CN221367453U - 一种船用舵装置及船舶 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及船舶动力节能装置技术领域，具体公开了一种船用舵装置及船舶，其中，舵球转动连接于舵体，并设置于舵体的前缘，舵球正对螺旋桨的桨轴，且舵球的中心线与桨轴的中心线重合，舵体在桨轴的中心线之上的部分向左扭曲，舵体在桨轴的中心线之下的部分向右扭曲；或者，舵体在桨轴的中心线之上的部分向右扭曲，舵体在桨轴的中心线之下的部分向左扭曲。船舶行进时，舵球会打散螺旋桨产生的毂涡，吸收毂涡能量，增加螺旋桨的整体推力，舵体设置为上下扭曲结构，可在整个螺旋桨尾流中，回收螺旋桨旋转产生旋转流损失的能量，同时，第一舵鳍与第二舵鳍组合形成机翼式结构，还可进一步回收螺旋桨尾流的能量,具有更好的助推节能效果。

Description

一种船用舵装置及船舶

技术领域

本实用新型涉及船舶动力节能装置技术领域，尤其涉及一种船用舵装置及船舶。

背景技术

在交通行业的发展过程中，船舶是海上交通运输的重要运输工具，其通过海上运输的方式，在很大程度上提升了资源货物运输的效率，为我国社会经济的快速发展提供了重要保障。船舵是船舶设计过程中一个至关重要的结构部件，其能够改变水流的流动，以变更或调节船舶的行进方向。船舵安装在船体后部的船底附近，并位于螺旋桨的正后方，其能够左右地改变相对于船体中心轴的角度，并且还能通过向左右方向改变前进旋转中的螺旋桨所产生的强水流的方向来改变船体的方向。

随着船舶运输行业的发展速度不断加快，在船舶设计的过程中对船舶的节能减排效果也提出了更高层次的要求。而现有船舶的船舵结构通常采用普通的平板舵，其并不能很好地提升螺旋桨的推进效率，节能效果较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种船用舵装置及船舶，能够回收螺旋桨旋转产生旋转流损失的能量，进一步提升螺旋桨的推进效率，提高节能效果。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一方面，本实用新型提供一种船用舵装置，包括：

舵体，所述舵体沿竖直方向设置；

舵球，所述舵球连接于所述舵体，并设置于所述舵体的前缘，所述舵球正对螺旋桨的桨轴，且所述舵球的中心线与所述桨轴的中心线重合，所述舵体在所述桨轴的中心线之上的部分向左扭曲，所述舵体在所述桨轴的中心线之下的部分向右扭曲；或者，所述舵体在所述桨轴的中心线之上的部分向右扭曲，所述舵体在所述桨轴的中心线之下的部分向左扭曲。

作为上述船用舵装置的一种优选技术方案，所述舵球为椭圆形回转体。

作为上述船用舵装置的一种优选技术方案，所述船用舵装置还包括第一舵鳍，所述第一舵鳍连接于所述舵球，所述第一舵鳍远离所述舵球一端的边缘向上弯曲。

作为上述船用舵装置的一种优选技术方案，所述船用舵装置还包括第二舵鳍，所述第二舵鳍连接于所述舵球，所述第二舵鳍远离所述舵球一端的边缘向下弯曲，所述第一舵鳍与所述第二舵鳍沿所述舵球的中心线对称设置。

作为上述船用舵装置的一种优选技术方案，船用舵装置还包括传动机构，所述传动机构传动连接于所述第一舵鳍与所述第二舵鳍，并能够驱动所述第一舵鳍与所述第二舵鳍运动而改变所述第一舵鳍的后掠角与所述第二舵鳍的后掠角。

