一种船舶用的闸门舵结构

本技术涉及船舶设备，尤其是涉及一种船舶用的闸门舵结构。

背景技术：

1、随着海上运输业和船舶技术的迅速发展，造船技术的不断提高和航行速度的日益增加使得人们将目光转移到船舶噪音限制上来。为此急需对船舶进行减振设计和处理，减少振动与噪声对船舶安全和营运人员的健康影响的同时，维护海洋生物的正常生活环境，进而提升船舶安全与船舶使用寿命。

2、根据有关资料表明，船只的辐射噪音主要有机械(主辅机)、螺旋桨、水动力等三大类噪音源，分别形成机械噪音、螺旋桨噪音、水动力噪音。在中高速航行时，螺旋桨噪音是最主要噪音来源。降低螺旋桨噪音对不同螺旋桨有不同方法，如喷气、喷水、改变桨叶形状或材料、设置有利的螺旋桨位置等。

3、舵设备作为船舶等航行设备上用于改变和保持航行方向的一种装置，是控制船舶航向的重要设备。常用舵的类型按舵杆轴线在接近舵叶宽度上的位置不同可分为普通舵、平衡舵和半平衡舵三种。按舵的固定方式分为支撑舵、半悬挂舵和悬挂舵三种。按舵叶剖面的形状可分为流线型和平板舵。通过改变常规舵对船舶螺旋桨周围尾迹、减小螺旋桨的磨损，可以实现整体性能增加的同时减小螺旋桨噪音。

4、中国专利cn202180021757.7公开了一种具有配置在船的螺旋桨的两侧的左舵和右舵的门舵，提供能够降低船在航海中的能量消耗的门舵。在具有由配置在船尾的螺旋桨的两侧的左舵和右舵构成的一对舵的门舵中，在后视观察时，由沿左右方向延伸的第1舵部和沿上下方向呈直线状延伸的第2舵部形成所述舵，将所述第2舵部的前后方向的舵弦长度形成为所述螺旋桨的直径的40％～100％，在侧视观察时，将所述螺旋桨设置在从第2舵部的前缘起舵弦长度的15％～65％之间，在侧视观察时，将对所述舵进行驱动的舵轴设置在从所述第2舵部的前缘起舵弦长度的30％～50％的位置。

5、目前现代海船普遍采用流线型舵，其在骨架的外围以流线型的复板覆盖而成，剖面呈流线型。这种舵的舵效好主要体现在：1.水动力性能好，升力系数高，阻力系数低；2.空心水密构造强度高，而且可以获得一定浮力，减少舵承上的压力。

6、作为船舶附体，不可避免的会带来阻力增加。对于不同艉型、舵型及舵的安装位置，所产生的附加阻力也不同。流线型舵的阻力一般取其自身摩擦阻力的1.5倍。对于摩擦阻力，由于舵叶表面弯曲度产生的边界层分离以致产生漩涡，改变了外部流线，降低了水流速度，一定程度上降低了摩擦阻力。所以舵叶弯曲表面引起的摩擦阻力增加与漩涡区摩擦阻力减小有所抵消。

7、另外由于附加门舵改变了船尾船型，对船体粘压阻力的改变更为显著。所以设计门舵流线时更应该注意船的后体收缩速度，如果收缩较缓和，曲面流速较缓慢导致推迟(或避免)分离现象，可以减小后体形状带来的粘压阻力。

8、所以根据经验数据，船型参数设计时应当注意：1.后体收缩要缓和，避免船尾产生大量漩涡，所以在设计门舵时应当保证纵向流线能够和船体贴合，以此降低粘压阻力。2.应当避免船体曲率变化变大，在横剖面上避免船体曲线变化过于生硬，否则过于隆起或内凹的两肩部处容易产生漩涡。

技术实现思路

1、本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种船舶用的闸门舵结构，所述闸门舵结构可以减小螺旋桨噪声、增加推进性能、保护海洋生物，所述闸门舵结构改变了位于舵杆轴线的传统舵，采用关于船体中纵剖面对称的两片舵叶的设计，安装于螺旋桨两侧，外形类似于一道闸门，同时可以参考高速公路两侧的隔音墙，在改变船尾流场和推理性能的同时，直接为海洋动物设置了一道隔音屏障，有效降低螺旋桨噪音。

2、本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种船舶用的闸门舵结构，包括左舵叶和右舵叶，所述左舵叶和右舵叶对称设于螺旋桨的两侧，

