一种配置扰流板的船用舵
阅读说明：本技术 一种配置扰流板的船用舵 (Marine rudder provided with spoiler ) 是由 侯立勋 胡安康 常欣 林一 王顺 于 2021-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种配置扰流板的船用舵,包括舵叶、第一扰流板和第二扰流板；舵叶内设有液压驱动系统,液压驱动系统包括第一液压室、第二液压室和液压泵；第一扰流板设有第一驱动件,第一驱动件包括第一驱动板,第一驱动板设于第一液压室中,第一液压室两端设有驱动液压管,液压泵通过驱动液压管驱动第一驱动板在第一液压室中运动；第二液压室的两端分别通过平衡液压管与第一液压室的两端连通。本发明公开的一种配置扰流板的船用舵,在舵尾部的两个舵面上分别设置扰流板,并通过液压驱动系统转动扰流板,在操舵时,将两个扰流板打开,形成鱼尾舵的舵型,获得较高的舵效,直航或倒车时,将扰流板闭合,形成流线型舵的舵型,降低舵的阻力。(The invention discloses a ship rudder provided with spoilers, which comprises rudder blades, a first spoiler and a second spoiler; a hydraulic driving system is arranged in the rudder blade and comprises a first hydraulic chamber, a second hydraulic chamber and a hydraulic pump; the first spoiler is provided with a first driving piece, the first driving piece comprises a first driving plate, the first driving plate is arranged in a first hydraulic chamber, two ends of the first hydraulic chamber are provided with driving hydraulic pipes, and the hydraulic pump drives the first driving plate to move in the first hydraulic chamber through the driving hydraulic pipes; two ends of the second hydraulic chamber are respectively communicated with two ends of the first hydraulic chamber through the balance hydraulic pipe. The invention discloses a ship rudder with spoilers, which is characterized in that the spoilers are respectively arranged on two control surfaces at the tail part of the rudder, the spoilers are rotated through a hydraulic driving system, the two spoilers are opened during steering to form a rudder type of a fishtail rudder, so that higher steering effect is obtained, and the spoilers are closed during straight voyage or backing, so that a rudder type of a streamline rudder is formed, and the resistance of the rudder is reduced.)
技术领域
本发明涉及船用舵领域，尤其涉及一种配置扰流板的船用舵。
背景技术
