提高舵轉向效果的裝置的製作方法

2023-05-30 16:36:46 5

專利名稱：提高舵轉向效果的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及提高船舵轉向效果的裝置，包括把海水從一泵傳送到該舵中各導管的至少一個通道和與這些通道連通、把經這些導管供應的海水在舵表面排出的裝置。
公知有各種提高船舵轉向效果的裝置或部件。轉向效果的提高在低速下特別有利於船的操縱。
一種提高船舵轉向效果的裝置為用鉸鏈或樞軸裝在舵的主體上的折板或襟翼，特別是裝在舵的後邊緣上。這類裝置的一個例子可見挪威專利160,126。
另一種輔助裝置為舵表面中或舵表面上用來排出水流、從而有助於提高舵的轉向效果的孔或噴嘴。這類裝置的例子可見英國專利1,309,387和日本專利公告Nos.57,110,597、57,110,598和57,121,998。上述各類裝置所據原理部分是基於，把海水經實際舵杆傳送到舵及其排水口或排水噴嘴。但是，也有這樣的舵提高轉向效果的裝置，海水被動地流入舵後流到排水口，即不用泵把能量賦予海水水流以提高水壓或水速。
本發明涉及一種提高船舵轉向效果的裝置，較之現有各種船舵其效率提高、結構簡化。本發明方案的關鍵一點是，由於舵在偏轉一角度時額外水流傳送到舵的整個一側或表面上，因此生成一附加升力，從而把船操縱到右舷或左舷。在這裡至關重要的是，隨著舵的偏轉，在舵的朝向船尾的表面生成該增加的升力，從而船能正確轉向。
對本發明新穎和特定特徵的充分說明見權利要求。
下面結合附圖詳述本發明，從下述結合附圖的詳述中可清楚看出各特定特徵和優點。
附圖簡要說明如下

圖1為本發明舵裝置第一實施例的縱向局部剖面圖，圖2為圖1中舵裝置的俯視局部剖面圖，圖3為裝在圖1和2實施例中的一分配閥的剖面圖，圖4為一根據圖2稍作修正的實施例，舵處於一偏轉位置，圖5為另一實施例的舵裝置的縱向剖面圖，圖6為圖5中舵裝置的俯視局部剖面圖，圖7為沿圖5中VII-VII線剖取的放大剖面圖，圖8為圖6中舵的前邊緣結構的放大詳圖，圖9為圖8中舵的前邊緣的側視簡圖，圖10示出一調節例如圖6和8實施例的舵的一前緣件的轉動機構的一特定實施例。
圖1、2和4示出實際舵5，其中有一舵杆9。圖1中示出實際船的結構中如所公知用來支承舵的一部件1和另一部件2。圖1示出舵後邊緣上一可轉動襟翼29，它原則上可為一種公知的襟翼。圖1、2和3所示設計中包括兩種提高轉向效果的輔助裝置。本發明主要感興趣的是沿舵5整個前邊緣垂直伸展的葉型或葉型件20。葉型件20可圍繞這些附圖中一軸25樞轉，圖2示出葉型件20位於中性、中央位置，而圖4示出該葉型件位於與舵5的其餘部分成一角度的偏轉位置。如下文詳述，圖4中實際舵5相對圖4中用40表示的船的中心線發生角偏轉。
除了舵5前邊緣的葉型件20，還用排出海水水流的噴嘴30幫助提高舵的轉向效果。這裡要看到，圖1和2中的噴嘴裝置30可樞轉，而在圖4修正實施例中噴嘴固定，從而從舵5筆直向後噴出海水水流。這類固定噴嘴裝置是上述各專利中公知的。但圖1和2中可樞轉噴嘴30與葉型件20相結合更有利於提高轉向效果。
船中的一泵(未示出)把高壓海水加到舵5上。為此，舵杆9中有一通道9A經一轉節裝置3與一室8連通，以便把海水從船中的該泵傳送到舵5。舵中有導管11和12把海水進一步分別傳送到噴嘴裝置30和葉型件20區域。
為了分配經舵杆9中的通道9A傳送的海水，用一閥10調節分別傳送到導管11和導管12的海水的比例；用一向上穿過通道9A並可能穿入船身1的心軸10A設定閥10中一可轉動閥體15的角位。
與圖1一樣，圖2示出分配閥10設定成閥體15堵塞閥的向前開口14，但閥的開口13打開，以便海水流出到導管11後傳送到噴嘴裝置30。圖2中示出各種角位，其中兩個角位用30′和30″表示。
