CN104527957A - 船用喷水t型水翼舵 - Google Patents

Abstract

一种船体流体动力学领域的船用喷水T型水翼舵，包括：喷水T型水翼、转轴和第一推杆，其中：转轴与喷水T型水翼相连，转轴的端部与船体冷却水系统相连，船体冷却水系统的冷却水由转轴注入喷水T型水翼从而使得喷水T型水翼产生喷水动力；第一推杆的一端与舵机相连，另一端与转轴相连，从而通过转轴带动喷水T型水翼的旋转；该喷水T型水翼包括：水平翼、垂直翼和鱼雷体，其中：水平翼水平设置于鱼雷体的轴向，垂直翼垂直设置于鱼雷体的径向，鱼雷体的内部开有水道，该水道与转轴相连通，转轴竖直设置于垂直翼的中部。本发明能充分利用冷却水的动能使船舶在无航速的情况下进行转向。

Description

船用喷水T型水翼舵

技术领域

本发明涉及的是一种船体流体动力学领域的装置，具体是一种船用喷水T型水翼舵。

背景技术

水面无人平台泛指无人艇、动力船模、遥控快艇等。水面无人平台在军民领域均有着广阔的应用，比如军用无人战斗艇、侦察艇、科研用调查船、小型水库救援船、竞速电船等。对于小型动力船模，通常是内转子无刷电机或者26cc-30cc的小型汽油机带动螺旋桨推进。目前，大功率的船用无刷电机和小型的汽油机需要冷却系统，而常用的冷却系统是由隔膜泵、进水管、冷却螺旋管和出水管构成。隔膜泵将水从进水管汲入，流经冷却螺旋管，即水冷套的时候与待冷却设备进行热量交换，然后从出水管排出。然而，冷却水本身具备一定的流速因而携带着一定的能量，源源不断的水被汲入后又被排出，造成了能量的浪费。传统T型水翼是由两个互相垂直的翼型板构成，多以倒T方式固定装置在高速船舶船体正下方靠近船首处。船舶航行时利用T型水翼提供的升力来抬升船体进而减小阻力的能力，同时水翼能够减小船体纵摇和垂荡而提高耐波性。但是，其垂向水翼由于固定了而不能兼具舵的转向能力。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103935482，公开日2014-7-23，公开了一种改善船舶耐波性的航行自控系统，不仅能改善横摇特性，还能改善纵摇、垂荡特性。控制单元通过艏部倒T型水翼和艉部双压浪板间的差模运动实现船舶纵摇角的控制，通过艉部双压浪板间的差模运动实现船舶横摇角的控制，通过艏部倒T型水翼和双压浪板间的共模运动控制船舶的整体升沉。但该技术不足之处在于：不能利用船舶冷却系统排出的冷却水所具有的动能，也不具备舵的转向性能，更不能实现船舶无航速情况下的转向功能。

中国专利文献号CN103895806，公开日2014-7-2，公开了一种劈形船首喷水船，该喷水船船体包括船首、船中和尾傲船尾三部分；船体尾傲最窄处的宽度比船体最宽处的宽度窄20厘米到40厘米；劈形船首前部进水角为25°～35°，劈形船首的长度为船体长度的1/4～1/3，劈形船首的底面与船体的底面在一个平面上；在劈形船首两个侧面的最宽处均设有一个进水口，进水口位于船体吃水线下的劈面上；进水口连接水道，水道上连接喷水机，喷水机末端连接喷水代舵器；喷水机包括螺旋桨，螺旋桨叶片尖端外环固接螺旋桨外齿轮，螺旋桨外齿轮与传动轴主动齿轮啮合，传动轴主动齿轮传动轴通过减速机构与发动机连接。但该技术不足之处在于：喷水代舵器依赖于喷射的高速水流，需要专门的喷水机才能实现，也就是说要额外消耗能量，而且该技术不具备减纵摇和垂荡和提供升力的能力。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种船用喷水T型水翼舵，不仅能提高船舶的耐波性、增强航行稳定性并提供升力抬升船体进而减小阻力的能力，而且能充分利用冷却水的动能使船舶在无航速的情况下进行转向。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：喷水T型水翼、转轴和第一推杆，其中：转轴与喷水T型水翼相连，转轴的端部与船体冷却水系统相连，船体冷却水系统的冷却水由转轴注入喷水T型水翼从而使得喷水T型水翼产生喷水动力；第一推杆的一端与舵机相连，另一端与转轴相连，从而通过转轴带动喷水T型水翼旋转；该喷水T型水翼包括：水平翼、垂直翼和鱼雷体，其中：水平翼水平设置于鱼雷体的轴向，垂直翼垂直设置于鱼雷体的径向，鱼雷体的内部开有水道，该水道与转轴相连通，转轴竖直设置于垂直翼的中部。

所述的鱼雷体内部的水道的结构为圆柱形；或变截面的圆柱形，变截面具体为：水道的截面半径沿船首至船尾方向线性减小，水道的喷嘴孔的直径与首端的直径之比值范围取0.5～1。

