舵槳設(shè)備演示文稿

舵槳設(shè)備演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有121頁\編輯于星期四（優(yōu)選）舵槳設(shè)備現(xiàn)在是2頁\一共有121頁\編輯于星期四第五章槳舵設(shè)備第八節(jié)操舵要領(lǐng)及注意事項8第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵7第九節(jié)舵設(shè)備的檢查、保養(yǎng)與試驗9第十節(jié)船用螺旋槳10現(xiàn)在是3頁\一共有121頁\編輯于星期四第一節(jié)舵設(shè)備的作用及組成圖5-1舵設(shè)備主要組成部分1-舵裝置（rudder）；2，3-轉(zhuǎn)舵裝置（steeringgear）；4-操舵裝置的控制裝置（steeringgearcontroller）

現(xiàn)在是4頁\一共有121頁\編輯于星期四第一節(jié)舵設(shè)備的作用及組成組成：舵裝置（rudder）舵機與轉(zhuǎn)舵裝置（steeringgear）操舵裝置的控制裝置（steeringgearcontroller）附屬裝置（auxiliaryequipment）現(xiàn)在是5頁\一共有121頁\編輯于星期四第一節(jié)舵設(shè)備的作用及組成

舵手轉(zhuǎn)動舵輪或扳動操舵手柄，啟動機械，即可控制舵機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止。轉(zhuǎn)舵裝置又稱傳動裝置，其作用是把舵機的動力傳到舵軸，驅(qū)動舵葉轉(zhuǎn)動。舵機和轉(zhuǎn)舵裝置又統(tǒng)稱為操舵裝置，均裝于船尾舵機艙內(nèi)。現(xiàn)在是6頁\一共有121頁\編輯于星期四第二節(jié)舵力轉(zhuǎn)船力矩及極限舵角舵力產(chǎn)生的原因：舵葉兩面流體速度不等，壓力不等圖5-4流線型舵的受力分析現(xiàn)在是7頁\一共有121頁\編輯于星期四第二節(jié)舵力轉(zhuǎn)船力矩及極限舵角

根據(jù)流體力學中的機翼理論原理，當施右舵角后（如圖5-4所示），流過舵葉兩面的水流速度發(fā)生變化，左側(cè)流速加快，右側(cè)流速減慢，從而舵葉兩側(cè)間產(chǎn)生垂直于舵葉的壓力差，此時水流對舵葉產(chǎn)生的摩擦阻力，與壓力的合力即構(gòu)成為舵力。舵力的大小與舵角、舵葉面積、舵速和舵斷面積形狀等因素有關(guān)。將舵力按船舶首尾方向與其垂直方向分解，則可得起橫向作用的升力A與對航進起阻力作用的阻力W。使船產(chǎn)生轉(zhuǎn)頭的力就是舵壓力?，F(xiàn)在是8頁\一共有121頁\編輯于星期四第二節(jié)舵力轉(zhuǎn)船力矩及極限舵角下面僅給出喬塞爾（Joessel）普通舵實驗時的近似計算式：所受力矩為：當船長、舵葉面積、舵速一定時，轉(zhuǎn)船力矩隨舵角而變。對于一般的海船來說，舵角約等于32～35度左右，可達到最大值。若再增大時，反而下降，故除了特種舵外，一般把等于32～35度稱為使用極限舵角。船上對此使用了止舵器或限位器，能使舵角不超過35度?，F(xiàn)在是9頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)1．按舵桿的軸線位置分類

1）不平衡舵（unbalancedrudder）：又稱普通舵。舵葉面積全部在舵桿軸線的后方。這種舵有許多舵鈕，即有許多支點，舵桿的強度易于保證。不平衡舵的舵桿軸線在舵葉導邊處，舵壓力中心至舵桿軸線的距離較大，有利于保持航向的穩(wěn)定性，但所需轉(zhuǎn)舵力距也大，現(xiàn)在海船上這種舵已經(jīng)很少見，一般只限于沿岸航行的一些小的駁船。

2）平衡舵（balancedrudder）:舵葉部分面積在舵桿軸線的前方，用舵時起到平衡作用，這部分面積與舵葉全部面積之比稱為或平衡系數(shù)，一般為。這種舵的特點是舵葉的壓力中心靠近舵軸，使舵繞舵軸的回轉(zhuǎn)力矩小，以便易于操舵，減少了舵機所需的馬力，可選擇小型舵機，因此，在集裝箱船和擁有雙螺旋槳的船上得到廣泛應(yīng)用。它的缺點是舵在工作時容易擺動，對航向穩(wěn)定性不利

3）半平衡舵（semi-balancedrudder）：把舵軸前面的舵葉面積做得小些，或把舵葉的上半部分做成不平衡舵，下半部分做成平衡舵，減少其平衡量，使平衡系數(shù)介于平衡舵和不平衡舵之間，即0.2以下。半平衡舵與船舶的尾柱連接在一起，使舵比較堅固可靠，有利于保持航向的穩(wěn)定性，比較適合于大型船舶，例如大型的集裝箱船、散裝船、油輪和一些遠洋客輪。現(xiàn)在是10頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)圖5-5舵的類型（按舵桿的軸線位置分）

a-不平衡舵b-平衡舵c-半平衡舵d-平衡懸掛舵現(xiàn)在是11頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)2．按舵葉的支承情況分類

1）雙支承舵：有兩個支承點的舵。

2）多支承舵：多于兩個支承點的舵。支承點可為舵承、舵鈕和舵托等。

3）懸掛舵：僅在船舶內(nèi)部設(shè)有支承點，舵桿受彎矩大，常用作多舵船的邊舵。

4）半懸掛舵：舵葉上半部連接在舵柱上，下半部呈懸掛狀?，F(xiàn)在是12頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)圖5-7舵的主要類型半平衡舵不平衡舵三支點平衡舵穿心舵軸平衡舵半懸掛舵懸掛舵多支承舵雙支承舵

現(xiàn)在是13頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)3．按舵葉的剖面形狀分

1）平板舵（flat-platerudder）：又稱單板舵。舵葉是一塊鋼板或在鋼板上兩面交替安裝的橫向加強筋（舵臂）等構(gòu)成。這種舵，隨著舵角的增大舵的效率變壞．失速現(xiàn)象發(fā)生得早，而且阻力也大?，F(xiàn)在是14頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)圖5-9平板舵1-上舵桿（upperrudderstock）；2-連接法蘭（couplingflange）；3-舵臂（rudderstay）；4-舵板（rudderplate）；5-上舵銷（upperrudderpin）；6-中間舵銷（midrudderpin）；7-下舵銷（lowerrudderpin）；8-下舵桿（lowerrudderstock）現(xiàn)在是15頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)2）流線型舵（streamlinedrudder）：又稱復(fù)合舵。流線型舵的舵葉以水平隔板和垂直隔板作為骨架，外覆鋼板制成水密的空心體，水平剖面呈機翼形。這種舵阻力小，升力大，舵效高，雖構(gòu)造比較復(fù)雜，但應(yīng)用廣泛。現(xiàn)在是16頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)圖5-10流線型舵1-舵桿（rudderstock）；2-舵板（rudderplate）；3-水平加強筋（horizontalstiffener）；4-焊接襯板（weldingbracket）；5-垂直加強筋（verticalstiffener）；現(xiàn)在是17頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)4．特種舵

1）整流帽舵（bulbrudder）:即在普通流線型舵的正對螺旋槳的軸線延長部位，加一個流線型的圓錐體，俗稱整流帽，它有利于改善螺旋槳后的水流狀態(tài)。圖5-11整流帽舵

