CN101648596A - 包括一个降低空化的、扭曲型的特别是平衡舵的高速船用舵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括一个降低空化的、扭曲型的特别是平衡舵的高速船用舵装置，包括一个扭曲型平衡舵叶(100)与一个安装在上舵叶部分中的舵杆筒，所述平衡舵叶具有一种细长的型面与一个小的型面厚度以及一个朝向舵叶的螺旋桨(115)，所述舵杆筒带有一个安装在舵杆筒中的舵杆(140)，其中舵叶(100)具有两个相互重叠的、高度不同的舵叶段(10、20)，其朝向螺旋桨的前缘(11、21)通过以下方式偏置，即，一个前缘(11)向左舷(BB)或右舷(SB)偏置而另一个前缘(21)向右舷(SB)或左舷(BB)偏置，其中舵叶(100)的两个侧壁表面会聚于背向螺旋桨的后缘(15)，并且具有不同的弧形走向。

Description

包括一个降低空化的、扭曲型的特别是平衡舵的高速船用舵装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的包括一个降低空化的、扭曲型的特别是平衡舵的高速船用舵装置。

背景技术

已知各种不同结构形式的带有或不带铰接上的尾鳍的船舵，如平衡舵或平衡成型舵。同样也已知带有扭曲型舵叶的船舵，所述舵叶由两个上下相互重叠的舵叶段构成，所述舵叶段的朝向螺旋桨的前缘(Nasenleiste)按如下方式侧向偏置，即，一个前缘朝左舷偏置，另外一个前缘朝右舷偏置。

JP(A)Sho 58-30896描述了一种带有一个扭曲型舵叶的船舵，所述舵叶由一个上段与一个下段组成，其中这个两段在其朝向螺旋桨的方向上受到扭转，并且是以这种方式：这两个段只有涉及到前缘的区域才侧向偏置，然而向两个段的后缘(Endleiste)延伸的区域具有相同的横截面形状与相同的横截面尺寸。

GB 332,082同样也公开一种带有一个扭曲型舵叶的船舵，所述舵叶朝向螺旋桨的成型区域(也就是说前缘)向右舷和向左舷侧面安装，其中前缘是以尖状收缩的形式构成。两个舵叶段的横截面轮廓构成方式为：两个舵叶段位于左舷侧和右舷侧的侧壁面在后缘之间直至侧向弯曲的前缘是无隆曲亦即直线延伸，从而侧壁面不具有以不同曲率半径向外拱曲的区域。除此之外，舵叶的轮廓结构如下：两个相互重叠设置的舵叶段的两个横截面面积大小相等，并且在舵叶的整个高度上延伸。通过尖状收缩的前缘构成锐边的切口，所述切口受到空泡/化作用与损坏。这种舵的轮廓结构应该要达到提高推进力的目的。

现代化船的速度不断提高。随着行驶速度增加，流动速度也会增加，那么螺旋桨和船舵的负荷也会增加。已知舵叶的型面对称性会导致船舵表面产生低压区域，而低压区域会导致空泡/化与侵蚀。在舵叶上流速极端加速的部位会产生空泡。这时，螺旋桨的高速旋转流撞击舵叶表面。这种强加速度把静态压力降至水的蒸汽压力之下，这样就会产生可能会突然内爆的气泡。这种内爆导致损坏舵叶表面，从而为此要付出昂贵的维修成本，大多数情况是必须使用新的舵叶。

发明内容

本发明的任务在于创造一种船用舵装置，它具有大尺寸以及超大尺寸的、特别是具有扭曲型舵前缘的平衡舵叶，在其中可以避免由于形成空泡而在舵叶上产生侵蚀现象(特别是在带有高负荷螺旋桨的高速船中使用时)，并且配置一个舵杆支承装置，在所述舵杆支承装置中，伸入舵叶的舵杆筒通过一个在底面集成的颈轴承把舵力直接传递给船身，其中悬臂上的力传递是以无扭矩的纯弯曲应力的形式发生的。除此之外，还要收集作用在舵叶下部区域的、通过具有超高流速的螺旋桨排水产生的力，并且还要平衡舵叶，而不出现舵杆用轴承的损坏。

