[发明专利]船舵

说明书

技术领域

本发明涉及一种船舵。

背景技术

一般来说，船舵(ship rudders)位于船体的螺旋桨的后方以控制船体的移动方向。在此情况下，舵遭受螺旋桨引发的速度和螺旋桨引发的流角(flow angles)，流角沿着舵跨距(span)而变化。所引发的流根据关于螺旋桨轴线的上部和下部位置而在舵的右侧和左侧处产生不同压力。从船体后方观看舵，右手旋转螺旋桨将在舵表面上产生压力分布，使得在舵的左上部分和右下部分处形成压力侧，且在其右上部分和左下部分处形成吸力侧(suction side)。因此，当具有对称横截面的舵位于船体的高速(20海里/小时或以上)或高负荷螺旋桨的后方时，吸入压力峰值在形成吸力侧的舵表面上造成气穴(cavitation)。为了抑制在舵表面上产生气穴，已开发出不对称的舵，其使舵的关于螺旋桨轴线的上部和下部叶片的前缘部分(即，前部部分)扭转以便沿其整个跨度而具有与螺旋桨引发的进入舵中的流对准的轮廓(profiles)。换句话说，从船体后方观看舵，其中螺旋桨在右手方向上围绕舵旋转，此类常规的不对称舵的关于螺旋桨轴线的上部和下部叶片的前缘部分各别朝向左舷(port side)和右舷(starboard side)扭转。在此结构中，舵的前缘部分不对称地关于螺旋桨的轴线而定位。因此，有可能减少通常在舵表面上造成气穴的沿舵的前缘部分的下部吸入压力区，进而解决常规对称舵的问题。

然而，由于舵的以螺旋桨轴线为中心的上部和下部叶片的前缘部分朝向左舷和右舷扭转，所以常规的不对称舵具有不连续的横截面且必须包含交叉板(scissors plate)以实现结构刚性。另外，具有不连续横截面的前缘不对称舵容易由于螺旋桨的毂涡流(hub vortex)而在前缘部分和交叉板的不连续表面上遭受气穴。

另外，对于具有单个不连续横截面的常规扭转舵来说，存在仅单个交叉板用来抵抗扭转或剪切负荷(shear load)的问题。

此外，对于关于螺旋桨轴线具有不连续地不对称横截面的常规扭转舵来说，前缘部分的整个截面具有不对称形状，进而降低生产率。

由此可见，上述现有的船舵在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的船舵，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的船舵存在的缺陷，而供一种新型结构的船舵，所要解决的技术问题是使其具体地为一种前缘不对称的舵，从而可减小归因于由旋转的螺旋桨引发的加速横向流而作用于舵上的影响，同时防止前缘部分的不连续表面上的气穴侵蚀的风险，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。为达到上述目的，依据本发明的船舵，安置在船体的船尾处的螺旋桨后方以控制船体的移动方向，其包含位于螺旋桨的轴线周围的中部叶片以及位于中部叶片的上侧和下侧处的上部和下部叶片，其中该中部叶片具有相对于穿过螺旋桨的轴线和舵的垂直中心线的平面而具有双侧对称形状的前缘部分，上部叶片具有相对于穿过螺旋桨的轴线和舵的垂直中心线的平面而扭转以在螺旋桨的反向旋转方向上偏置的前缘部分，下部叶片具有相对于穿过螺旋桨的轴线和舵的垂直中心线的平面而扭转以在螺旋桨的正向旋转方向上偏置的前缘部分，且中部叶片的前缘部分在上部和下部叶片的扭转方向上在舵的各侧处相对于上部和下部叶片的前缘部分未形成台阶，但分别在与上部和下部叶片的扭转方向相反的方向上在舵的各侧处形成台阶，在该各侧处中部叶片的前缘部分汇合上部和下部叶片的前缘部分。

在当从船体后方观看螺旋桨时螺旋桨的正向旋转方向为顺时针方向的情况下，上部和下部叶片的前缘部分各别关于螺旋桨的轴线而朝向船体的左舷和右舷扭转。

上部和下部叶片的前缘部分中的每一者可相对于穿过螺旋桨的轴线和舵的垂直中心线的平面以2到8度的角度而扭转。

上部和下部叶片的前缘部分中的每一者可相对于穿过螺旋桨的轴线和舵的垂直中心线的平面成曲线地扭转。

中部叶片的前缘部分可具有对应于螺旋桨的直径的15％到30％的垂直长度。

中部叶片的前缘部分可具有流线型钝头横截面(streamlined bluntcross-section)。

在上部和下部叶片中的每一者中，前缘部分与舵的截面的中心线的偏移距离可被限制在舵的截面的最大厚度的一半以内。