CN113401327A - 一种协同控制船用扰流舵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种协同控制船用扰流舵，包括舵叶、第一扰流板和第二扰流板；第一扰流板和第二扰流板铰接于不同舵面；舵叶内设有驱动***，第一驱动***用于驱动第一扰流板转动，使第一扰流板的尾缘靠近或远离舵叶的尾缘，第二驱动***用于驱动第二扰流板转动，使第二扰流板的尾缘靠近或远离舵叶的尾缘。本发明公开的一种协同控制船用扰流舵，在舵尾部的两个舵面上分别设置扰流板，并通过驱动***转动扰流板，在操舵时，根据需要将对应的扰流板打开，获得较高的舵效，直航或倒车时，将两个扰流板同时闭合，形成流线型舵的舵型，降低舵的阻力，提高直航或倒车性能。

Description

一种协同控制船用扰流舵

技术领域

本发明涉及船用舵领域，尤其涉及一种协同控制船用扰流舵。

背景技术

作为控制船舶航向的装置，舵的主要作用是保证船舶操纵性，是目前使用最广泛的操纵装置。舵由操舵装置和舵叶组成，舵叶是一块位于船舶后面的可转动的剖面为流线型的板，由舵叶产生水动力。当舵叶存在一定舵角时，由于水流相对于舵叶的对称性被破坏，舵叶迎流面和背流面形成压力差，由压力差产生一个横向力和绕船舶重心的回转力矩，进而使船体相对于水流发生偏转，舵叶水动力性能对船舶操纵性存在显著影响。

现有船用舵剖面主要为对称翼型，操舵状态下舵叶尾缘附近迎流面和背流面水流流速和压力分布近乎相等，不利于压力差的产生，舵效较低。

发明内容

本发明提供一种协同控制船用扰流舵，以克服上述技术问题。

一种协同控制船用扰流舵，包括舵叶、第一扰流板和第二扰流板；所述舵叶包括第一舵面和第二舵面，所述第一扰流板铰接于所述第一舵面，所述第二扰流板铰接于所述第二舵面；

所述舵叶内设有驱动***，所述驱动***包括第一驱动***和第二驱动***；所述第一驱动***用于驱动所述第一扰流板转动，使所述第一扰流板的尾缘靠近或远离所述舵叶的尾缘，所述第二驱动***用于驱动所述第二扰流板转动，使所述第二扰流板的尾缘靠近或远离所述舵叶的尾缘。

进一步地，所述第一舵面设有第一扰流板槽，所述第一扰流板前缘铰接于所述第一扰流板槽内，当所述第一扰流板的尾缘与所述舵叶的尾缘重合时，所述第一扰流板的侧面与所述第一舵面平滑连接；

所述第二舵面设有第二扰流板槽，所述第二扰流板前缘铰接于所述第二扰流板槽内，当所述第二扰流板的尾缘与所述舵叶的尾缘重合时，所述第二扰流板的侧面与所述第二舵面平滑连接。

进一步地，所述第一扰流板前缘设有第一旋转轴，所述第二扰流板前缘设有第二旋转轴，所述第一旋转轴和第二旋转轴两端均设有圆柱销，所述第一扰流板槽和第二扰流板槽内均设有销孔，所述圆柱销***所述销孔中。

进一步地，所述第一驱动***包括电机和驱动齿轮，所述电机驱动所述驱动齿轮转动，所述第一旋转轴上固定有轮齿，所述轮齿与所述驱动齿轮啮合。

进一步地，所述第一扰流板的转动和第二扰流板的转动不同步。

本发明公开的一种协同控制船用扰流舵，在舵尾部的两个舵面上分别设置扰流板，并通过驱动***转动扰流板，在操舵时，根据需要将对应的扰流板打开，获得较高的舵效，直航或倒车时，将两个扰流板同时闭合，形成流线型舵的舵型，降低舵的阻力，提高直航或倒车性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的一种协同控制船用扰流舵结构示意图，图中第一扰流板处于闭合状态，第二扰流板处于打开状态；

