无人机方向舵设计课程设计7330568
飞机部件课程设计长空一号无人机方向舵设计
目录 一、初步方案 (4) 1.1、结构形式 (4) 1.2、翼肋布置 (4) 1.3、悬挂点配置 (4) 1.4、操纵接头的布置 ............................. 错误!未定义书签。 1.5、配重方式.................................. 错误!未定义书签。 1.6、开口补强方案............................... 错误!未定义书签。 1.7、方向舵理论图............................... 错误!未定义书签。 二、载荷分布及内力图.............................. 错误!未定义书签。 2.1、载荷分布................................... 错误!未定义书签。 2.2、悬挂点位置的确定 (5) 2.3、内力图 (7) 三、设计计算 3.1、梁 3.1.1、尺寸的确定 (7) 3.1.2、材料的选择 (8) 3.1.3、扭矩及扭矩图 (8) 3.1.4、梁腹板校核 (10) 3.1.5、梁缘条的校核 ............................. 错误!未定义书签。 3.2、蒙皮的设计计算 (12) 3.2.1、前缘蒙皮校核 (12) 3.2.2、后段蒙皮校核........................... 错误!未定义书签。 3.3、肋的设计计算 (14) 3.3.1、后段普通肋的计算....................... 错误!未定义书签。 3.3.2、后段中间加强肋设计..................... 错误!未定义书签。 3.3.3、端肋肋的设计........................... 错误!未定义书签。 3.3.4、前缘加强肋的设计....................... 错误!未定义书签。 3.4、接头和转轴设计 (17) 3.4.1、接头与梁的位置关系 (17)
2020智慧树，知到《船舶与海洋工程导论》 章节测试完整答案 智慧树知到《船舶与海洋工程导论》章节测试答案 第一章 1、关于中国古代造船技术，以下哪种说法不正确? 答案:秦汉时期的造船厂能够按照船样照图施工，并开始采用滑道下水。 2、关于中国古代造船技术，以下哪种说法不正确? 答案: 秦汉时期的造船厂能够按照船样照图施工，并开始采用滑道下水。 3、关于中国古代造船技术，以下哪种说法不正确? 答案: 秦汉时期的造船厂能够按照船样照图施工，并开始采用滑道下水 4、关于中国古代造船技术，以下哪种说法不正确? 答案: 中国古代造船技术的三个高峰时期是秦汉时期、唐宋时期和清朝时期。 5、中国造船三大指标首次跃居世界第一是以下哪个年份? 答案: 2010 6、以下哪种船型不属于船舶行业认可的三大主流船型? 答案: 杂货船 7、关于中国现代船舶工业，以下说法不正确的是?
答案: 2018年，中国船舶工业三大指标首次跃居世界第一。 8、关于中国现代船舶工业，以下说法不正确的是? 答案: 上海沪东中华造船厂建造了我国第一艘集装箱船“大鹏昊”。 9、关于中国现代船舶工业，以下说法不正确的是? 答案: 上海沪东中华造船厂建造了我国第一艘集装箱船“大鹏昊”。 10、关于中国现代船舶工业，以下说法不正确的是? 答案:上海沪东中华造船厂建造了我国第一艘集装箱船“大鹏昊”。 第二章 1、以下哪种船舶不属于排水型船舶? 答案: 气垫船 2、以下哪种船舶不属于工程船? 答案: LNG船 3、以下哪种不属于海洋开发船? 答案: LPG船 4、以下哪种说法不正确? 答案: 水翼艇是高速航行船，其重量由水翼的浮力支承。 5、关于船舶分类方法，哪种说法不正确? 答案: 按造船材料分类可分为木船、水泥船、钢船、气垫船和铝合金船等。
文献综述 电气工程及其自动化 船舶舵机控制系统改进设计 引 言 设计船舶自动操舵系统首先要确定船舶舵机的数学模型和船舶航行动态模型。船舶舵机的传动机构主要有两类,机械传动和液压传动。随着船舶排水量和航速的增加,舵机上的转矩迅速增大。采用机械传动机构的舵机其重量和体积将变得很大,同时它的效率较低,电动机的容量势必很大。因而目前大型船舶均采用液压传动舵机,甚至中小型船舶也不例外。 船舶舵机 船舶舵机是能够转舵并保持舵位的装置。舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑扭矩大小。船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进行遥控操作。有两种类型：一种是往复柱塞式舵机，其原理是通过高低压油的转换而作工产生直线运动，并通过舵柄转换成旋转运动。另一种是转叶式舵机，其原理是高低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。 船舶操舵系统是实现船舶操纵功能的一个自动控制系统。它把电罗经，舵角传感器等送来的船舶实际航向信号，预定航向信号，及给定的各种限束条件自动地按照一定的调节规律进行信号处理，从而控制舵机，使船舶沿着给定的航向航行。由此可见，该系统的性能直接影响着船舶航行的操纵性，经济性和安全性。因此，船舶操纵系统的性能，一直被当作是一个具有较高经济价值和社会效益的重要问题，引起人们的关注。并吸引着世界各国一代又一代的工程技术人员围绕着进一步改善该系统的性能这一课题而不断地进行研究和探索。
