[实用新型]一种仿生耦合船用舵

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种船舶推进装置，具体地说是一种船舶仿生耦合舵。

背景技术

安装在船舶上的舵一般布置在螺旋桨后，与螺旋桨的距离很近，因此受螺旋桨尾流的影响很大，当船舶的航速和螺旋桨的转速高于一定临界值，或在舵打一定舵角时，舵前来流的攻角就会很大，舵表面某些部位的边界层压力会降低至淡水温度条件下水的汽化压力，便会使得舵表面压力分布不均匀，增大了舵的阻力，同时在舵的表面产生空泡，而且这种气泡推移至减化系数较小的切面位置时，就会发生猛烈的爆破，在舵光滑表面上会出现许多被剥蚀的微孔，缩短舵的寿命，在气泡爆破的同时，还会产生很大噪声。

目前有很多减少阻力和空泡的方法，如采用合适的切面形式及厚度；将舵底部的导边曲线削圆角以防止舵底空泡现象；安装舵的尾轴包套以预防螺旋桨轮榖的空泡现象；磨光并抛光所有的焊接处以预防不规则表面的空泡现象；将舵表面连接处间隙周边部分削圆角或将间隙尺寸尽可能减小以预防间隙空泡现象。而这些措施只能对某种空泡进行预防，并不能兼顾所有空泡，并且加工复杂。而减小螺旋桨荷载的方法虽然能够很有效的减少舵产生的阻力和表面的空泡，但是不能充分利用主机的功率，使推进效率降低。从试验测试和数值模拟结果得出，脊状表面的黏性底层厚度比光滑表面的要厚得多，脊状表面近壁区存在着低速流带，使得外部高速流体从低速流带上流动，避免了直接从固体壁面上流过而损失大量的能量，起到了隔离壁面和高速流体的作用。低速流带抑制了流动的不稳定性,降低了边界层内的湍动能,减小了近壁区的平均速度梯度，结果便导致表面摩擦阻力的减小。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构合理、安装简便、成本低、减阻及抗失速效果良好的仿生耦合船用舵。

本实用新型的目的是这样实现的：

在翼形舵的每一侧舵面上开设有3-5条沟槽，所述沟槽分别位于翼形舵的一个侧舵面的上部及另一侧舵面的下部，所述沟槽为V型槽，沟槽底部为直线，沟槽底部的直线与翼剖面成10度角。

本实用新型还可以包括：

1、V型沟槽的开口角度30度。

2、沟槽长度为舵的展长的0.5倍。

3、沟槽中心位于舵体最厚处。

4、所述沟槽为3条，设展长为L，以舵的靠近螺旋桨的一端为前端，3条沟槽前端分别位于距翼剖面0.1L、0.2L、0.3L处。

本实用新型从舵阻力和空泡产生的根本原因进行考虑，即在舵表面局部压力过低的位置处设置沟槽，沟槽布置方向由螺旋桨尾流分布确定，水可以自由流过，通过沟槽前后之间的压力差使水向前流动，控制流体在舵表面的展向流动，减小舵造成的阻力，调整舵体表面的压强分布，改善其空泡特性。

本实用新型的结构合理、安装简便、成本低、减阻及抗失速效果良好。

本实用新型能够有效的控制舵体边界层，减小舵体阻力，改善其空泡性能，减少舵的剥蚀和振动，并且结构简单，无附加装置。

附图说明

图1是普通螺旋桨单个桨叶尾流分布图。

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是图2的左视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型做更详细的描述：

沟槽的位置布置在舵表面较易产生空泡的位置，根据图1所示螺旋桨的尾流特征，可以获知舵体表面的压强分布特点，进而找出布置沟槽的部位。沟槽的布置方向由螺旋桨尾流在舵体各剖面处的攻角确定。沟槽的深度选择不宜过小，会影响预防空泡效果，同时也不易过大，会导致舵的强度不够，影响使用寿命，通过强度分析确定沟槽的最佳深度。

本实用新型的仿生耦合船用舵，在每一侧舵面布置3至5条沟槽。结合图2，以3条沟槽为例，其中沟槽布置在舵两侧表面，沿流线方向，分别布置于左侧上部及右侧下部，设展长为L，靠近螺旋桨一侧为前端，左侧舵面上的3条沟槽前端分别位于距上翼剖面0.1L、0.2L、0.3L处，右侧舵面上的3条沟槽前端分别位于距下翼剖面0.1L、0.2L、0.3L处，沟槽底部为直线，其所在直线与翼剖面成10度角，沟槽长度为0.5L。沟槽为V型槽，开口角度30度，沟槽中心位于舵体最厚处。