第三章 舵设备（讲稿）

第三章 舵设备（讲稿） ?4 系离浮筒作业 二、锚链系离浮筒作业 (台风季节或系泊时间较长，为安全起见用锚链代替缆绳) 1(系浮筒作业 1)准备工作 ? 将锚悬挂在舷外。 ?备大卸扣一只;带卸扣的钢丝绳两根。 2)系临时单头缆 船接近浮筒 带缆艇将锚链侧钢丝缆系牢浮筒 绞紧单头缆，船首尽量靠近浮筒。 3)送锚链引缆 带缆艇将另一舷钢丝缆穿过浮筒环后，用卸扣连在锚链的第二或第三个链环上。 见图2-2-20 4)锚链系浮筒 船上绞锚链引缆;松锚链;链接近浮筒环后用大卸扣连接;绞锚链 两钢丝缆松弛。 )带回头缆 5 解开单头缆作引缆 解开引缆作回头缆 用卸扣连接两缆 绞引缆将回头缆绞上船，在缆桩上挽好。 6)调整锚链长度 ? 系单浮筒 (1) 松出锚链适当长度;合上制链器;锚机不受力。 (2) 回头揽松出处于松弛状态。 图2-2-21 ? 系双浮筒 (1) 同时松回头缆和锚链至尾浮筒。 (2)船尾系缆带好后，调整泊位，锚链受力，合上制链器。 2(离浮筒作业 1)准备工作 ? 备妥锚机、绞缆机。 ?准备一根带卸扣的钢丝缆，并将其从导缆孔松至水面。 2)送引缆(接到解锚链命令后) ? 绞收回头缆，放松锚链。 使回头缆吃力，链稍松弛。 ? 带缆艇将引缆穿过浮筒环后与锚链的第2或3个链环相连。 图2-2-22 3)解锚链: 绞收引缆 第一个链环不吃力 解下大 卸扣 松引缆 绞锚链至悬挂水面上 带链艇解开引缆后 引缆、锚链绞回船首甲板上。 4)锚复位:见“挂锚作业” 5)单绑:解掉首、尾所有单头缆，只留回头缆。 ?5系泊设备的维护保养与安全使用 一、 维护保养 1(缆绳 (1,7) 2(导缆装置与缆桩 3(绞缆机 (1,5) 4(缆车与系泊属具 二、 带缆作业的安全注意事项 (1,8) 第三章: 舵设备 (掌握舵设备的组成,舵的结构类型及适用的船舶。掌握随动与手柄控制系统 的工作原理、操作特点及相互转换的程序，熟练掌握人工舵与自动舵的转换过程 并检验其有效性，在不同情况下对自动舵面板旋钮的最佳调整，达到熟练操舵的 过程。熟练掌握应急舵操作程序，并检验其可靠性。) ?1 舵设备的作用及组成 一、 作用: 能使船舶在航行中保持和改变航向，使其旋回运动。 二、组成: 1. 舵装置 (包括: 舵、支承部件。) 2. 转舵装置(传动装置) (将舵机的动力传到舵杆并驱动舵叶转动。) 3.舵机 通称为操舵装置 (舵设备的动力部分) 4.操舵装置的控制系统 (由驾驶台到舵机间之间的一系列设备。) 5.附属装置 (包括:舵角指示器、舵角限制器等。) 三、工作原理: 1. 舵轮、手轮控制操舵装置控制系统 控制操舵装置 舵杆转动 舵叶转动。 四、舵力:(见图:2-3-2) (操右舵，船首向右转。) 1产生舵力原因: (根据流体力学中机翼理论，舵叶向右转时，左侧流速快、右侧流速慢， 因而产生垂直于叶面的压力差Pδ及摩擦阻力r，两力合成为舵力R 2影响舵力因素: R = f(;SR;VR;舵断面积形状) , ?2 舵力转船力矩及极限舵角 一、舵力近似计算式:(普通舵) (乔塞尔公式) 2,107.23SVSinRR= Pδ 0.195，0.305Sin, 二、 舵力转船力矩 (见图2-3-3) L(对重心的转船力矩)Mδ = Pδ×d = ×Pδ×cosδ 2 2,,107.23SVSinCosRR= ×L 2(0.195，0.305Sin,) 三、 极限舵角 (当L、SR、VR 一定时，Mδ随而变) , 当舵角约为35度左右时，Mδ达最大值，其最大值对应的舵角叫极限舵角。 , ?3 舵的类型与结构 一、 舵的类型 (常见分类) 1. 按舵杆的轴线位置分类 1)不平衡舵 (普通舵) 图2-3-4 (c) 特点: ?