專利名稱：一種舵，特別是用于船舶的鏟形平衡舵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種舵，特別是用于船舶的鏟形平衡舵。它有一個舵葉及與舵葉聯(lián)接的鰭，安裝在可驅(qū)動的槳軸上的螺旋槳與它相鄰。
特別是在使用具有鰭的鏟形平衡舵的場合中，舵的支承件傳給船體一個非常大的彎矩，該彎矩來自舵所受的合力，該力作用在承舵孔座或舵支承管上，再加上操縱舵所需力矩，該雙軸向應(yīng)力狀況決定了承舵孔座附近舵桿的橫斷面型式，支承部件的尺寸，舵葉與舵桿聯(lián)結(jié)處的尺寸及舵葉翼型厚度。
眾所周知，有良好流體動力特性的鏟形平衡舵，特別是加有導(dǎo)鰭或尾鰭的高效鏟形平衡舵，經(jīng)常被安裝在澆鑄的和/或焊在船尾上的承舵孔座內(nèi)，承舵孔座一般位于船尾突出部分之上，或位于平底上方，或位于固定于船體的尾鰭內(nèi)。
在舵體部分下懸的場合中，彎矩被與船體聯(lián)結(jié)的舵柱承受，但是非常大的舵使用不同的支承設(shè)備。
在一種公知的可固定式的舵中，船體上有一個套筒式的承舵孔座以容納舵桿，舵桿伸入到舵葉內(nèi)，舵葉由多片具有一定間隔的鑲有側(cè)向金屬板的水平金屬薄板組成，伸入舵葉內(nèi)的舵桿通過焊接與舵葉固聯(lián)，于是舵桿可以吸收轉(zhuǎn)矩與彎矩。
具有尾鰭的鏟形平衡舵的支承部件的建造方式使舵產(chǎn)生的彎矩傳至承舵孔座，并由舵桿承受，這樣就必須使用非常厚的舵桿，對于舵桿及其支承部件的大尺寸要求使具有尾鰭的鏟形平衡舵的廣泛使用受到限止，這種情況發(fā)生在具有大約15000噸載重能力的船上。
這種部分下懸舵的雙軸向應(yīng)力狀態(tài)的分離導(dǎo)至流體動力學(xué)上不利的不對稱特性，這是由于舵柱固定在上方以及發(fā)生在下面可移動的平衡面上的間隔效應(yīng)的結(jié)果。因為螺旋槳推出旋轉(zhuǎn)的水流，舵矩經(jīng)常是很不對稱的，所以操縱舵需用較大馬力的操縱設(shè)備。
具有“底基”支承的舵具有很大缺點，即尾流分布對螺旋槳的位置所產(chǎn)生的不利影響以及附體阻力增大。
針對舵，特別是具有鰭的單板或復(fù)板鏟形平衡舵，本發(fā)明要解決的問題是通過設(shè)計一種特殊的承舵孔座，在舵所在位置直接吸收一部分會通過舵桿傳至承舵孔座再傳至船體的彎矩，這種吸收減少了舵桿應(yīng)力，以達(dá)到可使用較細(xì)的舵桿與舵簡單連接的目的。本發(fā)明要解決的另一個問題是把舵建造在這樣一種方式里一無需把舵桿從承舵孔座內(nèi)抽出就可裝拆螺旋槳軸。
按照本發(fā)明，解決問題的方法是把前述的舵建造在這種方式里，即承舵孔座a)被建造成一種懸臂梁的形式，其中有縱向中心內(nèi)孔以容納帶有舵葉的舵桿，b)伸入到與舵桿端固聯(lián)的舵葉中，c)在其內(nèi)孔中裝有舵桿支承軸承，d)在其外壁上裝有舵葉支承軸承以固定舵葉，其高度與內(nèi)孔中的支承軸承的高度大致相同，并且位于舵葉中的舵桿下端位于螺旋槳軸線附近或在其上方。
解決問題的方法之二是前述舵的承舵孔座a)被建造成一種懸臂梁的形式，其中有縱向中心內(nèi)孔以容納帶有舵葉的舵桿，b)伸入到與舵桿端固聯(lián)的舵葉中，
