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0942813122对船舶主要操纵设备之一——舵的一些见解 对船舶主要操纵设备之一——舵的一些见解 0942813122 曲 哲 （江苏科技大学南徐学院船舶与海洋工程） 摘要：现今，随着船舶尺度越来越大，航速越来越高，以及运输量的增加，船舶的航行安全性越来越为人们关注。而船舶操舵系统的液压冲击噪声不仅影响到船员的工作和休息，甚至会对管路和设备造成破坏，因此，关于船舶操纵设备的掌握和降低操舵系统的噪声显得越来越重要，为此，文中笔者对船舶的主要操纵设备之一舵系系统做出了一些的探讨。 关键词：船舶；操纵设备；舵性；液压；冲击；分析 一． 引言： 近年来由于船舶尺度越来越大，航速越来越高，以及运输量的增加，船舶的航行安全性越来越为人们关注。船舶操纵性试验是对船舶操纵性的一种物理模拟，由试验求得的特征参数可作为操纵性好坏的衡准。从近期发生的海上碰撞事故看，由于缺乏对操纵性设备的熟练掌握，操纵引起的误差是产生碰撞的主要原因。为此，国际海事组织(IMO)正式建议，船上必须具备操纵性和制动性资料，规定所有船只必须提供统一的操纵性手册，并对船舶操纵性横准数做出了具体规定，要求出具最科学、合理的标准来，以保证操纵的安全性。这些衡准即为操纵性指标。船舶操纵性横准是以定量的数据来评价船舶操纵性能优劣的判据。为使船舶操纵性有关信息的内容和格式达成一致，需要建立一个能为驾驶者提供更多操纵设备的操船细节的资料，为此，笔者根据一些学习知识以及资料的查阅，对船舶的主要操纵设备之一——舵进行了相关探讨。 二． 船舶操纵要点概述： 1．船舶操纵试验条件 船舶操纵性能受水深、水域宽度、气象条件、水文条件等诸多因素的影响，所以为了使实船试验结果具有普遍意义，需要对试验条件做出规定。IMO安全委员会在MSC／Circ．6中作出了详细规定。 ①水深、水域宽度：应在深水、宽度不受限制、但遮蔽条件较好的水域进行标准操纵性试验，其水深应大于4倍的船舶平均吃水。 ②船舶载况和吃水差：船舶应在满载(达到夏季吃水)、平吃水(吃水差为0)的条件下进行试验。即确保螺旋桨有足够的沉深； ③气象与海浪：应尽可能在比较平静的水域进行试验，具体规定如下：风力不超过蒲氏5级；海浪不超过4级；流场比较均匀； ④试验船速：准对实船试验中的最小船速的规定为：应达到船舶海上速度的85％，主机功率达到最大输出功率的90％。 2．观测与记录 (1)试验观测手段：随着测量技术的发展，传统方法基本上被淘汰了。目前的观测位置的手段主要采用差分GPS(DGPS)，观测方向的手段采用罗经或姿态测量仪等。随着计算机的发展，实船试验测量获得的数据可以进行自动处理。 (2)记录内容：每次船舶操纵性试验，都要求对有关的实验条件、试验观测数据进行记录，这些条件和数据包括： ①船舶数据试验之前，要记录船舶首、尾吃水，以便计算船舶平均吃水、排水量和船舶纵向重心位置等。此外，还要记录试 验的地理位置、试验水域情况等。还要记录船舶的螺旋桨、舵以及侧推器的 特性及运行情况； ②环境数据：环境条件记录的内容包括：水深、波浪(浪级，涌浪的周期及方向)、海流、能见度以及其他气象、水文情况； ③试验数据：应对有关试验的数据进行观测，并以每次不超过20s的间隔进行记录，这些数据包括：位置、航向、船速、舵角及转舵速率、螺旋桨转速、螺旋桨螺距以及风速等。试验中还要对每次记录发出的时间信号进行记录。 三． 舵的简单研究： 1.舵的作用 (1)舵力的概念：由机翼理论可知舵的水动力特征。如图1示： 水流以α角冲向舵时，产生升力L和阻力D，其合力R分为法向力F和切向力A。我们称法向力F为舵力。舵力F的大小可用下式求得F=1/2ρArVr^2Crsinα，其中：AR一为舵面积；VR一为舵速CR为舵力系数。 (2)船体舵力的影响： ①有效进速：船后伴流降低了舵与水的相对速度。虽然伴流有三个分量，但一般只有x方向分量对舵影响较大。舵处的来流速度可表示为：VR=VS-ωR其中ωR为舵处的伴流速度，其大小比螺旋桨处伴流的还要大； ②螺旋桨对舵力的影响舵处于螺旋桨之后，桨后排出流的轴向部分增加了舵的进速，横向部分还增大了舵的攻角。 (3)提高舵效的措施：操单位舵角后，船舶航行一个船长距离时，取得转向角的 大小的效能称为舵效。提高舵效的措施通常有如下两点： ①降低船速的同时增加螺旋桨的转速：降低船速舵速同时降低了伴流的影响，且使船舶进距有所减小；增加螺旋桨转速不但增加了螺旋桨的滑失比，同时也使螺旋桨尾流速度增大，进而增