專利名稱：一種仿生耦合船用舵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種船舶推進(jìn)裝置，具體地說(shuō)是一種船舶仿生耦合舵。
背景技術(shù)：
安裝在船舶上的舵一般布置在螺旋槳后，與螺旋槳的距離很近，因此受螺旋槳尾流的影響很大，當(dāng)船舶的航速和螺旋槳的轉(zhuǎn)速高于一定臨界值，或在舵打一定舵角時(shí)，舵前來(lái)流的攻角就會(huì)很大，舵表面某些部位的邊界層壓力會(huì)降低至淡水溫度條件下水的汽化壓力，便會(huì)使得舵表面壓力分布不均勻，增大了舵的阻力，同時(shí)在舵的表面產(chǎn)生空泡，而且這種氣泡推移至減化系數(shù)較小的切面位置時(shí)，就會(huì)發(fā)生猛烈的爆破，在舵光滑表面上會(huì)出現(xiàn)許多被剝蝕的微孔，縮短舵的壽命，在氣泡爆破的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生很大噪聲。目前有很多減少阻力和空泡的方法，如采用合適的切面形式及厚度；將舵底部的 導(dǎo)邊曲線削圓角以防止舵底空泡現(xiàn)象；安裝舵的尾軸包套以預(yù)防螺旋槳輪榖的空泡現(xiàn)象；磨光并拋光所有的焊接處以預(yù)防不規(guī)則表面的空泡現(xiàn)象；將舵表面連接處間隙周邊部分削圓角或?qū)㈤g隙尺寸盡可能減小以預(yù)防間隙空泡現(xiàn)象。而這些措施只能對(duì)某種空泡進(jìn)行預(yù)防，并不能兼顧所有空泡，并且加工復(fù)雜。而減小螺旋槳荷載的方法雖然能夠很有效的減少舵產(chǎn)生的阻力和表面的空泡，但是不能充分利用主機(jī)的功率，使推進(jìn)效率降低。從試驗(yàn)測(cè)試和數(shù)值模擬結(jié)果得出，脊?fàn)畋砻娴酿ば缘讓雍穸缺裙饣砻娴囊竦枚?，脊?fàn)畋砻娼趨^(qū)存在著低速流帶，使得外部高速流體從低速流帶上流動(dòng)，避免了直接從固體壁面上流過(guò)而損失大量的能量，起到了隔離壁面和高速流體的作用。低速流帶抑制了流動(dòng)的不穩(wěn)定性，降低了邊界層內(nèi)的湍動(dòng)能，減小了近壁區(qū)的平均速度梯度，結(jié)果便導(dǎo)致表面摩擦阻力的減小。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理、安裝簡(jiǎn)便、成本低、減阻及抗失速效果良好的仿生耦合船用舵。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在翼形舵的每一側(cè)舵面上開設(shè)有3-5條溝槽，所述溝槽分別位于翼形舵的一個(gè)側(cè)舵面的上部及另一側(cè)舵面的下部,所述溝槽為V型槽，溝槽底部為直線，溝槽底部的直線與翼剖面成10度角。本實(shí)用新型還可以包括I、V型溝槽的開口角度30度。2、溝槽長(zhǎng)度為舵的展長(zhǎng)的O. 5倍。3、溝槽中心位于舵體最厚處。 4、所述溝槽為3條，設(shè)展長(zhǎng)為L(zhǎng)，以舵的靠近螺旋槳的一端為前端，3條溝槽前端分別位于距翼剖面O. 1L、0. 2L、0. 3L處。本實(shí)用新型從舵阻力和空泡產(chǎn)生的根本原因進(jìn)行考慮，即在舵表面局部壓力過(guò)低的位置處設(shè)置溝槽，溝槽布置方向由螺旋槳尾流分布確定，水可以自由流過(guò)，通過(guò)溝槽前后之間的壓力差使水向前流動(dòng)，控制流體在舵表面的展向流動(dòng)，減小舵造成的阻力，調(diào)整舵體表面的壓強(qiáng)分布，改善其空泡特性。本實(shí)用新 型的結(jié)構(gòu)合理、安裝簡(jiǎn)便、成本低、減阻及抗失速效果良好。本實(shí)用新型能夠有效的控制舵體邊界層，減小舵體阻力，改善其空泡性能，減少舵的剝蝕和振動(dòng)，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)附加裝置。