在按开头所述形式的舵装置中，通过具有权利要求1所述特征的带有特殊舵杆支承装置扭曲型平衡舵叶的在功能上相互作用解决上述任务。

依此，按本发明的舵装置的特征在于：

a)包括一个具有一个较小型面厚度的细长型面的优选平衡舵叶，平衡舵叶由具有相同或不同高度的相互重叠设置的舵叶段组成，优选包括一个高度比上舵叶段的高度小的下舵叶段和朝向螺旋桨的具有大致半圆形型面的前缘，所述前缘通过以下方式定位，即，一个前缘相对于舵叶的纵向中心线LML向左舷BB或右舷SB侧向偏置，而另一个前缘向右舷SB或左舷BB侧向偏置，其中两个舵叶段的侧壁面会聚到一个背向螺旋桨的后缘，

a1.)其中，两个前缘和后缘锥形向下逐渐减小地延伸，从而横截面面积从上舵叶段OB至下舵叶段UB减小；

a2.)或者后缘直线地并且平行于舵杆延伸，并且两个前缘锥形地向下逐渐减小地延伸，从而横截面面积的尺寸从上舵叶段OB至下舵叶段UB减小；

a3.)其中上舵叶段与下舵叶段的横截面部分在后缘与舵叶最大型面厚度PD之间的区域内具有一个长度L，该长度至少等于上舵叶段与下舵叶段的横截面部分的在舵叶最大型面厚度PD与前缘之间的长度L1的1¹/₂倍，

a4.)其中上舵叶段在左舷侧BB和下舵叶段在右舷侧SB各有一个缓弧形延伸的并且从前缘向后缘方向延伸的侧壁部分，该侧壁部分的长度为L2，它在侧壁部分从前缘至最大型面厚度PD的长度L’2加上一个长度L’′2上延伸，该长度至少等于长度L’2的1/3，其中直线延伸的侧壁部分与缓弧形延伸的侧壁部分相连，所述直线延伸的侧壁部分通到后缘中，

a5.)其中上舵叶段在右舷侧SB和下舵叶段在左舷侧BB各有一个强拱弧形延伸的侧壁部分和从前缘向后缘方向延伸的长度为L3的侧壁部分，它在侧壁部分从前缘至最大型面厚度PD的长度L’3加上一个长度L“3上延伸，该长度至少等于长度L’3的1/3，其中一个直线延伸的侧壁部分与强拱形延伸的弧形侧壁部分相连，所述直线延伸的侧壁部分通到后缘中，

a6.)其中两个直线延伸的侧壁部分具有成对相同的长度，并且位于两个侧壁部分之间的横截面部分设计为大小相同和对称的，以及

a7.)其中相对于纵向中心线LML缓弧形延伸的侧壁部分之间的间隔比相对于纵向中心线LML强弧形延伸的侧壁部分之间的间隔大，并且在两个弧形延伸的侧壁部分之间、位于纵向中心线LML两侧的横截面部分设计成非对称的，并且

b)包括一个与舵叶在功能上相互作用的舵杆，所述舵杆带有至少一个轴承，

b1.)其中，舵杆与安装此舵杆的舵杆筒一起设置在最大型面厚度PD区域中或在最大型面厚度与此区域内舵叶段的前缘之间，并且以其端侧的紧固装置在上舵叶段的整个高度上延伸，其中所述舵杆特别是由锻钢或一种其它合适材料制成，所述舵杆筒特别是由锻钢或一种其它合适材料制成，

b2.)其中深入上舵叶段的舵杆筒为作为悬臂的舵杆设有一个中心的内纵向孔，用于安装舵杆，

b3.)其中，舵杆筒横截面是薄壁结构的，并且舵杆筒在其用于支承舵杆的自由端区域内在内壁侧具有一个颈轴承，以及

b4.)其中舵杆在其端部区域内以一部分从舵杆筒伸出并且通过该部分的末端与上舵叶段相连。

令人惊讶地已表明，通过作为平衡舵的扭曲型舵叶的本发明结构，下舵叶段得到一种细长的形状，所述平衡舵型面厚度较小而且在舵叶的上舵叶段中的最大型面厚度区域中带有舵杆支承装置，从而尽管击打在舵叶上的螺旋桨排水的速度较高，但是没有附加的力消耗，也可以保持舵叶的平衡，即使舵叶具有最大的尺寸，而这只有通过扭曲型舵叶与舵叶支承装置的功能上相互作用才能达到，但是在其它舵叶结构与舵杆支承装置中就不能达到这种目的。

通过本发明创造了一种舵装置，也就是说一种由两个构件组成的系统，即一个扭曲型的舵叶与一个在功能上与此舵叶相互作用的特殊地支承的舵杆。这种舵装置是构建大型与最大型平衡舵叶的满意技术方案。其中深入舵叶的上舵叶段中的舵杆筒通过集成在上舵叶段下部区域中的颈轴承把舵力直接传递到船身上。力传递是作为悬臂的形式发生的，也就是说是以纯弯曲负荷的形式发生的，而没有扭矩。这样，这种舵杆筒横截面可以以相对薄壁的形式构成。这种薄壁性非常重要，因为舵杆筒的下部分安置在舵叶中，也就是说在上舵叶段中，并且这样对舵叶的型面厚度有直接的影响。只有细长的舵型面面，也就是较小的型面面厚度，才完全可以建造高能效的舵叶，因为一个舵型面面越厚，在螺旋桨水加速流动中所产生的阻力也就越大。

