一种船舵的设计方法和船舵技术

本发明专利技术公开了一种船舵的设计方法和船舶。船舵包括舵叶，船舵的设计方法包括：沿着舵叶的展长方向，将舵叶分成多个剖面，至少一个剖面为非对称剖面；根据各剖面所在位置的来流攻角调整舵叶在剖面的所在位置处的攻角，以使在船体前进时船舵能够产生沿前进方向上的推力。本发明专利技术实施例通过将舵叶分成多个剖面，至少一个剖面为非对称剖面；根据各剖面所在位置的来流攻角调整舵叶在剖面的所在位置处的攻角，可以使得船舵产生推力，辅助螺旋桨推进，提高船舶的推进效率，从而产生更为显著的节能效果。从而产生更为显著的节能效果。从而产生更为显著的节能效果。

【技术实现步骤摘要】
一种船舵的设计方法和船舵


[0001]本专利技术涉及船舶水动力节能
，尤其涉及一种船舵的设计方法和船舵。

技术介绍

[0002]节能装置的开发一直是绿色船舶发展的重要方向之一，舵作为一种船舶操纵装置，一般安装在船舶螺旋桨之后，在船舶运行时，舵受到螺旋桨高速水流的冲击，产生较大的阻力，是一个较为明显的耗能装置。
[0003]长期以来，围绕舵的节能设计，人们开发了各种节能舵和辅助附件，如扭曲舵、舵球等。
[0004]现有的船舵的设计方法仅能从螺旋桨的艉流中回收部分能量，以产生节能效果，对于船舵本身而言，依然是耗能装置，无法使得舵产生推力。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种船舵的设计方法和船舵，可以使得船舵产生推力，辅助螺旋桨推进，提高船舶的推进效率，从而产生更为显著的节能效果。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供了一种船舵的设计方法，船舵包括舵叶，船舵的设计方法包括：沿着舵叶的展长方向，将舵叶分成多个剖面，至少一个剖面为非对称剖面；根据各剖面所在位置的来流攻角调整舵叶在剖面的所在位置处的攻角，以使在船体前进时船舵能够产生沿前进方向上的推力。
[0007]可选地，根据各剖面所在位置的来流攻角调整舵叶在剖面的所在位置处的攻角，以使在船体前进时船舵能够产生沿前进方向上的推力，包括：根据剖面所在位置的来流攻角调整舵叶在剖面的所在位置处的攻角，以得到剖面所在位置处的最佳攻角，其中，剖面的所在位置处的最佳攻角能够使舵叶在剖面的所在位置处产生最大推力。
[0008]可选地，根据各所述剖面所在位置的来流攻角调整所述舵叶在所述剖面所在位置处的攻角，以使在船体前进时所述船舵能够产生沿前进方向上的推力，包括：获取船艉处流体的横向速度和来流速度；根据横向速度和来流速度计算来流攻角；根据来流攻角和设定规则得到舵叶在剖面位置处的目标攻角，并根据目标攻角调整舵叶在剖面所在位置处的攻角；其中，横向速度的方向与船体的前进方向垂直，来流速度的方向与船体的前进方向相同。
[0009]可选地，设定规则包括：β＝c0α，其中，β为目标攻角，c0为调整系数，α为来流攻角。
[0010]可选地，获取船艉处流体的横向速度和来流速度，包括：根据如下公式计算船艉处流体的横向速度和来流速度：
[0011][0012][0013]其中，u
i
和u
j
为平均速度分量，x
i
和x
j
为空间位置坐标，t为时间，v为流体的横向速度，u为流体的来流速度，ρ为流体质量密度，p为平均压力，μ为流体分子粘性系数，为雷诺应力项；其中，i取1，2，3，j取1，2，3，i和j的取值不相同，u1＝u,u2＝v。
[0014]可选地，各剖面等间距，或者根据垂向上的来流攻角的梯度变化大小取变间距。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供了一种船舵，船舵包括舵叶，沿着舵叶的展长方向的多个剖面中至少一个为非对称剖面；舵叶各剖面所在位置处的攻角设置，能够在船体前进时使船舵产生沿前进方向上的推力。
[0016]可选地，舵叶的剖面的拱度分布形式为：从导边至随边，拱度先逐渐增大，后逐渐缩小。
[0017]可选地，舵叶的剖面的厚度分布形式为：从导边至随边，厚度先逐渐增大，后逐渐缩小；且最大厚度的位置与导边的距离小于或等于设定阈值。
[0018]可选地，将舵叶的横向位置设置于螺旋桨艉流影响区域之外，将舵杆中心线的纵向位置设置于螺旋桨桨盘面至船艉端板之间。
