CN102991659B - 螺旋桨导流管 - Google Patents

Abstract

一种螺旋桨导流管(100、200)，尤其用于船只，包括导流管(10)和具有能围绕螺旋桨轴线旋转的至少一个螺旋桨叶片(22)的螺旋桨(20)，通过围绕螺旋桨轴线旋转，叶片扫过螺旋桨区域，至少一个螺旋桨叶片(22)具有螺旋桨叶片端部区域(23)，螺旋桨(20)以下述方式设置在导流管(10)内部：从而使得在螺旋桨端部区域(23)和导流管内壁(12)之间形成沿着螺旋桨导流管(100、200)的圆周方向的圆周间隙(40)，在导流管内壁(12)区域内从导流管(12)穿过的边缘流(33)可流过间隙(40)，在围绕螺旋桨叶片端部区域流动的过程中由于边缘流的紊流造成的性能损失被尽可能保持较小，流动引导装置用于将边缘流的至少一部分引导到螺旋桨区域上。

Description

螺旋桨导流管

技术领域

本发明涉及螺旋桨导流管，尤其比如用于船只，比如轮船。

背景技术

船只驱动装置，尤其是轮船驱动装置，包括由导流管环或导流管(nozzle)包围或覆盖的螺旋桨，将这些驱动装置称为螺旋桨导流管。这种导流管环或导流管的一些实施例也称为“柯特式导流管(Kort nozzle)”。在柯特式导流管中，通常将导流管内部的螺旋桨配置为固定式，即，螺旋桨可围绕驱动器或螺旋桨轴线旋转。为此，安装可旋转但不可枢转的螺旋桨轴，以便沿着螺旋桨轴线稳固延伸，通过该螺旋桨轴，将螺旋桨连接到船体。通过设置在船体内的驱动器，驱动螺旋桨轴。因此，该螺旋桨不可(水平或垂直地)枢转，但是可围绕其轴线旋转。

在固定的柯特式导流管中，也固定包围螺旋桨的导流管，即，该导流管不可枢转，其主要功能在于增大驱动器的推力。在这方面，这些柯特式导流管通常用于必须施加较高推力的拖船、供应船等等内。在这种固定的柯特式导流管中，额外的操纵装置(尤其是船舵)必须设置在螺旋桨反流内，即，从轮船行驶的方向观看时，在螺旋桨导流管的下游，用于控制轮船或船只。

与此相反，在可枢转或可控制的柯特式导流管中，将导流管配置成围绕固定的螺旋桨可枢转。通过这种方法，不仅增大了船只的推力，而且同时柯特式导流管也用于控制船只。结果，可替换或不需要辅助操纵系统(比如船舵)。由于围绕枢轴枢转导流管，可改变整个推力矢量(该矢量包括螺旋桨反流和导流管推力矢量)的方向，从而可控制船只，安装该枢轴时，该枢轴通常垂直延伸。因此，可枢转或可控制的螺旋桨导流管也称为“船舵导流管”。在这种情况下，要这样理解术语“可枢转”：导流管以预定的角度可从其初始位置旋转到右舷以及旋转到左舷。可控柯特式导流管通常不能完整地旋转360°。

配置成船舵导流管的螺旋桨导流管的另一个变体为这些船舵导流管，其中相对于螺旋桨固定该导流管，但是整个船舵导流管(包括导流管和螺旋桨)可旋转360°。在某些情况下，这种螺旋桨导流管也称为导流管封闭的船舵螺旋桨。

在这种情况下，该导流管或柯特式导流管通常为外部接近锥形的管道，优选地旋转对称地配置该管道，该管道形成螺旋桨导流管的壁部。由于该管道朝着船尾逐渐变细，所以螺旋桨导流管可将额外的推力传递给船只，无需增大工作量。与提高推进力的性能一起，通过这种方法在浪涌中进一步减少颠簸摇晃，所以可在波涛汹涌的海面减少速度损失，并且可提高航向稳定性。由于随着船速的增大，螺旋桨导流管或柯特式导流管的固有阻力近乎翻倍，所以对于必须产生较大的螺旋桨推力的低速船(比如，拖船、渔船等等)而言，其优势特别有效。

