[發明專利]機械驅動的無轂高效船用推進器

有效

• 申請號: 201080039620.6
• 申請日: 2010-09-02
• 公開（公告）號: CN102686477A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: M·阿布戴爾-馬克蘇德
• 申請（專利權）人: 漢堡-哈爾堡技術大學;圖泰克創新有限公司
• 主分類號: B63H3/00
• 分類號: B63H3/00;B63H5/14;B63H23/02;B63H5/10;B63H5/16
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 顧峻峰

本發明涉及一種機械驅動的無轂高效船用推進器。

已知各種設計方案的船用牽引機構，例如船用螺旋槳形式。常規的固定螺距螺旋槳的缺點是需要在中間有一個安裝槳葉的漿轂。所謂的可調螺距螺旋槳，即，螺旋槳槳葉的角位置(螺距角)在運轉過程中可變化的螺旋槳的漿轂特別大。

此外，已知的雙螺旋槳型的船用螺旋槳還需要軸承座和驅動軸，這些均會產生渦流和阻力，必須將這種阻力保持在盡可能小的程度。

實現良好的推進效率是長期以來的任務。但是迄今為止并未成功使得螺旋槳-船系統的效率達到75％以上，因為還必須對槳葉旋轉過程中的葉尖渦流空化效應的影響加以考慮。

除了有缺點的上述螺旋槳之外，已知還有環驅式推進器。所涉及的是其葉片從外側驅動的環指向內側的外轉子。現代環式驅動器通常為電驅動，并且具有環式電動機。這樣就產生了一種非常緊湊的結構型式，該結構型式尤其可以將此類裝置作為船首側推器(Bugstrahlruder)。已知的電動環式驅動器的外觀很吸引人，但是卻有相對較差的效率，因為產生電能并且將電能轉變為旋轉能的局部效率會產生較差的總效率。

本發明的任務在于給出一種推進器，所述推進器的效率明顯好于廣泛應用的、具有不可調葉片的電動環式驅動器。網站http://www.marinelog.com中發表的“marinelog(海事記錄)”期刊文章就介紹了勞斯萊斯公司的一種實施方式。

使用環式驅動器可以省去船舶附體，從而減小船尾阻力。但是將旋轉能轉變為電能并轉變回旋轉能所需的機械仍然存在效率差的問題。因此，本發明建議將一種具有傳統齒圈/小齒輪構造的機械傳動裝置用于船用推進器。與傳統類型的螺旋槳傳動裝置相比，可以明顯提高效率，并且明顯改善船尾阻力。

如果推進器中的葉片構造成角度可調，并且使葉片的角位置持續地適應于推進器內的局部流動條件，就能大幅改進效率。根據沿圓周方向的葉片位置，單獨地使每個單獨葉片的角位置(螺距)適應于局部流動條件。也就是說，葉片位置在旋轉過程中持續變化。可利用其形狀與船尾流場相關的導向滑塊和導軌實現該操作。采用本發明的這種新穎的和有創造性的實施方式能夠一下子顯著提高推進器的效率，這是因為可以考慮推進器中不同的水流條件。可以獨立于入流條件而優化水在推進器中的加速度。這將會對所產生的推力起到正面作用。如果調整推進器的傾角使之適應于在船周圍流過的水的流動方向，同樣也會產生正面效應。

在本發明的實施方式中規定，尤其機械地、特別是通過導軌、滑軌和導向滑塊來使葉片的角位置適應于局部流動條件。使用導向滑塊和導軌可以得到一種牢固并且可靠的、用于角位置的機械式方案，例如從福伊特-施奈德(Voith-Schneider)驅動裝置已知利用機械裝置實現較高的工作可靠性。導軌的形狀取決于船的尾流場，可根據局部流動情況進行設計，以便實現較高的推進器效率和很小的空化效應。

如果通過偏心驅動機構調整每一個葉片的角度，也能實現較高的工作可靠性。這些偏心驅動機構特別牢固，并且已在許多類型的機器中得到了驗證，例如具有升降高度調整裝置的壓機。

在本發明的另一種實施方式中規定，通過伺服馬達使角位置適應于局部流動條件。尤其是實施成永磁環式電動機的伺服馬達同樣具有較高的工作可靠性，并且具有可以根據角位置調整其擺動速度的優點。

葉片的調整范圍設計成可以從向前推進切換到向后推進。

非常有利地為驅動裝置本身選擇具有位于外側的齒圈的轉子，并且外齒圈和小齒輪的齒數選擇成在推進器和船用機器之間不需要使用變速機構。采用這種措施也能大大提高驅動效率，從而產生船用推進器迄今為止從未達到過的高效率。

在本發明的另一種實施方式中規定，將推進器設計成雙推進器，也就是采用兩個并置的推進器。這樣非常有利于改善船的流出特性，這是因為水流可以貼緊船尾。

驅動軸的傾角可適應于入流方向。這樣就能將發動機低置，從而使得船的質心下移，有利于船的穩定性。

在本發明的另一種實施方式中規定，推進器具有兩個沿流動方向相繼排列的反向運轉的轉子。如此就能產生非常有利的結果，從推進器流出的水束不再旋轉，從而也能將水束的旋轉能用于推進。在一種特別簡單的實施方式中規定，不采用位于前一個轉子的射流中的第二個轉子，而是代之以使用一個不旋轉的導向葉片環(Leitschaufelkranz)(定子)。其葉片可允許使角位置一般適應于例如推進方向改變或者淺水中的地面效應引起的流向變化。