CN114789786B - 一种船用弹性舵 - Google Patents

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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06—Steering by rudders
    • B63H25/38—Rudders
    • B63H25/382—Rudders movable otherwise than for steering purposes; Changing geometry

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Abstract

本发明提供一种船用弹性舵，包括：舵杆、刚性框架和弹性舵体，所述舵杆与所述刚性框架固定连接，所述刚性框架包括弦向依次连接的首封体、中间体和尾封体，所述弹性舵体包括外壳和填充体，所述外壳分别与所述首封体和尾封体连接，并与所述中间体围成容置腔，所述容置腔内设有所述填充体；当处于操舵状态时，舵迎流面一侧的所述弹性舵体受力收缩，舵背流面一侧的所述弹性舵体受力膨胀。直航时，舵叶剖面呈对称翼型，阻力较小；操舵时，舵剖面呈非对称翼型，可产生更大的升力，从而有效地提高舵效。

Description

一种船用弹性舵
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船用弹性舵。
背景技术
作为重要的船舶设备，舵装置对船舶操纵性起决定性作用，而舵叶作为舵装置的终端部件，其性能对船舶航向稳定性和回转性存在显著影响。考虑到舵叶功能的双向对称性，舵叶剖面通常为对称翼型。直航状态下，对称翼型具有较小的阻力；但是操舵状态下，对称翼型的绕流升力较小，舵效较低，船舶操纵性较差。
发明内容
本发明提供一种船用弹性舵，以解决上述问题。
一种船用弹性舵，包括：舵杆、刚性框架和弹性舵体，所述舵杆与所述刚性框架固定连接，所述刚性框架包括弦向依次连接的首封体、中间体和尾封体，所述弹性舵体包括外壳和填充体，所述外壳分别与所述首封体和尾封体连接，并与所述中间体围成容置腔，所述容置腔内设有所述填充体；
当处于操舵状态时，舵迎流面一侧的所述弹性舵体受力收缩，舵背流面一侧的所述弹性舵体受力膨胀。
进一步地，所述弹性舵体还包括连接件，所述连接件分别与所述外壳和中间体连接，并将所述容置腔分隔成若干相互独立的空腔，所述填充体设于填充于各个空腔内。
进一步地，所述刚性框架还包括顶封体和底封体，所述顶封体和底封体均为对称翼型的板状结构，所述首封体的两端分别固定于所述顶封体的前端和尾封体的前端，所述尾封体的两端分别固定于所述顶封体的后端和尾封体的后端。
进一步地，所述中间体为板状结构，所述中间体边缘分别与所述顶封体、底封体、首封体和尾封体固定连接。
进一步地，所述填充体两侧分别与所述外壳和中间体连接，且与所述连接件之间存在间隙。
本发明公开的一种船用弹性舵，利用弹性舵体可膨胀回缩的物理特性，当船用弹性舵两侧压力相同时，船用弹性舵两侧相应位置处的弹性舵体具有相同的变形，舵叶剖面呈对称翼型；当处于操舵状态时，舵迎流面压力大于背流面压力，舵迎流面一侧的弹性舵体收缩，体积变小，舵迎流面一侧的外壳离船用弹性舵弦线面距离变小，而舵背流面一侧的弹性舵体膨胀，体积变大，舵迎流面一侧的外壳离船用弹性舵弦线面距离变大；此时，舵剖面呈非对称翼型，可产生更大的升力，从而有效地提高舵效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中公开的一种船用弹性舵结构示意图；
图2为本发明实施例中公开的一种船用弹性舵内部结构示意图；
图3为本发明实施例中公开的外壳及连接件结构示意图；
图4为本发明实施例中公开的弹性舵体结构放大示意图；
图5为本发明实施例中公开的一种船用弹性舵在直航状态下的结构示意图；
图6为本发明实施例中公开的一种船用弹性舵在操舵状态下的结构示意图。
图中：1、舵杆；2、刚性框架；3、首封体；4、中间体；5、尾封体；6、顶封体；7、底封体；8、外壳；9、填充体；10、连接件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，本实施例公开了一种船用弹性舵，包括：舵杆1、刚性框架2和弹性舵体，所述舵杆1与所述刚性框架2固定连接，所述刚性框架2包括弦向依次连接的首封体3、中间体4和尾封体5，所述弹性舵体包括外壳8和填充体9，所述外壳8分别与所述首封体3和尾封体5连接，并与所述中间体4围成容置腔，所述容置腔内设有所述填充体9；
