CN206691351U

CN206691351U - 一种直尾舵

Info

Publication number: CN206691351U
Application number: CN201621394914.1U
Authority: CN
Inventors: 欧礼坚; 马梓聪
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2026-12-19

Abstract

本实用新型公开了一种直尾舵，包括流线型舵叶，流线型舵叶的上、下端的分别设置有上制流板和下制流板，所述流线型舵叶前端设置有舵球，所述流线型舵叶的后端设置有板条状直尾板。本实用新型提供的直尾舵能显著提升船舶正车、倒车性能，提高船舶的安全性；同时，直尾舵结构简单，造价低，具有良好的经济性。

Description

一种直尾舵

技术领域

本实用新型涉及，船舶舵的设计、改装和制造领域，尤其涉及一种直尾舵。

背景技术

船舶操纵性主要通过性能优良的舵保证。研究开发性能优良的舵型，改善舵的水动力性能，对提高船舶操纵性十分重要。为了提高舵的性能，国内外学者和专家研究和设计了一系列组合舵，如舵球舵、制流板舵、鱼尾舵和襟翼舵等等。研究成果和工程应用表明，与普通舵比较，舵球舵和制流板舵升力正车舵效改善不明显；鱼尾舵正车舵效显著提升，但到车性能下降明显；襟翼舵正、到车性能改善明显，但结构复杂、造价高。

为了提高船舶的安全性和经济性，研究和发明新型组合舵，提高船舶正车、倒车舵效和降低舵的制造和维修成本是十分必要的。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型目的提供了一种结构简单、造价低且显著提升船舶正车、倒车性能，提高船舶的安全性的直尾舵。

本实用新型具体由以下技术方案实现：

一种直尾舵，包括流线型舵叶，流线型舵叶的上、下端的分别设置有上制流板和下制流板，所述流线型舵叶前端设置有舵球，所述流线型舵叶的后端设置有板条状直尾板。

进一步地，所述直尾板沿流线型舵叶剖面中心线上的尺寸为流线型舵叶在该剖面中心线上尺寸的5％～7％。

进一步地，所述直尾板的厚度为制备流线型舵叶的板材厚度的1.5～2倍。

进一步地，所述直尾板的高度与上制流板和下制流板的距离相一致。

相比现有技术，本实用新型主要有以下优点：本实用新型提供的直尾舵能显著提升船舶正车、倒车性能，提高船舶的安全性；同时，直尾舵结构简单，造价低，具有良好的经济性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的直尾舵立体结构示意图。

图2为本实用新型实施例的直尾舵局部放大示意图。

图3为本实用新型实施例的直尾舵剖面示意图。

图4为四种舵的正车工况阻力系数曲线。

图5为四种舵的正车工况升力系数曲线。

图6为四种舵的倒车工况阻力系数曲线。

图7为四种舵的倒车工况升力系数曲线。

图中：1-舵球；2-上制流板；3-直尾板；4-下制流板；5-流线型舵叶。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施例。

如图1至图3所示，一种直尾舵，包括流线型舵叶5，流线型舵叶5的上、下端的分别设置有上制流板2和下制流板4，所述流线型舵叶5前端设置有舵球1，所述流线型舵叶5的后端设置有板条状直尾板3，流线型舵叶5、舵球1和各制流板的主要设计参数按有关规范和设计手册的要求选取。

所述直尾板3沿流线型舵叶5剖面中心线上的尺寸为流线型舵叶5在该剖面中心线上尺寸的5％～7％。

所述直尾板3的厚度为制备流线型舵叶5的板材厚度的1.5～2倍。

所述直尾板3的高度与上制流板2和下制流板4的距离相一致。

如图3所示，本实施例提供的直尾舵是在普通流线型舵剖面的后缘加装一块平直的直尾板3而成，称之为直尾舵剖面。直尾舵区别于其它舵的最大特点是其剖面由机翼型(或流线型)舵叶和直尾板3组成，直尾板3是直尾舵的主要标志。

下面通过计算舵球舵(由流线型舵叶和舵球组成)、制流板舵(由流线型舵叶、舵球和制流板组成)、鱼尾舵(由流线型舵叶、舵球、制流板和鱼尾板组成)和直尾舵(由流线型舵叶、舵球、制流板和直尾板组成)的水动力性能，并对比分析直尾舵的水动力性能优缺点。

经分析，在舵的后缘增加直尾板3和鱼尾板之后，防止了减压面的压力随舵角增大而增大，从而增大了两侧面之间的压力差，因此舵效优于舵球舵和制流板舵。舵球舵和制流板舵的表面压力分布情况非常类似，直尾舵和鱼尾舵的表面压力分布情况亦非常相似。

测试可知，制流板对流场的改变不大。而增加直尾板3和鱼尾板之后，流场变得均匀平稳，制约了涡的产生，从而增加了舵效。但由于鱼尾板的型线变化剧烈，在鱼尾板后方产生明显的尾涡，使鱼尾舵的流体阻力增加。

可以看出，舵球舵、制流板舵和直尾舵的表面压力分布情况相似。唯有鱼尾舵附近的流场在倒车工况下出现恶化，在舵的减压面产生较大范围的涡及流体分离现象，导致舵的表面压力分布情况出现恶化。这是因为鱼尾舵在倒车工况下，来流被鱼尾板阻挡，导致了明显的分离现象，使得增压面出现了明显的压力降低，因此倒车工况下舵效大大下降。

相比舵球舵和制流板舵，直尾舵的正车水动力性能有较大幅度的提高，比鱼尾舵的水动力性能略差。但是，直尾舵的倒车性能优于鱼尾舵和制流板舵。因此，直尾舵属于正车、倒车水动力综合性能最好的组合舵。

本研究体现舵效性能的舵叶水动力性能特征系数见表1所示的阻力系数和升力系数。

表1(续)四种舵的水动力性能计算结果

表中，舵的阻力系数和升力系数按下面公式计算：

式中，R为阻力，L为升力，ρ为流体密度，V为航速，A为舵面积。

图4～图7分别给出正车和倒车工况下的阻力系数曲线和升力系数曲线。从计算结果中，可总结如下两点结论：

(1)正车时，制流板在一定程度上能够改善舵的水动力性能，但并不明显。而在舵的后缘增加直尾板3和鱼尾板之后，舵的水动力性能得到明显提高；并且鱼尾板和直尾板3对水动力性能的改善效果相差不大。另外，直尾舵的正车阻力性能明显优于鱼尾舵，和舵球舵、制流板舵相差不大。

(2)倒车时，综合而言，直尾舵的水动力性能较好，其升力系数大于制流板舵和鱼尾舵，略差于舵球舵。而大攻角(大于20°)时，直尾舵仍然有较好的倒车水动力性能，升力系数均高于其它三种舵型。

本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种直尾舵，其特征在于：包括流线型舵叶（5），流线型舵叶（5）的上、下端的分别设置有上制流板（2）和下制流板（4），所述流线型舵叶（5）前端设置有舵球（1），所述流线型舵叶（5）的后端设置有板条状直尾板（3）。

2.根据权利要求1所述的直尾舵，其特征在于：所述直尾板3沿流线型舵叶（5）剖面中心线上的尺寸为流线型舵叶（5）在该剖面中心线上尺寸的5%~7%。

3.根据权利要求1所述的直尾舵，其特征在于：所述直尾板（3）的厚度为制备流线型舵叶（5）的板材厚度的1.5~2倍。

4.根据权利要求1所述的直尾舵，其特征在于：所述直尾板（3）的高度与上制流板（2）和下制流板（4）的距离相一致。