CN213168507U

CN213168507U - 一种船舶舵叶流线水平整鳍及舵套管减阻导流鳍组合的节能舵

Info

Publication number: CN213168507U
Application number: CN202022109052.6U
Authority: CN
Inventors: 姚智衡; 姚奉
Original assignee: Yichang Yifan Ship Design Co ltd
Current assignee: Yichang Yifan Ship Design Co ltd
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2021-05-11
Anticipated expiration: 2030-09-23

Abstract

本实用新型提供了一种船舶舵叶流线水平整鳍及舵套管减阻导流鳍组合的节能舵，它包括舵叶，所述舵叶的顶部固定安装有沿着舵叶流线机翼截面布置的上制流整流鳍；所述舵叶的外壁上固定安装有沿着舵叶上流线机翼剖面布置的水平整流鳍；所述舵叶的底部固定安装有沿着舵叶流线机翼截面布置的下制流整流鳍；所述舵叶的舵套管伸出船体至舵叶顶缘段安装有流线机翼形导流鳍。其能够起到很好的节能目的。

Description

一种船舶舵叶流线水平整鳍及舵套管减阻导流鳍组合的节能舵

技术领域

本实用新型涉及船舶节能技术领域，具体涉及一种船舶舵叶流线水平整鳍及舵套管减阻导流鳍组合的节能舵。

背景技术

船舶节能技术经历历年的发展已经十分广泛和成熟，但是还有进一步挖潜和将安装方法简易化的空间。现有船舶舵结构的节能技术主要体现在采用舵球，舵球的节能原理是消减螺旋桨旋转产生的涡流，船舶舵叶作为船舶操纵的关键装备，它处于螺旋桨后方，具有较大面积的特征，足够安装较长的节能附体。

实际上，由螺旋桨旋转形成的尾流由很大的比例是向上翻滚的波浪，这种向上翻滚的波浪损失了螺旋桨的推进效率，现有改善、消减这种螺旋桨尾流上翻浪的主要技术有：1、将船体型线设计成压浪形，这种技术可以收到一定的压浪消涡效果，但是另一方面又使尾部太过丰满，尾部方形系数增大，使船舶总体航速性能降低，抵消了压浪消涡的效果，因此这种节能技术还有待改进。2、增设压浪板的技术，这种技术仅适于小艇、小型客船等船型，对于大型货船类船型由于重载、轻载和空载吃水变化大，不可能将压浪板设置在合理的高度位置，亦不宜采用。利用舵叶有较大面积的特征，实用新型一种在舵叶上安装用于压抑。螺旋桨上翻波浪的流线型整流鳍，使螺旋桨后的紊乱尾流及上翻首尾波浪被迫从流线型整流鳍顺直地从船尾泄去，从而提高螺旋桨推进，可以取得良好的节能效果。

在舵设计中，其中为了提高舵效用以减少舵两端绕流造成的舵效损失，将舵两端加装制流板的实例较为常见，借舵叶上、下两端制流板，将舵叶上、下制流板设计成流线机翼形截面，依据机翼升力产生的原理可以获得些许升力，这样的些许升力为航行急流航段的船舶在冲滩之时，可以使船舶尾倾降低，有利于冲滩能力的提高。

近年来，内河船普遍兴起拉杆襟翼舵应用，但是拉杆襟翼舵较为复杂的结构的水密壳体体积较大，为了制造方便，工厂一般将拉杆舵的拉杆腔制造成一个长方体形状，这种长方体在船舶航行中，螺旋桨尾流流经之这一长方体时，会产生上下左右紊乱的绕流，紊乱的绕流会损失螺旋桨推力，这种在螺旋桨后较大的体积又增大了形状阻力，例如有古话道：“在竞渡龙舟时在暗地里将对手船尾挂一只草鞋，对手就会以失败的结局结束比赛”。为消减这种拉杆襟翼舵的形状阻力，将这种长方体的襟翼拉杆舵设计成流线型的机翼形剖面，可以减少形状阻力，增加些许升力。

内河船航行急流航段的船舶在冲滩之时，均会开足全部马力，在紧要关头甚至要开足110％超负荷的马力，实际中尚有开足110％马力时差一口气不能上滩的情况，并伴随着船尾尾倾的情况发生，这种尾倾的产生的原因是主机开足满负荷马力冲滩时，船首受流速的冲击使首部抬升而至尾部尾倾，这种尾倾被急流航段驾驶人员广泛认知，如何将这一尾倾冲滩的不利冲滩的状况进行改善，从而提高船舶冲滩能力，将本实用新型舵叶的整流鳍上下制流板设计成流线机翼形的整流鳍，根据机翼产生升力的原理，以上三项可提供的些许升力可以在船舶冲滩时提高冲滩能力。同理，船舶在正常航行时对增加螺旋桨推力，提高航速亦是一项简易便捷的解决方案。

