[发明专利]船用高性能舵

说明书

技术领域

本发明涉及一种设计为铲形舵的船用高性能舵，包括舵叶、舵杆 筒和舵杆，其中舵叶具有前缘和尾缘。

背景技术

由现有技术已知这种舵。在装入船内的状态，该舵通常沿船的行 驶方向装在一个设在船体上的螺旋桨后方，其中，舵叶的前缘面朝螺 旋桨而尾缘背对螺旋桨。在装入状态，前缘和尾缘通常基本上垂直地 定向。

也称为“high lift rudder(高升力舵)”的高性能舵是指这样的舵， 它产生大的动力学升力并因而具有特别高的舵效。尤其是这种K₂系数 为1.4或更大的舵被认为是高性能舵。K₂系数的大小尤其取决于型面 的形状。所说K₂系数是一个用于按下式确定舵压力的系数：

C_R＝132·A·v²·K₁·K₂·K₃·K_t[N]

v＝速度

K₁＝系数，取决于舵面的展弦比

K₂＝系数，取决于舵型的类型

K₃＝系数，取决于舵的布置

K_t＝系数，取决于推力负荷系数

对于本发明的特定目的而言，在下文中术语“刚性舵”指的是这样 一种舵叶，它由一单个的刚性体组成并且没有可铰接或可运动的部分， 例如可铰接的鳍之类。

发明内容

本发明的目的是，提供一种前言所述类型的高性能舵，其中用一 个没有运动部分的尤其是刚性的舵叶，可以获得良好的机动性能，与 此同时可承受高的负荷，尤其是弯矩，并因而也可以应用于很大型的 船舶。

为实现上述目的，本发明提供一种设计为铲形舵的船用高性能舵， 包括舵叶、舵杆筒和舵杆，其中舵叶具有前缘和尾缘，其特征为：在 横截面内看，舵叶的型面从前缘沿舵纵向直至形成舵型最宽部位的中 央区按第一侧面角扩展，从中央区直至形成舵型最窄部位的后部区按 第二侧面角收缩，并且，从后部区直至尾缘重新扩展；以及，舵杆筒 作为悬臂梁设有用于安装舵杆的中央内部纵向孔并设计为一直伸入到 舵叶内，其中，在舵杆筒的内部纵向孔中设置用于支承舵杆的支座， 舵杆筒以其自由端伸入舵叶内的空隙、凹部或类似结构中，其中，舵 杆的端区从舵杆筒伸出并与舵叶连接，在舵叶与舵杆筒之间未设支承 装置，以及，在舵杆筒中用于支承舵杆的支座设置在舵杆筒的自由端 区域内；第一侧面角为5°至25°。

据此，前言所述类型的高性能舵在横截面内看有这样一种舵叶型 面，它从优选地修圆设计的前缘沿舵纵向直至形成舵型最宽部位的中 央区按第一侧面角扩展，从中央区直至形成舵型最窄部位的后部区按 第二侧面角收缩，以及，从后部区直至优选地设计为直线的尾缘尤其 呈燕尾状重新扩展。此外，舵的舵杆筒作为悬臂梁设有用于安装舵杆 的中央内部纵向孔并设计为伸入到舵叶内，其中，在舵杆筒的内部纵 向孔中设置用于支承舵杆的支座，舵杆筒以其自由端伸入舵杆内的空 隙、凹部或类似结构中，在这里，舵杆以一个端区从舵杆筒伸出并通 过此端区与舵叶连接，在舵叶与舵杆筒之间未设支承装置，以及，在 舵杆筒中用于支承舵杆的内支座设置在舵杆筒自由端区域内。相应地， 本发明是由一种特殊设计的舵型与一种专门的舵支座配置的配合作用 组成。采用所述特殊设计的舵型，大大改善了高性能舵的流动或机动 性能。首先，优选地修圆设计的前缘，保证在所有的舵位或舵角对于 前缘均形成良好的流动性能。通过从后部区至优选地设计为直线状后 部尾缘的燕尾状延伸段，或通过这一区域的扩展，在此区域内的流动 再次得以加速并因而在舵的后部区内再次增大升力。总之，通过该型 面的特殊设计，由于减小漂移而明显改善了航向稳定性和显著改善了 船的控制性能。采用本发明的舵，向右舷和向左舷的舵角可以分别达 70°。后缘除了成直线状设计外也可以设计为凸的或甚至是多重凸的， 例如双凸的。