一种随动舵球的制作方法

1.本技术涉及船舶技术领域，尤其涉及一种随动舵球。


背景技术：

2.船用桨毂帽的桨后的水流因受到桨毂帽作用而产生切向及径向的诱导速度，其中切向诱导速度引起了尾流旋转，其不但不产生推力反而会引起能量损失。一般来讲，在接近桨毂帽的内半径处水流的径向诱导速度比较大，此处的能量损失也较大。为了减少由于尾流旋转导致的能量损失，通常的做法是在桨毂帽的后方设置舵球，设置舵球后，桨毂帽后方的水流将被强迫沿舵球表面流过，水流粘性的作用使舵球附近的水流无法强烈旋转，达到了整流的目的，从而减少了紊流以及水流旋转引起的能量损失。
3.船舶航行中，一般需要时刻调整舵角，如图1所示(该角度为俯视角度)，舵叶20
′
偏转后，固定在舵叶20
′
上的舵球10
′
会跟随旋转，在a状态下，舵叶20
′
向左偏摆至b状态后，舵球10
′
左端凸出较高，水流绕过舵球10
′
左端的凸部时容易在其后方形成涡流，进而引起空泡的产生；同理，当舵叶20
′
向右偏转到c状态时，舵球10
′
右端凸出较高，水流绕过舵球10
′
右端的凸部时容易在其后方形成涡流，进而引起空泡的产生；而空泡的产生对船舵的损害极大。
4.解决空泡问题的方案通常是在舵球10
′
朝向桨毂帽30
′
的边缘削薄以形成大导流弧面，但舵球10
′
的边缘整圈设置大导流弧面会削弱舵球10
′
对桨毂帽30
′
后方的水流的整流效果，进而造成较大的能量损失。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的在于：提供一种随动舵球，其能够解决现有技术中存在的上述问题。
6.为达上述目的，本技术采用以下技术方案：
7.一种随动舵球，包括舵球固定座和舵球封头，所述舵球封头的一侧边缘设有导流弧面，所述舵球固定座用于固定于舵叶上，所述舵球封头转动安装于所述舵球固定座面向桨毂帽的一侧，从而实现所述舵叶偏转时，所述舵球封头能够跟随旋转，使所述导流弧面偏向于所述舵叶偏转的方向。
8.可选的，所述舵球封头包括相对立的第一侧部和第二侧部，所述导流弧面设置于所述第一侧部，所述第二侧部与所述桨毂帽的线型匹配，所述第一侧部的表面至所述第二侧部的表面均匀过渡。
9.可选的，所述舵球封头为左右对称结构，在所述舵球封头的中间对称面上，所述导流弧面的弧线的圆弧半径r＝2.3l*b*atanθ，其中，l为舵球封头的最前端与舵杆中心之间的距离，b为桨毂直径，θ为常用转舵角范围。
10.可选的，所述舵球封头和所述舵球固定座之间设有用于限制所述舵球封头的旋转角度的旋转限位结构，通过所述旋转限位结构的限位，使所述导流弧面的中心点始终位于
所述舵球封头的上半部分区域内。
11.可选的，在所述旋转限位结构的限制下，所述舵球封头可相对所述舵球固定座旋转的角度为180
°
。
12.可选的，所述旋转限位结构包括半圆弧形槽和限位柱，所述半圆弧形槽设置于所述舵球固定座面向所述舵球封头的表面，所述限位柱跟随所述舵球封头同步转动，所述限位柱嵌入所述半圆弧形槽中，从而通过所述限位柱和所述半圆弧形槽的配合实现限制所述舵球封头的旋转角度。
13.可选的，还包括旋转支座，所述旋转支座一端与所述舵球固定座转动连接，另一端与所述舵球封头固定连接，从而实现所述舵球封头于所述舵球固定座上的转动安装。
14.可选的，所述旋转支座包括旋转轴、支撑轴承和轴承压盖，所述舵球固定座上设有安装槽，所述支撑轴承和所述轴承压盖由内而外依次安装于所述安装槽内，通过所述轴承压盖将所述支撑轴承限制于所述安装槽内；所述旋转轴贯穿所述轴承压盖并与所述支撑轴承连接。
15.可选的，所述旋转支座还包括紧固螺栓，所述舵球封头上设有与所述旋转轴配合的安装孔，所述安装孔内壁设有向内凸出的限位凸环，所述旋转轴延伸至所述安装孔内并抵接所述限位凸环，所述紧固螺栓贯穿所述限位凸环并与所述旋转轴螺纹连接，从而实现将所述舵球封头固定于所述旋转轴上。
16.可选的，所述舵球封头包括密封盖，所述安装孔内设置有磁环，所述密封盖盖合于所述安装孔远离所述旋转轴的一侧，通过所述磁环将所述密封盖吸紧固定，且所述密封盖的外表面与所述舵球封头的外表面平齐。
