基于舵机能力验证要求的舵系优化设计

在IACS统一解释文件UI SC246 Rev.1提出根据非满载试航船舶操舵试验结果对满载航行状态船舶舵机能力进行验证的换算方法之后,相当一部分采用半悬挂舵的船舶出现了无法按该方法通过舵机能力验证的状况。为解决上述问题,本文基于常规船型半悬挂舵的3种典型布置方案,通过设计相同的舵面积和不同的几何外形,得到3个计算模型,利用计算流体力学(CFD)方法对各方案的全浸没和部分浸没状态分别进行计算分析。计算结果表明,舵叶平衡比对舵杆水动力扭矩存在直接影响,适当大的舵叶平衡比设计可以显著降低舵叶全浸没状态和部分浸没状态的舵杆水动力扭矩。基于此结论,对某型未能通过换算验证的船舶舵系进行优化设计,适当增大了舵叶平衡比。后续船试航结果表明,舵机能力验证满足UI SC246 Rev.1的要求,确认了CFD计算结论的正确性,为以降低舵杆水动力扭矩为目标的舵系优化设计提供了理论和实践依据。     

舵系统常见故障浅析

舵是由桨演变而来的。早期的船是用装在船尾的桨来控制航向的，后来将桨固定在船尾中线处，成为可转动的专用舵，用以改变和保持船舶航向。舵系统主要由舵叶、舵杆、舵机等部分组成，航行时，通过舵机转动舵叶，使水流在舵叶上产生横向作用力，为船舶提供回转力矩，从而使船舶保持航向或回转。     

供主动舵用的液压传动装置

在操纵船舶的设备中,主动舵得到了发展,为了保证船舶的航行,它们也应用于船舶的低速航行(3～5节)。对于主动舵,需采用确能提高转舵角的大功率传动装置的舵机。对主动舵向舷边转舵角的适当范围,如实验表     

基于温度及舵力作用的舵叶与舵杆间隙分析

为保证舵叶、舵杆的各项性能达到预期效果，基于某型集装箱船，对舵叶所受舵力进行计算，并对其在舵力作用下的受力情况进行分析。根据相关规范要求，对舵叶与舵杆结构的间隙进行校核，并计算舵杆在温度影响下的位移情况。研究表明：应力最大值出现在舵叶与舵杆配合处，温度对舵杆的位移有较大影响。研究成果可为舵叶与舵杆的设计提供一定参考。     

带副舵的潜艇尾舵受力分析

对一种带副舵的潜艇尾升降舵建立受力模型，综合分析水动力随主舵和副舵转舵角的变化规律，证明带副舵的潜艇尾升降舵能够比普通舵型提供更灵活和实用的操纵手段。     

模拟舵装置加载系统水动力矩模拟的改进设计

舵的负载主要是水动力负载。平衡舵的水动力负载既可能是阻力矩也可能是动力矩。为研究和测试平衡舵系统的性能,模拟液压舵装置的加载系统应该可以模拟水动力矩作为阻力矩和动力矩等两种情况。合理设计液压加载系统,可以实现模拟液压舵装置的水动力矩任意模拟加载。     

内河船舶舵设备的安全检查

舵设备主要由舵叶、转舵装置、舵机、操舵装置和传动装置等部分组成。其中舵机和转舵装置安装在船尾。船舶舵设备按驱动动力分为人力舵设备、蒸汽舵设备、电动舵设备与电动液压舵设备。液压舵设备具有体积小、重量轻、转矩大、灵敏度高的特点，工作平稳安全可靠，能缓冲风浪对舵叶的冲击，运转噪音低、振动小，而且可实现无级变速，功率的范围广。     

自主水下航行器固定舵对尾舵水动力的影响

自主水下航行器(AUV)为保证尾舵受到撞击等不可控因素而不损坏,通常在全动舵前面安装起保护作用的固定舵。利用三维计算流体力学(CFD)软件对自主水下航行器的全动舵以及安装在全动舵之前起保护作用的固定舵,进行水动力特性分析。分析了固定舵安装之前和安装之后的升阻比,铰链力矩等水动力参数;通过改变固定舵与全动舵之间的缝隙大小,分析各个变量对整体水动力参数的影响,找到了固定舵的最佳安装位置,得出固定舵片对铰链力矩的影响。研究结果为自主水下航行器尾舵部位的保护舵设计提供了理论依据和参考。     

挂舵臂弹性支撑的舵-舵杆系统直接计算分析

大型船舶半悬挂舵的舵—舵杆系统设计中,应考虑挂舵臂对其弹性支撑作用进行直接计算分析。介绍了采用挪威船级社(DNV)3D-BEAM软件对挂舵臂弹性支撑的舵—舵杆系统的力学模型进行受力计算和分析。     

船体高效舵系统舵结构强度计算方法研究

在船舶高效舵系统中,采用舵杆和套筒对舵叶进行固定和旋转。该系统结构设计的关键是合理的舵杆和套筒结构,目前还没有专门的设计指导方法,为此发展了船体高效舵系统舵杆和套筒结构强度的直接计算评估方法,它可以较准确地预报舵杆和套筒的应力和变形。对一个高效舵系统设计方案进行了计算,开展了套筒厚度优化计算分析,研究套筒壁厚对舵系统各构件的应力和变形的影响,用以指导相关船舶高效舵系统的结构设计。     