设置在螺旋桨导流管内的螺旋桨包括至少一个(优选地多个)螺旋桨叶片(比如，3、4或5个叶片)。各个螺旋桨叶片从螺旋桨轴上的螺旋桨桨毂中朝外径向突出，通常具有相同的形状，并且每隔一定的间隔，分布在螺旋桨桨毂周围。由于围绕螺旋桨轴进行旋转，所以螺旋桨叶片扫过(span)螺旋桨区域。这适用于单启动螺杆(即，具有仅仅一个螺旋桨叶片的螺旋桨导流管)，并且也适用于具有多个螺旋桨叶片的变体，其中，多个螺旋桨叶片然后共同扫过螺旋桨区域。从上面观看螺旋桨时，这通常为圆形表面，其中，在不同的情况下，该圆形表面的外边缘倚靠在螺旋桨叶片端部区域或外部螺旋桨叶片尖端上，并且其中心点位于螺旋桨轴上。因此，螺旋桨叶片端部区域形成每个螺旋桨叶片的自由端，在径向上观看时，该叶片为与螺旋桨桨毂相距最大距离的螺旋桨叶片部分。

为了安全运行螺旋桨导流管，重要的是，在螺旋桨叶片端部区域(即，外部螺旋桨叶片尖端)和导流管的内侧或内壁之间留出间隙或间距。留出这种最小的间隙，确保各个螺旋桨叶片可畅通无阻地旋转，并且不会由于振动而发生碰撞。

螺旋桨导流管具有流动入口区域和流动出口区域，这两个区域共同规定流动方向，船只向前行驶时，通过该方向，水流过螺旋桨导流管的导流管。水沿着导流管的内边缘区域流动，即在导流管内壁的区域内流动，在流过螺旋桨叶片端部区域之间的间隙的流动路径中，水流过螺旋桨叶片端部区域和导流管内壁之间的间隙，在这种情况下，这种水流称为边缘流(marginal flow)。由于必须沿着螺旋桨周围周向形成该间隙，以便确保螺旋桨导流管运行，所以边缘流也设置成周向分布在导流管的整个内护套周围。

众所周知，在螺旋桨导流管的螺旋桨内，尤其在螺旋桨叶片端部区域的区域内，形成紊流。这种紊流位于上述边缘流内。这种紊流会造成流通损失，这种损失会降低螺旋桨导流管的性能。以下情况根本上适用：间隙越大，所产生的流通损失越大。因此，间隙的尺寸(即，螺旋桨叶片端部区域到导流管内壁的距离)尽可能地小，其中，为了安全起见，应坚持最小的间隙尺寸，该尺寸取决于特定的螺旋桨导流管的尺寸。

发明内容

本发明的目标在于提供螺旋桨导流管，其中，在围绕螺旋桨叶片端部区域流动的过程中，边缘流的紊流造成的性能损失尽可能低。

根据本发明，通过以下方法实现该目标：在螺旋桨导流管上提供流动引导装置，该装置用于将边缘流的至少一部分引导到螺旋桨区域上。

以下述方式配置流动引导装置：使得这些装置通过间隙从正常的流动路径偏转至少部分边缘流并且将其偏转到螺旋桨区域上。换言之，该流量装置可将至少部分边缘流从导流管内壁的区域中引开并且引入螺旋桨的表面上。通过这种方法，然而，能够将部分边缘流引入螺旋桨区域上，该边缘流通常围绕螺旋桨叶片端部区域流动，在螺旋桨区域内，边缘流由螺旋桨叶片控制，并且再次从螺旋桨导流管中流出，作为螺旋桨导流管的反流，从而减少在螺旋桨导流管内形成紊流。因此，以下述方式配置流动引导装置：使得这些装置沿着导流管内壁从其正常的流动路径偏转至少部分边缘流，并且将其引入螺旋桨区域上，即，螺旋桨本身。换言之，该流量装置可从边缘或导流管内壁区域中偏转至少部分边缘流。总之，通过这种方法，降低了流过间隙的边缘流的流速。从流动方向观看时，这就在位于螺旋桨叶片端部区域下游的区域内减少了紊流，结果，提高了螺旋桨导流管的整体性能。因此，流动引导装置减少了以预定的时间间隔流过螺旋桨叶片端部区域和导流管内壁之间的间隙的水量。

流动引导装置可具有任何结构性配置，该配置适合于通过间隙从正常的流动路径偏转至少部分边缘流并且将其偏转到螺旋桨叶片端部区域表面上。尤其地，流动引导装置优选地由导流管内壁轮廓合适的配置构成。