自动舵 自动舵是根据电罗经送来的船舶实际航向与给定航向信号的偏差进行控制的。在舵机投入自动工作时，如果船舶偏离了航向，不用人的干预，自动舵就能自动投入运行，转动舵叶，使船舶回到给定航向上来。 电动—液压式自动舵 国产“HD—5L型自动舵应用半导体无触点控制的比例-微分-积分控制系统。驾驶室具有自动、随动及应急操作三种操舵方式。两套参数相同的放大器互为备用，通过转换开关选择其中一套为自动、随动操舵时使用。应急操舵为随动控制方式，单独使用一套放大器。该型自动舵有A、B、C、D四种型式。A型为电液伺服阀变量泵系统；B型为电磁换向阀、伺服油缸、变量泵系统；C型为伺服马达变量系统；D型为地磁功率阀定量泵系统，它们的电气系统基本上是一致的。 液压伺服系统 液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。 电液伺服系统 电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。最常见的有电液位置伺服系统﹑电液速度控制系统和电液力(或力矩)控制系统 发展现状 众所周知，自动控制系统是自动控制理论在工业生产中应用的产物。船舶操舵系统也不例外。在自动控制理论发展的不同历史阶段，取得了不同的研究成果，开发出一代又一代新型的自动舵产品，为航运业的发展作出了巨大的贡献。
飞机部件课程设计长空无人机方向舵设计 2013/1/15
一、初步方案的确定 1.1方向舵的受力形式 使用载荷11kN，载荷较小，故选用单梁式 方向舵前端外形参数： 由上表可得出最厚位置为64mm处 由于平尾与方向舵存在干涉，需要在方向舵前缘开一口，深度为50mm，不会影响到梁。 蒙皮由前缘及两侧壁板组成，为了便于前缘蒙皮的安装，采用“匚“形梁，如图所示 1.2悬挂点配重 参考《飞机结构设计》，悬挂点的数量和位置的确定原则是：保证使用可靠、转动灵活、
操纵面和悬臂街头的综合质量轻。 由于载荷较小，初步确定为二或三个。 增加悬挂点数量可使操纵面受到的弯矩减小，减轻了操纵面的质量，但增加了悬臂街头的质量和运动协调的难度。 减少悬挂点数量可是运动协调容易，但操纵面上弯矩增大，且不符合损伤容限思想，一般悬挂点不少于2个。 在长空无人机方向舵中，由于垂尾后掠角为0，且方向舵根稍弦长相同，所以运动协调 十分容易，所以采用3悬挂点。 1.3翼肋的布置 采用15个翼肋(含2端肋)，间距90mm 由于结构高度较低，为了方便装配，后部翼肋分为2个半肋。分别与蒙皮铆接组成壁板后在与梁铆接装配，且左右半肋应分别向上、下延伸一小段距离，以方便壁板与梁的铆接。 1.4配重方式 配重方式有两种，即集中配重与分散配重，因本飞机速度较低，且对重量较敏感，所以采用集中配重的方式，在方向舵的上下两端伸出配重块 1.5操纵接头的布置 为使最大扭矩尽可能小，将接头布置在中间，与中部悬挂点采用螺栓连接 1.6开口补强 前缘开口处两侧采用加强肋，梁腹板开口处采用支座的三面对其加强。 1.7理论草图 二、总体载荷计算
第一节舵设备的作用与组成 舵设备的作用： 1．舵设备是船舶在航行中保持和改变航向及旋回运动的主要工具。 2．影响舵效的主要因素是：舵角大小；流经舵面的流速；船的转动惯性及纵横倾；风流、浅水等海况；舵机的性能。 3．一般把等于32°～35°称为使用极限舵角。船上对此使用了止舵器或限
位器，能使舵角不超过35°。 舵设备的组成： 1．舵设备由舵装置、舵机与转舵装置、操舵装置的控制装置及其他附属装置组成。 2．舵手转动舵轮或扳动操舵手柄（或应急装置），启动机械、液压或电力操舵装置即可控制舵机正转、反转及停止。 3．转舵装置又称传动装置，其作用是把舵机的动力传到舵轴，驱动舵叶转动。舵机和转舵装置又统称为操舵装置，均装于船尾舵机舱内。 舵的种类、特点与作用： 1．按舵杆的轴线位置分类：不平衡舵、平衡舵和半平衡舵。 2．按舵叶的支承情况分类：双支承舵、多支承舵、悬挂舵和半悬挂舵。 3．按舵叶的剖面形状分：平板舵、流线型舵：又称（复合舵）。流线型舵的舵叶以水平隔板和垂直隔板作为骨架，外覆钢板制成水密的空心体，水平剖面呈机翼形。这种舵阻力小，升力大，舵效高，虽构造比较复杂，但应用广泛。 4．特种舵： （1）整流帽舵：即在普通流线型舵的正对螺旋桨的轴线延长部位，加一个流线型的圆锥体，俗称整流帽，它有利于改善螺旋桨后的水流状态。 （2）主动舵：在舵叶后端装有小螺旋桨或导管推进器，转舵时可发出推力，增加船舶的转向能力；另外，即使是在低速甚至停车时，操作小螺旋桨仍可得到转头力，推船缓行，大大提高了船舶的操纵性，这种舵适用于对操纵能力要求高、靠离码头比较频繁的船舶，例如引航船、渡轮、科学考察船等。 （3）襟翼舵：又称可变翼形舵。可以横向移动。因此，襟翼舵有助于船舶获得较大的转船力矩，从而提高舵效或减小舵杆扭矩，舵机功率也较小；另外，如果使用襟翼舵，航向改变可以用较小的舵角，使船舶改向时失速较小，从而减少了油耗。襟翼舵的广泛使用说明了它深受船东与船员的欢迎，但其价格偏高，维护保养要求也比较高。 （4）反应舵：又称迎流舵，它以螺旋桨的轴线为界，舵叶的上下线型分别向左右扭曲一些，使由螺旋桨射出的水流对舵没有冲击作用，而离开舵时呈直线向后流去。结果舵居中时舵的上下两部分具有舵压力，且具有向前的分力，助船推进，即能从尾流中收回一部分旋转的动能增加推力， （5）组合舵：也称希林舵或工字型舵。在流线型舵叶的上下两端各安装一块制流板，可减少舵叶两端的绕流损失。 （6）现阶段海运船舶上比较流行的舵为平衡悬挂舵、襟翼舵、航海舵和鱼尾舵。 第三节操舵装置 操舵装置的概念与分类： 1．操舵装置是将舵转至所需角度的装置。可分为人力操舵装置和动力操舵装置两类。 2．操舵装置一般多设于尾尖舱平台甲板上，按规范规定，又分为主操舵装置和辅助操舵装置。 3．所谓主操舵装置是指在正常航行情况下为驾驶船舶而使舵产生动作所必
