一種曲向?qū)Я鲬覓於娴闹谱鞣椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于船舶操舵系統(tǒng)的懸掛舵裝置，具體講是涉及一種曲向?qū)Я鲬覓於妗?br>【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有船舶全套操舵系統(tǒng)一般包括有:掛舵臂鑄鋼件、掛舵臂舵鈕、舵葉、舵葉鑄件、舵桿、舵銷、上下舵承、舵柄及舵機(jī)等主要部分組成，其中掛舵臂采用鑄鋼件，舵桿采用船用鍛鋼件，舵葉通常采用傳統(tǒng)的NACA型流線型，舵桿通過舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)舵柄帶動(dòng)舵葉回轉(zhuǎn)，舵桿與舵葉連接是采用鑄件錐孔裝配或法蘭螺栓安裝連接型式，現(xiàn)有傳統(tǒng)舵系設(shè)計(jì)，500總噸以上船舶，均采用裝設(shè)有掛舵臂鑄鋼件原始設(shè)計(jì)，其整套舵系龐大繁雜，具有以下拯待解決缺點(diǎn):
[0003]I)、各部件之間安裝連接繁瑣，不但現(xiàn)場(chǎng)裝配工作量大，而且舵桿與下舵承之間，舵桿與舵葉之間，舵鈕與掛舵臂之間，往往安裝后其同軸度、平行度、接觸面之間的精度等都難以保證設(shè)計(jì)要求。
[0004]2)、舵系整個(gè)總重量占空船重量比例較大，不但轉(zhuǎn)舵效率較低，而且在航行時(shí)，由于尾部掛舵臂的影響，不利于螺旋槳推進(jìn)效率提高，無法實(shí)現(xiàn)船舶的快速性和降低燃油消耗節(jié)能性。
[0005]3)、因采用掛舵臂加舵葉型式的傳統(tǒng)型舵系設(shè)計(jì)，當(dāng)船舶高速航行時(shí)，在掛舵臂與舵葉之間、舵葉底端的前部非常容易產(chǎn)生舵空泡現(xiàn)象，舵空泡現(xiàn)象會(huì)對(duì)鄰近的構(gòu)件產(chǎn)生強(qiáng)烈的剝蝕作用，并在長時(shí)間的積累后會(huì)腐蝕破壞構(gòu)件，如附圖1所示。
[0006]4)、因?yàn)檠b設(shè)有掛舵臂鑄鋼件結(jié)構(gòu)，所以整個(gè)空船重量將增加約0.04%。
[0007]5)、舵葉采用傳統(tǒng)的NACA型流線型值，舵葉導(dǎo)流單一，目前技術(shù)已無法再提高舵效，舵葉與螺旋槳之間的改進(jìn)導(dǎo)流拯待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種曲向?qū)Я鲬覓於嫜b置，能夠取消掛舵臂鑄鋼結(jié)構(gòu)，減輕空船重量;簡(jiǎn)化安裝步驟，同時(shí)舵葉艏部導(dǎo)流邊設(shè)計(jì)有左、中、右三曲向?qū)Я鞴δ?，確保具備有高效率，節(jié)能及航行快速性能。
[0009]—種曲向?qū)Я鲬覓於妫ǘ嫒~、呆舵、舵桿、舵承及舵柄;舵承與舵桿連接，舵柄與舵桿連接，呆舵是舵葉上方的船體結(jié)構(gòu)，呆舵上部與船體的結(jié)構(gòu)外板連接，呆舵內(nèi)部為筒形，呆舵內(nèi)部筒形圍繞舵桿外徑向下延伸至舵桿錐度以上位置。舵桿上設(shè)置不銹鋼軸套，呆舵內(nèi)部與不銹鋼軸套之間采用非金屬合成樹脂襯套以水潤滑形式相摩擦接觸。呆舵由內(nèi)、外兩部分組成，呆舵外部是沿舵葉頂部繼續(xù)向上基于舵葉頂部型值過渡，使呆舵外部沿舵葉頂部向上延伸，一直向上連接至船體的結(jié)構(gòu)外板部位，呆舵外部側(cè)面是舵葉的首尾向上的加高延續(xù)。
