专利名称：舵装置的制作方法
技术领域：
用于远航船的舵装置具有包括两个舵部的舵装置
背景技术：
在海事エ业中，由气蚀引起的海船舵上的腐蚀现象特别是主要在海水里运行的大型、高速船的领域内是ー个众所周知的问题。在设置有高负载的螺旋桨的高速海船的舵的使用过程中，产生的气蚀经常导致舵的损害，并且更具体地，导致了对面向船的船首的舵的前缘的损害。在专利DE202004021223中披露了ー种舵，其具有两个叠加的叶片部，一个位于上部并且ー个位于下部，由此该舵设置有两个横截面形状。上述舵构造设计成减少气蚀，但这种减少方式不足以有效提供一个显著的改进。通过这种构造也没有避免腐蚀现象。因此明显需要用以减少施加在远航船的舵装置上的气蚀和腐蚀量的改进的方法。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题、或至少将上述问题減少到最小。这个目的通过根据权利要求I的舵装置而实现。由于所描述的装置，第一舵部免受远航船穿过的水体以及船使用的任何螺旋桨附近产生的螺旋桨滑流的严重影响。由此，第一舵部上的腐蚀现象将变得容易避免并且相当程度地防止了气蚀。此外，该构造将使第一舵部和第二舵部能够绕它们各自的轴线转动，使得两个部分相对于彼此成一角度，其产生的优点是第二舵部上的螺旋桨滑流的攻角以及第一和第ニ舵部一起形成的形状将相当大地提高了舵装置的升力，同时减少了舵装置遭受的气蚀量。这使得可以使用更小和/或更轻的舵装置，而仍然可以获得与较大的舵装置相同的功能和效果。还可以使用用于所讨论的船的正常尺寸的舵装置，由此实现了更高水平的船操纵控制。第二舵部可能的偏转通常不超过35°，优选地不超过20°，以及更优选地在±5-15°的范围内。优选地，第一舵部的轴线和第二舵部的轴线可以以同步的方式转动。或者，舵部可以彼此独立地及単独地移动。根据本发明的ー个方面，第一舵部和第二舵部之间的距离可以变化，正如两部件的各自的轴线的放置可以改变一祥。优选地，控制本发明的舵装置的操纵机器的尺寸设计成与所有的变型和改型相客。优选地，第二舵部将小于舵装置的总弦长的25%，优选地为10-20%。根据本发明的另ー个方面，第一舵部和第二舵部可以通过単独的操纵系统単独地操控并且从船体内操作。可以提供机械齿轮将两个部件连接。第二舵部可以优选地以这样的方式编程和自动控制，即基于第一舵部的角度、或単独地或结合一个或多个其它參数，如船的速度和/或螺旋桨的速度等确定第二舵部的移动。优选地，第二舵部在操作模式中不能手动操控，但可以编程以自动匹配各种情況。根据本发明的又一方面，第一舵部和第二舵部将通过分别単独地设置在第一舵部和第二舵部处的电动或液压马达操控。
现在将參照附图详细描述本发明，其中图I示出了根据本发明的优选实施例的舵装置的侧视图，
图2示出了沿图I的II-II线截取的舵装置的从上方看的横截面视图，图3示出了处于向一侧偏转的最大偏转位置的图2的舵装置从上方看的横截面视图，图4示出了处于向另ー侧偏转的最大偏转位置的图2的舵装置从上方看的横截面视图，图5示出了根据本发明的舵装置的另ー实施例的透视侧视图，图6为沿图5中的VI-VI线截取的透视图。图7示出了根据本发明的另ー实施例的舵装置的透视图，图8示出了根据本发明的舵装置的实施例的透视侧视图，该舵装置具有与带有端盖的螺旋桨毂联结的球壳(bulb)。图9示出了根据本发明的再一实施例的透视图，以及图10为从图9所示的实施例的上方看的视图。图11-14示出了根据本发明的再一实施例的不同视图，以及图15-18示出了根据本发明的再一实施例实施例的不同视图。
