[实用新型]一种减少半悬挂舵空泡现象的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种减少半悬挂舵空泡现象的装置，属于半悬挂舵设计技术领域。

背景技术

由于设计和施工技术都已非常成熟，半悬挂舵广泛应用于散货船、油船、集装箱船、滚装船等各种船型上。半悬挂舵主要由挂舵臂和舵叶组成，两者之间存在间隙，挂舵臂固定在船体上，而舵叶则可以绕着舵杆转动。当半悬挂舵应用在集装箱船、滚装船、客滚船等高速船型上时，其舵叶和挂舵臂之间的间隙大大增加了舵叶空泡现象发生的可能性。空泡现象直接影响舵叶的水动力性能，并且会对舵叶结构产生严重的腐蚀。

当水流以一定的攻角流向舵叶时，舵叶一面形成高压区，另一面则形成低压区，舵叶两面的压差产生升力使得船舶转向。在低压区，当舵叶表面某处的压力降低至当时水温对应的饱和蒸汽压力时将发生爆发式汽化，水汽通过界面进入气核并使之膨胀便形成空泡。若空泡在舵叶表面溃灭产生爆炸，这种内爆之冲击力反复集中于一点，可使表面材料被剥蚀而损坏。船舶在营运过程中绝大部分的时间内，特别是以较高速度航行时，都处于小舵角工况，此时舵叶与船体中心线之间的角度比较小。然而，舵叶一般都处于螺旋桨的旋转尾流中，舵叶的两边会仍然产生较大的压力差。由于半悬挂舵的舵叶与挂舵臂之间存在间隙，如图1、2所示，间隙处很容易产生紊流，使得低压区流场的局部压力进一步下降，极易产生空泡现象。

针对以上问题，现有技术主要有以下几种常用的方法：

尽量减小舵叶与挂舵臂之间的间隙，减少紊流；

采用扭曲舵，减小舵叶与来流的攻角从而使得低压区压力分布更均匀合理；

在挂舵臂上安装扰流装置；

当空泡无法避免时，在舵叶表面贴不锈钢保护膜防止舵叶被空泡腐蚀；

采用全悬挂舵或其他高性能舵。

目前减少半悬挂舵空泡现象的几种方法存在很多缺点：

1)由于转舵以及施工的要求，舵叶与挂舵臂之间需要一定的间隙，间隙过小很多容易导致转舵时舵叶与挂舵臂相碰，并给船厂施工精度控制带来严峻的挑战；

2)扭曲舵的设计需要经过大量计算，还会大大提高船厂施工的难度，延长设计和建造周期；

3)扰流装置可以减轻空泡对于舵叶的腐蚀，但同时也增加了阻力，影响船舶的经济性；

4)在舵叶表面贴不锈钢保护膜并不能避免空泡产生，只是一种消极的保护措施，而且还会增加船厂成本，降低船东对于船舶的满意度；

5)采用全悬挂舵或其他高性能舵会大大增加船厂的成本。

本实用新型旨在减少半悬挂舵的空泡现象，同时减小船厂施工难度，降低建造成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对半悬挂舵易于产生空泡腐蚀的现象，提出了一种经济实用的解决方案。

本实用新型采取以下技术方案：

一种减少半悬挂舵空泡现象的装置，包括固定于挂舵臂上部位置的一对上导流装置1，和固定于舵叶下部位置的一对下导流装置2；所述上导流装置1包括固定轴3、上轴套4、上衬套5、下轴套6、下衬套7和橡胶导流片8；固定轴3、上轴套4和下轴套6固定在挂舵臂上；上衬套5、下衬套7和上橡胶导流片8固定连接，可同时绕着固定轴3转动，上轴套4与上衬套5以及下轴套6与下衬套7之间都有轴向和径向的润滑接触面，使得上橡胶导流片8能灵活地绕着固定轴3转动；转舵时，转舵侧舷的上橡胶导流片8受到舵叶作用力并绕着固定轴转动至一定的角度并与舵叶贴紧，另一侧的橡胶导流片8则在来流的作用下与舵叶贴紧，导流片与舵叶表面光滑过度，减少紊流和空泡，舵角恢复到0时，左右两舷的上橡胶导流片8在来流的作用下自动与舵叶贴紧，从而减小阻力和空泡；所述下导流装置2包括固定轴3、上轴套4、上衬套5、下轴套6、下衬套7和下橡胶导流片8’，在对应的轴套和衬套之间配置上发条装置9和下发条装置10，上发条装置9用于限制下橡胶导流片8’的顺时针转动，下发条装置10则用于限制下橡胶导流片8’的逆时针转动，在上发条装置9和下发条装置10的作用下，下橡胶导流片8’始终有恢复到初始位置的趋势，并与挂舵臂贴紧，从而最大限度地减小舵叶与挂舵臂之间的间隙，改善流场减少空泡。

进一步的，上衬套5、下衬套7和上、下橡胶导流片8、8’通过六边形的凸台和凹孔连接。

进一步的，橡胶导流片8具有弹性，降低导流片对于转舵产生的摩擦阻力。

进一步的，所述上橡胶导流片8外侧为直线面，内侧为曲线面。

进一步的，所述下橡胶导流片8’内、外侧均为曲线面。