CN102791573B - 用于船只的舵组 - Google Patents

Abstract

用于船只（100）的舵组（10），包括舵叶（12），该舵叶可释放地联接至舵销（11）上，舵销（11）能够沿在舵叶（12）的平面上通过的轴线（A）转动，以限定船只（100）的前进方向，舵叶（12）还以可转动方式连接至配合到舵销（11）上的支撑元件（14）上，从而舵叶（12）当由舵销（11）释放时，可自由地在降下位置与最大升起位置之间转动，在该降下位置中，舵叶相对于舵销（11）纵向地布置，在该最大升起位置中，舵叶与舵销（11）大体相垂直，其中，舵叶（12）与舵销（11）的可释放联接通过连接元件（13）得到，该连接元件可在预定负载下破坏，以释放舵叶（12）相对于支撑元件（14）的转动。

Description

用于船只的舵组

技术领域

本发明涉及用于船只的舵组。

背景技术

在航海领域中，在其中舵撞到浅海床以及撞到沉没、部分地浸没或漂浮的物体的情况下可引起的问题是熟知的。

实际上，在大多数船只中，舵是相对于龙骨向下延伸最多的部分。

在其中存在撞击的情况下，舵将应力释放到船身的局部结构上，该局部结构可被损坏，并且/或者在某些情况下破裂。

在这种最后情况下，在船身中形成泄漏，这可引起船只沉没。

重要的是要注意，这种危险对于装有舵的全部船只是普遍的，而不管用于建造它使用的材料，不管它是木材、玻璃纤维还是金属。

为了避免这个问题，已经开发了主动和被动防止系统。

在船上设置回声探测装置代表了主动安全性(即它需要船只的船长的动作)的一个例子，这些回声探测装置使得可以保持跟踪海床的深度。

然而，这样的装置具有不指示正在水中摆动和/或漂浮的可能物体的存在的重大缺陷。

另一方面，现在关注被动安全性，当今在市场上具有所谓的“安全”舵，这些“安全”舵使得可以减少或消除撞击在舵自身上的物体对于船身可能引起的悲剧后果。

安全舵的第一例子在美国专利US3269347中描述。

在该专利中描述了一种舵，该舵在一侧上固定地连接至相关的销，像在所有普通船只中那样，而在另一侧上，它铰接到销的尾部。

具体地说，这种舵由两块板保持在操作位置中，这两块板压靠舵自身，其中在一块板上设有联接突起，并且使凹槽形成在舵上。

当已经超过由于舵撞击部分地浸没或漂浮的物体而产生的、可由用户设置的预定力时，切向作用将板的突起与舵的凹槽脱开，从而舵自身可转动，直到它与第二凹槽相接合，该第二凹槽将舵固定地连接在舵位置中。

因而避免的是：在其中存在对于部分地浸没或漂浮的物体的撞击的情况下比使舵转动的力大的力相对于船只的船身释放，因而保护它免于损坏或免于破裂。

在US3269347中描述的实施例中，上述预定力的调整(使凹槽的和相关突起的形状和深度相同)通过作用在螺栓的松紧度上进行，该螺栓使板压靠舵。

在撞击而使舵自由之后，为了重新定位它，必须松开锁定螺栓，将舵带回其操作位置中，并随后像在碰撞之前的条件下那样拧紧螺栓。

清楚的是，在船只正在航行的同时进行上述操作是多么成问题，特别是在快艇的情况下，并且参考舵必须释放自身所需的预定力来以正确量手动拧紧螺母，是相当不可能的。

法国专利FR2649952描述了另一种舵，该舵一旦已经超过预定力(由于舵对于部分地浸没或漂浮的物体的撞击而已经引起该预定力)就与相关的销脱开。

如上文那样，甚至在这种情况下，因而避免了：在撞击部分地浸没或漂浮的物体的情况下，比使舵转动的力大的力通过舵自身释放到船只的船身上。

与US3269347相反，在FR2649952中，设有橡胶块，该橡胶块在搁置位置中与处于使用位置的舵相接合，并且该橡胶块在撞击的情况下变形从而释放舵，在该情况下，施加到舵上的力超过上述预定值。