具体实施例方式图I中，可以看到根据本发明的优选实施例的舵装置I的侧视图。舵装置I为扁形舵(spade rudder)的形式,并且包括舵部2,能够绕第一轴线4枢转的舵部2通过短轴40附接至船(例如船)的船体6。第二轴线5与第一轴线4的位置相距距离X，第二舵部3绕着第二轴线5枢转地设置。轴线4和5基本上彼此平行。第二舵部3的长度优选地小于弦长B的25%，更优选的在10-20%的区间内。图2示出了沿II-II线截取的图I的舵装置I的横截面图，其中可以看出第一舵部2和第二舵部3之间的关系。在第一舵部2的内部20中，与所述短轴40对齐地示出了第一轴线4。第一舵部2的前缘23指向船的船首的方向，并且后缘24指向船尾的方向。舵部2的右舷表面21和左舷表面22分别指向右舷和左舷方向。第二舵部3相对于第一舵部2位于船的船首的方向，使得第二舵部3的后缘32放置于第一舵部2的前缘23的附近。旋转的第二轴线5延伸穿过第二舵部3的内部30，第二舵部3也通过短轴50连接至船体。第二舵部3也包括指向船的船首的前缘31、右舷表面34和左舷表面33。后缘32具有与第一舵部2的前缘23的形状相反的形状，使得后缘32可以设置成至少部分地围绕前缘23，且止于相对较尖的角部35、36，角部35、36分别形成了后缘32和右舷侧表面34及左舷侧表面33之间的边界。角部35、36可以形成用于限制第一舵部2的移动的装置，或者可以由弹性材料制成，或定位成在最大偏转处没有与第一舵部接触的风险。第一舵部2和第二舵部3以这样的方式相对于彼此这样设置，使得第二舵部3部分包围第一舵部2，并且前缘23在船的船首方向上被后缘32保护。第一轴线4可以沿弦长放置在不同位置，并且因此可以调节移动舵所需要的动力。通常有益的是，向船尾方向距前缘23大约舵部2的长度的1/3± 10%定位第一轴线4。第二轴线5可定位成更靠近第二舵部3的中部。两个短轴40、50通过任何合适的机构/装置(未示出)可控地定位/移动以允许期望的移动动/定 位。图3示出了一起处于偏转至ー侧的最大偏转位置的两个舵部2、3。第一舵部2现在绕其轴线4转动以使其后缘24偏转至左舷侧，同时其前缘23偏转至右舷侧。另ー方面，第二舵部3相反地偏转，以使其后缘32向右舷侧偏转，同时其前缘31向左舷侧偏转。该操控的结果是，舵部2、3附接其上的船的移动被改变，使得船转向左舷侧。由于舵部的设计，来自舵的作用在船上的作用力増大，从而可以获得用于使船转向的较大的力。在所示位置中，舵部向着ー侧被转动至它们的最大偏转位置，使得第二舵部3的角部36移动更加靠近第一轴线4，并且左舷表面22的前部移动更加靠近右舷侧，以共同形成ー种L形。因此，前缘23被保护不受船移动通过水时可以产生在船的螺旋桨后的较强的螺旋桨滑流和周围水的影响。这些水流另ー方面可能在第一舵部2的前部中引起气蚀，不过通过新颖的设计这些影响可以被实质性的减弱。此外，由于第二舵部3指向不同的方向，水流将绕被视作ー个单元的两个部分2、3以减少舵装置I上的整体水流阻力的方式导向。可以导向舵部3的位置以获得水进入舵的尽可能低的攻角。对舵装置I的性能有益的是，在第二舵部3移动时角部36在实际接触第一舵部之前停止。由于通过该结构舵偏转的效果大于通过传统舵偏转的情況，因此舵部2、3本身可以制作得更小和更轻，不过就控制船而言仍然产生了相同的作用力。