《设备系统》PPT课件.ppt
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1、June 20,2011,船舶与海洋工程概论Introduction to Ship&Ocean Engineering,第 7章 船舶设备、系统与航海仪器,主要用于控制船舶的运动、可靠停泊、物资装卸和保证航行安全,并满足船上人员的生活、工作需要。船舶设备分为通用设备和专用设备两大类。通用设备是指各种用途的船舶都必须具有的设备,如舵设备、锚设备、系泊设备、装卸设备、救生设备、桅樯信号以及关闭设备等。专用设备则只为某些船舶专门配备,如钻井平台的钻探设备,科学考察船的各种取样及探测的设备、渔船的渔捞设备、拖船的拖曳设备,补给船的补给设备等。本章只介绍通用设备。,第 7章 船舶设备、系统与航海仪器
2、舵设备,一、舵设备的组成 舵设备为应用最广泛的操纵设备,由操纵装置、传动机构、舵机、转舵机构和舵组成,见图7-1.,第 7章 船舶设备、系统与航海仪器 舵设备,操纵装置设置于船舶驾驶室,它包括舵轮和舵角指示器。传动机构的作用是控制舵机的运转,介于操纵装置和舵机之间。舵机提供原动力。转舵机构是将舵机的原动力转化为作用在舵柄上的转舵力矩。舵是依靠转舵后,其上产生的水压力使船回转。舵设备中还包括:自停装置、限角装置舵角限制器以及太平舵装置等。传动机构有机械式、液压式和电动式多种。机械式已基本淘汰,液压式和电动式使用方便尤其是后者,为大多数船舶采用。目前,在新型远洋船舶上已经广泛应用自动操舵装置。它是
3、将操纵机构与陀螺罗京联系起来,使其能自动纠正航行中出现的航向偏差。,第 7 章 船舶设备、系统与航海仪器 舵设备,二、舵的形式,按舵杆轴线分按舵支承形式分按舵叶剖面形状分,非平衡舵平衡舵半平衡舵,第 7章 船舶设备、系统与航海仪器 舵设备,1.按舵杆轴线分(1)非平衡舵 多叶面积全部分布在舵杆轴线后方,见图7-2(a),舵杆强度易于保证,水压力中心点离转动轴线较远,需提供较大转矩。(2)平衡舵 部分舵叶面积在舵杆轴线的前方,沿着整个舵的高度分布,见图7-2(b)、(c),水压力中心点离轴线近,节省力矩。(3)半平衡躲 分布在舵杆轴线的前方的舵叶面积不占全部高度,特点介于上述二者之间,见图7-2
4、(d)。所以,舵杆轴线位置影响转舵力矩大小。,第 7 章 船舶设备、系统与航海仪器 舵设备,二、舵的形式,按舵杆轴线分按舵支承形式分按舵叶剖面形状分,支承舵悬柱舵半悬柱舵,第 7章 船舶设备、系统与航海仪器 舵设备,2.按舵的支承形式分(1)支承舵 尾柱上有舵的上下支承点,如图中(a)、(b)。(2)悬柱舵 舵只有上端支承而船外无支承点,如同一悬臂梁,如图(c)。(3)半悬柱舵 船体提供中间支承点,如图(d)。所以,舵的支承形式主要影响舵杆在水压力下受弯矩的大小。所受弯矩和扭矩对直径有影响。,第 7 章 船舶设备、系统与航海仪器 舵设备,二、舵的形式,按舵杆轴线分按舵支承形式分按舵叶剖面形状分
5、,平板舵流线型舵,第 7章 船舶设备、系统与航海仪器 舵设备,3.按舵叶剖面形状分(1)平板舵 舵的主要结构为一块平板,结构简单,容易制造。如图7-3(a),一般只用于小船。(2)流线型舵 舵的水平面呈流线型,见图7-3(b)。其结构较平板舵复杂,但是水动力性能好,航行中水的阻力较小。相同舵角时水压力比平板舵大,舵效高,应用广泛。所以,舵剖面形状主要影响舵上水压力和舵的结构强度。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 舵设备,三、特殊形式的流线型舵,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 舵设备,四、潜艇舵设备 潜艇的操纵设备比水面船舶复杂,既要在水面或某一平面内运动,还要在垂直面内上浮、下
6、潜,或两种运动同时进行。操纵设备或操纵面如下图所示:,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 舵设备,一、锚泊设备的组成,它由锚、锚链、锚链筒、制链器、锚机、锚链管和锚链舱组成。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 锚泊设备,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 锚泊设备,船舶抛锚停泊的方式有多种,如图7-7所示。,二、锚的形式,有杆锚无杆锚大抓力锚,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 锚泊设备,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 锚泊设备,锚是锚泊设备中主要部件。应满足抓力大,入土性能好,能适用于多种土质以及便于收藏的要求,常用形式如图:,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器