有利地以下述方式配置流动引导装置：使得这些装置将合理比例的边缘流引入螺旋桨表面上，比如，一半以上、60％以上或75％以上的边缘流。

流动引导装置通常不影响间隙的尺寸或间隙大小。尤其地，在本发明中，该间隙通常有利地具有螺旋桨导流管的各个尺寸所需要的至少最小的间隙尺寸。尤其地，该间隙的厚度(即，螺旋桨叶片端部区域和导流管内壁之间的距离)为螺旋桨直径的1％到2％，优选地为1.2％到1.8％。由于各个螺旋桨叶片通常相对于螺旋桨叶片的流动方向倾斜，所以该间隙在流动方向穿过倾斜的螺旋桨叶片的整个深度。

根据本发明的螺旋桨导流管可设计成可控变体(船舵导流管)和固定的变体，该固定的变体具有固定的不可旋转的导流管。可控螺旋桨导流管可配置成比如可控的柯特式导流管或船舵导流管，这种导流管可枢转360°。根据本发明，在这两个变体中获得流通损失更低的优点。在根据本发明的螺旋桨导流管内，从流动方向观看时，将螺旋桨优选地设置在导流管的中心和导流管的流动出口区域之间。尤其优选以下情况：相对于流动入口区域内导流管的入口边缘，在导流管长度的50％到70％之间设置螺旋桨。尤其地，在旋转对称的导流管中设置螺旋桨，其螺旋桨轴线与导流管轴线同心，所以获得长度恒定的圆周间隙。

本发明可适用于具有固定螺旋桨叶片的螺旋桨导流管以及具有可调螺旋桨叶片的螺旋桨导流管。

而且，最好在船只(比如轮船)内使用螺旋桨导流管。然而，原则上，根据本发明的螺旋桨导流管不受到该应用的限制，并且也能够用于其他地方，比如用于空中旅行。

螺旋桨导流管具有至少一个螺旋桨叶片。然而，原则上，优选具有若干个螺旋桨叶片(比如，具有3、4或5个螺旋桨叶片)的变体。

在一些实施例中，以下述方式配置流动引导装置：使得这些装置使边缘流沿着导流管中心方向离开导流管内壁，从而将其引入螺旋桨区域上，或者这些装置允许将螺旋桨区域插入或引入边缘流的区域内。在上述替换物中，与现有技术中已知的尺寸相同的螺旋桨导流管相比，流动引导装置能够允许螺旋桨叶片端部区域进一步朝外延伸，即，使用更大的螺旋桨(直径)。通过进一步朝外移动螺旋桨或螺旋桨表面，部分边缘流通常会流过现有技术中已知的螺旋桨导流管内的间隙，将这部分边缘流引入螺旋桨表面内，无需从其正常的流动路径或其正常的流动轨道中偏转边缘流。而且，通过扩大螺旋桨，进一步提高螺旋桨导流管的性能。根据上述第一替换物的流动引导装置促使流动偏离导流管内壁，应将这种偏离理解为该流动尤其倾斜地偏离边缘。

在本发明的优选实施例中，流动引导装置设置在螺旋桨叶片端部区域的区域内或者紧邻间隙或螺旋桨叶片端部区域地设置。在这种情况下，将术语“紧邻间隙”理解为沿着间隙上游的流动方向和/或间隙下游的流动方向，该流动引导装置可设置在间隙内。即，流动引导装置根本上可从紧邻间隙上游的位置或间隙上游(directly upstream)的位置延伸，穿过该间隙，直到该间隙下游(directly downstream)的位置或紧邻间隙下游的位置。如果流量装置设置在间隙的上游和/或下游，那么应以下述方式相邻地或者以这种间距地设置这些装置：使得这些装置能够以所述装置被至少部分引导到螺旋桨区域上的方式影响边缘流。

由于流量装置配置成引导沿着导流管内壁流动的边缘流，所以将流动引导装置设置或配置在导流管内壁上也有利。流动引导装置原则上可作为单独的元件连接到导流管内壁，或者这些装置可(整体地)形成在导流管的壁部或内壁内。

原则上，从导流管的圆周方向看，流动引导装置可设置在导流管的仅仅一个区域或若干个单独的区域内。然而，在导流管的圆周方向，从圆环的意义上来说，最好周向配置流动引导装置。因此，确保导流管的每个区域内的整个边缘流受到流动引导装置的影响。结果，进一步提高螺旋桨导流管的性能。另外，对于周向设置流动引导装置而言，尤其可形成在可控的螺旋桨导流管内，仅仅形成在螺旋桨导流管的两个船尾侧或右舷侧的横向区域内，这是因为通过旋转螺旋桨轴线，在这些区域内扩大该间隙，从而在此可加剧紊流。

