半悬挂舵舵叶、半悬挂舵及船体
阅读说明：本技术 半悬挂舵舵叶、半悬挂舵及船体 (Half-suspension rudder blade, half-suspension rudder and ship body ) 是由 耿继文 夏玉涛 李博 戴玛丽 莫继华 匡岩 于 2021-01-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种半悬挂舵舵叶、半悬挂舵及船体,涉及船舶技术领域,半悬挂舵舵叶包括舵叶上部分和舵叶下部分,舵叶下部分的上端面的外边沿包括左右对称设置的两个第一线型结构,第一线型结构包括自舵叶下部分的后端到最宽位置处的第一后段线型结构；舵叶上部分的下端面的外边沿包括左右对称设置的两个第二线型结构,第二线型结构包括自舵叶上部分的后端到最宽位置处的第二后段线型结构,舵叶上部分的上端面的外边沿包括左右对称的第三线型结构,第三线型结构包括自舵叶上部分的后端到最宽位置处的第三后段线型结构；第三后段线型结构和第二后段线型结构分别在舵叶下部分的上端面上的投影均与第一后段线型结构重合。(The invention provides a rudder blade of a semi-suspension rudder, a semi-suspension rudder and a ship body, and relates to the technical field of ships, wherein the rudder blade of the semi-suspension rudder comprises an upper rudder blade part and a lower rudder blade part, the outer edge of the upper end surface of the lower rudder blade part comprises two first linear structures which are arranged in bilateral symmetry, and the first linear structures comprise first rear-section linear structures from the rear end of the lower rudder blade part to the widest position; the outer edge of the lower end face of the upper part of the rudder blade comprises two second linear structures which are arranged in a bilateral symmetry mode, the second linear structures comprise second rear-section linear structures from the rear end of the upper part of the rudder blade to the widest position, the outer edge of the upper end face of the upper part of the rudder blade comprises third left-right symmetric linear structures, and the third linear structures comprise third rear-section linear structures from the rear end of the upper part of the rudder blade to the widest position; the projections of the third rear section linear structure and the second rear section linear structure on the upper end face of the lower part of the rudder blade are coincided with the first rear section linear structure.)