c)在其內(nèi)孔中裝有舵桿支承軸承，d)其自由端伸入到舵葉中的凹槽內(nèi)，并且舵桿下端的一部分伸出承舵孔座，舵葉與舵桿的該部分固聯(lián)，該聯(lián)結(jié)處位于螺旋槳軸線上方。
第一個實施例給出了這樣的可能性，即可以有一種舵與承舵孔座可伸縮的聯(lián)結(jié)方式，還可以使舵桿緊挨操縱設(shè)備，為此目的在承舵孔座內(nèi)設(shè)置一個舵桿支承軸承以架置舵桿，也可以沿舵桿安裝幾個這樣的支承軸承。
于是在船尾部，按現(xiàn)有的建造與加工的技術(shù)可以建造這樣的舵，最好使承舵孔座盡可能地伸入到舵葉內(nèi)，如果入伸達(dá)到或超過舵葉高度的一半將產(chǎn)生明顯的優(yōu)越性。
本發(fā)明的進(jìn)步性在于現(xiàn)在對有尾鰭的鏟形平衡舵的使用范圍大大增加，這樣的尾鰭通常按實際舵的尺寸采用分離或不分離的形式?？侩p軸向應(yīng)力狀態(tài)的分離，彎矩被伸入到舵內(nèi)的承舵孔座吸收然后傳到船體上，而舵的啟動力矩可通過長舵桿傳送。在不改變舵外表尺寸的情況下，可以使用薄剖面翼型使阻力減小。如果考慮到制做價格與安裝，舵與舵桿的這種結(jié)合方式更為有利。該解決方法也給小尺寸的承舵孔座帶來了減少成本與安裝價格的可能性。彎矩與轉(zhuǎn)矩分開的結(jié)果可使支承部件縮小尺寸，因為它們不再經(jīng)受嚴(yán)厲的彎曲應(yīng)變與應(yīng)力。
進(jìn)一步的實施例給出了這樣的優(yōu)越性由于舵桿僅僅是被位于承舵孔座下端內(nèi)的支承軸承架置起來，其下端的一部分伸出承舵孔座與舵葉固定，該聯(lián)結(jié)處位于螺旋槳軸線上方，不需要在承舵孔座外表面上安裝其它支承舵葉的部件。所以，如果要拆下螺旋槳軸，只要先拆下舵葉，無需把舵桿從承舵孔座中取出，因為舵葉與舵桿聯(lián)結(jié)處位于槳軸上方。
下面將通過非限止性實施例及附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明，首先介紹附圖

圖1、本發(fā)明的舵的側(cè)視圖，舵位于船尾部，螺旋槳與舵葉鄰近;
圖2、本發(fā)明的舵的大比例示意圖，舵的承舵孔座內(nèi)有一支承軸承以架置舵桿，承舵孔座外壁上也有一個支承軸承以使舵葉固定于其上，該圖部分為側(cè)視圖，部分為垂直剖面圖;
圖3、承舵孔座與舵桿間及舵桿與舵葉之間的支承軸承布置示意圖;
圖4、本發(fā)明的舵的另一個實施例的大比例示意圖，舵桿架置在承舵孔座上，而舵桿與舵葉聯(lián)結(jié)處位于螺旋槳軸線上方;
圖5、圖4中Ⅴ-Ⅴ線的垂直剖面圖;
圖6、承舵孔座與舵桿之間的支承軸承布置示意圖。
參見圖1至3中的船體10，承舵孔座20，舵葉30，舵桿40。
承舵孔座20成懸臂梁形式，通過其上端20a固定于船體10上，它的縱向中心內(nèi)孔25容納舵桿40，同時承舵孔座20伸進(jìn)到舵葉30內(nèi)，舵葉30在舵桿40的自由下端40b處與舵桿固定，舵桿40穿過承舵孔座20的內(nèi)孔25。
舵葉上的內(nèi)凹槽35最好是園柱形以容納承舵孔座的自由端20b，凹槽由垂向的金屬板31與32構(gòu)成(見圖2)。
在圖2所示的實施例中，承舵孔座20伸入舵葉30的長度超過了舵葉高度的一半，當(dāng)然也可以使承舵孔座20伸入舵葉30的長度更長或稍短一些。
