專利名稱：無艉封板船體及非平衡舵舵葉的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種船體及舵葉，尤其涉及一種無艉封板船體及非平衡舵舵葉，適用于各類無艉封板的安裝半平衡或不平衡舵的船舶，屬于船舶技術領域。
背景技術：
船舶操縱性對船舶總體性能和船舶航行性能的好壞起著重要作用，而舵對船舶的操縱性好壞又有著決定性作用，所以如何提高舵效就成了造船人研究的重要問題之一。人們從理論上很早就認識到在舵面積和舵截面不變的情況下，展弦比的大小對舵效起決定性作用，展弦比大則舵效高，展弦比小則舵效低。但由于受船舶吃水和航道限制，一般船舶的展弦比都較小，特別是內河船舶舵的展弦比往往小于1，為了提高舵效，人們設計出了比平板舵效率高的流線型舵、襟翼舵、蒂姆舵、希林舵等。在理論研究和工程實踐中人們發現船體對舵效有明顯影響，特別是舵葉安裝處船底板形狀對流經舵的水流特性有較大影響。當舵安裝在船體底部空間時，若船體底部與舵上邊緣之間的空隙很小，則流經舵的水流特性將會改善，等效于加大了舵葉的展弦比，舵的轉船力矩和橫向力得到提高而使舵效提高。當船體底部與舵上邊緣之間的空隙足夠小時，其舵效幾乎可以提高2倍。然而，這一有利因素目前只是在舵葉安裝處的船體是平底時才能較好體現，其原因在于，在傳統的船舶設計中， 由于船體外形是一個復雜的不會變動的空間曲面，而舵葉又是一個可以繞舵桿中心旋轉的機構，所以現有技術只能做到舵葉在某一轉角下使舵的上邊緣與船體底板有較好的吻合狀態(即間隙最小)，而使舵葉在這一轉角下舵效較好。例如，對于單艉單舵船，在0°舵角的情況下，舵葉上邊緣形狀可以做到與船艉底板形狀平行而間隙做到最小，從而此時舵效最好， 但當舵轉動某一角度時，為了不使舵葉與船體相碰或者由于船體自身型線的原因，必然失去舵葉的上邊緣形狀與船體底板形狀的平行而緊密的關系，此時間隙成剪刀差加大，從而使舵效降低。因此，必須對船體及舵葉進行重新設計才能將間隙做到最小，從而提高舵效。發明內容
本發明的目的在于提供一種無艉封板船體及非平衡舵舵葉，使得在舵葉的所有轉角范圍內，舵葉上邊緣形狀與船底板形狀始終保持平行而使其間隙可以做到最小，始終保持最佳的空間配合，從而有效地提高舵效，改善船舶的操縱性，節約能源。
本發明的目的通過以下技術方案予以實現一種無艉封板船體及非平衡舵舵葉，在船體舵葉6安裝處的船底形狀是錐形的船體旋生曲面9 ;在舵葉6的轉角范圍內，對于流線型舵，舵葉上端面61是與船體旋生曲面9處處平行的曲面；對于平板舵，舵葉上端線61是與船體旋生曲面9處處平行的曲線。
本發明的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現前述無艉封板船體及非平衡舵舵葉，其中船體旋生曲面9，是以舵桿中心線5為轉軸， 以船體0°直剖型線4a后部曲線為船體旋生曲面母線7，以船體旋生曲面旋生角α為旋轉角，旋轉生成；所述船體旋生曲面母線7，是在船體0°直剖型線4a上選取ο、β兩點，截取曲線段《 作為船體旋生曲面母線7，所述O點為船體0°直剖型線4a與舵桿中心線5的交點，所述《點在舵桿中心線5的艉后方向，到舵桿中心線5的垂直距離大于舵葉上端線后端點■&點到舵桿中心線5的垂直距離；船體旋生曲面旋生角α以水線面圖的船體中心線8為0°線，對于海洋船舶取值為-35° +35°，對于內河船舶取值為-45° +45°。
前述無艉封板船體及非平衡舵舵葉，對于流線型舵，當舵葉上端面61為雙曲度板時，由與其對應處船體旋生曲面9向下偏移距離t而生成,所述偏移距離t取值在25mm 80mm之間，且偏移距離t減去該處船底板厚度后等于舵葉6最大厚度的十分之一。
