包括降低空化的扭曲型舵、特別是平衡舵的高速船用舵的製作方法

2023-04-28 12:37:56

專利名稱：包括降低空化的扭曲型舵、特別是平衡舵的高速船用舵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種4娥權利要求1前序部分所迷的包括降低空化的扭曲型
舵、特別是平衡舵(VoHschweberuder)的高速船用舵。
背景技術：
已知^t不同結構形式的帶有或不帶鉸接上的尾績的翻g，如平衡舵或平
衡成型舵。同樣也已知帶有扭曲型舵葉的船舵，所ii^葉由兩個上下相互重疊 的航葉段構成，所逸輪葉段的朝向螺旋槳的前緣(Nasenleiste)紛o下方式側 向偏置，即， 一個前,左舷偏置，另外一個前^^月右舷偏置。
JP (A) Sho 58-30896描述了一種帶有一個扭曲型舵葉的翻S，所絲葉
由一個上段與一個下^ia^，其中這個兩a其朝向螺旋槳的方向上受到M,
並且是以這種方式這兩個段只有涉WJ前緣的區域才側向偏置，然而向兩個 段的後緣(Endldste)延伸的區域具有相同的橫截面形狀與相同的橫截面尺寸。
GB 332,082同辨^^Hf—種帶有一個扭曲型舵葉的皿，所^S葉朝向螺 旋槳的成型區域(也tt^說前緣)向右舷和向左舷側面安裝，其中前緣是以尖 狀收縮的形式構成。兩^Ng葉段的橫截面輪廓構成方式為兩WS葉段位於左 舷側和右舷側的側壁面在後緣t間直至側向彎曲的前緣是無隆曲亦即直線延 伸，從而側壁面不具有以不同曲率半徑向夕卜拱曲的區域。除》b^卜，舵葉的輪 廓結構如下兩個相互重疊設置的舵葉段的兩個橫截面面積大小相等，並JL4 舵葉的整個高度Ji^伸。通過尖狀收縮的前,成銳邊的切口，所述切口受到 空必^ft用與損壞。利用這種舵的輪廓形棘改4#^力。
現代4德的狄不斷提高。M"行馬iii^l增加，流動狄也會增加，那麼 螺放槳和滅的負荷也會增加。已知舵葉的型面對稱性會導致船絲面產生低 壓區域，而低壓區域會導致空泡/化與侵蝕。在舵葉上流速極端加速的部位會產 生空泡。這時，螺J錄的高速旋轉^I童擊舵葉表面。這種強加il^把靜態壓力 降至水的蒸^S力之下，這樣就會產生可能會突然內爆的氣泡。這種內爆導致 損壞一S葉表面，從而為》1*(寸出昂貴的維修成本，大多數情況是必須^^)新的舵葉。

發明內容
本發明的任務在於提^-種船用舵，它具有^A寸以;5i^iu^寸的、特別 是具有扭曲型舵前緣的平衡舵葉，在其中可以避免由於形成空泡而在舵葉上產
生侵燭現象(特別是在帶有高負荷螺M的高速船中^^]時)。除》b^卜，還要 吸收作用在舵葉下部區域的、通過具有超高流速的螺S嫂排7K產生的力，並且 還^衡舵葉，而不出規4^f用軸承的損壞。
在M頭所述形式的舵中，通過具有權利要求1所述特徵的帶有特殊M 支承裝置的扭曲型平衡舵葉的功^f目互作用解決上述任務。
^j^， 4fc^發明的舵的特4iMt於
a)包括一個具有一個較小型面厚度的細長型面的M平衡舵葉，平衡舵葉 由具有相同或不同高度的相互重疊設置的航葉ISi且成，優選包括一個高度比上
舵葉段的高度小的下舵葉^朝向螺旋槳的具有;^t半圓形型面的前緣，所述 前^it過以下方式定位，即，相對於舵葉的縱向中心線LML， 一個前緣向左舷 BB或右舷SB側向偏置，而另一個前緣向右舷SB或左舷BB側向偏置，其中 兩個舵葉段的側壁面^i'j一個背向螺旋槳的後緣，
al.)其中，所述兩個前糹i^所^緣錐形向下i^l斤縮小Mk^伸，從而衝械 面面積^Ji部區域OB至下部區域UB減小；
a2.)或者後緣直線地並且平行於4^t延伸，並且兩個前緣錐形地向下， 縮小地^ 4伸，從而橫截面面積的尺寸M部區域OB至下部區域UB減小；
a3.)其中上航葉段與下舵葉段的橫截面部分在後緣與舵葉最大型面厚度 PD之間的區域內具有一個ML，該M至少等於上舵葉段與下舵葉段的橫截 面部分的在舵葉最大型面厚度PD與前緣之間的ML1的lVz倍，
a4.)其中上舵葉絲左舷側BB和下舵葉絲右舷側SB各有一個緩4^瓜 形延伸的並JU^前緣向後緣方向延伸的側壁部分，該側壁部分的長^ L2，該 ^!等於側壁部分的從前緣至最大型面厚PD的M L，2加上一個至少等於長 度L，2的1/3的ML"2 Ji^伸，其中直線延伸的側壁部分與所i^i"^瓜形延 伸的側壁部射目連，所述直^l伸的側壁部^it到後緣中，
a5.)其中上^:葉M右4t側SB和下舵葉g左舷側BB ^^有一個強4^瓜 形延伸的側壁部#從前緣向後緣方向延伸的長度為L3的側壁部分，該長度等於側壁部分的從前緣至最大型面厚度的長度L，3加上一個至少等於長度L，3的 1/3的^JLL"3，其中直^^伸的側壁部分與所述強^^形延伸的側壁部W目連， 所述直^4伸的側壁部^t到後緣中，
a6.)其中兩個直線延伸的側壁部分具有^t相同的H並且位於兩4H5!'J 壁部分之間的自面部^i殳計為大小相同和對稱的，以及
