CN106741704A - 一种舰用变展弦减摇鳍 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种舰用变展弦减摇鳍，包括：鳍面、鳍转轴、鳍面旋转轴、液压缸、液压缸支架、固定轴、保护挡板，其特征在于：鳍转轴与船体轴支架滑动连接，鳍面与鳍转轴通过鳍面旋转轴连接，液压缸支架与鳍转轴固定连接，液压缸与液压缸支架通过固定轴连接，液压缸与鳍面通过固定轴连接，保护挡板与船体外板固定连接。既兼顾低/零航速减摇所需的小展弦比鳍型，又兼顾高航速减摇所需的大展弦比鳍型，从而提高减摇鳍的使用灵活性及经济性。

Description

一种舰用变展弦减摇鳍
技术领域
本发明涉及船舶舾装，尤其是舰用变展弦减摇鳍。
背景技术
目前，舰船为提高自身在高海况下船体姿态控制的能力，通常在主船体的水下中部位置安装一组或两组减摇鳍装置，如图1所示。减摇鳍装置通过鳍轴驱动鳍面，使鳍面与水流方向产生一定的攻角，从而在鳍面上产生一定的升力，鳍面的升力乘以鳍面距船体重心的距离，就得到船体的抗横摇力矩，通过调整鳍面的攻角大小，就可以产生不同大小的抗横摇力矩，以达到航行状态下船体姿态控制的能力。在相同的鳍面面积情况下，鳍面的展弦比越大，鳍面的升力系数越大，在同样的鳍面面积情况下，升力系数越大的鳍面产生的升力也越大。具有较大展弦比的减摇鳍在采用较小的鳍面面积情况下就可以获得所需的减摇力矩，较小的鳍面也使得其驱动机构的重量和尺寸也可以采用较小的规格；具有较小展弦比的鳍面由于升力系数小，相比于大展弦比的鳍面，则需要采用更大的鳍面面积，这造成舰船水下湿表面积的增加，会产生额外的附体阻力及整体重量，因此经济性较差，鳍面形状因展弦比的差异如图3所示。
另外，减摇鳍的鳍面设计形状受到船体线型的影响，为降低减摇鳍外露结构在船舶横摇航行或停泊时触底损坏的可能性，吨位较大且内部舱容富裕的船舶往往采用可收放式的大展弦比鳍面设计，军用舰船由于考虑到高航速快速性的要求，往往采用瘦长的船体设计，其内部空间十分紧张，一般只能采用不可收放式的减摇鳍，其鳍面往往选择小展弦比的鳍面，鳍面的伸出长度不超出船体的设计基线及船宽。由于不可收放式的减摇鳍的鳍面展弦比小，升力系数小，在某些情况下一组减摇鳍难以达到设计减摇指标，只能在船体上采用两组或多组减摇鳍共同工作的设计方案，这就增加了减摇鳍的重量及占用舱室的空间。
随着减摇鳍技术的发展，军用舰艇在低航速下的船体姿态控制的能力也越来越被重视，低航速、零航速减摇鳍技术因此产生。低/零航速减摇鳍通过鳍转轴快速驱动鳍面，使鳍面以大角度快速拍动水流，从而在鳍面上产生反作用力，获得抗横摇力矩。低/零航速减摇鳍相比于以往常规的不可收放式或可收放式减摇鳍，其鳍面具有更小的展弦比，鳍轴中心更加偏离鳍面中心，如图3所示。由于低/零航速减摇鳍的鳍面展弦比较小，其鳍面的升力系数较低，在高航速减摇情况下，为产生足够的减摇力矩，往往只能采用鳍面大幅度的转动攻角，鳍面对水流的扰动更为剧烈，会产生额外的流体阻力，不利于提高减摇航行的经济性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种舰用变展弦减摇鳍，所述的变展弦减摇鳍通过在鳍转轴上采用液压转动机构，使鳍面相对于鳍转轴可在一定平面范围内转动，从而改变鳍的展弦比，使一个鳍面既能兼顾低/零航速减摇所需的小展弦比鳍型，又能兼顾高航速减摇所需的大展弦比鳍型，从而提高减摇鳍的使用灵活性及经济性。此外，当减摇鳍无需工作时，可以将鳍面转动到小展弦比的转角工况并锁紧，避免因鳍面伸出船体尺寸过大，造成容易碰损的情况。
为解决上述技术问题，本发明的一种舰用变展弦减摇鳍，包括：鳍面、鳍转轴、鳍面旋转轴、液压缸、液压缸支架、固定轴、保护挡板，鳍转轴与船体轴支架滑动连接，鳍面与鳍转轴通过鳍面旋转轴连接，液压缸支架与鳍转轴固定连接，液压缸与液压缸支架通过固定轴连接，液压缸与鳍面通过固定轴连接，保护挡板与船体外板固定连接。
