CN205239883U - 一种带有曲向导边的舵叶 - Google Patents

Abstract

一种带有曲向导边的舵叶，其舵叶设置三向导流边，艏部导流边分上、中、下三节段倾斜扭曲过渡导边；上部向一侧倾斜，中部扭曲过渡到下部向另一侧倾斜；艏部导流边为左、中、右倾斜曲向导边型式；舵叶结构由曲面外板，舵叶顶板、舵叶底板及中间水平隔板和垂直隔板组成封闭结构，通过对舵叶曲向导边的设计和剖面型值、偏转角的一遍遍优化，使舵力、舵叶扭矩达到最理想值。舵导边偏转最大没有超出舵叶的最大厚度，减小了舵航行阻力，舵叶艏边曲向导边形状对螺旋桨尾流起到了吸收整流作用，在推进效率方面，采用带有曲向导边舵叶的舵至少比普通半悬挂舵提高至少1.5%。采用带有曲向导边舵叶的舵比普通半悬挂舵航速提高至少0.1节。

Description

一种带有曲向导边的舵叶

技术领域

本实用新型涉及船部件领域，具体涉及一种带有曲向导边的舵叶。

背景技术

目前船舶设计上的各个舵叶的剖面型值都是针对对称剖面的，传统的舵叶采用传统的NACA型流线型值，舵叶导流单一，目前技术已无法再提高舵效，舵叶与螺旋桨之间改进导流拯待解决。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种带有曲向导边的舵叶

，其可使舵力、舵叶扭矩达到最理想值，还可优化舵系统以及桨后流场的作用效果。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为舵叶设置三向导流边，艏部导流边分上、中、下三节段倾斜扭曲过渡导边；上部向一侧倾斜，中部扭曲过渡到下部向另一侧倾斜；艏部导流边为左、中、右倾斜曲向导边型式；舵叶结构由曲面外板，舵叶顶板、舵叶底板及中间水平隔板和垂直隔板组成封闭结构。

一种带有曲向导边的舵叶，其包括若干横向板、若干纵向板、外板、顶板和底板，所述若干横向板与若干纵向板构成舵叶的骨架，外板包裹舵叶的骨架，若干横向板、若干纵向板、外板、顶板和底板构成封闭结构；所述若干横向板分为第一类横向板、第二类横向板和第三类横向板，舵叶上部至舵球位置区域的横向板为第一类横向板，舵球位置的横向板为第二类横向板，舵球位置至舵叶下部的横向板为第三类横向板，若干横向板由舵叶上部至舵叶下部横向板长度逐渐减小；第一类横向板的艏部偏向横向板交线的一侧，第二类横向板为对称横向板，第三类横向板的艏部偏向横向板交线的另一侧；所述若干纵向板分为第一类纵向板和第二类纵向板，由舵叶艉部至安装舵杆位置区域内的纵向板为第一类纵向板，由安装舵杆位置至舵叶艏部区域内的纵向板为第二类纵向板，所述若干纵向板的宽度由舵叶艉部至舵叶艏部先逐渐增大，增大到安装舵杆位置后逐渐减小；第一类纵向板均为对称纵向板，第二类板为非对称纵向板；舵叶艏部为曲向过渡导边，所述导边光滑过渡。所述第一类横向板艏部与横向交线的偏差值由上至下逐渐减小。所述第三类横向板艏部与横向交线的偏差由上至下逐渐增大。所述第一类横向板和第三类横向板艏部的偏转不能超出各自所在平面内舵叶的最大厚度。所述一种带有曲向导边的舵叶的厚度由舵叶上部至舵叶下部呈扭曲过渡。