作为上述船用舵装置的一种优选技术方案，所述第一舵鳍与所述第二舵鳍均采用高强度材料制成。

作为上述船用舵装置的一种优选技术方案，所述舵体在所述桨轴的中心线之上的部分向左扭曲，所述舵体在所述桨轴的中心线之下的部分向右扭曲。

作为上述船用舵装置的一种优选技术方案，所述舵体采用不锈钢材料制成。

另一方面，本实用新型还提供一种船舶，包括船体与上述任一方案中的船用舵装置，所述舵体固定连接于所述船体。

作为上述船舶的一种优选技术方案，所述船舶还包括集成电机、螺旋桨与桨轴，所述螺旋桨固定连接于所述桨轴上，所述集成电机用于驱动所述桨轴转动。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供一种船用舵装置及船舶，该船用舵装置包括：舵体与舵球，舵体沿竖直方向设置，舵球连接于舵体，并设置于舵体的前缘，舵球正对螺旋桨的桨轴，且舵球的中心线与桨轴的中心线重合，舵体在桨轴的中心线之上的部分向左扭曲，舵体在桨轴的中心线之下的部分向右扭曲；或者，舵体在桨轴的中心线之上的部分向右扭曲，舵体在桨轴的中心线之下的部分向左扭曲。如此设置，在船舶行进时，螺旋桨旋转，其正后方会形成强烈的毂涡，而舵球正对螺旋桨的桨轴设置，且舵球的中心线与桨轴的中心线重合，舵球会打散毂涡，吸收毂涡能量，进而使得螺旋桨的整体推力得到增加，从而提高推进效率，同时，与现有普通的平板舵相比，舵体设置为上下扭曲的结构，其可以在整个螺旋桨尾流中，回收螺旋桨旋转产生旋转流损失的能量，从而进一步提升螺旋桨的推进效率，具有更好的助推节能效果。

附图说明

图1为本实用新型提供的船用舵装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的船用舵装置与螺旋桨的结构示意图。

其中：

1、舵体；2、舵球；3、螺旋桨；4、桨轴；5、第一舵鳍；6、第二舵鳍。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1至图2所示，本实施例提供一种船用舵装置，该船用舵装置包括：舵体1与舵球2，舵体1沿竖直方向设置，舵球2连接于舵体1，并设置于舵体1的前缘，舵球2正对螺旋桨3的桨轴4，且舵球2的中心线与桨轴4的中心线重合，舵体1在桨轴4的中心线之上的部分向左扭曲，舵体1在桨轴4的中心线之下的部分向右扭曲；或者，舵体1在桨轴4的中心线之上的部分向右扭曲，舵体1在桨轴4的中心线之下的部分向左扭曲。如此设置，在船舶行进时，螺旋桨3旋转，其正后方会形成强烈的毂涡，而舵球2正对螺旋桨3的桨轴4设置，且舵球2的中心线与桨轴4的中心线重合，舵球2会打散毂涡，吸收毂涡能量，进而使得螺旋桨3的整体推力得到增加，从而提高推进效率，同时，与现有普通的平板舵相比，本实施例的舵体1设置为上下扭曲的结构，其可以在整个螺旋桨3尾流中，回收螺旋桨3旋转产生旋转流损失的能量，从而进一步提升螺旋桨3的推进效率，具有更好的助推节能效果。需要说明的是，船首船尾为船舶的前后方向。

在本实施例中，舵体1在桨轴4的中心线之上的部分向左扭曲，舵体1在桨轴4的中心线之下的部分向右扭曲。可选地，以桨轴4的中心线为界，舵体1的上下呈一定的角度，角度范围为0°-90°。

可选地，舵球2为椭圆形回转体。当然，在其他的实施例中，舵球2的形状还可根据实际需求进行设置，比如，纺锤形回转体，在此不做进一步限制。需要说明的是，在本实施例中，舵球2采用NACA翼型，且大小为桨毂直径的1.05-1.4倍。

可选地，船用舵装置还包括第一舵鳍5，第一舵鳍5连接于舵球2，第一舵鳍5远离舵球2一端的边缘向上弯曲。

进一步地，船用舵装置还包括第二舵鳍6，第二舵鳍6连接于舵球2，第二舵鳍6远离舵球2一端的边缘向下弯曲，第一舵鳍5与第二舵鳍6沿舵球2的中心线对称设置。如此设置，第一舵鳍5与第二舵鳍6组合形成机翼式结构，第一舵鳍5以及第二舵鳍6的外端部由于弯曲结构，二者均不会产生旋涡，同时还可进一步回收螺旋桨3尾流的能量,从而产生一个向前的推力。

作为一种可替代方案，第一舵鳍5远离舵球2一端的边缘向下弯曲，第二舵鳍6远离舵球2一端的边缘向上弯曲。

在本实施例中，第一舵鳍5与第二舵鳍6安装于靠近舵球2的前端部分，并位于舵球2的前2/3位置处。当然，在其他的实施例中，第一舵鳍5与第二舵鳍6的安装位置还可根据实际需求进行设置，在此不做进一步限制。