在又一优选的实施例中，流动引导装置包括在导流管的内壁或壁部内的一个或多个凹槽。在现有情况下，术语“凹槽”应理解为在纵向剖视图中，引入导流管护套或导流管壁部内部的导流管逐渐变细，或者导流管厚度减小，偏离普通导流管的轮廓特性。从螺旋桨导流管的纵向截面来看，因此，与紧接在所述凹槽之前和/或之后相比，在凹槽区域内，导流管或导流管护套的厚度的减小程度更大。尤其地，与没有凹槽但是具有相同尺寸的导流管的轮廓厚度相比，该凹槽区域内的导流管的轮廓厚度可减小轮廓导流管厚度的2％到50％，优选地减小3到25％，尤其优选地减小5％到15％。

在纵向剖视图中，该凹槽的长度可在导流管的整个长度的5％到50％之间，优选地在10％到40％之间，尤其优选地在20％到30％之间。

在导流管的圆周方向上观看时，可仅仅在某些截面内或周向上形成该凹槽。由于在导流管内形成凹槽，所以从流动方向观看时，能够在凹槽的区域内或紧邻凹槽的下游，放大螺旋桨。到达凹槽区域内的很大一部分边缘流不遵循凹槽区域内导流管的轮廓特性，但是然而，进一步遵循其正常的直流路径，从而能够从凹槽区域内的导流管边缘中分离。由于在凹槽的区域内放大形成螺旋桨，因此将螺旋桨区域引入边缘流的区域内，该边缘流然后在螺旋桨区域上直线流动或者至少部分由螺旋桨叶片控制，而不流过目前朝外移动的间隙。此处需要注意确保甚至在放大螺旋桨时或将螺旋桨叶片端部区域引入凹槽的区域内时，在螺旋桨叶片端部区域和导流管内壁之间具有不同情况下所需要的最小距离。将该凹槽有利地设置在螺旋桨叶片端部区域或间隙的上游或其区域内。

由于该凹槽，在轮廓图中，凹槽区域内的导流管内壁相对于导流管较快地朝外延伸。即，在凹槽的区域内，导流管的轮廓厚度较快地减小。因此，仅仅部分边缘流能够沿着这个向内引导的轮廓，因此，间隙区域内的流速明显减小。总之，由于凹槽，从而导流管或间隙的边缘区域获得密封效应。而且，与现有技术相比，能够进一步使用直径略微更大的螺旋桨，结果，进一步提高螺旋桨导流管的性能。

原则上，只要因此在凹槽区域内减小导流管轮廓，该凹槽可具有任何形状。在导流管的纵向剖视图中，该凹槽优选地具有阶梯状轮廓(profile)、倾斜的轮廓或弯曲的轮廓。尤其地，在可枢转地配置的螺旋桨导流管内，或者使用调节的螺旋桨时，使用弯曲的轮廓线可适当地形成凹槽，这是因为凹槽的轮廓可以下述方式适合于导流管的枢转路径：使得导流管内壁和螺旋桨叶片端部区域之间的距离尽可能保持恒定(较小)，至少达到某个摆动角(pivot angle)。

在位于间隙下游或螺旋桨叶片端部区域下游的导流管的流动方向观看时，该凹槽可再次遵循导流管的普通轮廓特性，或者进一步以另一种方式(比如，直线地)朝着导流管端部延伸。如果从流动方向观看时，在间隙或螺旋桨叶片端部区域的下游，再次放大导流管轮廓，即，导流管壁部厚度再次增大，或者导流管的内径减小，那么该凹槽配置成凹部。由于在这两个枢转方向的每个方向，通过这种方法尽可能保持较小的间隙，所以尤其有利的是，在可旋转的螺旋桨导流管内形成这种凹部。这适用于螺旋桨叶片端部区域依然位于凹部区域内的那些摆动角。由于从迷宫式密封的意义上来说，该凹部密封间隙区域，并且非常小的流量流过该间隙，所以该凹部提高了密封效应。以下述方式配置和设置螺旋桨：使得螺旋桨叶片端部区域和内壁(凹部的最低点处)之间仅仅存在最小的距离时，即，将螺旋桨叶片端部区域引入凹部区域内时，特别加强这种密封效应。而且，该凹部产生如下结果：与根据现有技术的螺旋桨导流管相比，导流管壁部的轮廓仅仅在某些区域内更窄，因此，不会削弱或者仅仅略微地削弱导流管结构。从导流管的圆周方向观看时，可在某些区域内或周向地形成凹部，通过圆周配置形成一种密封的或周向的环形凹槽。