相反，舵部2、3可以制成通常用于特定尺寸的船的尺寸，不过产生了更大的作用カ和对船的更有力的控制，这在某些实施例中将是有益的。图4中示出了与图3相反的舵偏移，其中第一舵部2的前缘23指向左舷侧，同时第二舵部3的前缘31指向右舷侧。现在，另ー个角部35更接近第一舵部2，并且前缘23由此被第二舵部3 “保护”。舵装置I处于该位置的结果是实现船向右舷侧转动。舵部可以被诸如电或液压马达的单独的马达控制而彼此独立地转动(未示出)，或者可以通过适合种类的机械联接而联接以使第二舵部3从动于第一舵部2或相反。这样，单个马达和相对简单的控制系统就足以用于转动舵装置I的两个舵部2、3。舵装置I还可以被更复杂的控制电路控制，该控制电路编程以适应每个舵部2、3相对于另ー个的移动以实现每个偏转的最大效果。控制舵装置I的ー个有益的方法是为控制单元编程以通过使第二舵部3移动预定数量的角度来匹配第一舵部2的偏转。该程序有时可以被修改，以允许通过第二舵部3的不同的偏转来匹配不同的情形，由此实现对舵装置I操作的高水平的控制。如图2-图4所示，根据该实施例的优选设计为这样，即舵部2、3的移动被它们的相互作用而限制，使得第二部分3仅可以绕着其轴线4、5在有限的偏转范围内移动，例如+30°至-30°，优选地为+20°至-20°。
图5和图6示出了根据本发明的另ー实施例，其中仅使用ー个枢转短轴40将舵装置2、3附接至船的船体6，该轴40还形成了用于第一舵部2的第一枢转轴线4。从图6中的横截面图可以看出，第二舵部3通过杆臂35、56连接至第一舵部2，并且在枢转轴线5的位置处被枢转地附接至第二舵2，该枢转轴线5共轴地延伸在第一舵部2的主体中的第一枢转轴线4内并在第一舵部2的中空的内部25中邻近其前缘。第一杆臂56固定地附接至轴40并从轴40垂直地伸出，该第一杆臂56枢转地连接至第二杆臂35的端部。通过旋转第一轴40，枢转臂56将设置成用于杆臂35的枢转移动，其反过来将导致第二舵部3围绕其枢转轴线5沿相反方向移动。图7示出了根据本发明的舵装置I的另ー个实施例的示意性透视图。该舵在此提供了一种设计，其中第一舵部2和第二舵部3通过结合在第二舵部3中的铰链连接(未示出)而连接，使得用于枢转第一舵部2和第二舵部3的轴线4、5共轴并延伸在第二舵部3内。这里，第二舵部3安装至轴50，该轴50通过合适的附接装置延伸入船(未示出)的船 体6中。在上述轴50内共轴的设置有轴50，其也延伸通过船体以用于第一舵部2。两个轴可以独立地枢转。因此，该示意图呈现了附接至船体的ー个附接点可以足以独立地控制两个舵部2、3。通过合适的传动装置(未示出)，“从动机构”可以用于使第一舵部2沿与第二舵部3偏转的方向相反的方向偏转，因此可以实现舵部2、3的期望的移动而无需用于第一舵部2的単独的控制系统。图8中示出了根据本发明的设置有球壳(bulb)25、37、90的舵装置I的透视侧视图。两个舵部2、3示出为设置在螺旋桨7后方，螺旋桨轴8为螺旋桨7提供动力。为了优化流动状況，提供的球壳装置成包括三部分。从后面起，首先位于较大的舵部2上的球壳25具有的尺寸沿从前缘23向后缘24的方向连续不断地减小。球壳25具有的位置相对于螺旋桨轴8的轴线基本上共轴。第二舵部3也设置有球壳部37，该球壳部37与较大的舵部2的球壳部25在一条直线上。此外，螺旋桨/毂(hub) 7的端部和第二舵部3的前缘之间有中间球壳部90。