可选地，船用舵装置还包括传动机构，传动机构传动连接于第一舵鳍5与第二舵鳍6，并能够驱动第一舵鳍5与第二舵鳍6运动而改变第一舵鳍5的后掠角与第二舵鳍6的后掠角。

在本实施例中，传动机构包括第一连杆、第二连杆、转动件与舵臂，舵球内设有空腔，转动件固定连接于空腔内壁，舵臂转动连接于转动件，第一连杆的一端铰接于舵臂的一端，第一连杆的另一端铰接于第一舵鳍5，第二连杆的一端铰接于舵臂的另一端，第二连杆的另一端铰接于第二舵鳍6。

当然，在其他实施例中，第一舵鳍5与第二舵鳍6均可固定连接于舵球2的侧壁上。

可选地，第一舵鳍5与第二舵鳍6均采用高强度材料制成。具体地，第一舵鳍5与第二舵鳍6均由42CrMo材料制成，42CrMo材料属于超高强度钢材，其具有高强度和韧性，能够很好地承受作用力。

可选地，为了进一步提升舵体1的耐腐蚀性，延长其使用寿命，舵体1采用不锈钢材料制成。

CFD仿真计算、船模试验及部分实船使用情况表明：本实施例由舵体1、舵球2、第一舵鳍5、第二舵鳍6组合形成的船用舵装置，其节能效果达到5％左右。

本实施例还提供一种船舶，包括船体与上述方案中的船用舵装置，舵体1固定连接于船体。

可选地，船舶还包括集成电机、螺旋桨3与桨轴4，螺旋桨3固定连接于桨轴4上，集成电机用于驱动桨轴4转动。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚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 (10)

1.一种船用舵装置，其特征在于，包括：

舵体(1)，所述舵体(1)沿竖直方向设置；

舵球(2)，所述舵球(2)连接于所述舵体(1)，并设置于所述舵体(1)的前缘，所述舵球(2)正对螺旋桨(3)的桨轴(4)，且所述舵球(2)的中心线与所述桨轴(4)的中心线重合，所述舵体(1)在所述桨轴(4)的中心线之上的部分向左扭曲，所述舵体(1)在所述桨轴(4)的中心线之下的部分向右扭曲；或者，所述舵体(1)在所述桨轴(4)的中心线之上的部分向右扭曲，所述舵体(1)在所述桨轴(4)的中心线之下的部分向左扭曲。

2.根据权利要求1所述的船用舵装置，其特征在于，所述舵球(2)为椭圆形回转体。

3.根据权利要求2所述的船用舵装置，其特征在于，所述船用舵装置还包括第一舵鳍(5)，所述第一舵鳍(5)连接于所述舵球(2)，所述第一舵鳍(5)远离所述舵球(2)一端的边缘向上弯曲。

4.根据权利要求3所述的船用舵装置，其特征在于，所述船用舵装置还包括第二舵鳍(6)，所述第二舵鳍(6)连接于所述舵球(2)，所述第二舵鳍(6)远离所述舵球(2)一端的边缘向下弯曲，所述第一舵鳍(5)与所述第二舵鳍(6)沿所述舵球(2)的中心线对称设置。

5.根据权利要求4所述的船用舵装置，其特征在于，船用舵装置还包括传动机构，所述传动机构传动连接于所述第一舵鳍(5)与所述第二舵鳍(6)，并能够驱动所述第一舵鳍(5)与所述第二舵鳍(6)运动而改变所述第一舵鳍(5)的后掠角与所述第二舵鳍(6)的后掠角。

6.根据权利要求4所述的船用舵装置，其特征在于，所述第一舵鳍(5)与所述第二舵鳍(6)均采用高强度材料制成。

7.根据权利要求1-6任一项所述的船用舵装置，其特征在于，所述舵体(1)在所述桨轴(4)的中心线之上的部分向左扭曲，所述舵体(1)在所述桨轴(4)的中心线之下的部分向右扭曲。

8.根据权利要求1-6任一项所述的船用舵装置，其特征在于，所述舵体(1)采用不锈钢材料制成。

9.一种船舶，其特征在于，包括船体与如权利要求1-8任一项所述的船用舵装置，所述舵体(1)固定连接于所述船体。

10.根据权利要求9所述的船舶，其特征在于，所述船舶还包括集成电机、螺旋桨(3)与桨轴(4)，所述螺旋桨(3)固定连接于所述桨轴(4)上，所述集成电机用于驱动所述桨轴(4)转动。