7、 锚泊设备,(1)有杆锚 最具代表性的是(a)中所示海军锚。特点是锚柄上装有稳定横杆,能抓住各种土底,适应性好。缺点是横杆造成收藏不便,现代海船已很少使用。(2)无杆锚 没哟稳定横杆,都是两个锚爪,锚爪和锚柄用销轴连接。可转动一定角度。(c)和(f)都属于这种类型。抓力低于海军锚,但是无锚杆,便于收藏,应用广泛。(3)大抓力锚 抓重比大,啮土面积大,入土深,能产生较大的抓力。有的大抓力锚只适用沙土等较松软的底质,经常在坚硬底质抛锚的船舶不宜采用。,霍尔锚,日本无杆锚,波尔锚,马氏锚,海军锚,斯贝克锚,大抓力无杆锚,丹福尔锚,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 锚泊设备,第 7 章 船舶设备
8、、系统 与航海仪器 锚泊设备,三、锚链 锚链是连接锚和船体,具有足够长度和强度的链条。它由链环、转环、卸扣和连接链环等组成,主要作用是传递锚的抓力以平衡船舶停泊时所受的外力。锚链的大小以链环的断面直径即锚链口直径来表示。链环按结构分有档和无档两种。有档链环强度高、刚度大,使用中不易被拉长或发生扭结。,锚链:有档锚链和无档锚链,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 锚泊设备,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 锚泊设备,四、锚链筒 锚链筒是贯穿外板和甲板的锚链导向孔道,也是无杆锚的收藏处所,一般设在船首两舷。有尾锚时,也设置尾锚链筒。内径约为锚链口经的9.5-10倍。五、止链器 设置于锚机
9、与锚链筒之间,用来固定锚链的设备,也是抛锚时船体上的受力点。止链器牢固连接于甲板上以传递船舶停泊时所受的外力。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 锚泊设备,止链器的形式有多种,一般常见的有螺旋式和闸刀式,如图7-10所示。,止链器,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 锚泊设备,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 锚泊设备,六、锚链管、锚链舱、弃链器 锚链管设于甲板上锚机处,引导锚链进出锚链舱。锚链舱是存放锚链的专用舱。位置应尽量低,以降低锚链存放时的重心。锚链的末端固定于弃链器,以便在特殊危机的情况下迅速锚和锚链而起航。七、起锚机械 是收放锚和绞缆的动力机械,有卧式绞缆机和立式绞
10、盘两类。按动力分为蒸汽、电动和液压等多种。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 系泊设备,一、系泊设备的组成 包括系船索、带缆桩、导缆装置、缆索卷车和绞缆机械。图7-11为大型船舶的首部锚及系泊设备的布置情况。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 系泊设备,二、系船索 系船索将船舶可靠地系结于码头、浮筒、船坞或相邻的船舶。它的强度、单位长度重量、粗细、柔性和耐腐蚀性都影响其使用性能,要根据船舶类型和大小合理选用。常用的有钢丝索、植物纤维索和化学纤维索三种。三、带缆桩 装在甲板上用于系结缆索的桩柱,多沿舷边布置。分为以下几种形式:,直式斜式单十字形双十字形羊角形,第 7 章 船舶设备、系
11、统 与航海仪器 系泊设备,四、导缆装置 作用是引导缆索,改变缆索的方向,减少摩擦和限制缆索的活动范围。主要有:(1)导缆孔 由铸铁或铸钢制成,安装在舷墙上,引导缆索穿过船体,并防止缆索损坏船体。有圆形和椭圆形两种。(2)导缆钳 装置在舷墙顶上或甲板舷侧。分为有滚轮和无滚轮两种,滚轮可以减少缆索通过时的摩擦。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 系泊设备,五、绞缆机械 用以收绞缆索的动力机械,通常由锚机和起货绞车兼用。某些大型船舶或专业船舶于船尾部或者其他部位设置专用绞缆机械。六、缆索卷车 用以收卷和存放缆索,有人力和电动两种,设与甲板的适当位置,俗称绳车。,第 7 章 船舶设备、系统 与航
