竞速艇模型的舵

舵，是船舶的重要附件，大多数船舶都是靠舵来进行回转的（少数用双螺旋桨推进的船舶，用左右螺旋桨旋转方向的变化来改变船的航向：右转时，左螺旋桨正转、右螺旋桨倒转;左转时，右螺旋桨正转，左螺旋桨倒转。还有的船舶则在螺旋桨外面安装一个导流管，利用螺旋桨尾流来改变推力方向，从而使船转向）。在竞速艇模型中，舵的作用尤为重要，因为各种项目的竞速艇模型在航行中，都会遇到急剧转向的情况，尤其是在高速航行时转向，舵的作用更为明显。那么，为了让竞速艇转弯更加灵活，是不是舵面积做得越大越好，遥控舵角越大越好？让我们来研究一下这些问题。

一、平衡舵、半平衡舵和不平衡舵

舵有平衡舵、半平衡舵和不平衡舵之分（图1）。舵面的一小部分在舵杆前面（“前面”指图1中的左面）的，叫平衡舵;舵面下面的一部分在舵杆前面的，叫半平衡舵;舵杆在舵面前面的是不平衡舵。

平衡舵产生舵角时，舵杆两边都受力，从遥控船模的角度讲，这样可以减轻舵机的负担，使舵机不易损坏。

当然，舵机的受力是不平均的，即遥控舵机拉动舵杆转角和舵机回中用的力是不一样的，因此舵转角和回中的速度也是不一样的。

当竞速艇高速航行时，艇尾高速水流与螺旋桨尾流给舵面后半部分面积的压力，大大高于对舵面前半部分面积的压力，使得舵的回中速度明显加快，转向后能快速进入直航，这也正是竞速艇模型希望达到的目标。

而对于用水中螺旋桨推进的竞速艇的舵，为了保证舵的强度，舵杆必须焊在舵面中间，平衡舵正是这样的形式，所以，水中螺旋桨竞速艇模型采用的都是平衡舵。

有的竞速艇为了提高艇的航行稳定性，会采用舵面上窄下宽的平衡舵（图2）。

半浸螺旋桨推进的竞速艇，其舵的牵引结构是在水面上的，因此可以用不平衡舵的形式（图3）。

半平衡舵的下面一半舵面是朝前的，艇在航行时，这个部位容易勾到水草、杂物，所以船模一般不使用半平衡舵。

二、舵面积大小与舵的长度对

竞速艇航行姿态的影响

增大舵面积能增大转舵力矩，提高回转性。同时，当舵角为零时，面积大的舵可以起到大面积“鳍”的作用，也提高了艇的航行稳定性。

但舵面积并非越大越好。由于竞速艇的航速极快，若舵面积过大，其在回转时受到的水的压力就非常大，舵效应非常强烈，就会使得艇的遥控操纵难度大增，操纵者稍微扳动一点遥控器上的操舵手柄，艇就会大角度转向，反应稍慢一点，艇就有可能发生360°原地打转的情况。

因此，竞速艇的舵面积不宜太大。

增加舵的长度对提高艇的横向稳定性是有好处的，但同时也会增加艇的航行阻力。太长的舵还会使艇在回转时产生低头力矩，严重时甚至会使艇钻水。

因此竞速艇的舵也不宜太长。

竞速艇的舵面积究竟要多大？长度要多长？应该边试航边调整、改进。一般来讲，用水中螺旋桨推进的竞速艇，其舵面积要小一些，舵的长度也要短一些（因为舵是全部浸在水中的）;用半浸螺旋桨推进的艇，其舵可以适当长一些（因为只有舵的下半部分浸水）。两种舵的宽度都不宜太宽。

三、舵的形状对竞速艇性能的

影响

由于竞速艇的速度极快，任何一个凸出在船底外的附件都会带来极大的阻力。舵不但凸出于船底，而且深入水中，因此舵在水中的阻力大小对船的速度性能有很大的影响。要减小舵的阻力，最重要的一点是选择合理的舵横剖面。

