  前 言 众所周知，大海航行靠舵手，其实舵手手中的舵也很重要，它掌管着船舶在茫茫大海中航行的方向，是到达目的地的关键性设备。舵设备的正常运行关系到船舶航行安全以及周围环境安全。舵设备一旦出现故障，船员如果能够第一时间发现问题并处理，可以把损失降至最低，所以在驾驶室及机器处所能够正确设置舵机失电、断相、液压油低位等报警，对于船舶航行安全来说亦变得尤为重要。  PART 01 操舵装置 01 舵设备的组成部分 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。它是由舵装置、转舵装置、舵机、操舵装置的控制装置及其它附属装置组成。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。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。  图1：位于舵机舱的舵机 图2：操舵装置的控制装置 舵设备的各组成部分应能在规定的时间内将舵转动，能限制舵的转动角度，能将舵可靠地停止在限制舵角内的任何位置上，能从驾驶室监视舵位。同时还应能迅速地由主操舵装置转换为备用或应急操舵装置。  图3：位于驾驶室的舵角指示器 02 操舵装置的分类 操舵装置是使舵能够转动的装置。一般多设于尾尖舱平台甲板上，操舵装置按规范规定，又分为主操舵装置和辅助操舵装置。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需的机械、转舵机构、舵机装置动力设备（如设有）及其附属设备和向舵杆施加转矩的部件（如舵柄及舵扇）。所谓辅助操舵装置是指在主操舵装置失效时，为驾驶船舶所必需的设备（这些装置不应属于主操舵装置的任何部分，但可共用其中的舵柄、舵扇或作同样用途的部件）。船舶要求设有两套操舵装置，一套是主操舵装置，一套是辅助操舵装置。小船的辅助操舵装置可以是人力操纵的，大船必须是用动力操纵的。现在较大船舶的主操舵装置，一般都有两套相同的动力，并且使用其中一套动力就能满足操舵要求，所以它可不设辅助操舵装置。 操舵装置的种类和形式较多，规范要求又比较严格。现仅就海船常用的操舵装置及规模对操舵装置的基本要求介绍如下。 1.电动操舵装置 电动操舵装置主要由电动机、传动齿轮、舵扇和舵柄等组成。其工作原理是：由操舵装置控制系统控制电动机带动蜗杆、蜗轮。因为齿轮和蜗轮是同轴的，所以就带动舵扇。舵扇是松套在舵杆上的，它的转动通过缓冲弹簧推动舵柄，而舵柄用键套在舵杆上，所以舵柄转动就使舵偏转。缓冲弹簧用以吸收波浪对舵的冲击力。舵扇下面装有楔形块，停泊时打上楔形块可刹住舵扇，防止舵受浪冲击而损坏舵机。电动操舵装置结构简单，操作简便，工作可靠，适用于中小型船舶上。 2.液压操舵装置 液压操舵装置主要由电动机、油泵、管路、转舵机械等组成。这种操舵装置是现代海船广泛采用的一种操舵装置。它的特点是具有传动平稳、无噪音、操作方便、易于遥控、能实现无极调速，在操舵次数频集的情况下，比电动操舵装置具有较高的可靠性。特别是对大型、高速、转舵力矩大的船舶，如果采用较高的工作油压时，可获得尺寸较小、重量较轻、布置紧凑的转舵装置。 液压操舵装置的种类很多。根据液压舵机推舵时油缸运动形式的不同，有往复式和转叶式两大类。  图4：某轮电动液压舵机工作原理及操作说明 图5：舵机液压油柜 03 操舵装置的基本要求 1.对一艘船舶应满足 如果设置一个主操舵装置和一个辅助操舵装置，对主辅操舵装置的布置，应满足当它们中的一个失效时应不致使另一个失灵。 2.主操舵装置和舵杆应能满足 （1）具有足够的强度并能在最大营运前进航速时进行操舵，使舵自任一舷的35°转至另一舷的35°，并且于相同条件下自一舷的35°转至另一舷的30°所需的时间不超过28秒。 （2）为了满足上款的要求，当舵柄处的舵杆直径（不包括航行冰区的加强）大于120毫米时，该操舵装置应为动力操作。 （3）设计成船舶最大后退速度（指船舶在最大航海吃水情况下用设计的最大后退功率估计能达到的速度）时不致损坏。但这一设计要求不需要在试航中的最大后退速度和最大舵角进行验证。 3.辅助操舵装置应能满足 （1）具有足够的强度和足以在可驾驶的航速下操纵船舶，并能在紧急时迅速投入工作。 （2）能在最大营运前进航速的一半但不小于7节时进行操舵，使舵自一舷的15度转至另一舷的15度，但所需时间不超过60秒。 （3）为了满足上款的要求，在任何情况下，当舵柄的舵杆直径（不包括航行冰区的加强）大于230毫米时，该操舵装置应为动力操作。 （4）人力操舵装置只有当其操作力在正常情况下不超过160N时方允许装船使用。 PART 02 操舵装置的控制系统 操舵装置控制系统是指用以将舵令由驾驶室传至舵机装置动力设备之间的一系列设备。操舵装置控制系统由发送器、接受器、液压控制泵及电动机、电动机控制器、管路和电缆组成。现代船舶操舵装置的控制系统主要有液压控制和电力控制两种。 