随着船舶大型化的发展，船舶配套的舵叶面积、舵杆直径也随之增大，舵杆和舵装置套管直径的增加导致船舶航行时，舵套管和舵杆伸出船体至舵叶顶缘的这段距离的迎流面产生很大的形状阻力，这阻力不能小视。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种船舶舵叶流线水平整鳍及舵套管减阻导流鳍组合的节能舵，其能够起到很好的节能目的。

为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：一种船舶舵叶流线水平整鳍及舵套管减阻导流鳍组合的节能舵，其特征在于：它包括舵叶，所述舵叶的顶部固定安装有沿着舵叶流线机翼截面布置的上制流整流鳍；所述舵叶的外壁上固定安装有沿着舵叶上流线机翼剖面布置的水平整流鳍；所述舵叶的底部固定安装有沿着舵叶流线机翼截面布置的下制流整流鳍；所述舵叶的舵套管伸出船体至舵叶顶缘段安装有流线机翼形导流鳍。

所述上制流整流鳍、水平整流鳍、下制流整流鳍和流线机翼形导流鳍的材料都采用与船舵舵叶相同的材料制造。

所述上制流整流鳍、水平整流鳍、下制流整流鳍和流线机翼形导流鳍都采用流线型结构。

本实用新型有如下有益效果：

通过采用本实用新型的流线机翼形导流鳍，较不设导流鳍可以明显减小形状阻力，进而起到很好的船舶节能效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的主视图。

图2为本实用新型的侧剖视图。

图3为本实用新型的上制流整流鳍安装主视图。

图4为本实用新型的上制流整流鳍安装俯视图。

图5为本实用新型的水平整流鳍安装主视图。

图6为本实用新型的水平整流鳍安装俯视图。

图7为本实用新型的下制流整流鳍安装主视图。

图8为本实用新型的下制流整流鳍安装俯视图。

图9为本实用新型的流线机翼形导流鳍安装主视图。

图10为本实用新型的流线机翼形导流鳍安装俯视图。

图中：上制流整流鳍1、水平整流鳍2、下制流整流鳍3、流线机翼形导流鳍4、舵叶5、舵轴组件6、船舶本体7。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-10，一种船舶舵叶流线水平整鳍及舵套管减阻导流鳍组合的节能舵，其特征在于：它包括舵叶5，所述舵叶5的顶部固定安装有沿着舵叶流线机翼截面布置的上制流整流鳍1；所述舵叶5的外壁上固定安装有沿着舵叶上流线机翼剖面布置的水平整流鳍2；所述舵叶5的底部固定安装有沿着舵叶流线机翼截面布置的下制流整流鳍3；所述舵叶5的舵套管伸出船体至舵叶顶缘段安装有流线机翼形导流鳍4。

进一步的，所述上制流整流鳍1、水平整流鳍2、下制流整流鳍3和流线机翼形导流鳍4的材料都采用与船舵舵叶相同的材料制造。通过采用相同的材料制作，简化了制造工艺，降低了制造成本。