纵向板与纵舯线所在船体剖面的交线称纵向板交线，横向板与舵系中心线所在船体法相剖面的交线称横向板交线。

所述一种带有曲向导边的舵叶的最大厚度由舵叶上部至舵叶下部逐渐减小。

舵叶结构由多曲面外板，舵叶顶板、舵叶底板及中间水平隔板和垂直隔板组成封闭结构，舵叶艏部迎水流导边设计成曲向导边型式，从上到下设计扭曲过渡形状。所述一种带有曲向导边的舵叶的设计，需要分析上、中、下三节段舵叶不同舵型参数对舵力及舵叶扭及舵杆直径的影响。舵叶艏部导流边分上、中、下三节段倾斜扭曲过渡导边设计，上部向一边倾斜，中部扭曲过渡到下部向另一边倾斜。一种带有曲向导边的舵叶剖面型值的确定是一种带有曲向导边的舵叶设计的技术核心。对于舵叶艏导边左、中、右倾斜曲向导边型式。偏转角确定的原则是：结合舵的最大厚度来确定，也就是说舵导边偏转最大不能超出舵叶的最大厚度，否则会增加舵航行阻力，抵消扭曲导边与桨后流场的作用；导边偏转角过小同样所起作用有限，不能起到明显的节能效果。考虑到舵叶扭曲中线上部厚度大，底部厚度小的特点，上下偏转角也不宜相同。目前船舶设计上的各个舵叶剖面型值都是针对对称剖面的，本设计通过对不同的剖面型值进行偏转，并通过计算软件分析和船模试验对扭曲型值进行优化，形成自有的舵叶剖面型式，也使达到更加高效节能的效果。

本实用新型的有益效果：通过对舵叶曲向导边的设计和剖面型值、偏转角的一遍遍优化，使舵力、舵叶扭矩达到最理想值。舵导边偏转最大没有超出舵叶的最大厚度，减小了舵航行阻力，舵叶艏边曲向导边形状对螺旋桨尾流起到了吸收整流作用，在推进效率方面，采用带有曲向导边舵叶的舵至少比普通半悬挂舵提高至少1.5%，可节能降低油耗。在船舶快速性方面，采用带有曲向导边舵叶的舵比普通半悬挂舵航速提高至少0.1节。可见，其使舵效大大改善，起到了高效降耗作用。

附图说明

图1是舵叶结构示意图；

图2是舵叶内部纵向板V1上部分示意图；

图3是舵叶内部纵向板V1下部分示意图；

图4是舵叶内部纵向板V2上部分示意图；

图5是舵叶内部纵向板V2下部分示意图；

图6是舵叶内部纵向板V3上部分示意图；

图7是舵叶内部纵向板V3下部分示意图；

图8是舵叶内部纵向板V4上部分示意图；

图9是舵叶内部纵向板V4下部分示意图；

图10是舵叶内部纵向板V5上部分示意图；

图11是舵叶内部纵向板V5下部分示意图；

图12是舵叶内部纵向板V6示意图；

图13是舵叶内部横向板H1示意图；

图14是舵叶内部横向板H2示意图；

图15是舵叶内部横向板H3示意图；

图16是舵叶内部横向板H4示意图；

图17是舵叶内部横向板H5示意图；

图18是舵叶内部横向板H6示意图；

图19是舵叶内部横向板H7示意图；

图20是舵叶内部横向板H8示意图；

图21是舵叶内部横向板H9示意图；

图22是舵叶内部横向板H10示意图；

图23是舵叶导流边扭曲示意图；

图中：1、舵杆，2、舵球。

具体实施方式

本实用新型所采用的技术方案为舵叶设置三向导流边，艏部导流边分上、中、下三节段倾斜扭曲过渡导边；上部向一侧倾斜，中部扭曲过渡到下部向另一侧倾斜；艏部导流边为左、中、右倾斜曲向导边型式；舵叶结构由曲面外板，舵叶顶板、舵叶底板及中间水平隔板和垂直隔板组成封闭结构。