4、所述左舵叶包括左凸台和左叶片，所述左凸台顶端与船体相接，所述左凸台底端与左叶片相连；

5、所述右舵叶包括右凸台和右叶片，所述右凸台顶端与船体相接，所述右凸台底端与右叶片相连。

6、在本实用新型的一种实施方式中，所述左凸台和右凸台均包括舵杆、上舵承和舵杆套筒，所述舵杆套筒顶端设有上舵承，所述舵杆套筒中心设有舵杆，所述舵杆穿过上舵承，所述上舵承用于支承舵杆，所述舵杆顶端设有舵头，所述舵头顶端与船体相接，所述舵杆套筒底端与左舵叶或右舵叶连接。

7、在本实用新型的一种实施方式中，所述左舵叶或右舵叶通过垂直法兰固定于舵杆套筒底端。

8、在本实用新型的一种实施方式中，连接垂直法兰时，至少用6只螺栓，为使法兰螺母脱落时螺栓不致滑落，安装时螺母应朝下，并加防止螺母松动的保护装置，且用水泥包塘，作为备用手段，在法兰间还需要装设前后方向的键块，螺杆摩擦处应装上衬套(青铜或铜质)，以防磨损，这种连接方式将整个闸门舵的重量由上舵承承受，但安装、建造、拆卸都较为简单，所以采用这一方式。

9、在本实用新型的一种实施方式中，所述左凸台和右凸台顶部水平截面为正方形，正方形的边长为螺旋桨的半径的0.8235倍。

10、在本实用新型的一种实施方式中，所述左凸台和右凸台沿z方向长度为正方形边长的0.1935倍，其中z沿水深方向。

11、在本实用新型的一种实施方式中，所述左凸台和右凸台之间最近的距离为正方形边长的0.7500倍。

12、在本实用新型的一种实施方式中，所述左叶片和右叶片为倒圆角的叶片。

13、在本实用新型的一种实施方式中，所述倒圆角的半径为正方形边长的0.7500倍。

14、在本实用新型的一种实施方式中，所述左叶片靠近左凸台的位置较厚，所述右叶片靠近右凸台的位置较厚，所述左叶片和右叶片远离船体的一端逐渐变薄。

15、在本实用新型的一种实施方式中，所述左舵叶和右舵叶在y方向的总宽度为正方形边长的2.0875倍，其中y沿船宽方向。

16、在本实用新型的一种实施方式中，所述左舵叶和右舵叶在z方向的总长度为正方形边长的3.6000倍，其中z沿水深方向。

17、在本实用新型的一种实施方式中，所述左舵叶和右舵叶在x、y、z三个方向的长度参数之比设置为a：d：e，即为1.0000：2.0875：3.6000，其中x沿船长方向，y沿船宽方向，z沿水深方向。

18、与现有技术相比，本实用新型优点如下：

19、1.本实用新型提出的一种船舶用的闸门舵结构，采用对称的形式，相较于传统的单一普通舵在螺旋桨滑流的偏转气流中会由于气流的偏差、在船中心形成尾流峰、增加船舶阻力、降低螺旋桨性能等弊端，闸门舵会更大程度的形成均匀流、利用舵向效应产生推力、消除横漂力，同时，闸门舵的应用可以一定程度上减小螺旋桨的磨损；

20、2.闸门舵相较于普通舵可以减小螺旋桨噪音主要基于：(1)相同航速下需要的螺旋桨推力更小，(2)闸门舵旁不存在潜在尾迹，可以在船尾螺旋桨滑流产生的偏转气流中可以产生均匀流尾迹，(3)尾流漂移至船后时闸门舵可以使水流平稳滑过，同时引导不可避免的空泡离开舵叶表面，从而减轻该处的空化现象；

21、3.本实用新型建造成本低，通过提高改变舵叶数量和位置实现尾流的改变，提高推进性能、增加螺旋桨使用寿命的同时，进行了物理上的螺旋桨噪音降噪，达到节能效果、低碳环保、具有良好的经济性、保护海洋生态及海洋生物；

22、4.本实用新型采用圆弧形式将门舵yz方向顺滑过度，而非直角的形式，很大程度上降低了采用桨两边左右形式的门舵带来的粘压阻力，起到整流推进作用的同时，尽可能降低船尾舵叶和流线带来的摩擦阻力和粘压阻力的改变。