現(xiàn)在是18頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)2）主動舵（activerudder）：在舵葉后端裝有小螺旋槳或?qū)Ч芡七M器，轉(zhuǎn)舵時可發(fā)出推力，增加船舶的轉(zhuǎn)向能力；另外，即使是在低速甚至停車時，操作小螺旋槳仍可得到轉(zhuǎn)頭力，推船緩行，大大提高了船舶的操縱性。這種舵適用于對操縱能力要求高、靠離碼頭比較頻繁的船舶，例如引水船、渡輪、科學考察船等。

現(xiàn)在是19頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)3）襟翼舵（flap-typerudder）：又稱可變翼形舵。襟翼舵有助于使舵葉面產(chǎn)生更大的流體動力，從而使船舶獲得較大的轉(zhuǎn)船力矩，提高了舵效或減小了舵桿扭矩，舵機功率也較小；使用襟翼舵，航向改變可以用較小的舵角，使船舶改向時失速較小，從而減少了油耗。價格偏高，維護保養(yǎng)要求也比較高。現(xiàn)在是20頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)圖5-13齒輪襟翼式舵1-舵葉（rudderblade）；2-位于舵桿筒內(nèi)的舵桿（Rudderstockinruddertrunk）；3-襟翼（flap）；4-鉸軸（hingeline）；5-舵機（steeringengine）；6-舵機座（steeringenginefoundation）；7-密封套與軸承（glandandbearing）；8-舵頂（rudderdome）；9-舵承（ruddercarrier）10-轉(zhuǎn)動襟翼的傳動裝置（flapactuator）

現(xiàn)在是21頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)4）反應(yīng)舵（reactionrudder）：又稱迎流舵，它以螺旋槳的軸線為界，舵葉的上下線型分別向左右扭曲一些，使由螺旋槳射出的水流對舵沒有沖擊作用，而離開舵時呈直線向后流去。結(jié)果舵居中時舵的上下兩部分具有舵壓力，且具有向前的分力，助船推進，即能從尾流中收回一部分旋轉(zhuǎn)的動能增加推力。圖5-14反應(yīng)舵

現(xiàn)在是22頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)6）組合舵（unitrudder）：也稱希林舵或工字型舵。在流線型舵葉的上下兩端各安裝一塊制流板，可減少舵葉兩端的繞流損失，而進一步改善舵的流體動力性能，特別適用于內(nèi)河、運河和限制航道水域船舶的小展舷比的舵型（舵高h與舵寬b的比值稱為展舷比）。其舵角可以在±75°范圍內(nèi)使用，在低速時船舶的操縱性能較為優(yōu)越，如采用雙舵并異步控制可提供向后的推力，無需倒車裝置，如采用首推器可與此種雙舵配合可以實現(xiàn)船舶橫向平移?，F(xiàn)在是23頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)圖5-16組合舵現(xiàn)在是24頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)

現(xiàn)階段海運船舶上比較流行的舵為平衡懸掛舵（balancedspadetyperudder）、襟翼舵（flaprudder）、航海舵（marinerrudder）和魚尾舵（fishtailrudder）?，F(xiàn)在是25頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)三、舵的結(jié)構(gòu)現(xiàn)代商船的舵多采用復(fù)板的空心流線型舵，一般流線型平衡舵的結(jié)構(gòu)主要由舵葉、舵桿、舵承三部分組成。

現(xiàn)在是26頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)1-舵桿（rudderstock）；2-水平法蘭接頭（horizontalcouplingflange）；3-舵軸（ruddershaft）；4-垂直法蘭接頭（verticalcouplingflange）；5-舵頂板（rudderdome）；6-上軸承（upperruddercarrier）；7-舵板（rudderplate）；8-舵軸襯套（ruddershaftsleeve）；9-下軸承（lowerruddercarrier）；10-下軸套（lowerruddersleeve）；11-舵軸承座（ruddershaftfoundation）；12-圓螺母（acornnut）；13-舵底塞（rudderbottomplug）；14-豎向肋板（verticalfloor）；15-舵底板（rudderbottomplate）；16-橫向肋板（lateralfloor）；17-舵板（rudderplate）；18-吊環(huán)板（hoistingringplate）；19-復(fù)板舵（doubleplaterudder）現(xiàn)在是27頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)

按規(guī)范要求，舵葉焊成后，每個密封部分都應(yīng)進行密性試驗。常用的密性試驗方式為在一定的水柱高度條件下的灌水和充氣試驗等。試驗水壓高度可由P=1.2d+V2/60(m)計算,其中d表示滿載吃水（m）、V的含義是船速（kn）密性試驗合格后，通常在舵葉內(nèi)灌上瀝青，以防舵葉內(nèi)部銹蝕。為了灌放水和防腐瀝青。在舵葉上部和下部開有小孔，并配有不銹金屬（黃銅）制成的栓塞，稱為舵底塞?，F(xiàn)在是28頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)2．舵桿（rudderstock）舵桿是舵葉轉(zhuǎn)動的軸，并用以承受和傳遞作用在舵葉上的力及舵給予轉(zhuǎn)舵裝置的力。其下部與舵葉連接，上部與轉(zhuǎn)舵裝置相連。為了使舵在受損時不必拆開船體內(nèi)的部分就能修理，把舵桿分作上舵桿和下舵桿兩段制造，然后用法蘭接頭連接。上舵桿的頂端稱舵頭。舵頭通過舵桿套筒伸至舵機室與轉(zhuǎn)舵裝置相連接。上舵桿下端是法蘭接頭，與舵葉連接。為了使萬一法蘭螺母脫落而螺栓不至滑落，安裝時，螺母應(yīng)朝下，并用水泥包搪。現(xiàn)在是29頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)圖5-19舵桿接頭（a）垂直嵌接（verticalscarf）；（b）水平法蘭（horizontalflange）；（c）垂直法蘭（verticalflange）現(xiàn)在是30頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)3．舵承（ruddercarrier）舵承是用來支持舵桿、支承舵的重量及保證船體水密的設(shè)備。按其位置可分為上舵承和下舵承兩種。圖5-20舵裝置布置圖1-電動舵機（electricsteeringgear）；2-舵扇（rudderquadrant）；3-上舵承（upperruddercarrier）；4-舵桿（rudderstock）；5-舵桿套筒（rudderstocktrunk）；6-下舵承（lowerruddercarrier）現(xiàn)在是31頁\一共有121頁\編輯于星期四第三節(jié)舵的類型和結(jié)構(gòu)

圖5-21上舵承圖5-22下舵承圖5-23只設(shè)上舵承現(xiàn)在是32頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置

一般多設(shè)于尾尖艙平臺甲板上，分為主操舵裝置和輔助操舵裝置。主操舵裝置指在正常情況下使舵產(chǎn)生動作所必須的機械、轉(zhuǎn)舵機構(gòu)、舵機裝置動力設(shè)備及其附屬設(shè)備和向舵桿施加轉(zhuǎn)矩的部件（如舵柄及舵扇）。輔助操舵裝置指在主操舵裝置失效時，為駕駛船舶所必須的設(shè)備?，F(xiàn)在是33頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置一、電動操舵裝置電動操舵裝置（electricsteeringgear）主要由電動機、傳動齒輪、舵扇和舵柄等組成。其工作原理是：由操舵裝置控制系統(tǒng)控制電動機1帶動蝸桿2，蝸輪3。因為齒輪4和蝸輪3是同軸的，所以就帶動舵扇5。舵扇是松套在舵桿8上的，它的轉(zhuǎn)動通過緩沖彈簧6推動舵柄7，而舵柄7用鍵套在舵桿上，所以舵柄轉(zhuǎn)動就使舵偏轉(zhuǎn)。現(xiàn)在是34頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置圖5-24齒扇式轉(zhuǎn)舵裝置與電動舵機1-電動機（electricmotor）；2-渦桿（worm）；3-渦輪（wormwheel）；4-齒輪（gear）；5-舵扇（rudderquadrant）；6-緩沖彈簧（bufferspring）；7-舵柄（tiller）；8-舵桿（rudderstock）；現(xiàn)在是35頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置

