一种带推力鳍的船舵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种船用组件，具体说是安装在船尾螺旋桨后侧的带推力鳍的船舵。
【背景技术】
[0002]螺旋桨是用于船舶推进最常规的手段，其具有两个或更多的桨叶，为减少船舶的燃油消耗和排放，应尽可能提高螺旋桨的推进效率。从螺旋桨和船舵相互作用的角度使船舵与螺旋相互协调，以利于回收桨后尾流中的能量，提高螺旋桨/舵系统的推进效率，已成为船舶推进设计中的一个重要考虑因素。
[0003]专利号为ZL201010235336.8 (公告号为CN 101898631 B)的中国发明专利公开了一种基于舵球式推力鳍的船舵装置，该装置针对螺旋桨后周向诱导速度导致的能量损失，在舵球(舵板)左右两侧布置安装角相反的推力鳍，能够有效回收因尾流周向诱导速度而损失的能量，具有良好的助推节能效果。
[0004]但是，该装置的推力鳍翼端附近存在的压力面和吸力面有产生翼端漩涡的倾向，即经过推力鳍下表面的尾流移动到推力鳍外端时会向推力鳍上表面翻滚，或经过推力鳍上表面的尾流移动到推力鳍外端时会向推力鳍下表面翻滚，这样仍然会造成能量的损失，同时会阻碍推力鳍的助推效果，限制了推力鳍助推节能效果的提升。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的问题是提供一种带推力鳍的船舵，该船舵推力鳍的外端不会产生漩涡，可进一步回收螺旋桨尾流的能量，具有更好的助推节能效果。
[0006]为解决上述为问题，采取以下技术方案:
本发明的带推力鳍的船舵包括舵板，该舵板呈竖向布置，其上端有用于与船体呈转动配合的舵杆。其特点是所述舵板的中部两侧均有推力鳍，所述推力鳍均靠近舵板的前缘，且两推力鳍的外端均连接有竖向布置的制流板。
[0007]本发明的进一步改进方案是所述推力鳍的纵截面呈前缘为圆弧、中部向上下拱起、尾部为尖角的流线形，其最前端到最后端的连线与水平方向呈向后向上的小角度仰起。推力鳍采用流线形的剖面、以及向后向上的小角度仰起，有利于适应螺旋桨的尾流，并在推力鳍尾部产生吸力，对船舶产生助推效果。所述舵板两侧的推力鳍呈一高一低布置，位于高位的推力鳍的上表面拱度大于下表面拱度，位于低位的推力鳍的上表面拱度小于下表面拱度，且两推力鳍的纵截面的最前端到最后端的连线位于同一平面内。当螺旋桨尾流以一定攻角流过推力鳍的上、下表面时，会在拱度小的一面形成压力面、在拱度大的一面形成吸力面，此时水动力合力对船舶的助推作用更加明显。位于高位的推力鳍外端的制流板上沿与该推力鳍的上表面齐平，下沿突出在该推力鳍的下方；位于低位的推力鳍外端的制流板上沿突出在该推力鳍的上方，下沿与该推力鳍的下表面齐平。制流板可消除螺旋桨尾流在推力鳍外端由压力面向吸力面翻滚的绕流，减少推力鳍外端附件产生的能量损失。
[0008]本发明的更进一步改进方案是所述舵板的前段中部有舵球，该舵球为纺锥形回转体，其前段近似于半球形且位于舵板前缘的前方，其后段与舵板呈一体连接。所述推力鳍位于舵球两侧，且舵球的后端与推力鳍的后端重合。安装时，舵球的位置应当与船体螺旋桨的桨毂位置对应，可消除螺旋桨转动时产生的毂涡紊流，回收能量，提高螺旋桨的推进效率。
[0009]采取上述方案，具有以下优点:
由于本发明的带推力鳍的船舵的舵板中部两侧均有推力鳍，所述推力鳍均靠近舵板的前缘，且两推力鳍的外端均连接有竖向布置的制流板。带有该船舵的船舶在行驶时，经过推力鳍下表面的尾流移动到推力鳍外端时受到制流板阻挡不会向推力鳍上表面翻滚，或经过推力鳍上表面的尾流移动到推力鳍外端时受到制流板阻挡不会向推力鳍下表面翻滚。即该船舵可消除推力鳍翼端附近存在的压力面和吸力面产生翼端漩涡的倾向，与【背景技术】相比，可进一步回收因螺旋桨尾流周向诱导速度而损失的能量，同时避免翼端尾流对推力鳍助推效果的影响，具有更好的助推节能效果。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的带推力鳍的船舵的结构示意图；
图2是图1中A-A向的视图；
图3是舵板两侧的推力鳍在舵板所在竖向平面内的投影视图；
图4是图2中B-B向的视图。
【具体实施方式】
[0011]以下结合附图对本发明做进一步详细描述。
[0012]如图1和图2所示，本发明的带推力鳍的船舵包括舵板1，该舵板1呈竖向布置，其上端有用于与船体3呈转动配合的舵杆2。所述舵板1的中部两侧均有推力鳍5，所述推力鳍5均靠近舵板1的前缘，且两推力鳍5的外端均连接有竖向布置的制流板6。
