CN204688397U - 一种船舶用舵的整流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种船舶用舵的整流装置，包括舵角信息接收装置，通过信号电缆与船舶的操作机构相连；控制机构，包括根据舵角信息进行长度计算的模块和控制驱动机构的控制模块；舵与挂舵臂上部垂向间隙具有向前凸起的弧度，舵与挂舵臂下部垂向间隙具有向后凸起的弧度，服务于上部垂向间隙的第一对驱动机构，布置于挂舵臂结构内部两侧；第一对驱动机构带动第一对调整板前后移动，第一对调整板与上部垂向间隙等高度，其末端的第一对柔性接触板将上部垂向间隙封堵住；服务于下部垂向间隙的第二对驱动机构，布置于挂舵臂结构内；第二对驱动机构带动第二对调整板前后移动，第二对调整板与下部垂向间隙等高度，其末端的第二对柔性接触板将下部垂向间隙封堵住。

Description

一种船舶用舵的整流装置

技术领域

本实用新型涉及一种船舶用舵的整流装置，属于船舶用舵技术领域。

背景技术

在海事领域，高速船的舵普遍面临因空化而产生的空泡问题。

舵在水中高速运动时，表面压力发生变化。当舵表面局部压力降低至当时水温对应的水的饱和蒸汽压力时，此低压区域的水爆发式汽化，进入水中原本存在的空气气核，使空气气核膨胀，形成气泡，即所谓的空泡。空泡会降低船舶舵的水动力性能和操纵性能。这些空泡随水流进入高压区后，在高压区溃灭。溃灭的过程，压力骤然增大。如果溃灭发生在舵表面，也会造成舵的表面剥蚀，也导致舵的振动，并产生噪音。

船舶的舵布置于固定船舶结构之后，舵体与船舶结构之间的间隙容易引起的空泡；船舶的舵分为几个不同部分，不同部分之间的间隙也容易引起的空泡；舵与来流夹角较大时也会引起空泡。

参见图5-图6，舵部分之间存在间隙时，操纵舵时会产生从高压区流向低压区的间隙流动。舵间隙内流动是非定常的，可能会在间隙内即产生空泡并发生空泡溃灭，造成间隙内空泡气蚀。间隙内产生的空泡在舵表面溃灭。

参见图6，特别的，半悬挂舵系统，在挂舵臂的安装舵销处，因挂舵臂线型原因，间隙流出的水流带有向前的速度，此向前速度与原低压侧流体互相作用，造成了流线在此位置的分离,在挂舵臂后方的舵表面形成了很短的低压区域，空泡在此区域内迅速生成，迅速溃灭。此区域也是船上空泡多发区域。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是：现有的船舶的舵布置于固定船舶结构之后，舵体与船舶结构之间的间隙容易引起的空泡；船舶的舵分为几个不同部分，不同部分之间的间隙也容易引起的空泡；舵与来流夹角较大时也会引起空泡；舵体间隙流出的水流带有向前的速度，此向前速度与原低压侧流体互相作用，造成了流线在此位置的分离。

本实用新型采取以下技术方案：

一种船舶用舵的整流装置，包括舵角信息接收装置39，布置于船舶内，通过信号电缆与船舶的操作机构相连；控制机构40，布置于船舶内，包括根据舵角信息进行长度计算的模块和控制驱动机构41，42的控制模块；舵与挂舵臂上部垂向间隙22具有向前凸起的弧度，舵与挂舵臂下部垂向间隙23具有向后凸起的弧度服务于所述上部垂向间隙22的第一对驱动机构41，42，布置于挂舵臂结构内部两侧；所述第一对驱动机构41，42带动第一对调整板45、46前后移动，第一对调整板45、46与上部垂向间隙22等高度，其末端的第一对柔性接触板49、50将所述上部垂向间隙22封堵住；服务于所述下部垂向间隙23的第二对驱动机构43，44，布置于挂舵臂结构内；所述第二对驱动机构43，44带动第二对调整板47、48前后移动，第二对调整板47、48与下部垂向间隙23等高度，其末端的第二对柔性接触板51、52将所述下部垂向间隙23封堵住；所述舵与挂舵臂之间还具有横向间隙24，所述横向间隙24采用水平调整板进行固定封堵。

舵角信息接收装置接收舵角转动角度信息，控制结构通过PLC控制板自动计算出左、右舷驱动机构的移动距离，再控制左右舷的两对驱动机构带动两对左、右舷的调整板水平移动，调整板末端的柔性接触板对上下、两个垂向间隙进行封堵；此外，横向间隙本身已被水平调整板封堵住。从而避免了由于舵体与船舶结构之间的间隙引起的空泡，对于下部垂向间隙23而言，由于还能避免下部垂向间隙内的水流方向与航行水流方向产生不一致，从而还具有一定的整流作用。