01 液压控制系统 液压控制系统实质上是通过一充满液体的连通器将驾驶台的操舵动作传达到舵机上。连通器的一端放置在驾驶台称为发送器；而另一端设在舵机间，它接受发送器传来的操舵信息，称为受动器，当操舵时，发送器动作，使一根管中液体压力比另一根大，推动了受动器相应动作以达到遥控操舵的目的。 02 电力控制系统 目前海船上普遍采用电力控制系统，因为它轻便灵敏，线路易于布置，对船体变形和温度变化可不受影响，工作可靠，维修方便，并有利于操舵自动化。 采用电力控制装置的船舶，都有两套独立操舵系统的线路布置。当一套操舵系统发生故障后，立即可以转换另一套操舵系统。这两套系统分别称为随动操舵系统和手柄操舵系统。  图6：操舵方式的转换 1.随动操舵系统 随动操舵系统式装有舵角反馈发送器，能进行追随控制的操舵系统。随动控制系统回舵时，反向将舵轮转回零位，舵机也反向转动，使舵回到正中位置。改变操舵手轮的转动方向，便可改变舵叶的偏转方向。这种操舵方式的舵轮转动角和舵叶的偏转角度是相当的，操舵时比较直观。 2.手柄控制系统 手柄控制系统也称直接控制系统，它是直接控制继电器使舵机转动的系统。它没有舵角反馈装置，手柄或揿钮相当于继电器的开关。操舵时，当舵角指示器上到达所需的舵角时，要立即将手柄回复到中间位置或松开揿钮。该线路布置简单，一般作为随动控制系统失灵时的备用控制系统。 使用直流控制系统操舵时，应注意掌握船的回转惯性的作用，要及时断电，才能使舵叶准确到达所需的舵角。 03 应急操舵 当操舵装置控制系统或主操舵装置发生故障而又不能在驾驶室进行辅助操舵装置的控制时，则应脱开驾驶室的控制系统，改由在舵机室控制操舵。这时应利用驾驶室与舵机室的通信设施（一般是声力电话）来进行应急操舵。 按规定至少每三个月应进行一次应急操舵演习，以练习应急操舵程序。操演应包括在操舵装置室内的直接控制，与驾驶室的通信程序及交替动力供应的操作。应急操舵装置演习的日期和详细内容应记入主管机关规定的航海日志中。 PART 03 操舵装置的监测和报警 操舵装置对于一艘船舶的安全航行至关重要，船舶对于操舵装置的监测和报警也变得十分重要。能够正确、规范地设置舵机报警，是主管机关对于船舶法定检验的技术要求，也是船公司及船舶对关键性设备安全监控的基本要求。以下关于操舵装置的监测和报警要求，来源于中华人民共和国海事局颁布的《国内航行海船法定检验技术规则》（2020）。 1.动力源故障报警 任一台操舵装置（包括主操舵装置和辅助操舵装置）动力设备的动力源发生故障时，应在驾驶室发出听觉和视觉报警。 也就是说船舶应在驾驶室设置关于操舵装置动力源故障（一般是失电）所触发的声光报警。 2.控制系统失电报警 能从驾驶室操作的任何主操舵装置和辅助操舵装置的控制系统，当其电源供应发生故障时，应在驾驶室发出听觉和视觉报警。 也就是说船舶应在驾驶室设置关于操舵装置的控制系统失电所触发的声光报警。 3.液压低液位报警 对于液压操纵的操舵装置，每个液体贮存器设低位报警器，以便确切和尽早地指示液体泄漏。应在驾驶室和机器处所内易于观察的地方发出视觉和听觉报警信号。机器处所系指介于水密限界面之间，供安置主辅推进机械，包括主要供推进用的锅炉、发电机和电动机的各个处所。 船上一般采用的液压形式为油压，船舶应在驾驶室和机器处所易于观察的地方设置关于油压低液位声光报警。根据上述机器处所的描述，舵机舱应该不属于此项中的机器处所。 4.操舵装置供电过载、断相报警 由一台或几台动力设备组成的每一电动或电动液压操舵装置至少应由主配电板设 2 路独立馈电线直接供电。但其中的一路可以由应急配电板供电。与电动或电动液压主操舵装置联用的电动或电动液压辅助操舵装置，可与供电给此主操舵装置电力的电路之一连接。电动或电动液压操舵装置的供电电路应有足够的容量，使之能同时向与它连接且可能需要同时工作的所有电动机供电。 上述涉及的电路及电动机应设置短路保护和过载报警装置，如设有包括起动电流在内的过电流保护，则应不小于所保护电路或电动机满载电流的 2 倍，并应配置能够允许适当的起动电流通过。当采用三相供电时，则应设置能指示任一相断开的报警装置。本条所要求的报警应为听觉和视觉报警，并应位于主机处所或正常控制主机的控制室内的明显位置上，在驾驶室内也应设置听觉和视觉报警。 也就是说，船舶应在驾驶室和主机处所或控制主机的控制室内明显位置设置关于操舵装置供电过载或断相的声光报警。  图7：舵机报警器 上图为某轮驾驶室里的舵机报警器，包含了舵机失电、过载、断相、液压油低位等报警。 结语 舵机是船舶最重要的操纵设备之一，配备符合要求的操舵装置可以使船舶拥有良好的操纵性能。船员能够熟悉操舵装置及其控制系统的工作原理、配电要求、监测和报警等，可以更规范地操纵舵机，对于舵机故障的应急处置更加得心应手，有助于减少海上事故发生的可能性及损失程度。 |
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