圖I是普通螺旋槳單個(gè)槳葉尾流分布圖。圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的左視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)的描述溝槽的位置布置在舵表面較易產(chǎn)生空泡的位置，根據(jù)圖I所示螺旋槳的尾流特征，可以獲知舵體表面的壓強(qiáng)分布特點(diǎn)，進(jìn)而找出布置溝槽的部位。溝槽的布置方向由螺旋槳尾流在舵體各剖面處的攻角確定。溝槽的深度選擇不宜過(guò)小，會(huì)影響預(yù)防空泡效果，同時(shí)也不易過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致舵的強(qiáng)度不夠，影響使用壽命，通過(guò)強(qiáng)度分析確定溝槽的最佳深度。本實(shí)用新型的仿生耦合船用舵，在每一側(cè)舵面布置3至5條溝槽。結(jié)合圖2，以3條溝槽為例，其中溝槽布置在舵兩側(cè)表面，沿流線方向，分別布置于左側(cè)上部及右側(cè)下部，設(shè)展長(zhǎng)為L(zhǎng)，靠近螺旋槳一側(cè)為前端，左側(cè)舵面上的3條溝槽前端分別位于距上翼剖面O. 1L、
O.2L、0. 3L處，右側(cè)舵面上的3條溝槽前端分別位于距下翼剖面O. 1L、0. 2L、0. 3L處，溝槽底部為直線，其所在直線與翼剖面成10度角，溝槽長(zhǎng)度為O. 5L。溝槽為V型槽，開口角度30度，溝槽中心位于舵體最厚處。
權(quán)利要求1.一種仿生耦合船用舵，其特征是在翼形舵的每一側(cè)舵面上開設(shè)有3-5條溝槽，所述溝槽分別位于翼形舵的一個(gè)側(cè)舵面的上部及另一側(cè)舵面的下部，所述溝槽為V型槽，溝槽底部為直線，溝槽底部的直線與翼剖面成10度角。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種仿生耦合船用舵，其特征是V型溝槽的開口角度30度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種仿生耦合船用舵，其特征是溝槽長(zhǎng)度為舵的展長(zhǎng)的O. 5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種仿生耦合船用舵，其特征是溝槽中心位于舵體最厚處。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種仿生耦合船用舵，其特征是溝槽中心位于舵體最厚處。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種仿生耦合船用舵，其特征是所述溝槽為3條，設(shè)展長(zhǎng)為L(zhǎng)，以舵的靠近螺旋槳的一端為前端，3條溝槽前端分別位于距翼剖面O. 1L、0. 2L、0. 3L處。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種仿生耦合船用舵，其特征是所述溝槽為3條，設(shè)展長(zhǎng)為L(zhǎng),以舵的靠近螺旋槳的一端為前端，3條溝槽前端分別位于距翼剖面O. 1L、0. 2L、0. 3L處。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種仿生耦合船用舵，其特征是所述溝槽為3條，設(shè)展長(zhǎng)為L(zhǎng),以舵的靠近螺旋槳的一端為前端，3條溝槽前端分別位于距翼剖面O. 1L、0. 2L、0. 3L處。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種仿生耦合船用舵，其特征是所述溝槽為3條，設(shè)展長(zhǎng)為L(zhǎng),以舵的靠近螺旋槳的一端為前端，3條溝槽前端分別位于距翼剖面O. 1L、0. 2L、0. 3L處。
專利摘要本實(shí)用新型提供的是一種仿生耦合船用舵。在翼形舵的每一側(cè)舵面上開設(shè)有3-5條溝槽，所述溝槽分別位于翼形舵的一個(gè)側(cè)舵面的上部及另一側(cè)舵面的下部，所述溝槽為V型槽，溝槽底部為直線，溝槽底部的直線與翼剖面成10度角。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)合理、安裝簡(jiǎn)便、成本低、減阻及抗失速效果良好。本實(shí)用新型能夠有效的控制舵體邊界層，減小舵體阻力，改善其空泡性能，減少舵的剝蝕和振動(dòng)，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)附加裝置。
文檔編號(hào)B63H25/38GK202717029SQ201220260718
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者王超, 公樸, 郭春雨, 常欣, 于凱, 程相茹, 華佳, 黃勝 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)