简述船舶操纵自动舵原理 摘要：船舶操纵的自动舵是船舶系统中的一个不可缺少的重要设备，是用来控制船舶航向的设备，能使船舶在预定的航向上运行，随着现代科学技术的不断进步，各种先进仪器的使用，使得船舶操纵开始向智能化方向发展，本文就船舶操纵自动舵的构成和工作原理方面进行了综述。 关键字：船舶自动舵现代船舶自动化 船舶操纵的自动舵是船舶系统中的一个不可缺少的重要设备，是用来控制船舶航向的设备，能使船舶在预定的航向上运行，它能克服使船舶偏离预定航向的各种干扰影响，使船舶自动地稳定在预定的航向上运行，是操纵船舶的关键设备。它的性能直接关系到船舶的航行安全和经济效益。代替人力操舵的自动舵的发展在相当程度上减少了人力，节省了燃料，降低了机械磨损，直接影响到船舶航行的操纵性、经济性和安全性。 舵机装置由操舵装置、舵机、传动机构和舵叶四部分组成。 （1）操舵装置：操舵装置的指令系统，由驾驶室的发送装置和舵机房的接受装置组成。 （2）舵机：转舵的动力。 （3）传动机构：能将多机产生的转舵力矩传递给舵杆。 （4）舵叶：环绕舵柱偏转，承受水流的作用力，以产生转舵力矩。 在自动操舵仪中，按控制系统分类可分为三种操舵方式： （1）直接控制系统或称单舵系统、应急操舵。 （2）随动控制系统。 （3）自动操舵控制系统，又称自动航向稳定系统。 自动操舵适用于船舶在海面上长时间航行．随动操舵供船舶经常改变航向时使用，如在内河、狭航道区和进出港口。当自动航向／航迹、随动操纵出现故障时，可用应急的简单操舵，直接由人工控制电磁换向阀．使舵正、反或停转。 原理：利用电罗经检测船舶实际航向α，然后与给定航向K°进行比较，其差值作为操舵装置的输入信号，使操舵装置动作，改变偏舵角β。在舵角的作用下，船舶逐渐回到正航向上。船舶回到正航向后，舵叶不再偏转。
船舶的主要设备配件 一艘营运的船舶必须安装有各种各样的设备。通过这些设备的应用来完成船舶的航行、靠离泊、装卸货物等生产作业，并保证船舶和人员的安全。船舶的主要设备有动力设备、操纵设备、装卸设备和安全设备等。 船舶动力设备 船舶必须配置一整套符合规范要求的动力装置和辅助设备后，才能在水上航行。这些动力装置包括有船舶主动力装置、辅助动力装置、蒸汽锅炉、制冷和空调装置、压缩空气装置、船用泵和管路系统、造水装置和自动化系统等。这此机电动力设备主要集中于机舱，专门管理这些设备的技术部门是轮机部。 1、主动力装置 船舶主动力装置又称“主机”，它是船舶的心脏，是船舶动力设备中最重要的部分，主要包括： （1）船舶主机 能够产生船舶推进动力的发动机的一种俗称，包括为主机服务的各种泵和换热器、管系等。目前商船的主机是以船舶柴油机为主，其次是汽轮机。 （2）传动装置 把主机的功率传递给推进器的设备，除了传递动力，同时还可起减速、减震作用，小船还可利用传动设备来改换推进器的旋转方向。传动设备因主机型式不同而略有差异，总的来说由减速器、离合器、偶合器、联轴器、推力轴承和船舶轴等组成。 （3）轴系和推进器 船舶推进器中以螺旋桨应用最为广泛，大多采用固定螺距或可调螺距的螺旋桨推进器；船舶轴系是将主机发出的功率传递给螺旋桨的装置。船舶主机通过传动装置和轴系带动螺旋桨旋转产生推力，克服船体阻力使船舶前进或后退。 2、辅助动力装置 船舶辅助动力装置又称“辅机”，是指船上的发电机，它为船舶在正常情况和应急情况提供电能。由发动机组、配电盘等机电设备构成了船舶电站。
（1）发电机组 原动力主要是由柴油机提供，基于船舶安全可靠和维护管理简便的考虑，大型的船舶配置有不少于两台同一型号的柴油发电机，根据需要可多部同时发电。 为了节能，航行中，有的船舶可利用主机的传动轴来带动发电机发电（轴带发电机）或利用主排出气的余热产生低压蒸汽来推动汽轮发电机组发电等。 （2）配电盘 它进行电的分配、控制、输送、变压、变流以保证各电力拖动设备及全船生活、照明、信号及通讯等的需要。 3、蒸汽锅炉 以柴油机为主机的船上，都需要设有蒸汽锅炉，它由辅助燃油炉和废气锅炉以及为其配套服务的管系、设备所组成。辅助燃油锅炉是供应船上上些辅助性蒸汽的需要，如加热燃油和滑油、暖气、生活用水、厨房、开水等，并满足一些辅机用蒸汽的需要。为节能，航行中废气锅炉利用柴油机排气中的余热来产生蒸汽，在停泊时只使用辅助燃油锅炉。 4、制冷和空调装置 船舶安装制冷装置的是冷藏运输货物、冷藏一定数量的食品以及改善船员和旅客的生活工作条件等。空气调节装置的任务在于保持舱室中具有适于人们工作和生活的气候条件，它包括夏季降温、除湿，冬季加热、加湿以及一年四季的通风换气工作。其主要设备有制冷压缩机、蒸发器、冷凝器、空调器及其自动化控制元件等。 5、压缩空气装置 一般船上配置有多台空气压缩机和多个压缩空气瓶，以供应并存全船所需的压缩空气，如用压缩空气启动主、辅柴油机；主机换向；为气笛、甲板气动机械等设备提供气源。其主要设备有空气压缩机、贮气瓶、管系及安全、控制元件等。 6、船用泵和管路系统 船上为了泵送海水、淡水、燃油、润滑油等液体，需要一定数量和不同类型的泵。一般在机舱中就必需设置舱底水泵、燃油和滑油输送泵、锅炉给水泵、冷却水泵、压载水泵、卫
