CN1006878B - 一种舵，特别是用于船舶的铲形平衡舵 - Google Patents

Abstract

一种舵，特别是用于船舶的铲形平衡舵，它包括舵叶和一个与舵叶联接的鳍，螺旋浆装在一个可驱动的轴上与该舵邻近，带有舵叶的舵杆装在一个被建造成悬臂梁形式的承舵孔座的纵向中心内孔中，并被支承在内孔中的支承轴承上，承舵孔座外壁上还有一个支承轴承以把舵叶支承在承舵孔座上。

Description

本发明涉及一种舵，特别是用于船舶的铲形平衡舵。它有一个舵叶及与舵叶联接的鳍，安装在可驱动的桨轴上的螺旋桨与它相邻。

特别是在使用具有鳍的铲形平衡舵的场合中，舵的支承件传给船体一个非常大的弯矩，该弯矩来自舵所受的合力，该力作用在承舵孔座或舵支承管上，再加上操纵舵所需力矩，该双轴向应力状况决定了承舵孔座附近舵杆的横断面型式，支承部件的尺寸，舵叶与舵杆联结处的尺寸及舵叶翼型厚度。

众所周知，有良好流体动力特性的铲形平衡舵，特别是加有导鳍或尾鳍的高效铲形平衡舵，经常被安装在浇铸的和/或焊在船尾上的承舵孔座内，承舵孔座一般位于船尾突出部分之上，或位于平底上方，或位于固定于船体的尾鳍内。

在舵体部分下悬的场合中，弯矩被与船体联结的舵柱承受，但是非常大的舵使用不同的支承设备。

在一种公知的可固定式的舵中，船体上有一个套筒式的承舵孔座以容纳舵杆，舵杆伸入到舵叶内，舵叶由多片具有一定间隔的镶有侧向金属板的水平金属薄板组成，伸入舵叶内的舵杆通过焊接与舵叶固联，于是舵杆可以吸收转矩与弯矩。

具有尾鳍的铲形平衡舵的支承部件的建造方式使舵产生的弯矩传至承舵孔座，并由舵杆承受，这样就必须使用非常厚的舵杆，对于舵杆及其支承部件的大尺寸要求使具有尾鳍的铲形平衡舵的广泛使用受到限止，这种情况发生在具有大约15000吨载重能力的船上。

这种部分下悬舵的双轴向应力状态的分离导至流体动力学上不利 的不对称特性，这是由于舵柱固定在上方以及发生在下面可移动的平衡面上的间隔效应的结果。因为螺旋桨推出旋转的水流，舵矩经常是很不对称的，所以操纵舵需用较大马力的操纵设备。

具有“底基”支承的舵具有很大缺点，即尾流分布对螺旋桨的位置所产生的不利影响以及附体阻力增大。

针对舵，特别是具有鳍的单板或复板铲形平衡舵，本发明要解决的问题是：通过设计一种特殊的承舵孔座，在舵所在位置直接吸收一部分会通过舵杆传至承舵孔座再传至船体的弯矩，这种吸收减少了舵杆应力，以达到可使用较细的舵杆与舵简单连接的目的。本发明要解决的另一个问题是：把舵建造在这样一种方式里-无需把舵杆从承舵孔座内抽出就可装拆螺旋桨轴。

按照本发明，解决问题的方法是把前述的舵建造在这种方式里，即承舵孔座

a）被建造成一种悬臂梁的形式，其中有纵向中心内孔以容纳带有舵叶的舵杆，

b）伸入到与舵杆端固联的舵叶中，

c）在其内孔中装有舵杆支承轴承，

d）在其外壁上装有舵叶支承轴承以固定舵叶，其高度与内孔中的支承轴承的高度大致相同，

并且位于舵叶中的舵杆下端位于螺旋桨轴线附近或在其上方。

解决问题的方法之二是前述舵的承舵孔座

a）被建造成一种悬臂梁的形式，其中有纵向中心内孔以容纳带有舵叶的舵杆，

b）伸入到与舵杆端固联的舵叶中，

c）在其内孔中装有舵杆支承轴承，

d）其自由端伸入到舵叶中的凹槽内，

并且舵杆下端的一部分伸出承舵孔座，舵叶与舵杆的该部分固联，该联结处位于螺旋桨轴线上方。

第一个实施例给出了这样的可能性，即可以有一种舵与承舵孔座可伸缩的联结方式，还可以使舵杆紧挨操纵设备，为此目的在承舵孔座内设置一个舵杆支承轴承以架置舵杆，也可以沿舵杆安装几个这样的支承轴承。