a7.)其中，4^^^形延伸的側壁部分與縱向中心線之間的間隔大於強拱 弧形延伸的側壁部分與縱向中心線之間的間隔，並#兩個緩《#^瓜形延伸的側 壁部分之間位於縱向中心線兩側的各橫截面部分設計為非對稱的，並且
b)舵杆^it設置在最大型面厚度PD區域中，或在最大型面厚度PD與上 舵葉段的前緣之間詔！在上舵葉段中，並且優選以其端側的緊固裝置在上舵葉 段的整個高;Ui^伸。
令人意想不到地已表明，通過作為平衡舵的扭曲型航葉的本發明結構，下 舵葉段得到一種細長的形狀，所述平衡舵型面厚度較小，並4^f支^fe舵葉 的上舵葉段中的最大型面厚度的區域內，從而儘管擊打在舵葉上的螺旋槳排水 的i^JL較高，但L是沒有附加的力消耗，也可以^M^舵葉的平衡，即<^葉具有 最大的尺寸，而僅^ii過扭曲型舵葉與舵葉支承裝置的功肯Lh4目互作用就能達 到，但是在其它航葉結構與M支承裝置中就不能WJ這種目的。
通過本發明創造了一種具有扭曲型舵葉的舵。這種^^構建大型與特大型 平衡舵葉的滿意技術方案。其中深A^葉的上舵葉段中的舵杆筒通過M^在上 舵葉段下部區域中的頸軸*舵力直##遞到船身上。力傳遞是作為懸臂的形 iUA的，也f^BR以純彎曲負荷的形i^A的，而沒有扭矩。這樣，這種 舵杆筒橫截面可以以相對薄壁的形式構成。這種薄壁性非常重要，因為舵杆筒 的下部區域安置在舵葉中，也ti^i^上舵葉段中，並JJ1樣對舵葉的型面厚 度有直接的影響。只有細長的舵型面，"tt"tU:較小的型面面厚度，才完全可以 建造高能效的舵葉，因為一^型面,，在螺放槳水加速流動中所產生的阻 力也tW大。
舵的另外一個主要優點在於，只有通過M到舵葉中也就是^Ji舵葉段中 的這種類型支^i裝置，才能使用平^^或伊形舵的結構形式，並且舵葉的尺寸
幾乎沒有限制。傳統的舵是帶有一個應急舵鏈掛環(Ruderhorn)或舵支座的 半平衡舵。這種複雜的枳械結構使得在前緣處幾乎不能扭曲，因為固定的應急舵鏈掛環與圍^急舵鏈掛環>^轉的舵葉不能自由變形。^it些半平衡舵中產 生的舵葉內部的力與力矩要比在帶有本發明M支^置的平衡舵中產生的力 與力矩大得多。朝向螺旋槳的將葉前緣的M扭曲(Twistierung)意味^i殳計 上巨大的不經濟^，也lt^J^f吏用相對較厚的型面。
還有一^L點在於，通ii^杆的支承裝置，平衡舵(Vollschweberuder:鏟 形舵)才能作為結構形式，這就意味著在以前所需的應急瓶鏈掛環與絲葉之 間不再存在間隙。這樣就可以避免通iiil種間隙產生的橫向流動以及由此產生 的嚴重的空泡剝蝕。
jtt^卜，在按本發明的舵結構中，他&由鍛鋼製成的船扦筒延^'j舵葉中， ^L，^UC^^'J上舵葉段中，但;l^口、帶有一個下部的頸軸承。舵杆，同樣帶有 一個用作軸套(Nabe)的鍛件，在流體動力中心附近與淑目連，這樣由於彎矩 只育fe^得較小的負荷。通itil種結構可以消斜目互重疊的振動。
通過這種細長的舵型面以及由jtbiiii^;葉較小的型面厚度可以保證，相對 於以非常高速度撞擊到下舵葉Wi的螺g排水的高壓力，保^t舵葉平衡，而 不會^f的支^ai^特別的負荷。
為了消除舵葉上的空泡，這種4S葉具有^fe本發明的型面，所述型面分為上 轉分與下輛分，上神分與下輛分的前絲者是前稜以一定的角度扭曲。 蝶旋槳隨動流動和螺旋槳隨動流動相對於中心線的角度確定了型面前緣應該轉 動多少度。通過這種新的型面方案，螺旋槳渦流可以更好地沿著舵葉流動，並
JL^舵葉的型面表面上不會產生有利於空泡產生的壓力峰值。舵的改善的環流
導致大大節省燃料並且提高機動性能。 本發明有利的結構是M權利要求的對象。
本發明的另外一個有利的構ii^L定，舵葉的扭曲區域具有封閉的過渡部分。
在兩個相互重疊設置的舵葉段的兩個剩向偏置部分的過渡區域中設置導流板，
.;i!^l構成與前糹彖的弧形i^伸相對應成型的流
JL^蓋所述偏置區域，所述導^il具有^逸型的^^的且與舵葉外壁相匹配的 細長形或半球形型面，其中一個導^i^Ui舵葉段的前緣一JL^伸到該上舵葉 段的側壁之中，另 一個導^W'J從下舵葉段的前緣一JJ4伸到該下舵葉段的側 壁之中。
在兩個上下疊置的舵葉段的偏置部分的過渡區域中採用這種導流板結構，可獲#~"種^^型輪廓，從而itit在這些i^度區域內產生空泡。這些;賦， 造的"導^^"設計成使其肯^^兩個前4^間的&度區。這些導^^偏置區 域內緊貼在舵葉上，並且將其絲，使得水並非沿著偏置部分，而是沿著導流
板^tit。這樣就可斷氐產生渦流的危險。這些導流il形M上、下舵葉段之間
的&度區域的側向橋接或者縣。i^E所述的"""指的是;賦體的導^^
可肯^A偏置區域。
在本發明的具有扭曲型舵葉的舵中有利的是，通過僅M偏置區域內局部
形M者安置的、覆蓋偏置面的JUK^ (erga股enden)為一流戟體的導流板， 從而可以減少流動撕裂的危險，且流線體形狀的導流板由於相對較'J 、的尺寸， 對船舶的^ii性能沒有影響，因此具有"不影響^ii性能"的絲。
