專利名稱：船推進(jìn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水運(yùn)工具的推進(jìn)領(lǐng)域，并且涉及一種船推進(jìn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在所有技術(shù)領(lǐng)域中，也包括造船業(yè)，都努力提高船推進(jìn)系統(tǒng)的效率，尤其是內(nèi)河航行，對(duì)快船的需求量在增加，該快船可以高速行駛而且能夠產(chǎn)生盡可能小的波浪。已經(jīng)有證據(jù)證明所拍打出的波浪不僅削弱沿海堤壩的強(qiáng)度，而且損害海岸處的群落生境，尤其會(huì)干擾在附近棲息地中鳥類的孵化習(xí)性。
另外，尤其是內(nèi)河航行面臨著將潤(rùn)滑油用于船推進(jìn)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部分而導(dǎo)致的不可避免的污染問題，如果這些部分在操作船推進(jìn)系統(tǒng)的過程中位于水面以下，則潤(rùn)滑油就會(huì)釋放到水中。幾乎所有公知的馬達(dá)或發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的船推進(jìn)系統(tǒng)都面臨著這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有效的船推進(jìn)系統(tǒng)，以可解決上述問題。
利用根據(jù)本發(fā)明的船推進(jìn)系統(tǒng)可達(dá)到上述目的，該船推進(jìn)系統(tǒng)具有至少部分浸沒在水中的推進(jìn)裝置，該推進(jìn)裝置繞至少一個(gè)基本沿垂直于推進(jìn)方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并且該推進(jìn)系統(tǒng)還包括部分圍住該推進(jìn)裝置的罩，由此當(dāng)推進(jìn)裝置運(yùn)行時(shí)，該罩和推進(jìn)裝置一同形成水運(yùn)送流道。
根據(jù)本發(fā)明的船推進(jìn)系統(tǒng)具有推進(jìn)裝置，例如可被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的輪或驅(qū)動(dòng)循環(huán)帶。該旋轉(zhuǎn)或循環(huán)推進(jìn)裝置的外圓周表面被罩所包圍，但是并沒有完全圍住推進(jìn)裝置的周邊。相反，推進(jìn)裝置可直接與位于要被驅(qū)動(dòng)的船吃水線之下的周圍的水接觸。根據(jù)本發(fā)明的船推進(jìn)系統(tǒng)，罩和推進(jìn)裝置之間的距離選擇成當(dāng)推進(jìn)裝置運(yùn)行時(shí)，船周邊的水由推進(jìn)裝置送入推進(jìn)裝置前端和罩之間的間隙中，而其中的空氣就受迫排出該間隙之外。在作為優(yōu)選實(shí)施例的情況下，如下文所作的詳細(xì)描述，至少如下應(yīng)用其中罩不受船的荷載狀況的限制，延伸到吃水線之下，并且罩的上邊緣也不受船的荷載狀況的限制，在吃水線之上，換句話說，在推進(jìn)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)之前，空氣至少存在于推進(jìn)裝置的圓周表面和罩之間。
當(dāng)運(yùn)行推進(jìn)裝置時(shí)，由推進(jìn)裝置帶入到推進(jìn)裝置前端和罩之間的間隙中的水沿著旋轉(zhuǎn)方向隨同推進(jìn)裝置被運(yùn)送。運(yùn)行推進(jìn)裝置，由此導(dǎo)致在間隙中形成流道，水可在該流道中沿推進(jìn)裝置的旋轉(zhuǎn)方向被運(yùn)送。
本發(fā)明人在靜態(tài)牽引測(cè)試中對(duì)根據(jù)本發(fā)明的裝置的效率進(jìn)行了評(píng)測(cè)。對(duì)于這樣的測(cè)試，船和其模型固定在柱子上，帶有成直線安裝的測(cè)力傳感器，以確定單位功率的牽引力。普通推進(jìn)器一般也指輪船用螺旋槳，其在這種類型的靜態(tài)牽引測(cè)試中能夠確定出的動(dòng)力輸出約為0.023kg/W。相比較之下，本發(fā)明的推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生的最大輸出為0.054kg/W。當(dāng)流道完全充滿水時(shí)，本發(fā)明的推進(jìn)系統(tǒng)可達(dá)到該最大輸出值。另外，本發(fā)明的船推進(jìn)系統(tǒng)比現(xiàn)有技術(shù)中的船推進(jìn)系統(tǒng)的效率有本質(zhì)的提高。
實(shí)際測(cè)試還表明在相同的驅(qū)動(dòng)性能下，即在船模型的速度相同時(shí)，本發(fā)明的船推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生的船尾波浪明顯小于普通推進(jìn)裝置產(chǎn)生的船尾波浪，尤其對(duì)于內(nèi)河航行，更考慮到了減小波浪的需求。但是，本發(fā)明的船推進(jìn)系統(tǒng)能夠有效地得到應(yīng)用，但不僅僅只限于內(nèi)河航行的船只。
