船舵的制作方法与工艺

船舵相关申请本申请要求2013年1月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号为10-2013-0004432的优先权，其公开的全部内容被引入到这里。技术领域本发明总体上涉及船舵。

背景技术：
本发明被作为信息技术促进知识经济／协会部门(大韩民国)和韩国工业技术评估协会的工业汇聚原始技术发展研究项目(项目编号：10040060，项目名称：开发和应用根据船型改进阻力推进性能和节能的设备)的一部分所执行的研究。通常，大型船舶通过利用当连接在船舶后部的推进器旋转时产生的流体流动来向前移动。船舵连接到推进器后部。因为船舵左右移动，液体流动的方向可被控制，从而，船舶航行的方向也随之改变。为了通过推进器的旋转来获得预定速度，发动机需要用油来驱动，例如柴油。然而，由于大量的油被消耗来驱动发电机，温室气体被排放出来。结果，可能会引起对环境的破坏。因此，在通过节约船舶推进能量来降低油耗方面已经做出了各种努力。国际海事组织(IMO)在2010年讨论了规范和降低船舶温室气体排放的议案，并已经开始制定有关船舶能源效率的规则和说明。因为船运公司也加入这样的行动，所以，他们开始关注节能船舶，以应对高油价。为了响应他们的需求，造船公司已不断研究和开发节能技术，以降低能耗、减少温室气体排放。例如，通过改进船艉、推进器或船舵的形状或装配独立的附件来提高推进效率、降低能耗的节能设备(ESD)已经成为主流。这些节能设备(ESD)已被用在相当数量的船舶中。在这些节能设备(ESD)中，一个设备，其包括在船舵中的用来控制流体流动的球状物，被广泛应用。然而，由于现有的球状设备具有半球形状，其中心位于推进器的轴上，当推进器引起的滑流在水平或垂直方向上不对称时，它可能不能正确地控制流体。其结果是，高的转向性能或推进效率可能无法实现。

技术实现要素：
各实施例涉及能获得高转向性能和推进性能的船舵，其包括舵球，其中，舵球的后端布置成靠近推进器轴，前端向上偏心，并具有优化流体流动的顶点形状。根据本发明的一个实施例，一种船舵，位于推进器后侧，用于控制船舶航行方向，包括：舵体，以及舵球，其从舵体的前端凸出，其中，舵球具有靠近推进器轴布置的后端和基于推进器轴向上偏心的前端。舵球基于推进器轴向上偏转的梯度朝前端逐渐增加。侧面观察时，舵球的中心轴线是多维曲线，其按照预定长度从后端沿着推进器轴延伸，随后朝前端向上倾斜。舵球基于推进器轴向上偏转的梯度是恒定值。侧面观察时，舵球的中心轴线按照预定长度从后端沿着推进器轴延伸，随后弯曲，并朝前端以恒定梯度倾斜。舵球具有最大宽度的位置可以恒定的横截面积向前、后方向延伸。顶点可形成在舵球的前端。舵球的前端可具有锥形。舵球可包括后部和前部，后部基于推进器轴竖直对称，前部具有基于推进器轴向上倾斜的前端。前部的横截面可具有带顶点的封闭曲线形。舵球在其凸出于舵体前缘的位置具有最大宽度，并且，舵球的横截面积从舵球具有最大宽度位置向前端或后端减小。具有最大宽度的后部的前端可向前方向延伸一预定长度，随后与前部连接。舵球的前端基于推进器轴可向左侧倾斜。舵球可包括后部和前部，后部基于推进器轴竖直对称，前部具有基于推进器轴向左侧倾斜的前端。舵球基于推进器轴偏心至左侧，并与之平行。舵球可绕着与推进器轴垂直的轴转动，使得舵球的前端向左侧倾斜、后端向右侧倾斜。附图说明图1是根据本发明实施例的船舵的侧视图；图2是示出根据本发明实施例的船舵的性能的图表；图3-5是根据本发明实施例的船舵中舵球的平面图。具体实施方式在下文中，将参考相应的附图详细描述各实施例。附图使得那些本领域的普通技术人员能理解本发明实施例的范围。然而，本发明可以以不同的形式实施，不应该将本发明解释为其限于本文所述的实施例。