一种带有曲向导边的舵叶，其包括若干横向板、若干纵向板、外板、顶板和底板，所述若干横向板与若干纵向板构成舵叶的骨架，外板包裹舵叶的骨架，若干横向板、若干纵向板、外板、顶板和底板构成封闭结构；所述若干横向板分为第一类横向板、第二类横向板和第三类横向板，舵叶上部至舵球位置区域的横向板为第一类横向板，舵球位置的横向板为第二类横向板，舵球位置至舵叶下部的横向板为第三类横向板，若干横向板由舵叶上部至舵叶下部横向板长度逐渐减小；第一类横向板的艏部偏向横向板交线的一侧，第二类横向板为对称横向板，第三类横向板的艏部偏向横向板交线的另一侧；所述若干纵向板分为第一类纵向板和第二类纵向板，由舵叶艉部至安装舵杆位置区域内的纵向板为第一类纵向板，由安装舵杆位置至舵叶艏部区域内的纵向板为第二类纵向板，所述若干纵向板的宽度由舵叶艉部至舵叶艏部先逐渐增大，增大到安装舵杆位置后逐渐减小；第一类纵向板均为对称纵向板，第二类板为非对称纵向板；舵叶艏部为曲向过渡导边，所述导边光滑过渡。所述第一类横向板艏部与横向交线的偏差值由上至下逐渐减小。所述第三类横向板艏部与横向交线的偏差由上至下逐渐增大。所述第一类横向板和第三类横向板艏部的偏转不能超出各自所在平面内舵叶的最大厚度。所述一种带有曲向导边的舵叶的厚度由舵叶上部至舵叶下部呈扭曲过渡。

纵向板与纵舯线所在船体剖面的交线称纵向板交线，横向板与舵系中心线所在船体法相剖面的交线称横向板交线。

舵叶结构由多曲面外板，舵叶顶板、舵叶底板及中间水平隔板和垂直隔板组成封闭结构，舵叶艏部迎水流导边设计成曲向导边型式，从上到下设计扭曲过渡形状。所述一种带有曲向导边的舵叶的设计，需要分析上、中、下三节段舵叶不同舵型参数对舵力及舵叶扭及舵杆直径的影响。舵叶艏部导流边分上、中、下三节段倾斜扭曲过渡导边设计，上部向一边倾斜，中部扭曲过渡到下部向另一边倾斜。一种带有曲向导边的舵叶剖面型值的确定是一种带有曲向导边的舵叶设计的技术核心。对于舵叶艏导边左、中、右倾斜曲向导边型式。偏转角确定的原则是：结合舵的最大厚度来确定，也就是说舵导边偏转最大不能超出舵叶的最大厚度，否则会增加舵航行阻力，抵消扭曲导边与桨后流场的作用；导边偏转角过小同样所起作用有限，不能起到明显的节能效果。考虑到舵叶扭曲中线上部厚度大，底部厚度小的特点，上下偏转角也不宜相同。目前船舶设计上的各个舵叶剖面型值都是针对对称剖面的，本设计通过对不同的剖面型值进行偏转，并通过计算软件分析和船模试验对扭曲型值进行优化，形成自有的舵叶剖面型式，也使达到更加高效节能的效果。

所述第一类横向板和第三类横向板艏部的偏转不能超出各自所在平面内舵叶的最大厚度。

所述一种带有曲向导边的舵叶的每个横向剖面的最大厚度由舵叶上部至舵叶下部逐渐减小。

以下结合图示详细说明如下：

图1是舵叶结构示意图，其中纵向板6块（V1，V2，V3，V4，V5,V6），横向板10块(H1,H2,H3,H4,H5,H6,H7,H8,H9,H10)，组成舵叶的基本骨架。根据板材形状特点又分为44个区域（A,B,C,D,E,1—39）。

图2和图3是舵叶内部V1板图，其宽度尺寸决定舵叶该区域的宽度及对称度，板材与纵舯线所在船体剖面的交线称纵向板交线，由图可以看出，V1板从顶端到底面，用截线均分26份，每份从板交线到板材边缘测量设计尺寸，从设计尺寸可以看出，每条截线所量取的设计尺寸呈中心对称，说明舵叶外板在该区域相对于轴系中心线呈对称状态，即1,5,9,13,17,21,25,30,35外板呈中心对称。