前述無艉封板船體及非平衡舵舵葉，對于流線型舵，當舵葉上端面61為單曲度板時，舵葉上端面形狀是一個以舵葉上端線為母線沿船寬方向平移掃描生成的單曲面；所述舵葉上端線，是舵葉上端面61的中心線，是由與其對應處船體0°直剖型線4a向下偏移距離t而生成的曲線，所述偏移距離t取值在25mm 65mm之間，偏移距離t減去該處船底板厚度后等于舵葉6最大厚度的十分之一。
前述無艉封板船體及非平衡舵舵葉，對于平板舵，所述舵葉上端線是與其對應處船體0°直剖型線4a向下偏移距離t而生成的曲線，所述偏移距離t減去該處船底板厚度后應不大于25mm。
與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明在舵葉的所有轉角范圍內，舵葉上邊緣形狀與船底板形狀始終保持平行而使其間隙可以做到最小，始終保持最佳的空間配合，從而有效地提高舵效，舵效可提高一倍以上，明顯改善船舶的操縱性，節約能源。
圖I是本發明的側視圖(直剖圖)；圖2是本發明的A向視圖(站面圖)；圖3是本發明的B向視圖(水線面圖)。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。圖I是本發明的側視圖(直剖圖)，示意部分直剖型線以及舵在0°舵角時，舵與船體的相對位置情況；圖2是本發明的A向視圖(站面圖)，由于對稱性，僅圖示左舷部分型線；圖3是本發明的B向視圖(水線面圖)，由于對稱性，僅圖示左舷部分型線。
具體實施時，按下述步驟得到滿意的船體型線。如圖I所示，在船體0°直剖型線 4a上截取曲線段< 作為船體旋生曲面母線7。
I.以船體旋生曲面母線7為母線，以舵桿中心線5為旋轉軸，以船體中心線8為 0°線，使船體旋生曲面母線繞舵桿中心線旋轉土 α度，其跡面形成船體旋生曲面9，船體旋生曲面9是一個近似錐形的旋轉扇形曲面，α的絕對值約大于舵葉最大轉舵角，在有的情況下α的絕對值也可以等于或約小于舵葉最大轉舵角，通常海洋船舶的舵葉最大轉舵角為±35°，內河船舶的舵葉最大轉舵角為±45°。
2.在船體旋生曲面9處視情況增加若干船體站面、船體水線面、船體直剖面。本實施例增加站面為4個，在船體4上得到站面型線11、站面型線12、站面型線13、站面型線14，相應地在船體旋生曲面9上得到內站面型線121、內站面型線131兩根；本實施例增加水線面為3個，在船體4上得到水線面型線21、水線面型線22、水線面型線23三根，相應在船體旋生曲面9上得到內水線面型線211、內水線面型線221兩根；本實施例增加直剖面為 2個，在船體4上得到直剖面型線31、直剖面型線32 二根，相應在船體旋生曲面9上得到內直剖面型線311 —根。
3.調整船體4上的站面型線11 14，水線面型線21 23，直剖面型線31 32， 以及其他相關船體型線，直至使船體型線在船體旋生曲面側邊界91和船體旋生曲面上邊界92處與船體旋生曲面9的相應內站面型線121、131，內水線面型線211、221，內直剖面型線311和船體旋生曲面上邊界92光順連接。
4.當船體型線型值需要較大的調整量才能使船體型線與船體旋生曲面很好地光順連接時，或者生成的船體旋生曲面與船體型線光順連接后的形狀不太理想時，則應分別調整船體0°直剖型線4a的形狀或者調整切角Θ (船體0°直剖型線與舵桿中心線的交點處船體0°直剖型線于水平線的夾角)的大小，或者同時調整調整船體0°直剖型線4a的形狀或者調整切角Θ的大小，然后重復前述的I 4的步驟，直至得到滿意的船體型線。
如圖I,舵葉上端邊緣形狀必須與前述的船體型線良好配合,才能起到充分提高舵效的作用，舵葉上端邊緣形狀分為三種情況進行設計當舵葉為非平衡平板舵葉，舵葉上端線61是一根平面曲線，該曲線是與其對應處船體0°直剖型線4a向下偏移距離t而生成的曲線，偏移距離t減去該處船底板厚度后應不大于25毫米；當舵葉為非平衡流線型舵葉，當舵葉上端面為雙曲度板時，是與其對應處船體旋生曲面9向下偏移距離t而生成，偏移距離 t減去該處船底板厚度后約等于舵葉最大厚度的十分之一，但必須大于25毫米同時小于80 毫米；當舵葉為非平衡流線型舵葉，為簡化制造工藝、降低制造成本同時對轉舵效率幾乎沒有影響時，舵葉上端形狀是一個以舵葉上端線61為母線沿船寬方向平移掃描生成的單曲面，該母線是與其對應處船體0°直剖型線4a向下偏移距離為t而生成的曲線，該曲線也是舵葉上端面的中心線，偏移距離t減去該處船底板厚度后約等于舵葉最大厚度的十分之一，但必須大于25毫米同時小于65毫米。
