CN1166432A - 导流装置 - Google Patents

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Abstract

本装置用于对浮体的导流。该装置与浮体的船身相连并根据流动将流体动力引入船体。该导流装置具有流线型主舵叶，该流线型主舵叶设计得在迎流端区内比在尾流端内平钝一些。可具有圆形横截面形状的副舵(2)沿流动方向(5)设置在尾流端(4)后。该副舵设有流通槽(9)。此外，可关于其走向垂直于流动方向(5)的转轴(10)调整地控制该副舵。

Description

导流装置
本发明涉及一种对浮体的导流装置，该装置与浮体躯干相连并且依靠流动将流体动力引入躯干，它具有流线型主舵叶，该流线型主舵叶在迎流端区内的形状比其在尾流端区内的形状平钝一些。
例如，这种导流装置在舟船上形成稳流翼的翼或船舵的舵叶。该装置出现在各种实施方式中，而且数十年来已经证明了此装置是有效的。但是，该装置不能满足各种需要，例如人们提出了关于将巨大的流体动力引入浮体这样的要求，却无法得到满足。
因此，本发明的任务是：如此设计出上述类型的装置，它可实现对流体动力特性的进一步改善。
根据本发明，上述任务是如此解决的，即副舵沿流动方向安置在尾流端后，该副舵开流通槽，并且关于其走向垂直于流动方向的转轴可作调整地控制该副舵。
不仅可以在可调整的流线型主舵叶区内安装这种副舵，而且可以在固定的流线型主舵叶区内安装副舵，所述主舵叶产生流动断面。通过装配流线型主舵叶和副舵，提供了一种流体动力发挥最大效力的装置，该装置结构很简单。特别是简单地将该副舵安装在流线型主舵叶上，从而形成了一种紧凑的实施方式。通过彼此相关地、适当地布置构件，获得了较好的浮力效果。
由于副舵横截面形状基本上限定为圆形，这有利于相对转轴对称地产生力。但原则上通常可以使用制成圆形的横截面形状或由两个流体阀瓣夹紧而成的横截面形状。
由于流通槽作为纵向缝开设在副舵内，所以这有利于一种经济的加工制造。
由于纵向缝被分成若干段缝，所以这可以提供一种高刚度。
为了提供上述不变的并可反复出现的流动比，规定副舵的定位与流线型主舵叶的定位有关。
副舵与流线型主舵叶的连接是这样设计的，即当流线型主舵叶绕主转轴转动时，实现了副舵按1∶1.5的比例绕转轴转动，由此实现了一种优选的连接结构。通常也可以实现较大的传动比。
由于流通槽基本上当中分布在横截面形状内，所以可以进一步均匀地将力引入。
为了满足通常的流体动力的需要，规定流线型主舵叶和副舵基本上具有同一转向。
副舵由带缝的钢管制成，由此提供了一种稳固性好的低廉的实施方式。
由于流线型主舵叶和副舵的连接是通过至少一套舵机实现的，所以可以牢固在实现连接。
在通常的应用情况下，副舵和流线型主舵叶的转角是直线配合关系。
在特殊的应用情况下，也可以规定副舵和流线型主舵叶的转角是非直线的配合关系。
在附图中示意地示出了本发明的实施例，其中：
图1是设置在流线型主舵叶区内并可相对流动方向转动的副舵的布置原理图，
图2表示的是处于最终状态下的如图1所示的装置的视图，
图3是如图1所示的装置在相反转角情况下的视图，
图4是装置的主视图，
图5是图4中的装置沿俯视方向V的视图，
图6是根据图4中切线VI-VI的横截面视图，
图7是根据图5中VII-VII线穿过副舵的横截面图，
图8是穿过装置的横截面视图，所述装置相对流动方向配有非对称流线型主舵叶，
图9表示的是一种实施方式，其中副舵具有沿流动方向加宽的流通槽，
图10表示的一种实施方式，其中流线型主舵叶和副舵局部重合，
图11表示的是一种实施方式，其中副舵配有两个扁平的流体阀瓣，
图12表示的是带加宽的副舵流通槽的实施方式，其中加了加固，支撑横板安装在流通槽内。
在图1中，副舵(2)布置在流线型主舵叶(1)区内。流线型主舵叶(1)具有迎流端(3)，迎流端(3)设计得比尾流端(4)平钝一些。舵向从迎流端(3)指向尾流端(4)，舵向在流线型主舵叶(1)区内表现为主流方向。入流(6)作用于流线型主舵叶(1)，在图1的实施方式中，流线型主舵叶(1)相对该入流具有舵角(7)。由于舵角(7)，使入流(6)在流线型主舵叶区(1)内沿舵向(59)转向。
在如图1所示的实施方式中，副舵(2)具有制成圆形的横截面形状(8)，并且副舵开有流通槽(9)。副舵(2)可绕转轴(10)转动并且相对舵向(5)具有调整角(11)。特别考虑到了：通过舵机如此连接副舵(2)和流线型主舵叶(1)，即预定舵角(7)自动导致预设调整角(11)。