本发明与现有技术相比，其优点和有益效果是：
维持现有舰船的减摇鳍的设计原理及驱动机构，不影响舰船的总体布置，且不会大量占用舰船内部舱容；
通过在鳍转轴上采用液压转动机构，使鳍面相对于鳍转轴可在一定平面范围内转动，从而改变鳍的展弦比，使一个鳍面既兼顾适用于低/零航速减摇工况的小展弦比鳍型，又兼顾适用于高航速减摇工况的大展弦比鳍型，从而提高减摇鳍的使用灵活性及经济性；
此外，当减摇鳍无需工作时，可以将鳍面转动到小展弦比的转角工况并锁紧，避免因鳍面伸出船体尺寸过长，造成容易碰损的情况。
附图说明
以下将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是现有舰船减摇鳍的典型布置示意图；
图2是现有舰船减摇鳍的典型鳍面结构示意图；
图3是现有舰船减摇鳍的不同鳍型示意图；
图4是本发明的结构示意图；
图5是本发明的鳍面0°转角工况示意图；
图6是本发明的鳍面45°过渡转角工况示意图；
图7是本发明的鳍面90°转角工况示意图；
图中，1为鳍面、2为鳍转轴、3为保护挡板、4为鳍面旋转轴、5为液压缸、6为固定轴、7为液压缸支架。
具体实施方式
如图2所示，现有舰船减摇鳍的典型鳍面结构示意图。军用舰船由于内部舱容原因，往往采用不可收放式减摇鳍，为保证鳍面1尺寸不会超出船宽及船底基线，往往鳍面1采用小展弦比设计，其升力系数往往较低；鳍面1的截面为降低水流阻力，多采用NACA流线翼型；此外，为防止水下垃圾对鳍转轴2的碰撞损坏，多在鳍面1前部设置一个保护挡板3。
如图4所示，是本发明的结构示意图。鳍转轴2与船体上固定的轴支架滑动连接，鳍面1与鳍转轴2通过鳍面旋转轴4连接，液压缸支架7与鳍转轴2固定连接，液压缸5与液压缸支架7通过固定轴6连接，液压缸5与鳍面1通过固定轴6连接，保护挡板3与船体外板固定连接。鳍面1主要以鳍转轴2为中心转动，从而产生抗减摇升力；此外，在鳍转轴2与鳍面1之间安装液压缸5，通过液压缸5的伸缩，还可调整鳍面1相对于鳍转轴2的角度，鳍面1的转角调整范围为0°～90°。
如图5所示，是本发明的鳍面1在0°转角，零/低航速减摇工况下的示意图。其中，鳍面1以鳍转轴2为中心转动，鳍面1拍击水流的工作转角范围为±40°，可以在鳍转轴2驱动机构允许的范围内最大程度产生拍击升力。
如图6所示，是本发明的鳍面1在45°转角，过渡工况下的示意图。其中，船体外板处的槽口应具备足够宽度，保证液压缸5在驱动鳍面1的过程中不与船体结构发生干涉。
如图7所示，是本发明的鳍面1在90°转角，高航速减摇工况下的示意图。其中，鳍面1以鳍转轴2为中心转动，鳍面1相对水流的工作攻角范围为±30°，可以在鳍面1处于最大展弦比，具备最大升力系数的情况下产生最大的流体升力。

Claims (4)

1.一种舰用变展弦减摇鳍，包括：鳍面、鳍转轴、鳍面旋转轴、液压缸、液压缸支架、固定轴、保护挡板，其特征在于：所述鳍转轴与船体轴支架滑动连接，鳍面与鳍转轴通过鳍面旋转轴连接，液压缸支架与鳍转轴固定连接，液压缸与液压缸支架通过固定轴连接，液压缸与鳍面通过固定轴连接，保护挡板与船体外板固定连接。
2.根据权利要求1所述的舰用变展弦减摇鳍，其特征在于：所述鳍面的转角调整范围为0°～90°。
3.根据权利要求1所述的舰用变展弦减摇鳍，其特征在于：所述鳍面以鳍转轴为中心转动，鳍面拍击水流的工作转角范围为±40°，可在鳍转轴驱动机构允许的范围内最大程度产生拍击升力。
4.根据权利要求1所述的舰用变展弦减摇鳍，其特征在于：所述鳍面在90°转角，高航速减摇工况下的示意图，鳍面以鳍转轴为中心转动，鳍面相对水流的工作攻角范围为±30°，在鳍面处于最大展弦比时，具备最大升力系数的情况下产生最大的流体升力。
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