緩沖彈簧用以吸收波浪對舵的沖擊力。舵扇下面裝有楔形塊，停泊時打上楔形塊可剎住舵扇，防止舵受浪沖擊而損壞舵機。電動操舵裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，工作可靠，適用于中小型船舶上?，F(xiàn)在是36頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置二、液壓操舵裝置它的特點是具有傳動平穩(wěn)、無噪音、操作方便、易于遙控、能實現(xiàn)無級調(diào)速，1．往復(fù)式液壓舵機由操舵裝置控制系統(tǒng)啟動電機帶動變量泵，變量泵從一對油缸中抽油，同時向另一對油缸輸油，使活塞在油壓作用下移動，帶動舵柄，從而轉(zhuǎn)動舵葉。如果油泵改變翰油方向，舵就反向轉(zhuǎn)動。往復(fù)式液壓舵機的油缸數(shù)還可以為1個或者1對，根據(jù)SOLAS的規(guī)定要求，如果其中一個油缸出現(xiàn)故障，另一個油缸仍能正常工作?，F(xiàn)在是37頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置現(xiàn)在是38頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置2．轉(zhuǎn)葉式液壓舵機油缸體之內(nèi)有三個定葉和三個轉(zhuǎn)葉，將油缸體分成六個工作腔，工作腔內(nèi)充滿油液，定葉與缸體固接，轉(zhuǎn)葉用鍵固連在舵桿上．開動電機使變量油泵工作，遙控油泵的控制桿控制油液流向和流量，通過管路向三個對應(yīng)的工作腔送油，從另外三個工作腔排油。則轉(zhuǎn)葉按照順時針或反時針方向轉(zhuǎn)動，帶動舵桿使舵葉轉(zhuǎn)出相應(yīng)的角度?，F(xiàn)在是39頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置三、輔助操舵裝置輔助操舵裝置（supplementsteeringgear）是在主操舵裝置（如前述電動操舵裝置、液壓操舵裝置）失效時，為應(yīng)急操舵而補設(shè)的一種操舵裝置，有時也稱應(yīng)急操舵裝置。在舵機室里的這些裝置不應(yīng)屬于主操舵裝置的任何部分，但可共用其中的舵柄、舵扇或其他等效用途的部件?，F(xiàn)在是40頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置四、舵角限位器航行中船舶使用的最大有效舵角，一般流線型舵為32度，平板舵為35度。為了防止在操舵時實際舵角太大而超過有效舵角，在操舵裝置的有關(guān)部位設(shè)置舵角限位器（rudderanglestopper）。舵角限位器有機械、電動等多種類型。機械舵角限位器可以設(shè)在舵葉上或下舵桿與舵柱的上部?，F(xiàn)在是41頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置圖5-27舵角限位器1-舵（rudder）；2-尾柱（sternpost）；3-舵桿（rudderstock）

現(xiàn)在是42頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置

另外，還有在舵柄兩側(cè)極限舵角位置處裝設(shè)角鐵架。當舵轉(zhuǎn)到滿舵時，舵柄被角鐵架擋住，不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動。電動舵角限位器為裝于舵柄兩側(cè)極限位置的開關(guān)。當舵轉(zhuǎn)到滿舵時，舵柄與其相連的裝置使開關(guān)處于斷路位置，與開關(guān)串連的舵用電機即停止向某一舷繼續(xù)轉(zhuǎn)動．當舵機電機反轉(zhuǎn)時，舵柄或與其相連的裝置和開關(guān)脫離接觸，開關(guān)即在彈簧的作用下回到通路位置?，F(xiàn)在是43頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置五、操舵裝置的基本要求1．對一艘船舶應(yīng)滿足如果設(shè)置一個主操舵裝置和一個輔助操舵裝置，對主輔操舵裝置的布置，應(yīng)滿足當它們中的一個失效時應(yīng)不致使另一個失靈?，F(xiàn)在是44頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置2．主操舵裝里舵桿應(yīng)能滿足1）具有足夠的強度并能在最大營運前進航速時進行操舵，使舵自任一舷的35度轉(zhuǎn)至另一舷的35度，并且于相同條件下自一舷的35度轉(zhuǎn)至另一膠的30度所需的時間不超過28s。2）為了滿足上款的要求，當舵柄處的舵桿直徑（不包括航行冰區(qū)的加強）大于120mm時，該操舵裝置應(yīng)為動力操作。3）設(shè)計成船舶最大后退速度（指船舶在最大航海吃水情況下用設(shè)計的最大后退功率估計能達到的速度）時不致?lián)p壞。但這二設(shè)計要求不需要在試航中的最大后退速度和最大舵角進行驗證?，F(xiàn)在是45頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置3．輔助操舵裝置里應(yīng)能滿足1）具有足夠的強度和足以在可駕駛的航速下操縱船舶，并能在緊急時迅速投入工作。2）能在最大營運前進航速的一半但不小于7kn時進行操舵，使舵自一舷的15度轉(zhuǎn)至另一舷的15度，且所需時間不超過60s

。3）為了滿足上款的要求，在任何情況下，當舵柄處的舵桿直徑（不包括航行冰區(qū)的加強）大于230mm時，該操舵裝置應(yīng)為動力操作。4）人力操舵裝置只有當其操作力在正常情況下不超過160N時方允許裝船使用?，F(xiàn)在是46頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置4．主、輔操舵裝置動力設(shè)備的布置應(yīng)能滿足1）當動力源發(fā)生故障失效后又恢復(fù)輸送時，能自動再啟動。2）能從駕駛室使其投人工作。3）任一臺操舵裝置動力設(shè)備的動力源發(fā)生故障時，應(yīng)在駕駛室發(fā)出聲、光警報?，F(xiàn)在是47頁\一共有121頁\編輯于星期四第四節(jié)舵機和轉(zhuǎn)舵裝置4）如主操舵裝置具有兩臺或幾臺相同的動力設(shè)備，則在下列條件下可不設(shè)置輔助操舵裝置：（1）對于客船，當任一臺動力設(shè)備不工作時，主操舵裝置仍能按上21）的規(guī)定進行操舵。（2）對于貨船，當所有動力設(shè)備都工作時，主操舵裝置能按上21）的規(guī)定進行操舵。（3）主操舵裝置應(yīng)布置成當其管系或一臺動力設(shè)備發(fā)生單項故障時，此缺陷能被隔離，使操舵能力能夠保持或迅速恢復(fù)?，F(xiàn)在是48頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)

操舵裝置控制系統(tǒng)是使舵機能按照駕駛者意圖及時地、準確地將舵轉(zhuǎn)到所需舵角上的裝置，有電力式、液壓式、電動液壓式和機械式等多種。它由發(fā)送器、接受器、液壓控制泵及電動機、電動機控制器、管路和電纜組成．現(xiàn)代船舶操舵裝置的控制系統(tǒng)主要有液壓控制和電力控制兩種。現(xiàn)在是49頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)一、液壓控制系統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)（hydraulictelemotor）實質(zhì)上是通過一充滿甘油和水的連通器將駕駛臺的操舵動作傳達到舵機上。連通器的一端放置在駕駛臺稱為發(fā)送器；而另一端設(shè)在舵機間，它接受發(fā)送器傳來的操舵信息，稱為受動器，二者之間一般用銅管相連；發(fā)送器液壓管系中不應(yīng)混入空氣，否則會導致實際舵角與發(fā)送器舵角指示器度數(shù)不一致。當操舵時，發(fā)送器動作，使一根管中液體壓力比另一根大，推動了受動器相應(yīng)動作以達到遙控操舵的目的?，F(xiàn)在是50頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)

