基本介紹
- 中文名：貝克舵
- 外文名：Becker rudder
- 別名：貝克高負荷舵
- 領域：船舶工程
- 屬性：襟翼舵
- 發明者：貝克
簡介,結構,工作原理,沿革及運用,注意事項,安裝工藝,
簡介
舵設備是船舶在航行中保持和改變航向及旋迴運動的主要工具。俗話說“大海航行靠舵手”，舵設備對於航海人員的重要性不言而喻。1960年德國工程師貝克先生髮明了貝克舵，突破了人們傳統的概念M(轉舵力矩)在舵角35°時達到最大值，隨後其被廣泛的套用在港內拖輪以及江內的小船，發展至今天由貝克先生創立的BECKERMARINESYSTEM已經建立了一套完整的體系。
貝克舵的襟翼(副舵)面積約為總舵面積的25%，轉角比為2，襟舵角最大可達90°，其側向力較普通舵高出50%。貝克舵有多種型式，可用於設有舵踵的船上，也可製成懸掛式，還可與固定或轉動導管組合使用，以進一步提高推進和操縱性能。懸掛式的舵桿承受彎矩很大。在大型船舶上採用舵軸筒-舵桿-舵桿軸承(筒稱KSR)支承結構，由舵軸筒承擔經舵桿傳遞的部分彎矩，以減小舵桿直徑。貝克舵自20世紀60年代初用於內河船以後，又推廣至海船。在近海船、多用拖船及消防船等船舶上套用較廣。
結構
Becker Rudder 的設計是由兩片舵葉來組成一個舵面積的。 靠近車葉的內側舵面， 稱叫主舵葉，它所起的作用和構造就相當於所使用普通舵的一部份；在這一主舵葉的後面，也叫外側，與主舵葉在同一平面上聯在一起的，有一個副舵葉。在正常工作時，它和主舵葉緊密結合在一個平面上，組成了一個完整的舵。這種結構的舵葉有別於其他的舵。因為主、副舵葉作為一個舵的整體，它可以轉動而達到某一個舵角；它的副舵葉，相對於它的主舵葉來說，又是可轉動的，換言之，兩片舵葉之間也可轉動，從而來形成另外一個舵角。
不同類型的船舶，根據其操縱性能上的要求，主、副舵葉舵面積的比例會有所不同。一般主舵葉（內側的一塊舵面）約占三分之二，而副舵葉（外側的一塊舵面）約占三分之一。
綜上所述， Becker Rudder 是由兩片舵葉，來共同構成一個完整的舵面。正常操作時，兩片舵葉是緊密結合 ，形成一個完整的舵， 但當在港內操縱需要時， 外側的副舵葉相對於主舵葉也是可以轉動的，以形成更大的舵角，從而來荻得更大的迴旋動力。
工作原理
傳統的舵在使用滿舵時，其舵角一般能達到 35°左右（但也有些單舵葉的船舶，能達到 45°），而 Becker Rudder 在用滿舵 60°時，主舵葉的舵角先達到了 35°停止了轉動，而副舵葉則繼續轉動，一直達到 60°為止。這樣，當螺旋漿車葉的排出流打到主舵葉上，因為有舵角，在船尾產生橫向和向前的二個分力；但當部分的排出流打到了副舵葉上，由於副舵葉的角度較大，達到了 60°，在船尾產生一個橫向的推力，這一橫推力和主舵葉上產生的橫向推力方向一致；但副舵葉的大舵角受到了排出流的衝擊，使船舶增加了向前的阻力。（向前的阻力增大是由於舵角大，相當於在船尾固定了一個幾乎是橫向的鋼板，並且遇上了排出流的流水衝擊）。
Becker Rudder 在滿舵 60°的情況下， 主、副舵葉兩個不同角度的舵面所產生的橫向推力， 方向一致從而相疊加；但船舶向前的阻力增加，抵消了部分主舵葉上向前的分力，且整個排出流的方向被舵葉導向 60°的方向，從而對船尾產生一個幾乎是橫向的推力，使船舶在幾乎不向前移動、或很少向前移動的情況下，產生較大的迴旋動力，這就是 Becker Rudder 簡單的工作原理。
沿革及運用