在导流管的纵向剖视图中，该凹部的轮廓优选地延伸成圆弧，具有相同的曲率。该曲率应有利地以下述方式与导流管的旋转匹配：使得螺旋桨叶片端部区域和内壁之间的间隙或距离在凹部内总是大致恒定。在个别情况下，由于在组装的过程中，必须频繁地将螺旋桨从这一侧插入导流管内，并且必须确保导流管内具有充足的空间，以便插入螺旋桨，所以最好也可将该曲率配置成不恒定，但是该曲率尤其朝着螺旋桨导流管的流量出口侧水平延伸。

尤其地，在该实施例中，有利的是，将凹部配置成球形或球状。由于螺旋桨叶片通常倾斜，从而相对于凹部在某个长度上进行旋转，所以这尤其有利。

而且，在这种情况下，有利的是，螺旋桨叶片端部区域的形状与流动引导装置或凹部的形状对应。因此，在该示范性实施例中，螺旋桨叶片端部区域具有球形，其中，螺旋桨叶片端部区域的球面的曲率应与凹部的球面的曲率相同，所以间隙尺寸恒定，直到某个预定的摆动角。如果在螺旋桨导流管内使用调节螺旋桨，那么螺旋桨叶片端部区域或凹槽应以下述方式配置成彼此对应或彼此匹配：使得在调节螺旋桨叶片(调节入射角)的过程中，确保具有相应的配置，或者间隙尺寸恒定。

在又一优选的示范性实施例中，流动引导装置包括从导流管内壁中突出的一个或多个突出体。一个或多个突出体应有利地设置成紧邻间隙。尤其地，沿流动方向观看时，突出体至少部分设置在间隙的上游。以下述方式配置一个或多个突出体：使得这些突出体在导流管中心或螺旋桨区域的方向上从导流管壁部偏转边缘流或至少部分边缘流。比如，突出体在导流管的圆周方向可配置成周向隆起部(bulge)。这种隆起部应与间隙大致平行对准。此外，另一个隆起部可设置在间隙的下游。或者，在导流管的纵向上观看时，导流管内壁的轮廓可笔直延伸，或者在间隙的下游没有突出体。从迷宫式密封的意义上来说，这加强了密封效应。突出体也可具有曲率，从而旋转该导流管时，该间隙尽可能保持恒定(小)，直到某个摆动角。该突出体的配置优选地以下述方式适合于这种流动：使得突出体不产生紊流或仅仅产生少量的紊流。突出体进入导流管的内部，并且配置成引导边缘流。

流动引导装置的配置和螺旋桨叶片端部区域的配置尤其最好以下述方式彼此匹配：使得该间隙大致恒定，直到导流管的摆动角达到5°，优选地达到10°，特别优选地达到20°。有利的是，所有螺旋桨叶片配置成相同。换言之，在预定的摆动角范围内，间隙的厚度(即，螺旋桨叶片端部区域和导流管内壁之间的距离)依然相同。

