用於船用舵的舵杆的製作方法

2023-10-04 20:45:04

專利名稱：用於船用舵的舵杆的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於船用舵的舵杆。
背景技術：
船舶的舵的舵杆主要由熟鐵製成。如果要鍛造具有大長度的舵杆，只有很少量的具有相當產能的鍛造可供使用，而且大多數舵杆特別是長度大於10m的舵杆的訂單接近於鍛造的產能，在這些方面產生困難。此外，這種長的且經常直徑大的舵杆具有大的重量，該重量通常超出100噸-限度。這就又需要特殊的結構將舵葉支承和懸掛在舵杆上。

發明內容
因此本發明的目的在於，提供一種舵杆，在大的長度時其重量較小且其一部分由金屬材料特別是熟鐵製成，儘管如此仍保持大的抗彎強度和抗扭強度。
本發明的目的通過具有權利要求1給出的特徵的按開頭所述形式的舵杆實現。
據此，本發明在於，舵杆具有由金屬材料特別是熟鐵製成的末端部分和與末端部分連接的由非金屬材料製成的中間部分。
根據本發明優選的實施方式，舵杆的非金屬材料的中間部分由碳-纖維複合材料或由碳-纖維優選由石墨纖維製成。
此外，本發明設定於，舵杆的兩個由熟鐵製成的末端部分在其彼此面向的端側上具有頸狀縮小的軸頸形部分，其環繞的表面設有結構作為用於由碳-纖維製成的中間部分的附著面，它們以線圈的形式圍住軸頸形部分，其中碳-纖維在舵杆中間部分長度上延伸的整個線圈區域中用澆鑄樹脂包封和澆鑄。
本發明其它優選構造是從屬權利要求的主題。
本發明舵杆的構造的優點在於，能夠製造用於船用舵的具有大長度、大直徑且大重量的舵杆，而不需要為此用熟鐵製造整個舵杆，因為只有舵杆的末端部分由熟鐵製造，而在末端部分之間的舵杆中間部分由非金屬材料製成而且特別是由碳-纖維複合材料或由碳-纖維優選由石墨纖維製成，其以線圈的形式構成舵杆的中間部分，其中碳-纖維複合材料或碳-纖維的線圈延伸直到舵杆末端部分的相對置的端部中並與其固定地連接。這樣創造一種舵杆，其末端部分由熟鐵製成並且因此可以承受最大的載荷。此外，舵杆的由熟鐵製成的末端部分接納用於在舵杆筒內舵承中支承舵杆的支承件。