舵叶面积全部在舵杆轴线的后方。 ?舵钮多 (支点多，舵杆强度易于保证) 缺点:转舵时需较大的转舵力矩。(水压力中心离转动轴较远) 2)平衡舵 图2-3-4 (d、e) 特点: ?舵叶部分面积在舵杆轴线的前方。 ?转舵时需较小的转舵力矩。(水压力中心靠近转动轴) ※ 在海船上广泛使用。 图2-3-4 (a) 3)半平衡舵 把舵轴前面的舵叶面积做得小些或舵叶上半部分做成不平衡舵，下半部分做成平衡舵。 2(按舵叶的支承情况分类 )双支承舵 1 (有两个支承点的舵叫双支承舵) 位置: 上支承点;一般在船体上。 下支承点; 平衡舵: 在舵叶下面的舵托处。 图2-3-4(e) 半悬挂舵:在舵叶半高处。图2-3-4(a) 2)多支承舵 (有两个以上支承点的舵叫多支承舵) 舵承、舵钮、舵托可作为支承点。 图 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf -3-4(c) 舵钮用舵销与尾柱连接。 3)悬挂舵 (仅在船体内设支承点，而舵叶全部悬挂在船体外面 图表-3-4(b)) 4)半悬挂舵 舵的上半部支承在舵柱或挂舵臂的舵钮上。 舵的下半部支承在半舵高处。图表-3-4(a) 3(按舵叶的剖面形状分类 1)平板舵 (单板舵) 图表-3-5 ?结构: 舵叶是一块钢板或在钢板的两面交替安装横向加强筋(舵臂) ?特点: 随舵角增加舵的效率变坏。(失速现象发生早;阻力也大。) 2)流线型舵 (复合舵) 图2-3-6 ? 结构: 里面是骨架、外面是复板，剖面为流线型。 ? 特点: (1) 舵效好 (升力大;阻力小) (2) 舵承压力小(空心可产生浮力) (3) 强度高 (根据结构特点) ※ 广泛使用在船上。 4(特种舵 1)整流帽舵 图2-3-7 ?结构:在普通流线型舵正对螺旋浆的轴线延长的舵叶上加一个流线型圆锥体(俗称整流帽) ?作用:有利于改善螺旋浆后面的水流状态 2)主动舵 图2-3-8 ?结构:在舵叶内大体与推进器在一个平面上装设马达，带动舵叶后 的小螺旋浆转动，在小螺旋浆外加导管。(保护螺旋浆:整流) ?特点:可增加船舶的转头力矩(低速，停车也可转头) 3)襟翼舵(可变翼形舵)图2-3-9 ?结构:同飞机的襟翼，在舵叶的后缘装一个副叶 ?特点: (1)转船力矩较大 (2)舵机功率较小(转舵力矩较小) )反应舵 (迎流舵) 图2-3-10 4 ?结构:以螺旋浆轴为界，舵叶的上下线型分别向左右扭曲一些，舵 叶迎着螺旋浆排出的两股螺旋状水流。 ?特点: (1)减少阻力 (2)增加船舶推力 5)组合舵 图2-3-11 ?结构:在流线型舵叶的上下两端各安装一块制流板。 ?特点:可减少舵叶两端的绕流损失，提高舵力。 二、舵的结构 (主要介绍流线型平衡舵,用的较多) 1.舵叶 ? 结构 1)按流线型制成的水平隔板和垂直隔板骨架。 2)按流线型制成的两块外壳板并焊在骨架上。 3)舵叶上、下开有小孔，配有黄铜栓塞。(用于灌沥青、灌放水) 4)在舵叶上开有绳孔或在尾端上开有凹槽。(便于舵叶装卸) ? 密性试验 (按 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 要求，对每个封闭部分应进行密性试验) 1)试验前准备工作: A) 舵表面打扫干净。 B) 焊缝清除氧化皮及焊渣。 2)不应对焊缝油漆，敷设隔热材料及水泥。 3)灌水试验 A) 水柱高度 2VH = 1.2d + 60 : H —— 水柱高度 (米) 其中 d —— 满载吃水 (米) V —— 船速 (节) B) 要求:15分钟以上，不变形、不渗漏。 