CN107406131A - 船舶以及在具有船体和推进单元的船舶中的方法 - Google Patents

船舶以及在具有船体和推进单元的船舶中的方法 Download PDF

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Abstract

一种船舶以及在具有船体和推进单元的船舶中的方法。推进单元包括：中空支柱，该中空支柱以可旋转的方式附接至船舶的船体(5)；推进器轴(41)，该推进器轴具有轴向中央线(X‑X)并且通过轴承(51、52)定位并支撑在支柱的下部部分中；推进器(80)，该推进器附接至推进器轴(41)的从支柱(21)的下部部分(23)伸出的至少一个端部；以及电动马达(30)，该电动马达驱动推进器轴。从轴承沿轴向(X‑X)向外至少在推进器轴(41)的一个端部中定位有附加支撑装置(110,10 120)。该支撑装置包括形成为与推进器轴关联的第一支撑表面(110)以及与第一支撑表面配合并且形成为与支柱的下部部分关联的第二支撑表面(120)。第二支撑表面(15)定位在距第一支撑表面预定距离(D1)处，使得在面对彼此的第一支撑表面与第二支撑表面之间形成槽(S1)。由于作用在推进器上的外部载荷而导致的推进器轴的弯曲通过所述支撑表面被限制在预定的最大值。

Description

船舶以及在具有船体和推进单元的船舶中的方法
技术领域
本发明涉及具有船体和推进单元的船舶。
本发明还涉及在具有船体和推进单元的船舶中的方法。
背景技术
WO专利公开2013/039443公开了用于在吊舱推进器的叶片撞击冰块或其他硬物体时对吊舱单元中的用于推进船舶的电动马达进行保护以抵抗轴弯曲冲击的方法和装置。电动马达具有驱动轴、转子和定子。冲击倾向于使轴瞬间弯曲成使转子将与定子接触的程度。通过设置至少两个构件来防止转子与定子的不利接触，所述至少两个构件一起形成具有配合的弓形支承表面的径向平面支承件。支承表面在电动马达的正常操作中彼此间隔开一间隙，并且仅在极端载荷下在较短时间段彼此接触。所述构件中的一个构件是具有圆形圆周的内部构件，所述圆形圆周构型支承表面中的一个支承表面。该内部构件的弓形表面与转子同轴并且与转子一起旋转。所述构件中的另一构件是相对于定子固定的外部构件。该外部构件的弓形支承表面与定子同轴。
发明内容
本发明的目的是实现对船舶以及具有船体和推进单元的船舶中的方法的改进。
在权利要求1中限定了根据本发明的具有船体和推进单元的船舶。
在权利要求17中限定了根据本发明的在具有船体和推进单元的船舶中的方法。
该船舶包括船体和推进单元，该推进单元包括：
中空支柱，该中空支柱具有上部部分和下部部分，上部部分以可旋转的方式附接至船舶的船体并且形成用于下部部分的支撑臂，下部部分形成具有第一端部和相反的第二端部的纵向隔室，
推进器轴，该推进器轴具有轴向中央线并且被定位在支柱的下部部分内并且通过定位在彼此相距一轴向距离处的轴承被支撑在支柱的下部部分中，
推进器，该推进器附接在推进器轴的从支柱的下部部分伸出的至少一个端部，
马达，该马达驱动推进器轴，
附加支撑装置，附加支撑装置从轴承沿轴向向外至少定位在推进器轴的一个端部中，所述支撑装置包括：
第一支撑表面，第一支撑表面形成为与推进器轴关联，或者与附接至推进器轴的部件关联，使得第一支撑表面与推进器轴一起旋转，
第二支撑表面，第二支撑表面与第一支撑表面配合，并且第二支撑表面形成为与支柱的下部部分关联，或者与附接至支柱的下部部分的部件关联，使得第二支撑表面相对于旋转的推进器轴是固定的，
第二支撑表面定位在距第一支撑表面预定距离处，使得在面对彼此的第一支撑表面与第二支撑表面之间形成槽，由此
