专利名称：提高舵转向效果的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及提高船舵转向效果的装置，包括把海水从一泵传送到该舵中各导管的至少一个通道和与这些通道连通、把经这些导管供应的海水在舵表面排出的装置。
公知有各种提高船舵转向效果的装置或部件。转向效果的提高在低速下特别有利于船的操纵。
一种提高船舵转向效果的装置为用铰链或枢轴装在舵的主体上的折板或襟翼，特别是装在舵的后边缘上。这类装置的一个例子可见挪威专利160,126。
另一种辅助装置为舵表面中或舵表面上用来排出水流、从而有助于提高舵的转向效果的孔或喷嘴。这类装置的例子可见英国专利1,309,387和日本专利公告Nos.57,110,597、57,110,598和57,121,998。上述各类装置所据原理部分是基于，把海水经实际舵杆传送到舵及其排水口或排水喷嘴。但是，也有这样的舵提高转向效果的装置，海水被动地流入舵后流到排水口，即不用泵把能量赋予海水水流以提高水压或水速。
本发明涉及一种提高船舵转向效果的装置，较之现有各种船舵其效率提高、结构简化。本发明方案的关键一点是，由于舵在偏转一角度时额外水流传送到舵的整个一侧或表面上，因此生成一附加升力，从而把船操纵到右舷或左舷。在这里至关重要的是，随着舵的偏转，在舵的朝向船尾的表面生成该增加的升力，从而船能正确转向。
对本发明新颖和特定特征的充分说明见权利要求。
下面结合附图详述本发明，从下述结合附图的详述中可清楚看出各特定特征和优点。
附图简要说明如下
图1为本发明舵装置第一实施例的纵向局部剖面图，图2为图1中舵装置的俯视局部剖面图，图3为装在图1和2实施例中的一分配阀的剖面图，图4为一根据图2稍作修正的实施例，舵处于一偏转位置，图5为另一实施例的舵装置的纵向剖面图，图6为图5中舵装置的俯视局部剖面图，图7为沿图5中VII-VII线剖取的放大剖面图，图8为图6中舵的前边缘结构的放大详图，图9为图8中舵的前边缘的侧视简图，图10示出一调节例如图6和8实施例的舵的一前缘件的转动机构的一特定实施例。
图1、2和4示出实际舵5，其中有一舵杆9。图1中示出实际船的结构中如所公知用来支承舵的一部件1和另一部件2。图1示出舵后边缘上一可转动襟翼29，它原则上可为一种公知的襟翼。图1、2和3所示设计中包括两种提高转向效果的辅助装置。本发明主要感兴趣的是沿舵5整个前边缘垂直伸展的叶型或叶型件20。叶型件20可围绕这些附图中一轴25枢转，图2示出叶型件20位于中性、中央位置，而图4示出该叶型件位于与舵5的其余部分成一角度的偏转位置。如下文详述，图4中实际舵5相对图4中用40表示的船的中心线发生角偏转。
除了舵5前边缘的叶型件20，还用排出海水水流的喷嘴30帮助提高舵的转向效果。这里要看到，图1和2中的喷嘴装置30可枢转，而在图4修正实施例中喷嘴固定，从而从舵5笔直向后喷出海水水流。这类固定喷嘴装置是上述各专利中公知的。但图1和2中可枢转喷嘴30与叶型件20相结合更有利于提高转向效果。
船中的一泵(未示出)把高压海水加到舵5上。为此，舵杆9中有一通道9A经一转节装置3与一室8连通，以便把海水从船中的该泵传送到舵5。舵中有导管11和12把海水进一步分别传送到喷嘴装置30和叶型件20区域。
为了分配经舵杆9中的通道9A传送的海水，用一阀10调节分别传送到导管11和导管12的海水的比例；用一向上穿过通道9A并可能穿入船身1的心轴10A设定阀10中一可转动阀体15的角位。
与图1一样，图2示出分配阀10设定成阀体15堵塞阀的向前开口14，但阀的开口13打开，以便海水流出到导管11后传送到喷嘴装置30。图2中示出各种角位，其中两个角位用30′和30″表示。