[0019]本专利技术实施例的技术方案，通过将舵叶分成多个剖面，至少一个剖面为非对称剖面；根据各剖面所在位置的来流攻角调整舵叶在剖面的所在位置处的攻角，可以使得船舵产生推力，辅助螺旋桨推进，提高船舶的推进效率，从而产生更为显著的节能效果。
[0020]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本专利技术实施例提供的一种船舵的设计方法的流程图；
[0023]图2是本专利技术实施例提供的一种有来流攻角时舵叶产生推力的原理示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例提供的一种船体周围来流攻角等势线示意图；
[0025]图4是本专利技术实施例提供的一种舵叶的剖面划分及攻角调整示意图；
[0026]图5是本专利技术实施例提供的一种新剖面和原剖面的表面轮廓线形状的比较示意图；
[0027]图6是本专利技术实施例提供的又一种船舵的设计方法的流程图；
[0028]图7是本专利技术实施例提供的一种拱度分布曲线示意图；
[0029]图8是本专利技术实施例提供的一种厚度分布曲线示意图；
[0030]图9是本专利技术实施例提供的一种船后螺旋桨、舵位置示意图(正视图)；
[0031]图10是本专利技术实施例提供的一种船后螺旋桨、舵位置示意图(后视图)；
[0032]图11是本专利技术实施例提供的一种船后螺旋桨、舵位置示意图(侧视图)；
[0033]图12是本专利技术实施例提供的一种船舵产生推力与原舵阻力效果比较示意图。
具体实施方式
[0034]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0035]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0036]图1是本专利技术实施例提供的一种船舵的设计方法的流程图，本实施例可适用于船直航的情况，该设计方法可以由船舵设计器来执行，该船舵设计器可以采用硬件和/或软件的形式实现。如图1所示，该船舵的设计方法包括：
[0037]S101、沿着舵叶的展长方向，将舵叶分成多个剖面，至少一个剖面为非对称剖面。
[0038]舵叶是舵作用力的本体，可以由木材或是钢材做成。舵叶以水平隔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舵的设计方法，其特征在于，所述船舵包括舵叶，所述船舵的设计方法包括：沿着所述舵叶的展长方向，将所述舵叶分成多个剖面，至少一个所述剖面为非对称剖面；根据各所述剖面所在位置的来流攻角调整所述舵叶在所述剖面的所在位置处的攻角，以使在船体前进时所述船舵能够产生沿前进方向上的推力。2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，根据各所述剖面所在位置的来流攻角调整所述舵叶在所述剖面的所在位置处的攻角，以使在船体前进时所述船舵能够产生沿前进方向上的推力，包括：根据所述剖面所在位置的来流攻角调整所述舵叶在所述剖面的所在位置处的攻角，以得到所述剖面所在位置处的最佳攻角，其中，所述剖面的所在位置处的最佳攻角能够使所述舵叶在所述剖面的所在位置处产生最大推力。3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述根据各所述剖面所在位置的来流攻角调整所述舵叶在所述剖面所在位置处的攻角，以使在船体前进时所述船舵能够产生沿前进方向上的推力，包括：获取船艉处流体的横向速度和来流速度；根据所述横向速度和所述来流速度计算所述来流攻角；根据所述来流攻角和设定规则得到所述舵叶在所述剖面位置处的目标攻角，并根据所述目标攻角调整所述舵叶在所述剖面所在位置处的攻角；其中，所述横向速度的方向与船体的前进方向垂直，所述来流速度的方向与船体的前进方向相同。4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，所述设定规则包括：β＝c0α，其中，β为所述目标攻角，c0为调整系数，α为来流攻角。5.根据权利要求3所述的设计方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟树成，陈雷强，刘登成，李鹏程，黄树权，韩用波，
申请(专利权)人：中船重工上海节能技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：