轉(zhuǎn)動舵輪1，通過傳動齒輪2、軸5、小齒輪6和齒條7，使發(fā)送器液缸3里的活塞4向上移動，把液缸內(nèi)的油通過管路A，壓入受動器液缸，把受動器的活塞推向右邊。受動器液缸右邊的油液通過管路B，壓至發(fā)送器液缸。由于受動器活塞帶動活塞桿向右移動，把曲拐杠桿10拉向下方，從而控制液壓舵機的變量泵工作，使舵偏轉(zhuǎn)。如果舵輪向相反方向轉(zhuǎn)動，使曲拐杠桿10被向上推，舵就向相反方向轉(zhuǎn)動。舵輪停止轉(zhuǎn)動時，在舵機隨動裝置反饋作用下，舵機油泵停止抽油，使舵能停留在所操的舵角上?，F(xiàn)在是51頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)圖5-28液壓控制系統(tǒng)示意圖1-舵輪（steeringwheel）；2-傳動齒輪（transmissiongear）；3-液缸（liquidcylinder）；4-活塞（piston）；5-軸（shaft）；6-小齒輪（pinion）；7-齒條（gearrack）；8-彈簧（spring）；9-活塞桿（pistonrod）；10-杠桿（lever）；A，B-液壓管路（hydraulicpipeline）現(xiàn)在是52頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)二、電力控制系統(tǒng)目前海船一普遍采用電力控制裝置，因它輕便靈敏，線路易于布置，對船體變形和溫度變化可不受影響，工作可靠，維修方便，并有利于操舵自動化。采用電力控制裝置的船舶，都有兩套獨立操舵系統(tǒng)的線路布置．當一套操舵系統(tǒng)發(fā)生故障后，立即可以轉(zhuǎn)換另一套操舵系統(tǒng)。這兩套系統(tǒng)分別稱為隨動操舵系統(tǒng)和手柄操舵系統(tǒng)?，F(xiàn)在是53頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)1．隨動操舵系統(tǒng)是裝有舵角反饋發(fā)送器，能進行追隨控制的操舵系統(tǒng)。隨動控制系統(tǒng)由電阻r1和r2組成電橋，而船電供給交流電。由舵輪控制的電阻滑動觸臂L1可在電阻電橋r1上移動，而舵角反饋發(fā)送器控制的電阻滑動觸臂L2可在電橋電阻r2上移動。當駕駛臺的舵輪位于正舵（零度）和船尾的舵也位于正舵（在首尾線上），即電阻滑動觸臂L1和L2分別處于各自電阻的中點時，因位于相等的電位點，電橋的電位平衡，L1和L2引人放大器接線端a與b兩點的電壓為零，這時舵機不工作?，F(xiàn)在是54頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)

如果轉(zhuǎn)動舵輪，滑動觸臂L1在電阻r1上移動后使電橋失去平衡，L1和L2的電位點不一樣而出現(xiàn)電位差，放大器a，b兩點便輸入操舵信號電壓．經(jīng)放大整流后輸出直流控制電壓至繼電器J。操左舵時，繼電器J左（觸點閉合）接通，舵機直流電源經(jīng)J左啟動舵機工作，帶動舵葉轉(zhuǎn)出左舵角。同時，通過機械連接使舵角反饋發(fā)送器轉(zhuǎn)動，并通過電路使舵角反饋接受器也同步轉(zhuǎn)動，帶動電阻滑動觸臂L2在r2上移動，直至L2和L1同位，電橋恢復(fù)平衡狀態(tài)，輸人放大器信號電壓為零，舵機停止工作。這時舵葉便處在舵輪所給出的指令舵角上?；囟鏁r，反向?qū)⒍孑嗈D(zhuǎn)回零位，舵機也反向轉(zhuǎn)動，使舵回到正中位置。由此可見，改變操舵手輪的轉(zhuǎn)動方向，便可改變舵葉的偏轉(zhuǎn)方向。這種操舵方式的舵輪轉(zhuǎn)動角和舵葉的偏轉(zhuǎn)角度是相當?shù)模俣鏁r比較直觀?，F(xiàn)在是55頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)圖5-29隨動控制系統(tǒng)工作原理圖1-電橋電源（bridgepowersupply）；2-操舵輪（steeringwheel）；3-放大器（amplifier）；4-舵機電源（steeringgearpowersupply）；5-舵機（steeringgear）；6-舵角反饋發(fā)送器（rudderanglefeedbacktransmitter）現(xiàn)在是56頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)2．手柄控制系統(tǒng)(工作原理和特點)

手柄控制系統(tǒng)也稱直接控制系統(tǒng)，它是直接控制繼電器使舵機轉(zhuǎn)動的系統(tǒng)。它沒有舵角反饋裝置，手柄或撳鈕相當于繼電器的開關(guān)。操舵時，當舵角指示器上到達所需的舵角時，要立即將手柄回復(fù)到中間位置或松開撳鈕。該線路布置簡單，一般作為隨動控制系統(tǒng)失靈時的備用控制系統(tǒng)。現(xiàn)在是57頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)圖5-30手柄控制系統(tǒng)工作原理圖

1-操舵手柄（steeringhandle）；2-舵機電源（powersupply）；3-舵機（steeringgear）

現(xiàn)在是58頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)由直流船電供電。操縱手柄位于中間斷電位置時，舵機不工作。手柄向左，繼電器J左接通．左舵觸點閉合，舵機電源經(jīng)左舵觸點啟動舵機轉(zhuǎn)出左舵角。當左舵角將轉(zhuǎn)至所需角度時，就先將手柄立即放回中間斷電位置。這樣舵機停止工作，舵葉保持在已轉(zhuǎn)出的舵角上。如果需加大舵角，可將手柄再向左偏轉(zhuǎn)?；囟鏁r，應(yīng)將手柄向右偏轉(zhuǎn)，使繼電器J右接通，右舵觸點閉合，舵機電源經(jīng)右舵觸點啟動舵機，使舵向右回轉(zhuǎn)．當舵角指示器的指針接近零度時，應(yīng)將手柄提前放在中間位置。使用直接控制系統(tǒng)操舵時，應(yīng)注意掌握船的回轉(zhuǎn)慣性的作用，要及時斷電，才能使舵葉準確到達所需的舵角?，F(xiàn)在是59頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)三、應(yīng)急操舵當操舵裝置控制系統(tǒng)或主操舵裝置發(fā)生故障而又不能在駕駛室進行輔助操舵裝置的控制時，則應(yīng)脫開駕駛室的控制系統(tǒng)，改由在舵機室控制操舵。這時應(yīng)利用駕駛室與舵機室的通信設(shè)施來進行應(yīng)急操舵。按規(guī)定至少每三個月應(yīng)進行一次應(yīng)急操舵演習，以練習應(yīng)急操舵程序，操演應(yīng)包括在操舵裝置室內(nèi)的直接控制，與駕駛室的通信程序及交替動力供應(yīng)的操作。應(yīng)急操舵裝置演習的日期和詳細內(nèi)容應(yīng)記人主管機關(guān)規(guī)定的航海日志內(nèi)?，F(xiàn)在是60頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)四、操舵控制系統(tǒng)的要求1．對主操舵裝置，應(yīng)在駕駛室和舵機室兩處都設(shè)有控制器。2．當主操舵裝置是由兩臺或幾臺相同的動力設(shè)備組成不設(shè)輔助操舵裝置時，應(yīng)設(shè)置兩個獨立的控制系統(tǒng)，且每個系統(tǒng)均應(yīng)能在駕駛室控制。3．對于輔助操舵裝置應(yīng)在舵機室進行控制。若輔助操舵裝置是用動力操縱的，則也應(yīng)能在駕駛室進行控制，并應(yīng)獨立于主操舵裝置的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在是61頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)4．能從駕駛室操作的主、輔操舵裝置的控制系統(tǒng)應(yīng)符合下列要求（1）在舵機室應(yīng)設(shè)有能將駕駛室操作的控制系統(tǒng)與其所服務(wù)的操舵裝置脫開的設(shè)施。（2）此控制系統(tǒng)應(yīng)能在駕駛室某一位置被投入操作。5．當控制系統(tǒng)的電源供應(yīng)發(fā)生故障后，應(yīng)在駕駛室發(fā)出能視聽的警報。現(xiàn)在是62頁\一共有121頁\編輯于星期四第五節(jié)操舵裝置的控制系統(tǒng)6．駕駛室與舵機室之間應(yīng)備有通信設(shè)施。7．舵角位置應(yīng)在駕駛室及舵機室顯示。舵角指示應(yīng)與操舵裝置控制系統(tǒng)獨立。8．駕駛室和舵機室應(yīng)固定展示帶有原理框圖的適當操作說明。此說明表明操舵裝置控制系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)舵系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換程序?，F(xiàn)在是63頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵一、自動舵基本工作原理圖5-33