图3示出另一角位设定，即阀体15位于开口13前方，从而堵塞该开口。因此海水从开口14(见图2和4)多多少少直接流出到分配导管12的一形成在实际舵5的前边缘与叶型件20内表面之间空间中的一空腔或一部分。在该中间空间中，当叶型件处于图2所示中性位置时，有两个横向槽形分配导管12A和12B与舵中央、最好与阀10紧邻的共同空腔12连通。
最后，图4示出阀体15的位置使得海水同时从两开口13和14流出，从而喷嘴装置30以及叶型件20以其分配导管12B提高转向效果。
在图4所示偏转位置中至关重要的是从舵5前边缘与叶型件20之间空间中的分配导管12B流出的额外海水水流12X。该额外水流12X大大提高了舵的该邻边的升力，从而大大有利于提高所需转向效果。另一方面，由于叶型件20的横向部20A的端部抵靠舵5的邻接表面5A，因此在相反一边分配导管12A被堵塞。因此，可以看到，可通过调节叶型件20的角位调节舵5两边的分配导管12A和12B。
如图2简示，可用一转动机构调节叶型件20的角位，该转动机构包括比方说一与舵杆9相联的液压缸21、一操纵杆22和装在叶型件20上的一转动臂23，杆22的外端最好与臂23铰接。图1也示出杆22和臂23。此外，图1示出舵5顶边处一调节舵的襟翼29的另一杆24。因此可协调叶型件20与襟翼29的角运动。
在这里，喷嘴装置30最好与舵的襟翼29制成一体，从而喷嘴随着调节襟翼29的角位作角运动。图2示出各种可能的角位，箭头30′和30″如上所述代表喷嘴装置30、从而舵的襟翼29的两种角位。图2还示出喷嘴的两种横向成直角位置以及喷嘴(30A-B)笔直向后的一中性位置。显然，叶型件角位与喷嘴方向的协调是这两个辅助装置相结合获得最佳效果的关键。
图1还示出喷嘴装置30的一种特殊设计，在该设计中，喷嘴分成一上部喷嘴出口30A和一下部喷嘴出口30B，这两个出口互相会聚，一中间裂开件30C接受来自导管11的水流。实际舵5后边缘处导管与其中有喷嘴30的襟翼29之间接合处显然必须有某种转节连接。这类转节在各实施例中是公知的，不再赘述。
用上述舵装置对船的操纵如所公知地用船桥上的操纵装置进行控制，从而可在整个系统中以公知方式使用电子或液压控制和转向装置。这样，可调节泵(例如压舱水泵)、分配阀、叶型件的角位或舵后边缘处的折板或襟翼。
在转向时，比方说在接到来自船桥的船向右转的指令时，叶型件的角度保持不变，直到舵偏转比方说10°，这相当于一边的分配导管被堵塞，整个水流被导向舵的左舷。然后舵的左舷的压力比右舷低，舵被推向左舷。从而船向右转。当舵在同一方向进一步角运动时，叶型件相对舵保持同一位置而跟随其转动。
按照图1和2所示实施例，同时可在舵中的导管中向后引导一海水水流，喷嘴装置30中的裂开件30C还起文丘里管的作用而进一步提高喷嘴装置30所加的推力。由于舵的襟翼的后边缘处的喷口可转动，因此在舵的偏转不大时特别有用，特别是，喷嘴角度可调节成与舵的纵向轴线成90°。喷嘴和舵的折板或襟翼的角度偏转可为舵本身的两倍。
在图5和其后各附图所示的本发明第二实施例中，在许多方面上，某些部件与结合图1-4所述部件相同。因此，图5示出实际船结构的部件41和42以及44。舵45的后边缘处装有一可枢转襟翼59，舵杆用49表示。舵的前边缘处有一叶型件60，与上述实施例中的叶型件20一样，叶型件60的角位最好可调节。图5和6中简示的喷嘴70与襟翼59制成一体。
在该实施例中，没有与图1-4中阀10对应的分配阀，但有输送船的泵中的水的两管63和64，从而用船本身中的合适装置在管63与64之间分配水。这两个水流然后在做成在舵杆49外、环绕着舵杆49的环形空间的两独立通道中进一步向下流动。从图6和7所示剖面图中可看得很清楚，环绕舵杆49的环形通道用轴向伸展隔壁49A和49B分成两通道53和54。这些通道最好与实际舵杆49制成一体。隔壁49A和49B的径向外边抵靠圆柱形壳体50的内表面，在舵45转动过程中两通道53和54的横截面大小保持相同。如图5简示，船的部件41与舵45之间装有一转节装置49S，因此在舵相对船转动时通道53和54中的水可不受阻挡地在舵中向下流动。图7示出舵的可能角偏转，即相对中心位置向任一边转动45°。穿过壳体50的出口51和52分别与在图5和6中也用51和52表示的导管连通。结合图5、6和7所述水管的优选形式的优点之一是比图1-4的设计更简单，因为无需上述分配阀。