[0010]舵承固定在呆舵內(nèi)壁和舵機(jī)平臺(tái)上，舵承上部凸出舵機(jī)平臺(tái)，舵承下部嵌入呆舵內(nèi)壁。舵葉設(shè)置三向?qū)Я鬟?，艏部?dǎo)流邊分上、中、下三節(jié)段傾斜扭曲過渡導(dǎo)邊;上節(jié)段向一側(cè)傾斜，中節(jié)段扭曲過渡到下節(jié)段向另一側(cè)傾斜;艏部導(dǎo)流邊為左、中、右傾斜曲向?qū)н呅褪?舵葉結(jié)構(gòu)由曲面外板，舵葉頂板、舵葉底板及中間水平隔板和垂直隔板組成封閉結(jié)構(gòu)。舵葉艏部導(dǎo)流邊的上節(jié)段位于過舵球球心水平面的上部，舵葉艏部導(dǎo)流邊的中節(jié)段位于過舵球球心水平面上，舵葉艏部導(dǎo)流邊的下節(jié)段位于過舵球球心水平面的下部，舵葉以過舵球球心的垂直面為基準(zhǔn)面，舵葉艏部導(dǎo)流邊的上節(jié)段以基準(zhǔn)面為分界逐漸向一側(cè)偏離;舵葉艏部導(dǎo)流邊的中節(jié)段位于基準(zhǔn)面上，舵葉艏部導(dǎo)流邊的下節(jié)段以基準(zhǔn)面為分界逐漸向另一側(cè)偏離，舵葉艏部導(dǎo)流邊扭曲光滑過渡。
[0011]呆舵內(nèi)部為筒型與舵桿配套設(shè)計(jì)。船舶運(yùn)行時(shí)處于水面以下，保證船舶的快速性和操縱性，其外形設(shè)計(jì)成流線型。螺旋槳位于舵葉正前方，螺旋槳的反作用力對(duì)舵葉產(chǎn)生較大影響，本實(shí)用新型中舵葉采用三向?qū)Я餍褪皆O(shè)計(jì)，對(duì)艉部伴流場(chǎng)起到了矯正作用，為此呆舵則不會(huì)受螺旋槳影響，呆舵的剖面設(shè)計(jì)成對(duì)稱型式，呆舵結(jié)構(gòu)外形相當(dāng)于舵葉結(jié)構(gòu)外形型值的向上延伸體。呆舵結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外兩部分組成，呆舵外部是沿舵葉頂部繼續(xù)向上基于舵葉頂部型值過渡，使呆舵外部沿舵葉頂部向上延伸，一直向上連接至船體的結(jié)構(gòu)外板部位，呆舵外部側(cè)面是舵葉的首尾向上的加高延續(xù);呆舵內(nèi)部為筒型，呆舵內(nèi)部筒型圍繞舵桿外徑，向下延伸到舵桿錐度以上位置，呆舵內(nèi)部和舵桿不銹鋼軸套之間采用非金屬合成樹脂襯套以水潤滑形式相摩擦接觸。呆舵的材料由鍛鋼件和鋼板組合而成，呆舵外形設(shè)計(jì)為舵葉頂部對(duì)稱中導(dǎo)流剖面的加大型。呆舵的一個(gè)承受力是承受舵桿下端水潤滑襯套部位傳遞的舵力，即分擔(dān)由取消原來的掛舵臂所承受的部分舵組合力，承受來自舵葉在水流中產(chǎn)生的彎矩;呆舵的另一個(gè)承受力是來自舵承襯套部位的第二級(jí)受力傳遞，以上兩種承受力均通過呆舵?zhèn)鬟f擴(kuò)散到船體結(jié)構(gòu)，由于呆舵的緩沖作用，使舵桿受力明顯減弱，起到了減小舵桿直徑尺寸的作用。
[0012]舵承固定在呆舵內(nèi)壁和船體上，用以支承舵系的重量。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)采用以舵機(jī)平臺(tái)為基本承重面，設(shè)計(jì)舵承為基本承重面以上半凸出以及基本承重面以下半崁入的結(jié)構(gòu)形式，舵承上部與舵機(jī)平臺(tái)通過鋼質(zhì)調(diào)整墊安裝連接，舵承下部伸入呆舵內(nèi)部，通過支撐塊與呆舵內(nèi)部安裝連接，以達(dá)到二級(jí)階梯傳導(dǎo)舵系重力及彎矩的結(jié)構(gòu)形式。第一級(jí)受力是將舵系受到的一部分力傳遞到舵機(jī)平臺(tái)上，第二級(jí)受力是將舵系受到的另一部分力及彎矩傳遞給呆舵筒體，從而通過呆舵擴(kuò)散到船體結(jié)構(gòu)，起到二級(jí)傳導(dǎo)力作用。這種分級(jí)傳導(dǎo)力的舵承設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，不但可以縮減舵承的外形尺寸，而且還可以有效傳導(dǎo)所受舵系的重力、扭力及彎矩。