12、海仪器 装卸设备,一、装卸设备 各类船舶的甲板上配置装卸设备以满足货物和各种物品装卸的需要。类型主要取决于所运载的货物或货物的装运单元,一般有以下几种:1.吊杆式起货设备 普通货船上起货吊杆的布置如图7-12所示。轻型吊杆一般装在起重柱或桅上,它在钢索的牵引下可以改变吊杆的仰角,也可以在水平方向回转。货物则由起货绞车通过吊货索作升降运动。双杆操作装卸速度快,经常采用,如图7-13。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 装卸设备,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 装卸设备,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 装卸设备,2.甲板起重机 现代船舶上广泛使用回转式甲板起重机,一般都为电动
13、液压式,布置在舱口两端。图7-14为回转式甲板起重机。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 装卸设备,3.滚装船的通道系统 滚装船常用于运输轿车、装有集装箱的拖车和各种工程车辆。属于水平装卸,通道系统包括:以各种方式打开和关闭的首门、尾门和侧门。图7-15为典型货物滚装运输系统。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 装卸设备,二、舱口盖 加大舱口盖的尺寸有利于提高货物的装卸速度,所以现代货船甲板上多开有较大的舱口。属于船舶的关闭设备。不仅应保证波浪、雨水不会漫入货舱,具有良好的密封性,同时还应开闭迅速,操作简便确保航行安全,尽可能缩短船舶停港时间。1.舱口盖的形式 舱口盖的形式有多种。
14、机械化的舱口盖有滚翻式、滚移式、滚卷式和铰链式等几种。图7-16为散装货船上的滚移式舱口盖。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 装卸设备,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 装卸设备,2液压舱口盖 目前世界上出现了多种新型的液压舱口盖,其设计合理、结构紧凑、操作方便,使用可靠,进一步提高了装卸作业的自动化程度。液压启闭舱口盖按结构形式有动力油缸外置式、动力油缸内置式、液压绞链式和液压马达式四种,其各有不同特点。图7-17所示为动力油缸外置式舱口盖打开四页活页式盖板的过程。四个油缸分布在舱口的四个角上,这样,开启时舱口盖就分别向首和尾两个方向收起。图中为一个油缸的工作过程。,第 7 章
15、 船舶设备、系统 与航海仪器 装卸设备,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 救生设备,一、对救生设备的要求 救生设备是保障船上乘员生命安全的重要设备。它供救助落水人员或本船遇难时乘贯自救使用。当发生海难事故时,除依靠通信设施及时呼救外,船上应配备足够数量的、能单独在海上漂浮或行驶的各种救生工具,使乘员及时脱离遇难船舶。常用的救生设备有救生艇、救助艇、救生筏、救生浮、个人救生用具以及救生辅助设备。“国际海上人命安全公约”对救生设备早有明确规定。该公约的“1983年修正案”对救生设备又提出了若干新的要求,主要有:,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 救生设备,(1)对国际航行的客船,要求配
16、备能自动扶正的部分封闭救生艇或全封闭救生艇。(2)对运载易燃货物的油船、化学品货船,要求配备能防火至少8分钟的耐火救生艇(3)对2万总吨以上的大型货船,要求救生艇能在船舶以5 kn航速航行时降落水面(4)要求救生艇、救生筏在船舶横倾200时能安全降落水面。(5)要求救生衣能保温。(6)要求救生圈配备自亮灯和自发烟雾信号。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 救生设备,二、救生艇与救助艇1救生艇 当船舶发生海难事故时,载满乘员的救生艇能迅速、安全地降落到海面,等待救援或驶向附近海岸。救生艇应有足够的强度,干舷和良好的稳性。艇内设有水密的空气箱或泡沫塑料浮体,提供一定的贮备浮力,以保证艇在载满
