簡介
舵效,用來描述舵在船舶航行時改變方向的能力,亦即舵對航向的控制能力。當船隻需要改變方向的角度相同時,所需要的時間越短,所需要舵轉過的角度越小,稱為舵效越佳。
舵力對船舶運動產生的作用和影響,稱為舵效應,簡稱舵效。一般說,舵效以應舵時間和小舵角舵效為指標。船舶迸車時的舵效有下述幾個主要影響:
•轉舵產生的轉船力矩使船首朝轉舵同側方向轉動
•橫移力使船向外側橫向移動
•阻力增加,船速降低
•使船發生向內傾側,穩定旋迴時間向外傾側
•航進時,舵面受螺旋槳尾流衝擊,舵效顯著
倒航時,舵力方向與進車時相反,船首朝轉舵反方向轉動;舵效所產生的(1),(2),(4)各項影響也隨之相反。螺旋槳效率下降,車葉轉數降低,尾流不作用於舵上,由於吸入流流速很低,做舵角往往沒有舵效;只有船體有一定退速時刁‘有舵效,但不少船倒航時用舵也無法保持直航。另外還增加了阻力,降低倒航速度。
舵
舵(英語: Rudder),為航行設備上用於改變或保持航行方向的一種裝置。最早用於船舶,是控制船舶航向的設備。
通俗的來說,舵就是“和輪船外殼相連線,控制其運動方向的裝置”,各類槳帆船船槳也具有相類似的功能。古代的船隻往往靠人力來推動,有些把船槳用雙耳圓環固定在船舷的兩側,有些則安裝在船尾,其中一部分船槳甚至設計為兩者皆可通用。在地中海地區的文獻中,兩側的船槳往往被稱為“四分之一船槳”,其得名於此類船槳安裝的位置在船身後方的四分之一處。而位於船尾的槳與現代輪船的轉向原理相類似,一般為船尾中心線的位置。其結構設計非常多樣化,古代歐洲往往通過鐵制的螺栓和鉸鏈將其和船身連線,阿拉伯人的設計是在船尾安裝一個圓環,把船舵插在其中。中國古代的舵和阿拉伯比較類似,但是是通過滑輪驅動的。
古埃及人在公元前3100年美尼斯時期就已發明。 但那比較像控制方向的船尾船槳而非現代的船舵,不需用人力一直控制的轉向舵,最早出現在西元一世紀的中國,至於歐洲可能到12世紀才有這類船舵。
1955年在廣州近郊出土的東漢陶製船模,船尾就設有一支舵,這是中國最早的舵。從出土的漢朝文物和文獻可以說明,舵在漢朝已經有。1978年在天津市靜海縣宋朝古船上發現了平衡舵。1999年在安徽省淮北市唐朝木船上發現拖舵。
影響因素
對於指定的船舶,舵板面積、舵與車葉的相對位置,以及船長與吃水之比等都是給定的,因此,其舵效主要和下列因素有關:
•與舵角大小成正比。
•與作用在舵面上的水流流速的平方成正比。
因此,快車前進中,舵效較好;慢車前進中,舵效較差,慢車停車後,舵效更差多而當淌航速度降低到某值時,舵效就會消失。
掌握這個規律,在港內航行採取慢車是有益的,這樣可在必要時加大車速以增加舵效,以期為提高操縱靈活性留有餘地。
•與船舶轉動慣量有關。
船大、載重量越大,舵效就較差。因為質量大,轉動慣量也大。轉舵後,船首偏轉較慢,船身轉動以後,要停止轉動,同樣是較慢。因此在港內操縱噸位大的滿載船舶必須注意這一點,在轉向時,一般需早做舵,早回舵。
•一與風、流和淺水等外界因素對船的作用力的大小和方向有關。
例如,空船在大風的影響下,有時用快車滿舵還不能轉向上風;順流時的舵效沒有頂流好;在淺水中,阻力增加,舵效不如深水中好。
•與縱橫傾有關。
循縱傾時,舵效較差,做舵後,船首轉動來得慢,轉動後,又不易停往它。適量尾傾,舵效較好;過多的尾傾也會降低舵效。橫傾時,由於兩舷浸水面積不對稱,增加水的阻力,從而使船速降低,影響了舵效。
•與舵板浸水面積有關。
舵板浸水面積越大,舵力越大。因此,空船必須壓載,以增加舵板浸水面積。
•勸與舵機的性能有關。
一般舵機,從一舷滿舵至另一舷滿舵所需的時間,應在30秒以內。電動液壓舵機性能較好,舵來得快,回得亦快。電動舵機的舵來得快,回得慢,不易把定。
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