船舶舵设备选型指南、安装规范、故障排除与技术标准

船舶舵设备选型指南、安装规范、故障排除与技术标准

舵设备是船舶控制航向的核心装置，通过舵叶偏转产生水动力，使船舶按预定航向航行。其性能直接关系到船舶的操纵性与航行安全。舵机作为驱动舵叶转动的执行机构，是舵设备中最重要的组成部分。以下从四个维度系统梳理船用舵设备的关键技术要点与规范要求。

一、选型指南

舵设备的选型核心在于 “转舵扭矩计算与转舵速度匹配” ，需确保舵机在各种航行工况下均能可靠工作。

（一）舵机类型的选择

根据动力来源和驱动方法，舵机主要分为以下类型：

液压舵机按转舵机构的结构型式，主要分为拨叉式、摆缸式和转叶式三类。其中：

• 往复柱塞式舵机：通过高低压油的转换产生直线运动，再通过舵柄转换成旋转运动。以上舵承承重舵系，下舵承定位，舵柄压入量仅几毫米，可向一舷偏转不到40°。

• 转叶式舵机：高低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。不需要上舵承，由舵机直接承重，舵柄压入量需几十毫米，偏转角度可达70°。

（二）扭矩的确定——选型核心参数

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（kN·m）。选型方法包括：

• 常规方法：由外舾装按照船级社的规范决定。

• 先进方法（CFD法） ：利用CFD技术得出舵杆力矩曲线，再确定舵机舵柄、油缸参数，通过舵杆力矩曲线与系列舵机扭矩曲线的对比，确定舵机系统压力和舵机扭矩。

• 参考同类船型：结合规范要求和水池试验意见，确定舵装置设计参数-。

（三）转舵时间要求——强制性考核指标

选型时必须满足国际公约的强制性转舵时间要求：

主机在MCR（最大持续稳定工况）状态下，舵角由一舷35°转至另一舷30°，须在28秒内完成。

此外，主操舵装置应能在船舶最大营运航速时，使舵自任一舷的35°转至另一舷的35°。水面舰船的主操舵装置至少应设有两个操纵台。

（四）冗余配置要求

根据SOLAS公约和我国《钢质海船入级与建造规范》要求：

• 必须具有一套主操舵装置和一套辅操舵装置；或主操舵装置有两套以上的动力设备

• 当其中之一失效时，另一套应能迅速投入工作

二、安装规范

舵设备的安装质量直接关系到操舵系统的可靠运行。以下是核心规范要点：

（一）安装前准备

舵系安装前应准备以下技术文件：

• 船舶总体布置图、船体结构图、挂舵臂结构图

• 舵系布置图、舵叶图、舵杆图、舵销图

• 舵机安装图、舵机基座图、上舵承座图、舵系计算书

安装工具应准备激光经纬仪（或全站仪）、钢卷尺、样板（或样棒）、塞尺和线锤等，使用前应经检查合格。

（二）上舵承本体安装

上舵承本体基座绞孔及螺栓加工要求：

• 螺栓表面粗糙度、圆柱度、圆度以及螺栓与绞孔的配合过盈量须符合规定

• 螺栓与螺孔不允许有倒锥度

• 上舵承摩擦接触面应大于60% ，用0.03mm塞尺检验，在90％以上周长的范围内应插不进

（三）舵杆与舵叶安装

舵杆与舵叶连接螺栓安装可采用锤击法或二氧化碳干冰冷冻法：

• 采用冷冻法安装时，螺母应在螺栓安装后、待温度恢复到外界温度时再安装，一般为隔天敲紧，并装上防松装置

• 舵杆与舵叶连接后，检查舵各道轴承的间隙，要求舵中心偏差不大于0.5mm或1/2的装配间隙

• 舵组装后应进行转动轻便性、灵活性检查

（四）舵柄安装

舵杆与舵柄的结构形式有两种：

• 圆柱体连接结构：安装前应复测舵杆与舵柄的装配过盈量，一般采用热套法安装，也可采用油泵压入法

• 圆锥体连接结构（目前普遍采用）：采用专用液压螺母压入安装，技术部门应提供压入力与压入量的数值

（五）舵机安装

舵机基座焊接垫块加工后，用色油检查，在25×25mm²面积上应有色油接触2~3点，且平面应向外倾斜1:100。

在舵叶处于零度位置时，舵机液压缸应处于中间位置，检查舵机液压缸的中心线是否在同一个平面内，偏差应不大于0.5mm。

舵机基座垫片用色油检查，每25×25mm²面积上应有色油接触2~3点，用0.05mm塞尺检查应插不进，局部插入深度不大于10mm。

（六）安装后检验

舵系安装完成后应进行效用检验：

• 舵叶应转动灵活，一般用2~5人拉动舵叶，使舵左右转动角度大于37°

• 舵角指示器应准确反映实际舵角

• 液压系统应进行密性试验

三、故障排除

舵机一旦出现故障，极有可能致使船舶失去控制，对海上人命及财产安全构成严重威胁。因此，船员有必要深入掌握舵机的主要结构和工作原理，熟悉常见故障类型及其诊断方法-。以下按故障类型系统梳理：

