平衡舵（1978年在天津发现的北宋船舵）

简介

根据舵杆轴线在舵叶上的位置，可分为平衡舵、不平衡舵和半平衡舵。平衡舵的舵压中心至舵杆轴线的距离小，故转舵力矩小，但舵在水流作用下易摆动，是中国造船技术一项重要的技术发明。

平衡舵转舵时，由于轴线前后部分所受的水动力对轴线的力矩，方向相反，因此转舵力矩小，可以配用功率较小的舵机。轴线之前的舵叶，在转舵时起平衡作用，故称平衡部分，整个舵也因此称作平衡舵。平衡舵多采用悬挂支承，其舵轴所受弯矩大，要求有较高的强度。此外，其平衡部分向轴线之前伸延，对船尾线型影响较大。悬挂式平衡舵多用于有两个以上螺旋桨的舰艇。

起源及发展

古画中的平衡舵

早期船舵，舵杆多固定在舵面的一侧，舵杆与舵面重心有一定距离，转动时力矩较大，费力且不灵活j中国人在宋代以后发明了平衡舵，即将舵杆固定在舵面重心所在的垂线上，可以缩短舵压力中心与舵轴的距离，减少转舵力矩，使转动的灵活度大大增加。

宋朝平衡舵的大小和结构可以从一些出土的宋船文物中看出。1978年，在天津市静海县元蒙村古运河旧道发现了北宋末年木船。该船方头、齐尾、平底，长14.62米，最大宽4.05米。船尾设平衡舵，舵杆粗糙，只是一根修整过的树干，残高2.19米。舵扇呈不等边三角形，底边长3.9米，高1.14米，舵叶总面积为2.223平方米。舵杆安插在舵扇后半部。此舵叶的形状与《清明上河图》中的船舵非常相似，这也从另一个侧面说明此时平衡舵的使用已经相当普及了。这种平衡舵能够缩小舵扇平面的摆动力矩，可使转舵较为省力，对控制船只航向有较好的效果。

目前世界上发现最早的平航舵是静海宋船的平衡舵，欧洲直到18世纪才出现类似的平衡舵j平衡舵这项重要技术，即使是在今天的船舶设计中仍然不失其意义。

平衡舵的结构

舵的种类繁多，其结构也不尽相同，现代海船普遍采用流线型舵，而流线型舵的种类也较多，结构亦不同，因此，这里着重介绍一般流线型平衡舵的结构。一般流线型平衡舵的结构主要由舵叶、舵杆、舵承组成。

为了保证舵叶的强度和线型，用水平隔板和垂直隔板按线型的组成骨架，将两块流线型舵的外壳直接焊在骨架外面。

按规范要求，舵叶焊成或修复后，每个密封部分都应进行密性试验。密性试验前应将舵表面清洁干净，焊缝应清除氧化皮及焊渣，不得对水密焊缝涂刷油漆，敷设隔热材料及水泥等。常用的密性试验方法为灌水和充气等。密性试验合格后，通常在舵叶内灌上沥青，以防舵叶内部锈蚀。

图1 舵装置布置图

舵承是用来支持舵杆、支承舵的重量及保证船体水密的设备。按其位置可分上舵承和下舵承两种。上舵承装在舵机甲板上；下舵承装在舵杆筒口或舵杆筒内。

相关概念

整个舵叶在转动轴线之后的舵，称为不平衡舵。其舵叶由多个支承承托，比较牢固。由于舵叶在轴线之后，所以舵对船尾线型影响较小。其缺点是舵压中心离轴线较远，转舵所需的力矩大，因此要配用功率较大的舵机，此外，在大风浪中容易出现转舵不灵的现象。不平衡舵多用于单螺旋桨单舵船舶。

平衡部位在舵叶下半部，且其两积小于舵叶总面积25—30%的舵，称为半平衡舵，多采用半悬挂式支承。半平衡舵的优缺点，介于平衡舵和不平衡舵之间，即转舵所需力矩、舵轴所受弯矩较小，而对船尾线型的影响则大于不平衡舵。半平衡舵多装于大型舰船。

平衡舵的舵叶剖面形状一般都是流线型的。流线型舵的特点是，舵叶产生的水动压力大，阻力小、强度高，但结构较复杂。

目前船上广泛采用的都是这种流线型剖面的平衡舵。舵叶是由水平隔板和垂直隔板组成的骨架，在骨架的外面用钢板包起来，形成一个空心水密结构。为防止生锈，在舵叶内部涂有沥青。舵叶的上下端板上开有小孔，并配有栓塞，供灌入沥青和作水密试验用。