盡管根據(jù)本發(fā)明的船推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)置有例如以帶形狀方式循環(huán)旋轉(zhuǎn)的推進(jìn)裝置，該推進(jìn)裝置可在圓形軌跡上旋轉(zhuǎn)，也可以以坦克鏈的方式，帶有兩個(gè)相對(duì)定位的直線部分和兩個(gè)相對(duì)定位的半圓部分進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此這種推進(jìn)裝置可設(shè)置在內(nèi)部和外部，在承載通道內(nèi)，與外殼壁有間距。為了簡(jiǎn)化船推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可使船推進(jìn)裝置形成具有周邊閉合的圓周表面。在這種情況下，在推進(jìn)方向上循環(huán)的水沿著推進(jìn)裝置的徑向?qū)ｉT存在于推進(jìn)裝置的外圓周表面和罩之間。
盡可能快地設(shè)置流道是可以達(dá)到的，該流道橫向較窄地加以限制，其中在啟動(dòng)推進(jìn)裝置之后，在與推進(jìn)方向相反的方向上運(yùn)送水。出于此目的，該推進(jìn)裝置在其圓周表面具有適當(dāng)?shù)妮喞€。但是，根據(jù)進(jìn)一步的研制，以及對(duì)船推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，優(yōu)選地使推進(jìn)系統(tǒng)的圓周表面與在圓周表面之外延伸并幾乎到達(dá)罩處的邊界部件橫向鄰接。根據(jù)本發(fā)明的最佳方案的進(jìn)一步研制，該邊界部件可類似于罩靜止地設(shè)置，例如直接安置在船殼上，也可至少相對(duì)于船殼是靜止的。另外，最好使邊界部件連接在旋轉(zhuǎn)著的推進(jìn)裝置上。
為了在開始啟動(dòng)推進(jìn)裝置時(shí)填充流道，也為了從功率觀點(diǎn)考慮，在推進(jìn)裝置的外圓周表面上順次排列多個(gè)齒是有利的。
這些齒的形成可幫助水從周圍進(jìn)入推進(jìn)裝置前端和罩之間的間隙。船推進(jìn)系統(tǒng)在不同的旋轉(zhuǎn)方向上的效率受齒的幾何形狀的影響。例如，如果本發(fā)明的船推進(jìn)系統(tǒng)作為船中用于掌舵的交叉驅(qū)動(dòng)器，并且如果在推進(jìn)裝置的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上達(dá)到相同的效率是很重要的，優(yōu)選地，具有同樣形成的前緣和后緣的齒位于推進(jìn)裝置的圓周表面上。
在將船推進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)先旋轉(zhuǎn)方向作為推進(jìn)方向時(shí)，在推進(jìn)裝置外圓周表面上形成的齒最好為類鋸齒狀，即齒的前緣和后緣具有不同的傾斜度。的是，徑向向外指向齒尖的前緣的傾斜度小于后緣的傾斜度，該后緣在齒尖的后側(cè)上與前緣相連，并從該處徑向向內(nèi)指向。后緣具有沿徑向急劇向內(nèi)的坡度，即它不會(huì)對(duì)圓周表面有影響。而前緣的情況不同。由于這種斜面形狀的傾斜，尤其是在推進(jìn)的旋轉(zhuǎn)方向上，周圍的水被壓入推進(jìn)裝置的罩和圓周表面之間的間隙中。當(dāng)啟動(dòng)推進(jìn)裝置時(shí)，前緣的這種斜面形狀的傾斜度由此導(dǎo)致流動(dòng)在流道內(nèi)相對(duì)快速地形成。
實(shí)際應(yīng)用還進(jìn)一步顯示出在軸向形成帶有弓形構(gòu)形的齒尖的優(yōu)點(diǎn)，如本發(fā)明中優(yōu)選實(shí)施例的描述。
另外，本發(fā)明優(yōu)選地，在軸向上形成帶有弓形構(gòu)形的齒的前緣和/或后緣。而且，最好在圓周方向上形成帶有弓形凸起構(gòu)形的齒的前緣和/或后緣，由此上述兩個(gè)優(yōu)選方式的結(jié)合，即前緣和/或后緣的球形實(shí)施例，其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在船推進(jìn)系統(tǒng)的效率和避免波紋方面。
如上所述，考慮到船推進(jìn)系統(tǒng)中常用馬達(dá)的啟動(dòng)性能，優(yōu)選地罩的上邊緣位于船的吃水線之上，并且允許罩的前端和/后端延伸到吃水線以下。在該實(shí)施例中，如果船的推進(jìn)系統(tǒng)在非運(yùn)行狀態(tài)，空氣也可存在于推進(jìn)系統(tǒng)和罩之間的間隙中，當(dāng)開始啟動(dòng)推進(jìn)裝置時(shí)，空氣最終由進(jìn)入間隙中的水?dāng)D出。但是，只要流道中有空氣，對(duì)推進(jìn)裝置旋轉(zhuǎn)的阻力就相對(duì)小一些。這符合船推進(jìn)系統(tǒng)中常用馬達(dá)的低啟動(dòng)扭距。
