舵系结构计算.doc

舵系强度计算书jtar43-231-01js共 4 页第 1 页一、概述：本船系适航于遮蔽航区的玻璃钢游艇，属b型游艇，主要用于短途水上浏览观光等。采用柴油机动力驱动的轴系螺旋桨装置推进，尾机型、双机双桨双舵推进。本船采用悬挂式平衡、单板舵，其舵设备按ccs国内航行海船建造规范（2006）第三章的有关要求进行计算。二、 主尺度： 总 长： loa=13.350m ， 水 线 长： l=11.40m型 宽： b =4.020m ， 型 深：d=2.770m，设计 吃水： d=0.915m， 航 区：遮蔽航区，设计 航速： 52.5 km/h ， 最大舵角： max=35，舵叶 类型：双支点平板舵， 舵叶面积：a=0.16m,舵杆 材料：316不锈钢， 抗拉 强度：，舵面积系数：；展弦比：， 平衡系数：e=三、 舵叶外形及安装尺寸：舵系强度计算书jtar43-231-01js共 4 页第 2 页四、 舵力与扭矩：1、 舵力：按规范3.1.2.1， 舵力f应按下式计算： n; 式中：a-舵面积，0.16 m， -航速，本船v=52.5 km/h = 28 kn，则： 正车时v正=28 kn ； 倒车时v倒 =0.5v正 =14 kn； -系数，=1.248 ； -系数，正车时正 =1.1，倒车时倒 =0.8 ； -系数，1.0 ； 带入上式，则得： 正车时：f正 = 22730.9 n ； 倒车时：f倒 = 5682.7 n ；2、 舵杆扭矩：按规范3.1.3.1，正车和倒车时，舵杆扭矩均按下式计算： t=fr nm ；式中：r臂矩，r=c m , c舵叶平均宽度， c=0.28 m 正车时正=0.33， 倒车时倒 =0.66， - 平衡系数， = e =0.25； 则：r正 =0.08c=0.0224m ,取r正 =0.1c =0.028m ， r倒 =0.41c =0.115m，带入上式，则得： 正车时：t正 =509.17 nm ；倒车时：t倒 =653.5 nm ；3、 舵机选择：考虑到风浪阻力及各舵承处的摩擦力矩，故按1.5倍的舵杆扭矩选取舵机，即舵机的最小扭矩：t=1.5 x t正 = 1.5 x 509.17 =763.76 n.m = 77.85 kg.m 本船选用 kg.m的自动液压舵机。五、 舵及舵设备计算： 1、 舵杆-舵叶系统受力计算：按3.1.4.4，计算模型按悬挂舵模式计算。1.1、下舵承处舵杆弯矩：=39665.4 nm；式中：=0.251 m ， =0.196 m ， 取f = f正 =22730.9 n舵系强度计算书jtar43-231-01js共 4 页第 3 页 =0.576 m ， =0.545 m ， =0.384 m ; 1.2、舵叶弯矩： fh=9456.05 nm ； 式中：=a=0.16 m ， h=0.416 m ; 到f=f正 =22730.9 n； 1.3、舵叶剪力： f=f正 = 22730.9 n ; 1.4、上舵承支持力： =103294.3n ; 1.5、下舵承支持力： p=f+ =9321.65 n ；1、 舵杆直径核算：2.1、舵柄处舵杆直径： 按3.1.5.5，舵柄处传递舵扭矩的舵杆直径dt应不小于按下式计算所得之值： dt=4.2 = 18.38 mm ； 式中： t=t正 =136.35 nm; =(450/235) =1.628 ； 实取dc=63.5 mm 。 2、 舵叶板厚度：按3.1.14.2规定，舵叶板t厚度就不小于按下式计算所得之值： t=1.5svd+2.5 mm；式中：s=0.602 m ，vd=v正 =12.96 kn ;则：t=1.5 x 0.602 x 12.96 + 2.5 = 14.20 (mm) ; 实取：t= 16 mm ,不设加强筋，满足要求。3、 舵杆轴承的核算：本船舵杆的下舵承为滑动轴承（铜套），上舵承为滚动轴承（向心推力滚柱轴承）。按3.1.13.1，轴承应具有足够的润滑，其支承面积ab（支承面的长度乘以直径）应不小于按下式计算所得之值： mm式中： p为轴承的支承力，对下舵承p=9321.65 n , 【p】-舵承材料的许用表面压力，按表查得p=7 n/mm ，则：ab= (mm)舵系强度计算书jtar43-231-01js共 4 页第 4 页本船实取下舵承支承面d x h = 63 x 90 = 5670 (mm) 1331.66 mm 六、 舵机及操舵系统：本船舵机及操舵系统采用法国进口的ls185p型成套配供的船用手