v——舵叶处的水流速度
J——舵压力中心至舵导边距离, b——舵叶平均宽度
精品课件
精品课件
舵水作用力F对船舶运动的影响
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生的力矩Ms和F2的作用来代替。 由为转F和船F1力形矩成：的力矩Ms迫使船舶绕其重心向偏舵方向回转，称 F2则又可分解为R和T两个分力 纵向分力R=F2sinα，增加了船舶前进的阻力 横向分力T=F2cos α ，使船向偏舵的相反方向漂移
普通平衡舵 Mf=(0.15～0.20) Ma Mα可用经验公式或舵的模型试验资料计算
公称转舵扭矩
指在规定的最大舵角时所能输出的最大扭矩 它是根据船舶在最深航海吃水和以最大营运航速前进时，将舵转
到最大舵角所需要的扭矩来确定的 公称转舵扭矩是确定舵机结构尺寸和工作参数的基本依据
精品课件
8-1-2-2 综上可见
(1)水动力矩与舵叶的面积A和舵叶处水流速度的平
方成正比，并随舵角的增大而增大 (2)不平衡舵
因X=Xc，故当船舶正航并向一舷转舵时，水动力矩将始终为 正(指与舵叶转向相反)，而回舵时则变为负(指与舵叶转向 相同)
平衡舵因Xc=X—Z，小舵角时由于压力中心。处于舵杆轴线的 前方，故Ma为负，只有当舵角增大到某一数值之后， Ma才会 因O点移到轴线之后而变为正值
矩 式中：CN，称为压力系数，其余符号同式(8—1)
转舵扭矩M
操舵装置施加在舵杆上的扭矩
舵摩M 匀擦a 速扭 转矩F 动MN f 时X 的，C 代转数 舵和( 扭F ，L 矩即c MM=即应Mo a等F 于+D 水Mc n 动f 力矩o ) a X Ma和c 舵n 各1 2 支C 承N a 处A 的总2 X c v
水作用力F与船舶的重心G并不在同一水平面上
船在转向的同时，还存在着精品横课倾件 与纵倾力矩
8-1-2-2 转船力矩与最大舵
转船力矩 (Ms)
角
式中；lM —s— F 舵L ( 杆l 轴X c 线c 至o 船) 舶F n D 重X 心c s 的距i 离n F L l 1 2 C l A 2 lv
舵叶的偏转由操舵装置(通常称舵机)来控制 舵机经舵柄1将扭矩传递到舵杆3上 舵杆3由舵承支承，它带动舵叶7偏转 舵承固定在船体上，由承及密封填料组成 舵叶还可通过舵销5支承在舵柱8的舵托9或舵钮6上
精品课件
几种舵
不平衡舵图8-1(a) 舵杆轴线紧靠舵叶前缘的舵 平衡舵图8—1(b) 舵杆轴线位于舵叶前缘后面一定位置的舵 半平衡舵图8—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
精品课件
8-1-2-2 综上可见
平衡系数 舵杆轴线之前的舵叶面积A，与整 个舵叶面积A之比，用X表示 X越大，舵叶的最大水动力矩越小， 即舵机所需的公称转舵扭矩较小 但X也不宜过大，否则在常用舵角 (10º-20º)范围内回舵时需克服的转 舵扭矩就可能较大，从而使舵机功 耗增加 一般舵的X在0.15—0.35之间
舵叶的λ值受到船舶吃水及船尾形状等条件限制
海船 35 º
(λ=2～2.5)，
Mmax的舵角多介于30º～35
º之间，规定
河船 (λ 1.0～2.0)， Mmax出现在35 º ～45 º舵角之间
精品课件
8-1-2-2 水动力矩和转舵扭 舵压力FN对舵杆轴线所产生的力矩称为舵的水动力矩，用Mα表 示。
(3)船舶倒航时 舵叶后缘变成了导边，压力中心离开 舵杆轴线距离增大（力臂增加） 同一舵角下倒航时的水动力矩会超过 正却时的水动力矩 但实际上倒航时的最大航速将比正航 时要小得多，故倒航时的最大水动力 矩不会超过正航时的水动力矩
精品课件
8-1-3 对舵机的基本技术要 求 是保持或改变船舶航向，保证安全的重要设备
Xc——舵压力中心至舵杆轴线的距离 Ms随舵角α的增大而增大，并在达到某一舵角时出现
极大值Mmax 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λ (λ =舵叶高度A／舵叶 平均宽度b)
λ越小, 绕流的影响就越大，即在同样舵角上所产生的舵压 力越小，而达到最大转船力矩时的舵角就越大。
精品课件
二、舵的作用原理和转舵扭矩
正舵位置，即α=0时
舵叶两侧所受的水作用力相等，对船的运动方向不产生影响
舵叶偏转任一角度α ，两侧水流如图所示
水流绕流舵叶时的流程在背水面就要比迎水面长，背水面的流速也就较迎水面大， 而其上的静压力也就较迎水面要小
舵中叶心两O，侧并所指受向水舵压叶力的的背合水力面(称为舵压力)FN就将垂直于舵叶，作用于舵叶的压力 除FN外，水流对舵叶还会产生与舵叶中线方向一致的摩擦力Fr 当的舵水叶 作偏 用转F。舵角α后，在舵叶的压力精中品心课件O上，就会产生一个大小等于FN与Fr合力
一旦失灵，船会失去控制，甚至事故
因此，我国《钢质海船人级与建造规)根据《国 际海上人命安全公约》(SOLAS公约)的规定，对 舵机提出了明确的要求
基本精神要求舵机发生故障时，应能迅速采取替代 措施，以确保操舵能力
舵水作用力及其对船的影响
F可分解为与水流方向垂直的升力FL和与水流方向平行的阻力FD，
FL=1／2·CLρAυ2 FD=1／2·CDρAυ2
x = Cxb
式中何：形CL状，C有D，关Cx，—由升模力型、试阻验力测、定压力中心系数，其大小随舵角而变，与舵叶几
ρ——水的密度,
A——舵叶的单侧浸水面积，
第八章
舵机
精品课件
第一节
舵的作用原理和对舵机的要求
精品课件
8-1-1舵设备的组成和舵的类型
舵用作为保持或改变航向 舵垂直安装在螺旋桨的后方
早期船舶采用平板舵 为了提高舵效和推进效率，目前多用由钢板焊接而成的空心
舵，称为复板舵
这种舵由于水平截面呈对称机翼形，故又称流线型舵
舵的型式很多，图8—1示出三种