生的力矩。l 3.转舵力矩转舵力矩M 操舵装置对舵杆施加的力矩。操舵装置对舵杆施加的力矩。l 4.磨擦力矩磨擦力矩Mf 舵柱支承处总摩擦力矩。舵柱支承处总摩擦力矩。l