圖3示出另一角位設定，即閥體15位於開口13前方，從而堵塞該開口。因此海水從開口14(見圖2和4)多多少少直接流出到分配導管12的一形成在實際舵5的前邊緣與葉型件20內表面之間空間中的一空腔或一部分。在該中間空間中，當葉型件處於圖2所示中性位置時，有兩個橫向槽形分配導管12A和12B與舵中央、最好與閥10緊鄰的共同空腔12連通。
最後，圖4示出閥體15的位置使得海水同時從兩開口13和14流出，從而噴嘴裝置30以及葉型件20以其分配導管12B提高轉向效果。
在圖4所示偏轉位置中至關重要的是從舵5前邊緣與葉型件20之間空間中的分配導管12B流出的額外海水水流12X。該額外水流12X大大提高了舵的該鄰邊的升力，從而大大有利於提高所需轉向效果。另一方面，由於葉型件20的橫向部20A的端部抵靠舵5的鄰接表面5A，因此在相反一邊分配導管12A被堵塞。因此，可以看到，可通過調節葉型件20的角位調節舵5兩邊的分配導管12A和12B。
如圖2簡示，可用一轉動機構調節葉型件20的角位，該轉動機構包括比方說一與舵杆9相聯的液壓缸21、一操縱杆22和裝在葉型件20上的一轉動臂23，杆22的外端最好與臂23鉸接。圖1也示出杆22和臂23。此外，圖1示出舵5頂邊處一調節舵的襟翼29的另一桿24。因此可協調葉型件20與襟翼29的角運動。
在這裡，噴嘴裝置30最好與舵的襟翼29製成一體，從而噴嘴隨著調節襟翼29的角位作角運動。圖2示出各種可能的角位，箭頭30′和30″如上所述代表噴嘴裝置30、從而舵的襟翼29的兩種角位。圖2還示出噴嘴的兩種橫向成直角位置以及噴嘴(30A-B)筆直向後的一中性位置。顯然，葉型件角位與噴嘴方向的協調是這兩個輔助裝置相結合獲得最佳效果的關鍵。
圖1還示出噴嘴裝置30的一種特殊設計，在該設計中，噴嘴分成一上部噴嘴出口30A和一下部噴嘴出口30B，這兩個出口互相會聚，一中間裂開件30C接受來自導管11的水流。實際舵5後邊緣處導管與其中有噴嘴30的襟翼29之間接合處顯然必須有某種轉節連接。這類轉節在各實施例中是公知的，不再贅述。
用上述舵裝置對船的操縱如所公知地用船橋上的操縱裝置進行控制，從而可在整個系統中以公知方式使用電子或液壓控制和轉向裝置。這樣，可調節泵(例如壓艙水泵)、分配閥、葉型件的角位或舵後邊緣處的折板或襟翼。
在轉向時，比方說在接到來自船橋的船向右轉的指令時，葉型件的角度保持不變，直到舵偏轉比方說10°，這相當於一邊的分配導管被堵塞，整個水流被導向舵的左舷。然後舵的左舷的壓力比右舷低，舵被推向左舷。從而船向右轉。當舵在同一方向進一步角運動時，葉型件相對舵保持同一位置而跟隨其轉動。
按照圖1和2所示實施例，同時可在舵中的導管中向後引導一海水水流，噴嘴裝置30中的裂開件30C還起文丘裡管的作用而進一步提高噴嘴裝置30所加的推力。由於舵的襟翼的後邊緣處的噴口可轉動，因此在舵的偏轉不大時特別有用，特別是，噴嘴角度可調節成與舵的縱向軸線成90°。噴嘴和舵的折板或襟翼的角度偏轉可為舵本身的兩倍。
在圖5和其後各附圖所示的本發明第二實施例中，在許多方面上，某些部件與結合圖1-4所述部件相同。因此，圖5示出實際船結構的部件41和42以及44。舵45的後邊緣處裝有一可樞轉襟翼59，舵杆用49表示。舵的前邊緣處有一葉型件60，與上述實施例中的葉型件20一樣，葉型件60的角位最好可調節。圖5和6中簡示的噴嘴70與襟翼59製成一體。
