舵裝置的製作方法

2023-04-25 12:35:36

專利名稱：舵裝置的製作方法
技術領域：
用於遠航船的舵裝置具有包括兩個舵部的舵裝置
背景技術：
在海事エ業中，由氣蝕引起的海船舵上的腐蝕現象特別是主要在海水裡運行的大型、高速船的領域內是ー個眾所周知的問題。在設置有高負載的螺旋槳的高速海船的舵的使用過程中，產生的氣蝕經常導致舵的損害，並且更具體地，導致了對面向船的船首的舵的前緣的損害。在專利DE202004021223中披露了ー種舵，其具有兩個疊加的葉片部，一個位於上部並且ー個位於下部，由此該舵設置有兩個橫截面形狀。上述舵構造設計成減少氣蝕，但這種減少方式不足以有效提供一個顯著的改進。通過這種構造也沒有避免腐蝕現象。因此明顯需要用以減少施加在遠航船的舵裝置上的氣蝕和腐蝕量的改進的方法。

發明內容
本發明的目的在於解決上述問題、或至少將上述問題減少到最小。這個目的通過根據權利要求I的舵裝置而實現。由於所描述的裝置，第一舵部免受遠航船穿過的水體以及船使用的任何螺旋槳附近產生的螺旋槳滑流的嚴重影響。由此，第一舵部上的腐蝕現象將變得容易避免並且相當程度地防止了氣蝕。此外，該構造將使第一舵部和第二舵部能夠繞它們各自的軸線轉動，使得兩個部分相對於彼此成一角度，其產生的優點是第二舵部上的螺旋槳滑流的攻角以及第一和第ニ舵部一起形成的形狀將相當大地提高了舵裝置的升力，同時減少了舵裝置遭受的氣蝕量。這使得可以使用更小和/或更輕的舵裝置，而仍然可以獲得與較大的舵裝置相同的功能和效果。還可以使用用於所討論的船的正常尺寸的舵裝置，由此實現了更高水平的船操縱控制。第二舵部可能的偏轉通常不超過35°，優選地不超過20°，以及更優選地在±5-15°的範圍內。優選地，第一舵部的軸線和第二舵部的軸線可以以同步的方式轉動。或者，舵部可以彼此獨立地及単獨地移動。根據本發明的ー個方面，第一舵部和第二舵部之間的距離可以變化，正如兩部件的各自的軸線的放置可以改變一祥。優選地，控制本發明的舵裝置的操縱機器的尺寸設計成與所有的變型和改型相客。優選地，第二舵部將小於舵裝置的總弦長的25%，優選地為10-20%。根據本發明的另ー個方面，第一舵部和第二舵部可以通過単獨的操縱系統単獨地操控並且從船體內操作。可以提供機械齒輪將兩個部件連接。第二舵部可以優選地以這樣的方式編程和自動控制，即基於第一舵部的角度、或単獨地或結合一個或多個其它參數，如船的速度和/或螺旋槳的速度等確定第二舵部的移動。優選地，第二舵部在操作模式中不能手動操控，但可以編程以自動匹配各種情況。根據本發明的又一方面，第一舵部和第二舵部將通過分別単獨地設置在第一舵部和第二舵部處的電動或液壓馬達操控。


現在將參照附圖詳細描述本發明，其中圖I示出了根據本發明的優選實施例的舵裝置的側視圖，
圖2示出了沿圖I的II-II線截取的舵裝置的從上方看的橫截面視圖，圖3示出了處於向一側偏轉的最大偏轉位置的圖2的舵裝置從上方看的橫截面視圖，圖4示出了處於向另ー側偏轉的最大偏轉位置的圖2的舵裝置從上方看的橫截面視圖，圖5示出了根據本發明的舵裝置的另ー實施例的透視側視圖，圖6為沿圖5中的VI-VI線截取的透視圖。圖7示出了根據本發明的另ー實施例的舵裝置的透視圖，圖8示出了根據本發明的舵裝置的實施例的透視側視圖，該舵裝置具有與帶有端蓋的螺旋槳轂聯結的球殼(bulb)。圖9示出了根據本發明的再一實施例的透視圖，以及圖10為從圖9所示的實施例的上方看的視圖。圖11-14示出了根據本發明的再一實施例的不同視圖，以及圖15-18示出了根據本發明的再一實施例實施例的不同視圖。