附图说明

在后文中参看示图中所示的若干个示范性实施例，具体解释本发明，在这些图中，示意性地：

图1示出可枢转的螺旋桨导流管的剖视图；

图1A示出图1中示图的截面的放大图；

图2示出图1中可枢转的螺旋桨导流管的剖视图，导流管旋转5°；

图3示出图1中可枢转的螺旋桨导流管的剖视图，导流管旋转10°；

图4示出图1到图3中可枢转的螺旋桨导流管的透视图；

图5示出不可枢转的螺旋桨导流管的剖视图；

图5A示出图5中不可枢转的螺旋桨导流管的截面的放大图；

图6示出图5中不可枢转的螺旋桨导流管的整体透视图；

图7A示出具有前隆起部的可枢转的螺旋桨导流管的另一实施例的剖视图；

图7B示出具有前后隆起部的可枢转的螺旋桨导流管的另一实施例的剖视图；

图8A示出具有前隆起部的不可枢转的螺旋桨导流管的另一实施例的剖视图；

图8B示出具有前后隆起部的不可枢转的螺旋桨导流管的另一实施例的剖视图。

具体实施方式

在下面显示的各种实施例中，相同的元件具有相同的附图标记。

图1、图1A、图2、图3和图4从不同的角度显示可枢转的螺旋桨导流管100。螺旋桨导流管100包括导流管10，螺旋桨20设置在该导流管10的内部。螺旋桨20包括位于螺旋桨轴线24的中心上的螺旋桨桨毂(propeller hub)21。四个螺旋桨叶片22沿径向从螺旋桨桨毂21突出(见图4)。在图1到图3的剖视图中，为了清晰起见，仅仅显示了两个螺旋桨叶片22。

水沿着主要的流动方向30从导流管起点13到导流管终点14地流过导流管10。在这方面，导流管10的流动入口区域或流动出口区域由附图标记31和32表示。

沿着主要的流动方向30观看时，凹部15设置在导流管10的内壁12上，大致位于导流管起点13和导流管终点14之间的中心处。从凹部起点151开始，导流管轮廓的横截面或厚度降低到凹部15的最低点，从这个点开始，导流管10的横截面或厚度再次增大到凹部终点152。在凹部终点152之后，内壁12再次遵循普通的导流管轮廓。凹部15的最低点位于凹部起点151和凹部终点152之间的中心位置。凹部15沿着导流管10的圆周方向被配置成环形的(circumferential)，从而产生环形凹槽。凹部15在导流管10的内壁12的表面内配置成圆弧形轮廓，并且具有较平坦的曲率。图1、2和3中所示的圆环16可确定的是，凹部15在导流管10的整个圆周上具有恒定的曲率。

单个螺旋桨叶片22相对于径向轴倾斜。螺旋桨叶片端部区域23(即，螺旋桨叶片22的自由端)也为圆弧形或球形，其中，球面或圆弧与凹部15具有相同的曲率，所以螺旋桨叶片端部区域23具有对应于凹部15的形状的形状。在图1、1A、2和3的侧视图中，圆弧的曲率从螺旋桨叶片端部区域23的起点231延伸到螺旋桨叶片端部区域23的终点232。由于螺旋桨叶片22本身扭曲或缠绕，即，围绕其纵轴弯曲或缠绕，所以获得螺旋桨叶片端部区域23的球形配置。

在图1中，螺旋桨导流管100位于零点位置，即，未旋转。安装在轮船上时，轮船会因此笔直向前行驶。因此，导流管轴线11的中心在纵向上(即，流动方向30)穿过导流管，该导流管轴和螺旋桨轴线24彼此重叠。在图2和图3的示图中，在不同的情况下，导流管10围绕螺旋桨轴线24旋转摆动角α。在图2的示图中，摆动角α为5°，在图3中，摆动角为10°。从图3中可见，螺旋桨叶片端部区域23与凹部起点151或凹部终点152相反，旋转了10°。即，旋转超过10°时，螺旋桨叶片端部区域23位于凹部15的外面。另一方面，摆动角α达到10°时，螺旋桨叶片端部区域23位于凹部15内部。由于具有相同曲率的凹部15和螺旋桨叶片端部区域23具有球形，所以螺旋桨叶片端部区域23和导流管内壁12之间的距离或间隙40的厚度在不同的情况下具有相同的尺寸并且未发生变化(恒定)。

在图1A的示图中，显示附图标记33表示的箭头，这些箭头表示边缘流的路线。由于导流管内壁12的路线在导流管起点13的区域内朝外弯曲，所以该流量在边缘区域内从不同的方向流动，即，在靠近或邻接导流管内壁12的区域内。在另一路线中，边缘流33沿着导流管壁部12流动，直到凹部起点151。然后，大部分边缘流33不再沿着内壁12的路线进入凹部15内，而是以层流的方式笔直向前流动，并且撞击螺旋桨叶片22。与凹部15之前的边缘流33的量相比，仅仅已经大幅减少的流量331然后流过螺旋桨叶片端部区域23和凹部15之间的间隙40，结果，“准”密封该间隙40的区域。这就产生以下结果：螺旋桨伴流内产生更少的紊流。螺旋桨叶片22控制的边缘流33进一步在导流管中心内主要流量的区域内，在导流管端部14的方向从螺旋桨20中流过，或者该边缘流再次与导流管内壁12邻接，作为导流管20的另一路线中的边缘流。这主要在凹部终点152之后完成。