舵杆轴承故障应急处置实例

<正>0引言某船在远洋漂航期间备航时发现,左舵舵杆轴承在转舵至约10°时出现异常冲击声响及目视有明显的振动,回舵后无症状,再次转舵后故障复现。当时船舶尾部吃水正常、船姿正常。1故障排查该船采用双扭半平衡悬挂舵,左右双舵,舵叶及舵杆总质量约为15 t,由安装在舵杆上端的双列向心球面滚柱轴承(以下简称"舵杆轴承")承担舵系     

舵结构强度及舵杆直径敏感性分析

舵是船舶上一个非常重要的舾装件,在设计过程中一般仅对其结构进行规范计算,但要了解其在舵力作用下的变形和应力范围则需要进行有限元强度计算。同时,舵杆是舵结构中一个重要的组成部分,一般只要求其直径满足规范要求,文章针对舵杆和舵杆承座之间间隙随舵杆直径的变化进行了敏感性分析。     

MD3舵三分力仪

MD3舵三分力仪是为测定船模舵力的三个分量(法向力、切向力和舵杆力矩)而设计的,它主要用于无线电遥控自航模型试验,但同样适用于单独舵和拘束模型船后舵情况。 对NACA0018舵拖曳水池敞水试验和一艘货船模型操纵试验结果表明,仪器的性能是良好的,达到了预期的设计指标。     

船舶舵设备可靠性设计

分析船舶舵设备设计中的计算工况、应力计算方法、材料性能、结构尺寸和强度裕度等不确定因素,开展舵设备可靠性设计。结合传统设计方法给出舵设备可靠性设计流程,建立舵系统可靠性模型,提出舵设备可靠性指标确定与分配方法。以舵杆为例进行可靠性设计,获得给定可靠性指标下的舵杆尺寸,并进行随机变量分散性影响分析,结果表明舵杆直径和材料强度的分散性对舵杆失效概率影响非常大,设计和加工时应予以重视。最后对多支撑式不平衡舵的舵销结构提出破损安全可靠性分析方法,并进行算例分析。本文可为高可靠性的舵设备设计提供参考。     

舵系的直接计算法

本文给出了按船级社规定的模型计算舵和舵杆中的弯矩和剪力的公式.舵和舵杆被视为阶梯式变断面梁,且尾框底骨或挂舵臂处的支点被视为弹性支座.文中详细讨论了四种静不定结构的舵.     

挂舵臂支撑的半悬挂平衡舵舵杆的受力计算

大型船舶上的舵除了上、下舵承外，还设置有挂舵臂，各国船级社认为悬挂在船体上的挂舵臂应视为弹性支座对舵杆进行直接计算。本文介绍了这种类型平衡舵舵杆的受力计算方法。     

舵杆直径的选择及其与挂舵臂的匹配分析

单舵销半平衡舵的舵杆与挂舵臂的匹配设计需要提取的数据量较大，计算及优化过程也较为复杂。依据该舵系的力学模型所建立的电算方法，对舵杆与挂舵臂的强度匹配及其影响因素作较深入的分析，并从舵系的安装、舵杆的变形等角度提出了对舵杆直径的选择建议，得出的方法和结论可供参考。     

十字形和X形艉舵航行体的水动力特性对比

[目的]对于水下航行体的艉布局而言,相较十字形艉布局,X形艉布局具有不超宽、降低舵卡严重后果等优点。由于X形艉布局及其操纵较为特殊,其水动力特性与十字形不同。以SUBOFF为原型,通过数值计算对比十字形和X形艉布局航行体的操纵性水动力特性。[方法]首先,对比十字形艉布局线性水动力的数值计算与模型试验数据,确定数值计算的网格参数;其次,对全动舵面积相同的X形艉布局航行体线性水动力进行预报,并与十字形艉布局进行对比;最后,采用体积力模拟螺旋桨抽吸,对比研究两方案操纵性水动力特性的差异。[结果]结果表明:在相同全动舵面积下,相较十字形艉,X形艉布局航行体水平面静不稳定系数略小,垂直面静不稳定系数略大;受相邻两舵干扰影响,X形航行体垂直面、水平面舵力特性具有较为明显的不对称性,舵导数减小约27%;抽吸显著改变了十字形和X形艉布局航行体的水动力,舵导数增大约15%～18%。[结论]研究成果可为水下航行体操纵性设计提供一定的借鉴。     

船舶自动舵系统中滑膜控制器的PID优化设计

操舵系统在舰船动力系统中占据重要地位,能够确保舰船航行的有效性,与舰船行驶需求相适应。其中,舵能够对舰船方向功能加以把握,若要转舵亦或是对障碍物躲避,就需要操舵。其中,手动操舵系统使用最为常见,主要是利用手动操舵开关对电磁阀开闭进行直接控制,以达到操舵的目标。本文研究了自动舵系统的PID控制优化措施,通过提高操舵的精准度,将PID技术应用于船舶自动舵系统的滑膜控制器中,能够显著提升自动舵系统的综合性能。     

舵套筒形式的全悬挂扭曲舵设计

从舵系计算及舵叶、呆舵、舵杆、舵套筒和舵承的设计等方面出发,对舵套筒形式的全悬挂扭曲舵进行优化设计。利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)软件计算分析,确保整个舵系设计达到预期效果。