在附圖中示例地示出本發明的對象，其中圖1示出了設置在船尾區域內的舵裝置，它包括一個設置在舵杆筒內舵承中的舵杆；圖2示出了舵裝置的放大圖，其中一部分為側視圖，一部分為垂直截面圖；圖3示出了舵杆的視圖，它包括由熟鐵製成的端側的部分和由非金屬材料製成的舵杆中間部分；以及圖4示出了舵杆的視圖，它包括由熟鐵製成的末端部分和由卷繞的碳-纖維製成的與末端部分連接的中間部分。
具體實施例方式
在圖1和2示出的實施方式中，附圖標記10表示船體，20表示具有其端部20a、20b的舵杆筒內舵承，30表示舵葉，40表示舵杆。
設計成懸臂梁的舵杆筒內舵承20通過其上端部20a與船體20固定地連接並具有內孔25，該內孔25容納舵杆40。舵杆筒內舵承20穿入舵葉30中，其舵葉30與穿過舵杆筒內舵承20內孔25的舵杆40的自由的下端部20b固定地連接。在舵葉30中形成的優選圓柱形的引入部分35通過側向外板36、37限定，用以容納舵杆筒內舵承20的自由端20b(圖2)。
為了支承舵杆40，舵杆筒內舵承20至少具有一支承件。在圖2所示實施例中，設置兩支承件70、71，即一個內支承件70和一個外支承件71，其中支承件70在舵杆筒內舵承20的內壁面上形成，另一支承件71在舵杆筒內舵承的外壁面上或在設置在舵葉30上的支承件的內壁面上形成。
在舵杆筒內舵承20中支承的舵杆40這樣構成，其兩末端部分41、42由熟鐵製成，而舵杆中間部分45由非金屬材料製成，特別是由碳-纖維複合材料或由碳-纖維優選由石墨纖維製成(圖3)。熟鐵理解為含碳量小於0.8％的鐵。
為了固定舵杆40的中間部分45，可以設有不同的結構設計。如按圖4的實施方式所示，兩末端部分41、42的彼此相對置的端側具有軸頸形的部分51、52，它們優選設有一種外壁結構51a、52a，以確保由碳-纖維製成的舵杆中間部分45的附著性和耐久性。優選的是，碳-纖維或碳-纖維複合材料通過線圈60固定到末端部分41、42的軸頸51、52上，其中線圈在兩軸頸51、52的圓周上並在舵杆中間部分45的整個長度上延伸。為了提高強度，碳-纖維用澆鑄樹脂包封及澆鑄。
在最小重量情況下舵杆可以製成很長，在這方面本發明舵杆構造是特別有利的。例如對於長度為10m的舵杆，其重量比完全由熟鐵製成的舵杆的重量要減小50％以上。
在另一實施方式中設定，設置在舵杆筒內舵承20中的舵杆40在設置在舵杆筒內舵承20中的支承件70、71的區域內具有材料加強部分80，在此優選材料加強部分80設置在舵杆筒內舵承末端20b的區域內。材料加強部分80在舵杆40上形成，優選在設置於舵杆筒內舵承20上的內支承件70的區域內在舵杆40的末端部分42上形成(圖2)。
附圖標記表10船體20舵杆筒內舵承20a 舵杆筒內舵承上端20b 舵杆筒內舵承下端25內孔30舵葉35圓柱形引入部分36側向外板37側向外板40舵杆40a 舵杆下端41末端部分42末端部分45舵杆中間部分51軸頸52軸頸51a 表面結構52a 表面結構60碳-纖維線圈70內支承件71外支承件80材料加強部分
權利要求
1.一種用於船用舵的舵杆，其特徵在於舵杆(40)具有由一種金屬材料特別是熟鐵製成的末端部分(41、42)和一與這些末端部分(41、42)連接的由一種非金屬材料製成的舵杆中間部分(45)。
2.如權利要求1的舵杆，其特徵在於舵杆(40)的由非金屬材料製成的中間部分(45)由一種碳-纖維複合材料或由碳-纖維優選由石墨纖維製成。
3.如權利要求1或2的舵杆，其特徵在於舵杆(40)的兩個由熟鐵製成的末端部分(41、42)在其彼此面向的端側上具有頸狀縮小的軸頸形的部分(51、52)，其環繞的表面設有結構(51a、52a)作為用於由碳-纖維製成的舵杆中間部分(45)的附著面，所述碳-纖維以線圈(60)的形式包圍末端部分(41、42)上的軸頸形的部分(51、52)，其中碳-纖維在整個沿舵杆中間部分(45)長度延伸的線圈區域中用一種澆鑄樹脂包封和澆鑄。
4.如權利要求1-3之一的舵杆，其特徵在於舵杆(40)的末端部分(41、42)與舵杆的中間部分(45)長度之比為
5.如權利要求1-4之一的舵杆，該舵杆設置在一舵杆筒內舵承(20)中，其特徵在於舵杆(40)在設置於舵杆筒內舵承(20)中的支承件(70、71)的區域內具有材料加強部分。
6.如權利要求5的舵杆，其特徵在於所述材料加強部分(80)設置在舵杆筒內舵承末端(20b)的區域內。
7.如權利要求5或6的舵杆，其特徵在於所述材料加強部分(80)在設置於舵杆筒內舵承(20)上的內支承件(70)的區域內形成。
全文摘要
一種用於船用舵的舵杆(40)，具有由金屬材料特別是熟鐵製成的末端部分(41、42)和一與末端部分(41、42)連接的由非金屬材料製成的舵杆中間部分(45)，使得舵杆在長度很長時也具有相對小的重量，同時保持大的抗彎強度和抗扭強度。
文檔編號B63H25/38GK1891571SQ200510138020
公開日2007年1月10日 申請日期2005年10月11日 優先權日2005年6月30日
發明者D·萊曼 申請人:貝克船舶系統有限及兩合公司