船舶浮态对舵效的影响

    张华高

    摘 要：船舶浮态对船舶舵效有着密切的关系，为提高船舶操纵时的安全，对船舶在吃水状态、横倾状态和纵倾状态时对舵效的影响进行了分析，并得出相关结论，具有一定的借鉴意义。

    关键词：船舶 浮态 舵效

    船舶的舵效是生产实际中的重点，船舶舵效的好坏与船舶的操纵和安全生产密不可分。船舶的舵效是个变量，它不仅与舵速、船舶的尺度、舵叶面积和形状等有关，还与船舶的浮态（吃水、横倾、纵倾）有着密切的关系。

    船舶吃水对舵效的影响

    正常情况下，空载时，内河船舶设计的舵叶面积离水面的距离还较远，也就是说满载与空载时水的密度变化不大，空载或轻载时船舶的质量小，因此，满载时的舵效比空载或轻载时舵效差。如果空载时，没有按规定压载、加装燃油，船舶又存在过度的艏倾，船舶的尾吃水过度减小，使舵叶接近水面，由于水的密度急骤降低，舵压力减小，舵效自然要变差。

    这一结论的实际意义是：船舶不仅在满载时，在空载或轻载时也应关注船舶的舵效。

    船舶横倾时的舵效

    船舶在横倾状态时（其它条件不变），船舶的重心偏向于低舷一侧，而内河船舶在正常航行时，船速不高，波峰转船力矩不明显，船舶仅在推力阻力转船力矩的作用下，自行向低舷一侧转向，要保持航向不变的情况下需压高舷一侧的舵，自然向低舷一侧转向舵效好。如果船舶在高速航行时，低舷一侧形成了较高的波峰，尽管船舶的重心仍偏向于低舷一侧。此时，在推力阻力转船力矩和波峰转船力矩的共同作用下，自行向高舷一侧转向，要保持航向不变的情况下需压低舷一侧的舵，船舶向高舷一侧转向舵效好。

    这一结论的实际意义是：为船舶调头时，选择调头方向提供科学依据，航行中帮助船舶把握好提前或延迟“叫舵”的时机。有利于安全航行。

    船舶纵倾时的舵效

    关于纵倾时的舵效，大连海事大学出版社2010年出版的现行船员适任考前培训专用教材《船舶操作》中，有这样一段描述：“艏纵倾的船舶，舵效变差”，但船员在实际工作中却发觉，艏纵倾的船舶在调头做旋回运动时，旋回圈直径却更小，甚至在同一本教材中也有这样的描述：“艏纵倾时旋回直径将减小，若艏纵倾增大量为船长的1%，旋回初径可减小10%左右。”等等。学员感到迷惑：为什么舵效变差了，旋回圈直径还会变小？

    船舶艏倾时，船尾上翘，只要不是过度艏倾，由于水的密度变化不大，舵压力减小可以忽略。此时，由于船舶重心前移，转船力臂增加，舵压力与转船力臂的乖积为转船力矩是增加的。所以船舶艏倾时由于转船力矩的增加，使得旋回圈直径减小，这与实际是相符合的。那么为什么又说舵效变差了呢？

    要回答舵效为什么变差了这一问题，首先回顾一下什么是舵效。舵效是指：“船舶在各种不同状态下，用舵设备操纵船舶所表现的综合效果。”这一定义比较拢统，我们再来看衡量舵效好坏的舵效指数：

    ω=K/T×δ

    其中，ω：舵效指数；K：船舶旋回指数；T：船舶的追随性指数；δ：舵角。

    舵效指数越大船舶的舵效越好，从舵效指数中可以知道在一定舵角时舵效考察的是船舶的旋回性和追随性两个方面。旋回圈直径小只能说明船舶的旋回性好，不能说明舵效就一定好。

    当船舶处于艏倾状态，在一定的舵角条件下，一方面K值增加，旋回性变好，旋回圈直径减小，另一方面T值也增加，应舵时间变长，船舶的纵距增大，追随性变差。而T值的增加比K值大，导致了船舶舵效系数减小，从而舵效变差。

    这一结论的实际意义是：在同等条件下船舶处于艏倾状态比艉倾或正浮状态时调头旋回圈直径小；但应舵时间长，纵距大。船舶旋回运动调头时，正前方水域不是很宽裕时，提前一点慢车是很有必要的。

    （作者单位：重庆航运旅游学校）