扭曲型舵叶与舵杆支承装置组合的舵装置的另外一个优点在于，使用了高等级材料。只有通过按本发明舵杆支承在上舵叶段中，才能使用高强度的锻钢，才能达到根本降低重量的目的，也就是说降低达相同功率的传统舵的50％。

与舵杆支承装置组合的舵装置的另外一个主要优点在于，只有通过集成到舵叶上也就是说上舵叶段中的这种类型支承装置，才能使用平衡舵或铲形舵的结构形式，并且舵叶的尺寸几乎没有限制。传统的舵是带有一个应急舵链挂环或舵支座的半平衡舵。这种复杂的机械结构使得在前缘处几乎不能扭曲，因为固定的应急舵链挂环与围绕应急舵链挂环旋转的舵叶不能自由变形。在这些半平衡舵中产生的舵叶内部的力与力矩要比在带有本发明舵杆支承装置的平衡舵中产生的力与力矩大得多。朝向螺旋桨的舵叶前缘的显著扭曲(Twistierung)意味着设计上巨大的不经济措施，也就是说要使用相对较厚的型面。

还有一个优点在于，通过舵杆的支承装置，平衡舵(Vollschweberuder：铲形舵)才能作为结构形式，这就意味着在以前所需的应急舵链挂环与其舵叶之间不再存在间隙。这样就可以避免通过这种间隙产生的横向流动以及由此产生的严重的空泡剥蚀。

此外，在按本发明的舵装置结构中，优选由锻钢制成的舵杆筒延长到舵叶中，也就是说延长到上舵叶段中，但是只带有一个下部的颈轴承。舵杆，同样带有一个用作轴套(Nabe)的锻件，在流体动力中心附近与舵相连，这样由于弯矩只能获得较小的负荷。通过这种结构可以消除相互重叠的振动。

通过这种细长的舵型面面以及由此通过舵叶较小的型面厚度可以保证，相对于以非常高速度撞击到下舵叶段上的螺旋桨排水的高压力保持舵叶平衡，而不会给舵杆的支承造成特别的负荷。

为了消除舵叶上的空泡，这种舵叶具有按本发明的型面，所述型面分为上半部分与下半部分，上半部分与下半部分的前缘或者是前棱以一定的角度扭曲。螺旋桨随动流动与螺旋桨随动流动相对于中心线的角度确定了型面前缘应该转动多少度。通过这种新的型面方案，螺旋桨涡流可以更好地沿着舵叶流动，并且在舵叶的型面表面上不会产生有利于空泡产生的压力峰值。舵的改善的环流导致大大节省燃料并且提高机动性能。

本发明有利的结构是从属权利要求的对象。

本发明设计一种舵装置，一个紧固板设置在上舵叶段与下舵叶段之间并且与各舵叶段固定连接，其中紧固板具有在纵向中心线LML的两侧对称的横截面部分并且具有型面和尺寸，其以其型面和尺寸一起包含上舵叶段的底板和下舵叶段的顶板(盖板)。

本发明的进一步的设计方案规定，上舵叶段的前缘与下舵叶段的前缘通过以下方式相对于纵向中心线LML向左舷BB和右舷SB偏置，即，穿过侧向偏置的前缘部分的中心线M2与一个肋骨横截面的纵向中心线LML的角度α至少为3°至10°，但还可以较高，优选8°。

另外，按本发明的设计方案还规定，上舵叶段和下舵叶段的位于左舷侧BB和右舷侧SB的缓拱弧形侧壁部分的长度L4要比上舵叶段和下舵叶段的位于右舷侧SB和左舷侧BB的强拱弧形侧壁部分的长度短。

除此以外，本发明还规定，上舵叶段与下舵叶段的强拱弧形侧壁部分的弧长BL1要比上舵叶段与下舵叶段的缓拱弧形侧壁部分的弧长BL大得多，因此上舵叶段和下舵叶段的强拱弧形侧壁部分至直线延伸到后缘的侧壁部分的过渡区域