為架置舵桿40，在承舵孔座20的內(nèi)孔25中裝有支承軸承50。在圖2所示的實施例中，支承軸承50位于圖1所示的螺旋槳軸210的軸線200的上方。槳軸上安裝的螺旋槳220與舵葉相鄰，如圖1所示。尾鰭135與舵葉30相聯(lián)并可圍繞垂直軸135a轉(zhuǎn)動，它的控制可由相應(yīng)的裝置完成，或者由舵葉，或者使用單獨的控制裝置。
用于架置舵桿40的支承軸承50位于承舵孔座20的內(nèi)孔25中，最好位于承舵孔座20的下端20b附近。如果必要，可以沿舵桿40安置不止一個支承軸承。舵桿40的最下端40b低于螺旋槳軸線200，并與舵葉30固聯(lián)于70處。
承舵孔座20的外壁上有一外支承軸承51，舵葉30與其固聯(lián)，支承軸承51鄰接內(nèi)支承軸承50，但也可以把所述的支承軸承51安置在承舵孔座20外壁上的其它部位，也可以把幾個外支承軸承51沿承舵孔座20布置以把舵葉30支承在承舵孔座20上。為采用較小的舵葉寬度，承舵孔座20的外壁可以成園錐形地朝其終端20b逐漸變細(xì)。如此將必須制做相應(yīng)的支承軸承51，或設(shè)計相應(yīng)的承舵孔座20的外壁以安裝支承軸承。支承軸承50與51的布置，舵桿40與舵葉30的固定見圖3。
按照圖2、3所示的實施例，承舵孔座20成懸臂梁形式，其內(nèi)有縱向中心內(nèi)孔25以容納裝有舵葉30的舵桿40。承舵孔座20伸進(jìn)到與舵桿端聯(lián)結(jié)的舵葉30中。承舵孔座20的內(nèi)孔25中有支承軸承50用以架置舵桿40，而承舵孔座20的外壁上，大約在支承軸承50同樣的高度有另一個支承軸承51，它被裝在承舵孔座20的內(nèi)孔25的外壁上以支承舵葉。座落在舵葉30中的舵桿40的下端伸至螺旋槳軸線200附近，或低于軸線200。這樣，承舵孔座20的下端20b處有內(nèi)支承軸承50及外支承軸承51。承舵孔座20伸入到舵葉30中的長度超過了舵葉高度的一半，并且它的外壁形狀成園錐形地朝其下端20b逐漸變細(xì)。
如果舵桿40的下端40b與舵葉30固定在螺旋槳軸線200附近，并且它們之間的連接方式允許把舵葉從舵桿上拆下以裝拆槳軸210，那么在裝拆槳軸時，首先拆下舵葉30，然后只需把舵桿40稍微回撤便可得到裝拆槳軸所需的空間。
參見圖4至6所示實施例的船體110，承舵孔座120，舵葉130，舵桿140，與舵葉130聯(lián)接的尾鰭135。舵葉130上有一個最好是園柱形的凹槽155以容納承舵孔座120的自由端120b。
承舵孔座120成懸臂梁形狀，其縱向中心內(nèi)孔125可容納與舵葉130固聯(lián)的舵桿140。承舵孔座120下伸到與舵桿下端固聯(lián)的舵葉130中。內(nèi)孔125中有一個支承軸承150以架置舵桿140，它最好位于承舵孔座120的下端120b處。舵桿下端140b的一部分145伸出承舵孔座120，并在170的位置與舵葉130固聯(lián)，固聯(lián)采用可拆卸的方式以利于螺旋槳軸的拆裝。舵桿140與舵葉130的聯(lián)結(jié)處170位于槳軸200的上方，這樣，當(dāng)需要拆卸槳軸時只需把舵葉130從舵桿140上卸下，沒必要把舵桿從承舵孔座中抽出，因承舵孔座120的下端120b與舵桿140的下端均位于螺旋槳軸線之上。圖4至6所示的實施例僅有一個舵桿支承軸承150，不需安裝承舵孔座120外壁上的舵葉支承軸承。舵葉130上有凹槽160以容納承舵孔座120的下端120b。