4)充气试验 A) 充气压力 P = 0.005d + 0.025 其中: NP —— 充气压力 () 2mm d —— 满载吃水 (米) 要求:15分钟，外涂肥皂水进行渗漏检查。 B) 2舵杆 (使舵叶转动的连杆) ? 作用:承受和传递力。 结构:图2-3-14 ? 1)舵杆的上端通过舵杆套筒伸至舵机室与转舵装置相连接。 2)舵杆的下端用法兰接头与舵叶连接 (1)连接形式有三种 图2-3-13(水平法兰接头常用) (2) 螺栓至少6只(保证强度) (3) 螺母应朝下并用水泥包搪(防止螺栓滑落) (4) 法兰间需装前后方向的键块(减少螺栓受力) 3)舵杆摩擦处应装有衬套。(以防磨损) 4)舵杆和舵叶之间各转相反舷最大角度时，上下法兰边缘之间有30mm 的间隙，可将舵拔出。 3舵承 ? 作用 1)支持舵杆 2)支承舵的重量 3)保证船体水密 ? 种类: 1)上舵承 2)下舵承 ? 结构 1)上舵承 如图:2-3-15 位置:装在舵机甲板上 2)下舵承 如图:2-3-16 位置:装在舵杆筒口或舵杆筒内 3)只设上舵承(大型船只设上舵承，不设下舵承) 如图:2-3-17 ?4操舵装置 定义:是指使舵能够转动的装置。舵机+转舵装置 位置:位于尾尖舱平台甲板上 一、电动操舵装置 1.组成: 电动机、传动齿轮、舵扇、舵柄等 见图:2-3-18 2.工作原理: 操舵装置控制系统控制电机„„舵柄转动带动舵杆。 (舵扇下装有楔形块，停泊可刹住舵扇，防止浪冲击而损坏舵机) 3)缓冲弹簧的作用: 用以吸收波浪对舵的冲击力。 4)特点: ? 结构简单 ?操作简便 ?工作可靠 ※适用于中小型船舶。 二、液压操舵装置 1.组成 电动机、油泵、管路、转舵机械等。 2.特点 ?转动平稳 ?无噪声 ?操作方便 ?易于遥控 ?能实现无机调速 ?可靠性高 ※现代海船广泛采用。 3.种类:(按油缸运动形式分) ?往复式液压舵机 1)结构: 如图:2-3-19 2)工作原理: (操舵装置控制系统启动电机;变量泵转;从一对缸抽油;另一对缸输油;活塞 动;球窝关节;舵柄;舵杆;舵叶。 ?转叶式液压舵机 1)结构 如图:2-3-20 (油缸体内有三个转叶，六个工作腔，腔内充满油。) 2)工作原理 (控制系统启动电机;变量泵转动„„。) 三、辅助操舵装置(应急操舵装置) (按规范规定:船舶要求设有两套操舵装置;一套主操舵装置，而另一套为辅助 操舵装置。) 1.主操舵装置:保证船舶正常航行的操舵装置。 (电动、液压操舵装置为主操舵装置) 2.辅助操舵装置:主操舵装置失效时，为驾驶船舶所必需的设备。 要求: 1)除舵柄和舵扇可与主操舵装置共用外，其它部分不可共用。 2)小船的辅助操舵装置:可人力操作。(太平舵) 3)大船的辅助操舵装置:用独立的动力操作。 4)较大的船舶可不设辅助操舵装置，而设置两台相同的动力供主操舵装置使用。 四、舵角限位器 1.最大有效舵角 32? 流行型舵为 平板舵为 35? 2.舵角限位器 (为防止舵角太大而设置的限位器) 3.种类 ?机械舵角限位器:如图3-3-21 1)设在舵叶和舵柱上。 2)设在舵柄两侧的角铁架。 ?电动舵角限位器 位置:舵柄两侧极限位置。 (开关断开,电机停转;向另一侧转时，开关弹簧作用下回到通路上) 五、操舵装置的基本要求 (见P99) 1.对一艘船应满足; 2.主操舵装置和舵杆应能满足; 1),3) 3.辅助操舵装置应能满足; 1),4) 4.主、辅操舵装置动力设备的布置应能满足; 1),4) 5.附加要求;(主要对油轮) 1),4) ?5操舵装置的控制系统 (指将舵令由驾驶台传至舵机装置的动力设备之间的一系列设备) 组成:发送器、接受器、液压控制泵及电动机、电动机控制器、管路和电缆。 (现代船舶操舵装置控制系统有以下两种) 一、液压控制系统 1组成:(如图2-3-22)P100 2工作原理:(活塞向右移动) 连通器充满液体;可分为发送器(驾驶台)、受动器(舵机间)„舵轮停止转动。在舵机随动装置反馈作用下，舵机油泵停止工作，使舵停留在所操的舵角上。(祥见液压三点杠杆式追随机构的工作原理) 液压三点杠杆式追随机构 组成:见图2-3-23 P101 工作原理:(活塞向右移动) 正舵不排油;操动舵轮，操纵杆向右移动„舵叶停留在指定的舵角上。向另一侧转舵轮„回到原来位置。 二、电力控制系统 特点: ? 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 有利于操舵自动化 ?维修方便 ? (船上装有两套独立操舵系统的线路布置，当一套发生故障可转换另一套操舵系统。分别为) 1.随动操舵系统 1)组成: ?电桥电路 ?放大器 ?继电器 ?舵角反馈发送器、舵角反馈接受器 2)工作原理: 船电供给电桥电路(r1、r2电阻);触臂L1由舵轮控制在电阻r1移动;在放大器a、b两点产生电位差;经放大、整流后控制继电器J左;舵机向左转;机械连接使舵角反馈发送器转动;电路使舵角反馈接受器同步转动;触臂L2在电阻r2移动，使a、b两点同电位;舵机停止工作;反之易然。 2手柄控制系统(直接控制系统) (系统由直流船电供电) ?工作原理:手柄控制继电器 ?特点: 1)没有舵角反馈装置 (到达前应将手柄复位) 2)线路简单，可作为备用系统。 三、应急操舵 (当操舵装置控制系统发生故障，利用通信设施在舵机室进行的操舵叫应急操舵) (注意以下两点) 1.应急操舵演习时间间隔:至少每三个月进行一次。 2.应急操舵演习的日期和详细内容应记入航海日志内。 四、操舵控制系统的要求 1),8) ?6自动舵 优点: 1)自动纠正偏航角。(减轻人员的劳动强度) 2)航向精度高。(从而;?提高航速?减少燃料?缩短航程) 一、自动舵的基本工作原理 1.自动操舵，偏航角(,)和偏舵角(,)的关系 1,6 2.基本工作原理(如方框图2-3-27) 自动舵和随动操舵的区别 相同点:都有一个内部舵角闭环调节系统。 不同点:1)随动操舵的指令机构是人工操舵的舵轮。 2)自动舵的指令机构是航向信号，而且多了一个外部航向闭环调节系 统。 二、自动舵的种类 (种类较多，按其调节规律或功能可分为) 1.按船舶偏航角,来操舵的自动舵 1)公式:, = —k1, 其中: , ———— 偏舵角 , ———— 偏航角 k1 ————— 比例系数(根据船舶类型、海况、装载情况调整) “—”号 ——— 偏航角和偏舵角方向相反 (当k1一定时，,增加 ,增加) 2)特点: ? 结构简单 ? 不能克服偏航角速度的影响。 (航向稳定过程较慢，航迹成S形，精度较差。) ※新船已不采用 d,2.按船舶偏航角,和偏航角速度来操舵的自动舵 dt d,1)公式:, = —(k1, + k2 ) dt 其中: k2 —— 微分系数:k1、k2 可根据船舶种类、装载情况、偏航惯性调整 : d, —— 偏航角速度 dt : ,角除与偏航角有关外，还与偏航角速度有关，偏航角速度越大 ,越大) 2)特点: 可以克服偏航角速度的影响。 (及早克服船舶惯性，减少偏摆，航向稳定过程较快，提高精度，减少舵机频繁工作的负担。) ※现在船上多属于这一类自动舵。 d,3.按船舶偏航角,、偏航角速度及偏航角积分,dt来操舵的自动舵 ,dt d,1)公式:, = —(k1, + k2 + k3,dt) ,dt 其中: k3————积分系数 2)主要功能:除上面类型优点外，具有自动压舵消除偏航角。 (如;恒定的风、流、螺旋浆横向力) 原理见图: , ,dt 为图形面积 , t 3)应用:其结构复杂，造价高，一般只在新型要求较高的船舶上使用。