与上舵叶段和下舵叶段的缓拱弧形侧壁部分至直线延伸到后缘的侧壁部分的过渡区域

向后缘的方向错开。

附图说明

下面借助附图对本发明的实施例进行解释，其中：

图1为一种舵装置的侧视图，所述舵装置包括一个带有一个上舵叶段与一个下舵叶段的扭曲型平衡舵叶以及一个支承在上舵叶段中的舵杆；

图2为舵装置的扭曲型舵叶的视图；

图3为扭曲型舵叶的骨架视图，其中去除了外壳并包括在两个舵叶段中的大量板形肋骨；

图4、4A、4B、4C为按照图3的舵叶的上舵叶段的四个板形肋骨；

图4D为按照图3的舵叶的下舵叶段的一根板形肋骨的放大图；

图4E为按照图3的舵叶的下舵叶段的一根板形肋骨；

图5为按照图4的板形肋骨的放大图；

图6为按照图4的板形肋骨的放大图，包括有关肋骨的侧边缘区域至纵向中心线的距离的数据说明；

图7为带有多个板形肋骨的扭曲型平衡舵叶的另一种实施形式的骨架视图，所述板形肋骨安装在上舵叶段与下舵叶段中；

图8、8A、8B、8C为按照图7的舵叶的上舵叶段的四个板形骨架的放大俯视图，包括用于安装舵杆筒的穿孔；

图8D、8E、8F为按照图7的舵叶的下舵叶段的三个板形肋骨的放大俯视图；

图9为按照图7的舵叶的上舵叶段的顶板的放大俯视图，包括用于安装舵杆筒的穿孔；

图10为按照图7的舵装置的扭曲型舵叶的放大仰视图；

图11为一个具有型面和尺寸的紧固板的放大俯视图，所述紧固板安装在案图7的舵装置的上舵叶段与下舵叶段之间，所述型面与尺寸一起包含上舵叶段的底板与下舵叶段的顶板的型面和尺寸；

图12为扭曲型舵叶的正视图；

图13为舵叶的侧视图，包括在螺旋桨侧倾斜延伸的舵叶边缘；

图14为另一种实施形式的上舵叶的肋骨的横截面形状的俯视图；以及

图15为舵杆支承装置的竖直剖面图，包括设置在上舵叶段中的舵杆筒。

具体实施方式

按本发明的舵装置200由两个功能上相互作用的并且可以解决本发明任务的构件组成，也就是说由一个带有一个扭曲型舵叶100和一个支承在其上部区域中的舵杆140的优选平衡舵组成(图1、2、3、7和14)。

在图1中所示的舵装置200中，用110标记船身，用120标记用于安装舵杆140的舵杆筒，用100标记舵叶。舵叶100配有螺旋桨115。螺旋桨轴用PA标记。

按照图1、2、3和7的舵叶100由两个相互重叠设置的舵叶段10、20组成，其朝向螺旋桨115的前缘11、21通过以下方式偏置，即，上舵叶段10的前缘11相对于舵叶100的纵向中心线LML向左舷BB偏置，下舵叶段20的前缘21相对于舵叶100的纵向中心线LML向右舷SB偏置(图4、4A、4B、4C、4D、4E和13)。通过以下方式也可以达到前缘11、21的侧向偏置，即，上舵叶段10的前缘11向右舷SB偏置，下舵叶段20的前缘21向左舷BB偏置。在中间连接直线延伸的侧壁部分16、17与26、27的情况下(所述侧壁部分通到后缘15中)，上舵叶段10的两个侧壁表面12、13与下舵叶段20的侧壁表面21、23从前缘11、21弧形地朝向一个背向螺旋桨115的后缘15的方向延伸。两个舵叶段10、20有一个共同的后缘15，但每个舵叶段10、20都有一个前缘11与21，通过它们的侧向偏置达到扭曲。

舵装置200包括优选一个平衡舵，当然也可以使用其它结构的舵，只要这些舵适用于具有一个扭曲型舵叶的设计，并且可以达到按本发明的舵叶结构的优点。两个相互重叠设置的舵叶段10、20具有相同或不同的高度。优选下舵叶段20的高度比上舵叶段的高度小一些，其中上舵叶段10的高度至少等于下舵叶段20高度的1¹/₂倍。两个舵叶段10、20的前缘11、21设计为半圆弧形的。

舵叶100具有锥形向下延伸的前缘11、21，然而后缘15直线地并且平行于舵杆140地延伸(图1、2、3)。两个舵叶段10、20的前缘11、21的锥形延伸的形式为：在上舵叶段10的型面结构相同和下舵叶段20的型面结构相同的情况下，两个舵叶段10、20的横截面面积30的大小从舵叶100的上部区域OB向下部区域UB逐渐减小，从而通过横截面积30的减小可以得到一个向下延伸的细长形状，在下部区域的型面厚度较小，它特别是可以通过两个舵叶段10、20的侧壁面12、13与22，23的延伸得到。舵叶100较小的型面厚度是本发明的一个主要特征。

