帆船舵的主要目的当然是使舵手能够操纵船只,但设计良好的舵也能像龙骨一样提供迎风的水动力升力。
将帆船舵分成不同的类别相当简单——它们可以是:
- 舷外或舷内舵,
- 不平衡、平衡或半平衡,
- 龙骨悬挂式舵、尾鳍悬挂式舵、横梁悬挂式舵或铲形舵。
在停泊季节期间,在任何一家规模相当大的船厂里逛一逛,你都会看到其中大多数的例子……
舷内和舷外帆船舵
如果舵杆穿过船体底部,则为舷内舵。反之,如果没有穿过,则为舷外舵。
大多数舷外舵都是通过舵柄来转动的,因为没有可以安装舵轮象限仪的舵杆。
下面显示的两个舵是舷外舵的完全不同的例子。
图 1 显示的是一个在当今的巡航船上很少见到的龙骨悬挂式舷外舵的示例。
像图 2 中的舷外舵一样,在船漂浮时可以轻松拆卸以进行维护或维修。不过,你可能很难用图 1 中的舵的“仓门”来做到这一点!
图 3、4、5、6、7 和 9 中可以看到舷内舵的示例。
不平衡舵
该不平衡舵由全长尾鳍支撑。
它是不平衡的,因为整个舵位于其轴线的后方,而轴线位于舵杆的中心线上。
转向时,流过尾鳍的水的全部力量都会作用在舵的一侧 – 这一点对于舵手来说非常明显,尤其是在舵柄操纵的船上。
图3——不平衡的帆船舵
平衡舵
这里所示的舵被认为是平衡的,因为它的一部分位于轴线的前方。
当舵转动时,作用在前部上的水流所施加的力部分抵消了作用在轴后部的舵区域的力。
这减少了舵柄的负担并使舵手的工作更加轻松。
图 4——平衡的帆船舵。
半平衡舵
此处显示的舵由半长尾鳍支撑。
舵的上部(舵鳍后部)不平衡。
然而,舵在尾鳍下方的部分与舵从其轴线向前突出的部分相平衡。
舵负荷将会减轻。
因此,这种类型的舵被称为半平衡的。
图 5-半平衡帆船舵
龙骨悬挂舵
在过去的大排水量、长龙骨船上经常可以看到龙骨悬挂式舵。
这是 20 世纪 60 年代的尼科尔森 32。
虽然螺旋桨受到了很好的保护,但螺旋桨气流仅作用于舵的一小部分,再加上巨大的排水量和全长龙骨,使近距离机动操纵成为一种碰运气的事情。
图 6 – 龙骨悬挂式帆船舵
尾鳍悬挂舵
舵鳍是帆船船体内置的一种结构,其唯一目的是支撑舵。
全长尾鳍能提供高度的舵安全性,但会产生较高的舵负荷,需要较长的驾驶舱扫掠舵柄或轮式转向。
半尾鳍可以解决这个问题,因为它们允许使用半平衡舵。
图 7 – 悬挂在船尾的帆船舵
横梁悬挂舵
横梁悬挂式舵通过称为枢轴和舵销的铰链机构固定在船上。
舵销总是包含一个销钉,而舵销总是有一个用于插入销钉的孔。通常,舵销连接到舵上,而舵销连接到船尾——但并非总是如此。
此处显示的示例(在 Sadler 25 上)是一种混合体,包含全长尾鳍以提供额外的安全性。
图 8 – 悬挂式帆船舵
铲舵
从流体动力学角度来看,铲形舵效率最高,并且正在成为现代帆船的标准。
舵与船体之间的间隙越小,船体提供的端板效应越大。
但作为前缘没有支撑的悬臂,除非经过适当的设计和制造,否则其稳健性可能是一个问题。
图 9 – 铲舵