船舶設備系統(tǒng)與航海儀器

船舶設備系統(tǒng)與航海儀器第1頁/共74頁

船舶除應具備堅固的船體、可靠的推進動力和良好的航行性能外，還必需配備各種用途的設備、系統(tǒng)和航行儀器，以滿足船舶營運中的各項要求。它們主要用于控制船舶的運動、可靠停泊、物資裝卸和保證航行安全，并滿足船上人員生活、工作的需要。隨著科學技術的不斷進步，船舶的各類設備也經歷了人力、機械、蒸汽、電氣、氣液傳動和自動控制等幾個時代。目前，船舶的各類機械、設備和系統(tǒng)都已達到了較高的電氣化、自動化程度。第2頁/共74頁

船舶設備分為通用設備和專用設備兩大類。通用設備是指各種用途的船舶都必須具有的設備，如舵設備、錨設備、系泊設備、裝卸設備、救生設備、桅墻信號以及關閉設備等.

專用設備則只為某些船舶專門配備，如鉆井平臺的鉆探設備，科學考察船的各種取樣及探測設備、漁船的漁撈設備、拖船的拖曳設備、補給船的補給設備等等。這里只介紹船舶的通用設備。第3頁/共74頁第一節(jié)舵設備一、舵設備的組成舵設備是應用最廣泛的船舶操縱設備。它由操縱裝置、傳動機構、舵機、轉舵機構和舵等部分組成，見圖7-1。操縱裝置設于船舶駕駛室，它包括舵輪和舵角指示器。傳動機構的作用是控制舵機的運轉。舵機提供轉舵的原動力，其結構和工作原理已在第六章中作了介紹。轉舵機構是將舵機的原動力轉化為作用在舵柄上的轉舵力矩。舵是依靠轉舵后其上產生的水壓力使船回轉。此外，舵設備中還包括：當舵轉到給定舵角時使舵機自動停止的自停裝置，防止轉舵超過最大允許舵角而導致設備損壞的限角裝置——舵角限制器，以及作為備用，通常由人力操作的太平舵裝置。第4頁/共74頁

從駕駛室控制設于船尾的舵機（泵、閥或電機）的傳動機構，也有機械式、液壓式和電動式等多種。目前，機械式已基本淘汰，只用于某些小船。液壓式和電動式使用方便，尤其是電動式，因其操作輕便，動作靈敏，不受船體變形和氣候影響，為大多數(shù)船舶所采用。第5頁/共74頁

目前，在新型遠洋船舶上已廣泛應用自動操舵裝置。它是將操縱機構與陀螺羅經聯(lián)系起來，使其能自動糾正航行中出現(xiàn)的航向偏差。不但能用來保持船舶既定的航向，而且可以實現(xiàn)從出航港到目的港的全程自動導航與自動操舵，實現(xiàn)無人駕駛。我國為聯(lián)邦德國勞埃德輪船公司建造的全格柵大型冷風集裝箱船“柏林快航”號，就屬自動導航船舶，該船自動化程度很高,全船只有16名船員。而近年建造出口的許多船舶，也都達到了無人機艙和無人駕駛的要求。第6頁/共74頁

二、舵的各種型式舵是舵設備中的關鍵部件。舵上產生的使船舶回轉的舵力（水壓力），主要決定于舵的面積和它的結構型式。舵的型式很多，并按不同標準有多種分類方法，見圖7-2。第7頁/共74頁1.按舵桿軸線分⑴非平衡舵⑵平衡舵⑶半平衡舵2.按舵的支承形式分⑴支承舵⑵懸柱舵⑶半懸柱舵3.按舵葉剖面形狀分⑴平板舵⑵流線型舵三、幾種特殊形式的流線型舵第8頁/共74頁第9頁/共74頁第10頁/共74頁1.襟翼舵2.反應舵3.整流帽舵4.主動舵四、潛艇舵設備潛艇的舵設備或稱操縱面如圖7-5所示。1.潛艇在垂直面內運動的控制2.潛艇在水平面內運動的控制第11頁/共74頁第二節(jié)錨泊及系泊設備船舶的營運時間是由航行和停泊兩部分組成的。船舶停泊的方式有兩種。利用錨的抓力使船泊于水面一定位置的叫錨泊。用纜索使船可靠系結于碼頭、岸邊、浮筒或相鄰船的叫系泊。停泊設備的作用是保證船舶在水流、風和波浪等外力作用下仍能安全停泊而不產生嚴重的漂移。一、錨泊設備