图5、5A和6显示了本发明的另一实施例，即，不可枢转的螺旋桨导流管200。相对于导流管10，螺旋桨导流管200的螺旋桨20和导流管10配置成与图1到图4中的螺旋桨导流管100基本上相似，一个不同之处在于，螺旋桨导流管200内的凹部15具有圆弧形轮廓，但是圆弧形轮廓的曲率比螺旋桨导流管100内的曲率大得多。结果，在流动方向30观看的凹部15短得多，即，与螺旋桨导流管100相比，螺旋桨导流管200内的凹部起点151和凹部终点152之间的距离短得多。凹部15也配置为周向环形槽(见图6)。在图5和图5A的示图中，螺旋桨叶片22的螺旋桨叶片端部区域23具有圆弧形轮廓，其中，该圆弧的曲率大致对应于凹部15的轮廓，即，在本文中，螺旋桨叶片端部区域23和凹部15配置成彼此对应。由于螺旋桨导流管200的导流管10不可旋转，所以螺旋桨叶片端部区域23可更尖锐地锥形化，即，配置成比在螺旋桨导流管100的螺旋桨叶片内更窄。与螺旋桨导流管100内一样，在螺旋桨导流管200内，很大一部分边缘流33不流过间隙40，但是由螺旋桨叶片22控制在凹部起点151的区域内(见图5A)。

在螺旋桨导流管100和螺旋桨导流管200内，螺旋桨叶片端部区域23以下述方式深入到凹部10内：使得这些区域在凹部起点151之前或凹部终点152之后的内壁区域上朝外突出。因此，与现有技术中的螺旋桨导流管相比，螺旋桨20能够具有更大的直径，用于同一个导流管外径。

图7A和7B显示了可枢转的螺旋桨导流管的另一实施例，其中，仅仅显示了螺旋桨叶片22的部分以及穿过导流管10的部分。与图1、1A、2、3和4中可枢转的螺旋桨导流管相比，图7A中所示的可枢转的螺旋桨导流管在导流管10的内壁12内没有凹部。相反，配置成前隆起部17的突出主体在流动方向位于导流管内壁12上的螺旋桨叶片22的上游。隆起部17沿着导流管内壁12在圆周方向周向延伸，从而形成环形隆起部。在图7A的示图中，前隆起部17的外边缘为大致圆弧形。沿着导流管内壁12流动的边缘流33由前隆起部17偏转，至少部分朝内转入导流管内部，从而引入螺旋桨翼22上。因此，至少部分从螺旋桨叶片端部区域23和导流管内壁12之间的间隙40中引开边缘流33。前螺旋桨叶片端部区域23在其整个圆周轮廓上具有相同的尺寸。

由于在剖视图中，隆起部的弯曲配置具有恒定的圆弧半径，所以在偏转边缘流33的过程中，不产生紊流或仅仅产生少量的紊流。也确保螺旋桨22依然能够旋转，并且在旋转的过程中，该旋转不受到前隆起部17的阻挡，由图7A中部分显示的圆环表示。由于前隆起部17具有这种形状，所以在零点位置和前隆起部17之间所有的枢轴位置内，螺旋桨叶片端部区域23和导流管内壁12之间的间隙40尽可能小。

图7B中的示图显示了一个实施例，其中与图7A的设计相比，除了前隆起部17，后隆起部18也位于可枢转的螺旋桨内。导流管10未枢转时，后隆起部18在流动方向设置在螺旋桨叶片22的下游。后隆起部18配置成与前隆起部17大致相同，即，在圆周方向也设置为周向环形隆起部。另外提供后隆起部18，从而以迷宫式密封的方式提高密封效应。

图8A和8B中的示图均显示了不可旋转的螺旋桨导流管，其中，在图8A的示图中，提供了前隆起部17，并且在图8A的实施例中，另外提供了后隆起部18。由于螺旋桨导流管不可旋转，所以与图7A和图7B中可枢转的螺旋桨导流管的隆起部17或18与螺旋桨叶片之间的距离相比，该隆起部17或18与螺旋桨叶片22之间的距离更短。与图7A和图7B中隆起部17、18的高度相比，图8A和8B中的隆起部17、18更高。图8A和8B中隆起部17、18的外部轮廓也以弯曲的方式延伸，但是弯度不恒定。结果，图8A和8B中隆起部17、18的形状不能适合于螺旋桨叶片端部区域23的形状，所以获得尽可能最小的间隙40，从而获得可能最大的密封效用。在根据图8A和8B的这些实施例中，前隆起部17将边缘流33从导流管内壁12向内偏转到螺旋桨叶片22上。