17、额定乘员、属具并灌满水时也不会沉没。艇内备有一定量的干粮、淡水、药品和帆、桨等物品。救生艇艇体材料主要为钢质或玻璃钢。玻璃钢救生艇重量轻、强度高、耐腐蚀且便于维修,应用十分广泛。按推进方式分为机动艇和非机动艇两类。按结构型式分为敞开式和封闭式。图7-18为全封闭玻璃钢救生艇及其放艇装置。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 救生设备,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 救生设备,图7-19为封闭式耐火救生艇的结构与部分设备。救生艇放置在离水面较高的艇甲板两舷,但艇体不许超出舷外。客船的艇甲板应留有充分的空余面积以便旅客聚集登艇。通向艇甲板的梯道和通道应有足够的宽度并有鲜明醒目的标示。,
18、第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 救生设备,2救助艇 某些大型客船或特殊用途的船舶配备有救助艇。它主要用于救助落水人员和集结脱险的救生艇、救生筏。救助艇呵以是刚性艇体,也可以是充气艇体,或者是两者混合结构。艇长不大于8.5 m,艇内应能容纳5名乘员和1名躺卧的乘员。航速至少6kn,连续航行时间不少于4小时。在六级海况中应能以2 kn航速至少拖带一只25人的气胀式救生筏。救助艇必须安置在吊艇架上处于即刻可用状态,船舶航行中应能够随时紧急放落。有的救助艇兼作救生艇。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 救生设备,3吊艇架 每艘救生艇均应配备专用的吊艇架,且要求使用安全可靠,快捷省力,灵活
19、方便。吊艇架按操作特点可分为转出式、摇倒式和重力式三种。转出式依靠人力转动吊艇杆放艇,笨重而费力,目前只用于小型船舶。摇倒也是依靠人力摇动手柄,通过齿轮、螺杆等传动机构把艇架和艇推出舷外,操作方便、省力,动作也较快,常被采用。海船上应用较多的是重力式吊艇架,虽有多种不同结构型式,但都是利用艇的自重,通过一定装置,使艇很快滑出或倒向舷外。图7-20所示为滑架型重力式艇架放艇过程。此外还有倒壁式和绞链式等多种。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 救生设备,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 救生设备,图7-21为新型的装于船尾部的自由滑落式救生艇装置。这种救生艇由于装置在船尾的中线位置,
20、滑落后又向船舶航向的反向运动,能很好满足有关公约对救生艇提出的各项新的要求。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 救生设备,4救生筏 传统的刚性救生筏周边有空气箱或硬质泡沫塑料浮力块提供浮力。现只用于内河船舶,现代海船上多采用气胀式救生筏,如图7-22所示。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 救生设备,5救生浮 救生浮是以泡沫塑料为芯材,外壳用玻璃钢或帆布制成。浮具的中间设置绳网和木格踏板,外围装有一圈救生索并设浮子把手,供人攀握。此外还备有桨和自亮浮灯,但不备食物和淡水。浮体只提供部分浮力,人员仍浸泡于水中,只用在沿海和内河船舶上。6救生圈 救生圈为一环状浮体,由软木或泡沫塑料制成
21、。其作用是提供一定浮力支持落水人员,并以某种信号显示所在位置,便于他人发现施救。救生圈一般均配有一根救生索,长度约为救生圈外径的4倍,漂浮于水面便于落水者接触。救生圈通常悬挂在上层建筑围壁外面或舷侧栏杆的支架上,要求固定可靠而取用方便。,第 7 章 船舶设备、系统 与航海仪器 救生设备,7救生衣 救生衣以木棉或闭孔软质泡沫塑料作为浮力材料,外包帆布或尼龙布,有背心式和带领背心式等多种。救生衣提供一定的浮力,能使落水者的身体呈安全漂浮状态,身体略后倾仰卧,脸部露出水面。在客船上还按规范要求配备一定数量的儿童救生服和充气救生衣。有的海洋船舶要求配备保暖救生衣。地球上绝大多数地区的水温都可能低于21
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