从升力原理分析，选择机翼形的舵横剖面，舵所受的阻力是最小的。

然而，实践经验证明，前缘带有小圆弧的机翼形剖面并不适合竞速艇模型（排水型船舶的舵可以有这样的剖面）。因为水的密度比空气大得多，在艇高速航行的情况下，前面的小圆弧仍有可能带来一些水阻力。所以，一般都将舵前缘也锉成尖的（图4），而且，舵的厚度要薄一些。

有的竞速艇模型产品的舵被设计成兼有水冷通道的作用，因而舵横剖面做成狭长的三角形（图5），这样，虽然舵的前缘阻力不大，但后面却会造成涡流，影响船速。因此要尽量不用这样的舵，可以把水冷管进口改到船底，用1.5毫米厚的不锈钢片另做一个舵，而且也要把舵锉成翼形。

四、艇的航行姿态和舵在艇尾

的位置

艇的回转性能与艇的航行姿态有关。从图6中我们可以看出，当艇纵倾角较大（艇艏抬得较高）时，艇的水下部分投影面积偏后，其投影面积横阻中心也偏后，它和舵之间形成的力矩很小，所以回转性能不佳，回转半径大，但由于水下摩擦阻力小，它的直线速度会加快。

当艇纵倾角较小（艇艏压得较低）时，艇的水下部分投影面积较大，其投影面积横阻中心前移，和舵之间形成的回转力矩增大，回转性能良好，但艇底浸水面积增大使水下摩擦阻力也加大，直线速度会受到影响。

还要注意舵在艇艉的位置。如果舵离螺旋桨太近，此时螺旋桨的桨流很乱，有空泡，会使舵的效率受到影响，所以，安装在螺旋桨后面的舵，不要离螺旋桨太近。安装在螺旋桨侧面的舵，要考虑到舵转角时不会碰到螺旋桨。安装在螺旋桨侧面的舵，和螺旋桨桨流已经没有多大关系，它是依靠艇的航行速度形成的艇底高速水流对舵的压力起作用的。

五、舵角

竞速艇舵的舵角不同于排水型船舶舵的舵角，普通排水型船舶的舵角最大可以到35°。但竞速艇的速度实在是太快了，艇底的高速水流及上万转的螺旋桨转速产生的水流对舵面的压力极大，舵角调到10°左右就足够了。

过大的舵角会给竞速艇带来很大的航行阻力，还会让操纵者很难控制操舵手柄的幅度，艇往往转向过头。在多艇航行或遇到大风浪时，艇会打转甚至侧翻。

所以，应该根据不同的竞速艇项目，采用不同的舵角：以左转弯为主的，如ECO、FSR艇等，左舵角调大些;以右转弯为主的，如MONO、O级艇等，右舵角调大些。

到底要多大的舵角？每艘船模的情况都是不一样的，要在实际试航的过程中，仔细反复地调试。

六、舵的制作

水中螺旋桨推进的竞速艇用的舵全部浸没在水中，由于艇的速度很快，舵经常会撞击到浮标或其他艇，因此舵要有一定的强度，舵杆的刚性要好。这里介绍一种常见的舵的做法。

找一块2mm厚的钢板，锯成舵的形状，在需要安装舵杆的位置先锯一个槽，再在铣床上用立铣刀铣成两边有圆弧的槽（铣刀直径依据舵杆的直径来确定），将一段拔直弹簧钢丝作为舵杆敲入槽内，用氩弧焊几点（图7），最后在砂轮机上把舵的形状磨削修整成型。

半浸螺旋桨竞速艇上的舵的支点是在水面上的，舵的水中受力点和支点间的距离较长（力矩大），所以舵一旦受到撞击，舵支架和艇艉板受力较大，极易损坏。解决的办法是，把舵用一个螺丝固定在支点上，这样，舵受到撞击后就会翘起来，舵支架和艇艉板就不会损坏，但问题是舵失去了作用，艇也就不会转弯了。

为了解决这个难题，我们可以在舵上装一个弹簧，让舵受到撞击翘起后还能恢复原状，弹簧舵的制作见图8。