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1、船舶操纵与引航适用专业：海事管理郭国平：教授,武汉理工大学航运学院,一、舵的分类 按舵的支承情况来分：1多支承舵：船体尾柱连有三个以上的舵钮。2半悬式舵：下支承的位置在舵的半高处。3悬式舵：挂在舵杆上的。4双支承舵：除了上支承儿还有一个安在舵根的下支承。,2.3 舵的工作原理,按舵杆轴线位置来分：1普通舵：舵叶位于舵杆轴线之后。2半平衡舵：一般就是半悬式舵。3平衡舵：舵杆轴线位于舵叶前缘后一定的距离。一般在舵叶前缘后的13处。,按舵剖面形状来分,1平板舵：舵的剖面是直线型的。2改良平板舵：在平板舵上敷以木块，其外形与流线型相似。3流线型舵：舵的剖面是流线型。4整流舵（反应舵）：舵的剖面是对称的
2、流线型。,一舵压力 1舵压力产生原理,船舶正舵航行时，舵叶两侧流速对称相等，不产生舵压力。,当操某一舵角：,2舵压力（normal presure）的估算,（1）的表达式：式中：舵压力，N；舵压力系数，由舵角 和舵叶形状决定；,舵面积，m2；舵速，m/s；重力加速度，,博福（Beaufoy）估算式：,即：,滕井估算式：,式中：舵的展弦比，,（2）舵压力 的估算式,3舵压力作用点估算 根据乔塞尔（Jossel）估算式：根据博福（Beaufoy）估算式：,式中：舵压力作用点至舵叶前缘（方向取船首为前）的距离，m；平板舵的宽度，m。,由估算式可知：,4舵前缘的转舵力矩估算 乔塞尔（Jossel）估算
3、式：,式中：转舵力矩，。,5舵压力 所产生的转船力矩（单位：）,（1）航行时的舵压力转船力矩,A初始转船力矩：航行中的船舶操舵后，初始阶段的支点为船舶重心，近似地取 位于船中，则有：,式中：系数，在Beaufoy公式中。,从上式：当 时，舵力转船力矩为最大，。但在实际中，因为舵叶形状等因素影响，在转头初期，若取，则系数 常会减小，且阻力增加，舵机功率也要增加，故一般船舶极限舵角，超大船舶极限舵角。,B航行中实际舵压力转船力矩,船舶操某一舵角进入圆航后，实际支点应为转心，则舵压力转船力矩为：,转心 至舵压力作用线 垂直距离。,（2）系泊时舵压力转船力矩,二影响舵压力的因素,（一）减低舵压力的流体
4、现象,1失速现象操某一舵角，当舵角达到 时 背流面涡流（vortex）失速现象，为临界舵角或极限舵角（critical angel or burbling point）。,2空泡现象,操大舵角/舵进速较大/舵前缘截面曲率较大,舵背流面压力 舵叶背面产生空泡,3空气吸入现象,（二）舵的几何尺度、形状的影响,1舵叶展弦比 的影响,展弦比：,小，舵叶矮而宽 绕流 舵压力；大，舵叶高而窄 舵力曲线斜率越陡,一般地：。,河船的舵高受吃水的影响，一般 较小，易产生绕流，舵压力较小。提高舵压力的措施：,2舵的外形及剖面形状的影响,当船尾与舵的间隙较大时，舵的外形对舵压力的影响才较显著。,舵的厚度与舵压力的关
5、系：A当时，；,B当时，；,C当厚宽比 时，舵压力 最大。,3舵面积大小的影响,舵压力与舵面积成正比：，,舵面积系数：,式中：船舶平均吃水，m；船舶垂线间长，m。,舵面积系数 的一般数值：海船中，最大的是：海洋拖船，；内河中，最大的是：内河推船，。,（三）船体、伴流和螺旋桨尾流的影响 1船体的干扰及船尾形状的影响,2伴流对舵压力的影响,所以舵压力：,平均伴流系数；舵压力系数（船后舵）,实际操船中：船舶驶向泊位/锚地时，停车，虽然船舶余速较大，但因伴流影响使舵处的来流速度下降从而致使舵效下降甚至失去。方型系数 较大的肥大型船舶因伴流大，此现象更显著。,3螺旋桨尾流的影响,舵叶处的轴向分速：,式中
6、：,螺旋桨盘面处的轴向平均流速，,为螺旋桨盘面处的伴流系数；,螺旋桨推力系数，,故舵压力：,4伴流、螺旋桨尾流的综合影响,A单螺旋桨船的舵压力大致相当于敞水舵的舵压力；B双桨单舵船的舵压力只有敞水舵的40%60%，中舵所起 作用较小，中舵主要为保证船舶在滑行中有一定舵效而设。,5滑失 的影响,舵压力增加率：,实际操船中：注意利用螺旋桨的滑失，增加诱导速度，减小伴流，使用停车倒车的操纵方法，既能抑制船速，又能发挥舵力，从而增加舵效。,6考虑各种综合影响后的船尾舵正压力,冈田（Okada）滕井（Fuji）等人经过研究，给出考虑各种综合影响后的船尾舵正压力表达式：,7斜流的影响：使船舶旋回中的舵力降低,（1）,（2）,（3）船舶自身绕“转心”旋转，角速度为,则船尾舵叶处的切线速度为：其中：转心至舵叶距离，m。使有效冲角再减少：,综合（2）、（3）：船舶在旋回中，舵叶与水的实际冲角（有效舵角）：,通常：当 时，。,