船匕外包括一個與舵葉在功育LM目互作用的M，所^沐帶有至少一個 軸承其中，其中船片與安^tb^t的輪葉筒一起iU在最大型面厚度PD區域 中，或在最大型面厚度PD與上舵葉段的前緣之間詔i在上舵葉段中，並且以 其端側的緊固裝置在上舵葉段的整個高^tJ4伸，其中所i^^f伊遞由鍛鋼或 一種其它合適的材m'j成，所iy沐筒艦由鍛鋼或一種其它合適的材輛'J成； ^AJi舵葉段中的用於:^4f的4沐筒作為懸臂設有一個中心的內縱向孑L,用於 安^W;並JJ沐筒橫截面1蓴壁結構的，並J^f筒伊C^其用於支承舵 杆的自由端區域內在內壁側具有一個頸軸承；並JL^f在其端部區域內以1 分刻沐筒伸出並ilit過該部分的末端與上舵葉賴目連。
扭曲型舵葉與4沐支承裝置組合的舵的另外一個優點在於，使用了高等級 材料。只有通過按本發明^^幹支#上舵葉段中，才能^J J高強度的鍛鋼， 才能達到顯著降低重量的目的，也就是說降低至相同功率的傳統航的重量約 50%。
此外本發明^:， 一個緊固板itx在上舵葉段與下舵葉^a之間並且與上舵
葉段和下舵葉段固定連接，其中緊固板具有在縱向中心線LML的兩#對稱的 ^f黃截面部分並且具有型面和尺寸，所述型面和尺寸包含上舵葉段的M和下 舵葉段的頂板(蓋板)的型面和尺寸。
本發明的進一步的設計方案規定，上舵葉段的前緣與下舵葉段的前緣通過 以下方i^目對於縱向中心線LML向左舷BB和右舷SB偏置，即，穿過側向偏 置的前緣部分的中心線M2與一個肋骨架(Spant)橫截面的縱向中心線LML成至少3。至10。，條可以較高，她8。的角度aitk^ 4伸。
另夕卜，按本發明的設計方案im^，上航葉脅下舵葉段的位於左舷側BB 和右舷側SB的緩^ 瓜形的側壁部分的狄L4要比上舵葉蹄下舵葉段的位於 右舷側SB和左舷側BB的強拱弧形的側壁部分的^M。
除此以外，本發明im定，上舵葉段與下舵葉段的強4^1形的側壁部分的 弧長BL1要比上舵葉段與下舵葉段的緩^f瓜形的側壁部分的弧長BL大得多， 因此上舵葉#下舵葉段的強# 瓜形的側壁部分到直線延伸J^緣的側壁部分 的過渡區域t)Bl與上舵葉W^下舵葉段的緩4^瓜形的側壁部分到直線延伸^ 緣的側壁部分的過渡區域t)B向後緣的方向偏置。


下面藉助附圖對本發明的實施例進^^釋，其中
圖1為舵的,扭見圖，所 包括一個帶有一個上舶葉段與一個下舵葉段的 扭曲型平衡舵葉以及一個支#上舵葉段中的4沐； 圖2為舵的扭曲型舵葉的視圖3為扭曲型舵葉的骨架視圖，其中去除了外殼並包括在兩^葉段中的 大量板形肋骨架；
圖4、 4A、 4B、 4C為按照圖3的舵葉的上舵葉段的四^Hl形肋骨架； 圖4D為按照圖3的舵葉的下舵葉段的一才^1形肋骨架的放大圖； 圖4E為按照圖3的舵葉的下舵葉段的一才N^形肋骨架； 圖5為按照圖4的板形肋骨架的放大圖6為按照圖4的板形肋骨架的放大圖，包括有關肋骨架的側邊緣區g 縱向中心線的距離的數^t^兌明；
圖7為帶有多個板形肋骨架的扭曲型平衡舵葉的另一種實施形式的骨架視 圖，所述板形肋骨架安^上舵葉段與下舵葉段中；
圖8、 8A、 8B、 8C為按照圖7的舵葉的上舵葉段的四個板形骨架的放大俯 視圖，包括用於安^^f筒的穿孔；
圖8D、 8E、 8F為按照圖7的舵葉的下舵葉段的三個板形肋骨架的放大俯 視圖9為按照圖7的舵葉的上舵葉段的頂板的放大^f見圖，包括用於安斜t 杆筒的穿孔；圖10為按照圖7的舵的扭曲型舵葉的放大仰視圖11為一個具有型面和尺寸的緊固板的放大^f見圖，所述緊固板安絲案 圖7的舵的上舵葉段與下舵葉^R之間，所述型面與尺寸包含上舵葉段的M與 下舵葉段的頂板的型面^^尺寸；
圖12為扭曲型^:葉的jE^L圖13為舵葉的,抖見圖，包括在螺i^側傾斜延伸的舵葉i^i; 圖14為另一種實施形式的上舵葉的肋骨架的橫截面形狀的俯視圖；以及 圖15為^沐支承裝置的豎直剖面圖，包^&X在上舵葉段中的4沐筒； 圖16 扭曲型舵葉的仰視示意圖，包含在膽的兩^^葉段的偏置區域內 的流線體形狀的導流板，
圖17 圖16所示舵的#敗圖， 圖18 圖16所示舵的背視圖， 圖19 圖16所示舵的圖解JE^見圖， 圖20 圖16所示舵的圖解煩財見圖， 圖21 圖16所示舵的圖解i^f見圖，
圖22 圖16所示舵的視圖，M面朝向具有s形導;條的舵葉前緣方 向賄，
圖23 圖16所示舵的仰視圖，以及
圖24 扭曲舵葉的仰視圖，包含在舵的兩^^:葉段的偏置區域內的、補 全為半抓雄體的樸導綠。 M實施方式
按本發明的舵200由兩個功肯Li^目互作用的並且可以解決本發明任務的構 件組成，也I61說由一個帶有一個扭曲型舵葉100和一個支#其上部區域中 的舵杆140的艦平衡^MEL成(圖1、 2、 3、 7和14)。
在圖1中所示的舵200中，用110才朽己船身，用120^i己用於安^4f 140 的4沐筒，用100^i誠葉。舵葉100酉沐螺^t^ 115。螺it^軸用PA才朽己。
