一種仿生耦合船用舵的製作方法
2023-04-30 17:15:46
專利名稱：一種仿生耦合船用舵的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是ー種船舶推進裝置，具體地說是ー種船舶仿生耦合舵。
背景技術：
安裝在船舶上的舵一般布置在螺旋槳後，與螺旋槳的距離很近，因此受螺旋槳尾流的影響很大，當船舶的航速和螺旋槳的轉速高於一定臨界值，或在舵打一定舵角時，舵前來流的攻角就會很大，舵表面某些部位的邊界層壓カ會降低至淡水溫度條件下水的汽化壓力，便會使得舵表面壓カ分布不均勻，増大了舵的阻力，同時在舵的表面產生空泡，而且這 種氣泡推移至減化係數較小的切面位置時，就會發生猛烈的爆破，在舵光滑表面上會出現許多被剝蝕的微孔，縮短舵的壽命，在氣泡瀑破的同時，還會產生很大噪聲。目前有很多減少阻力和空泡的方法，如採用合適的切面形式及厚度；將舵底部的導邊曲線削圓角以防止舵底空泡現象；安裝舵的尾軸包套以預防螺旋槳輪榖的空泡現象；磨光井拋光所有的焊接處以預防不規則表面的空泡現象；將舵表面連接處間隙周邊部分削圓角或將間隙尺寸儘可能減小以預防間隙空泡現象。而這些措施只能對某種空泡進行預防，並不能兼顧所有空泡，並且加工複雜。而減小螺旋槳荷載的方法雖然能夠很有效的減少舵產生的阻力和表面的空泡，但是不能充分利用主機的功率，使推進效率降低。從試驗測試和數值模擬結果得出，脊狀表面的黏性底層厚度比光滑表面的要厚得多，脊狀表面近壁區存在著低速流帶，使得外部高速流體從低速流帶上流動，避免了直接從固體壁面上流過而損失大量的能量，起到了隔離壁面和高速流體的作用。低速流帶抑制了流動的不穩定性，降低了邊界層內的湍動能，減小了近壁區的平均速度梯度，結果便導致表面摩擦阻カ的減小。
發明內容
本發明的目的在於提供一種結構合理、安裝簡便、成本低、減阻及抗失速效果良好的仿生耦合船用舵。本發明的目的是這樣實現的在翼形舵的每ー側舵面上開設有3-5條溝槽，所述溝槽分別位於翼形舵的ー個側舵面的上部及另ー側舵面的下部,所述溝槽為V型槽，溝槽底部為直線，溝槽底部的直線與翼剖面成10度角。本發明還可以包括I、V型溝槽的開口角度30度。2、溝槽長度為舵的展長的O. 5倍。3、溝槽中心位於舵體最厚處。 4、所述溝槽為3條，設展長為L，以舵的靠近螺旋槳的一端為前端，3條溝槽前端分別位於距翼剖面O. 1L、0. 2L、0. 3L處。本發明從舵阻力和空泡產生的根本原因進行考慮，即在舵表面局部壓カ過低的位置處設置溝槽，溝槽布置方向由螺旋槳尾流分布確定，水可以自由流過，通過溝槽前後之間的壓カ差使水向前流動，控制流體在舵表面的展向流動，減小舵造成的阻力，調整舵體表面的壓強分布，改善其空泡特性。本發明的結構合理、安裝簡便、成本低、減阻及抗失速效果良好。本發明能夠有效的控制舵體邊界層，減小舵體阻力，改善其空泡性能，減少舵的剝蝕和振動，並且結構簡單，無附加裝置。
圖I是普通螺旋槳單個槳葉尾流分布圖。圖2是本發明的結構示意圖； 圖3是圖2的左視圖。
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發明做更詳細的描述溝槽的位置布置在舵表面較易產生空泡的位置，根據圖I所示螺旋槳的尾流特徵，可以獲知舵體表面的壓強分布特點，進而找出布置溝槽的部位。溝槽的布置方向由螺旋槳尾流在舵體各剖面處的攻角確定。溝槽的深度選擇不宜過小，會影響預防空泡效果，同時也不易過大，會導致舵的強度不夠，影響使用壽命，通過強度分析確定溝槽的最佳深度。本發明的仿生耦合船用舵，在每ー側舵面布置3至5條溝槽。結合圖2，以3條溝槽為例，其中溝槽布置在舵兩側表面，沿流線方向，分別布置於左側上部及右側下部，設展長為L，靠近螺旋槳ー側為前端，左側舵面上的3條溝槽前端分別位於距上翼剖面O. 1L、0. 2L、
O.3L處，右側舵面上的3條溝槽前端分別位於距下翼剖面O. 1L、0. 2L、0. 3L處，溝槽底部為直線，其所在直線與翼剖面成10度角，溝槽長度為O. 5L。溝槽為V型槽，開ロ角度30度，溝槽中心位於舵體最厚處。
權利要求
1.一種仿生耦合船用舵，其特徵是在翼形舵的每ー側舵面上開設有3-5條溝槽，所述溝槽分別位於翼形舵的一個側舵面的上部及另ー側舵面的下部，所述溝槽為V型槽，溝槽底部為直線，溝槽底部的直線與翼剖面成10度角。
2.根據權利要求I所述的ー種仿生耦合船用舵，其特徵是V型溝槽的開口角度30度。
3.根據權利要求I或2所述的ー種仿生耦合船用舵，其特徵是溝槽長度為舵的展長的O. 5倍。
4.根據權利要求I或2所述的ー種仿生耦合船用舵，其特徵是溝槽中心位於舵體最厚處。
5.根據權利要求3所述的ー種仿生耦合船用舵，其特徵是溝槽中心位於舵體最厚處。
6.根據權利要求I或2所述的ー種仿生耦合船用舵，其特徵是所述溝槽為3條，設展長為L，以舵的靠近螺旋槳的一端為前端，3條溝槽前端分別位於距翼剖面O. 1L、0. 2L、0. 3L處。
7.根據權利要求3所述的ー種仿生耦合船用舵，其特徵是所述溝槽為3條，設展長為L,以舵的靠近螺旋槳的一端為前端，3條溝槽前端分別位於距翼剖面O. 1L、0. 2L、0. 3L處。
8.根據權利要求4所述的ー種仿生耦合船用舵，其特徵是所述溝槽為3條，設展長為L,以舵的靠近螺旋槳的一端為前端，3條溝槽前端分別位於距翼剖面O. 1L、0. 2L、0. 3L處。
9.根據權利要求5所述的ー種仿生耦合船用舵，其特徵是所述溝槽為3條，設展長為L,以舵的靠近螺旋槳的一端為前端，3條溝槽前端分別位於距翼剖面O. 1L、0. 2L、0. 3L處。
全文摘要
本發明提供的是一種仿生耦合船用舵。在翼形舵的每一側舵面上開設有3-5條溝槽，所述溝槽分別位於翼形舵的一個側舵面的上部及另一側舵面的下部，所述溝槽為V型槽，溝槽底部為直線，溝槽底部的直線與翼剖面成10度角。本發明的結構合理、安裝簡便、成本低、減阻及抗失速效果良好。本發明能夠有效的控制舵體邊界層，減小舵體阻力，改善其空泡性能，減少舵的剝蝕和振動，並且結構簡單，無附加裝置。
文檔編號B63H25/38GK102689686SQ20121018159
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月5日 優先權日2012年6月5日
發明者於凱, 公樸, 華佳, 常欣, 王超, 程相茹, 郭春雨, 黃勝 申請人:哈爾濱工程大學