舵的核心功能
舵的主要功能是控制船舶的航向，当船舶航行时，通过转动舵叶，使其与水流形成一定的角度，水流会对舵叶产生水动力，从而产生一个转船力矩，推动船头向左或向右偏转,使船舶按照预定航线航行。
除了转向,舵在以下情况也至关重要：
- 停船：当船舶需要紧急停车时，将舵转至最大角度，可以配合主机倒车,大大缩短船舶的制动距离。
- 保向：在风、浪、流等外力作用下，船舶会偏离航向，需要不断微调舵角来抵消这些外力,保持航向稳定。
- 横移：通过配合主机（如使用侧推器或Z型推进器），可以精确控制船舶进行平移，用于靠离码头、狭窄水域航行等。
舵的基本结构
一个完整的舵系统通常由以下几个关键部分组成：
舵叶
舵叶是与水直接接触并产生水动力的部分,其外形和剖面形状对舵的效率至关重要。
- 外形：常见的有矩形、梯形、双支点型（Fairform）和襟翼舵（Foil Rudder），现代船舶多采用流线型剖面,以减小航行阻力。
- 剖面：类似于飞机机翼的翼型，如NACA翼型，这种设计在舵叶与水流有一定攻角时，能高效地产生升力（也就是转船力）。
- 材料：早期为木材，现代多为碳钢或不锈钢焊接而成，对于一些高速船或特种船，会采用更轻的复合材料。
舵杆
舵杆是舵的“脊柱”，它是一个坚固的垂直轴，用于支撑舵叶,并将舵机的旋转力矩传递给舵叶。
- 连接：舵杆的上端通过法兰或锥形结构与舵机连接,下端则与舵叶连接。
- 受力：舵杆承受着巨大的扭矩、弯矩和剪切力，因此必须用高强度合金钢制造,并经过严格的热处理。
舰承
舵承是用来支撑舵杆、保证其正常运转的轴承,通常分为上舵承和下舵承。
- 上舵承：位于舵杆顶部，通常在舵机舱内,主要承受舵的重量和大部分径向力。
- 下舵承：位于舵杆底部，通常在船体底部或舵杆筒的末端，辅助支撑,防止舵杆在航行中振动过大。
舵销与舵钮
对于多支点舵（如半悬挂舵和悬挂舵），舵叶上设有舵销，船体结构上设有对应的舵钮（或称舵承座），舵销插入舵钮中，为舵叶提供额外的支撑点，以抵抗水流的冲击力，防止舵杆过度弯曲，悬挂舵的支点全在船体上,而半悬挂舵的下部是悬空的。
舵机
舵机是驱动舵转动的动力源，是整个舵系统的“肌肉”。
- 类型：
- 电动舵机：由电动机驱动，通过蜗轮蜗杆减速箱输出扭矩,中小型船舶常用。
- 液压舵机：由液压泵提供高压油，驱动液压油缸或液压马达，能提供巨大的扭矩，响应迅速,是大型和超大型船舶的主流选择。
- 控制：现代船舶普遍采用自动舵，自动舵能根据陀螺罗经提供的航向信息，自动控制舵机动作，保持航向,大大减轻了船员的劳动强度。
舵杆套筒
舵杆套筒是一个贯穿船体的垂直管状结构，用于保护内部的舵杆，并引导水流平滑地流过舵叶,减少涡流和阻力。
舵的分类与布置形式
根据舵叶与船体、推进器的相对位置,舵可以分为多种类型：
按舵支点数量分类
- 悬挂舵：舵叶的上部通过舵销与船体连接，整个舵叶悬挂在船体外，没有下支点,常见于双桨双舵的船或一些小型船。
- 半悬挂舵：舵叶的上部和中部有支点，下部悬空，常见于单桨单舵的大型船舶，如散货船、油轮。
- 双支点舵：舵叶的上、下两端都有支点，结构坚固，受力好，常见于大型集装箱船、邮轮等。
按舵与推进器的相对位置分类
- 普通舵：位于推进器（螺旋桨）的正后方，舵叶直接接收螺旋桨尾流的冲击，能高效地利用螺旋桨的动能，转船力矩大,是应用最广泛的形式。
- 导流尾鳍：在普通舵的正前方（即螺旋桨前方）增加一个固定的流线型鳍，它不能转动，主要作用是稳定航向，改善船尾的伴流,提高推进效率。
- 襟翼舵：舵叶的后缘带有一个或多个可以转动的“小舵面”（襟翼），当主舵叶转动时，襟翼会以更大的角度偏转，从而在不增大主舵角的情况下，成倍地提高舵效，常用于对操纵性要求高的船舶，如拖轮、渡轮、科考船。
- 倒车舵：在普通舵的后方再增加一个或多个小舵，当船舶需要倒车时，倒车舵可以转动，为倒航的螺旋桨尾流提供转向力,使倒航时也能灵活转向。
工作原理
舵的工作原理基于流体力学中的伯努利原理和牛顿第三定律。
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产生攻角：当舵机转动舵杆，使舵叶的中线（弦线）与船舶前进方向（水流方向）形成一定夹角时，这个夹角称为攻角。
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压力差产生：由于舵叶的剖面是翼型，水流流经舵叶表面的路程不同，舵叶背水面（吸力面）的水流速度快，压力低；舵叶迎水面（压力面）的水流速度慢,压力高。
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形成升力：这种压力差在舵叶上产生了一个垂直于来流方向的力，这个力就是升力，在船舶术语中，这个升力的水平分量就是转船力。
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产生转船力矩：转船力作用在舵叶的压力中心上，而船舶的重心在船的前部，转船力形成一个绕船舶重心旋转的力矩,推动船头向舵叶偏转的方向转动。
舵转一个角度 → 水流对舵产生一个侧向推力 → 推力让船头转向。
舵是船舶航行安全与高效的关键，从结构上看，它是一个由舵叶、舵杆、舵承、舵机等多个精密部件组成的复杂系统，从类型上看，有满足不同需求的普通舵、襟翼舵、倒车舵等，其工作原理巧妙地运用了流体力学，通过改变水流方向来控制万吨巨轮的航向，随着技术的发展，智能化的自动舵系统与高性能的舵型设计，正让船舶操纵变得更加精准、安全和高效。
