一种曲向导流悬挂舵的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于船舶操舵系统的悬挂舵装置，具体讲是涉及一种曲向导流悬挂舵。
【背景技术】
[0002]目前，现有船舶全套操舵系统一般包括有:挂舵臂铸钢件、挂舵臂舵钮、舵叶、舵叶铸件、舵杆、舵销、上下舵承、舵柄及舵机等主要部分组成，其中挂舵臂采用铸钢件，舵杆采用船用锻钢件，舵叶通常采用传统的NACA型流线型，舵杆通过舵机转动舵柄带动舵叶回转，舵杆与舵叶连接是采用铸件锥孔装配或法兰螺栓安装连接型式，现有传统舵系设计，500总吨以上船舶，均采用装设有挂舵臂铸钢件原始设计，其整套舵系庞大繁杂，具有以下拯待解决缺点:
[0003]I)、各部件之间安装连接繁琐，不但现场装配工作量大，而且舵杆与下舵承之间，舵杆与舵叶之间，舵钮与挂舵臂之间，往往安装后其同轴度、平行度、接触面之间的精度等都难以保证设计要求。
[0004]2)、舵系整个总重量占空船重量比例较大，不但转舵效率较低，而且在航行时，由于尾部挂舵臂的影响，不利于螺旋桨推进效率提高，无法实现船舶的快速性和降低燃油消耗节能性。
[0005]3)、因采用挂舵臂加舵叶型式的传统型舵系设计，当船舶高速航行时，在挂舵臂与舵叶之间、舵叶底端的前部非常容易产生舵空泡现象，舵空泡现象会对邻近的构件产生强烈的剥蚀作用，并在长时间的积累后会腐蚀破坏构件，如附图1所示。
[0006]4)、因为装设有挂舵臂铸钢件结构，所以整个空船重量将增加约0.04%。
[0007]5)、舵叶采用传统的NACA型流线型值，舵叶导流单一，目前技术已无法再提高舵效，舵叶与螺旋桨之间的改进导流拯待解决。
【发明内容】
[0008]为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种曲向导流悬挂舵装置，能够取消挂舵臂铸钢结构，减轻空船重量;简化安装步骤，同时舵叶艏部导流边设计有左、中、右三曲向导流功能，确保具备有高效率，节能及航行快速性能。
[0009]—种曲向导流悬挂舵，包括舵叶、呆舵、舵杆、舵承及舵柄;舵承与舵杆连接，舵柄与舵杆连接，呆舵是舵叶上方的船体结构，呆舵上部与船体的结构外板连接，呆舵内部为筒形，呆舵内部筒形围绕舵杆外径向下延伸至舵杆锥度以上位置。舵杆上设置不锈钢轴套，呆舵内部与不锈钢轴套之间采用非金属合成树脂衬套以水润滑形式相摩擦接触。呆舵由内、外两部分组成，呆舵外部是沿舵叶顶部继续向上基于舵叶顶部型值过渡，使呆舵外部沿舵叶顶部向上延伸，一直向上连接至船体的结构外板部位，呆舵外部侧面是舵叶的首尾向上的加高延续。
[0010]舵承固定在呆舵内壁和舵机平台上，舵承上部凸出舵机平台，舵承下部嵌入呆舵内壁。舵叶设置三向导流边，艏部导流边分上、中、下三节段倾斜扭曲过渡导边;上节段向一侧倾斜，中节段扭曲过渡到下节段向另一侧倾斜;艏部导流边为左、中、右倾斜曲向导边型式;舵叶结构由曲面外板，舵叶顶板、舵叶底板及中间水平隔板和垂直隔板组成封闭结构。舵叶艏部导流边的上节段位于过舵球球心水平面的上部，舵叶艏部导流边的中节段位于过舵球球心水平面上，舵叶艏部导流边的下节段位于过舵球球心水平面的下部，舵叶以过舵球球心的垂直面为基准面，舵叶艏部导流边的上节段以基准面为分界逐渐向一侧偏离;舵叶艏部导流边的中节段位于基准面上，舵叶艏部导流边的下节段以基准面为分界逐渐向另一侧偏离，舵叶艏部导流边扭曲光滑过渡。
[0011]呆舵内部为筒型与舵杆配套设计。船舶运行时处于水面以下，保证船舶的快速性和操纵性，其外形设计成流线型。螺旋桨位于舵叶正前方，螺旋桨的反作用力对舵叶产生较大影响，本实用新型中舵叶采用三向导流型式设计，对艉部伴流场起到了矫正作用，为此呆舵则不会受螺旋桨影响，呆舵的剖面设计成对称型式，呆舵结构外形相当于舵叶结构外形型值的向上延伸体。呆舵结构由内、外两部分组成，呆舵外部是沿舵叶顶部继续向上基于舵叶顶部型值过渡，使呆舵外部沿舵叶顶部向上延伸，一直向上连接至船体的结构外板部位，呆舵外部侧面是舵叶的首尾向上的加高延续;呆舵内部为筒型，呆舵内部筒型围绕舵杆外径，向下延伸到舵杆锥度以上位置，呆舵内部和舵杆不锈钢轴套之间采用非金属合成树脂衬套以水润滑形式相摩擦接触。呆舵的材料由锻钢件和钢板组合而成，呆舵外形设计为舵叶顶部对称中导流剖面的加大型。呆舵的一个承受力是承受舵杆下端水润滑衬套部位传递的舵力，即分担由取消原来的挂舵臂所承受的部分舵组合力，承受来自舵叶在水流中产生的弯矩;呆舵的另一个承受力是来自舵承衬套部位的第二级受力传递，以上两种承受力均通过呆舵传递扩散到船体结构，由于呆舵的缓冲作用，使舵杆受力明显减弱，起到了减小舵杆直径尺寸的作用。