如图13所示，舵叶100的朝向螺旋桨115的棱边或者前缘11、21相对于背向螺旋桨的棱边或后缘15以一个至少为5°、优选10°的角度β倾斜地延伸。

两个舵叶段10、20在最大型面厚度PD两侧的横截面部分31、32的长度L、L1设计为不同的。与上舵叶段10和下舵叶段20在舵叶100的最大型面厚度PD与前缘11、21之间的横截面部分32的长度L1相比，上舵叶段20和下舵叶段20在舵叶100的后缘15与最大型面厚度PD之间的横截面部分31具有一个更大的长度L。其中长度比例优选L为L1的1¹/₂倍(图5)。

舵叶的结构为：上舵叶段10在左舷侧BB和下舵叶段20在右舷侧SB各具有一个缓弧形延伸的、并且从前缘11、21向后缘15方向延伸的长度为L2的侧壁部分18、28，该长度L2等于从前缘11、21至最大型面厚度PD的侧壁部分18的长度L’2加上L”2，该长度L”2至少等于L’2的1/3，其中直线延伸的侧壁部分16与缓弧形延伸的侧壁部分28相连，并延伸至后缘15中(图5)。

另外，上舵叶段10在右舷侧SB和下舵叶段20在左舷侧BB各有一个强拱弧形延伸的、并从前缘11、21向后缘15方向延伸的长度为L3的侧壁部分19、29，该长度L3等于从前缘11、21至最大型面厚度PD的侧壁部分19的长度L’3加上L”3，该长度L”3至少等于L’3的1/3。其中直线延伸的侧壁部分17、27与强拱形延伸的弧形侧壁部分19、29相连，并延伸至后缘15中(图5、4D)。

根据两种舵叶段10、20的这种结构，前缘11、21和后缘15两侧的侧壁部分在最大的型面厚度PD的方向上具有上升的延伸。

上舵叶段10的前缘11向左舷侧和下舵叶段20的前缘21向右舷侧通过以下方式相对于纵向中心线LML侧向偏置，即，穿过侧向偏置的前缘部分的中心线M2与肋骨的横截面的纵向中心线LML成至少为3°至10°，但也可以更高，优选8°的角度α地延伸。

此外，舵装置200还包括一个与舵叶100在功能上共同作用的舵杆140，优选由锻钢或一种其它合适的材料制成，所述舵杆借助至少一个轴承150安装在舵杆筒120中，所述舵杆筒特别是由锻钢或一种其它合适的材料制成。舵杆140在上舵叶段10安装在最大型面厚度PD的区域中，并且只安装在此区域中(图1、2、3和15)，也就是说，在表述最大型面厚度PD的直线与纵向中心线LML(图5)的交点上。舵杆140与其紧固装置145一起在舵叶100的上舵叶段10的整个高度上延伸。出于结构上的原因，也可把带有舵杆140的舵杆筒120安装在最大型面厚度PD与前缘11、21之间上舵叶段10中。

深入上舵叶段10中的舵杆筒120作为悬臂配备一个内孔125用于安装舵杆140(图14)。舵杆筒120的设置是通过把舵杆筒推入到位于上舵叶段10的肋骨40中的根据舵杆筒外径确定尺寸的穿孔105中实现的(图3、8、8A、8B、8C)。

舵杆筒120作为悬臂梁配有一个用于安装舵叶100用舵杆140的中心内纵向孔125。除此以外，舵杆筒120直到与舵杆末端相连的舵叶100，只伸入上舵叶段10中。在其内孔125中，舵杆筒120具有用于支承舵杆140的轴承150，其中该轴承150优选安装在舵杆筒120的下端区域120b中。舵杆140通过其一个末端140b以一个部分145从舵杆筒120中伸出来。舵杆140的该延长部分145的自由下端在170处与上舵叶段10固定连接，其中这里也配置了一个连接装置，所述连接装置可以保证当例如需要更换螺旋桨轴时可以松开舵杆140的舵叶100。舵杆140在区域170中与扭曲型舵叶100的连接位于螺旋桨轴PA之上，从而为了拆卸螺旋桨轴只需要拆掉舵杆140的舵叶100，而为了螺旋桨轴的更换不需要把舵杆140从舵杆筒120中拉出来，因为不管是舵杆筒的自由下端120b还是舵杆140的自由下端都位于螺旋桨轴中心之上。在图15中所示的实施形式中，只在舵杆筒120中设置了唯一的一个用于支承舵杆140的内轴承150，这时可以取消在舵杆筒120外壁上用于舵叶100的其它轴承。

