一种集装箱船的船艏舵系统技术方案

一种集装箱船的船艏舵系统，该系统主要包括：船艏舵、球鼻艏后端、转轴、舵杆、拨叉、油缸、撞杆、圆柱销、工作油口A、工作油口B、船艏舵后体。在船舶逐渐大型化的趋势下，本发明专利技术主要针对大型船舶的船长较长而导致的回转性和机动性差等问题，提出了在船舶前方设置船艏舵，由于船首附近海水多数是层流流动，船艏舵的转向力较为集中，产生的转船力矩较大，加之船艏舵转舵时的转首性能较好，所以船艏舵的舵效更好，不仅如此，本发明专利技术系统中船首附近水下船体的型线过渡更为平滑，可相应减少船舶前进过程中的破波阻力，降低船舶的能耗，提高经济性，且安装本发明专利技术系统的船舶也不必安装耗能多、投资成本大的侧推装置，因此，本发明专利技术有较为优越的推广应用意义。

【技术实现步骤摘要】
一种集装箱船的船艏舵系统
本专利技术属于船舶
，具体涉及一种集装箱船的船艏舵系统。
技术介绍
随着人们对货物流通速度的要求不断提高，货物运输载体不断更迭，在船舶航运业，其中货物运输载体一个重要的改变是便捷高效的集装箱船逐渐取代了传统意义上的干杂货船，日趋成为海上运输的主力。不仅如此，由于船舶的主尺度越大经济效益方面的优势就越明显，所以进入20世纪90年代以来，随着高强度船体材料以及大功率船用发动机等关键技术的逐渐成熟，集装箱船开始正式迈入大型化时代，并逐步呈现出一些全新的发展趋势。目前国际船舶航运市场上的集装箱船主要呈现出大型化、经济化、环保化的发展趋势。从现有的船型来看，8000TEU以上的集装箱船船长普遍超过350m，24000TEU的船长已接近400m。而集装箱船主尺度的不断增加，造成了集装箱船在做机动航行时难度加大，其回转性、机动性也即操纵性变差，为了解决这个问题，大型集装箱船通常情况下会设有侧推装置。然而船舶的侧推装置虽在一定程度上增加了船舶的机动性，却也相应带来了一些弊端，如船舶安装侧推装置投入成本高，而且设置侧推装置需要在船体设置开口，这在一定程度上增加了船舶的航行阻力，再者船舶的侧推装置在工作时会消耗船舶的大量电力，这势必会导致船舶更多的燃料消耗，降低船舶的经济性，增加船舶排放。因此，针对集装箱船大型化所带来的机动性差和安装侧推装置所带来的种种弊端，若是能够开发一种能够上述弊端的装置，那么这种装置将具有较大的意义。球鼻艏是减少船舶总阻力的一种有效措施，可相应提高船舶的快速性。船舶在航行的过程中，球鼻艏兴起的波浪的波谷和主船体的首横波的波峰恰好处于相同的位置，在船首附近形成有利干扰，使得形成的合成波的波高相应降低，从而减少船体的兴波阻力。在航速要求较高的大型集装箱船上，球鼻艏较为狭长，且球鼻艏前段较为扁平，基于集装箱船球鼻艏的这一特点，可以考虑将球鼻艏中的前端部分改装成船艏舵，也即在船首部分增加一个舵叶，使得在不影响球鼻艏原有的作用下，通过转动船首的舵叶使得船舶拥有改变航向的功能，则在船舶大型化的大趋势下这种专利技术装置将具有巨大的实际应用意义。
技术实现思路
本专利技术根据上述提到的问题，提出了一种集装箱船的船艏舵系统，该系统主要包括：船艏舵、球鼻艏后端、转轴、舵杆、拨叉、油缸、撞杆、圆柱销、工作油口A、工作油口B、船艏舵后体。其中，所述船艏舵和球首后端共同组成了船舶的球鼻艏，船艏舵和球鼻艏后端通过转轴相连接，二者可以实现相对转动。所述球鼻艏后端与船体刚性连接，连接处曲率连续。与此同时，球鼻艏后端与船艏舵的连接也保持曲率连续。与球鼻艏后端相比，船艏舵较为扁平，船艏舵后体的形状为一旋转面，所以即使是船艏舵相对于球鼻艏旋转时，球鼻艏后端与船艏舵中的船艏舵后体的连接处的曲率也能够保持连续，且连接处密封性良好，也即船艏舵在旋转时，海水不会进入到球鼻艏的内部。由于船艏舵的转舵效果较好，所以可设置船艏舵的舵角不大于25°。所述舵杆位于球鼻艏的内部，一端刚性固定在船艏舵后体处，另一端与拨叉刚性连接。所述拨叉通过圆柱销固定在撞杆上，撞杆的两端分别套有油缸，在油缸撞杆连接的另一侧，分别设有工作油口A和工作油口B。液压油能够通过从工作油口A进入和工作油口B流出，或者从工作油口B进入和工作油口A流出来控制撞杆沿着油缸运动，从而带动固定在撞杆上的圆柱销和拨叉运动，以此来控制船艏舵进行左转舵和右转舵。本专利技术的有益效果：1.由于海水在船艏舵附近较船尾附近的层流状态更为明显，所以船艏舵单位舵叶面积产生的水动推力更大，转船效果更好，安装船艏舵可大幅度增加船舶的操纵性。2.