[發(fā)明專利]一種仿生耦合船用舵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210181591.8
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102689686A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王超;公樸;郭春雨;常欣;于凱;程相茹;華佳;黃勝
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: B63H25/38
• 分類號: B63H25/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種船舶推進(jìn)裝置，具體地說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，舵前來流的攻角就會很大，舵表面某些部位的邊界層壓力會降低至淡水溫度條件下水的汽化壓力，便會使得舵表面壓力分布不均勻，增大了舵的阻力，同時在舵的表面產(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，就會發(fā)生猛烈的爆破，在舵光滑表面上會出現(xiàn)許多被剝蝕的微孔，縮短舵的壽命，在氣泡爆破的同時，還會產(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。從試驗測試和數(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竦枚啵範(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，避免了直接從固體壁面上流過而損失大量的能量，起到了隔離壁面和高速流體的作用。低速流帶抑制了流動的不穩(wěn)定性,降低了邊界層內(nèi)的湍動能,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

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理、安裝簡便、成本低、減阻及抗失速效果良好的仿生耦合船用舵。

本發(fā)明的目的是這樣實現(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。

本發(fā)明還可以包括：

1、V型溝槽的開口角度30度。

2、溝槽長度為舵的展長的0.5倍。

3、溝槽中心位于舵體最厚處。

4、所述溝槽為3條，設(shè)展長為L，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0.1L、0.2L、0.3L處。

本發(fā)明從舵阻力和空泡產(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，通過溝槽前后之間的壓力差使水向前流動，控制流體在舵表面的展向流動，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。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)合理、安裝簡便、成本低、減阻及抗失速效果良好。

本發(fā)明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，并且結(jié)構(gòu)簡單，無附加裝置。

附圖說明

圖1是普通螺旋槳單個槳葉尾流分布圖。

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的左視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(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1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小，會影響預(yù)防空泡效果，同時也不易過大，會導(dǎo)致舵的強(qiáng)度不夠，影響使用壽命，通過強(qiáng)度分析確定溝槽的最佳深度。

本發(fā)明的仿生耦合船用舵，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)展長為L，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0.1L、0.2L、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0.1L、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，溝槽長度為0.5L。溝槽為V型槽，開口角度30度，溝槽中心位于舵體最厚處。