舵效 :舵力对船舶运动产生的作用和影响

更新时间:2024-09-20 18:45

舵效,用来描述舵在船舶航行时改变方向的能力,亦即舵对航向的控制能力。当船只需要改变方向的角度相同时,所需要的时间越短,所需要舵转过的角度越小,称为舵效越佳。

简介

舵力对船舶运动产生的作用和影响,称为舵效应,简称舵效。一般说,舵效以应舵时间和小舵角舵效为指标。船舶迸车时的舵效有下述几个主要影响:

• 转舵产生的转船力矩使船首朝转舵同侧方向转动

• 横移力使船向外侧横向移动

• 阻力增加,船速降低

• 使船发生向内倾侧,稳定旋回时间向外倾侧

• 航进时,舵面受螺旋桨尾流冲击,舵效显著

倒航时,舵力方向与进车时相反,船首朝转舵反方向转动;舵效所产生的(1),(2),(4)各项影响也随之相反。螺旋桨效率下降,车叶转数降低,尾流不作用于舵上,由于吸入流流速很低,做舵角往往没有舵效;只有船体有一定退速时刁‘有舵效,但不少船倒航时用舵也无法保持直航。另外还增加了阻力,降低倒航速度。

舵(英语:Rudder),为航行设备上用于改变或保持航行方向的一种装置。最早用于船舶,是控制船舶航向的设备。

通俗的来说,舵就是“和轮船外壳相连接,控制其运动方向的装置”,各类桨帆船船桨也具有相类似的功能。古代的船只往往靠人力来推动,有些把船桨用双耳圆环固定在船舷的两侧,有些则安装在船尾,其中一部分船桨甚至设计为两者皆可通用。在地中海地区的文献中,两侧的船桨往往被称为“四分之一船桨”,其得名于此类船桨安装的位置在船身后方的四分之一处。而位于船尾的桨与现代轮船的转向原理相类似,一般为船尾中心线的位置。其结构设计非常多样化,古代欧洲往往通过铁制的螺栓和链将其和船身连接,阿拉伯人的设计是在船尾安装一个圆环,把船舵插在其中。中国古代的舵和阿拉伯比较类似,但是是通过滑轮驱动的。

古埃及人在公元前3100年美尼斯时期就已发明。但那比较像控制方向的船尾船桨而非现代的船舵,不需用人力一直控制的转向舵,最早出现在西元一世纪的中国,至于欧洲可能到12世纪才有这类船舵。

1955年在广州市近郊出土的东汉陶制船模,船尾就设有一支舵,这是中国最早的舵。从出土的汉朝文物和文献可以说明,舵在汉朝已经有。1978年在天津市静海区宋朝古船上发现了平衡舵。1999年在安徽省淮北市唐朝木船上发现拖舵。

影响因素

对于指定的船舶,舵板面积、舵与车叶的相对位置,以及船长与吃水之比等都是给定的,因此,其舵效主要和下列因素有关:

• 与舵角大小成正比。

• 与作用在舵面上的水流流速的平方成正比。

因此,快车前进中,舵效较好;慢车前进中,舵效较差,慢车停车后,舵效更差多而当淌航速度降低到某值时,舵效就会消失。

掌握这个规律,在港内航行采取慢车是有益的,这样可在必要时加大车速以增加舵效,以期为提高操纵灵活性留有余地。

• 与船舶转动惯量有关。

船大、载重量越大,舵效就较差。因为质量大,转动惯量也大。转舵后,船首偏转较慢,船身转动以后,要停止转动,同样是较慢。因此在港内操纵吨位大的满载船舶必须注意这一点,在转向时,一般需早做舵,早回舵。

• 一与风、流和浅水等外界因素对船的作用力的大小和方向有关。

例如,空船在大风的影响下,有时用快车满舵还不能转向上风;顺流时的舵效没有顶流好;在浅水中,阻力增加,舵效不如深水中好。

• 与纵横倾有关。

循纵倾时,舵效较差,做舵后,船首转动来得慢,转动后,又不易停往它。适量尾倾,舵效较好;过多的尾倾也会降低舵效。横倾时,由于两舷浸水面积不对称,增加水的阻力,从而使船速降低,影响了舵效。

• 与舵板浸水面积有关。

舵板浸水面积越大,舵力越大。因此,空船必须压载,以增加舵板浸水面积。

• 劝与舵机的性能有关。

一般舵机,从一舷满舵至另一舷满舵所需的时间,应在30秒以内。电动液压舵机性能较好,舵来得快,回得亦快。电动舵机的舵来得快,回得慢,不易把定。

相关条目

• 舵

参考资料

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