在效率方面，優(yōu)選的是進(jìn)入推進(jìn)裝置和罩之間間隙的水量會(huì)以相對(duì)高的水平速度比率進(jìn)入和排出間隙。另一方面，圍繞推進(jìn)裝置的特定圓周部分能與周圍的水自由連通。圍繞推進(jìn)裝置的罩的最佳包容角在200°和270°之間。另外，根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步研制，形成為流道入口的罩的端部形成有向前的彎曲部分，并且/或者形成為流道出口的罩的端部具有向后的彎曲部分。為了達(dá)到較好的效率，優(yōu)選地，推進(jìn)裝置和罩之間的間隙的最小尺寸為旋轉(zhuǎn)著的推進(jìn)裝置的直徑的2％-10％，優(yōu)選的是3％-6％。在上述情況中(在上述最佳實(shí)施例中所述的齒在軸向上帶有凸形曲率的齒尖)，最小的間隙存在于齒尖和罩之間的距離為最小的情況下。應(yīng)該注意，可達(dá)到較好效率的罩能夠相對(duì)簡(jiǎn)單地形成，優(yōu)選地在推進(jìn)裝置的圓周表面的對(duì)面，乃至最好在軸向上。當(dāng)將輪子用作推進(jìn)裝置時(shí)，罩形成為圓柱形，但在一個(gè)圓周部分上有開口。
考慮到為船推進(jìn)系統(tǒng)上提供最有可能有效的船的操縱，還優(yōu)選地將推進(jìn)裝置垂直于其旋轉(zhuǎn)軸線、并繞操縱軸線旋轉(zhuǎn)支撐地設(shè)置，并且還設(shè)置有控制裝置以控制船推進(jìn)裝置繞操縱軸線的旋轉(zhuǎn)。在該優(yōu)選實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)方向受推進(jìn)裝置繞操縱軸線旋轉(zhuǎn)的影響，而不需要在船上另外設(shè)置船舵。而且，通過推進(jìn)裝置適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)，可在后退和前進(jìn)的驅(qū)動(dòng)方向上應(yīng)用推進(jìn)裝置的最大效率。
為了適當(dāng)和簡(jiǎn)單地密封推進(jìn)裝置，如果是可應(yīng)用的話，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)在相對(duì)靠近推進(jìn)裝置的位置設(shè)置，最好將推進(jìn)裝置與支撐板上的罩一同設(shè)置，所述推進(jìn)裝置突伸過該支撐板，該支撐板的頂部又由護(hù)罩密封。因此該護(hù)罩至少包圍住推進(jìn)裝置，但不必包圍住可能存在的馬達(dá)和潤(rùn)滑軸承等。當(dāng)船推進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，有時(shí)水會(huì)進(jìn)入護(hù)罩和推進(jìn)裝置區(qū)域中。但在這里，沒有經(jīng)潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的部分，因此也不會(huì)有潤(rùn)滑油從護(hù)罩中泄入到周圍的水中。
在這一優(yōu)選的進(jìn)一步改進(jìn)中，支撐板容納在可旋轉(zhuǎn)地支撐在船護(hù)罩中、并在其底部有開口的盤內(nèi)，推進(jìn)裝置突伸穿過該開口，在支撐板和盤之間設(shè)置有密封。例如該密封可由縐皮膜形成。在此實(shí)施例中，周圍的水僅達(dá)到盤的下側(cè)，蓋板的下側(cè)，并進(jìn)入由護(hù)罩密封的區(qū)域。由此例如用護(hù)罩對(duì)所有驅(qū)動(dòng)軸或旋轉(zhuǎn)軸線上的軸承部件進(jìn)行防水，可避免水通過與經(jīng)潤(rùn)滑的部件接觸而被潤(rùn)滑油污染。
上述優(yōu)選實(shí)施例在護(hù)罩形成罩方面進(jìn)行了進(jìn)一步的完善。在該情況下，徑向圍繞推進(jìn)裝置的護(hù)罩的部分同時(shí)作為所述罩，來限定出所述推進(jìn)裝置圓周周圍的間隙。
當(dāng)推進(jìn)裝置在最大功率下旋轉(zhuǎn)時(shí)，為了補(bǔ)償所產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力，還優(yōu)選地將支撐板以樞轉(zhuǎn)的方式設(shè)置在盤上，因此至少一個(gè)傾斜衰減器呈直線連接。當(dāng)推進(jìn)裝置繞操縱軸線樞轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力由此可通過支撐板的一定樞轉(zhuǎn)而被傾斜衰減器的阻力抵消，由此可防止這些力直接傳遞到船殼上。
根據(jù)進(jìn)一步的研制，本發(fā)明的船推進(jìn)系統(tǒng)的性能是可控制的，其中可設(shè)置間隙設(shè)定裝置以調(diào)節(jié)推進(jìn)裝置和罩之間的間距。通過該間隙設(shè)定裝置，可改變根據(jù)本發(fā)明的船推進(jìn)系統(tǒng)中流道的高度，例如為了在恒定的馬達(dá)速度下(驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的運(yùn)行點(diǎn))改變流道中流轉(zhuǎn)的水流量。由此，不需改變驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的運(yùn)行點(diǎn)，就可改變船尾處波浪的形成。