图4和图5是舵叶内部V2板图，原理同（图2、3），V2板从顶端到底面的截线截取方法和设计尺寸选取方法与（图2）一致，由图可以看出，舵叶外板在该区域相对于轴系中心线呈对称状态，即2,6,10,14,18,22,26,31,36外板呈中心对称。

图6和图7是舵叶内部V3板图。由图可以看出，舵叶外板在该区域相对于轴系中心线呈对称状态，即3,7,11,15,19,23,27,32,37外板呈中心对称。

图8和图9是舵叶内部V4板图，原理同图2,3,4,5。舵叶外板在该区域相对于轴系中心线呈对称状态，即4,8,12,16,20,24,28,33,38外板呈中心对称（见图1）。

图10和图11是舵叶内部V5板图，V5板从顶端到底面的截线截取方法和设计尺寸选取方法与图3一致，由图可以看出，该板以板交线为中心，分为左右舷两部分，其对称度有4种情况：

第1种情况，从上端I0至I6区域，V5板以纵向板交线为分界，分为左右舷两部分，右舷板材尺寸大于左舷板材尺寸，而且由I0向I6偏差逐渐增大，外板B区域（见图1）相对于船体中心线由左舷扭向右舷方向，光顺过渡；

第2种情况，从I6到I15区域，右舷板材尺寸仍然大于左舷板材尺寸，偏差由大到小，逐渐减缓，D区域板材（见图1）外型尺寸由左舷扭向右舷方向，直至接近船体中心线中心区域，左右呈中心对称；

第3种情况，I15到I26区域，右舷尺寸比左舷尺寸小，偏差逐渐变大，从E区域（见图1）外板情况来看，舵叶由船舯线对称区域扭向右舷。

图12是舵叶内部V6板图，V6板从顶端到底面的截线截取方法和设计尺寸选取方法与图3一致，从K0到K14是由顶端到舵球区域的板材，由图可以看出，该板以纵向板交线为中心，分为左右舷两部分，其对称度有2种情况：

第1情况，由K0到K4区域，右舷尺寸均大于左舷尺寸，偏差由小变大，从A区域板材（见图1）情况来看，相对于轴系中线，舵叶从顶端向下整体由左舷扭向右舷方向；

第2种情况，由K5到K14区域，右舷尺寸仍然大于左舷尺寸，偏差由大变小，从A区域外板材（见图1）来看，舵叶在该区域仍由左舷扭向右舷方向，直至接近船体中心区域，舵叶呈中心对称。

图13~图17是舵叶内部H2，H3，H4，H5板，舵系中心线所在的船体法向剖面与板材交线称为横向板交线，以由图可以看出，H2，H3，H4，H5板分别从横向板交线到板材艏部，用截线均分10份，每份从纵向板交线到板材边缘测量设计尺寸，各板材分别从S3，U3，V3，W3段开始（即与V5纵向板材对接附近区域），左舷尺寸大于右舷尺寸，并且偏差由横向板交线开始向艏部位置逐渐增大，因此板型整体分别由S3，U3，V3，W3段开始至舵叶船艏，整体由左舷扭向右舷方向。另外，H2，H3，H4，H5板材的左右对称偏差值依次减小，说明板材扭曲过程光滑平顺。

图18是舵叶内部H6板，从（图1）可以看出，H6板高度处于舵球中心线所在水平面位置，根据图中设计尺寸可以看出，H6板从X0到舵叶艏端均左右尺寸相等，因此舵叶在该区域呈中心对称。

图19~图22是舵叶内部H7，H8，H9，H10板,设计尺寸选取方法与图18一致，从图可以看出，各板材分别从Y2，Z1，B0，C0段开始，右舷尺寸大于左舷尺寸，并且偏差由横向板交线开始向艏部位置逐渐增大。因此舵叶板材分别由Y2，Z1，B0，C0段开始至舵叶船艏，整体由轴系中心区域扭向右舷方向，直至舵叶底部。另外，H2，H3，H4，H5板材的左右对称偏差值依次减小增大，说明板材扭曲过程光滑平顺。