本實施例圖中所示為單艉的有舵掛臂4b的半平衡舵的船體站面型線、水線面型線、直剖面型線的形狀和數量，僅作為非限制性說明給出。
除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種無艉封板船體及非平衡舵舵葉，其特征在于，在船體舵葉(6)安裝處的船底形狀是錐形的船體旋生曲面(9);在舵葉(6)的轉角范圍內，對于流線型舵，舵葉上端面 (61)是與船體旋生曲面(9)處處平行的曲面；對于平板舵，舵葉上端線(61)是與船體旋生曲面(9)處處平行的曲線。
2.根據權利要求I所述的一種無艉封板船體及非平衡舵舵葉，其特征在于，所述船體旋生曲面(9)，是以舵桿中心線(5)為轉軸，以船體0°直剖型線(4a)后部曲線為船體旋生曲面母線(7)，以船體旋生曲面旋生角α為旋轉角，旋轉生成；所述船體旋生曲面母線(7)， 是在船體0°直剖型線(4a)上選取ο、 兩點，截取曲線段《a作為船體旋生曲面母線(7)， 所述β占為船體0°直剖型線(4a)與舵桿中心線(5)的交點，所述點在舵桿中心線(5)的艉后方向，到舵桿中心線(5)的垂直距離大于舵葉上端線后端點Ip點到舵桿中心線(5)的垂直距離；所述船體旋生曲面旋生角以水線面圖的船 體中心線(8)為0°線，對于海洋船舶取值為-35° +35°，對于內河船舶取值為-45° +45°。
3.根據權利要求I所述的一種無艉封板船體及非平衡舵舵葉，其特征在于，對于流線型舵，當舵葉上端面(61)為雙曲度板時，由與其對應處船體旋生曲面(9)向下偏移距離t而生成，所述偏移距離t取值在25mm 80mm之間，且偏移距離t減去該處船底板厚度后等于舵葉(6)最大厚度的十分之一。
4.根據權利要求I所述的一種無艉封板船體及非平衡舵舵葉，其特征在于，對于流線型舵，當舵葉上端面(61)為單曲度板時，舵葉上端面形狀是一個以舵葉上端線為母線沿船寬方向平移掃描生成的單曲面；所述舵葉上端線，是舵葉上端面(61)的中心線，是由與其對應處船體0°直剖型線(4a)向下偏移距離t而生成的曲線，所述偏移距離t取值在 25mm 65mm之間,偏移距離t減去該處船底板厚度后等于舵葉(6)最大厚度的十分之一。
5.根據權利要求I所述的一種無艉封板船體及非平衡舵舵葉，其特征在于，所述舵葉上端線是與其對應處船體0°直剖型線(4a)向下偏移距離t而生成的曲線，所述偏移距離 t減去該處船底板厚度后應不大于25mm。
全文摘要
本發明公開了一種無艉封板船體及非平衡舵舵葉,在船體舵葉安裝處的船底形狀是錐形的船體旋生曲面；在舵葉的轉角范圍內，對于流線型舵，舵葉上端面是與船體旋生曲面處處平行的曲面；對于平板舵，舵葉上端線是與船體旋生曲面處處平行的曲線。本發明充分考慮船體型線、舵葉型線、下舵承結構等特點的協調性，用于各類無艉封板的安裝半平衡或不平衡舵的單舵船舶或多舵船舶。本發明在舵葉的所有轉角范圍內，舵葉上邊緣形狀與船底板形狀始終保持平行而使其間隙可以做到最小；使得舵葉上邊緣形狀與船底板形狀始終保持最佳的空間配合，從而有效地提高舵效，舵效可提高一倍以上，從而改善船舶的操縱性，節約能源。
文檔編號B63H25/38GK102935876SQ20121045623
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月14日 優先權日2012年11月14日
發明者周玉龍, 趙鵬, 王志東 申請人:江蘇科技大學