具體實施例方式圖I中，可以看到根據本發明的優選實施例的舵裝置I的側視圖。舵裝置I為扁形舵(spade rudder)的形式,並且包括舵部2,能夠繞第一軸線4樞轉的舵部2通過短軸40附接至船(例如船)的船體6。第二軸線5與第一軸線4的位置相距距離X，第二舵部3繞著第二軸線5樞轉地設置。軸線4和5基本上彼此平行。第二舵部3的長度優選地小於弦長B的25%，更優選的在10-20%的區間內。圖2示出了沿II-II線截取的圖I的舵裝置I的橫截面圖，其中可以看出第一舵部2和第二舵部3之間的關係。在第一舵部2的內部20中，與所述短軸40對齊地示出了第一軸線4。第一舵部2的前緣23指向船的船首的方向，並且後緣24指向船尾的方向。舵部2的右舷表面21和左舷表面22分別指向右舷和左舷方向。第二舵部3相對於第一舵部2位於船的船首的方向，使得第二舵部3的後緣32放置於第一舵部2的前緣23的附近。旋轉的第二軸線5延伸穿過第二舵部3的內部30，第二舵部3也通過短軸50連接至船體。第二舵部3也包括指向船的船首的前緣31、右舷表面34和左舷表面33。後緣32具有與第一舵部2的前緣23的形狀相反的形狀，使得後緣32可以設置成至少部分地圍繞前緣23，且止於相對較尖的角部35、36，角部35、36分別形成了後緣32和右舷側表面34及左舷側表面33之間的邊界。角部35、36可以形成用於限制第一舵部2的移動的裝置，或者可以由彈性材料製成，或定位成在最大偏轉處沒有與第一舵部接觸的風險。第一舵部2和第二舵部3以這樣的方式相對於彼此這樣設置，使得第二舵部3部分包圍第一舵部2，並且前緣23在船的船首方向上被後緣32保護。第一軸線4可以沿弦長放置在不同位置，並且因此可以調節移動舵所需要的動力。通常有益的是，向船尾方向距前緣23大約舵部2的長度的1/3± 10%定位第一軸線4。第二軸線5可定位成更靠近第二舵部3的中部。兩個短軸40、50通過任何合適的機構/裝置(未示出)可控地定位/移動以允許期望的移動動/定 位。圖3示出了一起處於偏轉至ー側的最大偏轉位置的兩個舵部2、3。第一舵部2現在繞其軸線4轉動以使其後緣24偏轉至左舷側，同時其前緣23偏轉至右舷側。另ー方面，第二舵部3相反地偏轉，以使其後緣32向右舷側偏轉，同時其前緣31向左舷側偏轉。該操控的結果是，舵部2、3附接其上的船的移動被改變，使得船轉向左舷側。由於舵部的設計，來自舵的作用在船上的作用力増大，從而可以獲得用於使船轉向的較大的力。在所示位置中，舵部向著ー側被轉動至它們的最大偏轉位置，使得第二舵部3的角部36移動更加靠近第一軸線4，並且左舷表面22的前部移動更加靠近右舷側，以共同形成ー種L形。因此，前緣23被保護不受船移動通過水時可以產生在船的螺旋槳後的較強的螺旋槳滑流和周圍水的影響。這些水流另ー方面可能在第一舵部2的前部中引起氣蝕，不過通過新穎的設計這些影響可以被實質性的減弱。此外，由於第二舵部3指向不同的方向，水流將繞被視作ー個單元的兩個部分2、3以減少舵裝置I上的整體水流阻力的方式導向。可以導向舵部3的位置以獲得水進入舵的儘可能低的攻角。對舵裝置I的性能有益的是，在第二舵部3移動時角部36在實際接觸第一舵部之前停止。由於通過該結構舵偏轉的效果大於通過傳統舵偏轉的情況，因此舵部2、3本身可以製作得更小和更輕，不過就控制船而言仍然產生了相同的作用力。