為了使船推進(jìn)系統(tǒng)適于不同的航行渠道深度，尤其是內(nèi)河航行，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的研制，該推進(jìn)系統(tǒng)包括用于調(diào)節(jié)推進(jìn)裝置和罩的高度的浸沒深度調(diào)節(jié)裝置。利用該調(diào)節(jié)裝置，不需同時(shí)改變形成流道的間隙就可改變推進(jìn)裝置浸沒在周圍水中的深度。如果推進(jìn)裝置突出于船殼的底部之外，就尤其適合采用這種類型的浸沒深度調(diào)節(jié)裝置。尤其是，當(dāng)推進(jìn)裝置用于使船航行于非常淺的水域，或者使船隨潮汐漲浮運(yùn)行時(shí)，由于具有該調(diào)節(jié)裝置，其推進(jìn)裝置仍然不會(huì)受損，我們可以想到按如下方式形成推進(jìn)裝置旋轉(zhuǎn)軸線沿豎直方向延伸，即推進(jìn)裝置突伸穿過船的側(cè)邊。
在船殼下側(cè)的推進(jìn)裝置的這種通常的設(shè)置，考慮到船的最大可能的浮力，尤其對(duì)于快速驅(qū)動(dòng)完全滑艇，優(yōu)選地，在每種情況下，在推進(jìn)裝置的前端設(shè)置至少一個(gè)優(yōu)選地沿旋轉(zhuǎn)軸線的軸向從推進(jìn)裝置漸細(xì)的浮體。以這種方式逐漸變細(xì)的浮體優(yōu)選地直接貼附到推進(jìn)裝置的前端，并且該面積的直徑約等于推進(jìn)裝置的直徑。由于流體力學(xué)的原因，直徑在旋轉(zhuǎn)軸線的軸向上逐漸變細(xì)，由此浮體優(yōu)選形成圓錐形，外表面在毗連推進(jìn)裝置的彎曲部分中最初是凸出的，隨后是直的外表面，或者隨后是在彎曲部分中凹進(jìn)的。如此成形的浮體優(yōu)選形成封閉的中空體，這不僅會(huì)導(dǎo)致船的更大的浮力，而且還會(huì)在它的運(yùn)動(dòng)過程中由于反作用在浮體上的力而提升船。為了避免即將到來的水流與浮體之間的摩擦損失，也為了提高效率，更優(yōu)選地，將浮體布置成可自由地在旋轉(zhuǎn)軸線或推進(jìn)裝置的驅(qū)動(dòng)軸上旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明還具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為尤其對(duì)于快速驅(qū)動(dòng)的完全滑艇，在推進(jìn)裝置的徑向外端部設(shè)置有增厚部分。該增厚部分與推進(jìn)裝置連接，并且以類似蘑菇頭的形狀覆蓋住推進(jìn)裝置，該增厚部分至少部分地突伸于浮體的圓周之外。由于本發(fā)明的船推進(jìn)系統(tǒng)的高效率，形成為滑艇并且由浮體的浮力作用而被支撐的船在最大功率下可上升以充分地遠(yuǎn)離水，從而它基本僅通過蘑菇頭形的增厚部分與水保持接觸。優(yōu)選地，本發(fā)明的船推進(jìn)系統(tǒng)出于此目的而設(shè)置成，在每種情況下，在船前端設(shè)有兩個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)，在船后端設(shè)有兩個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)。在這種情況下，所有四個(gè)推進(jìn)裝置同時(shí)形成在最大功率下的推進(jìn)部分，以及例如利用水上滑艇可在水上負(fù)載船的荷載的部分。在這點(diǎn)上，優(yōu)選地盡可能根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)形成蘑菇頭形的增厚部分，以使其外圓周表面優(yōu)選地形成浮體外圓周表面的連續(xù)附加部分。


下面根據(jù)附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例而體現(xiàn)本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)，優(yōu)點(diǎn)和特征，下面所示附圖為圖1 根據(jù)本發(fā)明船推進(jìn)系統(tǒng)的第一實(shí)施例示出船的側(cè)視圖；圖2 圖1所示船的底視圖；圖3 圖1所示實(shí)施例的正視圖，罩體被局部切除；圖4 根據(jù)圖3所示IV-IV處的剖面圖；圖5 根據(jù)本發(fā)明船推進(jìn)系統(tǒng)的另一實(shí)施例示出船的側(cè)視圖；圖6 圖5所示船的底視圖；圖7 圖6中的船推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)施例的局部正視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了形成為用于不同浸沒深度的位移船的船2的側(cè)視圖。不同的浸沒深度可從在不同的荷載狀況下的不同的吃水線W中加以識(shí)別。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，在船2的尾部具有船推進(jìn)系統(tǒng)4。作為船推進(jìn)系統(tǒng)4的主要部件，設(shè)置有形成為齒狀輪6的推進(jìn)裝置和至少部分地在周邊圍住齒狀輪6的罩8。如在實(shí)施例中所示，齒狀輪6的旋轉(zhuǎn)軸線10在水平方向和另外垂直于推進(jìn)方向V的方向延伸，即在與船2的縱軸成直角的方向延伸。