自動操舵中船與舵之間關(guān)系現(xiàn)在是64頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵1．船在給定航向上，偏航角φ=0，偏舵角α=0，2．船向右偏航，接著向左偏舵。這時由于P信號電壓大于α信號電壓，繼續(xù)偏航．3．φ，α都達到最大值，偏航、偏舵停止。4．船向原航向回轉(zhuǎn)，回舵。這時φ信號電壓小于α信號電壓。5．船接近回到給定航向時，舵已向右偏一舵角Δd（穩(wěn)舵角），以克服向左回轉(zhuǎn)慣性。6．船回轉(zhuǎn)到給定航向（φ=0），舵也回到零位（α=0）現(xiàn)在是65頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵

由此可見，自動舵實際上是一個航向、舵角的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它除了和隨動操舵同樣有一個內(nèi)部的舵角閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)外，還增加有一個內(nèi)部的舵角閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)外，還增加了一個外部的航向閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。現(xiàn)在是66頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵二、自動舵的種類1．按船舶偏航角φ來操舵的自動舵這種自動舵采用比例控制系統(tǒng)，偏舵角a和偏航角P成正比關(guān)系，即：式中：k1—比例系數(shù)；

-—表示偏舵的方向與偏航方向相反。比例系數(shù)k1可以根據(jù)船舶類型、海況、裝載情況加以選擇和調(diào)整?，F(xiàn)在是67頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵

這種類型的自動舵舵一般出現(xiàn)在機械式自動操舵儀上，結(jié)構(gòu)簡單，它通過機械系統(tǒng)對偏航信號進行處理，然后實現(xiàn)操舵，比較直觀。但不能克服偏航角速度的影響，航向穩(wěn)定的過程較慢，航跡易成“S”形曲線，它的靈敏度低，質(zhì)量差，僅在為數(shù)不多的大型客船上使用過，現(xiàn)已被淘汰?，F(xiàn)在是68頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵2．按船知偏航角φ和偏航角速度來操舵的自動舵這種自動舵采用比例一微分控制系統(tǒng)。其偏舵角α和偏航角φ之間的關(guān)系為：式中：k1-比例系數(shù)；

k2-微分系數(shù)。比例系數(shù)k1和微分系數(shù)k2則根據(jù)船舶種類、裝載和偏航慣性等加以選擇和調(diào)整?，F(xiàn)在是69頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵

這種自動舵除了有與偏航角成比例的舵角成分外，還有與偏航速度成比例的舵角成分。偏航速度越快，舵角給出越大，因此可以及早克服船舶慣性。相對機械式自動操舵儀，它減少了偏擺、穩(wěn)定航向的過程比較快，提高了靈敏度和精度，也減輕舵機頻繁工作的負擔。但未考慮到對單側(cè)偏航的自動調(diào)節(jié)，現(xiàn)在海船上這種自動舵也基本被淘汰了?，F(xiàn)在是70頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵3．按偏航角φ偏航角速度及偏航角積分來操舵的自動舵將比例-積分-微分控制器（簡稱PID控制器）應(yīng)用在自動操舵儀上，由電子線路對偏航信號進行處理，從而實現(xiàn)操舵。舵機的控制信號有三種：①與偏航角成比例的偏舵角信號，用以使船首返回原航向，對重載船取比例小些的。②與偏航角對時間的微分（導數(shù)）成比例的信號，用以克服由慣性引起的偏航，又稱反舵角，對重載船取微分作用強、給舵快些的。③與偏航角對時間的積分成比例的信號，用以抵消不對稱偏航，又稱壓舵，按風浪實際情況調(diào)整。現(xiàn)在是71頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵它的偏舵角和偏航角的關(guān)系是：式中：k1-比例系數(shù)；

k2-微分系數(shù)；

k3-積分系數(shù)?，F(xiàn)在是72頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵PID控制器使操舵性能有很大提高，但他有兩個缺點:①當船舶裝載、航速等狀態(tài)或風、浪、流等航行環(huán)境發(fā)生變化，船舶的操縱性能隨之發(fā)生變化時，自動操舵儀的控制特性不能隨之自動作相應(yīng)變化。②為了提高船的航向保持的精度，自動操舵儀對偏航信號極為敏感，因而操舵頻繁且舵的擺動幅度較大。這樣，不僅增加操舵的能源消耗和舵機磨損，還將引起水阻力的增加，導致船速降低，影響經(jīng)濟效益。現(xiàn)在是73頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵三、自動舵的調(diào)節(jié)1．靈敏度調(diào)節(jié)（sensitivitycontrol）