于是在船尾部，按现有的建造与加工的技术可以建造这样的舵，最好使承舵孔座尽可能地伸入到舵叶内，如果入伸达到或超过舵叶高度的一半将产生明显的优越性。

本发明的进步性在于：现在对有尾鳍的铲形平衡舵的使用范围大大增加，这样的尾鳍通常按实际舵的尺寸采用分离或不分离的形式。靠双轴向应力状态的分离，弯矩被伸入到舵内的承舵孔座吸收然后传到船体上，而舵的启动力矩可通过长舵杆传送。在不改变舵外表尺寸的情况下，可以使用薄剖面翼型使阻力减小。如果考虑到制做价格与安装，舵与舵杆的这种结合方式更为有利。该解决方法也给小尺寸的承舵孔座带来了减少成本与安装价格的可能性。弯矩与转矩分开的结果可使支承部件缩小尺寸，因为它们不再经受严厉的弯曲应变与应力。

进一步的实施例给出了这样的优越性：由于舵杆仅仅是被位于承舵孔座下端内的支承轴承架置起来，其下端的一部分伸出承舵孔座与舵叶固定，该联结处位于螺旋桨轴线上方，不需要在承舵孔座外表面上安装其它支承舵叶的部件。所以，如果要拆下螺旋桨轴，只要先拆下舵叶，无需把舵杆从承舵孔座中取出，因为舵叶与舵杆联结处位于 桨轴上方。

下面将通过非限止性实施例及附图对本发明进行详细的说明，首先介绍附图：

图1、本发明的舵的侧视图，舵位于船尾部，螺旋桨与舵叶邻近;

图2、本发明的舵的大比例示意图，舵的承舵孔座内有一支承轴承以架置舵杆，承舵孔座外壁上也有一个支承轴承以使舵叶固定于其上，该图部分为侧视图，部分为垂直剖面图;

图3、承舵孔座与舵杆间及舵杆与舵叶之间的支承轴承布置示意图;

图4、本发明的舵的另一个实施例的大比例示意图，舵杆架置在承舵孔座上，而舵杆与舵叶联结处位于螺旋桨轴线上方;

图5、图4中Ⅴ-Ⅴ线的垂直剖面图;

图6、承舵孔座与舵杆之间的支承轴承布置示意图。

参见图1至3中的船体10，承舵孔座20，舵叶30，舵杆40。

承舵孔座20成悬臂梁形式，通过其上端20a固定于船体10上，它的纵向中心内孔25容纳舵杆40，同时承舵孔座20伸进到舵叶30内，舵叶30在舵杆40的自由下端40b处与舵杆固定，舵杆40穿过承舵孔座20的内孔25。

舵叶上的内凹槽35最好是园柱形以容纳承舵孔座的自由端20b，凹槽由垂向的金属板31与32构成（见图2）。

在图2所示的实施例中，承舵孔座20伸入舵叶30的长度超过了舵叶高度的一半，当然也可以使承舵孔座20伸入舵叶30的长度更长或稍短一些。

为架置舵杆40，在承舵孔座20的内孔25中装有支承轴承50。 在图2所示的实施例中，支承轴承50位于图1所示的螺旋桨轴210的轴线200的上方。桨轴上安装的螺旋桨220与舵叶相邻，如图1所示。尾鳍135与舵叶30相联并可围绕垂直轴135a转动，它的控制可由相应的装置完成，或者由舵叶，或者使用单独的控制装置。

用于架置舵杆40的支承轴承50位于承舵孔座20的内孔25中，最好位于承舵孔座20的下端20b附近。如果必要，可以沿舵杆40安置不止一个支承轴承。舵杆40的最下端40b低于螺旋桨轴线200，并与舵叶30固联于70处。

承舵孔座20的外壁上有一外支承轴承51，舵叶30与其固联，支承轴承51邻接内支承轴承50，但也可以把所述的支承轴承51安置在承舵孔座20外壁上的其它部位，也可以把几个外支承轴承51沿承舵孔座20布置以把舵叶30支承在承舵孔座20上。为采用较小的舵叶宽度，承舵孔座20的外壁可以成园锥形地朝其终端20b逐渐变细。如此将必须制做相应的支承轴承51，或设计相应的承舵孔座20的外壁以安装支承轴承。支承轴承50与51的布置，舵杆40与舵叶30的固定见图3。