1.錨泊設備的組成圖7-6為一般運輸類船舶首部錨泊設備的布置情況。錨泊設備由錨、錨鏈、錨鏈筒、制鏈器、錨機、錨鏈管和錨鏈艙等組成。起錨時，開動錨機，在鏈輪的作用下，錨鏈便通過錨鏈筒和制鏈器，經錨機由錨鏈管進入錨鏈艙。錨則隨著第12頁/共74頁錨鏈的收起而先出土，上升離開水面，直至將錨干拉入錨鏈筒內，錨爪緊貼錨鏈筒口。而后關閉制（止）鏈器。拋錨時的動作相反。在船首部，一般在首樓甲板上，都同時布置有錨泊和系泊設備，如圖7-6所示。第13頁/共74頁

船舶拋錨停泊的方式有多種,如圖7-7所示。通常應用較多的是船首拋錨。這種錨泊方式可使船舶所受的風力和水流力最小。船首可拋單錨，也可拋雙錨。后者不僅可承受較大的外力，還可限止船舶的活動范圍。只有為適應某些特殊情況，才采用其他錨泊方式。舷側拋錨有利于艙室的自然通風和在舷側進行裝卸作業(yè)。船尾拋錨常用于船舶在江河中順水航行的時候。

2.錨錨是錨泊設備中的主要部件。錨應滿足抓力大、入土性能好、能適應于多種底質以及便于收藏等要求。在各類船舶上使用的錨，有多種不同的形式，如圖7-8所示,其中比較常用的有以下幾種。第14頁/共74頁第15頁/共74頁⑴有桿錨最具代表性的是如圖7-8（a）所示的海軍錨.⑵無桿錨圖7-8中的（c）雙爪錨和（f）無桿錨都屬于這種類型。⑶大抓力錨圖7-9所示為我國獨創(chuàng)的尾翼式ZY6型戎氐錨，也是一種大抓力錨，性能優(yōu)良。

3.錨鏈錨鏈是連接錨和船體，具有足夠長度和強度的鏈條。它由鏈環(huán)、轉環(huán)卸扣和連接鏈環(huán)等組成，其主要作用是傳遞錨的抓力以平衡、停泊船舶所受的外力。當拋出錨鏈的懸垂狀態(tài)變化時還可以吸收作用在船體上的動載荷,使船可靠停泊.錨泊時放出錨鏈的長度決定于水深，作用在船體上的風、流等外力以及錨鏈單位長度的重量。在深水錨泊時，也使用由第16頁/共74頁第17頁/共74頁鏈條和鋼索組合成的錨鏈以減小過長錨鏈自重造成的巨大拉力。船上的有檔錨鏈及止鏈器可參看圖2-18。第18頁/共74頁4.錨鏈筒錨鏈筒是貫穿外板和甲板的錨鏈導向孔道，也是無桿錨的收藏處所,一般設在船首兩舷。有尾錨時,也設尾錨鏈筒。錨鏈筒的內徑約為錨鏈口徑的9.5～10倍。現(xiàn)代船舶上所設的凹入式錨穴有利于錨的收藏。設置凸出的錨臺可以避免在起拋錨時錨和球鼻首等船體外殼發(fā)生碰撞。

5.止鏈器止鏈器的型式有多種。一般常見的有螺旋式止鏈器和閘刀式止鏈器，見圖7-10所示。

6.錨鏈管、錨鏈艙、棄鏈器

7.起錨機械第19頁/共74頁第20頁/共74頁

二、系泊設備

1.系泊設備的組成船舶系泊設備包括系船索、帶纜樁、導纜裝置、纜索卷車和絞纜機械。因為系纜作業(yè)總是在舷側進行的，所以系纜設備多數(shù)布置在甲板的兩側，左右對稱。大部分系泊設備分布在船舶的首尾部。圖7-11為大型船舶的首部錨及系泊設備的布置情況。

