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船舶浮態(tài)對(duì)舵效的影響

時(shí)間:2022-12-02 23:44:09 物理畢業(yè)論文 我要投稿
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船舶浮態(tài)對(duì)舵效的影響

  摘要:船舶浮態(tài)對(duì)船舶舵效有著密切的關(guān)系,為提高船舶操縱時(shí)的安全,對(duì)船舶在吃水狀態(tài)、橫傾狀態(tài)和縱傾狀態(tài)時(shí)對(duì)舵效的影響進(jìn)行了分析,并得出相關(guān)結(jié)論,具有一定的借鑒意義。

  關(guān)鍵詞:船舶 舵效 浮態(tài)

  船舶的舵效是生產(chǎn)實(shí)際中的重點(diǎn),船舶舵效的好壞與船舶的操縱和安全生產(chǎn)密不可分。船舶的舵效是個(gè)變量,它不僅與舵速、船舶的尺度、舵葉面積和形狀等有關(guān),還與船舶的浮態(tài)(吃水、橫傾、縱傾)有著密切的關(guān)系。

  一、船舶吃水對(duì)舵效的影響

  正常情況下,空載時(shí),內(nèi)河船舶設(shè)計(jì)的舵葉面積離水面的距離還較遠(yuǎn),也就是說(shuō)滿載與空載時(shí)水的密度變化不大,空載或輕載時(shí)船舶的質(zhì)量小,因此,滿載時(shí)的舵效比空載或輕載時(shí)舵效差。如果空載時(shí),沒(méi)有按規(guī)定壓載、加裝燃油,船舶又存在過(guò)度的艏傾,船舶的尾吃水過(guò)度減小,使舵葉接近水面,由于水的密度急驟降低,舵壓力減小,舵效自然要變差。

  這一結(jié)論的實(shí)際意義是:船舶不僅在滿載時(shí),在空載或輕載時(shí)也應(yīng)關(guān)注船舶的舵效。

  二、船舶橫傾時(shí)的舵效

  船舶在橫傾狀態(tài)時(shí)(其它條件不變),船舶的重心偏向于低舷一側(cè),而內(nèi)河船舶在正常航行時(shí),船速不高,波峰轉(zhuǎn)船力矩不明顯,船舶僅在推力阻力轉(zhuǎn)船力矩的作用下,自行向低舷一側(cè)轉(zhuǎn)向,要保持航向不變的情況下需壓高舷一側(cè)的舵,自然向低舷一側(cè)轉(zhuǎn)向舵效好。如果船舶在高速航行時(shí),低舷一側(cè)形成了較高的波峰,盡管船舶的重心仍偏向于低舷一側(cè)。此時(shí),在推力阻力轉(zhuǎn)船力矩和波峰轉(zhuǎn)船力矩的共同作用下,自行向高舷一側(cè)轉(zhuǎn)向,要保持航向不變的情況下需壓低舷一側(cè)的舵,船舶向高舷一側(cè)轉(zhuǎn)向舵效好。

  這一結(jié)論的實(shí)際意義是:為船舶調(diào)頭時(shí),選擇調(diào)頭方向提供科學(xué)依據(jù),航行中幫助船舶把握好提前或延遲“叫舵”的時(shí)機(jī)。有利于安全航行。

  三、船舶縱傾時(shí)的舵效

  關(guān)于縱傾時(shí)的舵效,大連海事大學(xué)出版社2010年出版的現(xiàn)行船員適任考前培訓(xùn)專用教材《船舶操作》中,有這樣一段描述:“艏縱傾的船舶,舵效變差”,但船員在實(shí)際工作中卻發(fā)覺(jué),艏縱傾的船舶在調(diào)頭做旋回運(yùn)動(dòng)時(shí),旋回圈直徑卻更小,甚至在同一本教材中也有這樣的描述:“艏縱傾時(shí)旋回直徑將減小,若艏縱傾增大量為船長(zhǎng)的1%,旋回初徑可減小10%左右。”等等。學(xué)員感到迷惑:為什么舵效變差了,旋回圈直徑還會(huì)變小?

  船舶艏傾時(shí),船尾上翹,只要不是過(guò)度艏傾,由于水的密度變化不大,舵壓力減小可以忽略。此時(shí),由于船舶重心前移,轉(zhuǎn)船力臂增加,舵壓力與轉(zhuǎn)船力臂的乖積為轉(zhuǎn)船力矩是增加的。所以船舶艏傾時(shí)由于轉(zhuǎn)船力矩的增加,使得旋回圈直徑減小,這與實(shí)際是相符合的。那么為什么又說(shuō)舵效變差了呢?

  要回答舵效為什么變差了這一問(wèn)題,首先回顧一下什么是舵效。舵效是指:“船舶在各種不同狀態(tài)下,用舵設(shè)備操縱船舶所表現(xiàn)的綜合效果。”這一定義比較攏統(tǒng),我們?cè)賮?lái)看衡量舵效好壞的舵效指數(shù):

  ω=K/T×δ

  其中,ω:舵效指數(shù);K:船舶旋回指數(shù);T:船舶的追隨性指數(shù);δ:舵角。

  舵效指數(shù)越大船舶的舵效越好,從舵效指數(shù)中可以知道在一定舵角時(shí)舵效考察的是船舶的旋回性和追隨性兩個(gè)方面。旋回圈直徑小只能說(shuō)明船舶的旋回性好,不能說(shuō)明舵效就一定好。

  當(dāng)船舶處于艏傾狀態(tài),在一定的舵角條件下,一方面K值增加,旋回性變好,旋回圈直徑減小,另一方面T值也增加,應(yīng)舵時(shí)間變長(zhǎng),船舶的縱距增大,追隨性變差。而T值的增加比K值大,導(dǎo)致了船舶舵效系數(shù)減小,從而舵效變差。

  這一結(jié)論的實(shí)際意義是:在同等條件下船舶處于艏傾狀態(tài)比艉傾或正浮狀態(tài)時(shí)調(diào)頭旋回圈直徑小;但應(yīng)舵時(shí)間長(zhǎng),縱距大。船舶旋回運(yùn)動(dòng)調(diào)頭時(shí),正前方水域不是很寬裕時(shí),提前一點(diǎn)慢車是很有必要的。

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