本专利技术系统在一定程度上可以取代船舶的侧推装置，不仅可以节省安装侧推装置的投资成本，在机动航行时不必消耗大量的电力用以转向，同时也能够避免船舶安装侧推所导致的船体表面存在孔洞而造成船舶摩擦阻力的大幅度增加，降低船舶的能耗。3.由于本专利技术系统是在保留传统球鼻艏的条件下拥有在船首部转舵的性能，相对于传统的球鼻艏本专利技术装置的船艏舵和球鼻艏在船长方向的长度更长，所以水下船体的型线过渡更为平滑，可相应减少船舶前进过程中的破波阻力，降低船舶的能耗，提高经济性。4.在船舶逐渐大型化的趋势下，本专利技术系统能够在付出较小代价的前提下大幅度提升船舶的机动性，且本专利技术方法简单，易于实现，因此，本专利技术应用前景好。附图说明图1是本专利技术的系统图；图2是本专利技术中船艏舵和球鼻艏后端等的正视图；图3是本专利技术中船艏舵和球鼻艏后端等的侧视图；图4是本专利技术中船艏舵和球鼻艏后端等的示意图；图5是本专利技术中船艏舵等的三维模型；图6是本专利技术系统安装在船舶上的示意图；图7是船舶在正常定速航行时本专利技术装置的状态示意图；图8是船舶在左转舵时本专利技术装置的示意图；图9是船舶在左转舵时本专利技术装置的状态示意图；图10是船舶在右转舵时本专利技术装置的示意图；图11是船舶在右转舵时本专利技术装置的状态示意图；1.船艏舵；2.球鼻艏后端；3.转轴；4.舵杆；5.拨叉；6.油缸；7.撞杆；8.圆柱销；9.工作油口A；10.工作油口B；11.船艏舵后体。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。一种集装箱船的船艏舵系统，如图1和图5，主要包括：船艏舵(1)、球鼻艏后端(2)、转轴(3)、舵杆(4)、拨叉(5)、油缸(6)、撞杆(7)、圆柱销(8)、工作油口A(9)、工作油口B(10)、船艏舵后体(11)。其中，所述球鼻艏后端(2)与船体刚性连接，连接处曲率连续。所述船艏舵(1)和球鼻艏后端(2)通过转轴(3)相连接，二者可以实现相对转动，如图2、图3和图4所示，与此同时，球鼻艏后端(2)与船艏舵(1)中的船艏舵后体(11)的连接也保持曲率连续，与球鼻艏后端(2)相比，船艏舵(1)的形状较为扁平，船艏舵后体(11)的形状为一旋转面，如图5所示，所以即使是船艏舵(1)在相对于球鼻艏后端(2)旋转时，球鼻艏后端(2)与船艏舵后体(11)连接处的曲率也能够保持连续，且连接处密封性良好，也即船艏舵(1)在旋转时，海水不会进入到球鼻艏的内部。由于船艏舵(1)的转舵效果较好，船艏舵(1)的舵角在25°以内便能与船尾舵配合满足船舶在机动航行时的转舵要求，所以可设置船艏舵(1)的舵角不大于25°。所述舵杆(4)位于球鼻艏的内部，舵杆(4)一端刚性固定在船艏舵后体(11)处，另一端与拨叉(5)刚性连接，如图5所示。如图1，所述拨叉(5)通过圆柱销(8)固定在撞杆(7)上，撞杆(7)的两端分别套有油缸(6)，在油缸(6)和撞杆(7)连接的另一侧，分别设有工作油口A(9)和工作油口B(10)。液压油能够通过从工作油口A(9)进入和工作油口B(10)流出，或者从工作油口B(10)进入和工作油口A(9)流出来控制撞杆(7)沿着油缸(6)运动，从而带动固定在撞杆(7)上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集装箱船的船艏舵系统，其特征在于：主要包括船艏舵(1)、球鼻艏后端(2)、转轴(3)、舵杆(4)、拨叉(5)、油缸(6)、撞杆(7)、圆柱销(8)、工作油口A(9)、工作油口B(10)、船艏舵后体(11)。/n

【技术特征摘要】
1.一种集装箱船的船艏舵系统，其特征在于：主要包括船艏舵(1)、球鼻艏后端(2)、转轴(3)、舵杆(4)、拨叉(5)、油缸(6)、撞杆(7)、圆柱销(8)、工作油口A(9)、工作油口B(10)、船艏舵后体(11)。


2.根据权利要求1中所述的一种集装箱船的船艏舵系统，其特征在于：所述船艏舵(1)和球鼻艏后端(2)通过转轴(3)相连接，二者可以实现相对转动，球鼻艏后端(2)与船艏舵(1)中的船艏舵后体(11)的连接保持曲率连续。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博洋，李雅静，杨倩倩，韩兆林，崔莹，张荣秀，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37