船舶主要通过在艉部安装舵以实现航向稳定性和回转性，舵自身性能对船舶操纵性具有显著影响。人们为了提高舵效相继提出一系列特种舵型，其中鱼尾舵的舵效尤为突出。鱼尾舵的剖面形状如同一条平放着的鱼，外形较流线型舵多了一个鱼形尾封板。
鱼尾舵在操舵状态下，舵叶后部迎流面的水压力增大，明显的提升舵效，但是，鱼尾舵在直航或倒车状态下的水阻力也会明显增大，从而使直航或倒车性能显著下降。
发明内容
本发明提供一种配置扰流板的船用舵，以克服上述技术问题。
一种配置扰流板的船用舵，包括舵叶、第一扰流板和第二扰流板；所述舵叶包括第一舵面和第二舵面，所述第一扰流板铰接于所述第一舵面，所述第二扰流板铰接于所述第二舵面；
所述舵叶内设有液压驱动系统，所述液压驱动系统包括第一液压室、第二液压室和液压泵；
所述第一扰流板设有第一驱动件，所述第一驱动件包括第一驱动板，所述第一驱动板设于所述第一液压室中，所述第一液压室两端设有驱动液压管，所述液压泵通过所述驱动液压管驱动所述第一驱动板在所述第一液压室中运动；
所述第二扰流板设有第二驱动件，所述第二驱动件包括第二驱动板，所述第二驱动板设于所述第二液压室中，所述第二液压室的两端分别通过平衡液压管与所述第一液压室的两端连通。
进一步地，所述第一扰流板的尾缘和第二扰流板的尾缘同时靠近或远离所述舵叶的尾缘。
进一步地，所述第一舵面设有第一扰流板槽，所述第一扰流板前缘铰接于所述第一扰流板槽内，当所述第一扰流板的尾缘与所述舵叶的尾缘重合时，所述第一扰流板的侧面与所述第一舵面平滑连接；
所述第二舵面设有第二扰流板槽，所述第二扰流板前缘铰接于所述第二扰流板槽内，当所述第二扰流板的尾缘与所述舵叶的尾缘重合时，所述第二扰流板的侧面与所述第二舵面平滑连接。
进一步地，所述第一扰流板前缘设有第一旋转轴，所述第二扰流板前缘设有第二旋转轴，所述第一旋转轴和第二旋转轴两端均设有圆柱销，所述第一扰流板槽和第二扰流板槽内均设有销孔，所述圆柱销插入所述销孔中。
进一步地，所述第一液压室具有弧形面，所述第一驱动板沿所述弧形面运动。
进一步地，所述第一驱动件还包括旋转臂和支撑体，所述支撑体一端与所述第一驱动板连接，另一端穿过所述第一液压室的侧壁与所述第一扰流板连接，所述旋转臂一端与所述支撑体内侧连接，另一端与所述第一旋转轴连接。
进一步地，所述第一驱动件上设有第一轮齿，所述第一轮齿设于所述第一驱动件的支撑体外侧，所述第二驱动件上设有第二轮齿，所述第一轮齿和第二轮齿啮合。
进一步地，所述舵叶上设有连通孔，所述支撑体穿过所述连通孔。
本发明公开的一种配置扰流板的船用舵，在舵尾部的两个舵面上分别设置扰流板，并通过液压驱动系统转动扰流板，在操舵时，将两个扰流板打开，形成鱼尾舵的舵型，获得较高的舵效，直航或倒车时，将扰流板闭合，形成流线型舵的舵型，降低舵的阻力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的一种配置扰流板的船用舵结构示意图；
图2是本发明实施例公开的舵叶结构示意图；
图3是图2的局部放大图；
图4是本发明实施例公开的第一扰流板和第二扰流板结构示意图；
图5是本发明实施例公开的第一扰流板结构示意图；
图6是本发明实施例公开的液压驱动系统；
图7是本发明实施例公开的一种配置扰流板的船用舵扰流板闭合状态示意图；
图8是本发明实施例公开的一种配置扰流板的船用舵扰流板张开状态示意图；
图9是本发明实施例公开的一种配置扰流板的船用舵操舵状态下的流场分布及水动力示意图；
图10是本发明实施例公开的一种配置扰流板的船用舵直航状态下的流场分布及水动力示意图。
附图标号说明：
1、舵叶；11、第一舵面；12、第二舵面；13、第一扰流板槽；14、第二扰流板槽；15、第一旋转轴；16、第二旋转轴；17圆柱销；18、销孔；
2、第一扰流板；21、第一驱动件；211、第一驱动板；212、旋转臂；213、支撑体；214、第一轮齿；
3、第二扰流板；31、第二驱动件；311、第二驱动板；312、第二轮齿；
4、液压驱动系统；41、第一液压室；42、第二液压室；43、液压泵；44、驱动液压管；45、平衡液压管；
5、连通孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图4-6所示，一种配置扰流板的船用舵，包括舵叶1、第一扰流板2和第二扰流板3；所述舵叶1包括第一舵面11和第二舵面12，所述第一扰流板2铰接于所述第一舵面11，所述第二扰流板3铰接于所述第二舵面12；
所述舵叶1内设有液压驱动系统4，所述液压驱动系统4包括第一液压室41、第二液压室42和液压泵43；