17.本技术的有益效果为：本发明提供了一种随动舵球，舵球封头转动安装于舵球固定座上，同时在舵球封头的一侧边缘设置导流弧面，当舵叶偏转时，在水流的推动下，舵球封头也会跟随旋转，使得导流弧面偏向于舵叶偏转的一侧，基于导流弧面的设置可以减少该侧后方涡流的产生，进而降低空泡危害。同时，本方案的舵球封头只于一侧设置导流弧面，可以减少对舵球的削薄量，最大程度上保障对水流的整流效果，从而减少由于桨毂帽后方紊流而导致的能量损失。综上，本方案在兼顾避免空泡问题的同时更大程度上保障了对水流的整流效果，降低了能量损失。
附图说明
18.下面根据附图和实施例对本技术作进一步详细说明。
19.图1为现有技术的舵叶转舵的水流状态原理图；
20.图2为本技术实施例所述随动舵球的安装状态示意图；
21.图3为本技术实施例所述随动舵球的结构示意图；
22.图4为本技术实施例所述舵球封头的剖视图；
23.图5为本技术实施例所述随动舵球的水流状态原理图；
24.图6为本技术实施例所述舵球固定座和所述舵球封头连接结构的剖视图；
25.图7为本技术实施例所述舵球固定座的结构示意图。
26.图1中：
27.10
′
、舵球；20
′
、舵叶；30
′
桨毂帽。
28.图2-7中：
29.10、随动舵球；11、舵球固定座；111、安装槽；112、半圆弧形槽；12、舵球封头；121、导流弧面；122、第一侧部；123、第二侧部；124、安装孔；125、限位凸环；126、磁环；127、密封盖；128、第二密封圈；131、旋转轴；132、支撑轴承；133、轴承压盖；134、第一密封圈；135、紧固螺栓；136、限位柱；137、连接杆；20、舵叶；30、桨毂帽。
具体实施方式
30.为使本技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。
31.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.如图2-7所示，本实施例提供一种随动舵球10，包括舵球固定座11和舵球封头12，所述舵球封头12的一侧边缘设有导流弧面121，所述舵球固定座11用于固定于舵叶20上，所述舵球封头12转动安装于所述舵球固定座11面向桨毂帽30的一侧，从而实现所述舵叶20偏转时，所述舵球封头12能够跟随旋转，使所述导流弧面121偏向于所述舵叶20偏转的方向。
34.具体的，导流弧面121的设置，相当于对舵球封头12面向螺旋桨的桨毂帽30的端面的一侧边缘削薄处理，削弱导流弧面121的位置对水流的阻碍能力，提高水流流经该表面的顺畅度。
35.本方案中，舵球封头12转动安装于舵球固定座11上，在外力驱使下，舵球封头12可以相对舵球固定座11旋转，以图5所示角度(俯视状态)为例，在d状态下，舵叶20的偏摆角度为0，此时舵球封头12正对桨毂帽30，导流弧面121需位于舵球封头12的顶部或底部，才能保持舵球封头12的稳定；当舵叶20向左偏摆至e状态时，舵球封头12的平衡状态被打破，在水力推动下导流弧面121所在侧跟随向左偏转；当舵叶20向右偏摆至f状态时，舵球封头12的平衡状态被打破，在水力推动下导流弧面121所在侧跟随向右偏转。从而实现，无论舵叶20朝哪个方向偏摆，舵球封头12都能跟随旋转，始终将导流弧面121置于舵叶20偏向的一侧，进而避免由于舵球封头12凸起过高而引发空泡的问题。
36.基于本实施例的随动舵球10，舵球封头12转动安装于舵球固定座11上，同时在舵球封头12的一侧边缘设置导流弧面121，当舵叶20偏转时，在水流的推动下，舵球封头12也
会跟随旋转，使得导流弧面121偏向于舵叶20偏转的一侧，基于导流弧面121的设置可以减少该侧后方涡流的产生，进而降低空泡危害。同时，本方案的舵球封头12只于一侧设置导流弧面121，可以减少对舵球的削薄量，最大程度上保障对水流的整流效果，从而减少由于桨毂帽后方紊流而导致的能量损失。综上，本方案在兼顾避免空泡问题的同时更大程度上保障了对水流的整流效果，降低了能量损失。
37.具体应用时，舵球固定座11可以是一体成型于舵叶20上的结构，也可以是组装固定于舵叶20上的独立结构。
