第九章舵机steering gear•第一节舵的作用原理和对舵机的要求•第二节液压舵机的工作原理和基本组成•第三节液压舵机的转舵机构•第四节液压舵机的遥控系统•第五节舵机液压系统实例•第六节液压舵机的管理•复习思考题第一节舵的作用原理和对舵机的要求•一、舵的作用：•船舶的操纵性，是船舶的主要航行性能之一。

舵是船舶操纵装置的一个重要部件。

舵是一块平板或具有流线型截面的板，称为舵叶。

装在船尾中纵剖面或对称于中纵剖面的位置上。

它垂直地浸没在水中，并能绕舵轴转动。

舵是船舶的一种十分重要和不可缺少的专用舾装设备。

可以想象，如果船没有舵，或舵失灵，就象汽车没有方向盘一样，将无法行驶）在大海里任凭风浪摆布。

无主动航向的船不仅不能保证航行的安全，而且是不能到达目的港的。

•舵是舵手（驾驶人员）用来保持或改变船舶在水中运动方向的专用设备。

•舵有两大功能：•一是保持船舶预定航向的能力，称为航向稳定性；•二是改变船舶运动方向的能力，称回转性。

•通常把二者统称为船舶的操纵性。

船舵主要由舵叶和舵杆组成，舵叶是产生水压力的部分，舵杆的作用是转动舵叶和保证舵叶具有足够的强度）舵的作用原理是当水流以某冲角冲至舵叶上时，便产生了流体动力，此作用力通过舵杆传递并船体上，从而迫使船舶转向，也就达到了调整航向的目的。

•舵从帆船时代的简单平板舵发展到今天的流线型舵，不断得到改进，现普通舵和特种舵已有十几种类型。

近个时期，随着科学技术的发展，还出现了一些推进设备也兼有舵设备的功能。

舵的种类很多，分类的方法也很多，有按支承情况、舵杆位置、剖面形状分类的，也有按结构形式和使用功能分的。

•舵的分类：•（一）按舵的支承情况来分1．多支承舵：船体尾柱连有三个以上的舵钮。

2．半悬式舵：下支承的位置在舵的半高处。

3．悬式舵：挂在舵杆上的。

4．双支承舵：除了上支承儿还有一个安在舵根的下支承。

•（二）按舵杆轴线位置来分1．不平衡舵：舵叶位于舵杆轴线之后。

2．半平衡舵：一般就是半悬式舵。

3．平衡舵：舵杆轴线位于舵叶前缘后一定的距离。

一般在舵叶前缘后的1／3处。

（三）按舵剖面形状来分1）平板舵-仅用一块平板做成的最简单的舵；2）改良形平板舵-在平板舵上以木质板，其外形与流线型舵相似的舵；3）流线型舵-舵的翼剖面是机翼型的舵，如果带有固定舵柱的就称为固定舵柱型流线型舵；4）反应舵-是将流线型平衡舵以螺旋轴为界，按一定流程进行上下扭曲后的舵，据说这种舵可以提高推进效率4-6％左右。

特种舵为了提高船舶的推进效率和改善操纵性能，特别是提高船在低速航行时的操纵性，而对普通舵进行开发，或者普通舵与别的设备组合的具有特种型式的舵叫做特种舵。

如主动舵、整流帽舵、襟翼舵、转子舵等。

1、主动舵-在普通流线型舵的中部后缘处加装一个带有导流管的小螺旋桨，此桨由装在舵体内的潜水电机或液压马达驱动，依靠舵、桨产生的力改变船的航向。

该种舵最大的特点是在低速或倒航时仍具有良好的操纵性，而且能提高船的回转性能。

还具有低速推进装置的功能。

2、整流帽舵-在普通舵（一般是流型舵）的适当位置加装一个外型为对称机翼剖面的回转体或近似于椭圆形的整流帽，由于整流帽填充了通常是涡流低压区的空间，使得螺旋桨后部的乱流得到改善。