不利的是，由于橡胶的内在性能，随着循环数目(在这些循环中超过这样一预定力值，在该预定力值下使舵成为自由的)，该值可减小，从而甚至在它不是必要的情况下也释放舵。

第三种已知的被动安全舵在美国专利US6,461,206中描述，在该专利中设有返回弹簧，该返回弹簧在可能的撞击期间允许叶片反向转动，而一旦已经克服障碍物，就使舵返回到操作位置中。

根据已经描述的内容，描述的全部“被动安全”舵具有如下缺陷：不能保证预定力值相对于时间保持大体恒定，舵从该预定力值必须使自身从销释放。

事实上，在全部已知例子中，在舵自身的释放之后由相同的元件、螺栓、橡胶块或弹簧将舵保持在使用位置中，该相同的元件、螺栓、橡胶块或弹簧已经吸收之前的负载，该之前的负载比设置的阈值大。

发明内容

本发明的目的是制造一种用于船只的舵组，该舵组能够以极简单的、经济的及特别起作用的方式来解决在现有技术中的上述缺陷。

另一个目的是制造一种用于船只的舵组，在该舵组中，以高度的确定性保证了使最小负载值相对于时间保持恒定，该最小负载值将使舵的被动安全系统致动。

附图说明

根据本发明的用于船只的舵组的特征和优点参照附图由如下描述将变得更清楚，该如下描述作为例子给出而不是为了限制目的，在这些附图中：

图1是根据本发明的舵组的实施例的侧视图，该舵组与相关的船只相联；

图2示出了沿载面线II-II的图1的舵组的示意截面图；

图3示出了沿载面线III-III的图1的舵组的示意截面图；

图4和5示出了在不同使用位置中图1的舵组的某些元件的放大细节的截面图；

图6和7示出了来自根据本发明的舵组的另外实施例的侧部和船尾的视图，该舵组与具有浸没式推进器的船只相联；及

图8示出了图6的舵组的放大细节。

具体实施方式

参照附图，一种用于船只的舵组用附图标记10表示。

这种舵组10包括舵叶12，该舵叶12可释放地联接至舵销11，该舵销11可沿在舵叶12的平面上通过的轴线A转动，以限定船只100的前进方向。

舵叶12另外以可转动方式连接至支撑元件14(该支撑元件14在舵叶12上方配合到舵销11上)，从而舵叶12自身如果从舵销11释放，则可在降下位置与最大升起位置之间自由地转动，在该降下位置中，舵叶12相对于舵销11纵向布置，在该最大升起位置中，舵叶12与舵销11大体相垂直。

图1示出了舵叶12由于与支撑元件14的可转动联接而当从舵销11释放时可占据的两个位置。

根据本发明，舵叶12与舵销11的可释放联接通过连接元件13得到，该连接元件13在作用在舵叶12上的预定负载下可破坏，从而使舵叶12自由以便相对于支撑元件14转动。

因而避免的是：在其中存在对于部分地浸没或漂浮的物体的撞击的情况下比确定连接元件13破坏的力大的力通过舵叶12释放到船只100的船身上，因而保护它免于损坏或破坏。

在连接元件13的破坏之后，足以提供新的连接元件13，以将舵组10带回在碰撞之前所存在的相同构造中。

具体地说，根据本发明，因而保证的是，预定负载的值(它将使舵的被动安全系统致动)相对于时间保持恒定，因为每当超过这样一个预定负载时，预见到存在连接元件13的破坏以及然后的更换。

在图3中示出的实施例中，可破坏的连接元件13包括销元件13，该销元件13分别插入在通孔21、20中，这些通孔21、20形成在舵叶12上以及形成在舵销11的端部部分上。