罩8形成為圓筒形，即其表面沿平行于旋轉(zhuǎn)軸線10的側(cè)邊延伸。罩8以240的包容角圍繞齒狀輪6。該罩8具有前端，即船首端12，和后端，即船尾端14。端部12和14都終止于相同的高度上，并且與船殼16下側(cè)齊平。在兩個(gè)端部12，14之間，齒狀輪6突出于船殼16的下側(cè)之外。
在根據(jù)圖2的船殼16的底視圖中，可以很清楚地看到齒狀輪的容納空間。該容納空間由罩8在周邊限定，并由固定的側(cè)壁18，20在側(cè)向形成。側(cè)壁18，20連接到船殼16上，并由位于齒狀輪旋轉(zhuǎn)軸線上的驅(qū)動(dòng)軸22突出穿透，參照?qǐng)D3在下文中有更詳細(xì)的描述。
圖3示出了圖1和2中船推進(jìn)系統(tǒng)的前視圖。驅(qū)動(dòng)軸22分別由軸承24，26支撐在兩個(gè)側(cè)邊上。在驅(qū)動(dòng)軸22的一端，位于軸承26之后具有一斜齒齒輪28，其施力一側(cè)的端部連接在任何所需類型的馬達(dá)30，如電動(dòng)馬達(dá)上。
形成為U形的側(cè)壁18，20圍繞齒狀輪6，并且其下側(cè)焊接在船殼16上。驅(qū)動(dòng)軸22穿過側(cè)壁18，20，并用適當(dāng)?shù)拿芊庋b置使其密封。與驅(qū)動(dòng)軸22的旋轉(zhuǎn)軸線10平行并沿水平延伸的護(hù)罩34的十字形支架32由此形成為部分在周邊圍繞齒狀輪6的罩8。護(hù)罩34形成為兩部分，由此下部分36包括用于驅(qū)動(dòng)軸22的密封和輸送管，并牢固地連接在船殼上，而利用凸緣40連接并密封在下部分36上的上部分38可以被拆卸下來，以便于維護(hù)。上部分38和下部分36之間的連接位置最好經(jīng)過選擇，以便在任何荷載的情況下，不需要使水進(jìn)入船殼16，就可以拆卸上部分。
從圖3中可以看到，齒狀輪6與邊界部件42，44橫向鄰接。該邊界部件42，44為環(huán)形，并牢固地連接在旋轉(zhuǎn)的齒狀輪6上。該邊界部件42，44的徑向外端延伸超過齒狀輪6的周邊表面，并幾乎到達(dá)罩8處。
齒狀輪6在其周邊表面具有多個(gè)齒46，該齒相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線10的軸向具有凸起的斜度。在圖3中可清楚地看到最上部的齒46的齒尖48。
從圖4中可看出齒狀輪周邊的詳細(xì)的設(shè)計(jì)。該圖示出了圖3中沿剖線IV-IV的剖面圖，尤其作為齒46實(shí)施例的重要部分。當(dāng)船向前移動(dòng)時(shí)，在船推進(jìn)的主要方向上的旋轉(zhuǎn)方向D，即特別是齒狀輪6的旋轉(zhuǎn)方向由彎曲的箭頭D標(biāo)出。每個(gè)齒46都有前緣50和后緣52。相對(duì)于齒狀輪6的周邊，前緣50傾斜度(pitch)比后緣52的低。齒狀輪6的每個(gè)齒46都完全相同地形成。前緣50和后緣52相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線10的軸向延伸方向?yàn)橥蛊鹦螤?。因此，圖4中的內(nèi)側(cè)鋸齒狀的輪廓線表示齒狀輪6的外側(cè)軸向輪廓，由此圖4中外側(cè)鋸齒狀的輪廓線表示(相對(duì)于齒寬度的方向)在中間的周邊輪廓線。
除了上述軸向凸起的實(shí)施例之外，前緣和后緣50，52在周邊方向上也分別具有凸起形狀。由此各個(gè)齒46的前后緣50，52形成為球形。在圖2中示意示出了沿軸向的彎曲。
圖4所示的實(shí)施例中具有圓盤形的邊界部件42，44，在它們之間焊接有金屬片，以形成前緣和后緣50，52。齒46的前緣和后緣50，52形成位于齒狀輪6上的在圓周閉合的圓周表面。