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，尤其是涉及一种半悬挂舵舵叶、半悬挂舵及船体。
背景技术
如图1和图2所示，舵叶作为保证船舶操纵回转性和航向稳定性的重要设备，因此在设计时需要考虑一个合理的舵叶侧投影面积。其中部分半悬挂舵舵叶设计方法是将位于挂舵臂下部的舵叶做成矩形，舵叶的剖面常采用HSVA，NACA等等。但不管选用哪个剖面，其厚度比的相对坐标值对于舱叶前导缘的距离都是固定的。位于挂舵臂下部沿高度方向厚度不变的舵叶下部分200的各个剖面的形状完全相同。而舵叶上部分100的非矩形舵部分则各个剖面的弦长不同，但一般均采用相同的厚度比，因而其各个剖面的形状相似。因为，自下而上，半悬挂舵的挂舵臂横截面的面积逐渐增加，所以半悬挂舵的上半部分的长度比下半部分的长度要长，为了确保半悬挂舵的上半部分和下半部分的侧面线型一致，半悬挂舵上半部分上端面线型尺寸为下半部分上端面线型尺寸的等比例放大，因此，对应舵叶部分，舵叶上部分上端面的线型与舵叶上部分下端面的线型并不一致，舵叶上部分的竖向剖面呈梯形，因而，会在舵叶上下部分结合处出现折点400。
由于舵叶外板本身已为曲板，在加工制作时有一定难度，如果沿舵叶高度方向再出现一个折点，这种曲板加工更加困难，且随着外板厚度的增加，特别是在折点处更不易处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半悬挂舵舵叶、半悬挂舵及船体，以缓解现有的舵叶加工困难的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供的一种半悬挂舵舵叶，所述半悬挂舵舵叶包括：舵叶上部分和舵叶下部分；所述舵叶上部分的下端与所述舵叶下部分的上端连接；
所述舵叶下部分的上端面的外边沿包括左右对称设置的两个第一线型结构，所述第一线型结构沿所述舵叶下部分的上端面的外边沿的后端延伸至前端；所述第一线型结构包括自所述舵叶下部分的后端到舵叶下部分的最宽位置处的第一后段线型结构；
所述舵叶上部分的下端面的外边沿包括左右对称设置的两个第二线型结构，所述第二线型结构沿所述舵叶上部分的下端面的外边沿的后端延伸至前端；所述第二线型结构包括自所述舵叶上部分的后端到舵叶上部分的最宽位置处的第二后段线型结构；其中，所述舵叶上部分的下端包括阶梯结构，所述阶梯结构包括与所述舵叶下部分连接的第一阶梯面，以及与所述舵叶下部分具有间隙的第二阶梯面，所述第一阶梯面外边沿和第二阶梯面外边沿在水平面上的投影的组合图形围成所述舵叶上部分的下端面的外边沿；
所述舵叶上部分的上端面的外边沿包括左右对称的第三线型结构，所述第三线型结构沿所述舵叶上部分的上端面的外边沿的后端延伸至前端；所述第三线型结构包括自所述舵叶上部分的后端到舵叶上部分的最宽位置处的第三后段线型结构；
且沿所述半悬挂舵舵叶的高度方向，所述第三后段线型结构和第二后段线型结构分别在所述舵叶下部分的上端面上的投影均与第一后段线型结构重合。
第二方面，本发明实施例提供的一种半悬挂舵，所述半悬挂舵包括上述的半悬挂舵舵叶；
所述半悬挂舵还包括挂舵臂，所述挂舵臂与所述舵叶上部分的阶梯结构连接。
进一步的，所述挂舵臂的左右侧面与所述舵叶上部分的左右侧面分别对齐；所述第一线型结构还包括自所述舵叶下部分的最宽位置处到所述舵叶下部分的前端的第一前段线型结构；
自下而上所述挂舵臂的臂部的横截面的面积逐渐增加，沿所述半悬挂舵的前后方向，所述半悬挂舵上端面的长度大于所述舵叶下部分上端面的长度；
所述挂舵臂的上端面的外边沿包括左右对称设置的两个第四线型结构，所述第四线型结构包括沿所述挂舵臂的上端面的外边沿的前端朝所述挂舵臂的后端延伸的第四后段线型结构，且所述第四后段线型结构与所述第一前段线型结构一致，所述第四线型结构还包括自所述第四后段线型结构的尾端向所述舵叶方向延伸的直线段，所述直线段与所述舵叶的前后方向平行，且左右两侧的直线段之间的间隔距离等于所述舵叶的最大宽度值，所述直线段与所述舵叶上部分的外边沿的第三后段线型结构的端部对齐；
所述挂舵臂的下端面的外边沿包括左右对称设置的两个第五线型结构，所述第五线型结构包括沿所述挂舵臂的前端延伸至所述半悬挂舵的最大宽度处的第五前段线型结构，第五前段线型结构在高度方向上与所述舵叶上部分的下端面的外边沿的第二后段线型结构的端部对接，所述挂舵臂与所述舵叶上部分挂接后组成的下端面的外边沿与所述舵叶下部分的上端面的外边沿一致。
进一步的，左右对称的两个第一线型结构围成NACA型结构。