38.一实施例中，参照图3，所述舵球封头12包括相对立的第一侧部122和第二侧部123，所述导流弧面121设置于所述第一侧部122，所述第二侧部123与所述桨毂帽30的线型匹配，所述第一侧部122的表面至所述第二侧部123的表面均匀过渡。
39.在保持第一侧部122设置导流弧面121用以实现舵叶20偏转时的导流目的的基础上，在对立的第二侧部123直接设置成与桨毂帽30的线型匹配，可以最大程度上保障随动舵球10的整流效果；第一侧部122至第二侧部123表面均匀过渡，可以保障水流流经舵球封头12表面时的平顺性，降低阻力。
40.本方案中，以图5中所示的a状态为例，舵球封头12为左右对称结构，图4为舵球封头12的纵剖面，此时舵球封头12最顶端的弧线对应导流弧面121圆弧最大的位置，作为优选的实施方式，舵球封头12最顶端的圆弧半径r＝2.3l*b*atanθ，其中，l为舵球封头12的最前端与舵杆中心之间的距离，b为桨毂直径，θ为常用转舵角范围。
41.基于以上的设计公式所得的舵球封头12，能够实现转舵至常用转舵角θ时，导流弧面121能够与前方来向水流平坦衔接，大程度上避免空泡产生的问题。
42.其中，随着船舶设计的优化，船舶航行稳定性的提升，常规在
±3°
舵角的调节范围内便可维持船舶的稳定，故θ优选为3-5
°
。
43.作为较佳的选择，在所述舵球封头12的中间对称面上，所述导流弧面121的弧线的圆弧半径r为0.3-0.5m。
44.在一些实施方式中，所述舵球封头12和所述舵球固定座11之间设有用于限制所述舵球封头12的旋转角度的旋转限位结构，通过所述旋转限位结构的限位，使所述导流弧面121的中心点始终位于所述舵球封头12的上半部分区域内。
45.在实际应用场景中，舵球封头12顶部的水流流速较小，底部水流流速较大，故底部区域更需要整流，因此本方案设置旋转限位结构将舵球封头12上的导流弧面121限制于舵球封头12的上半部分区域，可以避免导流弧面121旋转到水流流速更大的下半部分区域，从而最大程度上保证良好的整流效果，保证节能性能。
46.作为优选的实施方式，在所述旋转限位结构的限制下，所述舵球封头12可相对所述舵球固定座11旋转的角度为180
°
。
47.具体的，舵球封头12的旋转角度设置为180
°
，再结合导流弧面121只能位于舵球封头12的上半部分区域的限定，使得在转舵后，导流弧面121可以旋转至最左端或最右端的位置，获得最佳的导流效果，最大程度上避免空泡问题的产生。
48.参照图7，一实施例中，所述旋转限位结构包括半圆弧形槽112和限位柱136，所述半圆弧形槽112设置于所述舵球固定座11面向所述舵球封头12的表面，所述限位柱136跟随所述舵球封头12同步转动，所述限位柱136嵌入所述半圆弧形槽112中，从而通过所述限位
柱136和所述半圆弧形槽112的配合实现限制所述舵球封头12的旋转角度。
49.为实现舵球封头12于舵球固定座11上的转动安装，本方案的随动舵球10还包括旋转支座，所述旋转支座一端与所述舵球固定座11转动连接，另一端与所述舵球封头12固定连接，从而实现所述舵球封头12于所述舵球固定座11上的转动安装。
50.一实施例中，参照图6，所述旋转支座包括旋转轴131、支撑轴承132和轴承压盖133，所述舵球固定座11上设有安装槽111，所述支撑轴承132和所述轴承压盖133由内而外依次安装于所述安装槽111内，通过所述轴承压盖133将所述支撑轴承132限制于所述安装槽111内；所述旋转轴131贯穿所述轴承压盖133并与所述支撑轴承132连接。
51.在安装槽111内设置支撑轴承132用以固定旋转轴131，可以实现旋转轴131的可靠安装的同时，保证旋转轴131旋转阻力的最小化。
52.其中，安装槽111优选设置为阶梯槽，阶梯槽最外圈设置有内螺纹，轴承压盖133对应设置有外螺纹，轴承压盖133螺纹安装于安装槽111中，实现紧压支撑轴承132的目的。
53.进一步的，轴承压盖133的内孔设置有第一密封圈134，该第一密封圈134贴合旋转轴131的外壁，实现对轴承压盖133与旋转轴131之间的间隙的密封，避免海水侵蚀内部支撑轴承132.