在該實施例中，沒有與圖1-4中閥10對應的分配閥，但有輸送船的泵中的水的兩管63和64，從而用船本身中的合適裝置在管63與64之間分配水。這兩個水流然後在做成在舵杆49外、環繞著舵杆49的環形空間的兩獨立通道中進一步向下流動。從圖6和7所示剖面圖中可看得很清楚，環繞舵杆49的環形通道用軸向伸展隔壁49A和49B分成兩通道53和54。這些通道最好與實際舵杆49製成一體。隔壁49A和49B的徑向外邊抵靠圓柱形殼體50的內表面，在舵45轉動過程中兩通道53和54的橫截面大小保持相同。如圖5簡示，船的部件41與舵45之間裝有一轉節裝置49S，因此在舵相對船轉動時通道53和54中的水可不受阻擋地在舵中向下流動。圖7示出舵的可能角偏轉，即相對中心位置向任一邊轉動45°。穿過殼體50的出口51和52分別與在圖5和6中也用51和52表示的導管連通。結合圖5、6和7所述水管的優選形式的優點之一是比圖1-4的設計更簡單，因為無需上述分配閥。
分配導管51經舵的主體45與襟翼59之間接合或鉸接區處的一轉節59S把海水傳送到噴嘴裝置70。此外圖5示出從導管51分流的一垂直分配導管57C，分配導管57C上有分列在舵兩邊的槽口或噴嘴57A和57B，把一部分海水排出到舵的一個表面45A或另一個表面45B。為此在分配導管57C的頂部可用一閥(未示出)控制流到舵的所需表面的這一部分水流。如圖6所示，一部分水流還可從噴嘴58A和58B噴出。這些噴嘴的出口可在襟翼59的前邊緣與實際舵45的後邊緣之間空間中。
上述舵45後邊緣處的額外水流的重要性通常比舵前邊緣處葉型件60的額外水流52X低。與圖1-4葉型件20相比較，首先葉型件60內部有一垂直分配導管62，其兩邊有橫嚮導管或槽口52A和52B。從而從分配導管52B流出的海水可形成圖6所示水流52X。如圖5簡示，葉型件60頂部有一互連導管52與62的轉節62S，從而葉型件60可相對舵45本身進行一定程度的角轉動。
圖8和9更詳細示出調節或控制從葉型件60流出到一邊或另一邊的水流的裝置。圖8示出導管52A被堵塞的角位，而導管52B沿舵45的鄰接邊可排出上述額外水流52X。一用作控制閥的管件62和63套在葉型件60的垂直樞軸上。環繞上述垂直導管的內管件62有兩個相互角位移約為90°的縱向、垂直槽口62A和62B。外管件63相應有兩個槽口63A和63B，它們的相互角位移比槽口62A和62B稍大。管子63緊固在葉型件60中而隨之轉動。但管子62相對舵45固定。因此葉型件60的角轉動會影響到經多多少少重合的槽口從管子62中流出到導管52A或52B的水流。
按照上述說明，內管件52可與舵45的一突起頂部連接，如圖5所示，其底端抵靠在一轉節上。外管件63可看成構成葉型件60的一舵杆並用作上述控制閥的一部件，一轉節可裝在其上、下端的支承點上。
圖5-9未示出使葉型件60發生角轉動的轉動機構，但圖10簡示出這樣一種轉動機構。圖10轉動機構由與實際舵杆相聯的驅動裝置61進行可轉動地驅動，例如用螺紋或渦輪裝置傳動到兩操縱杆66A和66B，這兩個操縱杆可為套管，其外端與葉型件60鉸接，從而使葉型件圍繞軸或導管62轉動到所需角位。
上述各實施例可使舵的各部件的設計簡化，特別就提高舵的性能來說。圖5-9實施例在把海水傳送到各用來提高舵的轉向效果的輔助裝置時還可減小水流阻力。舵的葉型件和後部襟翼可作為獨立部件分開製造，在圖5、6和7中套在舵杆上的轉節-套筒結構可裝配成一獨立部件經相鄰的船體部套在舵杆上。這些實施例的市場意義還在於可把現有船舵改成了本發明轉向效果提高的更先進船舵。
應該看到，以上只是結合附圖簡示和簡述各實施例，主要為了說明本發明原理。在保持本發明基本方案的同時可對上述設計的許多方面作出修正和增加構件。
權利要求
1.提高船舵(5，45)的轉向效果的裝置，包括把海水從一泵傳送到該舵中各導管(11，12，51，52)的至少一個通道(8，9A，63，64)和與這些通道連通、把經這些導管供應的海水在舵表面排出的裝置(20，30，60，70)，其特徵在於，所述排水裝置包括-一葉型件(20，60)，它最好垂直伸展在船舵(5，45)的前邊緣上，並可圍繞一垂直軸樞轉到船舵相對於中心平面任一側的極端位置，-與葉型件(20，60)相聯的分配導管(12A，12B，52A，52B)可調節，從而葉型件通過相對於舵的角偏轉相反的轉動運動，使海水以所述角偏轉沿著朝向船尾的舵表面排出(12X，52X)。