进一步的，所述上制流整流鳍1、水平整流鳍2、下制流整流鳍3和流线机翼形导流鳍4都采用流线型结构。通过采用流线型结构起到了减小阻力的目的。

实施例2：

本发明节能舵应已知以下主要参数：L₀— 舵叶总宽度（襟翼舵含襟翼舵宽度）；

舵叶宽度—L mm（襟翼舵的主舵宽度）；

舵叶高度—H mm；

舵叶厚度—t mm；

襟翼舵杆拉杆箱厚度—t₁ mm；

轴系中心线距基线高度—H₂ mm；

舵套管伸出船体舵叶顶缘高度—H₁ mm；

螺旋桨直径—D mm；

舵套管直径—d mm；

1、舵叶流线机翼截面的上制流整流鳍按下式：

长度L₃=1.4～1.5L₀ mm；

宽度B₂=3.0～4.5t mm；

机翼形剖面最大厚度t₄=t₁ mm；

机翼形剖面由放样确定。

2、舵叶上流线机翼剖面得水平整流鳍按下式：

长度L₁=1.1～1.3L mm；

宽度B=3.0～4.0 mm；

最大厚度t₂=0.16～0.2t mm；

矩轴系中心线高度H₂=0.5H₁；

机翼形剖面由放样确定。

3、舵叶流线形机翼截面的下制流整流鳍按下式：

长度L₂=1.0～1.15L mm；

宽度B₁=2.80～3.5t mm；

最大厚度t₃=0.16～0.2t mm；

机翼形剖面由放样确定。

4、舵套管伸出船体至舵叶顶缘段的流线机翼形导流鳍按下式：

长度L₃=1.2～1.4L₀mm；

厚度t₄=1.0d mm；

高度H₃=H₂— 60～100 mm；

节能舵上述的制作采用与船舵舵叶相同的材料制造，制作工艺参照舵叶结构的工艺要求。

实施例3：

以长江110m散货船为实施例，本船为尾机型双尾鳍船型，双机、双桨、双舵，舵为拉杆襟翼舵。

舵主要参数：

舵宽L₀=2500 mm（含襟翼）；

舵宽L=1898 mm （不含襟翼）；

舵叶高度 H=2516 m；

舵套管伸出船体至舵叶顶缘高度 H₁=382 m；

轴系中心线矩基线高度 H₂=1250 mm；

舵叶厚度 t=445 mm；

襟翼舵拉杆箱厚度t=245 mm；

舵套管直径d=450 mm；

螺旋桨直径D=2500mm；

1、舵叶上流线形机翼剖面水平整流鳍的计算选取。

取长度L₁=1.10L=1.10×1898=2088，实取2088mm。

选取尾端与主舵齐，首端向前伸至舵叶前缘190mm。

宽度B=2.8t=2.8×445=1246mm，实取1260mm。

最大厚度t₂=0.18t=0.18×445=80m，实取80mm。

机翼形剖面由放样确定。

2、舵叶流线形机翼截面的下制流整流鳍的计算选取。

取长度L₂=1.15L=1.15×1898=2183mm，实取L=2200mm。

尾端与主舵尾齐，前端向前伸出302mm。

宽度B₁=2.8t=2.8×445=1246mm，实取1260mm。

最大宽度t₃=0.18×448=80mm。实取80mm。

机翼形剖面由放样确定。

3、舵叶流线型机翼剖面的上制流整流鳍的计算选取。

取长度L₃=1.4L₀=1.4×2500=3500mm，实取L₃=3500mm。

宽度B₂=3.0t=3.0×445=1335mm，实取B₂=1335mm。

最大厚度t₄=t₄=t₁=245mm，实取t₄=245mm。

机翼形剖面由放样确定。

4、舵套管伸出船体至舵叶顶缘段流线型机翼型剖面导流鳍计算选取。

取长度L₃=1.4L₀=1.4×2500=3500mm，实取L₃=3600mm。

厚度t₄=1.0d=1.0×450=450mm，实取t₄=450mm。

两端伸出舵叶前后的长度由实际设计时确定。

高度H₃=H₁-60m=382-60=322mm，实取H₃=320mm。

机翼形剖面由放样确定，上缘与船体连接，具体型线参照船体型线图由设计确定。

上述1～4项采用与船体或舵叶结构相同的材料全电焊制造，这种节能舵结构简单，制造成本低廉，适于新造船新装和营运中船舶改造，具有良好的市场前景。

Claims

1.一种船舶舵叶流线水平整鳍及舵套管减阻导流鳍组合的节能舵，其特征在于：它包括舵叶（5），所述舵叶（5）的顶部固定安装有沿着舵叶流线机翼截面布置的上制流整流鳍（1）；所述舵叶（5）的外壁上固定安装有沿着舵叶上流线机翼剖面布置的水平整流鳍（2）；所述舵叶（5）的底部固定安装有沿着舵叶流线机翼截面布置的下制流整流鳍（3）；所述舵叶（5）的舵套管伸出船体至舵叶顶缘段安装有流线机翼形导流鳍（4）。

2.根据权利要求1所述一种船舶舵叶流线水平整鳍及舵套管减阻导流鳍组合的节能舵，其特征在于：所述上制流整流鳍（1）、水平整流鳍（2）、下制流整流鳍（3）和流线机翼形导流鳍（4）的材料都采用与船舵舵叶相同的材料制造。

3.根据权利要求1所述一种船舶舵叶流线水平整鳍及舵套管减阻导流鳍组合的节能舵，其特征在于：所述上制流整流鳍（1）、水平整流鳍（2）、下制流整流鳍（3）和流线机翼形导流鳍（4）都采用流线型结构。