高速舵的製作方法
2023-12-07 17:42:01 2
專利名稱:高速舵的製作方法
技術領域:
本發明涉及水上船隻用的一種舵,這類舵包括一個主體和一片或多片舵翼,它們布置成能相對主體而轉動。
低速時,舵必須具有一定尺寸和攻擊角以便有效控制船隻。但是。這樣的舵對較高速度可以不必很大,因為這會引起在海水中不必要的阻力,從而損失速度和不必要的高燃料耗費。現有的舵往往幾乎與速度成比例地增大它們的效果。當高速時,較大的力作用在舵上,舵被轉向離開船隻運動方向。這可導至舵、舵杆及轉向舵機的損壞。具有現有舵的船隻在高速下航向突然改變時,會發生速度損失。
已知有若干種裝置,這些裝置包括船舵和具有舵翼的船底中心垂直升降板型舵。
美國專利1,128,508「應急船頭舵」說明了一種應急舵,它布置在船隻的頭部,並布置成藉助液壓裝置通過船頭加以推動。這種應急舵布置成用於關鍵情況,如避免海上碰撞,或如果主舵出現故障。本發明與美國專利1,128,508的差別在於,該美國專利1128528在實際應用中沒有固定錨定的主體,而本發明的實施例包括一個主體,它可收回至固定錨定的中心位置,並且舵翼的實際應用引起整個舵形狀的改變,從而引起流體力學舵效應,使在高速下改變方向。
美國專利3,326,168「駁船的可伸縮舵」描述了一種駁船舵,它可縮回至開口龍骨內側,從而使舵不能轉動。這樣,舵在收回至固定龍骨內側時,舵不工作。因而美國專利3,326,168的目的和效果完全不同於本發明,本發明總體提出了轉向效果,並準備用於高速情況,所採用的方法是將舵主體的主要部分部分地收回進入船殼上的舵葉鎖定裝置。美國專利3,326,168既未顯示,也未提及任何一種可移動的舵翼。
美國專利4,342,275「船隻的翅片舵」提出了一種通常船舵,它在舵葉的尾部或船尾部分裝備有一片或多片折葉,且折葉安裝成圍繞豎直軸線而轉動,並布置成被鎖定在主舵葉的固定位置上。
挪威專利162452「水中船隻的高效翅片舵」描述了一種具有輔助折葉的船舵,它藉助於與折葉的樞軸轉動齒輪連接自動提供了一個相對舵葉的折葉輔助運動。折葉也可鎖定至舵葉上。
本發明涉及一種舵,當在高速下使用時,它布置成與其固定地縮回至船隻船殼的舵葉的最近部分進行連接。其中舵效果通過沿所需的船頭轉動方向轉動前部折葉和尾部(船尾)折葉以改變舵形狀,而不是轉動整個舵板至相對速度方向的一個攻擊角來產生。在所述縮回位置,前部和尾部(船尾)折葉的轉動將前部水流以這樣的方式流過舵,即流過舵的水速在其兩個表面上是不同的。從而使兩股水流的壓力效應產生了合力,此力成分垂直舵側面並在每一瞬間橫越最凸直表面上的水流。在高速時舵藉助可伸縮杆固定至船殼,可能還藉助附加連接裝置固定至船殼。這使舵在水流內的面積減少,從而減少了摩擦。
在低速時,舵從船殼向外推出,並與其先前的固定的錨定位置脫開。由於這一脫開,兩種相互配合的效應同時產生舵葉在水流中獲得更大的有效面積;且主舵葉可如現有舵一樣圍繞舵杆轉動。通過對主舵葉上前部和尾部舵折葉的常規應用還獲得了低速下舵的附加效應。
船殼中的護壁在速度方向和橫向方向均提供了增大的力負載容量。將舵部分地縮回進入護壁凹入部分中的船殼也減小舵表面,從而減少了舵穿越水流的摩擦力。