舵设备的相关试题(doc 35页)
更多企业学院： 《中小企业管理全能版》183套讲座+89700份资料《总经理、高层管理》49套讲座+16388份资料《中层管理学院》46套讲座+6020份资料《国学智慧、易经》46套讲座 《人力资源学院》56套讲座+27123份资料《各阶段员工培训学院》77套讲座+ 324份资料《员工管理企业学院》67套讲座+ 8720份资料《工厂生产管理学院》52套讲座+ 13920份资料《财务管理学院》53套讲座+ 17945份资料《销售经理学院》56套讲座+ 14350份资料《销售人员培训学院》72套讲座+ 4879份资料 舵设备
001、舵是舵设备中承受水动力以产生转舵力矩的构件，一般是安装在________。 A．机舱内B．舵机间C．尾尖舱中D．船尾螺旋桨后面 002、舵效是指________。 A．运动中船舶，操一定舵角后，船在较短时间，较小水域内所取得转头角的大小 B．停止中船舶，操一定舵角后，船在较短时间，较小水域内所取得转头角的大小 C．旋转中船舶，操一定舵角后，船在较短时间，较小水域内所取得转头角的大小 D．后退中船舶，操一定舵角后，船在较短时间，较小水域内所取得转头角的大小 003、舵效与舵角有关，舵角为________时，舵效最好。 A．25°～32°B．20°～30°C．32°～60°D．37°～45° 004、舵力为________。 A．由于舵的两侧面水流相对速度不同而产生的压力差 B．由于舵叶两侧水流产生的压力差与水流和舵面产生的摩擦力的合力
C．水流冲击舵面的反作用力 D．使船舶回旋的力 005、舵力的大小与________有关。①舵角和舵叶面积；②舵叶断面形状；③船速；④舵 速。 A．①②③B．①③④C．①②④D．①②③④ 006、海船的极限舵角一般为________；超大型船舶的极限舵角一般为________。 A．25°左右/32 B．30°左右/35 C．35°左右/35～40 D．40°左右/35～40 007、舵机上限制最大舵角的装置对流线形舵和平板舵分别是________。 A．流线型舵为36°，平板舵为32°B．流线型舵为32°，平板舵为36° C．流线型舵为35°，平板舵为30°D．流线型舵为32°，平板舵为35° 008、影响舵效的主要因素是________。①舵角大小；②流经舵面的流速；③船的转动惯 性及纵横倾；④风流、浅水等海况；⑤舵 机的性能。 A．①～④B．②～⑤C．①③④⑤
船舶主要设备 0 船用柴油机: 柴油机热效率高，功率范围广，具有起动迅速、维修方便、运行安全、使用寿命长等特点，因此在船舶上得到广泛应用，30000吨以下船舶的绝大多数都使用柴油机作为主机和辅机。由于其工作条件的特殊，船用柴油机具有一些特点，如超额定转速连续运转、装有调速器和超速限制装置、在倒转工况下能稳定运转、在纵倾和横倾15度的条件下正常工作等，且要求振动小、噪声低。 船用蒸气轮机: 蒸汽轮机动力装置具有单机组功率大（可达100000kW以上），工作可靠，运转平稳，振动、噪音和磨损均较小，使用寿命长，又能燃用劣质燃料等优点，适合大型运输船舶，如大型油船、集装箱船等。但相对于船用柴油机，其耗油率较高。 船用泵 泵是船舶上应用极为广泛的一种水力机械。船用泵主要有：（1）活塞泵，常用作手摇水泵和油泵，如舱底泵；（2）回转泵，如在机舱中的燃油和滑油输送泵；（3）离心泵，如机舱中的冷却水泵、消防泵、压载水泵和生活水泵等；（4）喷射泵，常用作机舱的舱底水泵。 船用气体压送机械 船用气体压送机械主要有空气压缩机和通风机。空气压缩机所产生的压缩空气可用于起动柴油机、操纵大型柴油机的换向机构及离合器、鸣笛、清洗海底门等。通风机在船舶上使用很广，客舱、货舱、燃料舱、机炉舱等都需用通风机进行强制通风。 制冷装置 用于调节舱室的温度，保存食物。船舶上普遍使用的是压缩式制冷装置。 制淡装置 可将海水制成淡水的一种设备。对于远洋航行的船舶，需要制淡装置制取淡水以弥补水舱携带淡水的不足。船舶上普遍采用的是沸腾式制淡装置，即将海水加热汽化，再冷凝为淡水。 辅助锅炉 船舶日常生活用热水，居住处所取暖等，以及燃油、滑油的加热都需要大量的热量，通常可利用锅炉产生的蒸汽来提供。这种锅炉称为辅助锅炉，以与蒸汽动力装置中向主机提供蒸汽的主锅炉相区别。船舶航行时，还可利用主机的废气锅炉提供蒸汽，从而达到节能的目的。 螺旋桨 最常用的船舶推进器，由若干桨叶组成，通常为3~5叶。通常装于船的尾部。一般而言，桨的直径越大，转速越低，则效率越高，但直径往往受到船舶吃水的限制。螺旋桨与船舶尾部线型的配合对推进效率和振动有很大的影响。制造螺旋桨的材料有铜合金、铸铁、铸钢等，其中铜合金（如锰青铜和铝青铜）强度高、加工方便、耐腐蚀、表面光洁，故应用较广。 舵设备 保证船舶操纵性的一种装置。主要由舵、转舵机构、舵机、操纵装置及传动机构等部分组成。船舶航行时，驾驶人员操纵舵轮（或操纵手柄），通过传动装置带动舵机，由舵机通过转舵
