CN103448897A - 带有至少一个装备有螺旋泵推进器的轴系的轮船 - Google Patents

带有至少一个装备有螺旋泵推进器的轴系的轮船 Download PDF

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Abstract

本发明公开了带有至少一个装备有螺旋泵推进器的轴系的轮船。所述带有至少一个轴系（3）的轮船，特别是客轮，其轴系装备了由包含转子（42）、一个或更多个定子（40）和喷嘴（41）的螺旋泵（4）组成的推进器，其中其船体（2）具有基本上与所述螺旋泵（4）相对的凹面形状（C），界定了该凹面形状的曲线（I）在沿着通过转子（42）旋转中心的纵向的和竖直的剖面（I-I）内并具有两个拐点（PI1，PI2）和一条切线（T），一个拐点（PI1）位于所述螺旋泵（4）的上游，另一个（PI2）位于所述螺旋泵（4）下游，所述切线（T）平行于轴系（3）的轴线（X-X'），切线位于所述螺旋泵（4）的上游。

Description

带有至少一个装备有螺旋泵推进器的轴系的轮船
技术领域
本发明涉及一种轮船，特别是一种客轮，其设置有至少一个轴系（shaft line），该轴系装备了由与定子配合的分喷嘴螺旋件组成的推进器，在下文整体被称作“螺旋泵”，并在下文中进行更确切的描述。
背景技术
在轮船的推进装置上的作为推进器的螺旋泵在使用上具有多种优点。
事实上，相对于所使用的其他推进系统，特别是对于班轮，比如“吊舱式”推进器，所述装置在机械上很简单，且以最小量的噪声和振动提供高输出推进力。
螺旋泵通常包含定子（由几个流线导向翅片组成）、转子（在这种情况下是螺旋件）和一个容纳本组件的喷嘴。
已知喷嘴、转子的叶片和定子的形式被设计成以最低可能的机械动力获得最好的输出和达到给定的速度。
螺旋泵借助于驱动转子转动的轴系而连接到轮船上。该驱动可以通过任何已知的形式（通过曲轴，封闭的电动机等）实现。
当运行时，定子（通常位于转子的上游）围绕喷嘴轴线在与转子转动方向相反的转动方向上将旋转分量传递至流体。这种转动的产生通过反作用力在定子上产生流体动力学力矩。
这种布置的目的在于补偿由转子在流体引起的转动效果和提高该装置的输出。在最优化设计中，定子上的力矩与转子上的力矩相等并相反，其结果是抵消了启动推进器组件的角运动的量。
另外，采用了使推进器相对于轮船船体间隔开的标准，以减少船体和船体间的相互作用。
发明内容
本发明目标在于进一步提高螺旋泵在船上的推进力输出；更特别地目标是提出一种流体动力的船体外型，以优化由一个或更多个螺旋泵推进的轮船的整体推进力输出。
这样，本发明提出了一种带有至少一个轴系的轮船，特别是客轮，该轴系装备了由螺旋泵组成的推进器，所述螺旋泵包含转子、一个或更多个定子以及喷嘴，其中，所述轮船的船体具有基本上与所述螺旋泵相对的凹面形状，界定了该凹面形状的曲线在沿着通过转子旋转中心的纵向的和竖直的剖面内并具有两个拐点和一条切线，一个位于拐点所述螺旋泵上游，另一个位于所述螺旋泵下游，所述切线平行于轴系的轴线，切线位于所述螺旋泵的上游。
根据该轮船的其他优点和非限制性的特性：
-所述螺旋泵上游的所述切线位于距喷嘴前边缘轴向距离L处，该距离小于D/4，D是所述转子的直径；
-在与所述轴系的轴线垂直的方向上，所述船体与所述喷嘴相隔恒定的间隙。
-轮船的中央纵向平面构成了所述船体的对称面，这个平面穿过轮船的薄面；
-在水平面上，和/或位于竖直平面和所述水平面之间并穿过轴系轴线的中间平面上，所述薄面的表面具有基本上与螺旋泵相对凹面形状，界定了该凹面形状的曲线在沿着水平面和/或穿过转子转动轴线的中间平面内有两个拐点和一条切线，一个拐点位于所述螺旋泵上游，另一个拐点位于所述螺旋泵的下游，所述切线平行于轴系的轴线，切线位于所述螺旋泵的上游；
-在垂直于轴系轴线并且在自喷嘴的所述前边缘的所述距离L处所测得的轴系轴线和所述船体之间的距离H1，大于垂直于轴系轴线且恰好在喷嘴下游所测得的轴系轴线和所述船体之间的距离H2；
-在横向于和垂直于所述喷嘴的剖面上，在至少45°的角度区域上所述船体与所述喷嘴间隔所述恒定间隙。
附图说明
本发明其他的特性和优点将从以下详细描述中显现出来：
参考所附附图给出描述，其中：
图1是带有采用螺旋泵的推进装置的轮船船体纵向截面的视图，这个剖面I-I经过所述泵的螺旋件的转动轴线；
图2是基于图1的平面II-II的视图，更特别地显示了螺旋泵的结构。
最后，图3是带有2个螺旋泵的船体的横向截面的示意图。
具体实施方式
在附图中非常局部地显示的轮船1包含指定为2的船体。
其包含位于轮船对称面中的薄面PM，该薄面PM与船体的后部整合成为一体。
在该薄面的两侧，轴系3平行于轮船的纵向轴线延伸，该轴系3可通过一个或更多个臂部30附接至船体，在该轴系3的端部安装螺旋泵4的转子（很明显，由于这里示出的剖切，仅轴系3可见。但是，下文中所指明的细节适用于它们中的任何一个）。
在图1中特别明显的是，该螺旋泵放置在薄面PM的后边缘的略微上游处。
在图中，AM对应于上游，而AV对应于下游，这决定了流体经过装置的流动方向。
关于螺旋泵4，它的定子指定为40，其螺旋件或转子指定为42，且其喷嘴指定为41。
值得注意的是后者从上游到下游是渐缩的。
根据本发明，基本上与螺旋泵4相对，船体2具有凹面形状C和界定该凹面形状的曲线I，该曲线I沿着穿过螺旋泵转子42的转动轴线的竖直纵向剖面I-I，并具有两个分别指定为PI1和PI2的拐点，一个PI1位于螺旋泵4的上游，而另一个PI2位于下游。
线I也具有平行于轴系3的轴线X-X'的切线T，这个切线位于泵的上游。
其优选位于自喷嘴41的前边缘410的轴向距离L处，该距离L小于D/4，D是转子的直径。
由于这些特性的组合，包含螺旋泵的推进系统部分地布置于凹面C中，使其受益于与邻近可能的最大层表面（layer surface）相关联的粘滞减速与流体在腔体中减速的组合效应。该螺旋泵通过缓流进行供给从而改进了推进输出。
并且，如前所述，根据本发明的有利特性，在与轴系3的轴线X-X'垂直的方向上，船体2与喷嘴41间隔恒定的间隙G。
这种配置避免了发散区域的产生，并且特别地避免了流体在这个通道内的分离，并且使得推进器外部的流动平行于推进器的轴线，从而在推进器运行时不会在船体上产生额外的阻力。
吸力效应（suction effect）受到限制。
当轴系3的轴线X-X'和船体2之间的距离H1（垂直于轴系的轴线X-X'和喷嘴41的前边缘410的距离L测量）大于轴系3的轴线X-X'和船体2之间的距离H2（垂直于轴系3的轴线且恰好在喷嘴41下游1测量）时，获得最佳的结果。
在更优选的实施方案中，在横向且垂直于所述喷嘴31的剖面II-II中，在至少45°的角度区域上船体2与喷嘴31间隔恒定间隙G。
明显的，在这个轮船具有两个装备有螺旋泵（在图3中特别显而易见）的轴系的配置中，穿过了轮船薄面PM且包含了船体对称面的纵向的和竖直的平面P也包含了所述螺旋泵的对称平面。
薄面PM的表面可以设计成复制了与之前描述的水平面HO中的竖直平面相同的船体几何特征，或与之前描述的水平面HO和竖直平面之间延伸的中间平面IN相同的船体几何特征。
换句话说，在这些方向上，船体也具有凹面形状，曲线I具有诸如之前描述的两个拐点以及切线。