为了安装舵杆筒120的自由下端120b，舵叶100配有一个以160表示的凹口或凹座。

舵杆筒120的横截面是薄壁结构的，舵杆筒在其用于支承舵杆140的自由末端区域内内壁侧至少具有一个颈轴承130。即使在舵杆筒120的其它位置，也可以设置用于舵杆140的附加轴承。舵杆140在其末端区域140b以一个部分140a从舵杆筒120中伸出来，并且通过该部分140a的末端与上舵叶段10连接(图14)。

按图3和图7，上舵叶段10和下舵叶段20由一个构成侧壁的舵板和由水平腹板或者是肋骨40，50及由竖直腹板或者是肋骨构成，所述腹板或者是肋骨构成两个舵叶的内部加固件。腹板配有减重孔和排水孔。

如图3、4、4A、4B、4C和8、8A、8B、8C所示，舵叶100的上舵叶段10的所有肋骨40都具有相同的造型、相同的侧壁结构和一致的前缘11与后缘15，其中肋骨从各自最顶端肋骨至最底端肋骨的长度以及肋骨从上至下的横截面积的大小都是逐渐减小，从而前缘11是相对于舵叶100的底面倾斜地延伸的(图1)。

下舵叶段20的所有肋骨50都具有相同的造型、相同的侧壁结构和一致的前缘21与后缘15，其中肋骨50从各自最顶端肋骨至最底端肋骨的长度以及肋骨从上至下的横截面积的大小都是逐渐减少的，从而前缘11相对于下舵叶段20的底板是倾斜延伸的。

根据这种设计方案，上舵叶段10与下舵叶段20的前缘11、21是倾斜向下延伸的，而后缘15是直线地并且平行于舵杆140的纵向轴延伸的，如图1所示。

两个舵叶段10、20可以直接相互相连。在图7与11中，两个舵叶段10、20通过一个紧固板45相互连接。该紧固板45具有在纵向中心线LML两侧对称的横截面部分46、47并且具有表面型面以及尺寸，其一起以其型面和尺寸包含上舵叶段10的底板42和下舵叶段20的顶板41，从而在把上舵叶型材10重叠安置到紧固板45上以及把下舵叶段20从下面安装到紧固板45上的情况下，紧固板以非常小的边缘区域侧向从相互重叠安置的舵叶段10、20中伸出来(图10和11)。紧固板45具有一个位于纵向中心线LML上的、朝向螺旋桨的半圆形的边缘倒棱11’以及一个背向螺旋桨的棱边15’，它转入两个舵叶段10、20的后缘15中。紧固板45的侧壁表面45a、45b具有一致的弧形延伸。

如图3和10所示，下舵叶段20在下部区域与紧固板45相连，所述下舵叶段的肋骨50具有一个横截面结构与造型，所述横截面结构与造型与肋骨40的横截面结构与造型一致，但是在肋骨40围绕其纵向中心线LML旋转90°的情况下(图4D、4E、8D、8E、8F)。

根据图7、8、8A、8B和8C，部段A、B、C与D的肋骨40在形面上相同，但是各个肋骨40的横截面积从上至下逐渐减小，从而前缘11是倾斜延伸的。部段D包括紧固板45与部段C相连。下舵叶段20的部段E、F和G的肋骨50具有与肋骨40型面的相同的型面，但是肋骨50带有强拱弧形的侧壁部分29的侧壁位于左舷侧BB(图8D、8E与8F)，然而在图7的实施例中，肋骨40带有强拱弧形的侧壁部分19的侧壁位于右舷侧SB(图8、8A、8B与8C)。下舵叶段20的肋骨50的横截面面积在其整个长度上从上至下逐渐减小，从而下舵叶段20的前缘21同样也是倾斜延伸的(图7)。

在图9中示出了上舵叶段10的上顶板43，所述上顶板设有用于插入舵杆筒120的穿孔105。图10示出了舵叶100的仰视图，包括其两个舵叶段10、20与肋骨40和50。

上舵叶段10中用于安装舵杆140用舵杆筒120的穿孔105或者孔的直径比舵叶段10的最大型面厚度PD小一些。由于这种结构能创造非常细长的舵叶型面。

舵叶100包括其两个舵叶段10、20的横截面形状与结构的形式如下，上舵叶段与下舵叶段10、20的缓拱弧形的侧壁部分18、28的长度L2、L’2比上舵叶段与下舵叶段10、20的强拱弧形的侧壁部分19、29的长度L3短(图5与6)。从上舵叶段10的侧壁部分18至纵向中心线LML的距离α等于侧壁部分19至纵向中心线的距离α1。一直到后缘15，距离α、α1的大小总是相等，但是向后缘15ab的方向上，这两个距离却逐渐减小。在向前缘11的方向上可以得出如下距离关系：