较后的第三球壳部90附接至管状支架9，该管状支架9附接至船体(未示出)，第三球壳部90提供了用于线缆和/或液压管等的通道91。此外，管状支架9可以用于设置用于第二舵部3 (并且还可能的用于第一舵部2)的枢转轴线5、以及可能的传动装置等(未示出)。管状支架9还可以可移动地设置，以与舵装置I的可移动部2、3相互作用。然而，管状支架9的移动能力可以不需像其它部分ー样大，例如优选地仅为大约±5°。如果使用具有可变螺距的螺旋桨7，那么管状支架9可以通过设置在螺旋桨毂(未示出)的后端中的旋转联接将液压和/或电缆提供至螺旋桨毂。显而易见，具有这样的中间支架9的上述原理也可以没有球壳地使用。此外，图8示出了可以分成下部31和上部32以提供另外的功能的第二舵部3。通过以这种方式分开且每个部分31、32本身可控，可以获得另外的优点。ー个益处是部分31、32这样可以沿每个方向中的一个偏转相对较小的角度(例如3-10° )以补偿来自螺旋桨的紊流，使得当推动船向前(至少基本上)直行时实现了更有利的流动模式(较小的阻力)。在第一舵部2的预定的偏转位置(例如5° )处，第二舵部3的部分31、32将再次如以上图1-4所描述的那样同步移动。图9和10以透视图示出了根据本发明实施例的另ー个实施例。这里第一舵部2被分成主要部2A和后部2B。第一舵部2通过轴40旋转地附接至船体，轴40反过来固定地附接至主舵部2A。第二轴50共轴地设置在短轴40外并且因此可以绕短轴40枢转。第二舵部3固定地附接至第二轴50并且其枢转轴线与第二轴50共轴。因此，第一舵部3可以独立于短轴40以及主舵部2B的位置移动和定位。此外，向后延伸的杆臂57附接至第二轴50。杆臂50内有与销203相互作用纵向开ロ 58。销203固定附接至第二杆臂202，该第二杆臂202附接至固定到后舵部2B的轴201。此外，轴201枢转的设置在铰链装置中(未示出)，铰链装置固定地附接至主舵部2A。因此 ，当杆臂57经由轴50枢转时，销203将沿径向方向移动，并且由此也使第二杆臂202移动后舵部2B。因此，通过将第二轴50定位在期望的位置，第二舵部3和后舵部2B两者将移动/定位形成了舵，该舵具有增强的能力以产生导向カ且没有气蚀风险。图11-14示出了根据本发明的实现了期望功能的又ー实施例。在该实施例中，第ニ舵部3固定地附接至板装置200，该板装置200从第二舵部3的顶部向船尾方向延伸，使得第一舵部2定位成直接位于板装置200下方。图11和12中舵部2、3示出为处于非偏转位置，并且图13、14中示出为处于偏转位置。图11和13是从上方斜视的透视图，图12和14是从上方看的平面视图。大致在板装置200的中部设置有弯曲形的槽ロ 230，具有中心轴线4的操纵轴40伸入该插ロ 230中，且中心轴线4相对于船体6固定。弯曲形的槽ロ230沿横向方向延伸在板装置200内。槽ロ 230的宽度基本上对应于操纵轴400的直径。槽ロ 230的横向长度为操纵轴40直径的大约2-3倍。相对于槽ロ 230向船尾方向设置有凹槽240，其大体上为矩形并且其长边沿纵向延伸，即处于非偏转位置舵延伸的方向(即垂直于槽ロ 300的延伸方向)。凹槽240内设置有滑动板110，该滑动板110的延伸部大致小于凹槽240的纵向延伸部，其宽度基本对应于凹槽240的宽度。因此，滑动板110可以在凹槽240内沿纵向方向滑动。滑动板110旋转地地附接至向上延伸入船体6中的短轴50。板110枢转地设置在短轴50上，该短轴50形成了用于第二舵3的旋转轴线5。