按照圖1 、 2、 3和7的舵葉100由兩個相互重fri殳置的舵葉段10、 20組成， ^^月向螺j嫂115的前緣11、 21通過以下方式偏置，即，上舵葉段10的前緣 11相對於航葉100的縱向中心線LML向左舷BB偏置，下舵葉段20的前緣21 相對於舵葉100的縱向中心線LML向右舷SB偏置(圖4、 4A、 4B、 4C、 4D、4E和13)。通過以下方式也可以iiJiJ前緣11、 21的側向偏置，即，上舵葉段 10的前緣11向右舷SB偏置，下舵葉段20的前緣21向左舷BB偏置。在中間 連接直^4伸的側壁部分16、 17與26、 27的情況下(所述側壁部^it到後緣 15中)，上舵葉段10的兩^!'J壁表面12、 13與下舵葉段20的側壁表面21、 23 從前緣ll、 21弧形地朝向一個背向螺旋槳115的後緣15的方向延伸。兩^它 葉段IO、 20有一個共同的後緣15,但每^^:葉段10、 20都有一個前緣11和 21,通過它們的側向偏置達到扭曲。
舵200包括一^H^平衡舵，當然也可以^^I其它結構的舵，只要這些舵 適用於具有一個扭曲型舵葉的設計，並且可以iiJ'j按本發明的舵葉結構的優點。 兩個相互重疊設置的舵葉段10、 20具有相同或不同的高度。M下舵葉段20 的高度比上舵葉段的高度小一些，其中上舵葉段10的高度至少等於下舵葉段 20高度的lVz倍。兩憤葉段IO、 20的前緣U、 21設計為半圓弧形的。
舵葉100具有錐形向下縮小或延伸的前緣11、 21，然而由兩^Ng葉段10、 20構成的後緣15直線地並且平行於舵杆140地延伸(圖1 、 2、 3 )。兩鏡葉 段IO、 20的前緣U、 21的錐形延伸的形式為:在上舵葉段10的型面結構相同 和下舵葉段20的型面結構相同的情況下，兩^葉段10、 20的橫截面面積30 的大小W它葉100的上部區域OB向下部區域UB i^減小，從而通過橫截面 積30的減小可以得到一個向下延伸的細長形狀，在下部區域的型面厚度較小， 這特別是可以通過兩^NS葉段10、 20的側壁面12、 13與22， 23的5l伸得到。 舵葉100較小的型面厚v^^^發明的一個主^4^徵。
如圖13所示，舵葉100的朝向螺J走槳115的稜iiil者前緣11、 21相對於 背向螺M的稜城後緣15以一個至少為5。、艦10。的角度p傾斜^ 4伸。
兩^NS葉段10、20在最大型面厚度PD兩側的橫截面部分31、32的&復L、 Ll設計為不同的。與上舵葉段10和下舵葉段20在舵葉100的最大型面厚度 PD與前緣11、 21之間的鬥黃截面部分32的狄Ll相比，上舵葉段10和下舵 葉段20在航葉100的後緣15與最大型面厚度PD之間的橫截面部分31具有一 個更大的長度L。其中M比例優選L為Ll的1%倍(圖5 )。
舵葉的結構為上舵葉段10在左舷側BB和下舵葉段20在右舷側SB M 有一個緩4^瓜形延伸的、並M前緣11、 21向後緣15方向延伸的長度為L2 的側壁部分18、 28,該長度L2等於側壁部分18的從前緣11、 21至最大型面厚度PD的狄L，2加上ML"2，該ML，，2至少等於L，2的V3，其中直線 延伸的側壁部分16與緩^^瓜形延伸的側壁部分28相連，並延伸^緣15中(圖
另夕卜，上舵葉段10在右舷側SB和下舵葉段20在左舷側BB M—個強拱 弧形延伸的、並從前緣ll、 21向後緣15方向延伸的狄為L3的側壁部分19、 29，該M L3等於側壁部分19的從前緣11 、 21至最大型面厚度PD的長度L，3 加上^lL"3，該長度L"3至少等於&變L，3的1/3。直線延伸的側壁部分17、 27與強^ 瓜形延伸的側壁部分19、 29相連，並延伸M緣15中(圖5、 4D)。
才財居兩種舵葉段IO、 20的這種結構，前緣ll、 21和後緣15兩側的側壁部
分具有朝向最大的型面;^度pd的上升的^1伸。
上舵葉段10的前緣11向左舷側和下舵葉段20的前緣21向右舷側通過以 下方i^目對於縱向中心線LML側向偏置，即，穿過側向偏置的前緣部分的中 心線M2與肋骨架的橫截面的縱向中心線LML成至少3°至10° ，但也可以更高， ^it8。的角度a^4伸。
jlt^卜，舵200還包括一個與舵葉100在功能上共同作用的M 140, 由鍛鋼或一種其它合適的材料製成，所述^f藉助至少一個軸承150安^i舵 杆筒120中，所i^沐筒特別是由鍛鋼或一種其它合適的材彬'j成。
140 在上舵葉段10安裝在最大型面厚度PD的區域中，並且只安^此區域中(圖 1、 2、 3和15)，也就是說，^4i^大型面厚度PD的直線與縱向中心線LML (圖5)的免泉上。
140與其緊固裝置145 ^ t舵葉100的上舵葉段10 的整個高度Ji^伸。出於結構上的原因，也可把帶有舵杆140的舵杆筒120安 絲最大型面厚度PD與前緣ll、 21之間的上舵葉段10中。