进一步的，左右对称的两个第一线型结构围成HSVA型结构。
进一步的，左右对称的两个第一线型结构围成JfS型结构。
进一步的，所述挂舵臂的臂部的后端面为朝背向所述舵叶方向弯曲的曲面，所述舵叶的后端面为朝所述挂舵臂方向弯曲的曲面。
第三方面，本发明实施例提供的一种船体，所述船体包括上述的半悬挂舵。
本发明实施例提供的半悬挂舵舵叶包括：舵叶上部分和舵叶下部分；所述舵叶上部分的下端与所述舵叶下部分的上端连接；所述舵叶下部分的上端面的外边沿包括左右对称设置的两个第一线型结构，所述第一线型结构沿所述舵叶下部分的上端面的外边沿的后端延伸至前端；所述第一线型结构包括自所述舵叶下部分的后端到舵叶下部分的最宽位置处的第一后段线型结构；所述舵叶上部分的下端面的外边沿包括左右对称设置的两个第二线型结构，所述第二线型结构沿所述舵叶上部分的下端面的外边沿的后端延伸至前端；所述第二线型结构包括自所述舵叶上部分的后端到舵叶上部分的最宽位置处的第二后段线型结构；其中，所述舵叶上部分的下端包括阶梯结构，所述阶梯结构包括与所述舵叶下部分连接的第一阶梯面，以及与所述舵叶下部分具有间隙的第二阶梯面，所述第一阶梯面外边沿和第二阶梯面外边沿在水平面上的投影的组合图形围成所述舵叶上部分的下端面的外边沿；所述舵叶上部分的上端面的外边沿包括左右对称的第三线型结构，所述第三线型结构沿所述舵叶上部分的上端面的外边沿的后端延伸至前端；所述第三线型结构包括自所述舵叶上部分的后端到舵叶上部分的最宽位置处的第三后段线型结构；且沿所述半悬挂舵舵叶的高度方向，所述第三后段线型结构和第二后段线型结构分别在所述舵叶下部分的上端面上的投影均与第一后段线型结构重合。因为舵叶上部分的上端面和下端面的外边沿的线型与舵叶下部分上端面的外边沿的线型均能够对应重合，舵叶的竖向剖面呈矩形，舵叶外板无折点，易于外板的加工。
本发明实施例提供的一种半悬挂舵及船体，因为本发明实施例提供的半悬挂舵及船体引用了上述的半悬挂舵舵叶，所以，本发明实施例提供的半悬挂舵及船体也具备半悬挂舵舵叶的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明
具体实施方式
或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中半悬挂舵的线型示意图；
图2为图1中A-A方向的剖视图；
图3为本发明实施例提供的半悬挂舵舵叶的舵叶上部分的线型示意图；
图4为本发明实施例提供的半悬挂舵舵叶的舵叶下部分的线型示意图；
图5为本发明实施例提供的半悬挂舵舵叶的剖视图；
图6为本发明实施例提供的半悬挂舵的线型示意图。
图标：100-舵叶上部分；111-第二后段线型结构；121-第三后段线型结构；200-舵叶下部分；211-第一后段线型结构；212-第一前段线型结构；
300-挂舵臂；311-第四后段线型结构；312-直线段；320-第五前段线型结构；400-折点。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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做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3-图5所示，本发明实施例提供的半悬挂舵舵叶包括：舵叶上部分100和舵叶下部分200；所述舵叶上部分100的下端与所述舵叶下部分200的上端连接；舵叶上部分100包括左侧板和右侧板，舵叶下部分200包括左侧板和右侧板，舵叶上部分100的左侧板与舵叶下部分200的左侧板焊接，舵叶上部分100的右侧板与舵叶下部分200的右侧板焊接。
所述舵叶下部分200的上端面的外边沿包括左右对称设置的两个第一线型结构，所述第一线型结构沿所述舵叶下部分200的上端面的外边沿的后端延伸至前端；所述第一线型结构包括自所述舵叶下部分200的后端到舵叶下部分200的最宽位置处的第一后段线型结构211。两个第一线型结构围成类似水滴状的封闭图形，舵叶下部分200的上端面的外边沿与下端面的外边沿在高度方向上能够重合，也就是说，舵叶下部分200的竖向剖面呈矩形。
所述舵叶上部分100的下端面的外边沿包括左右对称设置的两个第二线型结构，所述第二线型结构沿所述舵叶上部分100的下端面的外边沿的后端延伸至前端；所述第二线型结构包括自所述舵叶上部分100的后端到舵叶上部分100的最宽位置处的第二后段线型结构111。