图2是本发明实施例公开的舵叶结构示意图；

图3是图2的局部放大图；

图4是本发明实施例公开的第一扰流板和第二扰流板结构示意图；

图5是本发明实施例公开的第一扰流板结构示意图；

图6是本发明实施例公开的一种协同控制船用扰流舵扰流板闭合状态示意图；

图7是本发明实施例公开的一种协同控制船用扰流舵第一扰流板张开状态示意图；

图8是本发明实施例公开的一种协同控制船用扰流舵第二扰流板张开状态示意图；

图9是本发明实施例公开的一种协同控制船用扰流舵直航状态下的流场分布及水动力示意图；

图10是本发明实施例公开的一种协同控制船用扰流舵操舵状态下的流场分布及水动力示意图，图中第一扰流板处于打开状态；

图11是本发明实施例公开的一种协同控制船用扰流舵操舵状态下的流场分布及水动力示意图，图中第二扰流板处于打开状态。

附图标号说明：

1、舵叶；11、第一舵面；12、第二舵面；13、第一扰流板槽；14、第二扰流板槽；15、第一旋转轴；16、第二旋转轴；17圆柱销；18、销孔；19轮齿；2、第一扰流板；3、第二扰流板；4、驱动***；41、第一驱动***；411、电机；412、驱动齿轮；42、第二驱动***。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图4、图5所示，一种协同控制船用扰流舵，包括舵叶1、第一扰流板2和第二扰流板3；所述舵叶1包括第一舵面11和第二舵面12，所述第一扰流板2铰接于所述第一舵面11，所述第二扰流板3铰接于所述第二舵面12；

所述舵叶1内设有驱动***4，所述驱动***4包括第一驱动***41和第二驱动***42；所述第一驱动***41用于驱动所述第一扰流板2转动，使所述第一扰流板2的尾缘靠近或远离所述舵叶1的尾缘，所述第二驱动***42用于驱动所述第二扰流板3转动，使所述第二扰流板3的尾缘靠近或远离所述舵叶1的尾缘。

本实施例中，驱动***采用电机作为动力源，也可以采用气动或液压驱动，第一驱动***41和第二驱动***42为两个相互独立的驱动***，二者互不影响，第一扰流板2和第二扰流板3相互独立运动，互不影响。

如图2、图3所示，所述第一舵面11设有第一扰流板槽13，所述第一扰流板2前缘铰接于所述第一扰流板槽13内，当所述第一扰流板2的尾缘与所述舵叶1的尾缘重合时，所述第一扰流板2的侧面与所述第一舵面11平滑连接；

所述第二舵面11设有第二扰流板槽14，所述第二扰流板2前缘铰接于所述第二扰流板槽14内，当所述第二扰流板2的尾缘与所述舵叶1的尾缘重合时，所述第二扰流板2的侧面与所述第二舵面11平滑连接。

第一扰流板槽13和第二扰流板槽14开设于舵叶尾部，并从舵叶前缘向尾缘逐渐变浅，第一扰流板2和第二扰流板3从前缘向尾缘逐渐变薄，第一扰流板与第一扰流板槽形状相适应，第二扰流板与第二扰流板槽形状相适应，第一扰流板和第二扰流板在合并状态下，恰好完全嵌入第一扰流板槽和第二扰流板槽中，使舵叶呈流线型舵的舵型。

进一步地，所述第一扰流板2前缘设有第一旋转轴15，所述第二扰流板 3前缘设有第二旋转轴16，所述第一旋转轴15和第二旋转轴16两端均设有圆柱销17，所述第一扰流板槽13和第二扰流板槽14内均设有销孔18，所述圆柱销17***所述销孔18中。

进一步地，所述第一驱动***41包括电机411和驱动齿轮412，所述电机411驱动所述驱动齿轮412转动，所述第一旋转轴15上固定有轮齿19，所述轮齿19与所述驱动齿轮412啮合。