进一步的，所述驱动机构由电机直接驱动或电动液压式驱动。

进一步的，所述柔性接触板是由金属丝作为内部骨架的具有弹性的材质的结构。

进一步的，所述第二对柔性接触板51、52尾端具有与所述下部垂向间隙23向配合的线型，以起到调整水流方向，影响流场的作用。

进一步的，各个驱动机构包括一个可移动的移动杆，移动杆移动杆与调整板相连，移动杆在驱动机构驱动下带动调整板前后移动，各个柔性接触板分别固定在各个调整板上，随调整板一起移动，在挂舵臂上设置供移动杆穿过的开孔和供移动杆穿收藏的凹槽，在挂舵臂的开孔处设置密封装置，以保证在挂舵臂处于水下时，水不会通过开孔进入挂舵臂内。

本实用新型的有益效果在于：

1)避免了由于舵体与船舶结构之间的间隙引起的空泡，提升舵体的寿命和安全性能。

2)将空泡溃灭位置延后至舵尾端之后，从而减少空泡溃灭对舵的损坏。

3)结构简单，设计巧妙。

4)采用控制系统自动计算左、右舷驱动机构的移动距离，控制简单，方便。

附图说明

图1是现有技术中船体尾部的舵与挂舵臂的结构示意图。

图2是图1中A-A剖视图。

图3是图1中B-B剖视图。

图4是图1中C-C剖视图。

图5是现有技术中，舵与挂舵臂上部之间的间隙示意图。

图6是现有技术中，舵与挂舵臂下部之间的间隙示意图。

图7是本实用新型船舶用舵的整流装置的控制系统的框图。

图8是本实用新型船舶用舵的整流装置的立面结构图。

图9是本实用新型船舶用舵的整流装置位于上部垂向间隙部位的结构示意图。

图10是与图9对应的，舵与挂舵臂发生相对转动时的结构示意图。

图11是图10中方框部位的局部放大图。

图12是本实用新型船舶用舵的整流装置位于下部垂向间隙部位的结构示意图。

图13是与图12对应的，舵与挂舵臂发生相对转动时的结构示意图。

图14是图13中方框部位的放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

首先，介绍本实用新型与现有技术相同的结构部分：

很多船舶采用了半悬挂半铲型舵系统，该系统经常采用的形式之一如图1-图3所示，一艘船可布置1个或多个舵2，每个舵2位置都相应的设有挂舵臂3；舵2位于船舶1的尾部；挂舵臂3固定于船舶1；舵2的上部布置于固定的挂舵臂3之后；舵2的下部不设置挂舵臂；舵2和挂舵臂3之间存在间隙，包括垂向间隙22，23和水平间隙24，25；舵2通过舵杆5与船舶1的操舵装置相连；舵销6与舵2相连；舵销6穿过挂舵臂3之中，与挂舵臂3之间设有滑动轴承，舵2在XY平面所受的力和弯矩可通过舵销6传递至挂舵臂3；操舵装置通过舵杆5可以带动舵2和舵销6绕舵轴线4转动；横截面为垂直于舵轴线4的平面截得的剖面；有挂舵臂3的位置，在不同高度上，舵2和挂舵臂3的位置关系不同；在不设置舵销6的高度，舵2延伸至舵轴线之前，如图3所示；在设置舵销6的高度，挂舵臂3延伸至舵轴线之后，如图2所示；没有挂舵臂3的位置，如图4所示；

为便于描述，将舵2横截面的外表面分为3个部分，分别是舵前缘7，13，19、舵中间部分8，14，20和舵后缘9，15，21；

为便于描述，将挂舵臂3横截面的外表面分为3个部分，分别是挂舵臂前缘10，16、挂舵臂中间部分11，17和挂舵臂后缘12，18；

在有挂舵臂位置，当舵2处于平衡位置时：挂舵臂前缘10、挂舵臂中间部分11舵中间部分8和舵后缘9共同构成一个流线型线型；挂舵臂前缘10、挂舵臂中间部分11舵中间部分8和舵后缘9共同构成一个流线型线型；

有挂舵臂3高度，挂舵臂后缘12，18与舵前缘7，13之间存在垂直间隙22，23。

以下对本实用新型对现有技术做出贡献的结构部分进行介绍

参见图7-图8，本实用新型包括舵角信息接收装置39；布置于船舶内，通过信号电缆与船舶的操作机构相连；控制机构40，布置于船舶内，包括根据舵角信息进行长度计算的模块和控制驱动机构41，42的控制模块；

参见图8-图11，服务于垂向间隙22的驱动机构41，42；布置于挂舵臂结构内，其可以为电机直接驱动式或电动液压式；

参见图12-图14，服务于垂向间隙23和的驱动机构43，44；布置于挂舵臂结构内，其可以为电机直接驱动式或电动液压式；

参见图9-图11，服务于垂向间隙22的调整板45，46，XY平面上，其靠近挂舵臂一侧为平的，远离挂舵臂一侧为曲面式，采用挂舵臂处的截面线型，高度方向上，与垂向间隙22同等高度；

参见图12-图14，服务于垂向间隙23的调整板47，48，XY平面上，其靠近挂舵臂一侧为平的，远离挂舵臂一侧为曲面式，采用挂舵臂处的截面线型，高度方向上，略小于垂向间隙23与横向间隙24高度之和；

参见图9-图11，服务于垂向间隙22的柔性接触板；采用耐海水腐蚀，具有一定刚度，末端为具有弹性，末端可压缩的材料，如局部嵌有金属的橡胶板，合成材料等；

参见图12-图14、及图1，服务于垂向间隙23的柔性接触板51，52；以及横向间隙24内的柔性接触板，采用耐海水腐蚀的非刚性材料，如橡胶，合成材料等；采用耐海水腐蚀，具有一定刚度，末端为具有弹性，末端可压缩的材料，如局部嵌有金属的橡胶板，合成材料等；此柔性接触板尾端根据实际项目特别设计其线型，以起到调整水流方向，影响流场的作用；

参见9、12，标号53-56表示密封装置；

船舶的操舵装置进行操舵后，通过舵角信息接收装置39将舵角信息传递至控制机构40内，控制机构内的PLC控制器根据预先输入的算法分别计算需要将左右舷调整板45-48移动的距离，之后分别控制左右舷的驱动机构41-44，带动调整板45-48和柔性接触板49-52至需要位置。控制流程可参考图7。

各个驱动机构41-44包括一个可以移动的移动杆57～60，移动杆与调整板相连，移动杆57～60可在驱动机构41-44驱动下带动调整板45-48前后移动，柔性接触板49-52分别固定在调整板45-48上，随调整板45-48一起移动。在挂舵臂3结构上设置供移动杆穿过的开孔和供移动杆穿收藏的凹槽。在挂舵臂的开孔处设置密封装置53-56，以保证在挂舵臂3处于水下时，水不会通过开孔进入挂舵臂3内。

服务于垂向间隙22的驱动机构41，42；将带动调整板45，46和柔性接触板49，50至柔性接触板与舵接触并压紧的位置；以实现封闭垂向间隙22的目的；柔性接触板的长度根据实际项目特别设计，可保证在舵旋转角度为-10度～+10度之间时，可保证柔性接触板末端柔性部分可与舵压紧，使水流无法通过舵间隙22，在舵旋转角度为超出-10度～+10度范围时，可保证柔性接触板末端柔性部分可与舵接触，减少通过舵间隙22的水流，

服务于垂向间隙23和横向间隙24的驱动机构43，44；将带动调整板47，48和柔性接触板51，52至预先设定位置；柔性调节板将主要按照在舵旋转角度为-10度～+10度之间时水流方向进行设计，以实现调整水流方向的目的。

本实用新型改变了舵不同部分之间的间隙，影响间隙间水流，可以减少舵空泡，或将空泡溃灭位置延后至舵尾端之后，减少空泡溃灭对舵损坏。

Claims (5)

1.一种船舶用舵的整流装置，其特征在于：

包括舵角信息接收装置(39)，布置于船舶内，通过信号电缆与船舶的操作机构相连；

控制机构(40)，布置于船舶内，包括根据舵角信息进行长度计算的模块和控制驱动机构(41，42)的控制模块；

舵与挂舵臂上部垂向间隙(22)具有向前凸起的弧度，舵与挂舵臂下部垂向间隙(23)具有向后凸起的弧度；

服务于所述上部垂向间隙(22)的第一对驱动机构(41，42)，布置于挂舵臂结构内部两侧；所述第一对驱动机构(41，42)带动第一对调整板(45、46)前后移动，第一对调整板(45、46)与上部垂向间隙(22)等高度，其末端的第一对柔性接触板(49、50)将所述上部垂向间隙(22)封堵住；

服务于所述下部垂向间隙(23)的第二对驱动机构(43，44)，布置于挂舵臂结构内；所述第二对驱动机构(43，44)带动第二对调整板(47、48)前后移动，第二对调整板(47、48)与下部垂向间隙(23)等高度，其末端的第二对柔性接触板(51、52)将所述下部垂向间隙(23)封堵住；

所述舵与挂舵臂之间还具有横向间隙(24)，所述横向间隙(24)采用水平调整板进行固定封堵。

2.如权利要求1所述的船舶用舵的整流装置，其特征在于：所述驱动机构由电机直接驱动或电动液压式驱动。

3.如权利要求1所述的船舶用舵的整流装置，其特征在于：所述柔性接触板是由金属丝作为内部骨架的具有弹性的材质的结构。

4.如权利要求1所述的船舶用舵的整流装置，其特征在于：所述第二对柔性接触板(51、52)尾端具有与所述下部垂向间隙(23)向配合的线型，以起到调整水流方向，影响流场的作用。

5.如权利要求1所述的船舶用舵的整流装置，其特征在于：各个驱动机构包括一个可移动的移动杆，移动杆移动杆与调整板相连，移动杆在驱动机构驱动下带动调整板前后移动，各个柔性接触板分别固定在各个调整板上，随调整板一起移动，在挂舵臂上设置供移动杆穿过的开孔和供移动杆穿收藏的凹槽，在挂舵臂的开孔处设置密封装置，以保证在挂舵臂处于水下时，水不会通过开孔进入挂舵臂内。