相反，舵部2、3可以製成通常用於特定尺寸的船的尺寸，不過產生了更大的作用カ和對船的更有力的控制，這在某些實施例中將是有益的。圖4中示出了與圖3相反的舵偏移，其中第一舵部2的前緣23指向左舷側，同時第二舵部3的前緣31指向右舷側。現在，另ー個角部35更接近第一舵部2，並且前緣23由此被第二舵部3 「保護」。舵裝置I處於該位置的結果是實現船向右舷側轉動。舵部可以被諸如電或液壓馬達的單獨的馬達控制而彼此獨立地轉動(未示出)，或者可以通過適合種類的機械聯接而聯接以使第二舵部3從動於第一舵部2或相反。這樣，單個馬達和相對簡單的控制系統就足以用於轉動舵裝置I的兩個舵部2、3。舵裝置I還可以被更複雜的控制電路控制，該控制電路編程以適應每個舵部2、3相對於另ー個的移動以實現每個偏轉的最大效果。控制舵裝置I的ー個有益的方法是為控制單元編程以通過使第二舵部3移動預定數量的角度來匹配第一舵部2的偏轉。該程序有時可以被修改，以允許通過第二舵部3的不同的偏轉來匹配不同的情形，由此實現對舵裝置I操作的高水平的控制。如圖2-圖4所示，根據該實施例的優選設計為這樣，即舵部2、3的移動被它們的相互作用而限制，使得第二部分3僅可以繞著其軸線4、5在有限的偏轉範圍內移動，例如+30°至-30°，優選地為+20°至-20°。
圖5和圖6示出了根據本發明的另ー實施例，其中僅使用ー個樞轉短軸40將舵裝置2、3附接至船的船體6，該軸40還形成了用於第一舵部2的第一樞轉軸線4。從圖6中的橫截面圖可以看出，第二舵部3通過杆臂35、56連接至第一舵部2，並且在樞轉軸線5的位置處被樞轉地附接至第二舵2，該樞轉軸線5共軸地延伸在第一舵部2的主體中的第一樞轉軸線4內並在第一舵部2的中空的內部25中鄰近其前緣。第一桿臂56固定地附接至軸40並從軸40垂直地伸出，該第一桿臂56樞轉地連接至第二桿臂35的端部。通過旋轉第一軸40，樞轉臂56將設置成用於杆臂35的樞轉移動，其反過來將導致第二舵部3圍繞其樞轉軸線5沿相反方向移動。圖7示出了根據本發明的舵裝置I的另ー個實施例的示意性透視圖。該舵在此提供了一種設計，其中第一舵部2和第二舵部3通過結合在第二舵部3中的鉸鏈連接(未示出)而連接，使得用於樞轉第一舵部2和第二舵部3的軸線4、5共軸並延伸在第二舵部3內。這裡，第二舵部3安裝至軸50，該軸50通過合適的附接裝置延伸入船(未示出)的船 體6中。在上述軸50內共軸的設置有軸50，其也延伸通過船體以用於第一舵部2。兩個軸可以獨立地樞轉。因此，該示意圖呈現了附接至船體的ー個附接點可以足以獨立地控制兩個舵部2、3。通過合適的傳動裝置(未示出)，「從動機構」可以用於使第一舵部2沿與第二舵部3偏轉的方向相反的方向偏轉，因此可以實現舵部2、3的期望的移動而無需用於第一舵部2的単獨的控制系統。圖8中示出了根據本發明的設置有球殼(bulb)25、37、90的舵裝置I的透視側視圖。兩個舵部2、3示出為設置在螺旋槳7後方，螺旋槳軸8為螺旋槳7提供動力。為了優化流動狀況，提供的球殼裝置成包括三部分。從後面起，首先位於較大的舵部2上的球殼25具有的尺寸沿從前緣23向後緣24的方向連續不斷地減小。球殼25具有的位置相對於螺旋槳軸8的軸線基本上共軸。第二舵部3也設置有球殼部37，該球殼部37與較大的舵部2的球殼部25在一條直線上。此外，螺旋槳/轂(hub) 7的端部和第二舵部3的前緣之間有中間球殼部90。