一種減少半懸掛舵空泡現(xiàn)象的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種減少半懸掛舵空泡現(xiàn)象的裝置，屬于半懸掛舵設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于設(shè)計(jì)和施工技術(shù)都已非常成熟，半懸掛舵廣泛應(yīng)用于散貨船、油船、集裝箱船、滾裝船等各種船型上。半懸掛舵主要由掛舵臂和舵葉組成，兩者之間存在間隙，掛舵臂固定在船體上，而舵葉則可以繞著舵桿轉(zhuǎn)動。當(dāng)半懸掛舵應(yīng)用在集裝箱船、滾裝船、客滾船等高速船型上時(shí)，其舵葉和掛舵臂之間的間隙大大增加了舵葉空泡現(xiàn)象發(fā)生的可能性?？张莠F(xiàn)象直接影響舵葉的水動力性能，并且會對舵葉結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。
[0003]當(dāng)水流以一定的攻角流向舵葉時(shí)，舵葉一面形成高壓區(qū)，另一面則形成低壓區(qū)，舵葉兩面的壓差產(chǎn)生升力使得船舶轉(zhuǎn)向。在低壓區(qū)，當(dāng)舵葉表面某處的壓力降低至當(dāng)時(shí)水溫對應(yīng)的飽和蒸汽壓力時(shí)將發(fā)生爆發(fā)式汽化，水汽通過界面進(jìn)入氣核并使之膨脹便形成空泡。若空泡在舵葉表面潰滅產(chǎn)生爆炸，這種內(nèi)爆之沖擊力反復(fù)集中于一點(diǎn)，可使表面材料被剝蝕而損壞。船舶在營運(yùn)過程中絕大部分的時(shí)間內(nèi)，特別是以較高速度航行時(shí)，都處于小舵角工況，此時(shí)舵葉與船體中心線之間的角度比較小。然而，舵葉一般都處于螺旋槳的旋轉(zhuǎn)尾流中，舵葉的兩邊會仍然產(chǎn)生較大的壓力差。由于半懸掛舵的舵葉與掛舵臂之間存在間隙，如圖1、2所示，間隙處很容易產(chǎn)生紊流，使得低壓區(qū)流場的局部壓力進(jìn)一步下降，極易產(chǎn)生空泡現(xiàn)象。
[0004]針對以上問題，現(xiàn)有技術(shù)主要有以下幾種常用的方法:
[0005]盡量減小舵葉與掛舵臂之間的間隙，減少紊流；
[0006]采用扭曲舵，減小舵葉與來流的攻角從而使得低壓區(qū)壓力分布更均勻合理；
[0007]在掛舵臂上安裝擾流裝置；
[0008]當(dāng)空泡無法避免時(shí)，在舵葉表面貼不銹鋼保護(hù)膜防止舵葉被空泡腐蝕；
[0009]采用全懸掛舵或其他高性能舵。
[0010]目前減少半懸掛舵空泡現(xiàn)象的幾種方法存在很多缺點(diǎn):
[0011]I)由于轉(zhuǎn)舵以及施工的要求，舵葉與掛舵臂之間需要一定的間隙，間隙過小很多容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)舵時(shí)舵葉與掛舵臂相碰，并給船廠施工精度控制帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)；
[0012]2)扭曲舵的設(shè)計(jì)需要經(jīng)過大量計(jì)算，還會大大提高船廠施工的難度，延長設(shè)計(jì)和建造周期；
[0013]3)擾流裝置可以減輕空泡對于舵葉的腐蝕，但同時(shí)也增加了阻力，影響船舶的經(jīng)濟(jì)性；
[0014]4)在舵葉表面貼不銹鋼保護(hù)膜并不能避免空泡產(chǎn)生，只是一種消極的保護(hù)措施，而且還會增加船廠成本，降低船東對于船舶的滿意度；
[0015]5)采用全懸掛舵或其他高性能舵會大大增加船廠的成本。
[0016]本發(fā)明旨在減少半懸掛舵的空泡現(xiàn)象，同時(shí)減小船廠施工難度，降低建造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的是針對半懸掛舵易于產(chǎn)生空泡腐蝕的現(xiàn)象，提出了一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的解決方案。