更确切地说，这些实施例用于使得本发明更全面和完整，并且向本领域技术人员充分地传达了本发明的保护范围。图1是根据本发明一个实施例的船舵的侧视图。如图1所示，根据本发明一个实施例的船舵1可位于推进器2的后部，并控制船舶航行的方向。舵1可包括舵体10和舵球20。舵体10可连接到船体的操纵杆或导流艉鳍上。舵轴(未示出)可连接到舵体10上。舵轴可在竖直方向上形成。前缘11形成在舵体10的前端，并且后缘(未示出)形成在它的后端。如从侧面观察，舵体10的前缘11可从顶部到底部向后倾斜，后缘可在竖直方向上形成，并与水面垂直。本实施例的前缘11和后缘不限于上面描述的这些形式。另一方面，前缘11可与水面垂直，后缘可以倾斜。舵体10可具有平面横截面，其中，前端是弯曲的，后端是尖的。更具体来说，舵体10可具有机翼形状。此外，舵体10的平面横截面可从顶部到底部减小面积。舵体10的平面横截面可以以恒定的比率减小。当后缘在竖直方向上形成时，横截面的左右宽度和前后宽度可基于后缘从顶部到底部减少。舵球20可从舵体10的前端凸出。舵球20可以在舵体10的前缘11的基础上以预定长度向前延伸。此外，舵球20在前缘11的后部从舵体10的左侧和右侧延伸。舵球20的顶点21可在它的前端上形成。舵球20的前端可基于推进器轴3向上偏心。在下文中，从舵球20的最大宽度点到顶点21限定的部分可作为前部22，从最大宽度点到后端限定的部分可作为后部23。舵球20的前部22可包括锥形前端。然而，由于舵球20的前部22可具有锥形，因此，横截面积从顶点21向后部按恒定的比例增加。前部22还可具有各种形状，其中，横截面积的增加可以变化。例如，根据本发明的一个实施例，舵球20的前部22的横截面积的增加可以从前端向最大宽度点逐渐地降低，并且横截面具有带顶点的封闭曲线形，而不是半圆形。舵球20的前部22基于推进器轴3向上偏转一度数，即偏转梯度，可向前端逐渐增加。换句话说，当从侧面看时，舵球20的前部22的中心轴线(如图1虚线所示，穿过每个横截面的中心)可以是朝上向前端倾斜的多维曲线。中心轴线可近似二维曲线，其平滑地向上倾斜。舵球20中心轴线可能是多维曲线，其沿着推进器轴3按预定长度延伸，并基本向上朝前端倾斜。这是因为舵球20的的后部23可能不朝上或下倾斜，这将在下面描述。此外，尽管在图1中未示出，但是，偏转梯度，即前部22向上倾斜的度数，可具有一预定值。前部22的中心轴线可能是倾斜形状，其相对推进器轴3倾斜。舵球20的中心轴线可以以一个预定长度沿着推进器轴3，从舵球20的后端朝向前端延伸，随后在前部22和后部23连接的位置处弯曲，并以一个恒定比率朝前端向上倾斜。舵球20可在凸出舵体10的前缘11的位置具有最大宽度。舵球20的横截面积从舵球20的最大宽度位置向前端或后端减小。换句话说，舵球20的每个前部22和后部23的横截面都朝端部减小。与前部22类似，舵球20的后部23的横截面积可从最大宽度点向后端以恒定比率减小，或横截面积的减少可以增加。当横截面积的减少增加时，舵球20的后部23具有机翼形状。然而，舵球20具有最大宽度的点可以恒定横截面面积向前或向后延伸。换句话说，如图1所示，舵球20的后部23的前端可以以预定长度向前延伸一个允许最大宽度的尺寸，并与舵球20的前部22连接。舵球20的后部23可具有竖直对称。例如，舵球20的后部23的外轮廓具有这样的形状，其外凸二维曲线连接在舵体10的左右两侧。此外，舵球20的后部23的端部可位于推进器轴3上。换句话说，如从侧面观察时，舵球20的后部23的中心轴线(如图1虚线所示，以与前部22的中心轴线基本相同的方式穿过每个横截面的中心)可与推进器轴3重合。换句话说，舵球20的后端可位于推进器轴3上，它的前端可位于推进器轴3之上。