自动舵控制系统设计 船舶借助螺旋桨的推力和舵力来改变或保持航速和航向，实现从某港出发按计划的航线到达预定的目的港。由此可见，操舵系统是一个重要控制系统，其性能直接影响着船舶航行的操纵性、经济性和安全性。自动操舵仪是总结了人的操舵规律而设计的装置，是用来控制船舶航向的设备，能使船舶在预定的航向上运行，它能克服使船舶偏离预定航向的各种干扰影响，使船舶自动地稳定在预定的航向上运行,是操纵船舶的关键设备。系统的调节对象是船，被调节量是航向。自动舵是一个闭环系统，它包括：航向给定环节；航向检测环节；给定航向与实际航向比较环节；航向偏差与舵角反馈比较环节；控制器；执行机构；舵；调节对象—船；舵角反馈机构等。自1922年自动舵问世到今天, 代替人力操舵的自动舵的发展确实取得了长足的进展, 在 相当程度上减少了人力, 节约了燃料, 降低了机械磨损, 但是 距离真正意义上的操舵自动化还有相。当大的距离。 一国内外研究现状 自70 年代起,国内一些科研院所、高校开展自动舵的理论与开发工作,并取得了不少成果,一些航海仪表厂家也独立或与研究所、高校合作开展了自动舵的试制和生产,其产品以模拟PID 舵为主。目前虽然国产自适应舵已经投入实船使用,但效果并不明显。智能控制舵还处于理论研究阶段,还没有产品化。航迹舵基
本上也处于研究阶段,还没有过硬的产品。 目前国外市场上有多种成熟的航向舵、航迹舵产品,其控制方法大多为比较成熟的自适应控制,例如日本Tokimec 公司的PR - 8000 系列自适应自动舵、德国Anschuz 公司的NAU TO CONTROL 综合系统中的自动舵、美国Sperry 公司VISIONTECHNOLOGY系统中的自适应自动舵等。近几年发展起来的智能控制及其它近代控制在自动舵上应用尚处于方案可行性论证及实验仿真阶段,还有待于进一步工程实现研究。 我国对自适应舵的研究起步较晚，自80年代以来，有关单位开展了对自适应舵的研究工作，发表了一些设计方案，仿真研究结果和产品。 1980年，南开大学袁著祉、卢桂章老师采用Norrbin性能指标，利用最小方差自校正控制器自适应律设计了船舶航向保持的自适应舵，发表了仿真结果。 1984年，中船总公司系统工程部林钧清利用最小方差自校正调节器，设计了自适应自动舵的软件，并进行了仿真研究。 1986年，大连海事大学陆样润、黄义新老师等人，采用了对偏航速率进行加权的最小方差自校正控制方案，进行了自适应舵的研制，他们先在实验室的实时仿真器上进行了联机实验，随后
上海电力学院 自动控制原理实践报告 课名：自动控制原理应用实践 题目：水翼船渡轮的纵倾角控制 船舶航向的自动操舵控制 班级： 姓名： 学号：
水翼船渡轮的纵倾角控制 一．系统背景简介 水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。 水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。 航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。 当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。。传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。 二．实际控制过程 某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统 已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。 三．控制设计要求 试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。 本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。 四．分析系统时域 1.原系统稳定性分析 num=[50]; den=[1 80 2500 50]; g1=tf(num,den); [z,p,k]=zpkdata(g1,'v'); p1=pole(g1); pzmap(g1) 分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。 2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。
碟形飞行器设计 一、设计思路 飞机设计思想来源于天上的鸟，升力则主要源于类似于翅膀的机翼。本文尝试设计一种飞行器，它的整体都会产生升力，经过比较选择较为简单的“飞碟”形进行设计。结合科幻电影中画面，采用圆盘式结构有以下几个优势：(1)外形紧凑，各方向中心轴对称受力均匀，可实现任意方向转弯；(2)采用垂直起降方式，可任意对称分布多个发动机，可空悬停；(3)侧面投影面积小，侧面雷达反射面积基本可以做到无反射状态，非常适合空战。 因为这几个优势并使设计更为简单，采用多个发动机作为动力来源，飞机底部一个发动机产生升力来实现垂直起降，尾部一个发动机产生推力，且尾部发动机可在一定范围内进行旋转，即可以改变推力的方向，从而控制飞行姿态。通过直接改变推力来改变飞行器运动方向，使对飞行器的操纵更为简便，并可提高飞行器的灵活性。 