船舵的制作方法
【專利說明】船舵
[0001]本申請是申請?zhí)枮?01010123524.1的名稱為“船舵”的發(fā)明專利申請的分案申請，原申請的申請日是2010年02月26日。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種船舵。
【背景技術(shù)】
[0003]—般來說，船舵(ship rudders)位于船體的螺旋槳的后方以控制船體的移動方向。在此情況下，舵遭受螺旋槳引發(fā)的速度和螺旋槳引發(fā)的流角(flow angles)，流角沿著舵跨距(span)而變化。所引發(fā)的流根據(jù)關(guān)于螺旋槳軸線的上部和下部位置而在舵的右側(cè)和左側(cè)處產(chǎn)生不同壓力。從船體后方觀看舵，右手旋轉(zhuǎn)螺旋槳將在舵表面上產(chǎn)生壓力分布，使得在舵的左上部分和右下部分處形成壓力側(cè)，且在其右上部分和左下部分處形成吸力側(cè)(suct1n side)。因此，當(dāng)具有對稱橫截面的舵位于船體的高速(20海里/小時或以上)或高負(fù)荷螺旋槳的后方時，吸入壓力峰值在形成吸力側(cè)的舵表面上造成氣穴(cavitat1n)。為了抑制在舵表面上產(chǎn)生氣穴，已開發(fā)出不對稱的舵，其使舵的關(guān)于螺旋槳軸線的上部和下部葉片的前緣部分(即，前部部分)扭轉(zhuǎn)以便沿其整個跨度而具有與螺旋槳引發(fā)的進(jìn)入舵中的流對準(zhǔn)的輪廓(profiles)。換句話說，從船體后方觀看舵，其中螺旋槳在右手方向上圍繞舵旋轉(zhuǎn)，此類常規(guī)的不對稱舵的關(guān)于螺旋槳軸線的上部和下部葉片的前緣部分各別朝向左舷(port side)和右舷(starboard side)扭轉(zhuǎn)。在此結(jié)構(gòu)中，舵的前緣部分不對稱地關(guān)于螺旋槳的軸線而定位。因此，有可能減少通常在舵表面上造成氣穴的沿舵的前緣部分的下部吸入壓力區(qū)，進(jìn)而解決常規(guī)對稱舵的問題。
[0004]然而，由于舵的以螺旋槳軸線為中心的上部和下部葉片的前緣部分朝向左舷和右舷扭轉(zhuǎn)，所以常規(guī)的不對稱舵具有不連續(xù)的橫截面且必須包含交叉板(scissors plate)以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)剛性。另外，具有不連續(xù)橫截面的前緣不對稱舵容易由于螺旋槳的轂渦流(hubvortex)而在前緣部分和交叉板的不連續(xù)表面上遭受氣穴。
[0005]另外，對于具有單個不連續(xù)橫截面的常規(guī)扭轉(zhuǎn)舵來說，存在僅單個交叉板用來抵抗扭轉(zhuǎn)或剪切負(fù)荷(shear load)的問題。
[0006]此外，對于關(guān)于螺旋槳軸線具有不連續(xù)地不對稱橫截面的常規(guī)扭轉(zhuǎn)舵來說，前緣部分的整個截面具有不對稱形狀，進(jìn)而降低生產(chǎn)率。
[0007]由此可見，上述現(xiàn)有的船舵在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的船舵，實屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的船舵存在的缺陷，而供一種新型結(jié)構(gòu)的船舵，所要解決的技術(shù)問題是使其具體地為一種前緣不對稱的舵，從而可減小歸因于由旋轉(zhuǎn)的螺旋槳引發(fā)的加速橫向流而作用于舵上的影響，同時防止前緣部分的不連續(xù)表面上的氣穴侵蝕的風(fēng)險，非常適于實用。
[0009]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。為達(dá)到上述目的，依據(jù)本發(fā)明的船舵，安置在船體的船尾處的螺旋槳后方以控制船體的移動方向，其包含位于螺旋槳的軸線周圍的中部葉片以及位于中部葉片的上側(cè)和下側(cè)處的上部和下部葉片，其中該中部葉片具有相對于穿過螺旋槳的軸線和舵的垂直中心線的平面而具有雙側(cè)對稱形狀的前緣部分，上部葉片具有相對于穿過螺旋槳的軸線和舵的垂直中心線的平面而扭轉(zhuǎn)以在螺旋槳的反向旋轉(zhuǎn)方向上偏置的前緣部分，下部葉片具有相對于穿過螺旋槳的軸線和舵的垂直中心線的平面而扭轉(zhuǎn)以在螺旋槳的正向旋轉(zhuǎn)方向上偏置的前緣部分，且中部葉片的前緣部分在上部和下部葉片的扭轉(zhuǎn)方向上在舵的各側(cè)處相對于上部和下部葉片的前緣部分未形成臺階，但分別在與上部和下部葉片的扭轉(zhuǎn)方向相反的方向上在舵的各側(cè)處形成臺階，在該各側(cè)處中部葉片的前緣部分匯合上部和下部葉片的前緣部分。
[0010]在當(dāng)從船體后方觀看螺旋槳時螺旋槳的正向旋轉(zhuǎn)方向為順時針方向的情況下，上部和下部葉片的前緣部分各別關(guān)于螺旋槳的軸線而朝向船體的左舷和右舷扭轉(zhuǎn)。
