一种舵上复合节能装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种舵上复合节能装置，包括球状结构和板状结构，球状结构设置在船舵的前缘上，并伸出船舵的前缘与螺旋桨相对，且球状结构的球心位于螺旋桨的轴线延长线上，球状结构远离螺旋桨的一端延伸形成尾鳍；球状结构的两侧均设置有板状结构，且两侧的板状结构呈非对称形式设置；板状结构自球状结构的球心位置向船舵的后缘方向延伸，且其厚度逐渐变薄；板状结构的上、下端面均为弧面，且板状结构的上、下弧面呈非对称形式。本实用新型在船舵上设置球状结构和板状结构，填充了螺旋桨后方的空间，消弱了桨后方轴线处的低压区，减少了桨后涡流的能量，起到节能的效果；同时将桨后轴向流能量的一部分转化为对舵的附加推力，具有节能的效果。
【专利说明】一种舵上复合节能装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及船舶设计【技术领域】，尤其涉及一种舵上复合节能装置。
【背景技术】
[0002]节能对于船舶来说既可以节约燃油费用，又可以在相同功耗的情况下提高航速，很受船舶总体设计师的重视。其中，船舶运行的大部分能源用于螺旋桨的旋转能量上，而螺旋桨的旋转能量中只有大约60%至70%是有效推进功率，其余30%至40%能量都是无为的消耗，主要转化成了水的动能，包括轴向流能量和尾流旋转能量，这两种能量由螺旋桨的旋转引起，使本来静止的水动起来，最终变成热能和波浪能量消耗掉，从而造成了较大的能源浪费。
[0003]如今，船的外形设计以及螺旋桨设计在技术上都已经十分成熟，要想进一步节能已经很难再有作为。于是，工程师们只能尝试设计各种附加的专门的节能装置，一般手段有如下两种:一是导流管或者导叶，其作用是通过对桨前来流的整流来减小桨后涡流能量；二是在毂帽上设计一个小的螺旋桨，也叫毂帽消涡鳍，与螺旋桨同轴旋转，起到减小桨后涡流能量的作用。以上两种节能方式，主要只是减小了桨后涡流能量，其节能效果不佳。
实用新型内容
[0004]为了解决上述问题，本实用新型提供了一种舵上复合节能装置，设置在螺旋桨后方的船舵上，所述舵上复合节能装置包括球状结构和板状结构，其中，
[0005]所述球状结构设置在所述船舵的前缘上，并伸出所述船舵的前缘与所述螺旋桨相对，且所述球状结构的球心位于所述螺旋桨的轴线的延长线上；
[0006]所述球状结构的两侧均设置有所述板状结构，所述板状结构自所述球状结构的球心位置向所述船舵的后缘方向延伸，且自所述球状结构的球心开始所述板状结构的厚度逐渐变薄。
[0007]较佳地，所述球状结构两侧的板状结构呈非对称形式设置。
[0008]较佳地，所述板状结构的上、下端面均为弧面，且所述板状结构的上、下弧面呈非对称形式。
[0009]较佳地，所述球状结构远离所述螺旋桨的一端延伸形成尾鳍。
[0010]较佳地，所述板状结构的前端呈半球形。
[0011]本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:
[0012]I)本实用新型提供的一种舵上复合节能装置，通过在船舵前缘上设置球状结构，填充了螺旋桨后方的空间，消弱了桨后方轴线处的低压区，减少了桨后涡流的能量，起到节能的效果；同时，还加强了舵的整流作用，减小了桨的周向诱导速度；
[0013]2)本实用新型提供的一种舵上复合节能装置，通过在球状结构的两侧设置板状结构，将桨后轴向流能量的一部分转化为对舵的附加推力，具有节能的效果；同时，提高了桨盘面处伴流场的均匀度，改善了螺旋桨空泡、激振等性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本实用新型的上述及其他特征和优点，其中:
[0015]图1为本实用新型的结构示意图；
[0016]图2为球状结构和板状结构设置在船舵上的三维结构简图；
[0017]图3为板状结构的板弦形状示意图；
[0018]图4为水流经过板状结构时的示意图。
[0019]符号说明:
[0020]1-船身
[0021]2-螺旋桨
[0022]3-船舵
[0023]4-方向舵杆
[0024]5-圆球结构
[0025]6-板状结构
[0026]6Ol-前缘
[0027]602-后缘
[0028]603-上弧面
[0029]604-下弧面
[0030]605-中弧面
[0031]606-厚度
[0032]607-弯度。
【具体实施方式】
[0033]参见示出本实用新型实施例的附图，下文将更详细地描述本实用新型。然而，本实用新型可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本【技术领域】的技术人员完全了解本实用新型的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
