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母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,舵及其效应,船舶控制方向的主要手段；,用舵进行的操纵：,小舵角使船舶保持其航向；,中舵角改变其航向；,大舵角进行旋回。,舵及其效应,舵的种类及几何要素,舵的水动力特征,舵力作用于船舶的效果,舵效及舵效指数,影响舵效的因素,舵的种类,普通舵,平衡舵,半平衡舵,舵的种类,古老的舵,舵的种类,普通舵,舵的全部面积分布在舵轴的后方；,水动力作用中心距离舵轴较远，故转舵力矩较大，所需舵机功率较大。,舵轴上的支撑点较多，故强度较大。,舵的种类,平衡舵,舵宽的一部分分布在舵轴前方；,水动力作用中心距离舵轴较近，故转舵力矩较小；,舵轴上的支撑点较少，故强度较小。,舵的种类,半平衡舵,舵宽和舵高的一部分分布在舵轴之前；,这种舵的性能介于普通舵和平衡舵之间。,舵的种类,按照舵抛面的结构分类：,平板舵；,流线型舵；,特种舵。,按照舵的支撑结构分类：,多支撑舵；,双支撑舵；,半悬挂舵,悬挂舵等等。,舵的几何要素,舵面积,(,A,R,),舵面积比,(,A,R,/,L,pp,d,),展弦比,(),：,舵平衡系数,(,k,),舵的几何要素,舵面积,(,A,R,),舵的外形轮廓所包围的面积,一般用舵面积比,(,A,R,/,L,pp,d,),来考察舵对船舶操纵性的影响。,展弦比,(),：,舵高,(,h,),在舵翼中称为翼展，舵宽,(,b,),称为翼弦，,对于矩形舵，其展弦比为舵高与舵宽之比；,舵平衡系数,(,k,),舵面积在舵轴前后的比例关系。,舵的水动力特征,舵力及舵力转船力矩,使舵力减小的流体现象,船尾舵的性能,舵力及舵力转船力矩,舵力产生条件,舵速,有效攻角,舵力分解,舵力,P,R,正压力,P,N,阻力（纵向）,D,升力（横向）,L,舵力及舵力转船力矩,冲角不大时正压力,P,N,可以表示为,舵力减小的流体现象,失速现象（,Stall,）,一般说来，随着舵角的增大，舵的升力系数,C,L,和阻力系数,C,D,均具有增大的趋势，可是当舵角达到某一舵角时，由于流经舵背面的水流从舵的后缘之前严重地与舵的背面剥离，从而出现强涡时，舵升力系数,C,L,则将骤然下降，这种现象叫作失速现象。,舵力减小的流体现象,空泡现象（,aviation,）,当使用大舵角或舵的前进速度相当大时，特别是舵的前缘横截面曲率较大时，舵的背面压力出现剧烈下降，当下降至或接近于该温度下的汽化压力时，在舵的背面将产生空泡现象。,空泡现象会造成舵叶的侵蚀损坏。,舵力减小的流体现象,空气吸入现象（,aeration,）,在舵的背面吸入空气、产生涡流，使舵力下降的现象，称为空气吸入现象。,空气吸入现象多发生在舵的上缘与水面接近或高出水面且速度较大的情况下，这也是一种降低舵力的有害现象。,船尾舵的性能,舵与船体之间的相互干扰,船舶操舵后，舵周围出现的压力变化，即左右两侧的压力差将波及到尾部船体两侧，使船体也产生了左右的压力差，这相当于增加了船尾舵的舵力。,据,Gawn,的研究，这种船体和舵之间的相互干扰的结果将使船尾舵的舵力比单独舵的舵力提高约,20,30%,，而且船尾的钝材越大，舵与船尾的间隙越小，这种效果越显著。,船尾舵的性能,伴流及其影响,伴流是船体周围的水部分地随船舶运动而形成的水流，伴流方向与船舶运动方向相同者称为正伴流；反之，则称为负伴流。,按其形成的原因可以分为摩擦伴流、势伴流和兴波伴流。,伴流影响使舵的正压力降低。,船尾舵的性能,排出流的影响,排出流的影响与伴流的影响相反；,螺旋桨排出流增加了舵处的来流速度，从而提高了舵力。,船尾舵的性能,船舶旋回中的舵力降低,旋回中的降速，导致舵处的来流速度下降，舵力下降；,旋回中舵处的有效冲角减小（即有效舵角减小）。,舵效,舵效的概念,操舵后，会引起船首回转、横向移动、船速下降、船体横倾等现象，广义上，舵效即为船体对舵的响应。,狭义上，舵效，操一舵角后船舶在一定时间、一定水域内船首转过的角度大小。,舵效的判断,如能在较短的时间、较小的水域内转过较大的角度，认为舵效好，否为差。,舵效,舵效指数,舵效的好坏与船舶旋回性、追随性密切相关。当初始操舵时，回转角加速度将主要取决于,K/T,值的大小（舵角一定），,K/T,反映了单位舵角所能产生的角加速度大小，通常称为舵效指数，即,K,大,T,小，舵效好。