船舶运动学 第五章 舵的设计VIP免费

第五章舵的设计第一节舵的作用一、推进系统的重要组成部分二、舵的控制作用三、舵的鳍效应舵的作用一、推进系统的重要组成部分舵船体与桨影响受力伴流和尾流作用有机整体吸收尾流能量根涡区被填充能量增加能耗降低提高推进效率二、舵的控制作用船舶航向控制舵改变保持体现操纵性能小舵角下的航向稳定性中舵角下的航向改变性大舵角下的回转性舵的作用三、舵的鳍效应舵附体产生回转阻尼零舵角操舵角固定式尾鳍减小舵力、力矩改善了直线稳定性，提高了进入新航向的跟从性舵的作用船-舵-桨第五章舵的设计第二节舵设计的基本思想Therudderhasremainedvirtuallyunchangedsinceit’sintroductionmillenniaago...Thisisatypicalrudderfroma6thcenturyNordicvessel...舵设计的基本思想一、传统船体设计特点长期以来，船体设计主要综合考虑了稳性、排水量、快速性、总布置和横摇周期等要求，几乎没有涉及到操纵性要求。舵设计是经典的操纵性设计方法。二、现代船体设计特点大量新船型的问世，仅凭舵设计常无法保证足够的操纵性能，因此必须在初步设计阶段，进行方案计算预报和核算。将快速性、操纵性、耐波性综合权衡设计。舵设计的基本思想三、舵设计的考虑因素（1）要满足操纵性要求。不同船型对操纵性的要求是不同的，设计时也应有不同的侧重。（2）考虑舵与船体、螺旋桨相互影响,降低航行阻力，提高推进效率。满足操纵性要求不同类型的船舶对操纵性要求是不同的，设计时应有不同的侧重。•远洋船一般以航向保持性为主，对回转性要求不高。一般只限稳定性好的船，航向不容易偏离，航向保持性也好；舵效好的船，小舵角转首性好，也容易保持航向。如果直线稳定性不良，不仅容易使舵工疲劳，航速降低，而且在风浪中难以操纵。•沿海船和进出港频繁的海港工作船，望望对回转性有较高的要求。•内河船受航道的限制应注意转首性，同时满足回转性的特殊要求。要满足操纵性要求对船体而言，其对直线稳定性和回转性的影响是相矛盾的，往往为了改善稳定性和跟从性，而在回转性和转首性方面做出牺牲，反之亦然。据细长体理论，得到直线稳定性的条件为：舵设计的基本思想四、舵设计的内容1。舵的数目和形式的选择。2。舵的尺寸和形状的设计。3。舵力以及舵杆扭矩计算和舵机功率估算。第五章舵的设计第三节舵的类型及布置RudderNomenclatureTipChordRootChordHullStockSpanLeadingEdgeTrailingEdge一、舵的几何要素及分类舵的几何要素1.舵面积Ad舵的外形轮廓所包围的面积。2.舵高h为沿舵杆轴线方向，舵叶上缘至下缘的直线距离。3.舵宽b为舵叶前、后缘之间的水平距离。对矩形舵舵宽即各剖面弦长，对非矩形舵可用平均舵宽bm表示非矩形舵：λ=h2/Ad矩形舵：舵高h在机翼中称为翼展、舵宽b称为翼舷。λ=h/b4.展弦比λ舵高与舵宽之比5.平衡系数kK为舵轴前面积与整个舵面积之比值。舵的几何要素6.厚度比Z舵剖面的最大厚度与舵宽的比值7.面积比μ表示舵面积与船体垂线间长LBP和设计吃水d的乘积之比值舵的几何要素舵的几何要素8.舵剖面形状流线型舵的剖面常为对称机翼形。通常为使其能产生较大的升力和具有较小的阻力，前缘为圆形，后缘较尖。舵剖面线型NACA翼型表示方法拱度比厚度比t/b拱度位置舵的类型及布置二、舵的类型：1.按舵面积对转动轴位置的分布情况分类1.普通舵UnbalancedRudder舵的全部面积均在转轴后方2.平衡舵BalancedRudder在整个舵的高度上，均有部分舵面积在舵轴线的前方3.半平衡舵SemiBalanced只有占舵高一部分的舵面积在舵轴线的前方舵的类型及布置一、舵的类型：2.按舵剖面结构情况分类舵的类型及布置一、舵的类型：3.按舵的支承情况分类图a图bc图d，f图e按舵的支承情况分类舵的类型及布置三、舵的布置原则：1.为了产生尽可能大的舵力矩，舵应布置在远离船舶重心处：船首尾部。2.注意使舵得到突出的尾型的保护。3.为了获得桨的尾流来提高舵效，一般布置在桨的后方。4.多舵布置时必须注意舵之间的干扰问题。第五章舵的设计第五节舵的水动力特性舵的水动力特性δ（+）（-）LFFNDFTsin2.5762RRNVAPD——阻力（N）L——升力（N）F——舵力（N）FN——正压力（N）PT——摩擦力（N）δ——...