所述第一扰流板2设有第一驱动件21，所述第一驱动件21包括第一驱动板211，所述第一驱动板211设于所述第一液压室41中，所述第一液压室41两端设有驱动液压管44，所述液压泵43通过所述驱动液压管44驱动所述第一驱动板在所述第一液压室41中运动；
所述第二扰流板3设有第二驱动件31，所述第二驱动件31包括第二驱动板311，所述第二驱动板311设于所述第二液压室42中，所述第二液压室42的两端分别通过平衡液压管45与所述第一液压室41的两端连通。
液压室被驱动板分隔成两部分，两部分均与液压泵连通，液压泵工作，使两部分出现压差，分隔板在压差的作用下运动，同时带动扰流板运动。
第一液压室和第二液压室的两端连通，即第一液压室的一端与第二液压室的一端压力平衡，第一液压室的另一端与第二液压室的另一端压力平衡，第一液压室的一端与第二液压室的一端相互靠近，第一液压室的另一端与第二液压室的另一端相互远离。
在操舵时，液压泵通过驱动液压管驱动第一驱动板，再通过平衡液压管驱动第二驱动部，将两个扰流板打开，形成鱼尾舵的舵型，如图8所示，获得较高的舵效，直航或倒车时，将扰流板闭合，形成流线型舵的舵型，如图7所示，降低舵的阻力。
如图2、图3所示，具体而言，所述第一舵面11设有第一扰流板槽13，所述第一扰流板2前缘铰接于所述第一扰流板槽13内，当所述第一扰流板2的尾缘与所述舵叶1的尾缘重合时，所述第一扰流板2的侧面与所述第一舵面11平滑连接；
所述第二舵面11设有第二扰流板槽14，所述第二扰流板2前缘铰接于所述第二扰流板槽14内，当所述第二扰流板2的尾缘与所述舵叶1的尾缘重合时，所述第二扰流板2的侧面与所述第二舵面11平滑连接。
第一扰流板槽13和第二扰流板槽14开设于舵叶尾部，并从舵叶前缘向尾缘逐渐变浅，第一扰流板2和第二扰流板3从前缘向尾缘逐渐变薄，第一扰流板与第一扰流板槽形状相适应，第二扰流板与第二扰流板槽形状相适应，第一扰流板和第二扰流板在合并状态下，恰好完全嵌入第一扰流板槽和第二扰流板槽中，使舵叶呈流线型舵的舵型。
如图2、图3所示，所述第一扰流板2前缘设有第一旋转轴15，所述第二扰流板3前缘设有第二旋转轴16，所述第一旋转轴15和第二旋转轴16两端均设有圆柱销17，所述第一扰流板槽13和第二扰流板槽14内均设有销孔18，所述圆柱销17插入所述销孔18中。
如图6所示，所述第一液压室41具有弧形面，所述第一驱动板211沿所述弧形面运动。弧形面与扰流板转动轨迹相适应，配合扰流板完成转动动作，进而实现两种舵型的转换。
所述第一驱动件21还包括旋转臂212和支撑体213，所述支撑体213一端与所述第一驱动板211连接，所述第一液压室41的侧壁上设有出口，所述舵叶1上设有连通孔5，所述支撑体213另一端穿过所述第一液压室41侧壁上的出口和舵叶上的连通孔5，与所述第一扰流板2连接，所述旋转臂212一端与所述支撑体213内侧连接，另一端与所述第一旋转轴15连接。第二驱动件31也设有旋转臂和支撑体，旋转臂212和支撑体213加了尾板的稳固性，在操舵时，减少尾板因受力而产生的晃动和形变，提高舵效。
所述第一驱动件21上设有第一轮齿214，所述第一轮齿214设于所述第一驱动件21的支撑体213外侧，所述第二驱动件31上设有第二轮齿312，第二轮齿312设于所述第二驱动件21的支撑体外侧，所述第一轮齿214和第二轮齿312啮合。
所述第一扰流板2的尾缘和第二扰流板3的尾缘同时靠近或远离所述舵叶1的尾缘。第一轮齿214和第二轮齿312可以进一步保证第一扰流板2和第二扰流板3的同步度，保证第一扰流板2和第二扰流板3同步反向运动。
如图9所示，当舵叶处于操舵状态时，第一扰流板2和第二扰流板3在液压驱动系统4驱动下张开，整个舵剖面呈鱼尾状，有效降低舵叶1迎流面的流体速度，相应压力分布得到显著提高，明显大于背流面的压力，使指向右舷的横向力TY得到显著增加，进而提高船舶向左转向的回转力矩，此外纵向阻力RX与TY同步增加，对船舶产生明显的制动效果。
如图10所示，当无操舵时，第一扰流板2和第二扰流板3在液压驱动系统4驱动下处于闭合状态，整个舵叶1成流线型，可有效减小水阻力，从而提高船舶直航或倒车性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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