Balanserat roder

Olika typer av roder: 1, vanligt roder; 2, hängande roder; 3, överbalanserat roder; 4, balanserat roder; 5, obalanserat roder (gångjärnslinjen visas som axel 'A')

Balanserade roder används av både fartyg och flygplan. Båda kan indikera en del av roderytan framför gångjärnet, placerad för att sänka kontrollbelastningarna som behövs för att vrida rodret. För flygplan kan metoden även tillämpas på hissar och skevroder ; alla tre flygplanets kontrollytor kan också massbalanseras , främst för att undvika aerodynamiskt fladder .

Fartyg

Ett balanserat roder är ett roder där rodrets rotationsaxel ligger bakom dess framkant. Detta innebär att när rodret vrids, verkar vattentrycket som orsakas av fartygets rörelse genom vattnet på den främre delen för att utöva en kraft som ökar avböjningsvinkeln, vilket motverkar trycket som verkar på efterdelen, vilket verkar för att minska avböjningsvinkeln. En grad av halvbalans är normalt för att undvika roderinstabilitet, dvs området framför pivoten är mindre än bakom. Detta gör att rodret kan flyttas med mindre ansträngning än vad som är nödvändigt med ett obalanserat roder.

Roder från SS Storbritannien

Det balanserade rodret uppfanns av Isambard Kingdom Brunel och användes först på SS Great Britain , som sjösattes 1843. Men balanserade roder användes mycket tidigare, sett i Ming Kinas skattskepp i början av 1400-talet

Flygplan

Schematisk bild av ett hornbalanserat flygplansroder; horn skuggat ljusare blått

Schematisk över ett infällt balanserat flygplansroder; balansyta skuggad ljusare blå

Horn balanserat roder av en de Havilland Mosquito

Hornbalanserat skevroder på en ATR 72

Massbalansering av skevroder på Messerschmitt Bf 110

Kontroll av flygplan kompliceras av deras rörelse i tre dimensioner, girning , stigning och rullning , snarare än en, men det finns ett liknande behov av att minska belastningar, tacklade på samma sätt som på ett fartyg med någon del av ytan som sträcker sig framför dess gångjärn. Detta kallas aerodynamisk balans. Dessutom, eftersom flygplanets kontrollytor är monterade på flexibla strukturer som vingar, är de benägna att svänga ("fladder"), en farlig effekt som kan botas genom att föra kontrollytans tyngdpunkt (cg) till gångjärnslinjen . Detta kallas massbalansering.

Aerodynamisk balansering

Principen används på roder , hissar och skevroder , med metoder som förfinats genom åren. Två illustrationer av flygplansroder, publicerade av Flight Magazine 1920, illustrerar tidiga former, båda med böjda fram- och bakkanter . Båda är monterade så att arean på balanseringsytan framför gångjärnet är mindre än rodret bakom. Olika layouter har prövats genom åren, i allmänhet med mindre balans-/roderområden. De flesta faller inom en av två kategorier: hornbalanserad , med små förlängningar av kontrollytorna framför gångjärnslinjerna vid deras spetsar, eller infällda balanserade med förlängning(ar) av kontrollytan i utskärningar i deras stödjande fasta yta. Frise skevroder använder en variant av den senare balansen, med nosen på den uppåtgående ytan utskjutande under vingen, men inte vice versa, för att ge både balansering och asymmetriskt motstånd. Irving balanserade skevroder har inga utsprång men utnyttjar skevrodens avböjning inducerad tryckförändring över och under vingen, avkänd via gångjärnsgapet, för att underlätta rörelsen.

Massbalansering

Fladder uppstår när kontrollytan förskjuts från sin avsedda avböjning. Eftersom skevroder är på de långa, smala vingarna som kan vrida sig under belastning, är de den yta som är mest benägen att svänga. Om tyngdpunkten ligger bakom gångjärnet kan ytan röra sig som en pendel och genomgå påtvingad enkel harmonisk rörelse med ökande amplitud. Att lägga till balanserande vikter som gör att tyngdpunkten och gångjärnslinjen sammanfaller löser problemet. Dessa vikter kan vara i näsan på ytan, eller lättare massor fästa längre före gångjärnet externt.

Bibliografi

  Oscar Parkes British Battleships ISBN 0-85052-604-3