船舶设备

舵的设计①在满足回转直径的要求下，提供适宜的转舵力矩②小舵角状态下能及时应舵（灵敏的舵效应）舵设计的基本思想：在这个前提下，要求舵设备重量轻、体积小、舵机功率小、抗损性能好，容易制造，便于维修。舵效及产生舵效的原理舵的设计确定舵的数目与位置设计步骤：选择舵面积大小，剖面形状与外形通过水动力特性计算，确定舵杆直径及各结构件尺寸舵机的功率一、舵的布置（数目、位置、型式）舵常布置在船尾部，按尾部型线并考虑到桨舵的合理间隙，通常位于螺旋桨之后，并宜靠近之以获取桨后的高速水流。注意二个配合，即舵叶与螺旋桨型线的配合舵叶与螺旋桨的配合一、舵的布置（数目、位置、型式）舵的支承方式悬挂舵，常见于双桨双舵船上，或尾部较平坦的舰艇及内河小船上单/双支承舵，常用于具有尾柱的海船（单桨单舵）需与舵右位置的船体结构形式尾部型线一并考虑多支承舵，仅用于驳船或内河小船上且为平板舵半悬挂舵，多用于双桨船上，近年来大型运输船广泛采用二、舵的参数确定（等）,,,,kAhbte确定这些参数总的目标：对既定的船体几何形状，使提供的转船力矩大转舵所需的力矩小2.1舵面积1．是舵设计计算中的一个关键问题，舵叶浸入水中的面积大小，对船舶操纵性起着主导作用kA2．关键在于定出值000000(,)RRAALdLd值的几何意义：是舵的总面积和船体水下侧投影面积之比力学意义：是反映了转船力矩与阻止船转动力矩之比值的大小意味着船的回转能力的优劣2.1舵面积原则kA一般凡是要求回转性、灵敏性好的船舶，其要取大些军舰的舵面积比（）大于民船凡是要求航向稳定的船舶，其可以小些RARA民船中，内河船又大于海船2.2舵的展弦比外形（）展弦比是影响水动力特性的重要参数为提高舵效，应尽量增加，由P28图1-14可以看出，由可知，需要充分利用尾部吃水，增加一定的，应尽量选用较大的展弦比，其小舵角舵效较好,hbhbh由于船尾形状和船舶吃水的限制，的选择范围是有限的，一般在0.5~3.0之间RA2.3舵叶剖面形状和厚度比1．为了减小阻力和提高推进效率，几乎都采用对称的流线型机翼剖面常用的有：选定了舵剖面的型式确定t美国的NACA翼型苏联的HEЖ翼型德国Jfs翼型瑞典Nss翼型maxmaxbtttb2.3舵叶剖面形状和厚度比2．对的影响并不显著P30图1-161-17tt,LPtCC舵杆轴线位置不一定是最大厚度位置主要考虑：最大厚度位置（有时要考虑舵杆安装的要求）舵的导边舵叶的强度舵叶的制造工艺3.已知，就可得到舵叶剖面的线型max,,btt2.4平衡比—影响舵机功率大小1．对于一定形状和面积的舵叶，它是舵杆位置的函数2．选择的目的，在于减小转舵力矩ee思路：选择合适的，适当地缩小舵杆轴线与舵压力中心的间距，能在不降低舵压力的情况下，减小舵杆扭矩，节省舵机功率。e3．舵压力中心位置随水流的攻角而变化。在正航时，有三种情况，P32图1-182.4平衡比—影响舵机功率大小e1)欠平衡状态——稳定状态＞临舵杆轴线位于水压力中心之前，0Pxa，为“+”在舵压力矩作用下有舵角减小的趋势2)过平衡状态——舵角不稳定0临舵杆轴线位于水压力中心之后，其作用是使舵角趋向增大0Pxa，为“－”MM2.4平衡比—影响舵机功率大小e3)完全平衡状态由得：临压力中心位于舵杆轴线上，0PxaM=0()()aNPNPMPxaPcba()Pcba值越小，所需转舵力矩也小舵处于完全平衡状态，但由于舵压力中心是随舵角大小而变化的，故完全平衡只是局限于某一特定舵角情况下()PcbaaM＝0＝0舵处于不稳定状态()Pcba0()Pcba舵为稳定状态02.4平衡比—影响舵机功率大小e4．结论（舵杆扭矩曲线）不平衡舵在任何情况下是稳定的平衡舵在小舵角时不稳定在大舵角时稳定其大小取决于临e舵平衡比的常用范围在0.2～0.3之间，e2.4平衡比—影响舵机功率大小e5．