較後的第三球殼部90附接至管狀支架9，該管狀支架9附接至船體(未示出)，第三球殼部90提供了用於線纜和/或液壓管等的通道91。此外，管狀支架9可以用於設置用於第二舵部3 (並且還可能的用於第一舵部2)的樞轉軸線5、以及可能的傳動裝置等(未示出)。管狀支架9還可以可移動地設置，以與舵裝置I的可移動部2、3相互作用。然而，管狀支架9的移動能力可以不需像其它部分ー樣大，例如優選地僅為大約±5°。如果使用具有可變螺距的螺旋槳7，那麼管狀支架9可以通過設置在螺旋槳轂(未示出)的後端中的旋轉聯接將液壓和/或電纜提供至螺旋槳轂。顯而易見，具有這樣的中間支架9的上述原理也可以沒有球殼地使用。此外，圖8示出了可以分成下部31和上部32以提供另外的功能的第二舵部3。通過以這種方式分開且每個部分31、32本身可控，可以獲得另外的優點。ー個益處是部分31、32這樣可以沿每個方向中的一個偏轉相對較小的角度(例如3-10° )以補償來自螺旋槳的紊流，使得當推動船向前(至少基本上)直行時實現了更有利的流動模式(較小的阻力)。在第一舵部2的預定的偏轉位置(例如5° )處，第二舵部3的部分31、32將再次如以上圖1-4所描述的那樣同步移動。圖9和10以透視圖示出了根據本發明實施例的另ー個實施例。這裡第一舵部2被分成主要部2A和後部2B。第一舵部2通過軸40旋轉地附接至船體，軸40反過來固定地附接至主舵部2A。第二軸50共軸地設置在短軸40外並且因此可以繞短軸40樞轉。第二舵部3固定地附接至第二軸50並且其樞轉軸線與第二軸50共軸。因此，第一舵部3可以獨立於短軸40以及主舵部2B的位置移動和定位。此外，向後延伸的杆臂57附接至第二軸50。杆臂50內有與銷203相互作用縱向開ロ 58。銷203固定附接至第二桿臂202，該第二桿臂202附接至固定到後舵部2B的軸201。此外，軸201樞轉的設置在鉸鏈裝置中(未示出)，鉸鏈裝置固定地附接至主舵部2A。因此 ，當杆臂57經由軸50樞轉時，銷203將沿徑向方向移動，並且由此也使第二桿臂202移動後舵部2B。因此，通過將第二軸50定位在期望的位置，第二舵部3和後舵部2B兩者將移動/定位形成了舵，該舵具有增強的能力以產生導向カ且沒有氣蝕風險。圖11-14示出了根據本發明的實現了期望功能的又ー實施例。在該實施例中，第ニ舵部3固定地附接至板裝置200，該板裝置200從第二舵部3的頂部向船尾方向延伸，使得第一舵部2定位成直接位於板裝置200下方。圖11和12中舵部2、3示出為處於非偏轉位置，並且圖13、14中示出為處於偏轉位置。圖11和13是從上方斜視的透視圖，圖12和14是從上方看的平面視圖。大致在板裝置200的中部設置有彎曲形的槽ロ 230，具有中心軸線4的操縱軸40伸入該插ロ 230中，且中心軸線4相對於船體6固定。彎曲形的槽ロ230沿橫向方向延伸在板裝置200內。槽ロ 230的寬度基本上對應於操縱軸400的直徑。槽ロ 230的橫向長度為操縱軸40直徑的大約2-3倍。相對於槽ロ 230向船尾方向設置有凹槽240，其大體上為矩形並且其長邊沿縱向延伸，即處於非偏轉位置舵延伸的方向(即垂直於槽ロ 300的延伸方向)。凹槽240內設置有滑動板110，該滑動板110的延伸部大致小於凹槽240的縱向延伸部，其寬度基本對應於凹槽240的寬度。因此，滑動板110可以在凹槽240內沿縱向方向滑動。滑動板110旋轉地地附接至向上延伸入船體6中的短軸50。板110樞轉地設置在短軸50上，該短軸50形成了用於第二舵3的旋轉軸線5。