第一舵部2在其前部通过短轴400枢转地附接至板装置200，其中该短轴400在第一舵部2的顶侧向上伸出。短轴400伸入环形装置220的孔210中，该环形装置220从第ニ舵部3的船尾侧向船尾伸出。因此环形装置220固定附接至第二舵部3的后侧。在第二舵部3的底部提供有相似的装置，以设置用于使第一舵部2铰链附接至第二舵部3。图11-14所示的实施例的功能如下。操纵轴40的位置即角度确定了第一和第二舵部2、3的位置。图12中操纵轴40定位成使得舵部2、3彼此成直线，即没有实现偏转。当操纵轴40顺时针地旋转吋，由于操纵轴40固定地附接至第一舵部2，因此也将旋转第一舵部2。结果是短轴400将施压于环形装置220上，环形装置220沿按顺时针方向推动第二舵部3。结果是板装置200通过绕第二轴线5枢转而顺时针移动，并且同时使得滑动板240在凹槽230可以滑动移动。操纵轴40可以继续偏转移动，直到操纵轴40接触槽ロ 300的端部36。应注意，偏转过程中，第二轴线5和操纵轴400的中心4之间的距离以及中心轴线4和短轴400之间的距离是恒定的，而第一轴线5将移动靠近短轴40。图15-18示出了实现本发明的功能的又ー实施例。该实施例中，操纵轴40也用作第一舵部2的枢转轴线4。因此，第二舵部直接跟随操纵轴的旋转。与图11-14中所示的相似，第二舵部3通过在第一舵部2的前部区域的短轴铰链连接至第一舵部2的前部，其中该短轴与附接在第二舵部3的后端的环形装置相互作用。结果是第二舵部3将跟随第一舵部2的移动，即环形装置具有相对于第一舵部2的短轴的固定的中心位置。为了设置第二舵部3围绕短轴偏转，设置了液压(和/或电动和/或气动)推拉机构7，其借助于作用在凹槽结构360中的销740经由杆装置可以相对于第一舵部2将第二舵部3定位在偏转位置。推拉机构7包括定位在第一舵部2的每侧的第一液压缸710和第二液压缸720，并且它们的后端通过底座支架730固定地附接至第二舵部。液压缸710、720的前端附接至相对于第二舵部2横向延伸的偏转装置770。底座支架730固定地附接至上部套筒750，偏转装置770附接至下部套筒760。上部套筒相对于操纵轴400固定，而下部套筒760自船体上方向下延 伸至第一舵部2的内部。杆装置(上面提及的)附接至下部套筒760，使得当套筒760旋转时它将移动凹槽360内的销740以使第二舵部3绕第二轴线5旋转。图18中示出了操纵轴400已经完全顺时针偏转，使得第一舵部定位成相对于船的纵向方向成较大的角度a。此外，第一液压活塞710被拉入同时第二活塞720被推出，导致偏转装置770相对于操纵轴400逆时针枢转，其反过来使舵部3相应的偏转以定位成相对于纵向方向成较小的锐角3。必须注意，与图11-14中所示出的相比，其中机构为这样即操纵轴400的特定角度的特定旋转将使第一舵部2和第二舵部3两者定位在预定的位置，而根据该实施例，第二舵部3的位置可以独立地控制而不管操纵轴40的位置，即不管第一舵部2的位置。本领域技术人员容易理解，针对本发明的很多变型都可能位于所附的权利要求的范围内。例如本发明可以用于不同类型的舵设计。此外，本发明不限干与舵连同使用，而是其原理也可以在其他应用中提供十分相似的优点，例如POD螺旋桨的支柱(stay)、旋转推进器的支柱、稳定器和/或轴支架。简而言之，其可以涉及具有近似水中移动且在水流中提供可变角度的一些翼型的翼型的所有不同种类的装置。此外，可以预见，以上描述的不同方面中的ー些，例如图11-14和/或图15-18中示出的使用的原理及中间转动机构可以作为单独的专利申请主題。