54.关于旋转轴131与舵球封头12的连接，一实施例中，所述旋转支座还包括紧固螺栓135，所述舵球封头12上设有与所述旋转轴131配合的安装孔124，所述安装孔124内壁设有向内凸出的限位凸环125，所述旋转轴131延伸至所述安装孔124内并抵接所述限位凸环125，所述紧固螺栓135贯穿所述限位凸环125并与所述旋转轴131螺纹连接，从而实现将所述舵球封头12固定于所述旋转轴131上。
55.具体的，旋转轴131的端部设置有与紧固螺栓135配合的螺纹孔，通过紧固螺栓135可以实现旋转轴131与舵球封头12的可拆卸连接。
56.基于舵球封头12的可拆卸安装，当需要拆卸螺旋桨时，可以先将舵球封头12拆下，以为螺旋桨提供更大的活动空间，方便螺旋桨的拆卸工作。
57.进一步的，为保证舵球封头12表面的平整性，所述舵球封头12包括密封盖127，所述安装孔124内设置有磁环126，所述密封盖127盖合于所述安装孔124远离所述旋转轴131的一侧，通过所述磁环126将所述密封盖127吸紧固定，且所述密封盖127的外表面与所述舵球封头12的外表面平齐。
58.设置密封盖127可以封堵安装孔124的端部，同时密封盖127直接通过磁吸的方式进行固定，可以保证密封盖127的可靠安装的同时，无需在密封盖127的表面开挖任何用于辅助拆卸的凹槽，最大程度上保证舵球封头12表面的平整性，减少对水流的影响。当需要拆卸时，只需使用磁力更大的工具将密封盖127吸紧拔出即可。
59.进一步的，在密封盖127的外周设有第二密封圈128，第二密封圈128的设置可以避免海水进入安装孔124内侵蚀紧固螺栓135。
60.为实现限位柱136的固定，一实施例中，限位柱136通过连接杆137与旋转轴131连接，实现限位柱136跟随舵球封头12旋转。
61.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第
二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
62.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
63.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
64.以上结合具体实施例描述了本技术的技术原理。这些描述只是为了解释本技术的原理，而不能以任何方式解释为对本技术保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本技术的其它具体实施方式，这些方式都将落入本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种随动舵球，其特征在于，包括舵球固定座(11)和舵球封头(12)，所述舵球封头(12)的一侧边缘设有导流弧面(121)，所述舵球固定座(11)用于固定于舵叶(20)上，所述舵球封头(12)转动安装于所述舵球固定座(11)面向桨毂帽(30)的一侧，从而实现所述舵叶(20)偏转时，所述舵球封头(12)能够跟随旋转，使所述导流弧面(121)偏向于所述舵叶(20)偏转的方向。2.根据权利要求1所述的随动舵球，其特征在于，所述舵球封头(12)包括相对立的第一侧部(122)和第二侧部(123)，所述导流弧面(121)设置于所述第一侧部(122)，所述第二侧部(123)与所述桨毂帽(30)的线型匹配，所述第一侧部(122)的表面至所述第二侧部(123)的表面均匀过渡。3.