船舶的舵是如何控制船舶的轉(zhuǎn)彎的？其原理還挺復(fù)雜的啊！

西方無朔 2019-11-18

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　　有多少小伙伴和我一樣，小時候拿泡沫做過小船？當(dāng)時用四驅(qū)賽車的馬達(dá)做動力，舵用的木片，塑料卡片或者鐵片。當(dāng)時我一直以為船舶轉(zhuǎn)彎的原理，是通過舵葉轉(zhuǎn)動一定角度，造成由螺旋槳加速出來的高速水流偏轉(zhuǎn)，而船舶就是靠著這個偏轉(zhuǎn)的水流來推動船舶轉(zhuǎn)彎的。事實真的如此嗎？今天咱們就來聊聊船舶的舵。

　　在講之前先來個題外話：其實小時候真正困擾大家的是小船螺旋槳位置如何防水，下圖是某“大神”自制的小船，螺旋槳是用水瓶做的，成功解決了防水問題，有哪位小伙伴看懂了原理嗎？

　　好了開始進(jìn)入主題?，F(xiàn)在的船舶除了采用舵槳、吊艙式電力推進(jìn)器、直葉槳等特種推進(jìn)裝置可以不需要舵外，大部分的船舶都是靠舵來控制船舶的方向。（我主頁有相關(guān)講解特種推進(jìn)器的文章，有興趣的可以去參閱）

　　船舶的舵的形式有很多，咱們先要對其做一個簡要了解。船舶舵的劃分可以按以下幾個情況來分。

　　按舵的支承情況來分

　　可以分為：多支承舵（圖一）、半懸掛舵（圖二）、懸掛舵（圖三）、雙支承舵（圖四）。

　　按舵桿軸線位置來分

　　可分為：不平衡舵、平衡舵、半平衡舵（既半懸掛式半平衡舵）。

　　按舵的剖面形狀來分

　　可分為：平板舵（圖一）、改良平板舵（圖二）、流線型舵（圖三）、整流舵（圖四）。

　　我小時候做的船，就是用的懸掛式的不平衡平板舵?，F(xiàn)在除了小船還有用平板舵外，大部分船舶用的是流線型舵。

　　那么舵到底是如何工作的呢？

　　舵的工作原理如下圖，船舶在航行時，如果舵葉處于正舵位置時，則舵葉兩側(cè)所受的水作用力相等，所以對船舶的運動方向不產(chǎn)生影響。但是當(dāng)舵葉偏轉(zhuǎn)動一個角度 δ ，這時兩側(cè)的水流就不再保持對稱了，這樣舵葉偏轉(zhuǎn)角度的這面叫迎水面，它的背面為背水面。水流再要繞流舵葉時，背水面的流程就要比迎水面的要長，背水面的流速也就會更快，其上的靜壓力就會比迎水面的要低，這樣迎水面和背水面會產(chǎn)生壓力差，而兩側(cè)所受水壓力的合力就稱為舵壓力PN。舵壓力垂直于舵葉，并作用于舵葉的壓力中心O，指向舵葉的背水面。除了PN外，水流還會對舵葉產(chǎn)生一個于舵葉中心線方向一致的摩檫力PT，而PN和PT的合力就是水作用力P。

　　舵上的水作用力P也可以分解為與水流方向的垂直的升力PL和與水流方向平行的阻力PD。