从船艏方向可以看出，舵叶由顶端至舵球部分左舷部分窄，右舷部分宽，舵叶艏部板材整体扭向左舷，随着板材向下延伸，扭曲程度逐渐减小，直至舵球区域，由有舵球区域向下，舵叶左舷部分宽，右舷部分窄，舵叶艏部板材整体扭向右舷，直至舵叶底板。从船艉方向看，舵叶从顶端到底端都呈左右对称，并从上至下不断收缩，至底板处最窄。

舵球以轴系中心线为分界，左右对称。通过仰视图可以看出，舵球以上部分的艏部板材偏向左舷方向，舵球以下的艏部板材偏向右舷方向，从上到下，舵叶板型扭曲一体成型。

本实用新型的有益效果：通过对舵叶曲向导边的设计和剖面型值、偏转角的一遍遍优化，使舵力、舵叶扭矩达到最理想值。舵导边偏转最大没有超出舵叶的最大厚度，减小了舵航行阻力，舵叶艏边曲向导边形状对螺旋桨尾流起到了吸收整流作用，在推进效率方面，采用带有曲向导边舵叶的舵至少比普通半悬挂舵提高至少1.5%，可节能降低油耗。在船舶快速性方面，采用带有曲向导边舵叶的舵比普通半悬挂舵航速提高至少0.1节。可见，其使舵效大大改善，起到了高效降耗作用。

Claims (6)

1.一种带有曲向导边的舵叶，其特征在于：舵叶设置三向导流边，艏部导流边分上、中、下三节段倾斜扭曲过渡导边；上部向一侧倾斜，中部扭曲过渡到下部向另一侧倾斜；艏部导流边为左、中、右倾斜曲向导边型式；舵叶结构由曲面外板，舵叶顶板、舵叶底板及中间水平隔板和垂直隔板组成封闭结构。

2.根据权利要求1所述的一种带有曲向导边的舵叶，其特征在于：包括若干横向板、若干纵向板、外板、顶板和底板，所述若干横向板与若干纵向板构成舵叶的骨架，外板包裹舵叶的骨架，若干横向板、若干纵向板、外板、顶板和底板构成封闭结构；所述若干横向板分为第一类横向板、第二类横向板和第三类横向板，舵叶上部至舵球位置区域的横向板为第一类横向板，舵球位置的横向板为第二类横向板，舵球位置至舵叶下部的横向板为第三类横向板，若干横向板由舵叶上部至舵叶下部横向板长度逐渐减小；第一类横向板的艏部偏向横向板交线的一侧，第二类横向板为对称横向板，第三类横向板的艏部偏向横向板交线的另一侧；所述若干纵向板分为第一类纵向板和第二类纵向板，由舵叶艉部至安装舵杆位置区域内的纵向板为第一类纵向板，由安装舵杆位置至舵叶艏部区域内的纵向板为第二类纵向板，所述若干纵向板的宽度由舵叶艉部至舵叶艏部先逐渐增大，增大到安装舵杆位置后逐渐减小；第一类纵向板均为对称纵向板，第二类板为非对称纵向板；舵叶艏部为曲向过渡导边，所述导边光滑过渡。

3.根据权利要求2所述的一种带有曲向导边的舵叶，其特征在于：所述第一类横向板艏部与横向交线的偏差值由上至下逐渐减小。

4.根据权利要求2所述的一种带有曲向导边的舵叶，其特征在于：所述第三类横向板艏部与横向交线的偏差由上至下逐渐增大。

5.根据权利要求2所述的一种带有曲向导边的舵叶，其特征在于：所述第一类横向板和第三类横向板艏部的偏转不能超出各自所在平面内舵叶的最大厚度。

6.根据权利要求2所述的一种带有曲向导边的舵叶，其特征在于：所述一种带有曲向导边的舵叶的厚度由舵叶上部至舵叶下部呈扭曲过渡。