分配导管51经舵的主体45与襟翼59之间接合或铰接区处的一转节59S把海水传送到喷嘴装置70。此外图5示出从导管51分流的一垂直分配导管57C，分配导管57C上有分列在舵两边的槽口或喷嘴57A和57B，把一部分海水排出到舵的一个表面45A或另一个表面45B。为此在分配导管57C的顶部可用一阀(未示出)控制流到舵的所需表面的这一部分水流。如图6所示，一部分水流还可从喷嘴58A和58B喷出。这些喷嘴的出口可在襟翼59的前边缘与实际舵45的后边缘之间空间中。
上述舵45后边缘处的额外水流的重要性通常比舵前边缘处叶型件60的额外水流52X低。与图1-4叶型件20相比较，首先叶型件60内部有一垂直分配导管62，其两边有横向导管或槽口52A和52B。从而从分配导管52B流出的海水可形成图6所示水流52X。如图5简示，叶型件60顶部有一互连导管52与62的转节62S，从而叶型件60可相对舵45本身进行一定程度的角转动。
图8和9更详细示出调节或控制从叶型件60流出到一边或另一边的水流的装置。图8示出导管52A被堵塞的角位，而导管52B沿舵45的邻接边可排出上述额外水流52X。一用作控制阀的管件62和63套在叶型件60的垂直枢轴上。环绕上述垂直导管的内管件62有两个相互角位移约为90°的纵向、垂直槽口62A和62B。外管件63相应有两个槽口63A和63B，它们的相互角位移比槽口62A和62B稍大。管子63紧固在叶型件60中而随之转动。但管子62相对舵45固定。因此叶型件60的角转动会影响到经多多少少重合的槽口从管子62中流出到导管52A或52B的水流。
按照上述说明，内管件52可与舵45的一突起顶部连接，如图5所示，其底端抵靠在一转节上。外管件63可看成构成叶型件60的一舵杆并用作上述控制阀的一部件，一转节可装在其上、下端的支承点上。
图5-9未示出使叶型件60发生角转动的转动机构，但图10简示出这样一种转动机构。图10转动机构由与实际舵杆相联的驱动装置61进行可转动地驱动，例如用螺纹或涡轮装置传动到两操纵杆66A和66B，这两个操纵杆可为套管，其外端与叶型件60铰接，从而使叶型件围绕轴或导管62转动到所需角位。
上述各实施例可使舵的各部件的设计简化，特别就提高舵的性能来说。图5-9实施例在把海水传送到各用来提高舵的转向效果的辅助装置时还可减小水流阻力。舵的叶型件和后部襟翼可作为独立部件分开制造，在图5、6和7中套在舵杆上的转节-套筒结构可装配成一独立部件经相邻的船体部套在舵杆上。这些实施例的市场意义还在于可把现有船舵改成了本发明转向效果提高的更先进船舵。
应该看到，以上只是结合附图简示和简述各实施例，主要为了说明本发明原理。在保持本发明基本方案的同时可对上述设计的许多方面作出修正和增加构件。
权利要求
1.提高船舵(5，45)的转向效果的装置，包括把海水从一泵传送到该舵中各导管(11，12，51，52)的至少一个通道(8，9A，63，64)和与这些通道连通、把经这些导管供应的海水在舵表面排出的装置(20，30，60，70)，其特征在于，所述排水装置包括-一叶型件(20，60)，它最好垂直伸展在船舵(5，45)的前边缘上，并可围绕一垂直轴枢转到船舵相对于中心平面任一侧的极端位置，-与叶型件(20，60)相联的分配导管(12A，12B，52A，52B)可调节，从而叶型件通过相对于舵的角偏转相反的转动运动，使海水以所述角偏转沿着朝向船尾的舵表面排出(12X，52X)。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，叶型件(20，60)围绕所述垂直轴线的角位移可用一与舵杆(9)相联的公知转动机构(21，22，23，61，66A，66B)调节，该转动机构包括至少一根操纵杆(22，66A，66B)，其一端与叶型件(20，60)直接或间接铰接。