倒航情况随着舵角的增加，压力中心逐渐后移，故舵杆扭矩的绝对值总是随之而增加。在可能的情况下，若使两者接近，便能充分发挥舵机的作用6.选择平衡比时，应同时考虑到正航、倒航时可能出现的舵杆扭矩的最大值（绝对值）e2.5转舵速度与最大舵角1．过分提高转舵速度对改善机动性并没有明显效果，却会导致舵机功率明显增大我国海规规定35°—30°28s2．各国验船部门和国际组织对转舵速度常规定一个下限我国长江规范规定J级航区12s（A、B、C）其他航区20s国际海上人命安全公约规定三、舵的水动力特性计算若已知各舵角所对应的值，则舵的水动力计算为,,LDPCCC合力系数22LDCCC舵叶的合力法向力系数舵叶的法向力舵叶的升力对舵杆的力矩212RPCvAcossinNLDCCC212NNRPCvA212LLRPCvA()()aNPNpMPxaPcba四、舵的强度计算引言①强度计算的目的决定舵上各部分构件的尺寸大小，包括舵杆直径舵板厚度②计算方法：目前常用的有两种一是按规范进行（规范法）二是按理论方法计算（直接计算法）四、舵的强度计算③计算工况通常只考虑舵叶上的正常工作载荷——转舵后舵叶上所受的水动力，不考虑由于波浪冲击造成的动力载荷，以及碰撞或冰块挤压等情况可能造成的非正常载荷。④按各部位受力的不同分两种情况：仅承受扭矩作用同时承受弯矩扭矩作用货物装卸设备（起货设备）第一节概述第二节吊杆装置第三节吊杆装置的设计第四节吊杆装置的受力计算第六节起重柱（桅）的结构及计算第五节吊杆、绳索的选取与计算第七节船用起重机（克令吊）二、吊杆装置根据起重量不同，吊杆装置可分为轻型吊杆装置——安全工作负荷≤10×9.8千牛顿，或≯10t重型吊杆装置——安全工作负荷＞10×9.8千牛顿，或＞10t4.1计算工况和计算负荷计算方法有①解析法——可以理解各种布置要素及滑轮组滑轮数目与作用力之间的关系，有利于把握尺度的选取原则②图解法——能直观地更简明地说明各作用力的方向和大小③图谱法停泊设备第二节锚泊设备第三节浮动式海洋结构物的锚泊定位系统第一节一般概念第四节系缆设备1.船舶在其使用过程中有两种状态→如何能牢靠而有效地停泊2.船舶停泊时所受的力：主要有：一、一般概念静止航行运动)(i）水流力ⅱ）风力ⅲ）波浪引起的惯性力（波浪力）2.1抛锚停泊的主要方式1.船首抛锚：①是抛锚停泊的主要方式②有2.首尾抛锚5.多点锚泊——海洋浮动结构物（海洋浮体）按作业要求对位移量有一定限制的，至少三锚定位。3.船尾抛锚4.舷侧抛锚抛双锚抛单锚两种形式1．锚2．锚链：（锚索）——为一柔性构件2.3锚泊设备的组成3．锚链筒4．止链装置5.锚链管——设置在锚机链轮的下方6．锚链仓7.弃链装置8.导链滚轮9．起锚机械——抛锚与收锚用的动力机械因此，对锚的要求：②具有良好的使用性能2.6锚①抓重比——锚的抓力③足够的强度，构造简单，制造容易，成本低廉便于收藏良好的适应性破土所需之力较小入土后稳定性啮土有力反映在能迅速入土，4．锚抓力的结构要素影响锚的的因素很多，属于锚本身的主要因素有：2.6锚①锚的重心位置②锚爪的袭角——是指过锚爪尖端处的切线同底平面的夹角，它影响锚爪入土性能。它与锚的入土性能有关③锚爪的折角——是过锚爪尖端处的切线同锚干轴线的夹角。锚干较长者在使用上更为有效，但给锚链筒的设计带来困难。④锚干长度入土后的稳定性啮土能力大抓力锚大（高）抓力锚――不加重锚自重，抓力↑原理：几何形状相似的锚，抓力大小近似与其锚爪面积的3/2次方成正比，，因为锚爪抓力不仅与锚爪面积成正比，而且与面积中心跟泥土的表面深度有关。注意：①S↑同时，爪强度↑②T↑同时，要易收，易出土。不易翻转。2/3AST①导结于码头（岸边）、浮筒、船坞或它船上4.系缆设备②通常由导缆索、导缆具、导缆机械构成③系缆停泊方式多点导泊船尾导泊首尾导泊舷侧导泊)3()2()1(单点导泊（单浮筒导泊系统）4.