这样不仅提高推进效率，还能降低船尾的震动，据称在一般舵上加装整流帽后，可以增加航速0．3-0．5。

3、襟翼舵-将舵叶做成主舵和子舵两部分，子舵即是襟翼舵。

当主舵转动一个角度时，子舵相对主舵再转动另一个角度。

这样一来，就明显地提高了舵效，改善了操纵性能。

此种舵的缺点是结构和制造较为复杂。

4、转子舵-是在普通舵的前缘装一高速旋转的圆柱，由于圆柱的高速旋转，产生了一股侧向流，此流即提高舵的升力，同时增加了绕舵的环流，又增加了升力，从而明显地提高了船的回转性能，此种舵多被回转性能要求高的船所采用。

舵的形状与面积：舵的外形大都作成方形或倒梯形，后者多用在悬式舵上。

如果要求有较大的舵压力，则可将舵的上端后部提高，与船尾部外形相配合。

舵的高度主要由船尾部吃水和尾部外形来决定。

但舵的下端，不应超过螺旋桨圆盘面的下线。

舵面积的大小，对船的操纵性能影响较大。

浸在水中的舵面积，一般不是根据回转直径来决定的，而是以船体水下侧投影面积的百分率来计算。

其公式如下：S＝μ·L·T式中：S为舵面积L为船舶水线间长（米）T为船舶最大吃水（米）μ为实用系数，其值随船舶类型、尺度、船速而异（见下表）：船舶类型μ海轮单桨船双螺旋桨船油轮巨型客轮快速客轮沿海船舶1.6～1.9％1.5～2.1％1.3～1.9％1.2～1.7％1.8～2％2～3.3％内河船客轮内河拖轮长江拖轮驳船方舟4～8％6.5～13％7～9％4.5～7％8％以上军用舰艇航空母舰巡洋舰驱逐舰辅助舰鱼雷艇潜水艇2.3～2.85％2.4～2.8％2.6～2.85％2.11～2.45％2.5～3.3％1.85～2.32％vF NF TF F LF DαF 水作用力F N 舵叶两侧水压力（舵压力）F T 摩擦力｝F L 升力F 阻力F 水作用力｛对舵机的要求舵机是保持或改变船舶航向，保证安全航行的重要设备，一旦失灵，船即会失去控制，甚至事故。

因此，我国《钢质海船人级与建造规范》(1996)根据《国际海上人命安全公约)(SOLAS公约)的规定，对舵机的基本技术要求是：(1)必须具有一套主操舵装置和一套辅操舵装置；或主操舵装置有两套以上的动力设备。

当其中之一失效时，另一套应能迅速投入工作。

主操舵装置应具有足够的强度并能在船舶处于最深航海吃水并以最大营运航速前进时将舵自任何一舷35°转至另一舷的35 °，并且于相同的条件下，自一舷的35 °转至另一舷的30 °所需的时间不超过28s。

此外，在船以最大速度后退时应不致损坏。

辅操舵装置应具有足够的强度，且能在船舶处于最深航海吃水，并以最大营运航速的一半但不小于7kn前进时，能在不超过60s内将舵自任一舷的15 °转至另一舷的15 °。

(2)主操舵装置应在驾驶台和舵机室都设有控制器；当主操舵装置设置两台动力设备时，应设有两套独立的控制系统，且均能在驾驶室控制。

但如果采用液压遥控系统，除1万Gt以上的油轮(包括化学品船、液化气船，下同)外，不必设置第二套独立的控制系统。

(3)对舵柄处舵杆直径大于230mm(不包括航行冰区加强)的船应设有能在45s内向操舵装置提供的替代动力源。

这种动力源应为应急电源位于舵机室内的独立动力源，其容量至少应能向符合辅操舵装置要求的一台动力设备及其控制系统和舵角指示器提供足够的能源。

此独立动力源只准专用于上述目的。

对1万Gt以上的船舶，它应至少可供工作30min，对其它船舶为10min。

(4)操舵装置应设有有效的舵角限位器。

以动力转舵的操舵装置，应装设限位开关或类似设备，使舵在到达舵角限位器前停住。

(5)对1万Gt以上的油船、化学品船、液化气体运输船尚有如下一些附加要求：当发生单项故障(舵柄、舵扇损坏或转舵机构卡住除外)而丧失操舵能力时，应能在45s内重新获得操舵能力。