在图1的实施方式中，流通槽(9)对称开设在副舵(2)中，由此实现了，在副舵(2)安装区内有利地引入流体动力。
图2示出了图1所示装置的结构。其中，舵向(5)沿入流(6)方向延伸。流通槽(9)同沿舵向(5)与流通轴(12)对齐。
图3示出了图1所示设置在相反舵角(7)以及相应的副舵(2)方向时的结构。不仅在图1中画出了所产生的流动力方向(13)，而且在图2中画出了产生的流体动力方向。
例如，通过装配流线型主舵叶(1)和副舵(2)可为海船提供稳流翼或滚转式阻流翼。例如，副舵(2)可以由带纵向缝的钢管制成。该纵向缝对称分布，从而通过两个对称设计的扇形段构成了副舵边界。例如，为了连接副舵(2)和流线型主舵叶(1)，可使用推力曲柄式传动机构。
副舵(2)和流线型主舵叶(1)连接状态下的运动情况可由舵机预先确定。已经证明，舵角(7)与调整角(11)的商值约为1.5是有利的。从1.2-1.8数值区间内适当地选取该值。
当流线型主舵叶(1)绕其主转轴(14)转动而副舵(2)绕转轴(10)转动时，出现了同向转动，从而副舵(2)的入流口总是指向流线型主舵叶(1)的那个表面(16)区。该表面根据流线型主舵叶(1)的转动处于背离入流(6)的方向。在示出的例子中，舵角(7)约为20度，调整角(11)约为30度。
该装置的作用主要是这样产生的：当调整流线型主舵叶(1)时，在图3中指出的副舵(2)扇形段(17)通过增大调整角(11)起到了一种总是强化流体流动的调节阀瓣的作用。于是，通过阀瓣作用使浮力增大。在增大调整角的情况下，还使流通槽(9)沿浮力方向相对流线型主舵叶(1)表面(16)转动更大的度。于是将水流引离尾流端区的涡流区并加大了在起翼顶侧作用的表面(16)上的低压区。与扇形段(17)相对布置的副舵(2)扇形段(18)利用增大的调整角起到了利用浮力分量阻流的尾翼作用。
扇形段(17、18)相对流通槽(9)对称布置，这有以下优点：由于作用在转轴(10)外的流体动力不起作用，所以在调整运动中，在转动情况下只需较小的转矩。
图4示出了可以在主舵叶(1)区内安装副舵(2)的主视图。设有两块支撑横板(19)和支撑臂(20)，在该区域内还实现了传动连接。
图5示出了一种实施方式，其中，流通槽(9)由缝段(21)构成。在缝段(21)之间设有将扇形段(17、18)连在一起的加固用支撑横板(22)。在图5中还可以清楚地看到，支撑横板(19)在卡环(23)区与副舵(2)相连。为了提供低流动阻力，支撑横板(22)呈圆形地过渡到扇形段(17、18)的侧壁。
在图6和图7中示出了另两个图解横截面。从图8中可以看到，可以使用相对流动方向(5)非对称设计的流线型主舵叶(1)。
根据图9的实施方式，流通槽(9)具有这样的结构，即该槽从流线型主舵叶(1)的尾流端(4)开始逐渐加宽。特别是考虑到了：设定非连续的横截面宽度，而且随着与尾流端(4)的距离增大而实现了横截面的增量。因此从尾流端(4)开始，在扇形段(17、18)朝向流通槽的边界区内出现了弯曲的扇形段界面。
图10示出了另一种变型。在该变型中，流线型主舵叶(1)的尾流端(4)伸入副舵(2)的流通槽内。虽然根据双方的重合量可以使可实现的调整角(11)减小，但是获得了另一种改进的导流结构。
在如图11所示的实施方式中，副舵(2)的扇形段(17、18)设计成阀瓣式结构。于是提供了一种双阀瓣结构，在相应的动力转动支承情况下，该双阀瓣结构最终降低了产生的力矩。特别是可以使扇形段(17、18)隆起并在其端区内削尖扇形段以便获得另一种改进的导流结构。图11示出的阀瓣式扇形段结构导致了：流动向通过标为扇形段(17)的下阀瓣获得了平缓的流出。由此使环流得到加强并使在扇形段(17)上引起的调整角加大。通过在图11中形成上阀瓣的扇形段(18)使流线型主舵叶(1)的上翼段流体得到加速并由此减少了断流的危险。这对低压区是有利的。总的来看，环流由此得到改善并减弱了涡流或确切地说减少了在流线型主舵叶(1)周围的死区。由此可避免或至少可减弱振荡激励。
在图12中，为了稳定扇形段(17、18)，支撑横板(19)彼此相对地设置在流通槽(9)区内。如图5中的实施方式所示，为了不影响流通，支撑横板(19)在横断方向上具有足够的间距。

