审 定日 期 2004.01标 检审 核校 对描 校编 制 吴 强描 打30000吨级散货船详 细 设 计舵系计算书JH403-230-01js上海佳豪船舶工程有限公司标记数量修改单号签 字 日 期总面积 m 2 0.6875 共 页 11 第 页1 会 签旧底图登记号 底图登记号1、概述本船为单甲板、双底层、艉机型、单机、单桨、单舵船。
航行在国内沿海港口。
本船装载货物以煤炭为主，兼运铁矿石谷物等散货。
2、计算依据本计算书是根据“2001钢质海船入级与建造规范”第2分册第3章第一节的有关要求进行计算的。
3、船舶的主要尺度及要素：总长L0a 178.00m垂线间长Lbp 170.80m型宽B 27.60m型深D 13.90m设计吃水d 9.60m服务航速v 13.5m4、舵的要素计算型式：半平衡半悬挂舵舵数量：1只4.1舵面积：A=A1+A2=25.26m2A1= A11+ A1ƒ==15.482m2A2= A22+ A2 ƒ==9.78m2ą1——系数0.33(正车)，0.66（倒车）ą2——系数0.25(正车)，0.55（倒车）A1ƒ=5.318 m2 A11=10.16 m2 A2 ƒ=1.425 m2 A2 2=8.357 m2正车：F=132×1.27×1.1×1.0×25.26×13.52=848.93KN 倒车：F=132×1.27×0.8×1.0×25.26×6.752=154.35KN 4.3舵杆扭矩T=F ·R NM式中：F —舵力 正车 F=848.93KN 倒车 F=154.35KNR —臂矩 m R=c 1(α1－β1)A A 1+ c 2(α2－β2)AA2 (m) 式中：A 1=15.482 m 2 A 2=9.78 m 2 c 1=78.32432.1614.2=+ c 2=22h A =2158.2815.2+＝2.49β1=11A f A =482.15318.5=0.343 β2=22A f A =78.9425.1=0.146 正车时:R=3.78×(0.33－0.343)×235.25482.15+2.49×(0.25－0.146)×235.25753.9 =－0.03+0.1=0.07 m 又在正车时 R>A 101（A 1c 1+ A 2c 2）=26.25101⨯×(15.483×3.78+9.753×2.49)=0.328取R=0.328m 倒车时：R=3.78×（0.66-0.343）×235.25482.15+2.49×(0.55-0.146) ×235.25753.9 =0.735+0.389=1.124m∴正车时舵杆扭矩：T=F ·R=848.93×0.328=278.45KN.m 倒车时舵杆扭矩：T=F ·R=154.35×1.124=173.1 KN.m考虑船在风浪中及航行中受到的附加扭矩和舵系的摩擦扭矩。
取附加扭矩0.5T则舵机扭矩T 总=T ×1.5=417.68KNm 现选51TM 电动液压舵机一台 5、舵系受力计算5.1 A 2面积部分的舵力F R2 F R2＝F R AA 2=848.93×KN 31.52026.25842.15= 5.2 舵销处的弯矩 M R ＝KNm F R 68.114424.431.52021022=⨯=⨯ 5.3 下舵承处弯矩M b =KNm F R 5.422)189.2(104.493.848)3020(1010222=+⨯=+5.4 舵上端处的弯矩 M s ＝KNm M R 68.665)189.2(14.468.11442)3020(3010222=+⨯⨯⨯=+5.5 舵销处的剪力 B 1＝KN h F c R 79.1038189.276.493.8483020+⨯=+5.6 下舵承处的剪力 B 2＝KN F R 23.212493.8484== 5.7 上舵承处剪力 B 3＝KN Mb 88.16161.25.42240== 5.8 舵业缺口处的强度校核 5.8.1 弯曲应力σ＝WM R<75N/min W －缺口处的剖面模数 19282.3cm 3 M R －缺口处的弯矩 1233670Nmσ=W M R 2/98.633.192821233670mm N =<75N/mm25.8.2 剪切应力 τ≤50N/mm2P=B 1=1038.79KN －缺口处剪力 At －119867.8mm 2－缺口处面积τ＝231/97.98.1198671015.179.102815.1mm N At B =⨯⨯= <50N/mm 25.8.3 等效应力 223τστ+=e ≤100N/mm 22222/100/27.6697.9398.63mm N mm N e <=⨯+=τ6、舵系主要零件尺寸计算6.1舵柄处的舵杆直径 Dt=4.23SK Tmm 式中：T=舵杆扭矩 T=278450NmK S =舵杆材料系数 K S =2356s =235220=0.936 Dt=4.23936.0278450=66.76×4.2=280.37mm 取Dt=320mm6.2下舵承处及其以下的舵杆直径Dc= Dt 2)(3416TMb + 式中：Dt —舵柄处的舵杆直径 Dt=280.37mmT —舵杆扭矩 T=278.45KNmMb —下舵承至舵叶顶部间舵杆最大弯矩 Mb=422.5KNm Dc=280.37×62)45.2785.422(341⨯+ =280.37×6069.4==327.69mm 取Dt=380mm 6.3下舵承处舵杆强度校核等效应力 σe =23t τσ+<118Ks N/mm 2 式中：σ=32.10Dt Mb ⨯×103=3)380(814.3102.10⨯×103=54872000108.31703023⨯=57.78N/mm 2τ=31.5Dt T ×103=33)380(103201.5⨯⨯×103=29.74N/mm 2σe =2274.29378.57⨯+=77.4N/m 2 [σe ] =118Ks=118×0.936=110.45N/mm 2 σe <[σe ] 满足强度要求 6.4舵销直径 Dp=0.35KpPmm 式中：P —舵销对舵叶的支持力 P=1038.79KN Kp —舵销的材料系数 Kp=235s σ=235220=0.936 Dp=0.35×936.01079.10383⨯=0.35×1053.5=368.72mm舵销所取Dp=400mm 6.5舵叶6.5.1舵叶旁板、顶板和底板的厚度tt=5.5S β1410⋅+AFd +25 式中：d —夏季载重线吃水 9.6m F —舵力 848.93KN A —舵叶面积 26m 2β=2)(5.01.1bs -=2)65.06.0(5.01.1⨯-=0.821其中：S —板格短边 0.6m b —板格长边 0.65m t=5.5×0.6×0.821×41026.258489306.9—⨯++2.5 =12.25mm t 取 t=14mm 下舵销区域的旁板 t=24mm 6.5.2垂直隔板和水平隔板厚度t 1t 1≥0.7t=0.7×12.25=8.58mm取t 1=12mm6.5.3舵叶导边板厚度t 2t 2≥1.2t=1.2×12.25=14.7mm取t 216mm6.6舵杆与舵接维体长度L 1=1.5Dc=1.5×327.69=491.54mm取L 1=520MM 锥体的锥度取1:106.7承受舵杆圆锥体的舵叶内构件其长度中点处厚度σ1=0.5Dt=0.5×280.37=140.185mm取σ1=160mm6.8舵销在其舵扭内的支承长度L 2舵销轴承的支承长度不小于舵销衬套的直径，但不应该超过舵销衬套直径的1.2倍故取L 2=420mm6.9舵销与销座锥体连接锥体的锥度取1:10锥体长度≦Dp 0取锥体长度L 3=420mm 6.10舵扭、销座的厚度δ2δ2=0.4Dp=0.4×382.63=153.05取δ2=160mm6.11键6.11.1舵杆与舵叶的有键锥形连接1) 键的剪切面积AsAs=sk D Tfσ⨯16 cm 2 式中：D k =舵杆锥体装键处的平均直径 取354mmσs =键材料为#45钢，屈服应力为355N/mm 2 T ƒ=0.02664Dt 3Ks=1368235.5N.m 其中Dt —舵杆直径 380mm Ks —舵杆材料系数 0.936A s =3553545.136823516⨯⨯=174.2cm 22) 键的受挤压面积A k =sk D Tf σ5式中：Dk —354mm舵 系 计 算 书 JH403-230-01JS 第 11 页σs —200N/mm 2(船体结构用铸钢)T f =1368235.5N.mA k =2003545.13682355⨯⨯=96.6 cm 2实取键 A80X32X4206.12螺母的尺寸螺绞外径: dg ≥0.65Dc=0.65×327.69=213mm式中Dc=327.69mm螺母长度: hn ≥0.6dg=127.8mm螺母外径: dn ≥1.2Du=1.2×328=393.6mm或dn ≥1.5dg=328mm 取大者式中: Du=328mm实取螺母为 M230×6其dg=230mm>218.65mm螺母长度为 hn=140mm>127.8mm螺母外径 dn=420mm>393.6mm6.13 金属轴承的经向间隙σ值σ＝11000+d 下舵承处 σ＝mm 38.111000380=+ 舵销处 σ＝mm 4.111000400=+。