以下列方式操作圖1-4所示的實(shí)施例在非操作狀態(tài)，即當(dāng)齒狀輪6沒有運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在罩8和齒狀輪6之間的吃水線上方的間隙54中存留有空氣，由此該間隙的橫截面形狀沿周邊方向，隨前緣和后緣50，52的傾斜度變化。當(dāng)開始向前移動(dòng)時(shí)(推進(jìn)方向“V”)，齒狀輪6沿箭頭D所指旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。最初齒狀輪6由于慣性緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)，并且借助于各個(gè)齒46的向前的前緣50而將周圍的水帶入間隙54中。隨著齒狀輪6的旋轉(zhuǎn)速度的增快，間隙54中的空氣完全沿齒狀輪6的旋轉(zhuǎn)方向排出。水沿旋轉(zhuǎn)方向D在間隙54中連續(xù)地環(huán)繞流動(dòng)。換句話說，對(duì)齒狀輪6的操作導(dǎo)致在齒狀輪和罩8之間形成輸送水的流動(dòng)水道。在流動(dòng)水道中的水流從水道后端14延伸到水道的前端12，即沿推進(jìn)方向V延伸。由前緣50以假定適于使船向前移動(dòng)的水平速度分量將水輸送到間隙54中，同樣以假定適于沿推進(jìn)方向V，即向前的方向移動(dòng)船2的水平速度分量將水從間隙54中排出。
圖5-7示出了根據(jù)本發(fā)明船推進(jìn)系統(tǒng)的第二實(shí)施例。如圖5和6所示，該實(shí)施例置于船2中，形成完整的滑艇。更確切地說，根據(jù)本發(fā)明的船推進(jìn)系統(tǒng)的四個(gè)相同的實(shí)施例置于船2中。在每種情況下，其中兩個(gè)船推進(jìn)系統(tǒng)4a在船2的船首沿橫向彼此相鄰，兩個(gè)船推進(jìn)系統(tǒng)4b在船2的船尾沿橫向彼此相鄰。如圖5和6所示的船，由于船推進(jìn)系統(tǒng)在每種情況下都是可操縱的，由此可省略獨(dú)立的舵。
在圖7中可看到操縱設(shè)置的細(xì)節(jié)。為每個(gè)船推進(jìn)系統(tǒng)4在船殼16的下側(cè)設(shè)置圓形槽60，每個(gè)圓形槽由在吃水線W之上延伸的側(cè)壁56界定。在這樣形成的圓柱形內(nèi)部空間中有盤58，其側(cè)壁60平行于船殼16的側(cè)壁56延伸。盤58的下側(cè)具有圓形切口62，齒狀輪6和浮體64也突出穿過該切口，下面將有更詳細(xì)的說明。盤58相對(duì)于船殼，繞旋轉(zhuǎn)軸線S通過軸承66可旋轉(zhuǎn)地支撐。盤58在船殼16中的旋轉(zhuǎn)由控制裝置控制(在圖中未詳細(xì)示出)，以對(duì)各個(gè)旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行操控。每個(gè)推進(jìn)裝置4a，4b可繞操縱軸線S彼此獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。
盤58容納有支撐板68，該支撐板也具有可使齒狀輪6和浮體64突出穿過的圓形切口70。支撐板68承載有軸承24，26和馬達(dá)30。在盤58的底板和支撐板68之間，并且緊鄰切口62，圍繞切口62，70設(shè)置有形成為縐皮膜72的密封體，由此阻止底板68和盤58下側(cè)之間的水進(jìn)入后者。
護(hù)罩34從支撐板68的側(cè)邊升起，遠(yuǎn)離水面。在此實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)軸22突伸通過護(hù)罩34。軸承24，26位于護(hù)罩34的外側(cè)。
還是在此實(shí)施例中，齒狀輪6以扭轉(zhuǎn)的剛性方式連接到驅(qū)動(dòng)軸22上，邊界部件42，44同樣以扭轉(zhuǎn)的剛性方式設(shè)置在齒狀輪6上。與邊界部件42，44側(cè)邊相鄰處設(shè)有各個(gè)浮體64，這些浮體穿過軸承74以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐在驅(qū)動(dòng)軸22上。
浮體64的成型基本相同，鄰近齒狀輪6，浮體的直徑近似與齒狀輪6的直徑對(duì)應(yīng)。浮體64的外輪廓的形成按照下面的實(shí)施例所述第一圓周部分76平行于旋轉(zhuǎn)軸線10延伸，其后是第二圓周部分78，該第二圓周部分78具有朝向旋轉(zhuǎn)軸線10延伸的平面輪廓?？紤]到使浸沒到水中的浮體64的浮力盡可能地大，第二圓周部分78也以向外凸起的形狀成形。第一圓周部分76在其周邊由增厚部分80圍繞，該增厚部分牢固地與齒狀輪6連接。增厚部分80的內(nèi)側(cè)形成為圓柱形。該增厚部分80在齒狀輪6和分配的邊界部件42，44的兩側(cè)延伸，并且從圖7的剖面圖中呈現(xiàn)為蘑菇頭形。該增厚部分80在由齒46的表面輪廓形成的齒狀輪6的面積中是中心連續(xù)的。增厚部分80的外輪廓線與齒的齒尖48是沒有任何臺(tái)階地連續(xù)的。
支撐板68保持盤58中，并且被以繞盤58樞轉(zhuǎn)的方式支撐，更具體的是通過線連(in-line)布置至少一個(gè)形成為傳統(tǒng)伸縮式減震器的傾斜衰減器82而被支撐。該衰減器82的一端連接在側(cè)壁60的上端，而另一端連接在支撐板68的附近。