^/^Jl舵葉段10中的舵杆筒120作為懸臂酉e4—個內孔125,用於安g 杆140 (圖14 )。舵杆筒120的iM是通itfe^杆筒推入到位於上舵葉段10的 肋骨架40中的才M居舵杆筒外徑確^X寸的穿孔105中實現的(圖3、 8、 8A、 8B、 8C)。
4沐筒120作為懸臂梁酉沐一個用於安刻它葉100用4沐140的中心內縱 向孔125。除此以夕卜，4沐筒120直到與^沐末端相連的航葉100，只伸^Ji舵 葉段10中。在其內孔125中，4沐筒120具有用於支承4沐140的軸承150, 其中該軸承150M安^y^f筒120的下端區域120b中。M 140通過其一個末端140b以一轉分145 >^^筒120中伸出來。
140的該延長部分 145的自由下端在170處與上舵葉段10固定連接，其中it^也配置了一個連接 裝置，所i^i^接裝置可以保證當例如需要更換螺i^軸時可以M^杆140上松 開舵葉100。舵杆140在區域170中與扭曲型舵葉100的連接位於螺^J^軸PA 上方，從而為了拆卸螺>^錄軸只需^##^杆140的舵葉100，而為了螺g 軸的更換不需^W&片140 M^4f筒120中拉出來，因為不管;U^f筒的自由 下端120b還，杆140的自由下端都位於螺4^軸中心上方。在圖15中所示 的實施形式中，只在^沐筒120中i殳置了唯一的一個用於支承舵杆140的內軸 承150，這時可以取消在舵杆筒120外壁上的用於舵葉100的其它軸承。
為了安敘沐筒120的自由下端120b，舵葉100酉沐一個以160表示的凹 口或凹座。
船&筒120的橫戴面是薄壁結構的，M筒在其用於支承4沐140的自由 末端區域內內壁側至少具有一個頸軸承130。即佳在舵杆筒120的其它位置， 也可以設置用於舵杆140的附加軸承。舵杆140在其末端區域140b以一個部分 140a /M沐筒120中伸出來，並ilit過該部分140a的末端與上舵葉段10連接 (圖14)。
按圖3和圖7，上舵葉段10和下舵葉段20由一個構成側壁的^^p由水 平腹絲者;U力骨架40 , 50及由豎JL^城者賴骨絲成，所ii^絲者是 肋骨架構成兩^Nt葉的內部加固件。腹M沐減重3L^排 J^L
如圖3、 4、 4A、 4B、 4C和8、 8A、 8B、 8C所示，舵葉100的上舵葉段 10的所有肋骨架40都具有相同的造型、相同的側壁結構和一致的前緣ll與後 緣15，其中肋骨^A各自最頂端肋骨架至M端肋骨架的^l以AJ力骨^Ji 至下的橫截面積的大小都是逸斬減小，從而前緣11是相對於舵葉100的底面傾 斜;ltk^伸的(圖1 )。
下舵葉段20的所有肋骨架50 *有相同的造型、相同的側壁結構和一致 的前緣21與後緣15，其中肋骨架50從各自最頂端肋骨架至M端肋骨架的長 度以及助骨^上至下的橫截面積的大小都是i^減少的，從而前緣ll相對於 下舵葉段20的^1^傾斜延伸的。
才N^這種設計方案，上舵葉段10與下航葉段20的前緣11、 21是傾斜向下 延伸的，而後緣15 ;O:線地並且平行於舵杆140的縱向軸延伸的，如圖1所示。兩^;葉段10、 20可以直接相X^目連。在圖7與11中，兩，葉段IO、 20通過一個緊固板45相互連接。該緊固板45具有在縱向中心線LML兩,'財 稱的M戴面部分46、 47並且具有一表面型面以M寸，所i^面型面以;Sj^ 寸包含上舵葉段10的底板42和下航葉段20的頂板41的型面和尺寸，從而在 ^Ji舵葉型材10重疊安置到緊固板45上以及把下舵葉段20從下面安裝到緊固 板45上的情況下，緊固板以非常小的i^區域側向^M目互重疊安置的舵葉段 10、 20中伸出來(圖10和11 )。緊固板45具有一個位於縱向中心線LML上 的、朝向螺旋槳的半圓形的邊緣倒稜11，以及一個背向螺旋槳的稜邊15'，它轉 入兩^Nt葉段10、 20的後緣15中。緊固板45的側壁表面45a、 45b具有一致 的孤形延伸。
如圖3和10所示，下舵葉段20在下部區域與緊固板45相連，所述下航葉 段的肋骨架50具有一個自面結構與造型，所述橫截面結構與造型與肋骨架 40的橫截面結構與造型一致，但是在肋骨架40圍繞其縱向中心線LML旋轉 900的情況下(圖4D、 4E、 8D、 8E、 8F)。
根據圖7、 8、 8A、 8B和8C，部段A、 B、 C與D的肋骨架40在型面上 相同，但是VN力骨架40的橫截面積從上至下逐漸減小，從而前緣ll是傾斜 延伸的。包括緊固板45的部段D與部段C相連。下舵葉段20的部段E、 F和 G的肋骨架50具有與肋骨架40型面的相同的型面，但AJ力骨架50帶有強#^瓜 形的側壁部分29的側壁位於左舷側BB (圖8D、 8E與8F)，然而在圖7的實 施例中，肋骨架40的帶有強拱弧形的側壁部分19的側壁位於右舷側SB (圖8、 8A、 8B與8C )。下舵葉段20的肋骨架50的滅面面積在其^Ji^Ji至下逐 漸減小，從而下舵葉段20的前緣21同#^是傾斜延伸的(圖7 )。
在圖9中示出了上舵葉段10的上頂板43,所i^Ji頂板設有用於插A^f 筒120的穿孔105。圖10示出了舵葉100的仰視圖，包括其兩^NS葉段10、 20 與肋骨架40和50。
