船舶的极限舵角为 35°的理论探究

船舶的极限舵角为 35°的理论探究

张兆辉

黑龙江省哈尔滨航道局 150000

摘要：通过调整舵角限位器增大舵角，产生很好的舵效，有效的减少了船舶航行时的旋回直径

关键词：极限舵角；舵效；旋回初径

我国有关海运及内河航运的大中专院校的教材中有关船舶舵角的叙述均界定船舶的极限舵角为30°-- 35°。国内各船厂所生产的船舶的舵角限位也都是将最大舵角限位为35°。

船舶的极限舵角为35°，在业内已成为了公理。也就是说对它的正确性无人怀疑。然而在我的二十几年的工作生涯中发现此理论有待商榷。因为极限舵角为35°时，舵效并非最好。这里就涉及到一个概念叫“舵效”。我手头上现有一本由大连海事大学出版的，中国海事服务中心编制的内河船员适任考试培训教材《船舶操纵》。其中有关舵效的概念是这样定义的；“广义的舵效”是指船舶在各种不同状态下，用舵操纵船舶所表现的综合效果。如：船舶进车时，舵效正常表现为：船舶偏转，船舶横移、横倾和航行阻力的增加。“狭义上的舵效”是指运动中船舶在操一舵角后，船舶在一定时间，一定水域内所获得转头角大小。船舶能在较短时间，较小水域内船首转过较大角度，则舵效好，反之则舵效差。舵效好不仅从时间上要求船舶在较短时间内转过较大角度，而且从空间上要求船舶在较小水域内有较大的回转角度。在实际操船时，通常所说的舵效是指狭义上的舵效。

我曾经在龙浚12，龙浚08和龙浚19挖泥船队工作过。就三个挖泥船队的锚艇均为笨舵，这里所说的笨舵是指用人力搬转舵轮。通过舵线（铁链接钢丝绳）传递到舵扇，舵扇用来增加转舵力臂，进而达到转舵目的。舵扇与舵轴装配成一体，极限舵角限位器为在甲板上焊的挡板。当转舵到35°时，舵扇正好被限位挡板挡住。龙浚12的锚17，龙浚08的锚19都按极限舵角为35°在应用，到龙浚19时，我们使用的是新锚艇，锚艇26，我们几位驾驶员都反应，锚艇的舵效与以前的锚艇一样，都不太好，能否将舵角限位器向增大转舵角的方向移一下，看舵效如何?我们这样做了，结果舵效明显提高，限位器（两侧）后移15㎝，限位器距舵轴中心距离为65㎝，用 反三角函数算一下应该超过10°。增大极限舵角后，在航道局船坞内静水观察发现，同样在满舵满车情况下，改过后的锚艇旋回初径为2-2.5L，改前的锚艇旋回初径为3-3.5L，差距非常明显。后来龙浚19又用锚艇24，进行了同样的改造后舵效也同样变得更好。通过对船尾排出流的观察发现，改过后的锚艇船尾排出流相对中纵抛面的角度也明显增大。那么舵效的另一考量指标-----一定的时间，在旋回初径减小的情况下并没有发现有时间的增加。现在到龙浚21，我们使用的是锚艇30，由于该锚艇为液压舵，受液压缸形状的限制，还没有对极限舵角进行改动。锚艇30在坞内相回转靠回大船都无法实现，要到坞外进行掉头后再靠回本船。因为我船外侧横距只有锚艇的3-3.5L.

2014年冬天，我做为见习大副到东宇捷航海运公司的XIANGLONG NO.2的海船上工作过。该船为九十年代中期日本某船厂造的杂货船。此船的极限舵角分为两个档，一个是35°，一个是70°。当船在海上航行时，用35°档，在港区和船舶密集区及靠离泊时用70°档。

通过实践可见，船舶的极限舵角为35°有待商榷，那么极限舵角的概念又是什么呢？同样的上述书中是这样叙述的：减低舵压力的因素有失速现象，空跑现象，空气吸入现象，其中失速现象是指随刊舵角逐渐增加，升力系数由相应地逐渐增大，在舵叶背流面产生涡流，升力系数急剧减小，这种现象叫失速现象，出现失速现象时的舵角，称为失速舵角或临街舵角或极限舵角。

G

0 SS S

舵叶背流面涡流示意图 失速现象示意图

G-升力系数 S-舵角 SS-极限舵角

如果根据作用力与反作用力的原理，船尾排出流向正后方时，船向正前方前进：船尾排出流向左后方时，推船尾向右前方，船首则相对左前方前进。那么我们增大极限舵角后，实际就观察到的船尾排出相对中纵剖面角度增大，使船尾向排出流向相反方向运动而相对转船力距自然增加。由此我们可以说舵叶背面涡流而导致的失速现象进而影响舵效应该没有那么严重。舵的背面涡流是肯定存在的，但其对舵效的影响没那么大。

2014年7月20日

参考文献：

刘云丰，范晓飚 船舶操纵 大连：大连海事大学出版社，2010.12