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平衡舵
鎖定
- 中文名
- 平衡舵
- 外文名
- balanced rudder
- 類 型
- 造船技術
- 發明地
- 中國天津市
- 特 點
- 所需轉舵力矩小
- 實 質
- 舵杆軸線位於舵葉中前位置的舵
平衡舵簡介
根據舵杆軸線在舵葉上的位置,可分為平衡舵、不平衡舵和半平衡舵。平衡舵的舵壓中心至舵杆軸線的距離小,故轉舵力矩小,但舵在水流作用下易擺動,是中國造船技術一項重要的技術發明。
平衡舵轉舵時,由於軸線前後部分所受的水動力對軸線的力矩,方向相反,因此轉舵力矩小,可以配用功率較小的舵機。軸線之前的舵葉,在轉舵時起平衡作用,故稱平衡部分,整個舵也因此稱作平衡舵。平衡舵多采用懸掛支承,其舵軸所受彎矩大,要求有較高的強度。此外,其平衡部分向軸線之前伸延,對船尾線型影響較大。懸掛式平衡舵多用於有兩個以上螺旋槳的艦艇。
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平衡舵起源及發展
平衡舵發現
1978年,在天津市靜海縣元蒙村古運河舊道發現了北宋末年木船。該船方頭、齊尾、平底,長14.62米,最大寬4.05米。船內由12道隔艙板分為13艙。船尾設平衡舵,舵杆粗糙,只是一根修整過的樹幹,殘高2.19米。舵扇呈不等邊三角形,邊框內豎行排列14條木板;舵扇斷面積為858平方釐米。舵杆安插在舵扇後半部。這種平衡舵能夠縮小舵扇平面的擺動力矩,可使轉舵較為省力,對控制船隻航向有較好的效果。靜海宋船的平衡舵,是世界上最早的平衡舵發現。
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平衡舵發展
早期船舵,舵杆多固定在舵面的一側,舵杆與舵面重心有一定距離,轉動時力矩較大,費力且不靈活j中國人在宋代以後發明了平衡舵,即將舵杆固定在舵面重心所在的垂線上,可以縮短舵壓力中心與舵軸的距離,減少轉舵力矩,使轉動的靈活度大大增加。
宋朝平衡舵的大小和結構可以從一些出土的宋船文物中看出。1978年,在天津市靜海縣元蒙村古運河舊道發現了北宋末年木船。該船方頭、齊尾、平底,長14.62米,最大寬4.05米。船尾設平衡舵,舵杆粗糙,只是一根修整過的樹幹,殘高2.19米。舵扇呈不等邊三角形,底邊長3.9米,高1.14米,舵葉總面積為2.223平方米。舵杆安插在舵扇後半部。此舵葉的形狀與《清明上河圖》中的船舵非常相似,這也從另一個側面説明此時平衡舵的使用已經相當普及了。這種平衡舵能夠縮小舵扇平面的擺動力矩,可使轉舵較為省力,對控制船隻航向有較好的效果。
平衡舵平衡舵的結構
舵的種類繁多,其結構也不盡相同,現代海船普遍採用流線型舵,而流線型舵的種類也較多,結構亦不同,因此,這裏着重介紹一般流線型平衡舵的結構。一般流線型平衡舵的結構主要由舵葉、舵杆、舵承組成。
平衡舵舵葉
為了保證舵葉的強度和線型,用水平隔板和垂直隔板按線型的組成骨架,將兩塊流線型舵的外殼直接焊在骨架外面。
按規範要求,舵葉焊成或修復後,每個密封部分都應進行密性試驗。密性試驗前應將舵表面清潔乾淨,焊縫應清除氧化皮及焊渣,不得對水密焊縫塗刷油漆,敷設隔熱材料及水泥等。常用的密性試驗方法為灌水和充氣等。密性試驗合格後,通常在舵葉內灌上瀝青,以防舵葉內部鏽蝕。
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平衡舵舵杆
舵杆是舵葉轉動的軸,並用以承受和傳遞作用在舵葉上的力及舵給予轉舵裝置的力。其下部與舵葉連接,上部與轉舵裝置相連(圖1)。為了使舵在受損時不必拆開船體內的部分就能修理,把舵杆分作上舵杆和下舵杆兩段制造,然後用法蘭接頭連接。
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平衡舵舵承
平衡舵相關概念
平衡舵不平衡舵
整個舵葉在轉動軸線之後的舵,稱為不平衡舵。其舵葉由多個支承承託,比較牢固。由於舵葉在軸線之後,所以舵對船尾線型影響較小。其缺點是舵壓中心離軸線較遠,轉舵所需的力矩大,因此要配用功率較大的舵機,此外,在大風浪中容易出現轉舵不靈的現象。不平衡舵多用於單螺旋槳單舵船舶。
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平衡舵半平衡舵
平衡部位在舵葉下半部,且其兩積小於舵葉總面積25—30%的舵,稱為半平衡舵,多采用半懸掛式支承。半平衡舵的優缺點,介於平衡舵和不平衡舵之間,即轉舵所需力矩、舵軸所受彎矩較小,而對船尾線型的影響則大於不平衡舵。半平衡舵多裝於大型艦船。
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平衡舵平衡舵葉
平衡舵的舵葉剖面形狀一般都是流線型的。流線型舵的特點是,舵葉產生的水動壓力大,阻力小、強度高,但結構較複雜。