第一舵部2在其前部通過短軸400樞轉地附接至板裝置200，其中該短軸400在第一舵部2的頂側向上伸出。短軸400伸入環形裝置220的孔210中，該環形裝置220從第ニ舵部3的船尾側向船尾伸出。因此環形裝置220固定附接至第二舵部3的後側。在第二舵部3的底部提供有相似的裝置，以設置用於使第一舵部2鉸鏈附接至第二舵部3。圖11-14所示的實施例的功能如下。操縱軸40的位置即角度確定了第一和第二舵部2、3的位置。圖12中操縱軸40定位成使得舵部2、3彼此成直線，即沒有實現偏轉。當操縱軸40順時針地旋轉吋，由於操縱軸40固定地附接至第一舵部2，因此也將旋轉第一舵部2。結果是短軸400將施壓於環形裝置220上，環形裝置220沿按順時針方向推動第二舵部3。結果是板裝置200通過繞第二軸線5樞轉而順時針移動，並且同時使得滑動板240在凹槽230可以滑動移動。操縱軸40可以繼續偏轉移動，直到操縱軸40接觸槽ロ 300的端部36。應注意，偏轉過程中，第二軸線5和操縱軸400的中心4之間的距離以及中心軸線4和短軸400之間的距離是恆定的，而第一軸線5將移動靠近短軸40。圖15-18示出了實現本發明的功能的又ー實施例。該實施例中，操縱軸40也用作第一舵部2的樞轉軸線4。因此，第二舵部直接跟隨操縱軸的旋轉。與圖11-14中所示的相似，第二舵部3通過在第一舵部2的前部區域的短軸鉸鏈連接至第一舵部2的前部，其中該短軸與附接在第二舵部3的後端的環形裝置相互作用。結果是第二舵部3將跟隨第一舵部2的移動，即環形裝置具有相對於第一舵部2的短軸的固定的中心位置。為了設置第二舵部3圍繞短軸偏轉，設置了液壓(和/或電動和/或氣動)推拉機構7，其藉助於作用在凹槽結構360中的銷740經由杆裝置可以相對於第一舵部2將第二舵部3定位在偏轉位置。推拉機構7包括定位在第一舵部2的每側的第一液壓缸710和第二液壓缸720，並且它們的後端通過底座支架730固定地附接至第二舵部。液壓缸710、720的前端附接至相對於第二舵部2橫向延伸的偏轉裝置770。底座支架730固定地附接至上部套筒750，偏轉裝置770附接至下部套筒760。上部套筒相對於操縱軸400固定，而下部套筒760自船體上方向下延 伸至第一舵部2的內部。杆裝置(上面提及的)附接至下部套筒760，使得當套筒760旋轉時它將移動凹槽360內的銷740以使第二舵部3繞第二軸線5旋轉。圖18中示出了操縱軸400已經完全順時針偏轉，使得第一舵部定位成相對於船的縱向方向成較大的角度a。此外，第一液壓活塞710被拉入同時第二活塞720被推出，導致偏轉裝置770相對於操縱軸400逆時針樞轉，其反過來使舵部3相應的偏轉以定位成相對於縱向方向成較小的銳角3。必須注意，與圖11-14中所示出的相比，其中機構為這樣即操縱軸400的特定角度的特定旋轉將使第一舵部2和第二舵部3兩者定位在預定的位置，而根據該實施例，第二舵部3的位置可以獨立地控制而不管操縱軸40的位置，即不管第一舵部2的位置。本領域技術人員容易理解，針對本發明的很多變型都可能位於所附的權利要求的範圍內。例如本發明可以用於不同類型的舵設計。此外，本發明不限幹與舵連同使用，而是其原理也可以在其他應用中提供十分相似的優點，例如POD螺旋槳的支柱(stay)、旋轉推進器的支柱、穩定器和/或軸支架。簡而言之，其可以涉及具有近似水中移動且在水流中提供可變角度的一些翼型的翼型的所有不同種類的裝置。此外，可以預見，以上描述的不同方面中的ー些，例如圖11-14和/或圖15-18中示出的使用的原理及中間轉動機構可以作為單獨的專利申請主題。