[0012]舵承固定在呆舵内壁和船体上，用以支承舵系的重量。本实用新型设计采用以舵机平台为基本承重面，设计舵承为基本承重面以上半凸出以及基本承重面以下半崁入的结构形式，舵承上部与舵机平台通过钢质调整垫安装连接，舵承下部伸入呆舵内部，通过支撑块与呆舵内部安装连接，以达到二级阶梯传导舵系重力及弯矩的结构形式。第一级受力是将舵系受到的一部分力传递到舵机平台上，第二级受力是将舵系受到的另一部分力及弯矩传递给呆舵筒体，从而通过呆舵扩散到船体结构，起到二级传导力作用。这种分级传导力的舵承设计结构，不但可以缩减舵承的外形尺寸，而且还可以有效传导所受舵系的重力、扭力及弯矩。
[0013]舵叶的内部结构:舵叶包括若干横向板、若干纵向板、外板、顶板及底板;所述若干横向板与若干纵向板构成舵叶的骨架，外板包裹舵叶的骨架，若干横向板、若干纵向板、夕卜板、顶板及底板构成封闭结构。所述若干横向板分为第一类横向板、第二类横向板和第三类横向板，舵叶上部至舵球球心位置的横向板为第一类横向板，舵球球心位置的横向板为第二类横向板，舵球球心位置至舵叶下部的横向板为第三类横向板，若干横向板由舵叶上部至舵叶下部横向板长度逐渐减小;第一类横向板的艏部偏向横向板交线的一侧，第二类横向板为对称横向板，第三类横向板的艏部偏向横向板交线的另一侧。若干纵向板的宽度和对称度决定舵叶在该位置的厚度和对称度;所述若干纵向板分为第一类纵向板和第二类纵向板，由舵叶艉部至安装舵杆位置区域内的纵向板为第一类纵向板，由安装舵杆位置至舵叶艏部区域内的纵向板为第二类纵向板，所述若干纵向板的宽度由舵叶艉部至舵叶艏部先逐渐增大，增大到安装舵杆位置后逐渐减小;第一类纵向板均为对称纵向板，第二类板为非对称纵向板。舵叶靠近螺旋桨的一条边为舵叶的导流边，即舵叶艏部为扭曲过渡导流边，扭曲过渡导流边光滑过渡。第一类横向板艏部与横向板交线的偏差值由上至下逐渐减小。第三类横向板艏部与横向板交线的偏差值由上至下逐渐增大。第一类横向板和第三类横向板艏部的偏转不能超出各自所在平面内舵叶的最大厚度。舵叶的厚度由舵叶上部至舵叶下部逐渐减小。舵叶结构由外板，顶板、底板及中间水平隔板和垂直隔板组成封闭结构，舵叶艏部迎水流导流边设计成曲向导流边型式，从上到下设计扭曲过渡形状，对尾流起到吸收整流作用，起到了高效降耗、快速防腐作用。
[0014]纵向板与纵舯线所在船体剖面的交线称纵向板交线，横向板与舵系中心线所在船体法相剖面的交线称横向板交线。
[0015]舵叶导流边上节段向左倾斜，中节段扭曲过渡到下节段向右倾斜，此曲向导流边舵叶剖面型值的确定是悬挂舵装置舵叶设计的技术核心。对于舵叶导流边左、中、右倾斜曲向导边型式，偏转角的大小将直接决定扭曲舵与桨后流场的作用效果和节能效果。偏转角确定的原则是:结合舵的最大厚度来确定，也就是说导流边偏转最大不能超出舵叶的最大厚度，否则会增加舵航行阻力，抵消扭曲导流边与桨后流场的作用；导流边偏转角过小同样所起作用有限，不能起到明显的节能效果。考虑到舵叶扭曲中线上部厚度大，底部厚度小的特点，上下偏转角也不宜相同。目前船舶设计上的各个舵叶剖面型值都是针对对称剖面的，本设计通过对不同的剖面型值进行偏转，并通过计算软件分析和船模试验对扭曲型值进行优化，形成自有的舵叶剖面型式，也使新型全悬挂舵高效节能性能达到理想效果。
[0016]舵叶安装采用完全悬挂的型式，舵杆穿过呆舵内孔下端与舵叶连接，舵叶重量完全悬挂在舵杆上，这种完全悬挂舵的设计，取消了挂舵臂安装，因为没有挂舵臂结构，所以舵杆承受的舵力会非常大，这样，舵杆直径尺寸将会加到很大，才能承受较大的舵力，为了减小舵杆外径尺寸，我们设计采用将舵杆所承受的一部分舵力分配传递给呆舵承担，这样，我们在呆舵下端内部与舵杆配套安装了轴承衬套，衬套材质采用两种材料，一种是可直接海水润滑合成树脂非金属材料，另一种是也可直接海水润滑的青铜合金材料，舵杆外径与呆舵下衬套内径之间为计算间隙配合，这种设计，其呆舵不但发挥了自身的作用，而且也起到舵叶在受力后将一部分