,舵效,影响舵效的因素,舵角,舵面积比,舵速,舵速,r,等于：,s-Wr+rx,(s,船速,Wr,舵叶处的伴流速度,rx,排出流流速的轴向分量,),，在船速低时通过提高主机转速方法来提高舵速度。,吃水,纵倾与横倾,舵机特性,其他因素,提高舵效的措施,降低船速的同时增加螺旋桨的转速。,降低船速舵速同时降低了伴流的影响，且使船舶进距有所减小；,增加螺旋桨转速不但增加了螺旋桨的滑失比，同时也使螺旋桨尾流速度增大，进而增加了舵速。,由于船舶惯性较大，船速的增量在有限距离内是有限的。,船舶在港内宽度和深度受限的直航道中航行时，船速不宜过高，可以在船尾系带一拖船协助减速，同时增加螺旋桨转速，以提高舵效。,侧推器及其效应,船舶进港船速逐渐降低的过程中，操舵产生的舵力转船力矩逐渐减小，控制航向的能力逐渐变差。为了解决这个问题产生了另一种产生转船力矩的方法，即在船上安装侧推装置，简称为侧推器。,侧推器可以作为船舶的辅助操纵装置，广泛应用于港内船舶操纵。靠离码头中船舶的横向移动、航道内低速航行时调整航向、抑制倒车过程中的船首偏转等都是侧推器在船舶操纵中的具体应用。侧推器适用于靠离泊操纵频率较高的船舶，如滚装船、大型客船、大型集装箱船以及部分化学品船舶和油船等等。,侧推器及其效应,主要内容：,侧推器概述,侧推器效应及技术指标,船舶静止中侧推器效应,船舶后退中侧推器效应,侧推器及其效应,侧推器概述,侧推器的构造,广泛采用的侧推器为一种槽式侧推器,槽道与船舶纵舯抛面垂直，其中装设螺旋桨,侧推器及其效应,侧推器概述,侧推器的布置,侧推器及其效应,侧推器概述,侧推器结构,侧推器及其效应,侧推器概述,侧推器的布置及功率,某,8100TEU,集装箱船配有一个首侧推器和两个尾侧推器,首侧推器最大可以给出,294kN(30t),的推力；,两个尾侧推器也总共给出,294kN,的推力。,侧推器及其效应,侧推器概述,侧推器工作原理及侧推力,侧推力的大小与槽道内单位时间的流量有关，流量越大，侧推力越大；,侧推器的功率越大，侧推力也越大；,糟式侧推器在船速为零时能产生最大的侧推力，有航速时有效推力下降；,侧推力的大小还与船舶载重状态有关。,侧推器及其效应,侧推器效应及技术指标,侧推器失效船速,侧推器效应随着船速的增加而降低,一般首侧推器失效船速为,4,6kn,。,首侧推器和尾侧推器的效率受船速的影响不尽相同，一般首侧推器受船速的影响要比尾侧推器要大，失效船速要高一些。,船舶最大旋回角速度,启动时间和换向,侧推器及其效应,船舶静止中侧推器效应,单独使用一个侧推器的效应,单独使用首侧推器产生侧推力,，,船舶横向运动状态发生变化，船舶将产生横向阻力，船首将绕船中位置转动；,单独使用尾侧推器时，其效应与单独使用首侧推器的情况类似。,侧推器及其效应,船舶静止中侧推器效应,同时使用双侧推器效应,转船效率比单独使用首或尾侧推器的效率高得多；,若首、尾侧推力的大小、方向相同，位置距离船中相等，则将不产生转船效应，仅产生横移效应。,侧推器及其效应,船舶前进中侧推器效应,尾侧推器的转船力矩要大得多，其转船效果要比首侧推器好很多,侧推器及其效应,船舶前进中侧推器效应,首侧推器的效应,单独使用首侧推器产生侧推力，船舶横向运动状态发生变化，产生横移速度，即产生漂角，使船舶处于斜航状态。由于船舶前进中水动力中心在船中之前，随着船速的提高，水动力中心逐渐向前移动，且有效侧推力也逐渐降低，转船效应也不断降低。,理论上，当船速提高至水动力中心达到首侧推器的位置时，首侧推器失去效应。,实际上，随着船速的提高，水动力中心还未达到首侧推器位置之前，其已经不能发出有效侧推力，即首侧推器失去转船效应。,侧推器及其效应,船舶前进中侧推器效应,尾侧推器的效应,单独使用尾侧推器时，水动力中心逐渐向前移动，力偶臂逐渐变长，虽然有效推力逐渐降低，但与首侧推器比较，有效侧推力相同时，尾侧推器的转船力矩要大得多，其转船效果要比首侧推器好很多；,故船舶前进中应使用尾侧推器来调整航向；,随着船速的增加，尾侧推器也有失效的问题，这种失效不是由于力偶臂的减小引起的，而是由尾侧推器附近的流态造成的。,侧推器及其效应,船舶后退中侧推器效应,首侧推器的转船力矩要大得多，其转船效果要比尾侧推器好很多,
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