第六节舵的工作原理 一、舵压力 (一)舵压力产生的原理 PD 2023/7/16
2023/7/16 1 第六节 舵的工作原理 一、舵压力 （一）舵压力产生的原理 P PL PD PN PT O
(二)舵压力、舵压力作用点和转舵力矩 1、舵压力 P=1/2g'pw·CNAR VR2 2、舵压力作用点 e=(0.195+0.305Sim6)b 3、舵前缘的转舵力矩 Me=41.35gbARVR2-Sin 2023/7116
2023/7/16 2 （二）舵压力、舵压力作用点和转舵力矩 1、舵压力 2、舵压力作用点 3、舵前缘的转舵力矩 PN=1/2·g· w ·CN·AR·VR ² e=(0.195+0.305Sin)b Me=41.35·g·b·AR·VR²·Sin
二、影响舵压力因素 (一)减低舵压力的流体现象 1、失速现象 CL 2、空泡现象 3、空气吸入现象 (二)舵的尺度、现状等因素的影响δ 1、舵叶展弦比的影响 入=h/b;)=h2/AR 展弦比越大，小舵角时的升力越大，有利于 运用小舵角操船。否则相反。 2023/7/16
2023/7/16 3 二、影响舵压力因素 （一）减低舵压力的流体现象 1、失速现象 2、空泡现象 3、空气吸入现象 （二）舵的尺度、现状等因素的影响 1、舵叶展弦比的影响 =h/b; =h²/AR 展弦比越大，小舵角时的升力越大，有利于 运用小舵角操船。否则相反。 S CL O
当入=1时，极限舵角约为32度，实际机械 舵角常达35度，内河船可达45度。 一般船舶配舵的展弦比为1.4w1.9范围内 2、舵的外形及剖面现状影响 流线型舵阻力比平板舵阻力小20% 3、舵面积的影响 舵压力与舵面积成正比 舵面积系数：μ=AR*100%/儿ppd 海洋拖船舵面积系数达3.0%w6.0%; 2023/7/16
2023/7/16 4 当 ＝1时，极限舵角约为32度，实际机械 舵角常达35度，内河船可达45度。 一般船舶配舵的展弦比为1.4~1.9范围内 2、舵的外形及剖面现状影响 流线型舵阻力比平板舵阻力小20％ 3、舵面积的影响 舵压力与舵面积成正比 舵面积系数：=AR·*100%/Lpp·d 海洋拖船舵面积系数达3.0%~6.0%;
船舶类型 4(%) 船舶类型 μ(%) 单桨单舵船 1.6-1.9 双浆客货船 (险航道) 4.68.0 双桨单舵船 2.1 双桨客货船 (深宽航道) 2.15.0 海 双桨双舵船 1:5-2.1 内 机动驳 3.08.0 油船 1.35-1.9 拖船 4.0-85 洋 河 大型客船 1.21.7 驳船 3060 快速客船 1:8-20 推 6.0-11.0 船 沿海船 20-3.3 船 双奖油船 3.040 (状宽抗道】 双浆油精 舶 渔船 2555 (险航道) 4.965 方箱型工作船 8010.0 3M以下各神 海洋施船 30-60 排木量蹈 4.0-70 凌船 35,5 2023/7/16
2023/7/16 5 船舶类型 （％） 船舶类型 （％） 单桨单舵船 1.6~1.9 双桨客货船 （险航道） 4.6~8.0 双桨单舵船 2.1 双桨客货船 （深宽航道） 2.1~5.0 双桨双舵船 1.5~2.1 机动驳 3.0~8.0 油船 1.35~1.9 拖船 4.0~8.5 大型客船 1.2~1.7 驳船 3.0~6.0 快速客船 1.8~2.0 推船 6.0~11.0 沿海船 2.0~3.3 双桨油船 （深宽航道） 3.0~4.0 双桨油船 （险航道） 4.9~6.5 渔船 2.5~5.5 方箱型工作船 8.0~10.0 35M以下各种 排水量艇 4.0~7.0 海 洋 船 舶 海洋拖船 3.0~6.0 内 河 船 舶 渡船 3.5~5.5