舵葉段10的最大型面厚度PD小一些。由於這種結構能創造非常細長的舵葉型 面。
舵葉ioo包括其兩^^;葉段i0、 20的橫截面形狀與結構的形式如下，上舵
葉段與下舵葉段IO、 20的緩4^瓜形的側壁部分18、 28的ML2、 L，2比上舵葉段與下舵葉段10、 20的強拱^1形的側壁部分19、 29的M L3短(圖5與6 )。 ^Ji舵葉段10的側壁部分18至縱向中心線LML的距離oi等於側壁部分19至 縱向中心線的距離al。 一直到後緣15，距離a、 al的大小總是相等，但是向後 緣15的方向上，這兩個距離卻，減小。在向前緣ll的方向上可以得出如下 3巨離關係
a2<a3
a4<a5
a6<a7
^接著^J:大型面厚度PD。在向前緣的方向上可得出如下距離關係
a8>a9
alOall
al2>al3
al4>al5
al6>al7
al8>al9,
其中，距離a16與a17的比例大約為2:1，從圖6中可以清楚賄出，各距 離之間處於何種比例關係，也f^iXJ巨離a9、 all、 a13、 a15、 a17、 al9相對 於與其相對置的距離a8、 a10、 a12、 a14、 a16、 a18的比例J4U^向前緣11 的方向上i^^斤減小。具有所示距離的這種橫截面型面在上舵葉段10的所有橫截 面上以及下舵葉段的所有橫截面Ji^伸，因為上舵葉段IO的所有麟面艦有 相同的造型，這^ii合於下舵葉段20的橫截面，而且是在考慮實情的情況下， 即舵葉段100的4M面或者說肋骨^其^Ji以^^其朝向前緣的區^U^ 上向下逐漸變尖(圖10)。
才娥參照圖14的另一實施形式，上舶葉段與下舵葉段IO、 20的強4^瓜形 的側壁部分19、 29的弧長BL1比上舵葉段與下舵葉段IO、 20的緩4^瓜形的側 壁部分18、 28的弧長BL大，從而上舵葉段與下舵葉段10、 20的強4^瓜形的 側壁部分19、 29到直線延伸至後緣15的側壁部分17、 27的過渡區域tJBl和 上舵葉段與下舵葉段IO、 20的緩^f瓜形的側壁部分18、 28到直線延伸至後緣 15的側壁部分16、 26的過渡區域t)B向後緣15的方向以下述的方式偏置，即 過渡區域tJBl相對於過渡區域t)B朝向後緣。其中，側壁部分18、 19與28、29的長^1如下
L4>L'4 (圖14)
^f:於後緣15的上舵葉段10與下舵葉段20的直線延伸的側壁部分16、 17、 26、 27的側邊^i^具有相同的H但也可以具有不等，造。
本發明也包^i才械，在這些航中扭曲型舵葉100設有一個在兩鏡葉段 10、 20Jm伸的鰭板。
如附圖16至23所示，在兩個相互疊置的舵葉段IO、 20的兩^W向偏置部 分Al、 A2的過渡區域中設置導流板200、 201 (導向板)，所述導-緣與前緣
球形型面，其中一個導^^200從上舵葉段10的前緣11 一直延伸到該上舵葉 段的側壁之中，另 一個導;m 201則從下舵葉段20的前緣21 —i34伸到該下 舵葉段的側壁之中，並且利用它們的彬bN)對的i^200d、 201d相互連接。
兩個導流板200、 201 ^h^為一個流線體，其覆蓋兩W它葉段10、 20的偏 置區域之間的itii區域。無論;Ui舵葉段10還是下舵葉段20，均^PJr有一個 條狀、< ^^的且與舵葉夕卜壁形樹目匹配的導; 200或201，且^—個導 ^L^均以一朝向前緣11 、 21或者朝向螺旋槳115的部分200b或201b位於在前 緣的區域內，並Jbl前》彖的糹且成部分，即^^糹且成部分。j)^卜，個導i;m 200或201均具有一段向後的條狀部分200c或201c, JLit部分緊貼在舵的側壁 上，或者^^在側壁之中(附圖17、 18、 19和20)。這兩個導-維200、 201 上的部分200b或201b均#前緣11 、 21的區域內，並且;Ut具有一種蓋罩形 狀200a、201a，其從前端朝向前緣11、 21觀應大致為半圓形狀(附圖16和22)， JU1些蓋罩形狀的部分200b、 201b與前緣11、 21 —樣朝向左舷BB和右舷SB 偏置(附圖22)。
這兩個蓋罩形狀的部分200b、 201b共同構成兩個底i^目鄰的半球200'b、 201'b(附圖16、 17、 20)。上舵葉段10的左舷側側壁具有導^^反200，下航葉 段20的右舷側側壁具有導i^板201，且導悉仗200、 201如此布置，使得其條 狀的l^的部分200c、 201c位於舵葉的側壁內，而導流板200、 201的朝向螺絲115的部分200b、 201b絲前緣U、 21區域之中。
位於兩個前緣ll、 21區域內的部分200b、 201b利用其相對的ii^200d、 201d相互,並且與前緣11、 21焊接在~^ (附圖22 )。
在附圖24所示的實施例中，在兩^葉段10、 20的偏置區域內有一個流 線體形式的半球形的導流板210。
