有多少小伙伴和我一樣，小時候拿泡沫做過小船？當(dāng)時用四驅(qū)賽車的馬達做動力，舵用的木片，塑料卡片或者鐵片。當(dāng)時我一直以為船舶轉(zhuǎn)彎的原理，是通過舵葉轉(zhuǎn)動一定角度，造成由螺旋槳加速出來的高速水流偏轉(zhuǎn)，而船舶就是靠著這個偏轉(zhuǎn)的水流來推動船舶轉(zhuǎn)彎的。事實真的如此嗎？今天咱們就來聊聊船舶的舵。

大家都知道，汽車的轉(zhuǎn)彎時依靠方向盤轉(zhuǎn)動汽車車輪的方向，從而控制汽車前進的方向。雖然輪船沒有輪子，但是它跟汽車一樣是有"方向盤"的，輪船轉(zhuǎn)彎是靠船舵來實現(xiàn)的。

什么是船舵

輪船的轉(zhuǎn)向是通過船舵來控制的，通過舵輪（方向盤）依靠液壓或機械傳動裝置控制舵軸使舵葉方向發(fā)生改變，從而控制輪船方向。而舵葉就是控制輪船轉(zhuǎn)向的核心部件。

舵其實是由槳發(fā)展而來的。在獨木舟剛出現(xiàn)的時候，人們利用槳來推進獨木舟的前行并控制方向。但是隨著木舟變成船，而且船越做越大，此時就需要越來越多的人來劃槳。如果要把每把槳都兼管著前行和控制方向是很不容易的，一旦合作不協(xié)調(diào)就會偏離預(yù)定方向。慢慢的人們開始制定船尾的漿負責(zé)控制方向，可以稱之為舵漿。后來通過人們的不斷研究，舵漿面積不斷增大，如果仍然靠人劃動的話很吃力。后來人們發(fā)現(xiàn)變換槳葉的角度會影響船只的行進方向，于是人們將其固定在一個支撐點上，讓其繞軸轉(zhuǎn)動，從而出現(xiàn)了舵。

現(xiàn)代輪船舵葉大都由鋼材制作而成，一般安裝在船槳后側(cè)。舵葉內(nèi)部擁有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，通過一系列液壓裝置及機械裝置與輪船內(nèi)部的舵輪相關(guān)聯(lián)。即可通過舵輪的轉(zhuǎn)動控制舵葉的方向。

那么舵到底是如何工作的呢？

那么舵到底是如何工作的呢？

舵的工作原理如下圖，船舶在航行時，如果舵葉處于正舵位置時，則舵葉兩側(cè)所受的水作用力相等，所以對船舶的運動方向不產(chǎn)生影響。但是當(dāng)舵葉偏轉(zhuǎn)動一個角度 δ ，這時兩側(cè)的水流就不再保持對稱了，這樣舵葉偏轉(zhuǎn)角度的這面叫迎水面，它的背面為背水面。水流再要繞流舵葉時，背水面的流程就要比迎水面的要長，背水面的流速也就會更快，其上的靜壓力就會比迎水面的要低，這樣迎水面和背水面會產(chǎn)生壓力差，而兩側(cè)所受水壓力的合力就稱為舵壓力PN。舵壓力垂直于舵葉，并作用于舵葉的壓力中心O，指向舵葉的背水面。除了PN外，水流還會對舵葉產(chǎn)生一個于舵葉中心線方向一致的摩檫力PT，而PN和PT的合力就是水作用力P。舵上的水作用力P也可以分解為與水流方向的垂直的升力PL和與水流方向平行的阻力PD。

但是當(dāng)舵葉通過舵輪的控制，產(chǎn)生一個偏轉(zhuǎn)角的時候，兩側(cè)的水流就不再保持對稱了。舵葉偏轉(zhuǎn)的一側(cè)成為迎水面，它的背面則是背水面。水流在繞過舵葉時，背水面的水流流程比迎水面的要長一些，背水面的水流速度也更快。而水流速度快的一側(cè)靜壓力要低一些，即背水面的壓力要比迎水面的壓力低，這樣迎水面和背水面之間會產(chǎn)生一個壓力差。這個壓力成為舵壓力。舵壓力與水流和舵葉之間的摩擦力形成一種合力，稱之為水作用力。正是這個水作用力推動著輪船轉(zhuǎn)向。

雖然這個壓力很小，但是由于它距離船的轉(zhuǎn)動中心很遠，所以形成的使船轉(zhuǎn)動的力矩是不小的。就像阿基米德說的："給我一個支點一個扛就能撬動整個地球"。

大家是不是感覺輪船的轉(zhuǎn)向與我們想象的不同呢？