回舵试验是布瑟尔(Burther)于1969年提出的船舶航向稳定性的定义试验,该试验方法实质为回转试验(或螺线试验)的延续,该试验是检验船舶直线稳定性的一种最简便的试验方法。
进行回舵试验时,先将舵转至一规定的舵角(例如20°),使船舶进入定常回转。然后,以尽可能快的速度把舵回到零舵角,同时记录船舶回转角速度r随时间t的变化。到船舶重新进入定常运动状态,则可结束试验。再将舵转至相反一舷同样舵角,重复进行上述试验。试验结果可将r—t关系画成如下图1所示的曲线:
在上图中,实线表示具有直线稳定性的船舶的试验结果。虚线表示不具有直线稳定性的船舶的试验结果。前者无论从左肱或从右舷回舵至零舵角时,最终的回转角速度均趋于零。即在零舵角下,船舶将恢复为直线航行。这正是船舶具有直线稳定性的一种特征。后者从左舷回舵和从右舷回舵,最终船舶将分别趋近于以角速度a和b作定常回转。即舵角为零时,船舶仍会向不同方向回转。这正是船舶不具有直线稳定性的特征。与螺旋试验结果相比较。可见图中的ab之间距离也就相当于螺旋试验中滞后环的高度,所以它也是不稳定范围的一种度量。
具有直线稳定性的船舶,回舵试验结果还可以表示成下图的方式:
其中竖坐标是角速度的自然对数,横坐标是时间。英国海军研究所(AEW)提出以ln(r)—t曲线的斜率来表示船舶直线稳定程度。在图中,这一斜率为:
实际上,在线性简化下有:
其中m为常数,取上式对时间的导数为:
或写成:
(1)
(1)式表明,上图所示回舵试验结果曲线的斜率,也就相当于线性简化讨论的直线运动稳定度。
回舵试验是检验船舶直线稳定性的一种最简便的试验方法。它所得到的结果可以与螺旋试验或逆螺旋试验的结果相比较。因而它是一种常用的简单的试验方法。
一般,进行回舵试验时要使用角速度陀螺来测量回转角速度。在没有这种仪器来直接测量角速度时,可以用舵回舯后,到船舶进入定常运动之间,船舶艏向角的总变化来估计其稳定性。这种艏向角的变化,相当于在回舵试验中回转角速度对时间的积分。在上述过程中,如测得艏向角变化为15°~20°时,则表示有很好的稳定性;船向角变化为35°~40°时,表示有适中的稳定性;艏向角变化为80°~90°时,则相当于临界状态,大于90°的艏向角变化往往表示船舶不具有直线稳定性。