如實(shí)施例中所示，傾斜衰減器82用于衰減繞沿船縱向延伸的樞轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。沿推進(jìn)的方向看，支撐板68在其前端和后端由軸承支撐，從而它可回轉(zhuǎn)以進(jìn)行所述樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在每種情況下，以所述方式形成的樞轉(zhuǎn)軸線垂直于馬達(dá)30的旋轉(zhuǎn)軸線和操縱軸線S延伸，并在它們共同的交叉點(diǎn)處與所述兩個(gè)軸線相交。如該實(shí)施例所示，交叉點(diǎn)位于齒狀輪6的中心。
對(duì)于邊界部件42，44之間的間隙54的實(shí)施例，圖5-7所示的實(shí)施例與上述圖1-4所示的實(shí)施例對(duì)應(yīng)。這樣也可應(yīng)用前面所述的操作方式，但應(yīng)該注意這里的護(hù)罩34罩住了包括浮體64的更大的面積。
當(dāng)使圖7所示的船推進(jìn)系統(tǒng)繞操縱軸線S扭轉(zhuǎn)時(shí)，借助于船推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，由于支撐板68相對(duì)于盤58樞轉(zhuǎn)，所以會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力。所述樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由傾斜衰減器82衰減。由此支撐板68返回到圖2所示的初始位置。從而傾斜衰減器82可防止回轉(zhuǎn)力直接傳遞到船殼上。
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權(quán)利要求
1.一種船推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有至少部分地浸沒在水中的推進(jìn)裝置(6)，該推進(jìn)裝置(6)至少繞基本垂直于推進(jìn)方向延伸的一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，以及罩(8)，該罩部分地包圍住推進(jìn)裝置(6)，并當(dāng)該推進(jìn)裝置(6)運(yùn)行時(shí)與推進(jìn)裝置(6)一同形成輸送水的流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，該推進(jìn)裝置包括可被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的輪(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，該推進(jìn)裝置包括可被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的循環(huán)帶。
4.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，該推進(jìn)裝置(6)呈現(xiàn)出圓周閉合的圓周表面。
5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，該推進(jìn)裝置(6)的圓周表面在其側(cè)邊與邊界部件(42，44)鄰接，該邊界部件突伸于所述圓周表面之外，并且?guī)缀跹由爝_(dá)到所述罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，該邊界部件和罩固定地設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，該邊界部件(42，44)連接在旋轉(zhuǎn)著的推進(jìn)裝置(6)上。
8.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，推進(jìn)裝置(6)的外圓周表面具有多個(gè)前后排列的齒(46)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)齒(46)具有沿徑向向外的前緣(50)和從該處延伸、沿徑向向內(nèi)的后緣(52)，該前緣(50)的傾斜度低于后緣(52)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述齒(46)的齒尖(48)沿軸向形成為凸起的彎曲。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10之一所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述齒(46)的前緣(50)和/或后緣(52)沿軸向形成為凸起的彎曲。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-11之一所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述齒的前緣(50)和/或后緣(52)沿圓周方向形成為凸起的彎曲。
13.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，形成流道入口的罩(8)的后端(14)具有向前朝向的彎曲部分。
14.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，形成流道出口的罩的前端(12)具有向后朝向的彎曲部分。
