操舵裝置

操舵裝置

操舵裝置是轉動舵的裝置,包括轉動舵的動力設備、轉舵機構和向舵桿施加轉矩的部件(如舵柄或舵扇)。嚴格地講舵機是轉舵的動力設備(例如電動液壓舵機是指電動機及其所驅動的液壓泵和輔助設備),但船上習慣籠統地將整個操舵裝置簡稱為舵機。

基本介紹

  • 中文名:操舵裝置
  • 外文名:Steering Gear
  • 定義:轉動舵的裝置
  • 組成:舵機、舵傳動裝置、操縱台等
  • 分類:手動操舵裝置、電動操舵裝置等
  • 學科:船舶工程
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簡述

操舵裝置是保證艦船水上(或水下)安全航行的重要設備之一。它由舵機、舵傳動裝置、操縱台和附屬設備組成。
操舵裝置一般可分為手動操舵裝置、電動操舵裝置和液壓操舵裝置。
為安全起見,水面艦艇上應設有兩套獨立的操舵裝置,一套為主操舵裝置,另一套為應急操舵裝置。如艦上無法設定應急操舵裝置,則主操舵裝置應設有兩套相同的動力源。此兩套動力源既能單獨工作,又能彼此切換,互為備用。
水面艦船的主操舵裝置應能在±35°範圍內,具有高速快艇不低於4(°)/s、其他艦船不低於2.3(°)/s的轉舵速度。
水面艦船的主操舵裝置至少應設有兩個操縱台,駕駛室內設主操縱台,預備駕駛室和舵機艙內設簡易操縱台。各操縱台之間可相互轉換,互為聯鎖。
主操縱台上配有工作狀態顯示器、工作參數顯示器、故障報警信號裝置等附屬設備。主操縱台通常應具有自動和隨動兩種操舵方式。

組成

操舵裝置包括操縱器、操縱機構、舵機、轉舵機構等所組成。
操縱器——操縱舵的機構,設於駕駛室內,供駕駛人員用來操縱以控制舵的運動。操縱器分為操舵輪和操縱柄兩種:對於液壓舵機和部分電動舵機,常用操縱柄;對於人力舵機和部分電動舵機,通常用操舵輪,內河小船幾乎全用操舵輪。
舵機——轉舵的動力,舵機有人力舵機、電動舵機、氣動舵機和液壓舵機,老式船上還有蒸汽舵機。舵機通常設在艉部舵機艙內,內河船上人力舵機往往設在駕駛室內,與操舵輪連成一體。
傳動裝置——傳遞操舵動力,使舵轉動的裝置,包括傳動鏈條或鋼索、導向輪舵柄舵扇等零部件。
舵角指示器——反映舵轉動角度的設備。它有機械式舵角指示器和電動舵角指示器兩種,內河小船上多採用機械式舵角指示器。舵角指示器設在舵桿端頭上或舵桿近旁,為使駕駛人員能直接知道舵的轉動後位置,在駕駛室或舵機上也設有舵角指示器。
舵角限制器——限制舵最大轉動角度的機構。

基本要求

(一)工作可靠
在規定的惡劣海況下應能可靠地工作,並能以一定的轉舵速度達到最大舵角。《鋼質海船建造規範》規定,從一舷最大舵角轉到另一弦最大舵角所需時間為:
海船:+35°~-35°所需時間 t<30 s ;+32°~-32°所需時間 t<28 s。
長江上遊船舶:t<12 s;長江下遊船舶 t<20 s。
(二)生命力強
在一定海損條件下或發生故障時仍能實現操舵。在正常航行條件下使用主操舵機構,當主操舵機構失靈時可迅速轉換為應急操舵機構,並能在兩處以上的位置進行操縱。一般應設有兩套電源,能夠分別對裝置供電。
(三)操作靈敏、準確
能準確地將舵角轉至指定舵角(誤差不超過一定範圍)。當舵葉轉至極限位置時能自動停舵並進行報警。
此外,操舵裝置還應當工作平穩,結構緊湊,噪聲小,壽命長,便於維護管理,經濟性好。

分類

根據操舵裝置動力源的不同,可以將其分為以下四種類型。
(一)人力操舵裝置
人力操舵裝置依靠人力作為推舵機構的動力源。它結構簡單但功率有限,輸出力矩一般小於10kN·m,僅用於小型機動船、駁船或某些機動船的應急操舵裝置。
(二)蒸汽操舵裝置
蒸汽操舵裝置以蒸汽作為推舵機構的動力源。它的輸出力矩一般為1.6~3×10kN·m。蒸汽操舵裝置能長時間在滿負荷下工作,便於管理,堅固耐用並且使用歷史悠久,但由於蒸汽密封困難,裝置體積大,管路複雜並且因在內燃動力裝置船舶上蒸汽能源有限等原因,套用逐漸減少。目前僅用於少數蒸汽動力裝置船舶上。
(三)電動操舵裝置
電動操舵裝置以電動機作為推舵機構動力源。它的輸出力矩一般為10~16×10kN·m。電動操舵裝置具有控制容易,動作迅速準確的優點,但它重量重,尺寸大,部件加工困難,功率有限。目前僅套用於中小型船舶上,並逐漸被電液操舵裝置所替代。
(四)電液操舵裝置
電液操舵裝置以電動機帶動油泵,利用高壓油液產生的推力推動推舵機構。它具有工作平穩,結構緊湊,重量輕,體積小,控制容易,易於實現自動化,零件壽命長,推舵力矩範圍廣等多種優點。它的輸出力矩可達10000kN·m以上。

操舵方式

(一)自動舵
這是一種全自動操舵方式。對於遠洋或近海船舶來說,常常要作長時間的定向直線航行,自動舵能自動維持既定航向。操舵人員在給出一定的航向信號後,全部操舵過程自動完成。這樣不僅可以大大減輕操舵人員的勞動強度,而且可以及時糾正航向,縮短航行時間,減少操舵裝置的工作時間並延長其使用壽命。遠洋和近海船舶主要採用自動操舵方式。
(二)隨動舵
在隨動操舵方式中,舵角是自動調節的,航向是人工調節的。
其閉環調節系統的調節對象是舵葉,被調節量是舵角。當操舵人員將手輪轉向某一舵角時,舵葉按所要求方向偏轉,舵角反饋裝置則不斷發出反饋信號。如反饋信號與控制信號有偏差,舵葉繼續轉動,當轉到所需舵角時,舵葉停止轉動。由於作為被調節量的舵角的給定值的變化情況事先不能確定,因而稱為隨動系統。隨動操舵方式由此而來。
(三)應急操舵
應急操舵是在自動操舵和隨動操舵發生故障時,應急情況下使用的一種操舵方式。應急操舵一般沒有兩套裝置,一套設在駕駛台,一套設在舵機艙。由於這種操舵方式通常用手柄操縱,有時又稱為手柄操舵。

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