Claims (14)

1、浮体的导流装置，该装置与浮体的船身相连并根据流动将流体动力引入船体而且具有流线型主舵叶，该流线型主舵叶设计得在迎流端区内比在尾流端内平钝一些，其特征在于，副舵(2)沿流动方向(5)设置在尾流端(4)后，该副舵设有流通槽(9)，并且可相对走向垂直于流动方向(5)的转轴(10)作调整地控制该副舵。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，横截面形状(8)基本上形成圆形。
3、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，流通槽(9)作为纵向缝设置在副舵(2)内。
4、如权利要求1-3中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述纵向缝分成缝段(21)。
5、如权利要求1-4中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于，副舵(2)的定位与流线型主舵叶(1)的定位相关。
6、如权利要求1-5中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于，如此设计副舵(2)与流线型主舵叶(1)的连接，即在流线型主舵叶(1)绕主转轴(14)转动时，实现副舵(2)按1∶1.5的比例绕转轴(10)转动。
7、如权利要求1-6中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于，流通槽(9)基本在中央地开设在横截面形状(8)内。
8、如权利要求1-7中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于，流线型主舵叶(1)和副舵(2)具有基本相同的转向。
9、如权利要求1-8中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于，副舵(2)由有缝钢管制成。
10、如权利要求1-9中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于，副舵(2)与流线型主舵叶(1)的连接通过主舵机实现。
11、如权利要求1-10中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于，规定副舵(2)和流线型主舵叶(1)的转角为直线配合关系。
12、如权利要求1-11中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于，规定副舵(2)和流线型主舵叶(1)的转角为非直线配合关系。
13、如权利要求1-12中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于，副舵(2)的流通槽(9)沿远离流线型主舵叶(1)方向逐渐加宽。
14、如权利要求1-13中任何一项权利要求所述的装置，其特征在于，形成流通槽(9)边界的扇形段(17、18)设计成阀瓣式结构。
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