[0013]为便于使用时船舵前方的杂物能顺利在推力鳍5上滑脱，且在转舵时不碰坏导流管及螺旋桨8桨叶的前提下，推力鳍5的前缘应向船舶运行的后方转动一定角度α (如图2所示)。对常规舵而言，α —般取35度(最大舵角为35度)；对襟翼舵而言，α可取为40度至45度(襟翼舵主舵最大转角为45度)。
[0014]如图3所示，所述推力鳍5的纵截面呈前缘为圆弧、中部向上下拱起、尾部为尖角的流线形，其最前端到最后端的连线与水平方向呈向后向上的小角度仰起。所述舵板1两侧的推力鳍5呈一高一低布置，位于高位的推力鳍5的上表面拱度大于下表面拱度，位于低位的推力鳍5的上表面拱度小于下表面拱度，且两推力鳍5的纵截面的最前端到最后端的连线位于同一平面内。
[0015]该推力鳍5的剖面采用非对称的机翼形，机翼的最大厚度为机翼弦长的0.16倍，最大厚度的位置处到机翼前缘的距离为机翼弦长的0.3倍至0.5倍。当水流以一定攻角流过推力鳍5剖面后，其剖面拱度小的一面为压力面( + )、拱度大的一面为吸力面(一)，此时水动力合力在船舶推进方向的分力起到助推的效果。
[0016]根据船模试验中船尾流线分布情况，机翼弦线与螺旋桨8的轴线成一夹角时更有利于推力鳍5的助推。所以，本实施例的推力鳍5最前端到最后端的连线与水平方向呈向后向上的小角度仰起，即图3所示的上仰角为β。若将该船舵安装在双桨双舵船的右侧外旋螺旋桨8的正后方，舵板1左侧和右侧的推力鳍5安装时的上仰角β —般取3~6度。对于海工船而言，上仰角β可取4.5度，而对于运输船而言上仰角β取3.5度。
[0017]如图4所示，位于高位的推力鳍5外端的制流板6上沿与该推力鳍5的上表面齐平，下沿突出在该推力鳍5的下方。位于低位的推力鳍5外端的制流板6上沿突出在该推力鳍5的上方，下沿与该推力鳍5的下表面齐平(与图4上下方向相反)。
[0018]如图1和图2所示，所述舵板1的前段中部有舵球4，该舵球4为纺锥形回转体，其前段近似于半球形且位于舵板1前缘的前方，其后段与舵板1呈一体连接。所述推力鳍5位于舵球4两侧，且舵球4的后端与推力鳍5的后端重合。舵球4的最大回转直径应取使用时对应螺旋桨8的桨毂7直径的1倍至1.05倍，舵球4和螺旋桨8桨毂7之间的距离理论上越小越好，从设备制造和安装工艺的角度考虑，以利于船舵正常工作，便于拆卸维修为宜。
[0019]CFD仿真计算、船模试验及部分实船使用情况表明:本发明的带推力鳍的船舵在正确使用情况下，其节能效果达到3~7% ;且具有材料普通、结构简单可靠、施工方便、价格低廉及回报周期短等优点，无论是新船使用，还是旧船节能舵工程的加装，都极其方便。
【主权项】
1.一种带推力鳍的船舵，包括舵板(1)，该舵板(1)呈竖向布置，其上端有用于与船体呈转动配合的舵杆(2);其特征在于所述舵板(1)的中部两侧均有推力鳍(5)，所述推力鳍(5)均靠近舵板(1)的前缘，且两推力鳍(5)的外端均连接有竖向布置的制流板(6)。2.如权利要求1所述的带推力鳍的船舵，其特征在于所述推力鳍(5)的纵截面呈前缘为圆弧、中部向上下拱起、尾部为尖角的流线形，其最前端到最后端的连线与水平方向呈向后向上的小角度仰起。3.如权利要求2所述的带推力鳍的船舵，其特征在于所述舵板(1)两侧的推力鳍(5)呈一高一低布置，位于高位的推力鳍(5)的上表面拱度大于下表面拱度，位于低位的推力鳍(5)的上表面拱度小于下表面拱度，且两推力鳍(5)的纵截面的最前端到最后端的连线位于同一平面内。4.如权利要求3所述的带推力鳍的船舵，其特征在于位于高位的推力鳍(5)外端的制流板(6)上沿与该推力鳍(5)的上表面齐平，下沿突出在该推力鳍(5)的下方；位于低位的推力鳍(5)外端的制流板(6)上沿突出在该推力鳍(5)的上方，下沿与该推力鳍(5)的下表面齐平。5.如权利要求1至4中任一项所述的带推力鳍的船舵，其特征在于所述舵板(1)的前段中部有舵球(4)，该舵球(4)为纺锥形回转体，其前段近似于半球形且位于舵板(1)前缘的前方，其后段与舵板(1)呈一体连接。6.如权利要求5所述的带推力鳍的船舵，其特征在于所述推力鳍(5)位于舵球(4)两侦牝且舵球(4)的后端与推力鳍(5)的后端重合。
【专利摘要】本发明涉及一种船用组件，具体说是带推力鳍的船舵。它包括舵板，该舵板呈竖向布置，其上端有用于与船体呈转动配合的舵杆。其特点是所述舵板的中部两侧均有推力鳍，所述推力鳍均靠近舵板的前缘，且两推力鳍的外端均连接有竖向布置的制流板。该船舵推力鳍的外端不会产生漩涡，可进一步回收螺旋桨尾流的能量，具有更好的助推节能效果。
【IPC分类】B63H25/38
【公开号】CN105329431
【申请号】CN201510768889
【发明人】陈革洲, 吴朋朋, 刘之岭, 徐晨曦, 蒋恒深
【申请人】无锡德林船舶设备有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月12日