壓舵角

壓舵角是指在船舶自動舵放大環節的輸入端加入某一極性的固定信號從而產生的一個相應的固定偏舵角。壓舵角對船舶形成一個固定的轉船力矩，用以平衡單側橫向干擾力。通常，壓舵角的大小是固定的。

基本介紹

• 中文名：壓舵角
• 外文名：Rudder angle
• 定義：船舶自動舵放大環節產生的偏舵角
• 學科：船舶工程
• 特點：壓舵角的大小是固定的
• 作用：形成轉船力矩平衡單側橫向干擾力

簡介

“比例一微分一積分”調節系統是比較完善的自動舵，但系統構造較複雜。有的自動舵以“壓舵”環節替代複雜的積分環節，從而使控制系統得到簡化，所謂“壓舵”，指的是船舶航行受到持續的單側橫向力的干擾(如風浪、推進器、船舶裝載不對稱等)，使船舶形成向某一側的小偏航。估計這種情況可能發生，則在自動舵放大環節的輸入端加入某一極性的固定信號，這樣產生一個相應的固定偏舵角，對船舶形成一個固定的轉船力矩，用以平衡單側橫向干擾力。這一固定大小的舵角被稱為“壓舵角”。

壓舵角的大小

艦艇在風力的作用下將向下風舷橫移，同時在風壓力矩的作用下又使艦首向下風舷偏轉，從而使艦艇離開原始直航線而發生偏離。為了保持艦艇重心原直線航跡，應向上風舷壓舵，修正一個風壓角。壓舵角的大小，與風速、風向及艇速有關。但壓舵角的大小只能從舵角反饋器上讀出，壓舵大小根據實際需要來決定，總之要使船舶左右擺動對稱。當操滿舵也無法保持原航跡時，應增速，以便提高舵效，保持艦艇的原直線航跡。

壓舵角的大小一般船舶取所操改向舵角的大小，即取15°；超大型船可根據其轉頭慣性的大小略作增加，一般情況下也多取15°。操壓舵角的時機可根據預定的轉頭角(例如預定值可取為20°、30°、40°……)值加以確定，即船舶自操舵開始起算，當船舶的轉頭角度一達到預定值，迅即正舵並接著壓相反舵角。

風帆對船舶壓舵角的影響

由風帆助航船舶的受力分析可知，由於風帆橫向力的作用，使得船舶產生橫傾角，船舶的前進速度不在其縱中對稱平面內，而是有一個小的偏角，稱為漂角。船體的這種狀態相當於一個有限翼展的機翼在一定攻角下的運動。於是船在這種狀態下，不僅受到原先所受的阻力而且還受到垂直於前進速度的橫漂力和與前進速度方向相反的附加阻力，從而使得船的流線變壞和船體阻力增加。為了使船舶平穩地運行，船舶航行時會使舵偏移一定的舵角來平衡垂直於前進速度的橫漂力，但是這會使船舶阻力加大。

從相關的試驗來看，設計良好的輔助風帆對船舶的橫向漂移不會產生大的影響，壓舵角也很小，只要合理選擇帆向角，完全可以克服船舶操縱中的問題，不會對船舶的航行性能產生大的影響。

為保證在加裝輔助風帆的船舶在受風的情況下有良好的操縱性，可增大舵面積。為避免增加漂角和壓舵角，帆的布置位置應考慮到作用在船力矩的動力平衡點。

狹水道中的船舶壓舵

在淺窄航道航行時，往往同時受到水深較淺、航道較窄的影響而產生淺水效應和岸壁效應。在船舶距離岸壁較近時，岸壁效應更明顯。為了抑制船首向深水側偏轉．保持船舶沿航道航行，需向岸壁側壓舵。壓舵將有效地抑制船首向外偏轉，並控制船體成斜航狀態，利用船體斜航中產生的橫向力和舵力的橫向分量來抵消岸吸力，此時作用於船體的各力和力矩達到平衡，如圖1所示。因為航行中水深、船速、船岸問距會發生變化，上述平衡狀態是一種不穩定的平衡狀態，所以應根據當時實際情況調整壓舵角大小，從而調整船岸間距和斜航漂角，控制船舶的橫漂運動。岸壁效應越明顯，保向所需壓舵量越大。

圖1