(三)船体、伴流和螺旋桨尾流 1、船体的干扰和船尾现状的影响 船尾舵的舵压力比敞水舵约提高20%一30%。 2、伴流对舵压力影响 Vr=Vs(1-w) Px=1/2'g'pw.Cx'Vs2.(1-W)2.AR 受伴流影响后的舵压力只有敞水舵的0.35一0.46倍 (单桨单舵船)或039~0,60倍（双桨单舵船） 2023/7/16
2023/7/16 6 （三）船体、伴流和螺旋桨尾流 1、船体的干扰和船尾现状的影响 船尾舵的舵压力比敞水舵约提高20％－30％。 2、伴流对舵压力影响 VR=Vs·(1-w) PN=1/ 2·g ·w·CN’·Vs²·(1-w) ²·AR 受伴流影响后的舵压力只有敞水舵的0.35～0.46倍 （单桨单舵船）或0.39～0.60倍（双桨单舵船）
3、螺旋桨尾流影响 Vk=V+ua=Vs(1-w)十ua P=1/2 BPw C·〔Vs(1-w)+uJ2AR 单桨单舵船船尾舵压力比敞水舵增加2,402,58倍 4、滑失的影响 △P=KS1s 5、斜流的影响 实际冲角δe=δ0-(BA+y)=δ0：Br Bx可达20度左右；通常可达10度至13度。 2023/7/16
2023/7/16 7 3、螺旋桨尾流影响 VR=VA+ua=Vs(1-w)+ua PN=1/2gw·CN·〔Vs·(1-w) +ua〕²·AR PN=K’S 1.5 单桨单舵船船尾舵压力比敞水舵增加2.40～2.58倍 4、滑失的影响 5、斜流的影响 实际冲角e= o-( A+)= o ·R R可达20度左右；通常可达10度至13度
三、舵压力转船力矩 (一)航行时舵压力转船力矩 以重心G为支点： Mp=Px I (Nm) PN 1=L/2C0s8 Mp=1/4L.K.g.AR-Vr-Sin26(Nm) L/2 以转心为支点： Mp=Px-lp (Nm) 2023/7/16
2023/7/16 8 三、舵压力转船力矩 （一）航行时舵压力转船力矩 PN L/2 l G 以重心G为支点： Mp=PN ·l (Nm) l=L/2·Cos Mp=1/4L·K·g·AR·VR·Sin2 (Nm) 以转心为支点： Mp=PN·lp （ Nm）
(二)系泊时舵压力转船力矩 Mpo=PN-la=PN-Cos 8 (Nm) 四、舵效 (一)舵效概念 船舶在各种不同的状态下，用舵设备操纵船舶 所表现的综合效果。 正舵的稳向性：小舵角的保向性： 一般舵角的改向性；大舵角的回转性 当船舶操一舵角时，回转某一角度所需的时间 和纵、横距。 2023/7/16
2023/7/16 9 （二）系泊时舵压力转船力矩 Mpo=PN·la=PN·Cos （Nm） 四、舵效 （一）舵效概念 船舶在各种不同的状态下，用舵设备操纵船舶 所表现的综合效果。 正舵的稳向性；小舵角的保向性； 一般舵角的改向性；大舵角的回转性 当船舶操一舵角时，回转某一角度所需的时间 和纵、横距。 la G
(二)舵效的判断 1、舵效指数 y=(K/T)·8 在舵角δ一定时，角加速度y主要取决于KT值 KT值大，角加速度Y就大，舵效就好；反之就 左。 KT数量上表征每改变1度舵角所能给出的角加 速度量，因此KT称为舵效指数或应舵指数。 2、诺宾指数 P≈1/2K/T P值代表操舵后船舶移动一个船长时，每单位舵 角引起船首的变化值，称诺宾指数或转首指数。 P值映了船舶初始同转性。 2023/7116 10
2023/7/16 10 （二）舵效的判断 1、舵效指数 ＝（K/T）· 在舵角 一定时，角加速度主要取决于K/T值。 K/T值大，角加速度 就大，舵效就好；反之就 差。 K/T数量上表征每改变1度舵角所能给出的角加 速度量，因此K/T称为舵效指数或应舵指数。 2、诺宾指数 P1/2·K’/T’ P值代表操舵后船舶移动一个船长时，每单位舵 角引起船首的变化值，称诺宾指数或转首指数。 P值反映了船舶初始回转性