系缆设备布置原则通常与拖带装置锚泊设备一起综合考虑①一般均为左右舷对称布置，以保证船舶两舷都能导靠②带缆桩靠近舷侧，且均应位于甲板构架的上方③导缆钳、导缆孔要与带缆桩对应配置④凡是引进的缆绳需用导缆机械绞拖的部位，都应布置带滚轮的导缆装置。4.系缆设备①外力主要有：风力、潮流力、波浪力风力：（牛顿）式中：——水线以上风压方向投影面积（米2）——相对风速米/秒导缆停泊时外力及计算8.92aaaavAKRaAavaK0429.0/075.042纵向受风米秒千克横向受风4.系缆设备②潮流力：牛顿式中：——设计船浸水面积（米2）可按丹尼公式估算8.9)](33.0)[(1212.02sws7.1wV——纵向潮流速度（米/秒）sV——靠岸时船舶纵向移动速度（米/秒）③推进装置阻力：8.9)(4.2622sPVVDR牛顿④形状阻力：8.9)(2.73VVARasV牛顿sAavv——水线以下船体侧投影面积——靠岸时船舶横向移动速度——横向潮流速度救生设备第一节概述第二节救生设备的组成第三节救生设备的使用要求第四节救生设备的配备第六节几种主要的救生设备第五节救生设备的布置第七节艇筏的降落、登乘装置第八节潜艇救生①尺度和吨位艇长②容积及乘员定额救生艇不得小于7.5米若因船舶尺度或其他原因所限,不得小于5.0米干舷：满载情况下，不小于型深的0.44倍舷弧：形状近似抛物线，平均舷弧值应不小于艇长的4%方形系数：应不小于0.64吨位：载足全部额定乘员及属具后，总重量≯20吨救助艇除应具有机动救生艇的一般要求外，尚应具备下列主要技术：艇长3.8米以上，8.5米以下能乘载至少5名坐着人员和1名躺卧人员海浪中航速不小于6节，并连续航行不少于4小时随时处于备用状态具有足够舷弧，艇首部舷弧应不小于15%艇长在海浪中应具有足够的机动性和操纵性能以不低于2节的速度拖带本船所配备的两只最大的满载额定乘员和属具的救生筏能迅速营救落水人员应装设牢固的，具有足够强度的拖装置推拖设备第一节概述第二节推拖形式第三节拖船拖曳设备及其受力计算第四节顶推运输及顶推联结装置二、推拖形式按照专业拖船和推船的作业方式不同，有三种基本推拖形式：①是拖船用拖缆将被拖船舶或水上漂浮物系拖在船后一起行驶的一种拖带作业方式1.挂拖P313图6-1②特点：拖运量大，船队较长，不易操纵，不宜在狭窄、弯多和湍急航道中采用2.绑托（并拖、旁拖）P313图6-2①拖船与被拖船舶或水上飘浮物舷靠舷地绑结在一起，行驶的一种拖带作业方式②特点：船队长度大大缩短，操纵灵活，但阻力较大，拖运量较小，风浪中两舷易互相碰撞3.顶推P314图6-3①是推船或拖船以船首顶着被推船舶、驳船队或水上飘浮物一起行驶的一种推带作业方式②特点：二、推拖形式易于操纵，推进效率较高，特别是倒航操纵性和离靠码头的操纵均比拖带优越式中：为强度储备系数④专业拖船上拖缆的破断拉力可取：i)当拖钩上拖缆长度≥150米时，=5三、拖船拖曳设备及其受力计算TR0(25)0.01TRTKNkkii)当自动拖缆机上拖缆长度≥500米时，按主机功率决定N＜1500千瓦时，=4.5N＞1500千瓦时，=4k⑤拖缆的长度视水域，被拖船的排水量、拖速，情况来定，可参照相仿的母型船确定拖钩着力点：可置于水下侧面积形心以后0.5～1.0米之间或置于距尾端35～45%船长之间一般由横剖面为圆形或椭园形的锻钢制成拖曳弓架为一弓形构件，与拖钩或拖曳滚轮或曳滑车相联接，将拖力传递给船体结构①拖曳弓架与船体结构的连接i)拖力较小者，拖曳弓架直接焊固于船体结构ii)拖力较大者，需附加托掌三、拖船拖曳设备及其受力计算试题类型闭卷考试1.填空题（40分）2.名词解释（15分）3.简答题（45分）考试时间:下周一晚6:50~8:30考试地点:本楼202