本文先从外观、材料、飞行姿态、控制等方面设计一个简单的飞碟形飞行器，在实现基本功能后分析其性能及优缺点，进而提出一些观点对飞行器进行优化和完善。 二、整体外观设计 整个飞行器采用对称结构，底部为一圆形平面，上表面为一弧面。底部尾部各一个发动机，飞碟尾部增加一个类似飞机垂尾的部分，来保证偏航与滚转的稳定。其大致结构如图1所示。 图1.侧视图与仰视图 三、飞行器材料选择 （1）大型飞机材料的选择必须满足飞机的总体技术要求及其相关的具体设计要求。由于飞行器动力有限，希望采用的材料可以大幅度减轻机体结构重量、改善气动弹性，提高飞行器的综合性能。另外由于飞行器外形的原因，要选用可塑性强的材料。 （2）飞机的发动机部分应选取耐高温材料。 （3）由于所设计飞行器具有灵活性高、可操纵性强的特点，若考虑进入军用，则选取材料应具有高强度的特点。也可考虑在飞行器上应用隐形材料。 综上，铝锂合金具有低密度、高比强度、高比刚度、优良的低温性能，是飞行器上的常用材料，可以用做机身材料；陶瓷材料具有结构致密、表面平整光洁、耐酸性能良好等特点，可利用陶瓷材料的耐高温性能制造飞机喷气处绝热装置。 若为了提高强度而用于军事，需采用复合材料。先进复合材料具有高比强度、高比模量、可设计性、结构整体化、降低全寿命成本等优点，可以大幅度减轻机体结构重量、改善气动弹性，提高飞机的综合性能。复合材料已经在军用飞机上有了大幅应用。 四、飞行器飞行姿态分析 1.起飞 飞行器底部的发动机可直接提供升力使飞行器垂直起飞，为了节省动力，也可以类似普通飞机，先进行一段滑跑，获得一定升力后再利用发动机升力达到更高高度。
第一节舵设备的作用与组成 舵设备的作用： 1．舵设备是船舶在航行中保持和改变航向及旋回运动的主要工具。 2．影响舵效的主要因素是：舵角大小；流经舵面的流速；船的转动惯性及纵横倾；风流、浅水等海况；舵机的性能。 3．一般把 等于32°～35°称为使用极限舵角。船上对此使用了止舵器或限位器，能使舵角不超过35°。 舵设备的组成： 1．舵设备由舵装置、舵机与转舵装置、操舵装置的控制装置及其他附属装置组成。 2．舵手转动舵轮或扳动操舵手柄（或应急装置），启动机械、液压或电力操舵装置即可控制舵机正转、反转及停止。 3．转舵装置又称传动装置，其作用是把舵机的动力传到舵轴，驱动舵叶转动。舵机和转舵装置又统称为操舵装置，均装于船尾舵机舱内。 舵的种类、特点与作用： 1．按舵杆的轴线位置分类：不平衡舵、平衡舵和半平衡舵。 2．按舵叶的支承情况分类：双支承舵、多支承舵、悬挂舵和半悬挂舵。 3．按舵叶的剖面形状分：平板舵、流线型舵：又称（复合舵）。流线型舵的舵叶以水平隔板和垂直隔板作为骨架，外覆钢板制成水密的空心体，水平剖面呈机翼形。这种舵阻力小，升力大，舵效高，虽构造比较复杂，但应用广泛。 4．特种舵： （1）整流帽舵：即在普通流线型舵的正对螺旋桨的轴线延长部位，加一个流线型的圆锥体，俗称整流帽，它有利于改善螺旋桨后的水流状态。 （2）主动舵：在舵叶后端装有小螺旋桨或导管推进器，转舵时可发出推力，增加船舶的转向能力；另外，即使是在低速甚至停车时，操作小螺旋桨仍可得到转头力，推船缓行，大大提高了船舶的操纵性，这种舵适用于对操纵能力要求高、靠离码头比较频繁的船舶，例如引航船、渡轮、科学考察船等。 （3）襟翼舵：又称可变翼形舵。可以横向移动。因此，襟翼舵有助于船舶获得较大的转船力矩，从而提高舵效或减小舵杆扭矩，舵机功率也较小；另外，如果使用襟翼舵，航向改变可以用较小的舵角，使船舶改向时失速较小，从而减少了油耗。襟翼舵的广泛使用说明了它深受船东与船员的欢迎，但其价格偏高，维护保养要求也比较高。 （4）反应舵：又称迎流舵，它以螺旋桨的轴线为界，舵叶的上下线型分别向左右扭曲一些，使由螺旋桨射出的水流对舵没有冲击作用，而离开舵时呈直线向后流去。结果舵居中时舵的上下两部分具有舵压力，且具有向前的分力，助船推进，即能从尾流中收回一部分旋转的动能增加推力， （5）组合舵：也称希林舵或工字型舵。在流线型舵叶的上下两端各安装一块制流板，可减少舵叶两端的绕流损失。 （6）现阶段海运船舶上比较流行的舵为平衡悬挂舵、襟翼舵、航海舵和鱼尾舵。
舵设备 (一)特种舵 为了满足其操纵上的特殊要求，如增加舵效，提高推进效率，减小旋回圈直径和改善人型船舶在低速时操纵性能等，常采用一些特种舵。 常见的特种舵有：反应舵、主动舵、整流帽舵、襟叶舵、导流管舵、组合舵、首舵和首推进器等。 ●反应舵 在舵叶前缘的上下分别向左右舷相反方向扭曲一个角度，使其迎着螺旋桨排出的两股旋状水流。因此，这种舵也称迎流舵。其作用相当于一个导流叶，使尾流中的轴向诱导速度增大，以减少阻力，增加推力。 ●主动舵 在舵叶的后端装有一个导管，导管内装设一个由设臵在叶内的电动机驱动的小螺旋桨。转舵时，螺旋桨随之转动并发出推力，也增加了转船力矩。因此，即使在船舶低速甚至主机停车的情况下，操作这种舵也能获得转船力矩，从而大大提高了船舶的操纵性。特别是对回转性要求高和离靠码头频繁的小船(例如巡逻艇、领港船、渡船等)多有采用。由于舵上的螺旋桨也可以用做微速推进器，在有些科学考察船上也有应用。 ●整流帽舵 在流线型舵的正对螺旋桨轴线部位，装设一个圆锥形的流线型体，俗称整流