根据在图3中示出的实施例，销13包括螺栓，该螺栓由自锁螺母锁定，该螺栓和自锁螺母优选地都由不锈钢制成。

优选地舵销11的所述端部部分是叉形的，以用来接收舵叶12。

当然，叉状部的槽口所具有的宽度使得舵叶12能以当舵叶12从舵销11释放时足够允许舵叶12转动的公差而插入。

为了确保破坏在正确时间并以正确方式发生，以及保证致动在必要时发生而没有延迟，在可能的碰撞中负载的施加点处，即在用来接收舵叶12的叉状部的内边缘处，销元件13优选地装有任何形状的弱化部分30(例如切口)以用来促进其破坏。

如描述的那样，舵叶12在舵销11的尾部以可转动方式固定地连接至支撑元件14，该支撑元件14具有与平行六面体相当的形状，通过通孔31配合到舵销11上。

具体地说，如在图2中可看到的那样，支撑元件14包括用来接收舵叶12的叉状部，其中，这种叉状部也具有这样的宽度，以使得舵叶12能够以当它从舵销11释放时足够允许舵叶12转动的公差而插入。

舵叶12与支撑元件14的叉状部之间的可转动联接通过销35形成，该销35分别插入在通孔33、32中，这些通孔33、32形成在所述舵叶12上和形成在支撑元件14的叉状部的侧部部分上。

具体地说，孔32、33的直径相对于与可破坏销13相联接的那些直径要大得多。

优选地，如图4和5所示，支撑元件14的叉状部的后部壁36成形为防止舵叶12超越预定极限角度(例如90°)的转动，因而实现行程终止的功能。

角度的这种限制使得避免了舵叶12撞击船身而损坏它。

以互补方式，舵叶12的上部轮廓37也成形为用于接合支撑元件14的后部成形壁36。

清楚的是，如何正确地确定用来致动安全系统的负载是至关重要的，正如对于实际目的而言非常重要的是，甚至在相对于舵组10的组装的较后时刻，也可以进行这种负载的大小的可能调整。

在本上下文中，可能过分简单的是，考虑直线航行的单一情况，在这种情况下，对于物体或下部海床的撞击垂直地发生。

考虑例如转弯操纵，在这种操纵期间，存在作用在舵上的负载，这些负载引起应力。

实际上，在转弯期间，水的作用引起舵的叶片12的挠曲-扭转，该挠曲-扭转释放到舵组的各部分上，这些部分保持叶片12自身。

具体地说，这些部分位于转动销35处并且位于牺牲销13处。

因此，在转弯期间，叶片12的挠曲以轴向作用的形式至少部分地释放到牺牲销13上，该轴向作用可降低使销13自身破坏所需的切割作用的强度。

换句话说，在转弯期间，安全系统可由比对于直线运动所预见的那些撞击小的撞击而致动。

为了避免这种缺陷，作用力从舵的叶片12到牺牲销13的传递可通过将销35拧紧而减小(例如借助于测力板手)，该销35用于舵的叶片12的转动。

叉状部的内表面在销35的上述锁定的作用下起夹具的作用，叶片12插入在该叉状部内部，该夹具夹紧固定地连接至它上的舵的叶片12，从挠曲观点看，与联接相似。当然，在叉形的夹具的内表面与舵的叶片12的外表面之间形成的滑动摩擦，不会防止安全系统的致动和叶片12的转动，而仅仅提高安全系统的致动的阈值。

类似地，可能的是，将进一步的紧固也施加到牺牲销13上。

在这种情况下，施加到牺牲销13上的这种预负载或轴向张力，相对于没有预加载情况，将减小用于引起牺牲销13的破坏所需和足够的切割作用力的值。

两个上述调整例子(它们可分别通过作用在牺牲销13上和作用在转动销35上而致动)明确了：根据本发明的舵组10如何甚至在相对于组装而言的较后时刻，也可适应用户的各种要求，从而增大或降低安全系统的致动阈值。

