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平板舵
鎖定
平板舵(single-plate rudder),舵葉剖面呈平板狀,其主體為一單板,故也稱單板舵。舵葉兩側設有交替安裝的橫向加強筋的舵臂,以增加其強度。這種舵阻力較大,其舵效隨着舵角的增大而變差,失速現象發生得早。所以僅用於非自航船、帆船或小艇上。
- 中文名
- 平板舵
- 外文名
- single-plate rudder
- 別 名
- 單板舵
- 形 狀
- 剖面呈平板狀
- 結 構
- 舵葉兩側交替安裝橫向加強筋舵臂
- 一級學科
- 船舶工程
目錄
平板舵簡介
舵的構造按其截面形狀之不同,有平板舵與流線型舵兩種。
平板舵由舵板、舵臂、上舵杆、下舵杆的舵銷和連接法蘭等構件組成。
舵通常佈置在船體的艉部下,由於舵離開船舶重心較遠,這樣可以獲得最大的轉船力矩。此外,舵佈置在艉端也可受到良好的保護。
舵的具體佈置方式如圖1所示。各類船舶根據實際需要,選擇舵的佈置和舵的數量。舵的數量是根據各類船舶操縱性要求而定的,其中要求船體迴轉性能高的船舶,通常是設置多舵結構的,如客船或專業性船舶,尤其在軍艦上最為多見;而以航向穩定性要求為主的船舶,則採用單舵結構的較多,如大中型貨船、油輪等。
平板舵提高平板舵應舵措施
根據《內河船舶設計手冊》介紹,平板舵的升力並不比同樣外型的流線型舵低,特別是小舵角時,其升力甚至超過流線型舵。但它的缺點是舵的阻力大,壓力中心變化幅度大,力矩係數Cm大。裝在豐滿船尾處不能消減漩渦,對正車葉的平板舵又不能對尾流起整流作用(不能提高推進效率)。由於平板舵的造價低廉,施工簡易,且小舵角時的舵效高,所以在內河小型船舶上還廣泛使用。灕江旅遊客船均為小型內河船舶,且吃水淺,靜態下還有一部分舵葉露出水面,能不能消減漩渦或提高推進效率對其要求並不重要,實際上也做不到,只能選擇放棄,把着重點放在發揮平板舵的優勢。尤其是小角度時,其升力大,舵的迴轉性能好,對航道狹窄、淺水的灕江船舶來説防止碰撞、擱淺、觸礁極為有利。
為了提高舵效和推進性能,建議在平板舵的上端和下端加設蓋板,既有壓浪和整流作用,又可減少空泡現象的發生,對提高舵效和保護舵葉不受空泡腐蝕是大有好處的。另外還可將舵葉上的水平加強筋加工為縱向整流板,以加強整流作用,對有部分舵葉露出水面的灕江旅遊客船來説,在低速航行或靠離碼頭時,舵效可獲最佳。
增大舵面積也是提高舵效的有力措施,但舵面積A不宜太大,否則會使正常航行時操舵次數過於頻繁,造成航向不穩定,同時也增大了舵機功率消耗和船舶航行的阻力
根據《廣西內河船舶回航穩性研究》項目中的“廣西航運管理01-001船舶回航試驗報告”,舵面積係數μ建議可按下式確定:
平板舵平板舵結構方面改進建議
平板舵平板舵舵葉厚度
舵葉強度計算,可將平板舵視作一邊完全自由(舵葉後緣),三邊剛性固定(舵板與舵杆連接處及舵板與加強筋連接處)的剛性板,並承受水流的均布載荷(摩擦阻力)。根據材料力學,最大彎矩產生在長邊中點處,即:
根據傅汝德公式計算摩擦阻力Rm為:
為此,可設定單板舵舵板厚度t按下式計算:
平板舵舵葉水平加強筋
《鋼質內河船舶建造規範》(2009)規定,單板舵葉與水平加強筋在舵杆處的帶板剖面模數W應不小於按下式計算所得之值: