《驾驶台操舵》，针对一些年轻驾驶员，在正常航行期间，盲目大角度操舵，造成危险局面，有可能引发船舶及设备的安全事故。本文从操舵的基本原理，分析了盲目操舵的危害性，并从原理上解释了“早让、宽让”的操船基本原则，希望能给年轻的驾驶员一点借鉴。
駕駛台操舵
上海遠洋運輸公司
摘要：駕駛台操舵涉及航行安全，及重要設備安全。特別是在大風浪中，或在高速航行時，盲目大舵角操舵，有可能引發船舶及設備的安全事故。本文簡述了操舵的基本原理，分析了盲目操舵的危害性，並從原理上解釋了「早讓、寬讓」的操船基本原則，希望能給年輕的駕駛員一點借鑒。
[關鍵詞] 操舵 大舵角 水動力 舵效 側向漂移 船舶阻力 側傾 縱傾 GM值 早讓 寬讓
0、引言
1、駕駛台操舵，目的是為了操控船舶，這不但涉及到航行安全，同時涉及到重要設備安全。特別是在大風浪中，或在高速航行時，盲目大舵角操舵，可能引發船舶及設備的安全事故。類似事故已多次發生，需要引以為戒。本文從操舵的基本原理著手，分析了盲目操舵的危害性，希望能給年輕的駕駛員一點借鑒。
2、操舵方式簡介
3、操舵的目的是為了控制船舶航向，習慣上稱為「操船」。把舵轉一個角度，流經舵葉二面的水流，對舵葉產生一個「水動力」，此水動力在船體上產生一個扭轉力矩，使船舶轉向，達到我們所需要的航向。
駕駛台操舵，一般有以下幾種操舵方式：1、自動舵：正常航行時，以電羅經信號，來控制舵的動作，最終達到我們需要的設定航向、並保持該航向。2、手動舵：進、出港時，或其他特殊情況下，由手水根據舵令操舵。3、應急舵：使用應急操舵手柄操舵，開環控制，反應時間短，在緊急情況下使用。
如下圖一所示，駕駛台操舵儀表台，分別由操舵手輪、舵角指示、電羅經、舵機控制板等部分組成。
圖一：駕駛台操舵儀表台
2、舵效的影響因素
對於一條特定的船來說，我們希望，從下達操舵口令，開始操舵起，到所需要航向的這個時間，要盡可能短。這個「轉船」的能力，我們稱之為「舵效」，操船時，希望有良好的舵效。
舵效的好壞與相對水流速度的平方成正比，這個水流速度對舵效的影響最大，是平方級關係，主要取決於船速，以及當時流的情況。這裡說的是船速，不是主機轉速，主機在工作，船速越快，舵效越好；主機停車，但是還有船速，理論上還會有舵效，但這時舵效已經很小了，有可能不足以克服轉船的阻力，無法使航向產生實際的改變，所以主機停轉後，雖有舵角，但是，一般不會有良好的舵效了。
這就是有經驗的操船人員，不願意「停車」讓船的原因，主機停車後，船更難控制了。靠、離泊時，沒有實際的船速，但是主機在運轉（螺旋槳在轉），相對於舵葉有很大的水流速度，此時，舵效是存在的。
舵效的大小與舵葉的浸水面積成正比，這取決於吃水，因此，空載船的舵效就相對差一點。
舵效也與舵角的大小近似成正比。這是一個拋物線的關係，有一個頂點，海船是36度，超過這個角度，舵效不增反降。這是36度滿舵的來歷。對於具體的船舶，可以利用開闊水域做一定的試驗，以確認操多少度時，舵效最好!
4、舵效的副作用
5、在操舵時，水動力的橫向分力FL 和力臂L，形成轉船力矩，以達到船舶轉向的目的。這是我們所需要的。同時還有以下四個方面負作用出現。這些負作用，在高速、大舵角操舵時，會嚴重影響航行和設備安全，需要在實際操作中注意避免。在港速時，由於船速下降明顯，作用在舵葉上的「水動力」也會下降，所以港速時用舵，實際產生的負作用就不會十分突出了。
如下圖二所示，舵的水動力示意圖。水動力F分解成FL 和 FD 。為了方便受力分析，我們把作用在舵上的水動力，平移到船舶重心G點，縱向分力R，橫向分力T。
由於舵板中心點O點和船舶重心點G點不在一個平面上。因此，在垂直方向也會產生一個力臂，在水動力橫向分力T的作用下，產生一個橫傾力矩；同時，在縱向分力R的作用下，會產生一個縱傾力矩。水動力橫向分力T，會使船舶形成漂移，縱向分力R對船舶產生阻力。
圖二：舵的水動力示意圖
船舶的側向漂移。在窄水道或內河航行時，經常需要大角度操舵。如彎道轉角大，需要在高速時，大舵角操舵，才能獲得良好舵效，以快速改變航向。但此時，在橫向分力T的作用下，船舶會自動向用舵的反方向漂移，「舵效」越好，側移越大。本想在高「舵效」時，快速地小半徑轉彎，但是實際情況與願望是相反的，如果再加上風、流的作用，船就難以控制，有可能衝上淺灘、或和障礙物擦碰。
船舶阻力加大。在高速、大舵角操舵時，在縱向分力R的作用下，會使主機負荷突發猛增，主機油門瞬間推到允許的最大值，主機失速。外在表現就的船舶抖動，主機突發高排溫，船速降低；可見，船舶在高速時，操大舵角，會嚴重影響主機安全；
船舶的側傾。船舶高速，大舵角操舵時，如果碰巧船舶配載等因素造成GM值過小，船舶穩性變差，同時增加了垂直方向的力臂，形成巨大的側傾力矩。再加上風、流的疊加作用，船舶就相當危險了。重則側翻，造成嚴重安全事故，這樣的事故，已發生多起，需要引以為戒；輕則側傾，船舶無法在恢復力臂的作用下回復到正常狀態，直到主機停車後才能消除側傾。特別是集裝箱船，或裝載特殊貨物時，GM值偏小。高速航行時，大舵角用舵，有可能引起船舶側傾，實際操船中，需小心用舵。
船舶的縱傾。這個作用對船舶的影響比較輕微，危害不大。最多就是造成船舶「埋頭」，進一步增加船舶阻力，影響船速。
4、早讓寬讓的意義
操舵時產生的舵效和上面這4個負作用，是共生共存的，他們都是原自於作用在舵葉上的「水動力」。船速越高，舵角越大，這些負作用就越大。因此，在實際操舵中，一定要考慮到操舵的負作用存在。盡可能避免大舵角操舵。這是避碰規則上所說的「早讓、寬讓」的道理所在。不是說您的應急能力不行，而是說在緊急情況下，船舶往往是難以控制的，或不受人為控制的。如對這一點能夠充分理解的駕駛員，相信他一定會做到「早讓、寬讓」，盡可能避免在高速時，大舵角操舵。
2020/3/9