在图1中示出的实施例涉及限定为“表面驱动”的推进类型，该“表面驱动”通常用在快速水面滑行船身中。

然而，根据本发明的舵组10也可用来与全部其它类型的推进船只或采用“表面驱动”的船只相联接，但这些船只具有施加到艉构架上的舵，因为它们具有撞击部分地浸没的物体的相同问题。

图6-8示出了施加到船只上的本发明的舵组10，这些船只使用常规推进，具有浸没式推进器。

这样类型的船只在不影响之前描述的舵组10的发明原理的情况下，需要特定措施。

实际上，在用浸没式推进器推进的情况下，鉴于高应力，支撑元件14必须必要地具有相当大的尺寸，达到相对于舵叶较大的厚度。

另外，这样的尺寸随船只的尺寸的增大而增大，因此需要具有更大且更坚固的舵。

在如下情况下可能具有动态阻力的相当大的增加，因此船身的整体效率降低：在该情况下，在这样的船只中，安装像图1的舵组那样的舵组，在该舵组中，除叶片12之外，支撑元件14也在水下。

动态阻力的这种增加也导致关于相同性能的燃料消耗的增加，或者导致关于相同燃料消耗的性能降低。

因此优选的是，在这种类型的船身中，以不同方式安装本发明的安全舵10。

具体地说，如图6-8所示，在这样的情况下，将舵组10安装在艉构架上，从而舵的支架14和舵销11占据升起位置，该升起位置从水面23露出。

在航海术语中，舵的支架14因而相对于水的流动显得“是被遮蔽的”，水确实在巡航速度的航行期间不会撞击舵的支架14。

此外，为了甚至在高速下也避免这种接触，在支架14与叶片12之间可以插入分隔翼片22，该分隔翼片22包括平面，该分隔翼片22优选地固定地附接至支架14，具有给予水流导向的作用。

分隔翼片22的作用是防止了以下方面：“粘附”到叶片12上的水流升高到支架14上，从而消除将支架14自身布置在升起位置中的优点。

分隔翼片22因而有助于将水流局部地保持成面向船尾。

图6示出了船身的船尾部分的侧视图，该船身装有具有水下推进器的常规驱动器。

连续水平线23代表在巡航速度运动时的条件下的水线。

在这样一个实施例中，可观察到，推进器完全在水下，并且舵组10直接固定到艉构架，例如通过由不锈钢制成的薄板金属箱、或通过浇铸体(例如根据已知技术耐腐蚀的青铜)，从而保持不透水密封。

如可看到的那样，在这样一个实施例中，舵的支架14在动态条件下完全在水23外。

因此，如之前描述的那样，在这样的船只中，舵的支架14尽管具有较大尺寸，但不添加任何另外的动态阻力，因为它在水面以上的位置中。

图7示出了来自同一船身的船尾的视图，其中，可以看到的是，所谓的分隔翼片22相对于舵的支架14不必具有大得多的横截面。

实际上，如果分隔翼片22的表面增大，则可能有阻力的增大，该阻力相对于希望避免的阻力而言更大。

图8示出了舵10的设有翼片22的部分的放大视图。

这样一张侧视图示出了撞击叶片12的水流如何也在很快的速度下由翼片22向船尾引导，从而防止它撞击舵的支架14，这种撞击可以引起动态阻力的可能的随后增大。

分隔翼片22当然将是叉形的，从而包括切口或开口，以如由本发明预见的那样，允许在其中存在对于部分地浸没的物体的意外撞击的情况下舵叶12朝船尾的转动。

应该非常简单的是，理解本发明的用于船只物体的舵组如何操作。

可发生的是，在船只100的向前运动期间，舵叶12碰撞漂浮的物体。

在其中这种碰撞产生比预定阈值大的负载(意味着使销13破坏的负载)的情况下，事实上由于销13的破坏(该销13将舵叶12固定地连接至舵销11)而使舵叶12推向船尾，从而完成在图1和5中用F指示的转动。

