一种新型船舵防腐蚀电极及其设计方法技术

本发明专利技术涉及船舶领域，尤其涉及一种具备抗空化性能和减阻效果的船舵防腐蚀电极结构及其设计方法。设计时将舵防腐蚀电极工作面的负压力系数最大值最小化和舵阻力最小化组成一个多目标函数，通过最小二乘法求解获得最优的防腐蚀电极几何形状。通过该方法将防腐蚀电极结构形状设置为类椭球形，可以有效抑制舵防腐蚀锌块处的流体分离，提高抗空化性能，改善空化剥蚀现象，并减小舵的阻力。

【技术实现步骤摘要】
一种新型船舵防腐蚀电极及其设计方法
本专利技术涉及船舶领域，尤其涉及一种新型船舵防腐蚀电极及其设计方法。
技术介绍
应用电化学的方法来防止和减轻金属腐蚀的方法称为电化学保护。电化学保护主要有牺牲电极的阴极保护法和外加电流阴极保护法。但是外加电流阴极保护法对电流密度要求较高，难以达到预期的防腐蚀要求，因此现如今舰船防腐蚀处理的常见方法是牺牲电极的阴极保护法。舵作为舰船上的一个重要部位，长期浸泡在水中，又受到螺旋桨高速尾流的影响，且经常处于活动状态，因此容易发生水解腐蚀和冲击腐蚀等现象。为了有效抑制舵面的腐蚀现象，现有标准规定在分别舵面和舵背两侧安装舵防腐蚀电极，利用更活跃的金属来替代腐蚀，即牺牲电极保护法。然而，当前标准中规定的防腐蚀电极往往是平板状或长条状，其与舵叶表面约成90°角度，存在形状畸变，易发生流体分离现象，且处在螺旋桨尾流的主要作用区域，因此在较低的航速下就会发生空化现象。实船试验结果显示，原有舵防腐蚀电极在较低航速下即会先于面发生空化现象。即防腐蚀电极此时不仅可能未起到防腐蚀的作用，其引起的空化现象还会造成空化剥蚀，增加维护成本，加剧舵叶和船体尾部的局部振动以及结构振动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型船舵防腐蚀电极，其特征在于，防腐蚀电极结构为光顺的类椭球形，防腐蚀电极沿弦长方向的厚度分布形式曲线S1、沿展长方向的厚度分布形式曲线S2、以及厚度沿弦向的分布和拱度沿弦向的分布曲线S3的几何形状使得0°舵角对舵防腐蚀电极的负压力系数最小，负压力系数

【技术特征摘要】
1.一种新型船舵防腐蚀电极，其特征在于，防腐蚀电极结构为光顺的类椭球形，防腐蚀电极沿弦长方向的厚度分布形式曲线S1、沿展长方向的厚度分布形式曲线S2、以及厚度沿弦向的分布和拱度沿弦向的分布曲线S3的几何形状使得0°舵角对舵防腐蚀电极的负压力系数最小，负压力系数其中p为舵防腐蚀电极表面的压力，p0为参考压力，ρ为海水密度，VS为船舶航速。2.根据权利要求1所述一种新型船舵防腐蚀电极，其特征在于，新型船舵防腐蚀电极的内部贯穿一根铁芯，铁芯两端焊接在一个垫板上以通过垫板与舵叶贴合，垫板焊接在舵叶上，所述新型舵防腐蚀电极的工作面面积与平板状电极面积一致，新型防腐蚀电极结构的数量与平板状防腐蚀电极数量相同；新型舵防腐蚀电极的在舵叶表面均匀分布以使舵叶表面的电流密度均匀分布。3.新型船舵防腐蚀电极的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据目标船舵的需求，确定新型舵防腐蚀电极的结构、数量和安装位置；步骤二、确定新型防腐蚀电极与进流方向平行的长度L、与舵展长方向平行的宽度B、最大厚度T、沿弦长方向的厚度分布形式曲线S1、沿展长方向的厚度分布形式曲线S2和厚度沿弦向的分布和拱度沿弦向的分布曲线S3为基本参数；步骤三、在设计工况下0°舵角对新型舵防腐蚀电极的压力分布进行计算，并换算成负压力系数，负压力系数的定义为：其中p为新型舵防腐蚀电极表面的压力，p0为参考压力，ρ为海水密度，VS为船舶航速，以新型防腐蚀电极表面最大负压力系数最小值为目标函数，通过迭代计算确定具体参数。4.根据权利要求3所述一种新型船舵防腐蚀电极的设计方法，其特征在于，步骤一中设计新型舵防腐蚀电极时，使其工作面面积与平板状电极面积一致，新型防腐蚀电极结构的数量与平板状防腐蚀电极数量相同；新型舵防腐蚀电极的在舵叶表面均匀分布以使舵叶表面的电流密度均匀分布。5.根据权利要求3所述一种新型船舵防腐蚀电极的设计方法，其特征在于，步骤二中，使各剖面曲线S1在弦向的厚度分布形式...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶金铭，于安斌，张凯，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42