按本發明的mit4^又利要求中所述的特徵、通it^說明書中所闡述的實 施形式以;Siiii^附圖中所描繪的實施例進行表述。布置於兩^葉段10、 20 偏置區域內的導流板200、 201以及210均具有在說明書中描述)斤述的以及附圖 中所示的構造，並且與所述的舵葉構造同樣是本發明的內容。
權利要求
1. 一種帶有降低空化的扭曲型舵、特別是平衡舵的高速船用舵，包括舵葉(100)和與舵葉(100)相連的舵杆(140)，所述舵葉帶有一個與舵葉相配並且安裝在可驅動的螺旋槳軸(PA)上的螺旋槳(115)，其特徵在於，所述舵(200)a)包括一個具有一個較小型面厚度的細長型面的優選平衡舵葉(100)，該平衡舵葉由兩個具有相同或不同高度的相互重疊設置的舵葉段(10、20)組成，優選帶有一個高度比上舵葉段(10)的高度小的下舵葉段(20)和朝向螺旋槳(115)的具有大致半圓弧形型面的前緣(11、21)，所述前緣通過以下方式定位，即，一個前緣(11)相對於舵葉(100)的縱向中心線(LML)向左舷(BB)或右舷(SB)側向偏置，而另一個前緣(21)相對於舵葉的縱向中心線向右舷(SB)或左舷(BB)側向偏置，其中兩個舵葉段(10、20)的側壁面(12、13；22，23)會聚到一個背向螺旋槳(115)的後緣(15)中；a1. )其中，兩個前緣(11、21)和後緣(15)錐形向下逐漸縮小地延伸，從而橫截面面積(30)從舵葉(100)上部區域(OB)至下部區域(UB)減小；a2. )或者後緣(15)直線地並平行於舵杆(140)延伸，並且兩個前緣(11、21)錐形地向下逐漸縮小地延伸，從而橫截面面積(30)的尺寸從上部區域(OB)至下部區域(UB)減小；a3. )其中上舵葉段(10)和下舵葉段(20)的橫截面部分(31)在後緣(15)與舵葉(100)的最大型面厚度(PD)之間的區域內具有一個長度(L)，該長度至少等於上舵葉段(10)和下舵葉段(20)的橫截面部分(32)的在舵葉(100)最大型面厚度(PD)與前緣(11、21)之間的長度L1的1 1/2倍；a4. )其中上舵葉段(10)在左舷側(BB)和下舵葉段(20)在右舷側(SB)各有一個緩拱弧形延伸的並且從前緣(11、21)向後緣(15)方向延伸的側壁部分(18、28)，該側壁部分(18、28)具有一個長度(L2)，該長度在側壁部分(18)的從前緣(11、21)至最大型面厚度(PD)的長度(L』2)加上一個至少等於長度(L』2)1/3的長度(L」2)上延伸，其中直線延伸的側壁部分(16、26)與所述緩拱弧形延伸的側壁部分(18，28)相連，所述直線延伸的側壁部分通到後緣(15)中；a5. )其中上舵葉段(10)在右舷側(SB)和下舵葉段(20)在左舷側(BB)各有一個強拱弧形延伸的並且從前緣(11、21)朝後緣(15)方向延伸的側壁部分(19，29)，該側壁部分具有一個長度(L3)，該長度等於側壁部分(19)的從前緣(11、12)至最大型面厚度(PD)的長度(L』3)加上一個至少等於長度(L』3)的1/3的長度(L」3)，其中直線延伸的側壁部分(17，27)與所述強拱弧形延伸的側壁部分(19，29)相連，所述直線延伸的側壁部分通到後緣(15)中；a6. )其中兩個直線延伸的側壁部分(16、17；26、27)具有成對相同的長度，並且位於兩個側壁部分(16、17；26、27)之間的各橫截面部分設計為大小相同的且對稱的，以及a7. )其中，在緩拱弧形延伸的側壁部分(18；28)與縱向中心線(LML)之間的間隔大於強拱弧形延伸的側壁部分(19；29)與縱向中心線(LML)之間的間隔，並且在兩個緩拱弧形延伸的側壁部分(18；28)之間位於縱向中心線(LML)兩側的各橫截面部分設計為非對稱的。
2. 才M^U']要求1所述的4S, M徵在於，舵葉(100)的扭曲區域，具有 封閉的過渡部分。
3. 才 4^，〗要求1或2所述的舵，其特徵在於，在兩個相互重疊設置的舵 葉段(IO、 20)的兩種'J向偏置部分的it;度區域中iM導-維(200， 201),所 述導;^1構成與前緣(11、 21)的弧形延伸相對應成型的流線體並JLaA所述 偏置區域，所述導^^具有流線型的M的且與舵葉外壁相匹配的細長形或半 球形型面，其中一個導^il (200) WJi舵葉段(10)的前緣(11) 一直延伸到 該上舵葉段的側壁之中，另 一個導'綠(201)則從下舵葉段(20)的前緣(21) 一 JJ4伸到該下舵葉段的側壁之中。