如图5所示，当处于直航状态时，舵型为对称翼型，阻力较小；如图6所示，当处于操舵状态时，舵迎流面一侧的所述弹性舵体受力收缩，舵背流面一侧的所述弹性舵体受力膨胀，舵型为非对称翼型。
本发明公开的一种船用弹性舵，利用弹性舵体可膨胀回缩的物理特性，当船用弹性舵两侧压力相同时，船用弹性舵两侧相应位置处的弹性舵体具有相同的变形，舵叶剖面呈对称翼型；当处于操舵状态时，舵迎流面压力大于背流面压力，舵迎流面一侧的弹性舵体收缩，体积变小，舵迎流面一侧的外壳离船用弹性舵弦线面距离变小，而舵背流面一侧的弹性舵体膨胀，体积变大，舵迎流面一侧的外壳离船用弹性舵弦线面距离变大；此时，舵剖面呈非对称翼型，可产生更大的升力，从而有效地提高舵效。
本实施例中，填充体采用高弹性的聚氨酯，使弹性舵体在水压下发生一定形变，操舵时具有更高的舵效。
所述弹性舵体还包括连接件10，所述连接件10分别与所述外壳8和中间体4连接，并将所述容置腔分隔成若干相互独立的空腔，所述填充体9设于填充于各个空腔内。
本实施例中，外壳8和连接件10均采用丁基橡胶，具有良好的弹性，同时可以提供一定的支撑性，保证舵型。
所述刚性框架2还包括顶封体6和底封体7，所述顶封体6和底封体7均为对称翼型的板状结构，所述首封体3的两端分别固定于所述顶封体6的前端和尾封体5的前端，所述尾封体5的两端分别固定于所述顶封体6的后端和尾封体5的后端。
本实施例中，为了进一步保证弹性舵体在直航状态下的稳定性，弹性舵体的外壳8与顶封体6、底封体7、首封体3和尾封体4均固定连接，操舵状态下，弹性舵体从上下两端与刚性框架2连接处为对称翼型，向中间过渡为非对称翼型。
所述中间体4为板状结构，所述中间体4边缘分别与所述顶封体6、底封体7、首封体3和尾封体5固定连接，使刚性框架具有稳定结构，保证舵的稳定可靠。
所述填充体9两侧分别与所述外壳8和中间体4连接，且与所述连接件10之间存在间隙。填充体9在自然状态下处于被压缩状态，即填充体9的厚度大于连接件的高度，填充体的被粘结固定于外壳和中间体之间，由连接件和外壳共同作用压缩填充体9。当操舵状态时，处于被压缩状态的填充体9，更容易随水下压力的变化而发生形变成为非对称翼型，使舵具有更好的舵效。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种船用弹性舵，其特征在于，包括：舵杆（1）、刚性框架（2）和弹性舵体，所述舵杆（1）与所述刚性框架（2）固定连接，所述刚性框架（2）包括弦向依次连接的首封体（3）、中间体（4）和尾封体（5），所述弹性舵体包括外壳（8）和填充体（9），所述外壳（8）分别与所述首封体（3）和尾封体（5）连接，并与所述中间体（4）围成容置腔，所述容置腔内设有所述填充体（9）；
当处于操舵状态时，舵迎流面一侧的所述弹性舵体受力收缩，舵背流面一侧的所述弹性舵体受力膨胀；
所述弹性舵体还包括连接件（10），所述连接件（10）分别与所述外壳（8）和中间体（4）连接，并将所述容置腔分隔成若干相互独立的空腔，所述填充体（9）填充于各个空腔内；
所述刚性框架（2）还包括顶封体（6）和底封体（7），所述顶封体（6）和底封体（7）均为对称翼型的板状结构，所述首封体（3）的两端分别固定于所述顶封体（6）的前端和底封体（7）的前端，所述尾封体（5）的两端分别固定于所述顶封体（6）的后端和底封体（7）的后端，弹性舵体的外壳（8）与顶封体（6）、底封体（7）、首封体（3）和尾封体（5）均固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种船用弹性舵，其特征在于，所述中间体（4）为板状结构，所述中间体（4）边缘分别与所述顶封体（6）、底封体（7）、首封体（3）和尾封体（5）固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种船用弹性舵，其特征在于，所述填充体（9）两侧分别与所述外壳（8）和中间体（4）连接，且与所述连接件（10）之间存在间隙。
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