3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，叶型件(60)有与一中心导管连通的内部导管(52A，52B)，该中心导管最好与所述垂直轴(62)重合，两内部导管向外通向叶型件(60)的两边，根据叶型件(60)相对所述垂直轴(62)的角位把海水排出到叶型件外部后分配到一边或另一边。
4.按权利要求3所述的装置，其特征在于，用一控制阀把海水分配到所述一边或所述另一边，该控制阀包括与所述垂直轴同心的两管件(62，63)，其中一管件(62)可转动地与船舵(45)连接，而另一管件(63)可转动地与叶型件连接，两管件(62，63)各有一对相配合、轴向伸展的槽口(62A，62B，63A，63B)，这些槽口根据叶型件(60)的角位或多或少地打开和关闭，使得另一管件(63)的两槽口(63A，63B)分别与两分配导管(52A，52B)连通。
5.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，船舵(5)前边缘与叶型件(20)内表面之间的空间(12，12A，12B)构成所述分配导管。
6.按权利要求1-5中任一权利要求所述的装置，其特征在于，船舵(5，45)后边缘处有一喷嘴装置(30，70)，其在水平面中的角度可调，该喷嘴装置用来排出经船舵中一导管(11，51)传送的海水。
7.按权利要求6所述的装置，其特征在于，该喷嘴装置(30，70)装在舵后部一可枢转的襟翼(29，59)中。
8.按权利要求1-7中任一权利要求所述的装置，其特征在于，用环绕舵杆(49)的一环形空间(53，54)作为所述通道(63，64)的一部分；用一转节装置(49S)实现船体(41)与船舵(45)之间的转动连接。
9.按权利要求6或7或8所述的装置，其特征在于，该环形空间分成(49A，49B)两通道(53，54)，一通道(53)与通向喷嘴装置(70)的一导管(51)连通，另一通道(54)与通向叶型件(60)的一导管(52)连通。
10.按权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述通道(8，9A)的一部分伸展在舵杆(9)中；舵杆轴向上有一把海水传送到叶型件(20)和喷嘴装置(30)的分配阀(10)，通道(8，9A)中最好有一阀操纵心轴(10A)。
11.按权利要求10所述的装置，其特征在于，该分配阀(10)包括一可转动阀体(15)，该阀体根据其转动位置可或多或少堵塞两阀口(13，14)，一阀口与一通向喷嘴装置(30)的导管(11)连通，另一阀口与叶型件(20)的分配导管(12，12A，12B)连通。
全文摘要
用于提高船舵(5)转向效果的装置,包括把海水从一泵传送到该舵中各导管(11)的至少一个通道和与这些通道连通、把经这些导管供应的海水在舵表面排出的装置(20)。所述排水装置包括一叶型件(20),它最好垂直伸展在船舵(5)的前边缘上,可围绕一垂直轴枢转到船舵中心平面任一边的极端位置。此外,与叶型件(20)相联的分配导管(12A,12B)可调,从而叶型件相对舵的角偏转使得海水以所述角偏转沿朝向船尾的舵表面排出(12X)。
文档编号B63H25/46GK1251071SQ98803668
公开日2000年4月19日 申请日期1998年3月19日 优先权日1997年3月24日
发明者阿里尔·K·萨穆埃尔森 申请人:挪威国家石油公司