又稱天氣調(diào)節(jié)，也叫航擺角（yawing）調(diào)節(jié)。它是調(diào)節(jié)自動舵系統(tǒng)開始投人工作的最小偏航角，也就是調(diào)節(jié)系統(tǒng)死區(qū)的大小，死區(qū)調(diào)得很小，即偏航角很小（一般為0.2度~0.5度），舵機就開始工作，這樣靈敏度就高。在良好海況下，靈敏度可以調(diào)高些，這樣偏舵角可用得小，船舶的偏航也能及時克服，航跡可走得直；反之，在惡劣海況下，航向偏擺厲害，靈敏度太高，勢必使舵機頻繁啟動，不斷工作而容易受到損壞?，F(xiàn)在是74頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵2．舵角調(diào)節(jié)（rudderanglecontrol）舵角調(diào)節(jié)又稱比例調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)的是自動舵的偏舵角和偏航角的比例。比例系數(shù)一般為0.5~4。萬噸船在實際使用中比例系數(shù)以2~3為宜?？潭鹊臋n次越高，比例系數(shù)越大，偏舵角越大。調(diào)節(jié)時應(yīng)根據(jù)海況、船舶裝載情況和舵葉浸水面積等不同情況而定。海況惡劣、空載、舵葉浸水面積小，應(yīng)選用高檔；風平浪靜、船舶操縱性能好時用低檔。現(xiàn)在是75頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵3．反舵角調(diào)節(jié)（counterruddercontrol）在船舶偏航用舵克服，使它向原航向回轉(zhuǎn)時，還必須再操一個反舵角來克服船舶回轉(zhuǎn)時的慣性。因此，使用反舵角調(diào)節(jié)可給出反舵角的大小，以阻止船舶向另一側(cè)的偏擺。有微分環(huán)節(jié)的自動舵則設(shè)微分調(diào)節(jié)，即通過調(diào)節(jié)偏舵角中與偏舵角速度成比例的舵角部分。在0.1度/秒的偏航角速度下，這個舵角約1度~3度?？潭鹊摹?”檔，表示沒有微分作用，檔次越高，微分作用越強。大船、重載，旋回慣性大時微分要調(diào)大；反之，要調(diào)?。r惡劣，微分作用要調(diào)小或調(diào)至0?，F(xiàn)在是76頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵4．壓舵調(diào)節(jié)（checkingcontrol）用一固定信號使舵葉偏轉(zhuǎn)一個固定的角度，以抵消單側(cè)偏航的作用。在有不對稱偏航情況下，設(shè)有積分環(huán)節(jié)自動壓舵的自動舵，使用壓舵調(diào)節(jié)向左或向右進行壓舵。壓舵的大小根據(jù)實際需要，所壓的舵角可以從舵角指示器上讀出?，F(xiàn)在是77頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵5．航向改變調(diào)節(jié)（coursecontrol）在使用自動舵時用來改變航向。若要向右改變航向5度，按下旋鈕，向右轉(zhuǎn)到5度處，待船舶轉(zhuǎn)到給定航向時，指針能自動回零，不需人工復(fù)位。航向改變調(diào)節(jié)只供小角度的改向，因此比例舵應(yīng)放在最小一檔。如需改變較大角度．應(yīng)分次進行，一般每次只改變10度?，F(xiàn)在是78頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵6．零位修正調(diào)節(jié)（zerosetcontrol）用來修正自動舵中航向指示刻度盤與陀螺羅經(jīng)的同步誤差。自動舵的指令來自航向信號。船舶航向以陀螺羅經(jīng)（主羅經(jīng)）為準。自動舵上的航向指示器（分羅經(jīng)）若／與主羅經(jīng)不同步，將產(chǎn)生誤差。調(diào)節(jié)時，應(yīng)先取下螺帽，用專門鑰匙插人，旋轉(zhuǎn)刻度盤，使它的讀數(shù)與陀螺羅經(jīng)一致，然后將調(diào)節(jié)旋鈕的指針撥回零位?，F(xiàn)在是79頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵四、自動舵的使用操作程序各種類型的自動舵都和羅經(jīng)、舵機組合起來，并且都具有自動、隨動和手柄（應(yīng)急）三種操舵方式。下面以圖5-34所示國產(chǎn)紅旗-4型自動操舵儀為例，說明自動舵的使用操作程序?，F(xiàn)在是80頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵圖5-34紅旗－4型操舵儀1-選擇開關(guān)（selectorswitch）；2-分羅經(jīng)調(diào)節(jié)孔（compasslouver）；3-靈敏度（sensitivity）；4-壓舵（meetingrudder）；5-微分調(diào)節(jié)（differentialcoefficientcontrolling）；6-分羅經(jīng)（compassrepeater）；7-舵角指示器（helmindicator）；8-燈光（lighting）；9-航向改變（coursechanging）；10-比例調(diào)節(jié)（proportionalcontrolling）；11-機組開關(guān)（unitswitch）；12-電源開關(guān)（powerswitch）；13-應(yīng)急舵控鈕（juryruddercontrolling）現(xiàn)在是81頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵1．隨動操舵1）通知機艙接通駕駛室自動舵電源，然后把駕駛室上的雙電源開關(guān)（即機組轉(zhuǎn)換開關(guān)）放在“1”或“2”的位置上。一般較大型船舶操舵裝置都使用有兩套相同動力的機組，航行時只使用一套，另一套備用。2）將操舵儀的電源開關(guān)放在自（隨）動位置。3）將操舵儀上的操舵方式選擇開關(guān)放在“隨動”位置。4）轉(zhuǎn)動手輪即可操舵?，F(xiàn)在是82頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵2．自動操舵1）注意壓舵及航向改變旋鈕均應(yīng)放在“0”位上。分羅經(jīng)刻度應(yīng)與主羅經(jīng)刻度一致。夜間用燈光調(diào)節(jié)旋鈕將面板的照明亮度調(diào)至恰當程度。

2）先將靈敏度調(diào)高一些。

3）操手輪使船首正好在要求的航向上。駕駛臺上及操舵儀上的舵角指示器均正好在“0”上時，將選擇開關(guān)從“隨動”轉(zhuǎn)至“自動”。4）根據(jù)具體海況及船舶裝載情況，轉(zhuǎn)動“天氣調(diào)節(jié)”、“比例調(diào)節(jié)”及“微分調(diào)節(jié)”等旋鈕使之配合得當，得到以最小的偏舵角和最小的偏航次數(shù)，而有最好的航向穩(wěn)定性?，F(xiàn)在是83頁\一共有121頁\編輯于星期四第六節(jié)自動舵3．應(yīng)急操舵1）將操舵儀的電源開關(guān)放在“手柄＂位置。2）將手輪軸銷拔出，旋轉(zhuǎn)90度后置于凹槽內(nèi)固定，便可將手輪當做手柄一樣，進行操舵。4．用畢關(guān)機1）各種調(diào)節(jié)旋鈕處于零位或最小位置。2）選擇開關(guān)及舵輪處于隨動位置。3）將電源開關(guān)放在斷開位置?，F(xiàn)在是84頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵一、自適應(yīng)自動舵如前節(jié)所述，由于外力干擾和船舶運動的特性，在航行中常使船舶發(fā)生偏航，此時，使用自動舵，則可自動予以糾正，使船舶恢復(fù)到原航向上。然而，自動操舵儀上的各調(diào)節(jié)旋鈕是根據(jù)船舶載重量、吃水及當時風浪等海況憑船員的經(jīng)驗而用手動方式進行修正的。顯而易見，從節(jié)能的角度來看，在自動舵的操縱中尚存有不足之處。例如由于操舵次數(shù)較多，增加了阻力；其次，轉(zhuǎn)舵后船舶阻力增大，因而加大了主機負荷，導致主機轉(zhuǎn)速下降。為防止轉(zhuǎn)速下降，調(diào)速器將開始工作，即增加了燃油消耗量?，F(xiàn)在是85頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵

隨著自適應(yīng)控制理論的發(fā)展和微處理機在船舶上的應(yīng)用﹐出現(xiàn)了自適應(yīng)自動操舵儀。它是把具有自適應(yīng)操舵程序的模塊并入機電式自動操舵儀而成。自適應(yīng)自動操舵儀在船舶的載貨和航速等狀態(tài)或風﹑浪﹑流等航行環(huán)境發(fā)生變化而引起船舶操縱性能變化時﹐能感測這些變化并按事先設(shè)定的性能指標自動調(diào)整控制參數(shù)﹐使自動操舵儀保持在最佳狀態(tài)。因此，自適應(yīng)自動操舵儀不但能減少人工操作﹐提高航行安全性﹐而且還有明顯的經(jīng)濟效益，一般它比機電式自動操舵儀可節(jié)省燃料約1％?，F(xiàn)在是86頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵1．卡爾曼濾波器船舶在大洋中航行經(jīng)常受到外界干擾影響，產(chǎn)生不同成分的首搖。在良好海況下，風浪噪聲頻率低，船舶偏航能及時克服，保持既定航向；反之，在惡劣海況下，風浪噪聲頻率高，使操舵次數(shù)增多，增加了燃油消耗量。傳統(tǒng)自動舵一般采用線性濾波器，非線性元件和其它天氣調(diào)節(jié)裝置，消除船舶首搖的高頻率成分，但是效果不明顯。“育龍輪”的PR-7000型自動舵采用卡爾曼濾波器，能實現(xiàn)實時的天氣調(diào)節(jié)，并能估算出轉(zhuǎn)舵時船舶的偏航角?，F(xiàn)在是87頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵

如圖5-35所示，卡爾曼濾波器是由模擬船、辨識裝置和干擾設(shè)置裝置組成。其工作流程實質(zhì)上是通過實船和模擬船運動特性對比、改正，再與自動干擾裝置信號綜合辨識，得出低頻率的輸出信號?，F(xiàn)在是88頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵

