更新时间:2022-09-13 15:04
平衡舵是指舵杆轴线位于舵叶中前位置的舵。也可定义为舵叶在转动轴线前面的部分占舵总面积25%~30%以上的舵。平衡舵压力中心至舵杆轴线的距离较小,所需转舵力矩也小,因此,平衡舵使用较广泛但其也存在存在舵易摆动的缺点。
根据舵杆轴线在舵叶上的位置,可分为平衡舵、不平衡舵和半平衡舵。平衡舵的舵压中心至舵杆轴线的距离小,故转舵力矩小,但舵在水流作用下易摆动,是中国造船技术一项重要的技术发明。
平衡舵转舵时,由于轴线前后部分所受的水动力对轴线的力矩,方向相反,因此转舵力矩小,可以配用功率较小的舵机。轴线之前的舵叶,在转舵时起平衡作用,故称平衡部分,整个舵也因此称作平衡舵。平衡舵多采用悬挂支承,其舵轴所受弯矩大,要求有较高的强度。此外,其平衡部分向轴线之前伸延,对船尾线型影响较大。悬挂式平衡舵多用于有两个以上螺旋桨的舰艇。
1978年,在天津市静海县元蒙村古运河旧道发现了北宋末年木船。该船方头、齐尾、平底,长14.62米,最大宽4.05米。船内由12道隔舱板分为13舱。船尾设平衡舵,舵杆粗糙,只是一根修整过的树干,残高2.19米。舵扇呈不等边三角形,边框内竖行排列14条木板;舵扇断面积为858平方厘米。舵杆安插在舵扇后半部。这种平衡舵能够缩小舵扇平面的摆动力矩,可使转舵较为省力,对控制船只航向有较好的效果。静海宋船的平衡舵,是世界上最早的平衡舵发现。
早期船舵,舵杆多固定在舵面的一侧,舵杆与舵面重心有一定距离,转动时力矩较大,费力且不灵活j中国人在宋代以后发明了平衡舵,即将舵杆固定在舵面重心所在的垂线上,可以缩短舵压力中心与舵轴的距离,减少转舵力矩,使转动的灵活度大大增加。
宋朝平衡舵的大小和结构可以从一些出土的宋船文物中看出。1978年,在天津市静海县元蒙村古运河旧道发现了北宋末年木船。该船方头、齐尾、平底,长14.62米,最大宽4.05米。船尾设平衡舵,舵杆粗糙,只是一根修整过的树干,残高2.19米。舵扇呈不等边三角形,底边长3.9米,高1.14米,舵叶总面积为2.223平方米。舵杆安插在舵扇后半部。此舵叶的形状与《清明上河图》中的船舵非常相似,这也从另一个侧面说明此时平衡舵的使用已经相当普及了。这种平衡舵能够缩小舵扇平面的摆动力矩,可使转舵较为省力,对控制船只航向有较好的效果。
目前世界上发现最早的平航舵是静海宋船的平衡舵,欧洲直到18世纪才出现类似的平衡舵j平衡舵这项重要技术,即使是在今天的船舶设计中仍然不失其意义。
舵的种类繁多,其结构也不尽相同,现代海船普遍采用流线型舵,而流线型舵的种类也较多,结构亦不同,因此,这里着重介绍一般流线型平衡舵的结构。一般流线型平衡舵的结构主要由舵叶、舵杆、舵承组成。
为了保证舵叶的强度和线型,用水平隔板和垂直隔板按线型的组成骨架,将两块流线型舵的外壳直接焊在骨架外面。
按规范要求,舵叶焊成或修复后,每个密封部分都应进行密性试验。密性试验前应将舵表面清洁干净,焊缝应清除氧化皮及焊渣,不得对水密焊缝涂刷油漆,敷设隔热材料及水泥等。常用的密性试验方法为灌水和充气等。密性试验合格后,通常在舵叶内灌上沥青,以防舵叶内部锈蚀。
舵杆是舵叶转动的轴,并用以承受和传递作用在舵叶上的力及舵给予转舵装置的力。其下部与舵叶连接,上部与转舵装置相连(图1)。为了使舵在受损时不必拆开船体内的部分就能修理,把舵杆分作上舵杆和下舵杆两段制造,然后用法兰接头连接。
舵承是用来支持舵杆、支承舵的重量及保证船体水密的设备。按其位置可分上舵承和下舵承两种。上舵承装在舵机甲板上;下舵承装在舵杆筒口或舵杆筒内。
整个舵叶在转动轴线之后的舵,称为不平衡舵。其舵叶由多个支承承托,比较牢固。由于舵叶在轴线之后,所以舵对船尾线型影响较小。其缺点是舵压中心离轴线较远,转舵所需的力矩大,因此要配用功率较大的舵机,此外,在大风浪中容易出现转舵不灵的现象。不平衡舵多用于单螺旋桨单舵船舶。
平衡部位在舵叶下半部,且其两积小于舵叶总面积25—30%的舵,称为半平衡舵,多采用半悬挂式支承。半平衡舵的优缺点,介于平衡舵和不平衡舵之间,即转舵所需力矩、舵轴所受弯矩较小,而对船尾线型的影响则大于不平衡舵。半平衡舵多装于大型舰船。
平衡舵的舵叶剖面形状一般都是流线型的。流线型舵的特点是,舵叶产生的水动压力大,阻力小、强度高,但结构较复杂。
目前船上广泛采用的都是这种流线型剖面的平衡舵。舵叶是由水平隔板和垂直隔板组成的骨架,在骨架的外面用钢板包起来,形成一个空心水密结构。为防止生锈,在舵叶内部涂有沥青。舵叶的上下端板上开有小孔,并配有栓塞,供灌入沥青和作水密试验用。