Claims (7)

1.一种轮船，特别是客轮，所述轮船设置有至少一个轴系（3），该轴系（3）装备有由螺旋泵（4）组成的推进器，所述螺旋泵（4）包含转子（42）、一个或更多个定子（40）和喷嘴（41），其特征在于，所述轮船的船体（2）具有基本上与所述螺旋泵（4）相对的凹面形状（C），界定了该凹面形状的曲线（I）在沿着通过所述转子（42）旋转中心的纵向的和竖直的剖面（I-I）内并具有两个拐点（PI1，PI2）和一条切线（T），一个拐点（PI1）位于所述螺旋泵（4）上游，另一个拐点（PI2）位于所述螺旋泵（4）下游，所述切线（T）平行于所述轴系（3）的轴线（X-X'），所述切线位于所述螺旋泵（4）的上游。
2.根据权利要求1所述的轮船，其特征在于，所述螺旋泵（4）上游的所述切线位于距所述喷嘴（4）的前边缘（410）为轴向距离L处，该距离小于D/4，D是所述转子（42）的直径。
3.根据权利要求1或2所述的轮船，其特征在于，所述船体（2）在垂直于所述轴系（3）的轴线（X-X'）的方向上与所述喷嘴（41）间隔恒定的间隙（G）。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的轮船，其包括两个平行轴系（3），其特征在于，所述船体（2）的中央纵向平面（P）构成所述螺旋泵（4）的对称平面，该平面经过所述轮船的薄面（PM）。
5.根据权利要求4所述的轮船，其特征在于，在水平面（HO）上，和/或位于竖直平面（I,I）和所述水平面之间并穿过所述轴系的轴线（X-X’）的中间平面（IN）上，所述薄面（PM）的表面具有基本上与螺旋泵（4）相对的凹面形状（C），界定了该凹面形状（C）的曲线（I）在沿着所述水平面（HO）和/或穿过所述转子（42）的转动轴线的中间平面（IN）内并有两个拐点（PI1,PI2）和一条切线（T），一个拐点（PI1）位于所述螺旋泵（4）上游，另一个拐点（PI2）位于所述螺旋泵（4）的下游，所述切线（T）平行于所述轴系（3）的轴线（X-X'），所述切线位于所述螺旋泵（4）的上游。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的轮船，其特征在于，在垂直于所述轴系（3）的轴线（X-X'）且在自所述喷嘴（41）的所述前边缘（410）距离（L）处所测得的轴系（3）的轴线（X-X'）和所述船体（2）之间的距离（H1），大于垂直于所述轴系（3）的轴线（X-X'）和所述喷嘴（41）的后边缘所测得的所述轴系（3）的轴线（X-X'）和所述船体（2）之间的距离（H2）。
7.根据权利要求3至6中任意一项所述的轮船，其特征在于，在横向且垂直于所述喷嘴（31）的剖面（II-II）中，在至少45°的角度区域上所述船体（2）与所述喷嘴（31）间隔所述恒定间隙（G）。
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