《船舶结构与设备》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 舵设备与操舵 Steering Equipment（1/2）

第五章舵设备与操舵CH5SteeringEquipment

第五章 舵设备与操舵 CH5 Steering Equipment

第一节舟舵设备的组成和作用原理组成：舵装置：运输船舶一般利用舵叶上产生侧向水平升力来操船舶。舵装置包括舵舵杆和舵承三部分。为产生较大的转船力矩，舵装置宜远离船的回转中心。舵叶通常安置在船尾螺旋奖后，以承受水流的作用产生转船力矩使船回转操舵装置：它是舵机及其转舵机构的统称。安置在尾尖舱甲板平台上的舵机舱内。舵机为转舵的动力设备，通过转舵机构产生并向舵杆施加转舵的力矩，以转动舵叶或转动导管等操舵装置控制系统：主要部分设于驾驶室内，将能令通过电力或液压控制系统由驾驶室传递给舵机，以控制其动作舵设备的附属装置。「舵角限位、舵角指示]舵设备是船舶的主要操纵设备，其作用是使在航船舶保持或改变船向或运动方向，及使船舶作旋回运动

第一节 舵设备的组成和作用原理 一、组成： ➢ 舵装置：运输船舶一般利用舵叶上产生侧向水平升力来操纵 船舶。舵装置包括舵舵杆和舵承三部分。为产生较大的转船 力矩，舵装置宜远离船的回转中心。舵叶通常安置在船尾螺 旋桨后，以承受水流的作用，产生转船力矩使船回转。 ➢ 操舵装置：它是舵机及其转舵机构的统称。安置在尾尖舱甲 板平台上的舵机舱内。舵机为转舵的动力设备，通过转舵机 构产生并向舵杆施加转舵的力矩，以转动舵叶或转动导管等。 ➢ 操舵装置控制系统：主要部分设于驾驶室内，将舵令通过电 力或液压控制系统由驾驶室传递给舵机，以控制其动作。 ➢ 舵设备的附属装置。[舵角限位、舵角指示] ✓舵设备是船舶的主要操纵设备，其作用是使在航船舶保 持或改变船艏向或运动方向，及使船舶作旋回运动

第一节房舵设备的组成和作用原理舵的水动力及舵力转船力矩1.舵叶面积和展弦比面积的大小对船舶的操纵性能有重要影响，设计时总面积的确定：[矩形的展弦比=高/宽A=u.L.d2.舵的水动力107.23 sin AV?FN由Joessel公式二0.195+0.305sin可知：RocARiRocVRR与大小有关；另外，R还与舵断面积形状有关F:自户+GF2J转句1

二、舵的水动力及舵力转船力矩 1.舵叶面积和展弦比 舵面积的大小对船舶的操纵性能有重要影响，设计时总面积的确定： [矩形舵的展弦比=高/宽] 2.舵的水动力 由Joessel公式 可知： Ｒ∝AＲ；Ｒ∝ＶR 2 ； Ｒ与δ大小有关； 另外，Ｒ还与舵断面积形状有关。 第一节 舵设备的组成和作用原理

第一节房舵设备的组成和作用原理转舵扭矩三、车舵机工作时施加于舵杆的扭矩称为转舵力矩或转舵扭矩MR。将舵叶转至舵角8位置，需要克服的水动力矩（即舵杆扭矩）和承的摩擦扭矩采用平衡舵，以减小舵力中心至舵杆中心的距离x可以显著减少转舵扭矩，从而可以减小机所需功率。极限舵角：口航行中海船操舵角8=35°M->max，之后反降所以海船的使用极限舵角一般为35°

三、转舵扭矩 ➢ 舵机工作时施加于舵杆的扭矩称为转舵力矩或转舵 扭矩MR。将舵叶转至舵角δ位置，需要克服的水动 力矩（即舵杆扭矩）和舵承的摩擦扭矩。 ➢ 采用平衡舵，以减小舵力中心至舵杆中心的距离x， 可以显著减少转舵扭矩，从而可以减小舵机所需功 率。  极限舵角： ➢ 航行中海船操舵角δ=35°，Ｍδ→max，之后反降， 所以海船的使用极限舵角一般为35° 。 第一节 舵设备的组成和作用原理

第二节舵的种类和结构一、舵的类型 :1.按舵杆的轴线位置分类：1）不平衡舵（unbalancedrudder.普通舵）：舵叶位于舵杆轴线后方，舵钮多、支点多，需较大转舵力矩。2）平衡舵（balancedrudder海船广泛应用）：部分舵叶在舵杆轴线前方，所需转舵力矩、舵机马力均小。3）半平衡舵（semi-balancedrudder）：平衡度介于上述两者之间。◆平衡比（平衡比度，也称平衡系数）是舵的平衡部分面积与舵面积之比；》对规则舵而言，它相当于舵宽在舵杆之前部分长度与舵长度之比。平衡舵该值在0.2~0.3之间