帽。其作用是有利于改善螺旋桨排出流的乱流状态，从而提高螺旋桨的推力，改善船尾的振动情况。 ●襟翼舵 这种舵由主舵和副舵两叶组成，即在普通主舵叶后缘装上一个称为襟翼的副叶，当主舵叶转动一个δ角时，副舵叶绕主舵叶的后缘向相同一舷转出一个卢角度，二者转动的方向是一致的，但副舵的转动角度比主舵的转角大。这样就相当于增加了舵剖面的拱度，从而产生更大的流体动力，提高了转船力矩和舵效。由于其流体动力特性在小舵角时特佳，与飞机上的襟翼作用一样，故称之为襟翼舵。这种舵转舵力矩较小，因而所需的舵机功率也较小，但其结构比较复杂。 ●转动导流管舵 拖船等船舶为了增加推进效率，在其螺旋桨外围套装导流管并在其后端处装一舵叶。这类舵有两种形式，一种是用焊接法将导流管固定在船尾骨架上，导流管不动而舵叶可以转动；另一种导流管与舵叶可在允许角度内一起转动。这种舵除增加推进效率外，还可以起到保护螺旋桨，防止绳索缠入等作用。
舵设备 001、舵是舵设备中承受水动力以产生转舵力矩的构件，一般是安装在________。 A．机舱内B．舵机间C．尾尖舱中D．船尾螺旋桨后面 002、舵效是指________。
A．运动中船舶，操一定舵角后，船在较短时间，较小水域内所取得转头角的大小 B．停止中船舶，操一定舵角后，船在较短时间，较小水域内所取得转头角的大小 C．旋转中船舶，操一定舵角后，船在较短时间，较小水域内所取得转头角的大小 D．后退中船舶，操一定舵角后，船在较短时间，较小水域内所取得转头角的大小003、舵效与舵角有关，舵角为________时，舵效最好。 A．25°～32°B．20°～30°C．32°～60°D．37°～45° 004、舵力为________。 A．由于舵的两侧面水流相对速度不同而产生的压力差 B．由于舵叶两侧水流产生的压力差与水流和舵面产生的摩擦力的合力 C．水流冲击舵面的反作用力 D．使船舶回旋的力 005、舵力的大小与________有关。①舵角和舵叶面积；②舵叶断面形状；③船速；④舵速。 A．①②③B．①③④C．①②④D．①②③④ 006、海船的极限舵角一般为________；超大型船舶的极限舵角一般为________。 A．25°左右/32 B．30°左右/35 C．35°左右/35～40 D．40°左右/35～40 007、舵机上限制最大舵角的装置对流线形舵和平板舵分别是________。 A．流线型舵为36°，平板舵为32°B．流线型舵为32°，平板舵为36° C．流线型舵为35°，平板舵为30°D．流线型舵为32°，平板舵为35° 008、影响舵效的主要因素是________。①舵角大小；②流经舵面的流速；③船的转动惯性及纵横倾；④风流、浅水等海况；⑤舵机的性能。 A．①～④B．②～⑤C．①③④⑤D．①～⑤ 009、舵设备是船舶在航行中________的主要工具。 A．保持和改变航向B．保持、改变航向及旋回运动 C．控制船舶运动D．操纵船舶旋转 010、操舵装置是指________。 A．使舵能够转动的装置B．转舵机构 C．舵机装置动力设备D．向舵杆施加转矩的装置 011、据乔塞尔普通舵实验，当海船转船力矩达最大值时的极限舵角约为________。 A．25°B．35°C．45°D．55° 012、舵设备是由________。①舵；②操舵装置；③操舵装置的控制装置；④附属装置。
自动舵的发展及其特性 自动操舵控制装置，简称自动舵autopilot，是在随动操舵基础上发展起来的一种全自动控制的操舵方式。它是船舶运动控制问题中具有特殊重要性的一个系统，用于航向保持/航向改变/航迹保持控制。它是根据陀螺罗经的航向信号和指定的航向相比较来控制操纵系统，自动使船舶保持在指定的航向上。由于自动舵灵敏度和准确性都较高，它替代人工操舵后，相对提高了航速和减轻了舵工的工作量。早在20世纪20年代已出现商品化的机械式PID自动舵用于商船的航向保持。在此后的历史进程中，随着科学的发展和技术，工艺的进步，自动舵的构造变化巨大，电气式，电子式，微型计算机化的产品相继问世。目前商船均配置有自动舵，当定向航行且航区没有其他船往来时，则可改手操舵为自动舵。船舶借助螺旋桨的推力和舵力来改变或保持航速和航向，实现从某港口出发按计划的航线到达预定的目的港。由此可见，操舵系统是一个重要的控制系统，其性能直接影响着船舶航行的操纵性，经济性和安全性。因此，船舶操纵系统的性能，一直被当作是一个具有较高经济价值和社会效益的重要问题，引起人们的关注，并吸引着世界各国一代又一代的工程技术人员围绕着进一步改善该系统的性能这一课题而不断地进行研究和探索。 自动操舵仪是总结了人的操舵规律而设计的装置。系统的调节对象是船，被调节量是航向。自动舵是一个闭环系统，它包括：航向给定环节；航向检测环节；给定航向和实际航向比较环节；航向偏差与舵角反馈比较环节；控制器；执行机构；舵；舵角反馈机构等。舵系统的性能主要是由控制器的性能决定的，因此自动舵的技术发展，也主要表现在控制技术的推陈出新。 自动舵的发展是随着自动控制理论和技术的发展而发展。在自动控制理论和技术发展的不同阶段，取得了不同的研究及应用成果，开发出一代又一代新型的自动舵产品，为航运业的发展作出了巨大的贡献。 自动舵的发展及其特性： 船舶在海上航行时，由于受到海风，海浪及海流等海洋环境扰动的作用，不可避免地要产生各种摇荡和航向改变，其运动形式可以分为两大类：一是船舶的操纵运动，另一个是船舶的摇荡运动。所谓操纵运动是指驾驶者借助于操纵装置，来改变或保持船的运动状态；而摇荡运动是指在风，浪，流的干扰下产生的往复运动。 