[0034]参考图1-4，本实用新型提供了一种舵上复合节能装置，包括球状结构5和板状结构6，均设置在船身I尾部的船舵3上。如图1中所示，船身I的尾部上设置有螺旋桨2，以及通过方向舵杆4与船身I尾部连接的船舵3 ;本实用新型通过在船舵3上设置复合节能装置，可减小尾流旋转能量和轴向流能量，起到节能以及提高推进效率的作用。
[0035]在本实施例中，球状结构5的前端呈半球形,其后端延伸形成尾鳍,球状结构5设置在船舵3的前端上，并伸出船舵3的前端与螺旋桨2相对，且球状结构5前端的球心位于螺旋桨2的轴线的延长线上。船在运行过程中，螺旋桨2转动，螺旋桨2的毂帽附近流体相对于毂帽有较大的脱离速度，从而在螺旋桨2后方形成桨后负压区，该桨后负压区的存在会加剧涡流的形成和扩散，造成能量的损失；本实用新型通过在船舵3前缘设置球状结构5，从而填充了桨后负压区，减少了桨后涡流的能量，起到节能的效果，同时加强了舵的整流作用，减少了螺旋桨的轴向诱导速度。
[0036]当然，球状结构5的形状并不以此为限，可根据具体情况进行调整；其中，可根据螺旋桨2的形状和转速来设计球状结构5半球形前端的半径，也根据轴系配置图以及最大转舵角度来设计，此处均不作限制，只需保证球状结构5最大限度的填充桨后负压区。另夕卜，球状结构5尾部延伸的尾鳍的形状和长度，可根据具体情况进行设计，此处不作限制。
[0037]在本实施例中，球状结构5的两侧均设置有板状结构6，板状结构6自球状结构5的球心位置向船舵3的后缘方向延伸设置，且板状结构6的厚度逐渐变薄，其中板状结构6起始设置位置的设定以及厚度的变化，均是为使结构外形线与水流线尽可能地吻合，从而减少水流带来的阻力。如图2-3所示，其中球状结构5的弦长a和展长b均可根据螺旋桨2的形状以及转度来设计此处不作限制。球状结构5的板弦形状的示意图如图3中所示，由图中可知，球状结构6的前缘601呈圆弧状或者是半球状，有利于减小水流带来的摩擦力；球状结构6的上端面为一上弧面603，下端面为一下弧面604，且球状结构5的中间面为一中弧面6 ;其中，上弧面603与下弧面604为非对称结构形式，从而使得水流以速度V流经板状结构6的时候，板状结构6上下两侧的水流速度不相同，不均匀的流体压力分布使得总压力中形成对船舵3的附加推力F，如图4中所示；该附推力F作用在船上就会使得船的航速有所增加，或者在相同航速下采用本实用新型提供的舵上复合节能装置，船的推进能耗有所下降，从而具有节能的效果。在本实施例中，螺旋桨2的转向问题，设置在球状结构5两侧的板状结构6不对称。
[0038]本实用新型通过设置板状结构6，将桨后轴向流能量的一部分转化为对船舵3的附加推力，从而起到了节能的作用。
[0039]综上所述，本实用新型提供了一种舵上复合节能装置，本实用新型提供了一种舵上复合节能装置，包括球状结构和板状结构，球状结构设置在船舵的前缘上，并伸出船舵的前缘与螺旋桨相对，且球状结构的球心位于螺旋桨的轴线延长线上，球状结构远离螺旋桨的一端延伸形成尾鳍；球状结构的两侧均设置有板状结构，且两侧的板状结构呈非对称形式设置；板状结构自球状结构的球心位置向船舵的后缘方向延伸，且其厚度逐渐变薄；板状结构的上、下端面均为弧面，且板状结构的上、下弧面呈非对称形式。本实用新型在船舵上设置球状结构和板状结构，填充了螺旋桨后方的空间，消弱了桨后方轴线处的低压区，减少了桨后涡流的能量，起到节能的效果；同时将桨后轴向流能量的一部分转化为对舵的附加推力，具有节能的效果。
[0040]本【技术领域】的技术人员应理解，本实用新型可以以许多其他具体形式实现而不脱离本实用新型的精神或范围。尽管已描述了本实用新型的实施例，应理解本实用新型不应限制为这些实施例，本【技术领域】的技术人员可如所附权利要求书界定的本实用新型精神和范围之内作出变化和修改。
【权利要求】
1.一种舵上复合节能装置，设置在螺旋桨后方的船舵上，其特征在于，所述舵上复合节能装置包括球状结构和板状结构，其中， 所述球状结构设置在所述船舵的前缘上，并伸出所述船舵的前缘与所述螺旋桨相对，且所述球状结构的球心位于所述螺旋桨的轴线的延长线上； 所述球状结构的两侧均设置有所述板状结构，所述板状结构自所述球状结构的球心位置向所述船舵的后缘方向延伸，且自所述球状结构的球心开始所述板状结构的厚度逐渐变薄。
2.据权利要求1所述的舵上复合节能装置，其特征在于，所述球状结构两侧的板状结构呈非对称形式设置。
3.据权利要求1所述的舵上复合节能装置，其特征在于，所述板状结构的上、下端面均为弧面，且所述板状结构的上、下弧面呈非对称形式。
4.据权利要求1所述的舵上复合节能装置，其特征在于，所述球状结构远离所述螺旋桨的一端延伸形成尾鳍。
5.据权利要求3所述的舵上复合节能装置，其特征在于，所述板状结构的前端呈半球形。
【文档编号】B63H25/38GK203975209SQ201420367364
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】朱航, 许颂捷, 贾正余 申请人:上海羽翼船舶设备有限公司