2.系船索第21頁/共74頁第22頁/共74頁3.帶纜樁

4.導纜裝置

5.絞纜機械

6.纜索卷車第23頁/共74頁第三節(jié)裝卸設備一、裝卸設備各類船舶的甲板上配置裝卸設備以滿足貨物和各種物品裝卸的需要。貨船的裝卸設備也可視為專用設備。貨船裝卸設備的類型主要取決于所運載的貨物或貨物的裝運單元。如液貨船的泵和管路，滾裝船的跳板和船內坡道、升降機，載駁船的吊駁機等。一般貨船上應用較多的是吊桿式起貨設備和回轉式甲板起重機。

1.吊桿式起貨設備普通貨船上起貨吊桿的布置如圖7-12所示。第24頁/共74頁第25頁/共74頁2.甲板起重機現(xiàn)代船舶上廣泛使用回轉式甲板起重機，一般都為電動液壓式。布置在艙口兩端?；剞D式甲板起重吊臂的回轉、俯仰和貨物的升降都很靈活。操作方便，裝卸效率較高。在鉆井平臺，海洋打撈救生船等海洋開發(fā)和工程船舶上，也被廣泛使用。圖7-14為回轉式甲板起重機。第26頁/共74頁第27頁/共74頁3.滾裝船的通道系統(tǒng)滾裝船的通道系統(tǒng)包括：以各種方式打開和關閉的首門、尾門和側門。連接船舶和碼頭的折疊式的跳板，有一定的長度和寬度，可承受一定重量的車輛安全通過。在船舶內部設有固定或活動的坡道，作為上下層甲板或平臺間車輛的過渡通道。坡道蓋板則將坡道口封閉，以滿足船舶的密性和抗沉性要求。車輛的上下過渡也可依靠艙內設置的升降機。圖7-15所示為典型貨物滾裝運輸系統(tǒng)。第28頁/共74頁第29頁/共74頁

二、艙口蓋

1.艙口蓋的型式艙口蓋的型式有多種。機械化的艙口蓋有滾翻式、滾移式、滾卷式和絞鏈式等幾種。圖7-16所示為散裝貨船上的滾移式艙口蓋。

2.液壓艙口蓋目前世界上出現(xiàn)了多種新型的液壓艙口蓋，其設計合理、結構緊湊、操作方便，使用可靠，進一步提高了裝卸作業(yè)的自動化程度。第30頁/共74頁第31頁/共74頁第32頁/共74頁第四節(jié)船舶救生設備一、對救生設備的要求救生設備是保障船上乘員生命安全的重要設備。它供救助落水人員或本船遇難時乘員自救使用。當發(fā)生海難事故時，除依靠通信設施及時呼救外，船上應配備足夠數(shù)量的，能單獨在海上漂浮或行駛的各種救生工具，使乘員及時脫離遇難船舶。常用的救生設備有救生艇、救助艇、救生筏、救生浮、個人救生用具以及救生輔助設備。“國際海上人命安全公約”對救生設備早有明確規(guī)定。該公約的“1983年修正案”對救生設備又提出了若干新的要求，主要有：第33頁/共74頁⑴對國際航行的客船，要求配備能自動扶正的部分封閉救生艇或全封閉救生艇；⑵對運載易燃貨物的油船，化學品貨船，要求配備能防火至少8分鐘的耐火救生艇；⑶對2萬總噸以上的大型貨船，要求救生艇能在船舶以5kn航速航行時降落水面；⑷要求救生艇、救生筏在船舶橫傾20°時能安全降落水面；⑸要求救生衣能保溫；⑹要求救生圈配備自亮燈和發(fā)煙霧信號。第34頁/共74頁

二、救生艇與救助艇

1.救生艇圖7-18為全封閉玻璃鋼救生艇及其放艇裝置。圖7-19為封閉式耐火救生艇的結構與部分設備。

2.救助艇第35頁/共74頁第36頁/共74頁第37頁/共74頁

某些大型客船或特殊用途的船舶配備有救助艇。

3.吊艇架每艘救生艇均應配備專用的吊艇架，且要求使用安全可靠，快捷省力，靈活方便。吊艇架按操作特點可分為轉出式、搖倒式和重力式三種。圖7-20所示為滑架型重力式艇架放艇過程。此外還有倒壁式和絞鏈式等多種。第38頁/共74頁第39頁/共74頁

