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1、襟翼舵的设计探讨韦云生提要:。实船试验证明襟翼舵能显著地改善船舶的操纵性,、本文根据对实船和模型试验结果的分析介绍了襟翼舵的流体动力特性设计特点和主要参数的,,;通过对常用的齿轮传动方式的探讨提出了一种新的拨叉式传动机构选择进而讨论了齿轮式和拨叉式两种襟翼舵的受力分析。和转舵力矩的计算方法文中。的图谱和数据可供设计时参考一、襟翼舵的历史沿革与实际效果襟翼舵具有良好的流体动力特性,尤其在低速和小舵角时,效果更为显著。近年来已采用于长江推船和其它内河运输船舶上。装设襟翼舵的推船操纵性明显改善,致使其运输能力得以充分发挥。例如,装有固定导流管,,,
2、,,,的长江2640马力推船采用流线型平衡舵时由于调头困难只能推运700吨货物并限于、。,、航行中下游在中下游推运12,00吨:并能进入滩多水改用襟翼舵后货物还能调头自如急的川江「lj。(一)襟翼舵的历史沿革襟翼舷实际上是一个古老的发明。十九世纪中叶航行于天津河一带的“燕子飞”号汽船首先,。采用其后欧洲也曾有人仿造过[2」,“”,。1862年英国将此舵装于勃尔芬(Bullf认eh)号炮舰上而后还用于其他一些船上[3〕襟翼舵最初称为转折舵,在主舵的后方有一个子舱,子舵靠联杆传动。转舵时不仅主舵转,,,。劝子舵也会同时转动两者转动方向一致但子舵转
3、动的角度较主舵为大其动作原理(见图,。l)有如鱼尾在转向时形成曲面一样这样可以增大舵压力而改善船舶的回转性能..,。、~_~一地一司斗一‘二一七匀户当时因子舵的传动机构比较复杂未被广泛采用/流线型舵问世之后,又出现过流线型舵柱舵〔奥尔茨/夕(Oertz)舵]和福列特奈(Flettner)舵,但它们对襟翼//的优点并未有效地加以利用仁4〕。//,襟翼舵虽巳有一百多年的历史对于襟翼翼型的理论研究和风洞试验却始于近代航空。但因研究对象的不//同,其研究成果不能直接应用于船舶。随着航运事业的发展、分节驳顶推运输方式的推,、,广船舶航速船队尺度越来越大
4、对船舶操纵性的要求日趋提高。为了寻求有效的操纵装置,襟翼舵重新引起了人们的重视。已有许多国家做过襟翼舵的模型试验和实船试验。例如,]9门年英国对船长为弱米的拖网渔船进行了实船试验。试验:,。,认为襟翼舵可以提高晤舶低速时的回转性能而不增加直航时的阻力「门前不久国外还有人研究过喷射式襟翼舵和转柱式襟翼舵仁5〕。我国在长江船舶上试用襟翼舵是六十年代开始的。,,1966年长江船舶设计院首先在一艘拖船上试验导杆式襟翼舵获得成功后遂用于长江各种推、拖船上。,“”、“”1969年青山船厂在工作船向阳号上长航公司在客船东方红229号上采用了齿轮式襟翼舵。由
5、于齿轮式比导杆式更为安全、可靠,目前设计的襟翼舵大部分为齿轮传动。例如,1973年用于成批建造的2,6、。40马力推船和宜渝线客货船197年用于成批建造的申渝线客船在操纵性方面和可靠性方面均获得令人满意的效果。(二)实船试验效果,,,为了比较襟翼舵和流线型舵的实际效果用同一艘2640马力推船一次装设襟翼舵(舵的...,;“,总面积为109米)另一次装流线型平衡舵(舵的总面积为136米)推船本身试验条件相同,、,,在同一水域顶推船队尺度装载量和编队情况基本相同的两个船队进行两次操纵性试验〔6〕2、图3,:将试验数据绘成图分析结果如下,曰门L段下
6、一DL一船舶长度(《朱〕)田一通转直径朱队船知变向平均日口一民一舵角(度)角速度(度触)、l以一舵角〔)日陌叮飞缸皮骊夕石护,环笋尸食【势队「盛一夕/、丫阵抽曰口⋯摇灭卜不{.日夔盯了厂._、.‘l..户口刁卜溉卜舌卧卜!勿墩厂巨黔孟该侧口不、、闷澳、、琴逛随{厂/〔黔罕严厂甲户口户址李返‘电迎叼、口卜巨巨}口“.0..。.l夕202530伙121‘20以图2.,,1襟翼舵舵面积比流线型舵小1/4但无论是推船单船或整个船队使用襟翼舵时的回转直径仅为流线型舵的1/2左右。2.襟翼舵比流线型舵在低速和小舵角时有更好的舵效。3.使用襟翼舵的船舶
7、,在全速满舵时的旋回率,单船或船队均不到1。如果不计水流的影,.响襟翼舱能使船舶达到原地回转.。4;襟翼舵的应舵速度比流线型舵单船提高34一4%船队提高19一48%5,襟翼舵能使船舶具有稳定的航向。为了保持直线航行,单船和船队操舵角度均未超过1.5“。,。,综上所述襟翼舵在改善船舶操纵性方面大大地优于流线型平衡舵因此很有必要对襟翼舵的流体动力特性作一番探讨。二、襟翼舵的流体动力特性(一)徽奚舵有关定义:,,襟翼舵‘见图4)全舵由主舵和子舵两部分组成主舵后面可以转动的部分即为襟翼称子。,。主舵转动a子舵由于传动机构的作用相对主舵转动日角a舷角时
8、襟翼舵的翼型是随舵角而,。,变化的当a和日同时为零时它就是一个主舵和子舵间有一定间隙的流线故又称可变翼型舵型平衡舱。心二)徽盈舵舵叶在流体中的受力愉况,襟翼舵舵叶在