α2＜α3

α4＜α5

α6＜α7

之后接着是最大型面厚度PD。在向前缘的方向上可得出如下距离关系：

α8＞α9

α10＞α11

α12＞α13

α14＞α15

α16＞α17

α18＞α19，

其中，距离α16与α17的比例大约为2∶1，从图6中可以清楚地看出，各距离之间处于何种比例关系，也就是说距离α9、α11、α13、α15、α17、α19相对于与其相对置的距离α8、α10、α12、α14、α16、α18基本上在向前缘11的方向上逐渐减小。具有所示距离的这种横截面型面在上舵叶段10的所有横截面上以及下舵叶段的所有横截面上延伸，因为上舵叶段10的所有横截面都具有相同的造型，这也适合于下舵叶段20的横截面，而且是在考虑实情的情况下，舵叶段100的横截面或者说肋骨在其长度上以及在其朝向前缘的区域上从上向下逐渐变尖(图10)。

根据参照图14的另一实施形式，上舵叶段与下舵叶段10、20的强拱弧形的侧壁部分19、29的弧长BL1比上舵叶段与下舵叶段10、20的缓拱弧形的侧壁部分18、28的弧长BL大，从而上舵叶段与下舵叶段10、20的强拱弧形侧壁部分19、29至直线延伸到后缘15的侧壁部分17、27的过渡区域

和上舵叶段与下舵叶段10、20的缓拱弧形侧壁部分18、28至直线延伸到后缘15的侧壁部分16、26的过渡区域

向后缘15的方向以下述的方式错置，即过渡区域

相对于过渡区域朝向后缘。其中，侧壁部分18、19与28、29的长度如下：

L3≥L2

L′2＜L′3

L4＞L′4

(图14)

会聚于后缘15的上舵叶段10与下舵叶段20的直线延伸的侧壁部分16、17；26、27的侧边优选具有相同的长度，但也可以具有不同的长度结构。

本发明也包括这样舵装置，在这些舵装置中，扭曲型舵叶100设有一个在两个舵叶段10、20上延伸的鳍板。

按本发明的舵装置通过在权利要求中所述的特征、通过在说明书中所阐述的实施形式以及通过在附图中所描绘的实施例进行表述。

Claims (7)

1.一种带有降低空化、扭曲型的特别是平衡舵的高速船用舵装置，包括一个舵叶和一个与舵叶(100)相连的舵杆(140)，所述舵叶带有一个与舵叶相配并且安装在可驱动螺旋桨轴(PA)上的螺旋桨(115)，

其特征在于，

所述舵装置(200)

a)包括一个具有一个较小型面厚度的细长型面的优选平衡舵叶(100)，该平衡舵叶由两个具有相同或不同高度的相互重叠设置的舵叶段(10、20)组成，优选带有一个高度比上舵叶段(10)的高度小的下舵叶段(20)和朝向螺旋桨(115)的具有大致半圆弧形型面的前缘(11、21)，所述前缘通过以下方式定位，即，一个前缘(11)相对于舵叶(100)的纵向中心线(LML)向左舷(BB)或右舷(SB)侧向偏置，而另一个前缘(21)相对于舵叶的纵向中心线向右舷(SB)或左舷(BB)侧向偏置，其中两个舵叶段(10、20)的侧壁面(12、13；22，23)会聚到一个背向螺旋桨(115)的后缘(15)中；

a1.)其中，两个前缘(11、21)和后缘(15)锥形向下逐渐减小地延伸，从而横截面面积(30)从舵叶(100)上部分(OB)至下部分(UB)减小；

a2.)或者后缘(15)直线地并平行于舵杆(140)延伸，并且两个前缘(11、21)锥形地向下逐渐减小地廷伸，从而横截面面积(30)的尺寸从上部分(OB)至下部分(UB)减小；

a3.)其中上舵叶段(10)和下舵叶段(20)的横截部分(31)在后缘(15)与舵叶(100)最大型面厚度(PD之间的区域内具有一个长度(L)，该长度至少等于上舵叶段(10)和下舵叶段(20)的横截面部分(32)的在舵叶(100)最大型面厚度(PD)与前缘(11、21)之间的长度L1的1¹/₂倍；

a4.)其中上舵叶段(10)在左舷侧(BB)和下舵叶段(20)在右舷侧(SB)各有一个缓弧形延伸的并且从前缘(11、21)向后缘(15)方向延伸的侧壁部分(18、28)，该侧壁部分(18、28)具有一个长度(L2)，它在侧壁部分(18)从前缘(11、21)至最大型面厚度(PD)的长度(L’2)加上一个长度L”2上延伸，该长度(L”2)至少等于长度(L’2)的1/3，其中直线延伸的侧壁部分(16，26)与缓弧形延伸的侧壁部分(18，28)相连，所述直线延伸的侧壁部分通到后缘(15)中；