本發明限定一種舵裝置,該類型舵裝置其一端連接至船殼,並包括一個主舵體和一個或多個舵折葉,它們可相對主舵體進行轉動。本發明的新穎性及特徵在於,主舵體具有一個相對船殼固定地錨定中心位置,並具有舵折葉提供在高速時的轉向效果,還在於主舵體可從其固定地錨定中心位置鬆開,並布置成作為整體以已知的方式進行轉動,尤其是在低速時使船隻轉向。
本發明提出實施例的新的及區別特徵的更多細節可在權利要求書中找到。
下文將參考附圖對本發明加以描述。幾個獨特的特徵和優點將由結合附圖的詳細描述顯現出來。
圖1顯示了本發明提出的船隻和舵裝置的垂直局部截面圖。
圖2顯示了圖1中裝置的側視圖及沿船隻的垂直截面圖。
圖3是本發明提出的舵裝置的水平截面圖,舵裝置的可轉動舵折葉位於右舷側的「升」力位置。
圖4顯示了對應圖3的可轉動舵折葉位於向著左舷側的「升」力位置。
圖5顯示了裝置上側的局部水平視圖,該裝置包括具有齒條和齒輪的一個支撐。
圖6示意地顯示了船隻、轉向舵機和可伸縮舵杆的橫截面圖,以及本發明提出的舵在其從船殼移出的低速位置的局部視圖。
圖7示意地顯示了船隻、轉向舵機和可伸縮舵杆的縱向截面圖,以及舵在其從船隻移出的低速位置時的局部側向視圖。
圖1中舵葉以3標明,它具有一個相應的舵杆8。船隻的船殼1具有船殼凹入部分12,其中舵可藉助可伸縮舵杆8縮回。舵杆8因而也就是舵3在舵縮入船殼凹入部分12時不轉動。
圖2顯示了船殼1、轉向舵機10、舵杆8和船殼凹入部分12的縱向截面,以及舵葉3的正視圖,舵葉3具有大體上垂直的軸頸軸承固定的前部和尾部舵折葉或翼5和6。
圖3顯示了舵的一個水平截面,其舵的折葉位於右舷「升」力位置,以使前部舵折葉5A和尾部舵折葉6A轉向左舷側。尾部舵折葉6的中間方向示於圖中。尾部舵折葉安裝成可相對軸部件16轉動(圖5)。此結構將使船隻的航向改向左舷側,如果舵安裝在船尾。
圖4顯示了對應圖3的截面,其舵的折葉位於左舷「升」力位置。此結構將使船隻的航向改向右舷側,如果舵安裝在船尾的話。此處所示的舵折葉是位於右舷位置的前部折葉5B和尾部舵折葉6B位置,並顯示了中間位置6。
圖5顯示了自上觀察的舵的部分視圖,其舵折葉5、6藉助交叉轉向杆21、22相互相連,交叉轉向杆21、22樞軸轉動地連接至安裝在前部舵折葉上的轉動橫杆的端部15A、15B,以及樞軸轉動地連接至安裝在尾部舵折葉上的轉動橫杆的端部16A、16B。前部和尾部舵折葉的轉動運動是圍繞軸15、16進行的。由共用轉動軸20傳出的力藉助一個齒條和齒輪機構,通過一個或多個轉向杆21、22進行傳輸。在一個優選實施例中,力的傳輸是通轉動軸20上的齒輪及轉向杆中的一個22進行的。
在低速時,人們需要較大的有效舵面積,因而也即較大的轉向效果時,本發明提出的舵葉藉助可伸縮杆8從其在船殼1的凹入部分12中的固定位置移出,如圖6所示,因此,整個舵3、5、6可藉助轉向舵機10圍繞可伸縮杆轉動,該可伸縮杆一般是豎直的。
本發明的優選實施例具有沿著從船殼向外的方向在寬度和厚度兩方面都呈略為逐漸變細的形狀。這種逐漸變細的形狀對在高速時通常在舵上出現的力作用在主舵葉3及其固定件上的負載是優選的,也即對舵在豎直平面中的彎曲風險是優選的。
作為主舵葉3逐漸變細的想法的延續,但與其是否逐漸變細無關,出於上述相同理由,使舵折葉5、6也逐漸變細以減少可能出現於舵折葉上的彎曲力。這種可能的逐漸變細在圖2和7中以標號7表示。
本發明可以安裝在船隻上的一個單獨主舵加以實施,或以雙舵加以實施,此雙舵為兩個基本平行安裝的主舵以獲得最佳效果。