一、舵的类型： 1.按舵杆的轴线位置分类： 1）不平衡舵（unbalanced rudder,普通舵）：舵叶位于舵杆 轴线后方，舵钮多、支点多，需较大转舵力矩。 2）平衡舵（balanced rudder海船广泛应用）：部分舵叶在 舵杆轴线前方，所需转舵力矩、舵机马力均小。 3）半平衡舵（semi-balanced rudder）：平衡度介于上述两 者之间。 ◆平衡比（平衡比度，也称平衡系数）： ➢ 是舵的平衡部分面积与舵面积之比； ➢ 对规则舵而言，它相当于舵宽在舵杆之前部分长度与舵长 度之比。 ➢ 平衡舵该值在0.2～0.3之间。 第二节 舵的种类和结构

第二节舵的种类和结构一、 舵的类型2.按舵叶的支承情况分类：1）双支承舵（doublebearingrudder）：两个支承点，上支承点般在船体上；下支承点：对双支承平衡舵，是在舵叶下端的一舵托处，对双支承半悬挂舵，是在舵叶的半高处。2）多支承舵（multipintlerudder）：不平衡舵即为多支承舵。支承点可以是舵承、舵钮和舵托等。它有三个以上的舵钮用舵销与尾柱相连。除船体内的支承外，舵的重量主要由舵托支承。3）悬挂舵（hangingrudder）：仅在船舶内部设有支承点。4）半悬挂舵（partiallyunderhungrudder）：下支承点位置于半舵高处

一、舵的类型 2.按舵叶的支承情况分类： 1）双支承舵（double bearing rudder）：两个支承点，上支承点 一般在船体上；下支承点：对双支承平衡舵，是在舵叶下端的 舵托处，对双支承半悬挂舵，是在舵叶的半高处。 2）多支承舵（multipintle rudder）：不平衡舵即为多支承舵。支 承点可以是舵承、舵钮和舵托等。它有三个以上的舵钮用舵销 与尾柱相连。除船体内的支承外，舵的重量主要由舵托支承。 3）悬挂舵（hanging rudder）：仅在船舶内部设有支承点。 4）半悬挂舵（partially underhung rudder）：下支承点位置于半 舵高处。 第二节 舵的种类和结构

能柄能柄能柄上能承上能承上能承盈S能杆舵杆能杆上能套简能杆下能承销套筒连接法兰连接法兰-2电能钮舵销钮O能性能叶下能销舵托舵托昆服底件）Ew上能承正杆金价大销桂脆背3下能销按休配铺

第二节舵的种类和结构一、 舵的类型3.按舵叶的剖面形状分：1）平板舵（flat-platerudder单板舵）失速早，阻力大，舵效差2）流线型舵（streamlinedrudder）（又称复合舵或复板舵）：水动力性能好、舵效高（升力系数高阻力系数低）、舵承压力小（叶体空心强度高。(广泛被采用）构造较复杂

一、舵的类型 3.按舵叶的剖面形状分： 1）平板舵（flat-plate rudder单板舵）： 失速早，阻力大，舵效差。 2）流线型舵（streamlined rudder） （又称复合舵或复板舵）： 水动力性能好、舵效高（升力系数高、 阻力系数低）、舵承压力小（叶体空心）、 强度高。{广泛被采用} 构造较复杂。 第二节 舵的种类和结构

第二节舵的种类和结构一、舵的类型4.特种舵 :1）整流帽舵（bulbrudder）：（它改善了螺旋桨后的水流状态）改善推进效率及舵效2）主动舵（activerudder）：低速航行、停车时使用。增加船舶操纵性、舵上的螺旋桨可用作微速推进器3）襟翼舵（flap-typerudder）：又称可变翼形舵。转船力矩大（增加转舵后的舵叶拱度比）但所须转舵力矩较小。4）反应舵：又称迎流舵。减少阻力，增加推力

一、舵的类型 4.特种舵： 1）整流帽舵（bulb rudder）： （它改善了螺旋桨后的水流状态）改善推进效率及舵效。 2）主动舵（active rudder）：低速航行、停车时使用。 增加船舶操纵性、舵上的螺旋桨可用作微速推进器。 3）襟翼舵（flap-type rudder）：又称可变翼形舵。 转船力矩大（增加转舵后的舵叶拱度比）但所须转舵力矩 较小。 4）反应舵：又称迎流舵。减少阻力，增加推力。 第二节 舵的种类和结构

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