[0018]本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0019]一種減少半懸掛舵空泡現(xiàn)象的裝置，包括固定于掛舵臂上部位置的一對上導(dǎo)流裝置1，和固定于舵葉下部位置的一對下導(dǎo)流裝置2 ;所述上導(dǎo)流裝置I包括固定軸3、上軸套4、上襯套5、下軸套6、下襯套7和橡膠導(dǎo)流片8 ;固定軸3、上軸套4和下軸套6固定在掛舵臂上；上襯套5、下襯套7和上橡膠導(dǎo)流片8固定連接，可同時(shí)繞著固定軸3轉(zhuǎn)動，上軸套4與上襯套5以及下軸套6與下襯套7之間都有軸向和徑向的潤滑接觸面，使得上橡膠導(dǎo)流片8能靈活地繞著固定軸3轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)舵時(shí)，轉(zhuǎn)舵?zhèn)认系纳舷鹉z導(dǎo)流片8受到舵葉作用力并繞著固定軸轉(zhuǎn)動至一定的角度并與舵葉貼緊，另一側(cè)的橡膠導(dǎo)流片8則在來流的作用下與舵葉貼緊，導(dǎo)流片與舵葉表面光滑過度，減少紊流和空泡，舵角恢復(fù)到O時(shí)，左右兩舷的上橡膠導(dǎo)流片8在來流的作用下自動與舵葉貼緊，從而減小阻力和空泡；所述下導(dǎo)流裝置2包括固定軸3、上軸套4、上襯套5、下軸套6、下襯套7和下橡膠導(dǎo)流片V，在對應(yīng)的軸套和襯套之間配置上發(fā)條裝置9和下發(fā)條裝置10，上發(fā)條裝置9用于限制下橡膠導(dǎo)流片8'的順時(shí)針轉(zhuǎn)動，下發(fā)條裝置10則用于限制下橡膠導(dǎo)流片8'的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，在上發(fā)條裝置9和下發(fā)條裝置10的作用下，下橡膠導(dǎo)流片8,始終有恢復(fù)到初始位置的趨勢，并與掛舵臂貼緊，從而最大限度地減小舵葉與掛舵臂之間的間隙，改善流場減少空泡。
[0020]進(jìn)一步的，上襯套5、下襯套7和上、下橡膠導(dǎo)流片8、8'通過六邊形的凸臺和凹孔連接。
[0021]進(jìn)一步的，橡膠導(dǎo)流片8具有彈性，降低導(dǎo)流片對于轉(zhuǎn)舵產(chǎn)生的摩擦阻力。
[0022]進(jìn)一步的，所述上橡膠導(dǎo)流片8外側(cè)為直線面，內(nèi)側(cè)為曲線面。
[0023]進(jìn)一步的，所述下橡膠導(dǎo)流片8'內(nèi)、外側(cè)均為曲線面。
[0024]進(jìn)一步的，在上導(dǎo)流裝置I所在位置，舵葉呈外凸弧形結(jié)構(gòu)，掛舵臂呈對應(yīng)的內(nèi)凹弧形結(jié)構(gòu)；在下導(dǎo)流裝置2所在位置，掛舵臂呈外凸弧形結(jié)構(gòu)，舵葉呈平面結(jié)構(gòu)。
[0025]進(jìn)一步的，所述上、下導(dǎo)流裝置1、2的數(shù)量均為一對，分別位于掛舵臂和舵葉的外側(cè)。
[0026]本發(fā)明的有益效果在于:
[0027]I)在半懸掛舵舵葉與掛舵臂間隙處安裝固定軸可轉(zhuǎn)動的導(dǎo)流裝置，能有效改善半懸掛舵舵葉與掛舵臂間隙處的紊流從而減少空泡現(xiàn)象。
[0028]2)能在一定程度上減小阻力提高舵效。
[0029]3)由于該裝置可以轉(zhuǎn)動，并不會給轉(zhuǎn)舵帶來太大額外阻力從而增加舵機(jī)的負(fù)擔(dān)。
[0030]4)結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，可大幅度降低船廠減少舵葉空泡現(xiàn)象的成本。
[0031]5)固定軸可轉(zhuǎn)動的導(dǎo)流裝置與目前常用的減少舵葉空泡的方法相比，在有效減少空泡的同時(shí)，還能滿足降低船廠成本和施工難度的要求，具有很強(qiáng)的可操作性。
【附圖說明】
[0032]圖1是半懸掛舵的掛舵臂與舵葉組合的主視圖。
[0033]圖2是位于掛舵臂與舵葉上、下部位的橫剖面圖。
[0034]圖3是本發(fā)明減少半懸掛舵空泡現(xiàn)象的裝置的主視圖。
[0035]圖4是上導(dǎo)流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖5是圖4中A-A向剖面圖。
[0037]圖6是襯套與上橡膠導(dǎo)流片之間的連接示意圖。
[0038]圖7是襯套與上橡膠導(dǎo)流片之間的連接剖面圖。
[0039]圖8是上導(dǎo)流裝置安裝在掛舵臂上的示意圖。
[0040]圖9是舵葉轉(zhuǎn)動時(shí)，上導(dǎo)流裝置安裝在掛舵臂上的示意圖。
[0041]圖10是下導(dǎo)流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖11是襯套與下橡膠導(dǎo)流片之間的連接示