[0011]上部和下部葉片的前緣部分中的每一者可相對于穿過螺旋槳的軸線和舵的垂直中心線的平面以2到8度的角度而扭轉(zhuǎn)。
[0012]上部和下部葉片的前緣部分中的每一者可相對于穿過螺旋槳的軸線和舵的垂直中心線的平面成曲線地扭轉(zhuǎn)。
[0013]中部葉片的前緣部分可具有對應(yīng)于螺旋槳的直徑的15%到30%的垂直長度。
[0014]中部葉片的前緣部分可具有流線型鈍頭橫截面(streamlined bluntcross-sect1n)。
[0015]在上部和下部葉片中的每一者中，前緣部分與舵的截面的中心線的偏移距離可被限制在舵的截面的最大厚度的一半以內(nèi)。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明船舵至少具有下列優(yōu)點及有益效果:
[0017]本發(fā)明提供一種安置在船體的船尾處的螺旋槳后方以控制船體的移動方向的船舵，其中船舵被劃分為上部、中部和下部葉片，其中該中部葉片的前緣部分關(guān)于螺旋槳的軸線而具有雙側(cè)對稱的橫截面，且上部和下部葉片的前緣部分分別關(guān)于螺旋槳的軸線而在螺旋槳的反向旋轉(zhuǎn)方向和正向旋轉(zhuǎn)方向上扭轉(zhuǎn)。
[0018]因而，在上述的舵中，上部和下部葉片的前緣部分關(guān)于螺旋槳的軸線而扭轉(zhuǎn)，且位于螺旋槳的軸線周圍的中部葉片的前緣部分相對于穿過螺旋槳的軸線和舵的垂直中心線的平面而具有雙側(cè)對稱形狀，進(jìn)而減小歸因于由旋轉(zhuǎn)的螺旋槳引發(fā)的到舵上的加速橫向流而引起氣穴侵蝕破壞的風(fēng)險。另外，根據(jù)上述的舵防止在螺旋槳的轂(hub)處產(chǎn)生的渦流在上部和下部葉片的前緣部分中的不對稱定位的截面處的不連續(xù)平面周圍的舵表面上產(chǎn)生氣穴。
[0019]另外，根據(jù)以上所述，不連續(xù)平面被劃分為兩個部分，進(jìn)而分布著扭轉(zhuǎn)或剪切負(fù)荷。
[0020]另外，根據(jù)以上所述，中部葉片的前緣部分具有雙側(cè)對稱形狀，進(jìn)而與前緣部分的整個截面具有不對稱形狀的常規(guī)舵相比改進(jìn)了生產(chǎn)率。
[0021]綜上所述，本發(fā)明的船舵包含位于螺旋槳的軸線周圍的中部葉片以及位于中部葉片的上側(cè)和下側(cè)處的上部和下部葉片。中部葉片具有相對于穿過螺旋槳的軸線和舵的垂直中心線的平面而具有雙側(cè)對稱形狀的前緣部分。上部葉片具有相對于穿過螺旋槳的軸線和舵的垂直中心線的平面而扭轉(zhuǎn)以在螺旋槳的反向旋轉(zhuǎn)方向上偏置的前緣部分。下部葉片具有相對于穿過螺旋槳的軸線和舵的垂直中心線的平面而扭轉(zhuǎn)以在螺旋槳的正向旋轉(zhuǎn)方向上偏置的前緣部分。中部葉片的前緣部分在上部和下部葉片的扭轉(zhuǎn)方向上在舵的各側(cè)處相對于上部和下部葉片的前緣部分未形成臺階，但分別在與上部和下部葉片的扭轉(zhuǎn)方向相反的方向上在舵的各側(cè)處形成臺階，在該處中部葉片的前緣部分匯合上部和下部葉片的前緣部分。
[0022]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0023]圖1是包含根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的舵的船體的部分側(cè)視圖。
[0024]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的舵的立體圖。
[0025]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的舵的主視圖。
[0026]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的舵的平面圖。
【具體實施方式】
[0027]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的船舵其【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0028]圖1是包含根據(jù)一個實施例的舵的船體的部分側(cè)視圖，圖2是根據(jù)一個實施例的舵的立體圖，圖3是根據(jù)所述實施例的舵的主視圖，且圖4是根據(jù)所述實施例的舵的平面圖。參看圖1，根據(jù)一個實施例的船舵4設(shè)置在位于船體I的船尾處的螺旋槳2的后方以控制船體I的移動方向。
[0029]在此實施例中，將把全平衡舵(full-spade rudder)說明為舵4的一個實例。將舵4提供到位于船體I的船尾處的舵桿管(rudder trunk) 3。圖1繪示連接到舵桿管3的舵，且圖2到圖4僅繪示舵。
[0030]最近，已針對大型船舶開發(fā)出了全平衡舵。
[0031]全平衡舵在其上表面處形成有舵桿(rudder stock)，其經(jīng)由軸承而在船尾處插入到舵桿管的下表面中，使得可由舵桿管以可旋轉(zhuǎn)方式支撐全平衡舵。此類全平衡舵在此項技術(shù)中是眾所周知的，且圖1中不繪示其細(xì)節(jié)。
[