2.按權利要求1所述的裝置，其特徵在於，葉型件(20，60)圍繞所述垂直軸線的角位移可用一與舵杆(9)相聯的公知轉動機構(21，22，23，61，66A，66B)調節，該轉動機構包括至少一根操縱杆(22，66A，66B)，其一端與葉型件(20，60)直接或間接鉸接。
3.按權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，葉型件(60)有與一中心導管連通的內部導管(52A，52B)，該中心導管最好與所述垂直軸(62)重合，兩內部導管向外通向葉型件(60)的兩邊，根據葉型件(60)相對所述垂直軸(62)的角位把海水排出到葉型件外部後分配到一邊或另一邊。
4.按權利要求3所述的裝置，其特徵在於，用一控制閥把海水分配到所述一邊或所述另一邊，該控制閥包括與所述垂直軸同心的兩管件(62，63)，其中一管件(62)可轉動地與船舵(45)連接，而另一管件(63)可轉動地與葉型件連接，兩管件(62，63)各有一對相配合、軸向伸展的槽口(62A，62B，63A，63B)，這些槽口根據葉型件(60)的角位或多或少地打開和關閉，使得另一管件(63)的兩槽口(63A，63B)分別與兩分配導管(52A，52B)連通。
5.按權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，船舵(5)前邊緣與葉型件(20)內表面之間的空間(12，12A，12B)構成所述分配導管。
6.按權利要求1-5中任一權利要求所述的裝置，其特徵在於，船舵(5，45)後邊緣處有一噴嘴裝置(30，70)，其在水平面中的角度可調，該噴嘴裝置用來排出經船舵中一導管(11，51)傳送的海水。
7.按權利要求6所述的裝置，其特徵在於，該噴嘴裝置(30，70)裝在舵後部一可樞轉的襟翼(29，59)中。
8.按權利要求1-7中任一權利要求所述的裝置，其特徵在於，用環繞舵杆(49)的一環形空間(53，54)作為所述通道(63，64)的一部分；用一轉節裝置(49S)實現船體(41)與船舵(45)之間的轉動連接。
9.按權利要求6或7或8所述的裝置，其特徵在於，該環形空間分成(49A，49B)兩通道(53，54)，一通道(53)與通向噴嘴裝置(70)的一導管(51)連通，另一通道(54)與通向葉型件(60)的一導管(52)連通。
10.按權利要求6或7所述的裝置，其特徵在於，所述通道(8，9A)的一部分伸展在舵杆(9)中；舵杆軸向上有一把海水傳送到葉型件(20)和噴嘴裝置(30)的分配閥(10)，通道(8，9A)中最好有一閥操縱心軸(10A)。
11.按權利要求10所述的裝置，其特徵在於，該分配閥(10)包括一可轉動閥體(15)，該閥體根據其轉動位置可或多或少堵塞兩閥口(13，14)，一閥口與一通向噴嘴裝置(30)的導管(11)連通，另一閥口與葉型件(20)的分配導管(12，12A，12B)連通。
全文摘要
用於提高船舵(5)轉向效果的裝置,包括把海水從一泵傳送到該舵中各導管(11)的至少一個通道和與這些通道連通、把經這些導管供應的海水在舵表面排出的裝置(20)。所述排水裝置包括一葉型件(20),它最好垂直伸展在船舵(5)的前邊緣上,可圍繞一垂直軸樞轉到船舵中心平面任一邊的極端位置。此外,與葉型件(20)相聯的分配導管(12A,12B)可調,從而葉型件相對舵的角偏轉使得海水以所述角偏轉沿朝向船尾的舵表面排出(12X)。
文檔編號B63H25/46GK1251071SQ98803668
公開日2000年4月19日 申請日期1998年3月19日 優先權日1997年3月24日
發明者阿里爾·K·薩穆埃爾森 申請人:挪威國家石油公司