在这种情况下，如前所述，舵球20的中心轴线是弯曲的，或至少弯折一次，使前端向上偏转。根据本发明的一个实施例，舵球20的整个中心轴线可以不布置在靠近推进器轴3的位置，或者可以不具有如前面所述的向上或向下倾斜的线性形状。相反，后部23的中心轴线可与推进器轴3重合，前部22的中心轴线可比推进器轴更向上倾斜，因此，整个舵球20可具有弯曲的曲线形状(或弯曲的线性形状)。因此，与现有技术相比，本实施例可以显著提高推进。这将在下面参照附图2进行详细说明。图2是示出根据本发明一个实施例的船舵的性能的图表。图2展示了输出马力(DHP)改进效果，其比较了以下几种情况：舵球连接在舵上的情况；倾斜的舵球连接在舵上的情况(参见公开号为10-2011-0007721的韩国专利申请的图10)；本实施例，其中，舵球20的中心轴线是弯曲的，使得舵球20的后端可形成在推进器轴3上，舵球20的前端可在推进器轴3上向上倾斜；基于只有舵被包含的情况下。当只有舵时，获得0％的改善效果，因为该情况是作为参考基准。当舵球被加在舵上时，获得0.4％的改善效果。当舵球倾斜时，获得1.0％改进率。然而，在本实施例中，由于中心轴线弯曲，舵球20的后端可位于推进器轴3上，它的前端可向上形成在推进器轴3之上，因此，获得了3.5％的显著改善效果。作为分析试验的结果，当具有倾斜舵球时，舵球的后端还可基于推进器轴3向下偏转。其结果是，这对DHP产生了微乎其微的改善效果或相反的效果。然而，根据本发明，由于舵球20的后端可位于推进器轴3上，它的前端可向上形成在推进器轴3之上，DHP的改善效果已最大化。换句话说，与常规舵球形状相比，由于根据本实施例的舵球具有弯曲的中心轴线，推进力显著提高，并实现了节能。在本发明中，舵球20的顶点21可向上偏心到左侧。由于推进器2产生的滑流竖直不对称，所以，自推进性能可通过偏转舵球20前端得到改善，这将在下面参考附图3-5进行说明。图3-5是根据本发明一个实施例的船舵中舵球的平面视图。为了清楚显示，舵体10在图3-5中未示出。如图3所示，舵球20的后部23可基于推进器轴3竖直对称。然而，舵球20的前部22的顶点21可基于推进器轴3向上倾斜到左边。另一方面，如图4所示，根据本发明的一个实施例，舵球20可基于推进器轴3偏心到左侧，并与之平行。换句话说，舵球中心轴线24，其是穿过舵球20的前端和后端的线，可与推进器轴3分隔开一预定距离，并且相互之间平行。在该例子中，舵球20的前部22和后部23都可基于舵球中心轴线24竖直对称。然而，舵球20的前部22和后部23都可基于推进器轴3竖直不对称。更进一步来说，舵球20的前部22和后部23的每一个基于推进器轴3，在左侧比在右侧具有更大的面积。此外，根据本发明的一个实施例，如图5所示，舵球20可绕着与推进器轴3垂直的轴线转动，使得舵球20前端的顶点21可向左侧倾斜。同时，与前端相反，舵球20的后端可向右侧倾斜。与推进器轴3垂直的轴线(如推进器轴3与舵球中心轴线24之间的交叉点所示)可与舵轴平行。在该例子中，如上面的图4所述，舵球20的前部22和后部23基于舵球中心轴线24竖直对称。然而，舵球20的前部22和后部23都基于推进器轴3不对称。具体来说，舵球20的前部22基于推进器轴3在左侧比在右侧具有更大的面积，而舵球20的后部23在推进器轴3的左侧比在其右侧具有更小的面积。如上所述，根据本发明，当顶点21形成在舵球20的前端上时，顶点21可向上偏心，并且舵球20的中心轴线可布置成在后端靠近推进器轴、在前端向上偏心，使得推进器2的滑流被优化，以改善其自推进性能，转向性能也通过增加舵球20表面积被改善。根据本发明的一个实施例，船舵可包括舵球，舵球的后端可与推进器轴重合，而前端向上偏心，并且，舵球前端形成顶点形状，使得自推进性能和转向性能都显著改善。