（一）舵机不能转动（既不能向左也不能向右）

这是最严重的故障类型。

可能原因：

• 主泵不能供油

• 控制系统故障

• 机械卡阻

排除方法：

• 首先查看舵机油泵的运转状况

• 优先开启备用泵进行验证

• 如备用泵工作正常，则说明主泵故障，应拆下检修

• 通过应急操舵来搜寻故障出现的大致范围

（二）舵角指示故障

舵角指示器是一个很重要的参数，它时刻显示船舶行驶过程中舵叶的转动方向和角度。如果在船舶操纵过程中出现舵角不准、跑舵、滞舵等舵机故障问题，极易在短时间内引发水上交通事故。

可能原因：

• 操舵信号发送器与反馈信号发送器零点不一致

• 反馈系统机械连接件松动

• 电气元件损坏、触头脏污或断路

排除方法：

• 当操舵装置处在零位时，操舵信号发送器的输出应调整为零

• 当舵叶在零位时，反馈信号发送器的输出也应调整为零

• 全面罗列分析，找出问题的根源并及时排除

（三）滞舵（舵叶转动滞后于操舵动作）

可能原因：

• 主油路中混有较多气体（检修后放气不够彻底，或工作油箱油位太低导致油泵吸空）

• 遥控系统动作迟滞（伺服油缸或控制油路中存有气体、控制系统机械传动部件间隙太大）

• 泵控型系统主油路泄漏或旁通严重

（四）冲舵（舵转到指令舵角后冲转过头）

可能原因：

• 泵变量机构不能回中或不能及时回中（变量机构卡住、控制油压变低等）

• 换向阀不能回中（阀芯在一端卡住，或一端弹簧断裂、张力不足）

• 遥控伺服油路或主油路锁闭不严

• 控制系统反馈部分有故障

（五）跑舵（稳舵期间舵偏离所停舵角）

主要原因是主油路锁闭不严或遥控系统工作不稳定所致。此外，两台泵共用一套浮动杆控制的变量泵中位调节不一致，在双泵同时工作时也会产生舵停不稳的现象。

（六）故障诊断流程

对于舵机发生故障原因或部位不明时：

1. 首先查看舵机油泵的运转状况

2. 优先开启备用泵

3. 通过应急操舵来搜寻故障出现的大致范围

4. 进行全面罗列分析，找出问题的根源并及时排除

5. 做好数据记录以便于下次类似故障再出现时参考

（七）日常维护要点

• 定期检验与日常维护，确保船舶始终处于安全适航状态

• 公务船因靠泊时间多，停靠期间更应注意船载设备的日常检视和维护

• 按要求定期开展检视保养

四、技术标准

舵设备的技术标准体系涵盖国家标准（GB）、船舶行业标准（CB）、水产行业标准（SC）、中国船级社（CCS）规范及国际公约等多个层次。

（一）国家标准（GB）

（二）船舶行业标准（CB）——核心标准

（三）水产行业标准（SC）

（四）团体标准（T/ACCEM）

（五）中国船级社（CCS）规范与指南

1. CCS《钢质海船入级规范》 ：舵设备入级的基本依据，与SOLAS公约共同构成舵机认可和检验的依据。

2. CCS产品检验指南——液压舵机（D-01） ：

   • 适用于拟配套安装于海上入级航行船舶的液压舵机，其它类型的舵机可参照执行

   • 适用的液压舵机转舵机构主要结构型式包括：拨叉式、摆缸式、转叶式

   • 规定了图纸资料审查、原材料及零部件、焊接工艺评定、设计技术要求、强度要求、认可、型式试验等全流程要求

   • 与本产品配用的操舵装置控制系统（自动操舵仪、随动操舵仪等）、电气舵角指示系统等，参见CCS《钢质海船入级规范》及对应产品检验指南

（六）IMO国际公约

1. SOLAS公约：舵机系统需满足左右各35°舵角、35°到对舷35°≤28秒，并具备双冗余配置。

2. 《2008 NOx技术规则修正案》（MEPC.398(83)） ：于2026年9月1日生效。

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