权利要求
1.一种用于远航船的舵装置(I)，包括绕第一轴线(4)枢转地安装的较大的第一舵部(2)，和绕第二轴线(5)枢转地安装的较小的第二舵部(3)，第二轴线(5)大致平行于第一轴线(4)延伸，其特征在于所述第二轴线(5)定位在所述第一轴线(4)之前。
2.根据权利要求I的舵装置(I)，其中，所述轴线(4，5)中的至少一个属于安装在远航船的船体结构(6)中的轴。
3.根据权利要求I或2的舵装置(I)，其中，包括用于限制第一舵部(2)的转动移动的装置(35，36)。
4.根据权利要求1-3中任一项的舵装置(1)，其中，第二舵部(3)的长度小于舵装置(I)的长度的25%，优选地在10% -15%的区间内。
5.根据权利要求1-4中任一项的舵装置(I)，其中，第二舵部(3)设置成至少部分地覆盖第一舵部(2)的前缘(23)。
6.根据以上权利要求中任一项的舵装置(I)，其中，第二舵部(3)的后壁成形为适应所述前缘(23)的形状。
7.根据以上权利要求中任一项的舵装置(I)，其中，第一轴线(4)以这样的方式安装，即第一舵部(2)的不到1/2长度、优选地不到1/3长度放置在面向远航船的船首的轴线(4)侧。
8.根据以上权利要求中任一项的舵装置(1)，其中，第一和第二舵部(2，3)在舵装置(I)的操作期间彼此沿相反的方向转动。
9.根据权利要求8的舵装置(1)，其中，第一和第二舵部(2，3)相互独立地移动。
10.根据权利要求8的舵装置(1)，其中，舵部中的一个舵部(3，2)从动于另一个舵部(2，3)。
11.根据以上权利要求中任一项的舵装置(I)，其中，第一和第二舵部(2，3)被以这种方式控制即它们彼此没有物理接触。
12.根据以上权利要求中任一项的舵装置(I)，其中，舵部(2，3)中的至少一个通过安装在其上的轴(40，400)的转动而转动。
13.根据以上权利要求中任一项的舵装置(I)，其中控制系统被设置用于控制第二舵部(3)相对于第一舵部(I)的移动。
14.根据以上权利要求中任一项的舵装置(I)，其中，第二舵部(3)的移动被限制，使得第二舵部(3)能够从第二舵部(3)的前缘(31)面向船的船首的位置转动的角度小于30°、优选地小于20°、更优选地小于5°。
15.根据以上权利要求中任一项的舵装置(1)，其中，第一和第二舵部(2’，3’)通过铰链机构而连结。
16.根据权利要求15的舵装置(I)，其中，所述机构控制舵部(2，3)的移动，使得它们沿彼此相反的方向转动。
17.根据以上权利要求中任一项的舵装置(I)，其中，第二舵部(3)被分成能够彼此独立地移动的顶部(31’)和底部(32’)。
18.根据以上权利要求中任一项的舵装置(1)，其中，舵装置(I)和/或所述舵装置(I)的安装支架结合有远航船的螺旋桨或球壳。
全文摘要
本发明涉及用于远航船的舵装置(1)，包括绕第一轴线(4)枢转地安装的较大的第一舵部(2)，和绕第二轴线(5)枢转地安装的较小的第二舵部(3)，第二轴线(5)大致平行于第一轴线(4)延伸，其中所述第二轴线(5)定位在所述第一轴线(4)之前。
文档编号B63H25/38GK102625763SQ201080043230
公开日2012年8月1日 申请日期2010年8月23日 优先权日2009年8月27日
发明者J-O·福斯特罗姆 申请人:罗尔斯-罗伊斯股份公司