4. 如權利要求l至3之一項所述的舵，其特徵在於，舵葉(100)在功能 上與1桿(140)相互作用，所ii^f帶有至少一個軸承，b.)其中舵杆(140)與安^匕舵杆的舵杆筒(120) —^^設置在最大型面 厚度(PD)區域中，或在最大型面厚度(PD)與上舵葉段(10)的前*4^間 iM在上舵葉段中，並且以其端側的緊固裝置(145)在上舵葉段(10)的整個 高;Ui^伸，其中所述4沐絲由鍛鋼或一種其它合適的材辯'j成，所^沐 筒伏選由鍛鋼或一種其它合適的材料製成，bl.)其中^AJi舵葉段(10)中的用於^沐(140)的耕筒(120)作為懸臂設有一個中心的內縱向孔(125 )，用於安^^t (140 )，b2.)其中舵杆筒橫截面是薄壁結構的，並且舵杆筒(120) M在其用於 支承:^f (140)的自由端區域內在內壁側具有一個頸軸承(130)，並且b3，)其中4沐(140)在其端部區域(140b)內以一^分(140a)從IW 筒(120)伸出並JLit過該部分(140a)的末端與上舵葉段(10)相連。
5，才娥權利要求1至4之一項所述的舵，絲絲於，在上舵葉段(10) 與下舵葉段(20)之間iiti:有一個緊固板(45 ),並且該緊固板與上舵葉段(10) 和下舵葉段(20)固定連接，其中，緊固板(45)具有在縱向中心線(LML) 兩側對稱的各橫截面部分(46 , 47)並且具有一個表面型面以;SJ^寸，所^的表面型面以M寸。
6.才M居權矛J^求1至5之一項所述的舵，其特徵在於，上舵葉段(10)的向左舷(BB)和右舷(SB)側向偏置，即，穿過側向偏置的前緣部分的中心線 (M2)與肋骨架橫截面的縱向中心線(LML)成至少3。至10。、但還可以更大、 艦8。的角度(a) ^4伸。
7. 才M居權利要求1至6之一項所述的舵，，4iM^於，上舵葉段(10)和 下舵葉段(20)的位於左舷(BB)側和右舷(SB)側的緩^l瓜形的側壁部分(18 ， 28)的長度(L4)比上舵葉段(10)和下舵葉段(20)的位於右舷(SB )側與 左舷(BB)側的強拱弧形的側壁部分(19， 29)的長度(L5)短。
8. 才娥權利要求1至7之一項所述的舵，其特徵在於，上舵葉段(10)和 下舵葉段(20)的強拱弧形的側壁部分(19, 29)的弧長(BL1)大於上舵葉 段(10)和下舵葉段(20)的緩#^瓜形的側壁部分(18， 28)的弧長(BL), 從而上舵葉段(10)和下舵葉段(20)的強拱弧形的側壁部分(19, 29)到直 ^^伸J^緣(15)的側壁部分(17， 27)的it;度區域(tJBl )，以;^Ji舵葉段 (10)和下航葉段(20)的緩^^瓜形的側壁部分(18， 28)到直線^1伸至後緣(15) 的側壁部分(16， 26)的過渡區域(tJB)，向後緣的方向偏置。
9. 才,權利要求1至8之一項所述的舵，絲攤於，上舵葉段(10)中 用於安裝舵杆筒(120)的穿孔(105)或孔的直徑略小於上舵葉段(10)的最 大型面厚度(PD)。
10. 才財居;^U'J要求1至9之一項所述的舵，^#棘於，舵葉(100)的朝向螺放槳(115)的稜iiil者前緣(u、 21)與背向螺M (115)的稜iiil者後緣(15)成一個至少為5°、伊逸10°的角度(p)傾^^伸。
11. ^t^^'J要求1至10 <—項所述的舵，其特徵在於，在兩個相互重疊 設置的舵葉段(10、 20)的兩個側向偏置部分(Al、 A2 )的過渡區域中設置的、 與前緣(11、 21)的弧形延伸相對應成型的導流板(200、 201)具有4^的細 長形的型面；兩個導^^L(200、 201)中的^-個導^^L以一朝向前緣(11 ， 21)的部分(200b， 201b)位於前緣區域內，並ibi前緣的^^JA部分，並 且設有一個緊貼在舵側壁上或者^^於舵側壁中的條狀部分(200c、 201c);兩 個導;條(200、 201)的位於前緣(11、 21)區域內的部分(200b、 201b)具 有一種蓋罩形狀(200a、 201a);上舵葉段(10)的左舷側側壁具有導流板(200)， 下舵葉段(20)的右舷側側壁具有導流板(201);導流板(200、 201)如此布 置於上舵葉段(10)和下舵葉段(20)的過渡區域之中，使##"狀部分(200c、 201c)位於舵葉的側壁內並JLtJi^度區域；導;維(200、 201)的朝向螺J走 槳(115)的部分(200b、 201b)位於前緣(11、 21)區域中。
全文摘要
本發明涉及一種船用舵，包括一個扭曲型平衡舵葉(100)與一個安裝在上舵葉部分中的舵杆筒，所述平衡舵葉具有一種細長的型面與一個小的型面厚度以及一個朝向舵葉的螺旋槳(115)，所述舵杆筒帶有一個安裝在舵杆筒中的舵杆(140)，其中舵葉(100)具有兩個相互重疊的、高度不同的舵葉段(10、20)，其朝向螺旋槳的前緣(11、21)通過以下方式偏置，即，一個前緣(11)向左舷(BB)或右舷(SB)偏置而另一個前緣(21)向右舷(SB)或左舷(BB)偏置，其中舵葉(100)的兩個側壁表面會聚於背向螺旋槳的後緣(15)。
文檔編號B63H25/38GK101531249SQ20081018955
公開日2009年9月16日 申請日期2008年11月12日 優先權日2007年11月13日
發明者D·萊曼, H·庫爾曼, M·克盧格 申請人:貝克船舶系統有限及兩合公司