模擬船只接受舵角信號，不接受外界干擾信號，因而其運動性能好。卡爾曼濾波器是利用MRACS計算出的船舶運動性能評估結(jié)果作為模擬船特性的。辨識裝置是一個自動計算、比較、鑒別和改正的裝置，它通過建立最新的數(shù)學模型，連續(xù)地將實船和模擬船信號進行比較、改正，并結(jié)合不同海況的干擾設(shè)置值進行辨識，得出最佳的船舶運動特性。干擾設(shè)置裝置是根據(jù)輸入的偏航角速度自動設(shè)置的，其干擾值不是和蒲氏風級成比例，而是受風浪和涌浪的方向影響顯著。顯然，來自船尾的海浪比來自船首的海浪對操舵系統(tǒng)影響大?，F(xiàn)在是89頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵2．最佳控制器最佳控制器是由最佳增益計算器和舵角指令計算器兩部分組成。最佳增益計算器針對船速、估值函數(shù)和MRACS的評估值進行計算，實現(xiàn)最佳控制。舵角指令計算器則針對最佳增益計算器輸出值、卡爾曼濾波器輸出的預(yù)計偏航角和偏舵角速度進行計算，產(chǎn)生使船舶回到原航向的舵角指令?，F(xiàn)在是90頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵二、航跡舵航跡舵（navpilot）是趨于發(fā)展完善的一種全自動駕駛儀。國內(nèi)外有不少船舶在使用。它的發(fā)展基礎(chǔ)是在原自動舵的控制系統(tǒng)上配置一套航跡舵組件（裝置）。此組件以微機為核心，通過初始人工輸入航路數(shù)據(jù)、位置偏移量及硬件部分連接計程儀、陀螺羅經(jīng)、定位儀，由上述輸人的信號及數(shù)據(jù)通過微機軟件進行計算、分析與處理，然后給出一個指標航向到自動舵組件中去執(zhí)行，使船能夠沿著計劃航線航行，并能在預(yù)定的轉(zhuǎn)向點上轉(zhuǎn)向，從而達到無人駕駛?，F(xiàn)在是91頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵1．基本工作原理 自動航行控制系統(tǒng)實際上是通過一臺微處理器，將人工輸入的轉(zhuǎn)向點經(jīng)緯度與通過定位傳感器得到的實時船位等數(shù)據(jù)進行計算、比較分析和處理，并得到一個可供自動舵執(zhí)行的航向（也稱指標航向Cs）。在執(zhí)行過程中，由于船舶受風流壓的影響，船位還會偏離計劃航線，此時，全自動駕駛儀就立即給出一個新的指標航向，因此，指標航向是一連串變化的，一般過15～30min進行一次風流壓修正計算；通常指標航向修正量的小數(shù)點位處理為：0.1～0.5取0.5，0.6～0.9取1.0；這樣，能確定轉(zhuǎn)向時刻與均勻地改變指標航向，從而，達到自動保持在航跡帶內(nèi)所需航向和在轉(zhuǎn)向點自動轉(zhuǎn)向的目的?，F(xiàn)在是92頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵（1）計劃航向的確定當計劃航線一旦確定后，即可向全自動駕駛儀輸入各轉(zhuǎn)向點的經(jīng)緯度，微處理器便能計算出各轉(zhuǎn)向點之間的航向線航法的計劃航向，若采用大圓航法，則可確定在某一段時間內(nèi)認為是不變的計劃航向。（2）實時船位的獲取實時船位一般由GPS、LORAN-C等船位定位儀獲得。目前，被廣泛采用的是GPS定位儀，其定位連續(xù)性好，精度較高。當微處理器收到船位信號后，還要作坐標系統(tǒng)誤差的修正、船位數(shù)據(jù)的濾波處理和較大誤差的剔除處理，從而得到更精確的船位。現(xiàn)在是93頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵（3）航跡帶寬度的設(shè)置 當?shù)玫接媱澓较蚝蛯崟r船位數(shù)據(jù)后，微處理器將二者進行比較，并計算出船舶到下一轉(zhuǎn)向點應(yīng)駛的航向。然而，由于羅經(jīng)精度和自動舵保持航向的誤差等因素的影響，如果采用實時船位連續(xù)不斷地去修正或改變航向并保持在計劃航向上是極其困難的。例如，到下一轉(zhuǎn)向點的航程500nmile，實時船位距計劃航線的垂直距離為（位置偏移量）1nmile，則航向的偏差僅為0.1o，而用這樣小的偏差角度去修正自動舵的執(zhí)行航向，使船保持在計劃航線上是難以實現(xiàn)的。

現(xiàn)在是94頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵

因此，在實際操作中，駕駛?cè)藛T需要根據(jù)海況等因素，設(shè)定個允許在計劃航線附近一定距離范圍內(nèi)的位置偏移量（d0）與這個偏移量的限制值（dmax），如圖5-38所示，這里，位置偏移量（d0）的計算是以計劃航線為基準的，±dmax稱為航跡帶寬度。當船舶航行在±d0范圍時，就認為船舶基本保持在計劃航線上，當船舶偏移在計劃航線的±（dmax-d0）區(qū)域時，微處理器計算出風流壓差，操舵裝置開始工作，修正Cs，使船回到±d0內(nèi)。如果船舶不能保持在計劃航線的±dmax之內(nèi)時，則認為不能自動保持航跡，需要駕駛員進行人工處理?，F(xiàn)在是95頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵圖5-38航跡帶寬度示意圖 自動駕駛儀還能根據(jù)轉(zhuǎn)向點的位置、當時航速、航向改變量和轉(zhuǎn)向允許的速率，自動確定提前開始轉(zhuǎn)向的距離或時間，從而自動轉(zhuǎn)到下個計劃航向上?，F(xiàn)在是96頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵2．使用航跡舵應(yīng)注意的事項（1）航跡舵是自動舵中的一種，因此，在規(guī)定不能使用自動舵的場合，同樣不要使用航跡舵。（2）在進行避讓操船時，應(yīng)中止使用航跡舵。待駛過讓清以后，需重新啟動航跡舵時，必須提醒駕駛員確認下一個轉(zhuǎn)向點的正確性．同時，還應(yīng)指示下一個計劃航向的數(shù)值，要求駕駛員調(diào)整船舶的航向使其基本對準下一個轉(zhuǎn)向點?，F(xiàn)在是97頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵（3）當定位傳感器長期無船位時，航跡舵應(yīng)指示提醒駕駛員轉(zhuǎn)到其他的操舵方式。對作為定位儀所給出的船位，要與其他定位方式予以比較，確認其可靠性。如發(fā)現(xiàn)船位不可靠時，應(yīng)立即轉(zhuǎn)到其他的操舵方式。（4）在利用航跡舵自動轉(zhuǎn)向時，駕駛員必須對周圍的海域、船位與所采用的航跡帶寬度、對轉(zhuǎn)向前后的海面狀況均了解清楚（包括對轉(zhuǎn)向后的轉(zhuǎn)向點的確認）。（5）航跡帶寬度應(yīng)根據(jù)航行區(qū)域與海況確定。（6）當在自動校正風流壓影響及航向修正量過大（例如大于10度）時，應(yīng)同時發(fā)出報警指示?，F(xiàn)在是98頁\一共有121頁\編輯于星期四第七節(jié)自適應(yīng)自動舵和航跡舵