按照图2、3所示的实施例，承舵孔座20成悬臂梁形式，其内有纵向中心内孔25以容纳装有舵叶30的舵杆40。承舵孔座20伸进到与舵杆端联结的舵叶30中。承舵孔座20的内孔25中有支承轴承50用以架置舵杆40，而承舵孔座20的外壁上，大约在支承轴承50同样的高度有另一个支承轴承51，它被装在承舵孔座20的内孔25的外壁上以支承舵叶。座落在舵叶30中的舵杆40的下端伸至螺旋桨轴线200附近，或低于轴线200。这样，承舵 孔座20的下端20b处有内支承轴承50及外支承轴承51。承舵孔座20伸入到舵叶30中的长度超过了舵叶高度的一半，并且它的外壁形状成园锥形地朝其下端20b逐渐变细。

如果舵杆40的下端40b与舵叶30固定在螺旋桨轴线200附近，并且它们之间的连接方式允许把舵叶从舵杆上拆下以装拆桨轴210，那么在装拆桨轴时，首先拆下舵叶30，然后只需把舵杆40稍微回撤便可得到装拆桨轴所需的空间。

参见图4至6所示实施例的船体110，承舵孔座120，舵叶130，舵杆140，与舵叶130联接的尾鳍135。舵叶130上有一个最好是园柱形的凹槽155以容纳承舵孔座120的自由端120b。

承舵孔座120成悬臂梁形状，其纵向中心内孔125可容纳与舵叶130固联的舵杆140。承舵孔座120下伸到与舵杆下端固联的舵叶130中。内孔125中有一个支承轴承150以架置舵杆140，它最好位于承舵孔座120的下端120b处。舵杆下端140b的一部分145伸出承舵孔座120，并在170的位置与舵叶130固联，固联采用可拆卸的方式以利于螺旋桨轴的拆装。舵杆140与舵叶130的联结处170位于桨轴200的上方，这样，当需要拆卸桨轴时只需把舵叶130从舵杆140上卸下，没必要把舵杆从承舵孔座中抽出，因承舵孔座120的下端120b与舵杆140的下端均位于螺旋桨轴线之上。图4至6所示的实施例仅有一个舵杆支承轴承150，不需安装承舵孔座120外壁上的舵叶支承轴承。舵叶130上有凹槽160以容纳承舵孔座120的下端120b。

按图4至6给出的实施例，承舵孔座120成悬臂梁形状，其内 有纵向中心内孔125以容纳装有舵叶130的舵杆140。承舵孔座120伸入到与舵杆端固联的舵叶130内，其内孔125中有一个舵杆支承轴承150，承舵孔座120下端120b伸入到舵叶130内的凹槽160内，舵杆140的下端140b的一部分145伸出承舵孔座120。舵叶130与舵杆140在已述及的伸出部分145的端部联结，该联结处位于螺旋桨轴线200上方。舵杆支承轴承150最好位于承舵孔座120的下端120b处。

本发明不只局限于上述图示的实施例，安装在承舵孔座20或120和舵杆40或140上的支承轴承的布置变化都落入本发明的范围，舵叶30或130内的园柱形凹槽35或160的变化形状也落入本发明范围。本发明的舵适用于船舶，水上平台等水上漂浮体。

Claims (1)

1、一种舵，特别是用于船舶的铲形平衡舵，包括一个舵叶及一个个与舵叶连接的鳍，一个位于舵附近并安装在一个可驱动螺旋桨轴上的螺旋桨，成悬臂梁形式的承舵孔座(120)，它带有一个用于容纳舵叶(130)的舵杆(140)的纵向中心内孔(125)，并伸入到连接于舵杆端部的舵叶(130)中，其特征在于为了将舵杆(140)支承在承舵孔座(120)内仅使用了一个轴承(150)，而承舵孔座(120)是支承安装在舵叶(130)内，其中承舵孔座(120)的自由端(120b)伸入舵叶(130)的凹槽或凹处(160)内，其中舵杆(140)的下端(140b)伸出承舵孔座(120)，并且下端(140b)的端部(145)被连接于舵叶(130)上，舵杆(140)和舵叶(130)的连接处位于螺旋桨轴线(200)的上方。

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