根据权利要求2所述的随动舵球，其特征在于，所述舵球封头(12)为左右对称结构，在所述舵球封头(12)的中间对称面上，所述导流弧面(121)的弧线的圆弧半径r＝2.3l*b*atanθ，其中，l为舵球封头(12)的最前端与舵杆中心之间的距离，b为桨毂直径，θ为常用转舵角范围。4.根据权利要求1所述的随动舵球，其特征在于，所述舵球封头(12)和所述舵球固定座(11)之间设有用于限制所述舵球封头(12)的旋转角度的旋转限位结构，通过所述旋转限位结构的限位，使所述导流弧面(121)的中心点始终位于所述舵球封头(12)的上半部分区域内。5.根据权利要求4所述的随动舵球，其特征在于，在所述旋转限位结构的限制下，所述舵球封头(12)可相对所述舵球固定座(11)旋转的角度为180
°
。6.根据权利要求4所述的随动舵球，其特征在于，所述旋转限位结构包括半圆弧形槽(112)和限位柱(136)，所述半圆弧形槽(112)设置于所述舵球固定座(11)面向所述舵球封头(12)的表面，所述限位柱(136)跟随所述舵球封头(12)同步转动，所述限位柱(136)嵌入所述半圆弧形槽(112)中，从而通过所述限位柱(136)和所述半圆弧形槽(112)的配合实现限制所述舵球封头(12)的旋转角度。7.根据权利要求1所述的随动舵球，其特征在于，还包括旋转支座，所述旋转支座一端与所述舵球固定座(11)转动连接，另一端与所述舵球封头(12)固定连接，从而实现所述舵球封头(12)于所述舵球固定座(11)上的转动安装。8.根据权利要求7所述的随动舵球，其特征在于，所述旋转支座包括旋转轴(131)、支撑轴承(132)和轴承压盖(133)，所述舵球固定座(11)上设有安装槽(111)，所述支撑轴承(132)和所述轴承压盖(133)由内而外依次安装于所述安装槽(111)内，通过所述轴承压盖(133)将所述支撑轴承(132)限制于所述安装槽(111)内；所述旋转轴(131)贯穿所述轴承压盖(133)并与所述支撑轴承(132)连接。9.根据权利要求8所述的随动舵球，其特征在于，所述旋转支座还包括紧固螺栓(135)，所述舵球封头(12)上设有与所述旋转轴(131)配合的安装孔(124)，所述安装孔(124)内壁设有向内凸出的限位凸环(125)，所述旋转轴(131)延伸至所述安装孔(124)内并抵接所述限位凸环(125)，所述紧固螺栓(135)贯穿所述限位凸环(125)并与所述旋转轴(131)螺纹连接，从而实现将所述舵球封头(12)固定于所述旋转轴(131)上。10.根据权利要求9所述的随动舵球，其特征在于，所述舵球封头(12)包括密封盖(127)，所述安装孔(124)内设置有磁环(126)，所述密封盖(127)盖合于所述安装孔(124)远
离所述旋转轴(131)的一侧，通过所述磁环(126)将所述密封盖(127)吸紧固定，且所述密封盖(127)的外表面与所述舵球封头(12)的外表面平齐。

技术总结
本发明公开一种随动舵球，包括舵球固定座和舵球封头，所述舵球封头的一侧边缘设有导流弧面，所述舵球固定座用于固定于舵叶上，所述舵球封头转动安装于所述舵球固定座面向桨毂帽的一侧，从而实现所述舵叶偏转时，所述舵球封头能够跟随旋转，使所述导流弧面偏向于所述舵叶偏转的方向。当舵叶偏转时，在水流的推动下，舵球封头也会跟随旋转，使得导流弧面偏向于舵叶偏转的一侧，基于导流弧面的设置可以减少该侧后方涡流的产生，进而降低空泡危害。同时，本方案的舵球封头只于一侧设置导流弧面，可以减少对舵球的削薄量，最大程度上保障对水流的整流效果，从而减少由于桨毂帽后方紊流而导致的能量损失。导致的能量损失。导致的能量损失。


技术研发人员：王炳亮 王婷
受保护的技术使用者：广船国际有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/25