舵叶与挂舵臂300组合后围成的周向外边沿的图形可以呈易于水流通过的线型，例如NACA，HSVA，JfS等线型。而本实施例中的舵叶在最宽位置处于挂舵臂300对接。其中，所述舵叶上部分100的下端包括阶梯结构，所述阶梯结构包括与所述舵叶下部分200连接的第一阶梯面，以及与所述舵叶下部分200具有间隙的第二阶梯面，所述第一阶梯面外边沿和第二阶梯面外边沿在水平面上的投影的组合图形围成所述舵叶上部分100的下端面的外边沿。
也就是说，本实施例中所提到的舵叶上部分100的下端面的外边沿并非由一个水平面上的图形构成的，而是由两个高度不同面上的两个图形通过平移组合而成的。
所述舵叶上部分100的上端面的外边沿包括左右对称的第三线型结构，所述第三线型结构沿所述舵叶上部分100的上端面的外边沿的后端延伸至前端；所述第三线型结构包括自所述舵叶上部分100的后端到舵叶上部分100的最宽位置处的第三后段线型结构121。且沿所述半悬挂舵舵叶的高度方向，所述第三后段线型结构121和第二后段线型结构111分别在所述舵叶下部分200的上端面上的投影均与第一后段线型结构211重合。因为舵叶上部分100的上端面和下端面的外边沿的线型与舵叶下部分200上端面的外边沿的线型均能够对应重合，舵叶的竖向剖面呈矩形，舵叶外板无折点400，易于外板的加工。消除折点400后，可以使舵叶外板光滑，使得舵叶水动力性能提升。
如图6所示，本发明实施例提供的半悬挂舵包括上述的半悬挂舵舵叶；所述半悬挂舵还包括挂舵臂300，所述挂舵臂300与所述舵叶上部分100的阶梯结构连接。
舵叶与挂舵臂300组合后，所述挂舵臂300的左右侧面与所述舵叶上部分100的左右侧面分别对齐，舵叶与挂舵臂300组合后围成的周向外边沿的图形可以呈易于水流通过的线型，例如NACA，HSVA，JfS等线型。所述第一线型结构还包括自所述舵叶下部分200的最宽位置处到所述舵叶下部分200的前端的第一前段线型结构212。
为了确保挂舵臂300的强度，自下而上所述挂舵臂300的臂部的横截面的面积逐渐增加，即自下而上，挂舵臂300的臂部越来越粗，沿所述半悬挂舵的前后方向，所述半悬挂舵上端面的长度大于所述舵叶下部分200上端面的长度。因此，舵叶与挂舵臂300组合后的半悬挂舵的上端面的长度要大于舵叶下部分200上端面的长度。
所述挂舵臂300的上端面的外边沿包括左右对称设置的两个第四线型结构。所述第四线型结构包括沿所述挂舵臂300的上端面的外边沿的前端朝所述挂舵臂300的后端延伸的第四后段线型结构311，且所述第四后段线型结构311与所述第一前段线型结构212一致，即二者可以重合。所述第四线型结构还包括自所述第四后段线型结构311的尾端向所述舵叶方向延伸的直线段312，所述直线段312与所述舵叶的前后方向平行，且左右两侧的直线段312之间的间隔距离等于所述舵叶的最大宽度值，所述直线段312与所述舵叶上部分100的外边沿的第三后段线型结构121的端部对齐；直线段312的引入起到了过渡的作用，确保半悬挂舵上端面的外边沿的线型与舵叶下部分200的上端面的线型一致。
所述挂舵臂300的下端面的外边沿包括左右对称设置的两个第五线型结构，所述第五线型结构包括沿所述挂舵臂300的前端延伸至所述半悬挂舵的最大宽度处的第五前段线型结构320，第五前段线型结构320在高度方向上与所述舵叶上部分100的下端面的外边沿的第二后段线型结构111的端部对接，所述挂舵臂300与所述舵叶上部分100挂接后组成的下端面的外边沿与所述舵叶下部分200的上端面的外边沿一致。挂舵臂300与舵叶上部分100的下端的阶梯结构互补的插接在一起，半悬挂舵侧面形成完整结构。
所述挂舵臂300的臂部的后端面为朝背向所述舵叶方向弯曲的曲面，所述舵叶的后端面为朝所述挂舵臂300方向弯曲的曲面，曲面可以更好的将作用在半悬挂舵的力分散到半悬挂舵的各个位置。两个曲面相对，且两个曲面不形成半悬挂舵的外边沿。
图6中阴影部分为直角三角形，直角三角形的其中一个直角边沿高度方向延伸，另一个直角边为直线段312，阴影部分位于挂舵臂300区域及挂舵臂300与舵叶的接缝处，不会影响舵叶的线型。
本发明实施例提供的船体，因为本发明实施例提供的船体引用了上述的半悬挂舵，所以，本发明实施例提供的船体也具备半悬挂舵的优点。
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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