[0001] 本发明专利涉及船舶转向技术，属于船舶舵领域。

[0002] 舵是船航行的方向引导，大多数船的舵是在船行驶时才起到转向作用，未航行时不能使船体转向，如何实现在船体外部不附加装置条件下航行和静止时船体均能转向，且成本低、简单易行及操作方便的装置来达到这一要求，本专利就要解决这个问题。 发明内容

[0003] 本发明专利解决船舶转向问题，着重解决船在行驶和静止均能转向的装置。 [0004] 本发明专利技术方案：一种船体航行和静止时船体均能转向的装置，是由金属板、转轴、动力装置等构成，其特征是：转轴过矩形金属平板(舵板)的对称中心线且固定构成舵；在船体底的前端转轴竖直穿过船体的底孔与动力装置连接，动力装置与船体固定，金属平板(舵板)受动力装置驱动可以绕轴定向或定向转动；在船行驶时控制动力装置让舵板与船体轴线平行，船将沿直线行驶，反之，舵板与船体轴线不平行时船体转向；在船体静止时候动力装置驱动舵板旋转，则船体将与舵板旋转方向相反转向。

[0005] 船静止时候动力装置驱动舵旋转使船体转向的问题，根据物理学的角动量定理，船体受到水的驱动力矩和阻力矩作用转向的。为方便，设舵转速为ω0，舵板平面长为2R，宽为l，船整体看作长直板质量为M、长为2L，吃水深为h，对质心轴的转动惯量约为 忽略舵的转动惯量，水密度ρ，船体转动角速度为ω

[0006] 如附图1，对舵板微元ds面单位时间内推出水质量为ρvds＝ρω0rldr [0007] 给水的作用力大小为dF＝vρω0rldr＝ω0rρω0rdr，水给舵力矩大小为 [0008] 同理，水给船体的阻力矩为

[0009] 由角动量定理，得出

[0010] 令 整理得

[0011]

[0012] 考虑t＝0时，角速度ω＝0，解得上式，有

[0013]

[0014] 在t→∞， 即

[0015] 估算：取水密度ρ＝103(kg/m3)，M＝104(kg)，L＝20(m)，

[0016] R＝3(m)，l＝2(m)，h＝8(m)，

[0017] 可见，在很短时间内

[0018] 由于船体是受力偶矩驱动，船体不会侧向倾斜，增大ω0是可以使得船体快速转向的。

[0019] 本发明专利即通过改变舵板与船体的方向实现了通常船体航行过程中的转向，又通过改变舵板定向旋转驱动水实现了船体未航行(静止)过程中的转向，改变了以往的船体静止时的转向需另设机构来实现的方法，另一优点是舵旋转产生的是力偶矩驱动船体不易倾斜，本专利实现了船体静止时候的转向功能，同时又不会增加船体航行的阻力，设计易于实现、成本低、易操作。本专利制作模型也可以作为角动量定理教学中一富于启发性的演示实验，现象明显。在教学中应用对学生会有更多的启发教育作用。

[0022] 如附图，转轴(1)过矩形金属平板(舵板)(2)的对称中心线且固定构成舵；在船体(3)底的前端转轴(1)竖直穿过船体(3)的底孔(4)与动力装置(5)连接，动力装置(5)与船体(3)固定，金属平板(舵板)(2)受动力装置(5)驱动可以绕轴(1)定向或定向转动；在船行驶时控制动力装置(5)让舵板(2)与船体(3)轴线平行，船将沿直线行驶，反之，舵板(2)与船体(3)轴线不平行时船体转向；在船体(3)静止时候动力装置(5)驱动舵板(2)旋转，则船体(3)将与舵板(2)旋转方向相反转向。