按圖4至6給出的實施例，承舵孔座120成懸臂梁形狀，其內(nèi)有縱向中心內(nèi)孔125以容納裝有舵葉130的舵桿140。承舵孔座120伸入到與舵桿端固聯(lián)的舵葉130內(nèi)，其內(nèi)孔125中有一個舵桿支承軸承150，承舵孔座120下端120b伸入到舵葉130內(nèi)的凹槽160內(nèi)，舵桿140的下端140b的一部分145伸出承舵孔座120。舵葉130與舵桿140在已述及的伸出部分145的端部聯(lián)結(jié)，該聯(lián)結(jié)處位于螺旋槳軸線200上方。舵桿支承軸承150最好位于承舵孔座120的下端120b處。
本發(fā)明不只局限于上述圖示的實施例，安裝在承舵孔座20或120和舵桿40或140上的支承軸承的布置變化都落入本發(fā)明的范圍，舵葉30或130內(nèi)的園柱形凹槽35或160的變化形狀也落入本發(fā)明范圍。本發(fā)明的舵適用于船舶，水上平臺等水上漂浮體。
權(quán)利要求
1.一種舵，特別是用于船舶的鏟形平衡舵，它具有舵葉及一個與舵葉聯(lián)接的鰭，安裝在可驅(qū)動的槳軸上的螺旋槳與該舵鄰近，其特征在于，舵的承舵孔座a)被建造成一種懸臂梁的形式，其中有縱向中心內(nèi)孔以容納帶有舵葉的舵桿，b)伸入到與舵桿端固聯(lián)的舵葉中，c)在其內(nèi)孔中裝有舵桿支承軸承，d)在其外壁上裝有舵葉支承軸承以固定舵葉，其高度與內(nèi)孔中的支承軸承的高度大致相同，并且位于舵葉中的舵桿下端位于螺旋槳軸線附近或在其上方。
2.一種舵，特別是用于船舶的鏟形平衡舵，它具有舵葉及一個與舵葉聯(lián)接的鰭，安裝在可驅(qū)動的槳軸上的螺旋槳與該舵鄰近，其特征在于，舵的承舵孔座a)被建造成一種懸臂梁的形式，其中有縱向中心內(nèi)孔以容納帶有舵葉的舵桿，b)伸入到與舵桿端固聯(lián)的舵葉中，c)在其內(nèi)孔中裝有舵桿支承軸承，d)其自由端伸入到舵葉中的凹槽內(nèi)，并且舵桿下端的一部分伸出承舵孔座，舵葉與舵桿的該部分固聯(lián)，該聯(lián)結(jié)處位于螺旋槳軸線上方。
3.一種按權(quán)利要求1所述的舵，其特征在于，在承舵孔座下端的內(nèi)孔中與外壁上各有一個支承軸承。
4.一種按權(quán)利要求3所述的舵，其特征在于，其承舵孔座下端的內(nèi)孔中與外壁上的支承軸承位于相等的高度。
5.一種按權(quán)利要求1或3或4所述的舵，其特征在于，其承舵孔座伸入舵葉的長度超過舵葉高度的一半。
6.一種按權(quán)利要求2所述的舵，其特征在于，承舵孔座內(nèi)的舵桿支承軸承位于承舵孔座端部。
7.一種按權(quán)利要求1至6之一所述的舵，其特征在于，承舵孔座的外壁成圓錐形地朝下端逐漸變細(xì)。
全文摘要
一種舵，特別是用于船舶的鏟形平衡舵，它包括舵葉和一個與舵葉聯(lián)接的鰭，螺旋槳裝在一個可驅(qū)動的軸上與該舵鄰近，帶有舵葉的舵桿裝在一個被建造成懸臂梁形式的承舵孔座的縱向中心內(nèi)孔中，并被支承在內(nèi)孔中的支承軸承上，承舵孔座外壁上還有一個支承軸承以把舵葉支承在承舵孔座上。
文檔編號B63H25/38GK1030726SQ8710488
公開日1989年2月1日 申請日期1987年6月17日 優(yōu)先權(quán)日1987年6月12日
發(fā)明者弗朗約·拉伊克 申請人:維利·貝克工程師室有限公司