圖7-21為新型的裝于船尾部的自由滑落式救生艇裝置。

4.救生筏傳統(tǒng)的剛性救生筏周邊有空氣箱或硬質泡沫塑料浮力塊提供浮力?，F(xiàn)只用于內河船舶，現(xiàn)代海船上多采用氣脹式救生筏，如圖7-22所示。第40頁/共74頁第41頁/共74頁5.救生浮6.救生圈7.救生衣第42頁/共74頁

一般船舶只配備水面救生設備。潛艇上應配備救生浮標、信號浮標和呼吸器等水下救生器具。而海軍打撈救生船則需配置一定數(shù)量的專用水下救生設備。第43頁/共74頁第五節(jié)船舶系統(tǒng)一、船舶系統(tǒng)概述

1.船舶系統(tǒng)的功用現(xiàn)代大型船舶有如海上的浮動城鎮(zhèn)。陸地上的建筑物都有上水、下水、煤氣、取暖、通風、空調和消防等系統(tǒng)，以滿足正常生活和工作的需要，創(chuàng)造良好的居住環(huán)境，船舶也不例外。船舶系統(tǒng)的功用就是為滿足船舶營運的需要，輸送各種液體和氣體。根據(jù)船舶的用途和航區(qū)合理地設置各種系統(tǒng)，不僅關系到船舶的航行性能、營運效率和安全，也影響到全船旅客和船員的工作、生活的方便和舒適。

2.船舶系統(tǒng)的分類與組成第44頁/共74頁⑴系統(tǒng)的分類船舶系統(tǒng)按用途分為兩類，即各類船舶所共有的基本系統(tǒng)和特殊船舶配備的特殊系統(tǒng)?；鞠到y(tǒng)如艙底水系統(tǒng)、壓載系統(tǒng)、日用水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和通風系統(tǒng)等。特殊系統(tǒng)如油船的貨油系統(tǒng)、破冰船的縱橫傾系統(tǒng)和潛艇的沉浮系統(tǒng)等。按輸送流體的種類則分為水、空氣、蒸汽和油等系統(tǒng)。⑵船舶系統(tǒng)的組成各類系統(tǒng)都是由管子及其附件、閥件、機械和儀表四大部分組成。（a）管子及其附件管子是流體的流通渠道，按材料分有鋼管、鐵管、銅管、鋁管和塑料管等多種，各有不同用途。管子附件是指各種連接件、彎頭，為適應船體變形和溫度變化而設置的膨脹接頭等。第45頁/共74頁

（b）閥件其作用是對管路中的流體加以控制。如接通或關閉，限制或改變流體的流向，改變壓力和流速、流量。用途不同，結構各異。如截止閥、止回閥、三通閥、節(jié)流閥以及閥箱等。（c）機械設備流體在管路中流動，并維持一定的壓力和流量，要克服流動中的阻力，需要系統(tǒng)中的機械設備為之提供能量,也就是把機械能轉變?yōu)榱黧w的勢能和動能。系統(tǒng)中的機械設備主要是各類泵、空氣壓縮機和通風機。（d）儀表顯示系統(tǒng)中流體的壓力、溫度、流量等相關參數(shù)。和陸地上的系統(tǒng)相比，船舶系統(tǒng)必須工作可靠，在運行中不易出故障。能夠適應船舶的搖擺、顛簸、沖擊、振動等惡劣工況，以及對海水、潮濕及結冰的抗御能力。海損排水第46頁/共74頁系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)應在海損、火險情況下，結構破壞、船舶傾斜時仍能正常工作。二、艙底水、壓載水及日用水系統(tǒng)