Becker Rudder 早期一般大多用在船長為 100 到 150 米左右、排水量在 10000 噸左右或以下的散、雜貨船舶。裝有這種舵的船舶主要用於運輸一些特殊的物資，如軍火、設備等去一些港口條件不是很好的地方，比如非洲的一些港口。有些港口沒有拖輪服務，自然條件比較複雜，二裝有 Becker Rudder 的船，就相當於在船艉也安裝了一個側推器，可以自行較為方便地靠、離碼頭。近年來，裝有 Becker Rudder 的船舶尺度越來越大，且隨著世界範圍內的經濟合作日益緊密，技術轉讓越來越普及。目前一些主要的造船國家都在造這種類型舵的船舶，並且這種類型舵已逐漸在一些貨櫃船舶上安裝使用。如美國萊克斯（ LYKES）輪船公司的貨櫃船 LYKES MASTER輪，總長 217.17 米，2000 箱位，就裝有 Becker Rudder 。該輪就是由我國上海江南造船廠建造的。
注意事項
（1）裝有 Becker Rudder 的船舶的推進器都是可變螺距（CPP）的。由於 CPP的船舶是靠調整車葉的角度來獲取前進的速度， 而角度是可任意調控， 所以速度也可隨之任意變換， 相當於無級變速。因此，如有需要，裝有 Becker Rudder 的船舶可以用最小的車速，使船舶在不前進的情況下原地轉向。一次在操作 LYKSE MASTER輪離碼頭時，用微速進車，滿舵 60°，船不前進，但產生了極為明顯的偏轉。
（2）Becker Rudder 也可以按正常的舵使用，10°，20°，30°等舵角都可以用 （當舵角 35°以下時，主、副舵葉是結合在一起作為一個整體來轉動的），所以下舵令時要明確，用英文口令從左（右）舵 5°，一直到左（右）舵 60°。但是如果你要用左、右滿舵的口令時，則必需說明這個滿舵是到 35°還是 60°的，即 Hard-starboard to Thirty-five 或 Hard-starboard to Sixty 。
（3）在離碼頭時，如果想讓船舶在轉向的同時，又向前進，以便使船舶逐漸遠離碼頭，則不要使用 60°的舵角， 如果用了 60°的舵角， 船舶獲得前進的速率是非常不明顯的。
（4）在港內操作時，使用 Becker Rudder 到 60°舵角，車速一般控制在慢速以下，在快車或較高車速前進的情況下，一般不用 Becker Rudder 到 60°舵角。主要有二個原因，一是因為用快車時總想獲得前進的速度， 但 Becker Rudder 到 60 舵角，將會嚴重的影響正常的速度， 且在快車的情況下，正常的滿舵 35°，船舶的操縱性能也是很好的；二是因為舵角過大而用快車，容易引起舵葉變形。但停車淌航時為了增加舵效，可以用 Becker Rudder 到 60°，以增加迴旋的動力。
安裝工藝
如圖1《貝克舵安裝圖》所示，貝克舵主要由舵軸管、舵桿、舵葉組成，其安裝工藝的關鍵就在舵軸管結構的安裝。
圖1 貝克舵安裝圖
假體是位於舵葉上方與船體底板相連的結構體，具有與舵葉剖面相似的流線型外形。在安裝舵軸管之前，應先完成假體結構的預製與預裝。預裝時，要求待艉分段翻身合攏後，再吊裝假體預製件。預裝完成後，按設定的位置將假體的底板和中縱筋中間部分割去，吊裝並焊接舵軸管。
安裝舵軸管的順序如下：
（1）採用拉鋼絲法確定舵機中心線。根據舵系理論中心線上、下基準點，分別放置拉線架，選用0.8mm鋼絲拉線，此鋼絲代表舵系中心線。
（2）穿過船體艉段，由下往上起吊舵軸管結構，使鋼絲垂線和舵軸管的中心線重合。軸管法蘭下邊緣位於基線以上4 200mm，軸管法蘭平面縱向中心線與船體中心線(即舵角零位線)重合，用輔助材料支撐固定。
（3）舵軸管和艉段、假體的焊接要求由兩名焊工對稱焊接連線的結構，由下至上或由上至下，並時時注意測量焊接變形，以調整焊接程式。其對接焊一面焊後，另一面封底焊應刨槽見白，保證焊透，刨槽質量應有專職檢驗員檢驗。
（4）完成假體外殼板的裝焊，注意左右對稱焊接，確保塞焊縫質量。
（5）拆除輔助材料。
