第八章、舵机（1-2）.ppt

CHAPTER8 舵机steering gear §8—1 舵的作用原理和对舵机的要求 一、舵设备的组成和舵的类型 类型： 1、平板舵：早期 2、复板舵（流线型舵）：目前多用 1）? 不平衡舵：舵杆轴线紧靠舵叶前缘 2）? 平衡舵：舵杆轴线位于舵叶前缘后面一定位置 (减轻舵机负荷，不一定舵受力平衡----后讲) 3）? 半平衡舵：仅下半部做成平衡型式 二、舵的作用原理和转舵扭矩 1、几个名词： 舵叶展舷比λ=舵叶高度h / 舵叶平均宽度b。海船＞河船 平衡系数K=舵杆中心线前的舵叶面积A` / 整个舵叶面积A。一般K=0.15~0.35 1、几个名词： 舵角、迎水面、背水面、导边、随边、舵压力FN、摩擦力FT 、水作用力F、升力FL、阻力FD FL=1/2 CLρA v2 （ CL ---升力系数）横向漂移 FD=1/2 CDρA v2 （ CD ----阻力系数）船舶阻力 FN = FL cosα+ Fdsinα(α小?大. FN 由前?后并存在最大值) 2、转船力矩Ms： 舵的水作用力F对船舶重心G形成的转矩 Ms=FL（L＋Xccosα）＋FDXcsinα≈FLL=1/2CLρAv2L Nm 式中：CL——升力系数 ρ——水的密度，kg/m3； A——舵叶单侧浸水面积，㎡； V——舵叶处水流速度，m/s； L——舵杆轴线至船舶重心的距离。 船舶转向时：前进阻力增加?纵倾；向偏舵反方向漂移?横倾（先外倾后内倾）。 舵叶展舷比λ与舵角的关系 由公式：Ms=FL（L＋Xccosα）＋FDXcsinα可知： α小?大， Ms 由小?大，并存在最大值Msmax) 最大Ms 的舵角为最大舵角，与舵的几何形状有关，取决于舵叶展舷比λ ， λ越小，舵角越大，即转动很大舵角才能达到最大转舵力矩，故与要求相差太远，但也不是λ越大越好。 一般海船吃水深λ大（ 2~2.5），α相对小（介于30~35度），因而规定最大舵角35度； 河船因吃水浅，λ小（ 1~2.0），α相对大（介于35~45度），规定最大舵角45度 3、水动力矩Ma： 水动力矩Ma-----舵压力FN对舵杆轴线产生的力矩 Ma=FN Xc=（ FL cosα+ Fdsinα）Xc = 1/2 CNρA v2Xc Nm 式中：Xc——舵压力中心至舵杆轴线距离，m； CN——舵叶压力系数。 4、转舵扭矩M： 转舵扭矩M----舵机施加于舵杆上的扭矩。舵匀速转动时，M=Ma＋Mf Mf——舵各支承处的总摩擦扭矩，平衡舵一般Mf=（0.15~0.20）Ma 舵机的公称转舵扭矩：在最大舵角输出的最大扭矩（最深航海吃水、最大营运航速、最大舵角），是确定舵机功率匹配问题。 结论： 1）Ms比Ma大得多，它们都与A及v2成正比。 [问]为什么逆水靠码头？ 可增加舵效 2）正航偏舵时Ma和Ms随舵角α变化的规律[如图] α↑→Ms↑，并在某一舵角出现αmax，αmax与舵叶几何形状有关，并主要取决于λ。一般海船λ=2~2.5，αmax =300~350，河船λ=1.0~2.0，αmax= 350~450。 不平衡舵α↑→Ma↑（正）；平衡舵，小舵角时Ma为负。一般 K=0.15~0.35，使常用舵角（10~20）Ma最省。 3） 现代船舶多用平衡舵。Xc↓→Ma↓，但Ms几乎不受影响[L??Xc] 4）倒航时Xc↑→Ma↑，但倒航航速≯正航最大航速的1/2。平衡舵倒航时最大Ma一般为正航最大值的60% 三、对舵机的基本技术要求 1、凡入级的船舶都须有两套独立的操舵装置，一套为主机操舵装置，另一套为辅助操舵装置。当其中之一损坏时，不致上另一个损坏。 2、主操舵装置应具有足够的强度和能力，足以在最深航海吃水和最大营运航速前进时，使舵自一眩的35度转至另一眩35度，且自一眩的35度转至另一眩30度时，对于海船应不超过28秒，长江水系急流航段的机动船舶为12秒，其他航段为20秒。在特定的内河航道和航区中，舵的转角应能从一舷45度到另一舷度，其转舵时间不超过20秒。当船舶在最大倒航速度(一般取最大航速的一半)时，舵机应不致损坏。 (3)辅操舵装置应具有足够的强度和能力，足以在船舶处于最深航海吃水和最大营运航速的一半但不低于7kn前进时，使舵在60s内自一舷15度转至另一舷15度。 (4)主操舵装置具有两台或多台相同的动力设备时，应设置两个均能在驾驶室控制的独立控制系统。主操舵装置应在驾驶室和舵机室两处都设有控制器。辅助换舵装置与主操舵装置独立，应能在舵机室进行控制，也能在驾驶室进行控制。如果控制系统是由液压遥控传动装置组成，则除了10000总吨及其以上的油船、化学品船或气体运输船外，不必设置第二套独立控制系统。 (5)由一台或几台动力设备组成的电动或电动液压操舵装置至少