本实施例中，所述第一扰流板2的转动和第二扰流板3的转动不同步。在向左操舵和向右操舵时，分别打开对应的扰流板，增加操舵性能。

本发明具有两种舵型，一种是直航或倒车时的流线型舵型，另一种是操舵时，打开扰流板后的舵型，两个扰流板可以根据需要分别打开。

具体而言，在船舶向左转动时，当向左操舵以驱动船舶，此时舵型如图 7所示，此时舵的流场分布和水动力如图10所示，电机411通过驱动齿轮412 和轮齿19驱动第一扰流板2张开，有效降低舵叶1迎流面的流体速度，相应压力分布得到显著提高，明显大于背流面的压力，使指向右舷的横向力TY 得到显著增加，进而提高船舶向左转向的回转力矩，此外纵向阻力RX与TY 同步增加，对船舶产生明显的制动效果。

同理，当向右操舵以驱动船舶向右转向时，此时舵型如图8所示，此时舵的流场分布和水动力如图11所示，第二驱动***42驱动第二扰流板3张开，使指向左舷的横向力TY和纵向阻力RX得到显著增加，进而提高船舶向右转向的回转力矩以及制动能力。

当无操舵使船舶处于直航状态时，此时舵型如图6所示，此时舵的流场分布和水动力如图9所示，第一扰流板2和第二扰流板3均处于闭合状态，使舵叶1呈流线型，可有效减小水阻力，从而提高船舶直航或倒车性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种协同控制船用扰流舵，其特征在于，包括舵叶(1)、第一扰流板(2)和第二扰流板(3)；所述舵叶(1)包括第一舵面(11)和第二舵面(12)，所述第一扰流板(2)铰接于所述第一舵面(11)，所述第二扰流板(3)铰接于所述第二舵面(12)；

所述舵叶(1)内设有驱动***(4)，所述驱动***(4)包括第一驱动***(41)和第二驱动***(42)；所述第一驱动***(41)用于驱动所述第一扰流板(2)转动，使所述第一扰流板(2)的尾缘靠近或远离所述舵叶(1)的尾缘，所述第二驱动***(42)用于驱动所述第二扰流板(3)转动，使所述第二扰流板(3)的尾缘靠近或远离所述舵叶(1)的尾缘。

2.根据权利要求1所述的一种协同控制船用扰流舵，其特征在于，所述第一舵面(11)设有第一扰流板槽(13)，所述第一扰流板(2)前缘铰接于所述第一扰流板槽(13)内，当所述第一扰流板(2)的尾缘与所述舵叶(1)的尾缘重合时，所述第一扰流板(2)的侧面与所述第一舵面(11)平滑连接；

所述第二舵面(11)设有第二扰流板槽(14)，所述第二扰流板(2)前缘铰接于所述第二扰流板槽(14)内，当所述第二扰流板(2)的尾缘与所述舵叶(1)的尾缘重合时，所述第二扰流板(2)的侧面与所述第二舵面(11)平滑连接。

3.根据权利要求1所述的一种协同控制船用扰流舵，其特征在于，所述第一扰流板(2)前缘设有第一旋转轴(15)，所述第二扰流板(3)前缘设有第二旋转轴(16)，所述第一旋转轴(15)和第二旋转轴(16)两端均设有圆柱销(17)，所述第一扰流板槽(13)和第二扰流板槽(14)内均设有销孔(18)，所述圆柱销(17)***所述销孔(18)中。

4.根据权利要求3所述的一种协同控制船用扰流舵，其特征在于，所述第一驱动***(41)包括电机(411)和驱动齿轮(412)，所述电机(411)驱动所述驱动齿轮(412)转动，所述第一旋转轴(15)上固定有轮齿(19)，所述轮齿(19)与所述驱动齿轮(412)啮合。

5.根据权利要求1所述的一种协同控制船用扰流舵，其特征在于，所述第一扰流板(2)的转动和第二扰流板(3)的转动不同步。

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