自从20世纪20年代机械式自动舵应用于船舶航向控制到现在航向自动舵及其控制算法发展可以划分为四个阶段： （1）第一代机械自动舵：经典控制的自动舵，率先推出自动舵产品的是德国和美国。德国的Aushutz和美国的Sperry分别于1920年和1923年独立研制成了机械式的自动操舵仪，其出现是一个重要里程碑，因为它使人们看到了在船舶操纵方面摆脱体力劳动实动自动控制的希望。机械式自动舵只能进行简单的比例控制，这种自动舵需要采用低增益以避免震荡，只能用于低精度的航向保持。 （2）第二代PID自动舵：20世纪50年代，随着电子学和伺服机构理论的发展与集控制技术和电子器件的发展成果于一体的PID自动舵横空出世，使得航向自动舵的控制精度明显提高。缺陷是对外界变化应变能力差，操舵频繁，幅度大，能耗显著。如对海浪高频干扰，PID控制过于敏感，为避免高频干扰引起的频繁操舵，常采用“死区”非线性来进行天气调节，但死区会导致控制系统的低
飞机部件课程设计计划书 方向舵设计 一、题目：某无人机方向舵设计 二、要求： 1.完成技术总结报告一份、设计图纸4~5张，包括方向舵理论图、方向舵装配图及零件图、 组件图。 2.所设计的方案除满足设计使用要求外，应强度、刚度好、工艺性好、维护方便、生产周期短和经 济、可靠，以及综合这些因素下重量最轻。 3.所设计的文件和图纸应符合国家或部标准、符合生产使用单位要求。 三、内容和步骤： 1.调查研究，确定初步方案。 广泛收集各种方向舵资料和实物，仔细分析它们的结构和设计特点，并结合本课题给定设计条 件，初步形成设计方案，画方向舵理论草图。 要注意学习和创新的关系，借鉴现有的设计，一定要经过自己的分析思考，切忌盲目照搬，也不 要凭空“创造”。 2.绘制内力分布图 方向舵总气动载荷见表一。 按强度规范的方向舵载荷分布原则和本课题的设计条件，绘制方向舵弯矩M、剪力Q和扭矩M K 载荷沿展向分布的规律（见图一）是与弦长成正比，沿弦向分布的规律见图二、压心在0.293b处。 图一图 3.设计计算 初步选择各主要受力构件构造形式，经强度估算后确定梁、桁条、肋、蒙皮的材料、 尺寸。 初步确定悬挂接头、支座、操作摇臂、转轴及局部加强区的结构形式，并进行强度估算。 4.绘制理论图（比例1 : 2） 5.配重设计和重量计算 6．绘制装配图（比例1：1） 7．零件设计、绘制零、组件图 8．整理技术报告要求：①概念清楚、论证有理、计算准确；
②文字通顺、计算公式和附图交代清楚。 四、长空无人机方向舵设计原始数据和参考资料 1．几何数据 （1）方向舵平面几何尺寸及协调关系如图三所示。 （2）方向舵在XOY 平面内的外形由垂尾翼型的后段和方向舵前段外形决定。垂尾翼型为NACA0008 。 （3）方向舵最大偏转角：± 15° 方向舵几何外形见图三。 2．外载荷 按飞机强度规范确定方向舵载荷及其分布。 安全系数f=1.5 3．参考资料 长空一号方向舵实物。 四、时间安排（按二周计） 1确定初步构造方案、绘制理论草图1天 2．载荷计算和设计计算3天 3．零件设计和强度校核2天 4．绘制装配图（和理论图）2天 5．绘制零组件图2天 6．整理技术报告1天 7全面检查、修改1天
自动舵报警面板 其中 其中NO1和NO2表示对应的两只自动舵控制箱。当自动舵控制箱正常运行时，对应的灯会亮。 如果自动舵控制箱没有电源输入，则对应的灯会亮。 当自动舵控制箱和舵机正常运行的时候，对应的灯会亮 某些设备会有“ACT FAIL”灯，灯亮时表示舵机对自动舵发出的指令执行时有大的出入。
自动舵系统内部故障时灯会亮 紧急报警，如使用电罗经操舵时，电罗经断电，灯会亮。 如使用电罗经操舵时，磁罗经断电，灯会亮 磁罗经的偏航报警 警报消除 g 上图右边为模式转换开关，左边为系统选择开关。
1、当模式转换开关在HAND状态时，使用 手轮或者系统选择开关NFU旋钮 进行操作。 若使用手轮，则选择系统选择开关中的FU-1和FU-2(操作时，如果FU-1工作不正常，可迅速切换至FU-2，同理FU-2。) 若使用NFU旋钮，则选择档位（如果一只NFU工作不正常，可迅速切换至另一个。） 2、当模式转换开关在AUTO状态时，使用自动舵操作单元操作。 为选择使用电罗经操舵还是磁罗经操舵
报警消除 这个按钮不要进去设置，里面有初始设置的参数，改动了会影响操舵 低速报警，一般不用特意设置。请根据实际情况选用。 舵角限制，在使用自动舵操舵单元操作时，限制最大舵角 磁罗经偏航报警，设置磁罗经的偏航报警度数以及响应时间 操作模式。PRECISION2灵敏度最高，PRECISION1其次，ECONOMY灵敏度最低 吃水模式 ADJUST菜单，进入后，里面的选项如下（均已翻译），其中，除了1、设置调光和对比度，2、设置电罗经的偏航报警外，其它选项一般不需要改动，改动之后有可能会对正常操舵产生不好影响。 1、设置调光和对比度 2、设置电罗经的偏航报警，此处，以设置电罗经为例，介绍自动舵操作单元调节一个 选项的大致按键操作。 按自动舵操舵单元的，再按，选取第二个选项“OFF HEADING”(即为电罗经偏航报警)。 再按"ENT",“=”变成“<”,此时进行调节，结束之后按“ENT”保存使“<”再变成“=”，再ADJUST退出。 3、设置航向监控器限制角度和时间。 4、显示故障原因 5、设置控制功能 6、初始化控制参数