當然，在使用航跡舵的過程中也會出現(xiàn)一些問題，例如當由于某種原因，船舶的GPS不能接受到信號時，航跡舵就會失去船位輸入，這時，預(yù)先輸入的航線和各種固定物標的位置就會產(chǎn)生錯誤的變化，駕駛員應(yīng)該果斷地變航跡舵為隨動舵，采用物標定位或利用船位推算的方法正確地推算自己的船位，然后才可以恢復(fù)自動舵的航行，當確認其它一切正常后，才能再次恢復(fù)航跡舵的使用。船舶操舵控制裝置或舵設(shè)備及其它附屬設(shè)備的失靈也必然導致航跡舵的失靈。這時應(yīng)立即設(shè)法控制好船舶的航向，然后再發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題的設(shè)備以便維修。下圖5-39為當航跡舵出現(xiàn)偏航報警后應(yīng)采取的措施?，F(xiàn)在是99頁\一共有121頁\編輯于星期四第八節(jié)操舵要領(lǐng)及注意事項一、航海操舵舵令操舵水手應(yīng)重復(fù)口令，到達相應(yīng)舵角后回答舵令?，F(xiàn)在是100頁\一共有121頁\編輯于星期四第八節(jié)操舵要領(lǐng)及注意事項二、操舵工作要領(lǐng)船舶在航行中，值班駕駛員根據(jù)航行的需要，對舵工下達舵令，由舵工根據(jù)舵令進行操舵，以控制船舶的航行方向。值班駕駛員下達舵令時，應(yīng)考慮到船舶在各種不同情況下的應(yīng)舵性能和舵工的操舵水平。所下達的舵令應(yīng)確切、明了和清楚。舵工在操舵時應(yīng)有高度的責任感，思想集中、動作準確。當聽到值班駕駛員下達舵令后，應(yīng)立即復(fù)誦（以防聽錯）并執(zhí)行，如遇舵工復(fù)誦舵令錯誤或操作不當，值班駕駛員應(yīng)立即加以糾正。舵工在未聽清舵令或不理解值班駕駛員下達的舵令時，可要求重復(fù)一遍。現(xiàn)在是101頁\一共有121頁\編輯于星期四第八節(jié)操舵要領(lǐng)及注意事項船舶在航行中，操舵的四種常用基本方法如下：1．按舵角操舵舵工在聽到值班駕駛員下達舵角舵令后，應(yīng)立即復(fù)誦并迅速、準確地把舵輪轉(zhuǎn)到所命令的舵角上，注意查看舵角指示器所指示的舵葉實際偏轉(zhuǎn)情況和角度，當舵葉到達所要求的角度時，應(yīng)及時報告。在值班駕駛員下達新的舵令前，舵工不得任意更動舵的位置。船舶在進出港、靠離泊及海上采取避讓措施時通常采用按舵角操舵的方法?，F(xiàn)在是102頁\一共有121頁\編輯于星期四第八節(jié)操舵要領(lǐng)及注意事項2．按羅經(jīng)（航向）操舵船舶在海上及大多數(shù)狹水道航行時，大都按羅經(jīng)操舵的方法使其保持所需的航向上。當船舶需要改變航向時，值班駕駛員可直接下達新航向的舵令，舵工復(fù)誦并將新航向與原航向作比較，從羅經(jīng)刻度上可清楚地判斷出新航向在原航向的哪一邊，從而決定操左舵或右舵。舵工應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向角的大小、本船的旋回性能和海況等情況決定所用舵角大小。在一般情況下，如轉(zhuǎn)向角超過30o，可用10o～15o舵角；如轉(zhuǎn)向角小于30o，則宜用5o～10o舵角?，F(xiàn)在是103頁\一共有121頁\編輯于星期四第八節(jié)操舵要領(lǐng)及注意事項

用舵后船舶開始轉(zhuǎn)向，此時可根據(jù)羅經(jīng)基線和刻度盤的相對轉(zhuǎn)動情況，掌握船舶回轉(zhuǎn)時的角速度。當船舶逐漸接近新航向時，應(yīng)根據(jù)船舶慣性和回轉(zhuǎn)角速度的大小，按經(jīng)驗提前回舵并可向反方向壓一舵角，以防止船舶回轉(zhuǎn)過頭，這樣船舶就能較快地進入并穩(wěn)定在新航向上?，F(xiàn)在是104頁\一共有121頁\編輯于星期四第八節(jié)操舵要領(lǐng)及注意事項

在船舶按預(yù)定航向航行時，由于受到各種因素的影響，經(jīng)常會發(fā)生偏離預(yù)定航向的現(xiàn)象。為此，舵工應(yīng)注視羅經(jīng)刻度盤的動向，發(fā)現(xiàn)偏離或有偏離的傾向時，應(yīng)及時采用小舵角（一般為3o～5o）進行糾偏，以保持航向。例如，當羅經(jīng)基線偏在原定航向刻度的左邊時，這表示船首已偏到原航向的左邊，應(yīng)操相反方向的小舵角（右舵，3o～5o即可），使船首（羅經(jīng)基線）返回原航向。糾偏時要求反應(yīng)快、用舵快和回舵快。

現(xiàn)在是105頁\一共有121頁\編輯于星期四第八節(jié)操舵要領(lǐng)及注意事項

當發(fā)現(xiàn)船首總是固定向一側(cè)偏轉(zhuǎn)時（通常是船舶受單側(cè)風浪、潮流或由于積載不當、或由于船型、推進器不對稱等恒值干擾力矩的影響所引起），應(yīng)采用一適當?shù)姆聪蚨娼牵瑏硐@種偏轉(zhuǎn)，習慣稱為“壓舵”。所用舵角大小，可通過實踐的方法來確定，通常先操正舵，查看船首向哪一邊偏轉(zhuǎn)，然后操一反向舵角，如所用舵角太小，船首仍將偏向原來的一側(cè)；舵角太大，則反之。反復(fù)調(diào)試所采取的舵角，直至能將船首較穩(wěn)定地保持在預(yù)定航向上?，F(xiàn)在是106頁\一共有121頁\編輯于星期四第八節(jié)操舵要領(lǐng)及注意事項3．按導標（參照物）操舵近岸尤其是在狹水道或進出港航行時，特別、明顯的固定物體較多，此時可利用這些物體作為參照物進行操舵，即按導標（參照物）操舵。方法是操舵使船首對準某個導標（參照物）航行。舵工應(yīng)根據(jù)值班駕駛員所指定的導標，操舵使船首對準該目標后，記下航向度數(shù)，報告給值班駕駛員。如發(fā)現(xiàn)偏離，應(yīng)立即進行糾正，并注意檢查航向的變化情況，如有變化，舵工應(yīng)及時提醒值班駕駛員，以便判斷風流壓的影響。現(xiàn)在是107頁\一共有121頁\編輯于星期四第八節(jié)操舵要領(lǐng)及注意事項4．大風浪中操舵由于船舶在大風浪天氣下航行時左右前后搖擺顛簸劇烈，航向很難穩(wěn)定。此時，應(yīng)由有經(jīng)驗的人員操舵，操舵過程中應(yīng)注意細心觀察風流影響的綜合結(jié)果，要提前回舵或壓舵。為便于指揮或操舵，無論采用哪種操舵方法，值班駕駛員或舵工都應(yīng)掌握船舶在不同受載、不同風浪水流和水深、不同車速等情況下的舵性，熟悉舵設(shè)備各開關(guān)和旋鈕（按鍵）的作用與使用方法?，F(xiàn)在是108頁\一共有121頁\編輯于星期四第八節(jié)操舵要領(lǐng)及注意事項三、操舵注意事項1．舵工在接到舵令后→應(yīng)立即復(fù)誦并立即執(zhí)行舵令操舵→當?shù)竭_所要求的舵角（指舵角指示器所指示的船尾舵葉所到達的實際舵角）/航向（羅經(jīng)指示）/對準參照物時→應(yīng)立即予以報告。如下表5-2。操舵方法舵令復(fù)誦舵令報告按舵角操舵PorttenPorttenWheel'sPorttenMidshipsMidshipsWheel'sMidshipsSteadySteadyCourse×××按羅經(jīng)（航向）操舵Steer×××Steer×××Courseon×××Altercourseto×××Altercourseto×××Courseon×××按導標（參照物）操舵Steeron××Steeron××Course×××Headingto××Headingto××Course×××現(xiàn)在是109頁\一共有121頁\編輯于星期四第八節(jié)操舵要領(lǐng)及注意事項2．舵工在操舵時應(yīng)有高度的責任感，做到思想集中、動作準確。復(fù)誦和