a5.)其中上舵叶段(10)在右舷侧(SB)和下舵叶段(20)在左舷侧(BB)各有一个强拱弧形延伸的并且从前缘(11、21)朝后缘(15)方向延伸的侧壁部分(19，29)，该侧壁部分具有一个长度(L3)，它在侧壁部分(19)从前缘(11、12)至最大型面厚度(PD)的长度(L’3)加上一个长度(L”3)上延伸，该长度至少等于长度(L’3)的1/3，其中直线延伸的侧壁部分(17，27)与强拱形延伸的弧形侧壁部分(19，29)相连，所述直线延伸的侧壁部分通到后缘(15)中；

a6.)其中两个直线延伸的侧壁部分(16、17；26、27)具有成对相同的长度，并且位于两个侧壁部分(16、17；26、27)之间的横截面部分设计为大小相同的且对称的，以及

a7.)其中，相对于纵向中心线(LML)缓弧形延伸的侧壁部分(18；28)之间的间隔比相对于纵向中心线(LML)强弧形延伸的侧壁部分(19；29)之间的间隔大，并且在两个缓弧形延伸的侧壁部分(18；28)之间位于纵向中心线(LML)两侧的横截面部分设计为非对称的，以及

b)包括一个与舵叶(100)在功能上相互作用的舵杆(140)，所述舵杆带有至少一个轴承，

b1.)其中，舵杆(140)与安装此舵杆的舵杆筒(120)一起设置在最大型面厚度(PD)区域中或设置在最大型面厚度与在此区域中上舵叶段(10)的前缘之间，并且以其端侧的紧固装置(145)在上舵叶段(10)的整个高度上延伸，其中所述舵杆优选由锻钢或一种其它合适的材料制成，所述舵杆筒优选由锻钢或一种其它合适的材料制成，

b2.)其中深入上舵叶段(10)中的舵杆筒(120)为作为悬臂的舵杆(140)设有一个中心的内纵向孔(125)，用于安装舵杆(140)，

b3.)其中，舵杆筒横截面是薄壁结构的，并且舵杆筒(120)优选在其用于支承舵杆(140)的自由端区域内在内壁侧具有一个颈轴承(130)，以及

b4.)其中舵杆(140)在其端部区域(140b)内以一部分(140a)从舵杆筒(120)伸出并且通过该部分(140a)的端部与上舵叶段(10)相连。

2.根据权利要求1所述的舵装置，其特征在于，在上舵叶段(10)与下舵叶段(20)之间设置有一个紧固板(45)，并且该紧固板与舵叶段(10、20)固定连接，其中，紧固板(45)具有在纵向中心线(LML)两侧对称的横截面部分(46，47)并且具有一个表面型面以及尺寸，其一起以其型面和尺寸包含上舵叶段(10)的底板(42)和下舵叶段(20)的顶板(41)。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的舵装置，其特征在于，上舵叶段(10)的前缘(11)和下舵叶段(20)的前缘(21)通过以下方式相对于纵向中心线(LML)向左舷(BB)和右舷(SB)侧向偏置，即，穿过侧向偏置的前缘部分的中心线(M2)与肋骨横截面的纵向中心线(LML)成至少为3°至10°、但还可以更大、优选8°的角度α地延伸。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的舵装置，其特征在于，上舵叶段和下舵叶段(10、20)的位于左舷(BB)侧和右舷(SB)侧的缓拱弧形侧壁部分(18，28)的长度(L4)比上舵叶段和下舵叶段(10、20)的位于右舷(SB)侧与左舷(BB)侧的强拱弧形侧壁部分(19，29)的长度(L5)短。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的舵装置，其特征在于，上舵叶段和下舵叶段(10、20)的强拱弧形侧壁部分(19，29)的弧长(BL1)大于上舵叶段和下舵叶段(10、20)的缓拱弧形侧壁部分(18，28)的弧长(BL)，从而上舵叶段和下舵叶段(10、20)的强拱弧形侧壁部分(19，29)至直线延伸到后缘(15)的侧壁部分(17，27)的过渡区域

与上舵叶段和下舵叶段(10、20)的缓拱弧形侧壁部分(18，28)至直线延伸到后缘(15)的侧壁部分(16，26)的过渡区域

向后缘的方向错置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的舵装置，其特征在于，上舵叶段(10)中用于安装舵杆筒(120)的穿孔(105)或孔的直径略小于舵叶段(10)的最大型面厚度(PD)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的舵装置，其特征在于，朝向螺旋桨(115)的舵叶(100)棱边或者是前缘(11、21)与背向螺旋桨(115)的棱边或者是后缘(15)成一个至少为5°、优选10°的角度β倾斜地延伸。

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