[0013]舵葉的內(nèi)部結(jié)構(gòu):舵葉包括若干橫向板、若干縱向板、外板、頂板及底板;所述若干橫向板與若干縱向板構(gòu)成舵葉的骨架，外板包裹舵葉的骨架，若干橫向板、若干縱向板、夕卜板、頂板及底板構(gòu)成封閉結(jié)構(gòu)。所述若干橫向板分為第一類橫向板、第二類橫向板和第三類橫向板，舵葉上部至舵球球心位置的橫向板為第一類橫向板，舵球球心位置的橫向板為第二類橫向板，舵球球心位置至舵葉下部的橫向板為第三類橫向板，若干橫向板由舵葉上部至舵葉下部橫向板長度逐漸減小;第一類橫向板的艏部偏向橫向板交線的一側(cè)，第二類橫向板為對(duì)稱橫向板，第三類橫向板的艏部偏向橫向板交線的另一側(cè)。若干縱向板的寬度和對(duì)稱度決定舵葉在該位置的厚度和對(duì)稱度;所述若干縱向板分為第一類縱向板和第二類縱向板，由舵葉艉部至安裝舵桿位置區(qū)域內(nèi)的縱向板為第一類縱向板，由安裝舵桿位置至舵葉艏部區(qū)域內(nèi)的縱向板為第二類縱向板，所述若干縱向板的寬度由舵葉艉部至舵葉艏部先逐漸增大，增大到安裝舵桿位置后逐漸減小;第一類縱向板均為對(duì)稱縱向板，第二類板為非對(duì)稱縱向板。舵葉靠近螺旋槳的一條邊為舵葉的導(dǎo)流邊，即舵葉艏部為扭曲過渡導(dǎo)流邊，扭曲過渡導(dǎo)流邊光滑過渡。第一類橫向板艏部與橫向板交線的偏差值由上至下逐漸減小。第三類橫向板艏部與橫向板交線的偏差值由上至下逐漸增大。第一類橫向板和第三類橫向板艏部的偏轉(zhuǎn)不能超出各自所在平面內(nèi)舵葉的最大厚度。舵葉的厚度由舵葉上部至舵葉下部逐漸減小。舵葉結(jié)構(gòu)由外板，頂板、底板及中間水平隔板和垂直隔板組成封閉結(jié)構(gòu)，舵葉艏部迎水流導(dǎo)流邊設(shè)計(jì)成曲向?qū)Я鬟呅褪剑瑥纳系较略O(shè)計(jì)扭曲過渡形狀，對(duì)尾流起到吸收整流作用，起到了高效降耗、快速防腐作用。
[0014]縱向板與縱舯線所在船體剖面的交線稱縱向板交線，橫向板與舵系中心線所在船體法相剖面的交線稱橫向板交線。
[0015]舵葉導(dǎo)流邊上節(jié)段向左傾斜，中節(jié)段扭曲過渡到下節(jié)段向右傾斜，此曲向?qū)Я鬟叾嫒~剖面型值的確定是懸掛舵裝置舵葉設(shè)計(jì)的技術(shù)核心。對(duì)于舵葉導(dǎo)流邊左、中、右傾斜曲向?qū)н呅褪?，偏轉(zhuǎn)角的大小將直接決定扭曲舵與槳后流場(chǎng)的作用效果和節(jié)能效果。偏轉(zhuǎn)角確定的原則是:結(jié)合舵的最大厚度來確定，也就是說導(dǎo)流邊偏轉(zhuǎn)最大不能超出舵葉的最大厚度，否則會(huì)增加舵航行阻力，抵消扭曲導(dǎo)流邊與槳后流場(chǎng)的作用；導(dǎo)流邊偏轉(zhuǎn)角過小同樣所起作用有限，不能起到明顯的節(jié)能效果?？紤]到舵葉扭曲中線上部厚度大，底部厚度小的特點(diǎn)，上下偏轉(zhuǎn)角也不宜相同。目前船舶設(shè)計(jì)上的各個(gè)舵葉剖面型值都是針對(duì)對(duì)稱剖面的，本設(shè)計(jì)通過對(duì)不同的剖面型值進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，并通過計(jì)算軟件分析和船模試驗(yàn)對(duì)扭曲型值進(jìn)行優(yōu)化，形成自有的舵葉剖面型式，也使新型全懸掛舵高效節(jié)能性能達(dá)到理想效果。
[0016]舵葉安裝采用完全懸掛的型式，舵桿穿過呆舵內(nèi)孔下端與舵葉連接，舵葉重量完全懸掛在舵桿上，這種完全懸掛舵的設(shè)計(jì)，取消了掛舵臂安裝，因?yàn)闆]有掛舵臂結(jié)構(gòu)，所以舵桿承受的舵力會(huì)非常大，這樣，舵桿直徑尺寸將會(huì)加到很大，才能承受較大的舵力，為了減小舵桿外徑尺寸，我們?cè)O(shè)計(jì)采用將舵桿所承受的一部分舵力分配傳遞給呆舵承擔(dān)，這樣，我們?cè)诖舳嫦露藘?nèi)部與舵桿配套安裝了軸承襯套，襯套材質(zhì)采用兩種材料，一種是可直接海水潤滑合成樹脂非金屬材料，另一種是也可直接海水潤滑的青銅合金材料，舵桿外徑與呆舵下襯套內(nèi)徑之間為計(jì)算間隙配合，這種設(shè)計(jì)，其呆舵不但發(fā)揮了自身的作用，而且也起到舵葉在受力后將一部分