所述的鱼雷体的水道的喷嘴孔为拆卸式喷嘴，以实现搭建不同类型水道的目的。

所述的线性减小具体是指：水道直径从首端向喷嘴处减小的变化率为常量。

所述的水平翼和垂直翼的结构分别根据自身升力需要设置为NACA系翼型结构。

所述的转轴尾端的圆柱面开有若干键槽，垂直翼上开有与键槽相应的螺孔，螺孔与键槽的位置相对应后由内六角螺丝进行固定。

所述的转轴的内部为中空结构，外部上端有凸台结构，该凸台结构与船体相连以实现垂向定位。

技术效果

与现有技术相比，本发明充分利用了动力系统冷却水的动能，实现了船在无航速下的转向，并有提高了有航速下无人艇和其他水面无人平台的转向能力和操纵性。同时T型水翼能抬升船体，减小航行阻力，同时减少船体垂荡和纵摇，提高船体的耐波性。而且本申请利用冷却水所具有的动能来实现无航速时的转向功能，不需要额外消耗能量。

本发明用于无人艇和船模提高其耐波性、航速和操纵性，满足一些特种无人艇和其他水面无人平台执行某些特殊任务时的要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为喷水T型水翼的结构示意图；

图3为喷水T型水翼的俯视图；

图4为喷水T型水翼的侧视图；

图5为喷水T型水翼的首视图；

图6为实施例1设置于船体上的布置图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：喷水T型水翼1、转轴2和第一推杆3，第一推杆3的一端由第二推杆7与舵机8相连，另一端与设置于喷水T型水翼1上的转轴2相连，以带动喷水T型水翼1的旋转。

转轴2的顶端为入水口，该入水口与隔膜泵9的出水口相连，船体的动力系统11的冷却水经过吸水口10进入隔膜泵9，由隔膜泵9将冷却水注入转轴2。

如图2所示，喷水T型水翼1包括：水平翼4、垂直翼5和鱼雷体6，其中：水平翼4水平设置于鱼雷体6的轴向，垂直翼5垂直设置于鱼雷体6的径向，鱼雷体6内部开有水道，该水道与转轴2相连通，转轴2竖直设置于垂直翼5的中部。

水平翼4和垂直翼5的结构分别根据自身升力需要设置为NACA系翼型结构。

如图3、图4和图5所示，鱼雷体6的水道的结构一般为圆柱形；为提高出口压力，提高喷水T型水翼1的效能，鱼雷体6的水道为变截面的圆柱形，变截面具体为：鱼雷体内水道的截面半径沿船首至船尾方向线性减小，水道的喷嘴孔的直径与首端的直径之比值范围取0.5～1。

转轴2尾端的圆柱面开有若干键槽，垂直翼5上开有与键槽相应的螺孔，螺孔与键槽的位置相对应后，拧入内六角螺丝进行固定。该连接方式与D型电机轴和联轴器的连接方式相同。

所述的水道的喷嘴孔为拆卸式喷嘴。

如图6所示，转轴2的内部为中空结构，外部上端有凸台结构，以实现本实施例整套装置于船体上的垂向固定。

冷却水经过转轴2和喷水T型水翼1的管道后经过喷口射出，整个过程冷却水的动能转化成了推力。所述的动力系统11为泛指，包括无刷电机、电调、小型汽油机。有航速时，本实施例的转向功能是通过舵机8带动第一推杆3运动来实现喷水T型水翼1的旋转，改变来流相对于垂直翼5的攻角使其产生侧向推力，结合喷水T型水翼1产生的推力来实现的。无航速时或者航速低时，本实施例的转向功能是通过舵机8带动第一推杆3运动来实现喷水T型水翼1的旋转，利用喷水T型水翼1喷水产生的推力来实现的。

Claims (7)

1.一种船用喷水T型水翼舵，其特征在于，包括：喷水T型水翼、转轴和第一推杆，其中：转轴与喷水T型水翼相连，转轴的端部与船体冷却水系统相连，船体冷却水系统的冷却水由转轴注入喷水T型水翼从而使得喷水T型水翼产生喷水动力；第一推杆的一端与舵机相连，另一端与转轴相连，从而通过转轴带动喷水T型水翼旋转；该喷水T型水翼包括：水平翼、垂直翼和鱼雷体，其中：水平翼水平设置于鱼雷体的轴向，垂直翼垂直设置于鱼雷体的径向，鱼雷体的内部开有水道，该水道与转轴相连通，转轴竖直设置于垂直翼的中部。

2.根据权利要求1所述的船用喷水T型水翼舵，其特征是，所述的鱼雷体内部的水道的结构为圆柱形；或变截面的圆柱形，变截面具体为：水道的截面半径沿船首至船尾方向线性减小，水道的喷嘴孔的直径与首端的直径之比值范围取0.5～1。

3.根据权利要求2所述的船用喷水T型水翼舵，其特征是，所述的线性减小具体是指：水道直径从首端向喷嘴处减小的变化率为常量。

4.根据权利要求2所述的船用喷水T型水翼舵，其特征是，所述的鱼雷体内部的水道的喷嘴孔为拆卸式喷嘴。

5.根据权利要求1-4任一项所述的船用喷水T型水翼舵，其特征是，所述的水平翼和垂直翼的结构分别根据自身升力需要设置为NACA系翼型结构。

6.根据权利要求5所述的船用喷水T型水翼舵，其特征是，所述的转轴尾端的圆柱面开有若干键槽，垂直翼上开有与键槽相应的螺孔，螺孔与键槽的位置相对应后由内六角螺丝进行固定。

7.根据权利要求5所述的船用喷水T型水翼舵，其特征是，所述的转轴的内部为中空结构，外部上端有凸台结构，该凸台结构与船体相连以实现垂向定位。