此舵並不限於僅作為船舵,也即安裝在船隻船尾的一個或多個主船舵的實施例,而是也可用作水平或亞水平布置的穩定折葉,以防止海浪引起的搖晃以及在航向改變過程中船的傾斜。
本發明或限於船舵,但也包括艦船或水下裝置的舵,它可藉助本發明提出的水平或亞水平深度舵改變其深度,或用作在被驅動和被牽引或推動的船隻和設備諸如ROV潛艇和防潛艇器中應用的諸如平衡舵、穩定舵。
顯然,根據附圖所描述的實施例以簡化和示意方式局部加以說明和顯示以描述本發明的原理。對於所描述結構的若干特徵,有可能加以改變,並添加結構細節,同時仍保留本發明提出的主要思想和解決方案。
權利要求
1.一種舵,特別是用於水中船隻的舵,它在其一端與船隻的船殼(1)連接,並包括主舵葉(3)和舵折葉(5、6),舵折葉(5、6)布置成可相對主舵葉(3)轉動,其特徵在於主舵葉(3)布置成位於相對船殼(1)的固定地錨定中心位置,並具有安裝在主舵葉(3)上的前部和尾部的兩個或多個舵折葉(5、6),它們被布置成在高速下使船隻轉向;以及主舵葉(3)布置成可從其固定地錨定中心位置脫開,並布置成可作為整體以通常方式進行轉動,尤其是用於在低速時使船隻轉向。
2.如權利要求1的舵,其特徵在於,主舵葉(3)布置成從其固定地錨定中心位置移離至可轉動位置。
3.如權利要求2的舵,其特徵在於,主舵葉(3)安裝在可伸縮舵杆(8)上,該可伸縮舵杆(8)布置成可沿著舵杆軸線移動主舵葉。
4.如權利要求3的舵,其特徵在於,船隻的船殼(1)具有凹入部分(12),它布置成將主舵葉(3)鎖定在其固定地錨定中心位置上。
5.如權利要求1-4之一的舵,其特徵在於,主舵葉(3)沿著從船殼(1)向外的方向逐漸變細成狹窄形狀,最好在寬度和厚度上都沿著從船殼(1)向外的方向逐漸變細成狹窄形狀。
6.如權利要求1-5之一的舵,其特徵在於,舵折葉(5、6)沿著從船殼(1)向外的方向逐漸變細成狹窄形狀,最好在寬度和厚度上都沿著從船殼(1)向外的方向逐漸變細成狹窄形狀。
7.如權利要求1-6之一的舵,其特徵在於,主舵葉(3)具有前部舵折葉(5)和另一尾部舵折葉(6)。
8.如權利要求7的舵,其特徵在於,舵折葉(5、6)通過(21、22)機械連接,並布置成從共用轉動軸(20)施力進行相對轉動運動。
9.如權利要求8的舵,其特徵在於,橫杆(15A、15B,16A、16B)應用樞軸轉動連接至橫杆相應端部的交叉轉向杆(21、22)安裝到每一舵折葉(5、6)上,一個或多個轉向杆(21、22)最好藉助一個或多個齒條和齒輪機構連接至共用轉動軸(20)。
全文摘要
一種舵,特別是用於水中船隻的舵,它在其一端與船隻的船殼(1)連接,並包括主舵葉(3)和布置成可相對主船葉(3)轉動的舵折葉(5、6)。發明的新特徵在於,主舵葉(3)布置成位於相對船殼(1)的固定地錨定中心位置,並具有安裝在主舵葉(3)上的前部和尾部的兩個或多個舵折葉(5、6),它們被布置成在高速下使船隻轉向;以及主舵葉(3)布置成可從其固定地錨定中心位置脫開,並布置成可作為整體以通常方式進行轉動,尤其是用於在低速時使船隻轉向。
文檔編號B63H25/06GK1265075SQ98807539
公開日2000年8月30日 申請日期1998年7月21日 優先權日1997年7月23日
發明者阿里爾·K·薩穆埃爾森 申請人:挪威國家石油公司