具体地说，转动F绕销35发生，该销35将舵叶12在舵销11的尾部以可转动方式连接至支架14。

因而避免的是：在撞击部分地浸没或漂浮的物体的情况下比引起连接元件13的破坏的力大的力通过舵叶12释放到船只100的船身上，因而保护它免于损坏或破坏。

为了将舵组10带回在这种撞击之前的相同构造中，用新的相似元件13替换连接元件13就足够了。

因而已经看到，根据本发明的用于船只的舵组实现之前说明的目的。

实际上，根据本发明，相对于时间保证了将引起舵的被动安全系统致动的相同的预定负载值，因为每当超过这样一个预定负载时，预见到的是，连接元件13破坏并且然后被更换。

如此设想的本发明的用于船只的舵组可经受多种修改和变型，这些修改和变型全部由同一发明构思覆盖；另外，全部细节可由技术等效元素代替。在实际中，使用的材料以及它们的尺寸，可以是根据技术要求的任一种。

Claims (6)

1.一种用于船只(100)的舵组(10)，所述舵组包括舵叶(12)，所述舵叶可释放地联接至舵销(11)，所述舵销(11)能够沿在所述舵叶(12)的平面上通过的轴线(A)转动，以限定所述船只(100)的前进方向，所述舵叶(12)还可转动地连接至配合到所述舵销(11)上的支撑元件(14)，从而所述舵叶(12)当所述舵叶从所述舵销(11)释放时能够在降下位置与最大升起位置之间自由地转动，在该降下位置中，所述舵叶相对于所述舵销(11)纵向地布置，在该最大升起位置中，所述舵叶与所述舵销(11)大体垂直，其特征在于：所述舵叶(12)与所述舵销(11)的可释放联接通过连接元件(13)得到，该连接元件能够在预定负载下破坏，从而使所述舵叶(12)自由以便相对于所述支撑元件(14)转动，可破坏的所述连接元件(13)包括销元件，所述销元件分别插入形成在所述舵叶(12)上和形成在所述舵销(11)的端部部分上的通孔(20、21)中，与所述舵叶(12)相联接的所述舵销(11)的端部部分成形为叉状部以接收所述舵叶(12)，所述叉状部所具有的宽度使得所述舵叶(12)能够以当所述舵叶由所述舵销(11)释放时足够允许所述舵叶转动的公差而插入，所述销元件在用来接收所述舵叶(12)的所述叉状部的内边缘处设有弱化部分，所述弱化部分包括用来促进其破坏的切口。

2.根据权利要求1所述的舵组(10)，其特征在于：所述支撑元件(14)包括用来联接所述舵销(11)的通孔，并且在另一侧上具有用来接收所述舵叶(12)的叉状部，所述舵叶(12)在所述支撑元件的所述叉状部处可转动地联接至所述支撑元件(14)。

3.根据权利要求2所述的舵组(10)，其特征在于：在所述舵叶(12)与所述支撑元件(14)的所述叉状部之间的可转动联接通过一穿通销得到，该穿通销分别插入形成在所述舵叶(12)上和形成在所述支撑元件(14)的所述叉状部上的通孔(32、33)中。

4.根据权利要求3所述的舵组(10)，其特征在于：在所述支撑元件(14)的所述叉状部的内部，设有用于防止所述舵叶(12)转动超越预定极限角的成形元件。

5.根据权利要求4所述的舵组(10)，其特征在于：所述舵叶(12)的上部轮廓成形为用于接合所述支撑元件(14)的所述成形元件。

6.根据权利要求1所述的舵组(10)，其特征在于：所述舵组构造成安装在艉构架上，使得所述支撑元件(14)相对于水线(23)在水外的位置中，所述舵组(10)还包括分隔翼片(22)，该分隔翼片固定地附接至所述支撑元件(14)，并布置在所述支撑元件(14)与所述舵叶(12)之间，以将水流向船尾引导，所述分隔翼片(22)是叉形的，从而允许所述舵叶(12)相对于所述支撑元件(14)转动。