1.艙底水系統(tǒng)圖7-24為各艙獨立的艙底水系統(tǒng)簡圖。第47頁/共74頁第48頁/共74頁2.壓載系統(tǒng)船上的貨物、燃料、汽水等載荷在營運過程中是變化的,必然影響船的浮態(tài)。此時，船舶重心位置及穩(wěn)性也發(fā)生相應的變化。為了使船舶在載荷變動的情況下仍具有良好的性能，必須對船舶的浮態(tài)、重心隨時進行調整。這就要依靠船上的壓載系統(tǒng)，通過各壓載艙中舷外水的排出或吸入，以及壓載水在各壓載艙之間的調撥實現(xiàn)的。專門容納壓載水的船艙稱為壓載水艙，通常分布在雙層底艙，首尾尖艙、頂邊水艙、舷側邊水艙或深水艙內。為保證調撥過程中壓載水的雙向流動，在壓載系統(tǒng)中不得設置止回閥。即通過同一水泵和同一管道可將水灌入或排出。壓載水泵設于機艙內。第49頁/共74頁3.日用水系統(tǒng)日用水系統(tǒng)是保證船舶管理和船上人員生活所必需的上、下水道系統(tǒng)。⑴上水道系統(tǒng)壓力水柜供水目前為大多數(shù)現(xiàn)代中、小型客船和貨船所采用。圖7-25為其工作原理圖。第50頁/共74頁第51頁/共74頁⑵下水道系統(tǒng)三、消防系統(tǒng)

1.船舶消防概述船舶建筑封閉，設備復雜，人員密集，一旦發(fā)生火災，危險性更大。故各類船舶都必須按有關要求配備消防設備和系統(tǒng)，以便有能力在無外援的情況下及時撲滅火災進行自救。發(fā)生燃燒必需具備三個條件。一是固體、液體或氣體可燃物。二是助燃物，如空氣中的氧氣以及氯酸甲等氧化劑。三是著火火源，包括明火、電氣火、摩擦撞擊產生的高熱和火花、靜電感應產生的火花、雷擊產生的火花，以及輻射熱，化學反應熱等。第52頁/共74頁

對于不同的可燃物，如固體、油類、氣體和鉀、鈉等輕金屬產生的火災，要采用不同的滅火施救方法。這些方法是將可燃物迅速與燃燒物分隔開來的隔離法。降低火場溫度的冷卻法。利用不助燃的物質覆蓋在燃燒物表面，使之與空氣隔絕的窒息法。利用滅火劑受熱分解的游離基奪取燃燒物中的氧氣和氫氧游離基，抑制燃燒連鎖反應的抑制法。對不同的施救方法使用不同的滅火設備。

2.水滅火系統(tǒng)圖7-26為船上水消防管系的布置圖。

3.泡沫滅火系統(tǒng)第53頁/共74頁第54頁/共74頁4.蒸汽或二氧化碳滅火系統(tǒng)

5.鹵化物滅火系統(tǒng)四、通風、空調、供暖系統(tǒng)

1.通風系統(tǒng)船舶通風分自然通風和機械通風兩種。自然通風主要依靠門、窗、艙口等開口和專門設置的通風筒和風斗，常見的如圖7-27所示。圖中（a）為煙斗式通風筒，可借人力轉動以適應風向，主要用來向艙內送進新鮮空氣，背風時有排氣作用。（b）式作用與之相似。（c）、（d）為軸吸式排風斗，用于排出艙內污濁空氣。自然通風效果受風向、相對速度和溫差的影響。第55頁/共74頁第56頁/共74頁

2.空調系統(tǒng)目前在船上應用的空調裝置可分為三類：⑴集中式空調裝置⑵分組集中式空調裝置⑶獨立式空調裝置圖7-28為集中式空調裝置示意圖。

3.供暖系統(tǒng)第57頁/共74頁第58頁/共74頁第六節(jié)航海儀器一、航海儀器的作用航海儀器又稱導航儀器，它的作用是引導船舶按既定航線，安全、經濟地航行至目的地，并用各種方法和手段隨時確定自船所處的位置。對于軍艦，導航儀器不僅用于航海，還要向艦艇各項設備、武備和指揮系統(tǒng)提供位置、姿態(tài)、航向、航速等實時信息?，F(xiàn)代船舶的導航過程可用圖7-29的模型圖描述。第59頁/共74頁

把導航過程模型圖中功能換成起相應作用的導航設備，就可以看出各導航設備在整個導航過程中的使用場合及其作用，如圖7-30所示。第60頁/共74頁第61頁/共74頁

導航設備的作用簡單地說是以下兩個方面：一是隨時確定本船所處的準確位置、航行方向和實際航速。二是識別外界情況，包括航道水深、海面、海下、