15.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，罩(8)的上邊緣位于船(2)的吃水線(W)之上，罩(8)的前和/或后端(12，14)延伸到吃水線(W)之下。
16.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述罩繞推進(jìn)裝置(6)以200°-270°的包容角延伸。
17.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，在推進(jìn)裝置(6)和罩之間的最小間隙(54)形成為周圍推進(jìn)裝置(6)直徑的2％-10％，優(yōu)選地為3％-6％。
18.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，推進(jìn)裝置(6)垂直于其旋轉(zhuǎn)軸線(10)，可繞操縱軸線(S)旋轉(zhuǎn)，并且設(shè)置控制裝置來控制推進(jìn)裝置(6)繞所述操縱軸線的旋轉(zhuǎn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，推進(jìn)裝置(6)與罩(8)一起設(shè)置在支撐板(68)上，所述推進(jìn)裝置(6)突伸穿過所述支撐板，由此支撐板的上表面由護(hù)罩(34)密封，并且支撐板容納在下部開口的盤(58)中，該盤被可旋轉(zhuǎn)地支撐在船殼(16)中，推進(jìn)裝置(6)突伸穿過該盤(58)，在支撐板(68)和盤(58)之間設(shè)置有密封裝置(72)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述護(hù)罩(34)形成所述罩(8)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，支撐板(68)利用至少一個(gè)線連(in-line)的傾斜衰減器(82)支撐在盤(58)上，以使該支撐板可樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
22.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置有間隙調(diào)節(jié)裝置，以相對(duì)于所述罩調(diào)節(jié)所述推進(jìn)裝置。
23.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置有浸沒深度調(diào)節(jié)裝置，以調(diào)節(jié)所述推進(jìn)裝置和所述罩的高度。
24.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，在每種情況的推進(jìn)裝置(6)的前端設(shè)置有浮體(64)，該浮體優(yōu)選地沿旋轉(zhuǎn)軸線的軸向遠(yuǎn)離推進(jìn)裝置(6)變細(xì)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，浮體(64)以自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐在旋轉(zhuǎn)軸線(10)上，或者支撐在推進(jìn)裝置(6)的驅(qū)動(dòng)軸(22)上。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的船推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，在推進(jìn)裝置(6)的徑向外端設(shè)置有增厚部分(80)，該增厚部分與推進(jìn)裝置(6)連接，并以蘑菇頭形狀的方式覆蓋推進(jìn)裝置(6)，并且至少部分地圓周突伸于浮體(64)之外。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種船推進(jìn)系統(tǒng)，尤其涉及效率提高的、可減小波浪的船推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少部分地浸沒在水中的推進(jìn)裝置，該裝置可繞至少繞基本垂直于推進(jìn)方向延伸的一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，以及罩，該罩部分地包圍住推進(jìn)裝置，并當(dāng)該推進(jìn)裝置運(yùn)行時(shí)與推進(jìn)裝置一同形成輸送水的流道。
文檔編號(hào)B63H1/00GK1496317SQ02806519
公開日2004年5月12日 申請(qǐng)日期2002年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月2日
發(fā)明者托馬斯·許勒, 托馬斯 許勒 申請(qǐng)人:施米特滾珠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有限責(zé)任公司