權利要求
1.一種用於遠航船的舵裝置(I)，包括繞第一軸線(4)樞轉地安裝的較大的第一舵部(2)，和繞第二軸線(5)樞轉地安裝的較小的第二舵部(3)，第二軸線(5)大致平行於第一軸線(4)延伸，其特徵在於所述第二軸線(5)定位在所述第一軸線(4)之前。
2.根據權利要求I的舵裝置(I)，其中，所述軸線(4，5)中的至少一個屬於安裝在遠航船的船體結構(6)中的軸。
3.根據權利要求I或2的舵裝置(I)，其中，包括用於限制第一舵部(2)的轉動移動的裝置(35，36)。
4.根據權利要求1-3中任一項的舵裝置(1)，其中，第二舵部(3)的長度小於舵裝置(I)的長度的25%，優選地在10% -15%的區間內。
5.根據權利要求1-4中任一項的舵裝置(I)，其中，第二舵部(3)設置成至少部分地覆蓋第一舵部(2)的前緣(23)。
6.根據以上權利要求中任一項的舵裝置(I)，其中，第二舵部(3)的後壁成形為適應所述前緣(23)的形狀。
7.根據以上權利要求中任一項的舵裝置(I)，其中，第一軸線(4)以這樣的方式安裝，即第一舵部(2)的不到1/2長度、優選地不到1/3長度放置在面向遠航船的船首的軸線(4)側。
8.根據以上權利要求中任一項的舵裝置(1)，其中，第一和第二舵部(2，3)在舵裝置(I)的操作期間彼此沿相反的方向轉動。
9.根據權利要求8的舵裝置(1)，其中，第一和第二舵部(2，3)相互獨立地移動。
10.根據權利要求8的舵裝置(1)，其中，舵部中的一個舵部(3，2)從動於另一個舵部(2，3)。
11.根據以上權利要求中任一項的舵裝置(I)，其中，第一和第二舵部(2，3)被以這種方式控制即它們彼此沒有物理接觸。
12.根據以上權利要求中任一項的舵裝置(I)，其中，舵部(2，3)中的至少一個通過安裝在其上的軸(40，400)的轉動而轉動。
13.根據以上權利要求中任一項的舵裝置(I)，其中控制系統被設置用於控制第二舵部(3)相對於第一舵部(I)的移動。
14.根據以上權利要求中任一項的舵裝置(I)，其中，第二舵部(3)的移動被限制，使得第二舵部(3)能夠從第二舵部(3)的前緣(31)面向船的船首的位置轉動的角度小於30°、優選地小於20°、更優選地小於5°。
15.根據以上權利要求中任一項的舵裝置(1)，其中，第一和第二舵部(2』，3』)通過鉸鏈機構而連結。
16.根據權利要求15的舵裝置(I)，其中，所述機構控制舵部(2，3)的移動，使得它們沿彼此相反的方向轉動。
17.根據以上權利要求中任一項的舵裝置(I)，其中，第二舵部(3)被分成能夠彼此獨立地移動的頂部(31』)和底部(32』)。
18.根據以上權利要求中任一項的舵裝置(1)，其中，舵裝置(I)和/或所述舵裝置(I)的安裝支架結合有遠航船的螺旋槳或球殼。
全文摘要
本發明涉及用於遠航船的舵裝置(1)，包括繞第一軸線(4)樞轉地安裝的較大的第一舵部(2)，和繞第二軸線(5)樞轉地安裝的較小的第二舵部(3)，第二軸線(5)大致平行於第一軸線(4)延伸，其中所述第二軸線(5)定位在所述第一軸線(4)之前。
文檔編號B63H25/38GK102625763SQ201080043230
公開日2012年8月1日 申請日期2010年8月23日 優先權日2009年8月27日
發明者J-O·福斯特羅姆 申請人:羅爾斯-羅伊斯股份公司