附图标记列表

100 螺旋桨导流管(可枢转)

200 螺旋桨导流管(不可枢转)

10 导流管

11 导流管轴线

12 导流管内壁

13 导流管起点

14 导流管终点

15 凹部

151 凹部起点

152 凹部终点

16 圆环

17 前隆起部

18 后隆起部

20 螺旋桨

21 螺旋桨桨毂

22 螺旋桨叶片

23 螺旋桨叶片端部区域

231 螺旋桨叶片端部区域的起点

232 螺旋桨叶片端部区域的终点

24 螺旋桨轴线

30 主要的流动方向

31 流动入口区域

32 流动出口区域

33 边缘流

331 减少的边缘流

40 间隙

α 摆动角

Claims (17)

1.一种螺旋桨导流管(100、200)，包括导流管(10)和具有至少一个螺旋桨叶片(22)的螺旋桨(20)，所述至少一个螺旋桨叶片(22)能围绕螺旋桨轴线旋转，其中，通过围绕所述螺旋桨轴线进行旋转，所述至少一个螺旋桨叶片(22)扫过螺旋桨区域，其中，所述至少一个螺旋桨叶片(22)包括螺旋桨叶片端部区域(23)，其中，所述螺旋桨(20)以下述方式设置在所述导流管(10)内部：使得在螺旋桨端部区域(23)和导流管内壁(12)之间形成沿着所述螺旋桨导流管(100、200)的圆周方向的圆周间隙(40)；其中，所述间隙(40)允许边缘流(33)穿过，所述边缘流(33)在导流管内壁(12)的区域内流动，

其特征在于：

流动引导装置被提供用于将所述边缘流(33)的至少一部分引导到所述螺旋桨区域上，所述流动引导装置包括在所述导流管(10)的内壁(12)内的凹部(15)，所述凹部(15)的曲率配置成不恒定，而是朝着所述导流管(10)的流量出口侧水平延伸，使得所述螺旋桨(20)能从所述流量出口侧插入所述导流管(10)内。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

所述螺旋桨导流管(100、200)用于船只。

3.根据权利要求1所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

所述流动引导装置设置在所述导流管内壁(12)上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

所述流动引导装置紧邻所述间隙(40)地设置。

5.根据权利要求4所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

所述流动引导装置沿着所述间隙(40)上游的流动方向设置。

6.根据权利要求4所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

所述流动引导装置在所述导流管(10)的圆周方向上被配置成环形的。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

以下述方式配置所述流动引导装置：使得所述流动引导装置沿着导流管中心方向引导所述边缘流(33)离开所述导流管内壁(12)，或者使得所述流动引导装置能够使所述螺旋桨区域被引入所述边缘流(33)的区域内。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

所述流动引导装置包括有在所述导流管内壁(12)内的凹槽。

9.根据权利要求8所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

在所述导流管(10)的纵向剖视图内，所述凹槽具有阶梯状轮廓、倾斜的轮廓或弯曲的轮廓。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

所述流动引导装置包括从所述导流管内壁(12)突出的一个或多个突出体。

11.根据权利要求10所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

沿流动方向观看时，所述一个或多个突出体设置在所述间隙(40)的上游和/或下游。

12.根据权利要求10所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

所述一个或多个突出体被配置成隆起部。

13.根据权利要求12所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

所述隆起部为沿所述导流管(10)的圆周方向延伸的圆周隆起部。

14.根据权利要求1至3中任一项所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

所述至少一个螺旋桨叶片(22)的所述螺旋桨端部区域(23)具有与所述流动引导装置的形状对应的形状。

15.根据权利要求14所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

所述至少一个螺旋桨叶片(22)的所述螺旋桨端部区域(23)具有与所述流动引导装置的曲率对应的曲率。

16.根据权利要求14所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

所述流动引导装置和所述螺旋桨端部区域(23)以下述方式配置并且彼此匹配：使得所述间隙(40)大致恒定，直到摆动角(α)。

17.根据权利要求1至3中任一项所述的螺旋桨导流管，

其特征在于：

所述螺旋桨端部区域(23)配置成延伸到所述流动引导装置的区域内。