舵机可由两个均能满足主操舵装置要求的独立的动力转舵系统组成；或至少有两个相同的动力转舵系统，在正常运行时同时能满足主操舵装置要求，其中任一系统中液压流体丧失时应能被发现，有缺陷的系统应能自动隔离，使其余动力转舵系统安全运行。

有的转舵机构虽不能分隔成两部分，但如经过严格的应力分析(包括疲劳和断裂分析)、密封设计、材料选用和试验，则也可允许用于1万Gt以上、10万Gt以下的油船、化学品船、液化气体运输船。

在这种情况下，只对管系或动力设备而不对转舵机构提出下列要求：即当发生单一故障时应能在45s内恢复操舵能力。

第二节液压舵机的工作原理和基本组成基本组成：1.远操机构（转递操舵信号）2.舵机（提供转舵动力）3.转舵机构（对舵柱产生转舵力矩）4.舵叶（产生转船力矩）分类：1.按远操机构分机械、电力、液压2.按舵机能源分人力、气动、电动、液压3.按转舵机构分往复、转叶第二节液压舵机的工作原理和基本组成分类：变向变量泵式（变向泵式）定向定量泵式（换向阀式）组成：1.操纵系统－转递操舵信号2.控制元件－控制油液的流向、流量和压力3.转舵机构－将油液的压力能转变为机械能4.动力源－提供一定压力和流量的油液反馈机构发送器受动器变向变量泵转舵机构舵叶远操机构操纵阀三位四通阀控制油缸式换向阀手、液动转舵机构舵叶液压舵机组成框图追随机构机械杠杆：三点式、五点式（带副杠杆式）电子反馈式1.三点式追随机构A 操纵点，Ｂ追随点，Ｃ控制点C C'AA'1AA'11第三节液压舵机的转舵机构分类： 1.往复式转舵机构2.回转式转舵机构1.往复式转舵机构１）滑式转舵机构采用Ｖ字型密封２）滚轮式转舵机构３）摆缸式转舵机构2.回转式转舵机构AEG型转叶舵机油缸第四节液压舵机的遥控系统1.伺服油缸式舵机遥控系统2.交流伺服电机式舵机遥控系统1.伺服油缸式舵机遥控系统由电气遥控和液压伺服两部分组成：1）将驾驶台发出的信号转到舵机室；2）将信号转换成伺服油缸活塞的位移（通过追随机构控制主油泵的变量机构，实现远距离操舵）。

2.交流伺服电机式舵机遥控系统第五节舵机液压系统实例一、泵控型舵机液压系统一、阀控型舵机液压系统1.工况选择正常工作No.2泵带1、2缸工作No.1泵带3、4缸工作2.自动安全切换装置自动的使一对油缸与主油路隔断，自动的转换工作油泵和油缸。

No.1系统→No.2系统或No.2系统→No.1第六节液压舵机的管理一、舵机充油和调试1.系统的清洗和充油2.舵机的试验和调试3.安全阀的整定二、舵机管理注意事项1.油位、油温、油压2.滤器、润滑3.泄漏、噪音4.机械过热5.联轴节、阀和固定螺帽三、舵机常见故障1.舵不能转动2.只能单向转舵3.转舵时间打不到规定要求4.滞舵、冲舵、跑舵5.舵机有异常声音和振动6.舵不准第六节液压舵机的管理滞舵－舵叶的转动滞后于操舵动作。

冲舵－舵转到指令舵角后冲转过头。

跑舵－稳舵期间舵偏离所停舵角。

舵不准－转舵停止时实际舵角与指令舵角误差超过±1°。

思考与练习1、完整的操舵装置由哪些部分组成？2、简述阀控式液压舵机的性能和结构特点。

3、简述泵控式液压舵机的性能和结构特点。

4、通常船舶上操舵装置安装有几套？目的是什么？5、《钢质海船人级与建造规范》对舵机的技术要求有哪些？6、泵控式液压舵机常见的故障有哪些?41。