由于作用在推进器上的外部载荷而导致的推进器轴的弯曲通过所述支撑表面被限制在预定的最大值。
在具有船体和推进单元的船舶中的方法，该推进单元包括：
中空支柱，该中空支柱具有上部部分和下部部分，上部部分以可旋转的方式附接至船舶的船体并且形成用于下部部分的支撑臂，下部部分形成具有第一端部和相反的第二端部的纵向隔室，
推进器轴，该推进器轴具有轴向中央线并且定位在支柱的下部部分内并且通过定位在彼此相距一轴向距离处的轴承被支撑在支柱的下部部分中，
推进器，该推进器附接在推进器轴的从支柱的下部部分伸出的至少一个端部，
马达，该马达驱动推进器轴，
附加支撑装置，该附加支撑装置从轴承沿轴向向外地至少定位在推进器轴的一个端部中，所述支撑装置包括：
第一支撑表面，该第一支撑表面形成为与推进器轴关联，或者与附接至推进器轴的部件关联，使得第一支撑表面与所述推进器轴一起旋转，
第二支撑表面，该第二支撑表面与第一支撑表面配合，并且第二支撑表面形成为与支柱的下部部分关联，或者与附接至支柱的下部部分的部件关联，使得第二支撑表面相对于旋转的推进器轴是固定的，
该方法包括：
将第二支撑表面定位在距第一支撑表面预定距离处，使得在面对彼此的第一支撑表面与第二支撑表面之间形成槽，
通过所述支撑表面将由于作用在推进器上的外部载荷而引起的推进器轴的弯曲限制在预定的最大值，所述最大值由所述支撑表面之间的预定距离限定。
在推进器轴的端部处作用在推进器上的径向力可以使推进器轴弯曲。作用在推进器侧部上的轴向力也使推进器轴弯曲。例如，在船舶在按照“国际海上生命安全公约”(SOLAS)进行的试验中或者在海上试图避免事故而有意地以全速且以S形方式转弯时，推进器轴经受较大的弯曲力。这些弯曲力是由于在这些转弯中作用在推进器上的力所导致的。当推进器撞击冰块或其他硬物体时，推进器轴也受到较大的弯曲冲击。
使用附接至旋转推进器轴的第一支撑表面以及附接至固定支柱的第二支撑表面，使得所述支撑表面位于距彼此预定距离处，从而提供了用于限制推进器轴的弯曲的有效装置。
支撑表面可以有利地定位成与推进器毂关联。推进器毂附接至推进器轴的外端部，并且推进器叶片附接至推进器毂。支撑表面将对由通过推进器作用在推进器轴的外端部处上的力引起的推进器轴的外端部的弯曲进行限制。支撑表面的轴向位置将非常接近弯曲力作用在推进器轴上的点的轴向位置。
推进器毂的直径相比于推进器轴的直径较大。因此，支撑表面可以从推进器轴沿径向向远处定位，这使得能够在支撑表面中使用更大的支撑表面面积，即，更大的载荷承载面积。支撑表面可以被容易地制得足够大以承受更大的力。这在支撑表面中的一个支撑表面由与对置的支撑表面相比较软的轴承材料制成的情况下是特别有利的。使用较软的轴承材料可能要求第一支撑表面与第二支撑表面之间的接触中的表面压力被限制在例如30MPa以下的值。
支撑表面之间的槽的深度可以被定尺寸成使得推进器轴的不利弯曲被消除。推进器轴的弯曲在下述推进单元中是不利的：其中，推进器轴穿过驱动推进器的电动马达。推进器轴的弯曲在下述推进单元中也是不利的：其中，推进器轴由穿过传动装置的第二轴驱动并且该第二轴由电动马达或燃烧发动机驱动。
在推进器轴穿过电动马达的推进单元中，当推进器轴弯曲太多时，旋转转子的外表面会与固定定子的内表面接触。电动马达的转子与定子之间的接触将导致严重的损坏，因此不能被接受。当使用同步电动马达时，推进器轴的弯曲还会导致励磁机中的定子与转子之间的接触。推进器轴的弯曲还会导致定位在推进器轴上的密封件中的接触。推进器轴的弯曲还降低了推进器轴的轴承、特别是推力轴承的承载能力。
在推进器轴穿过电动马达的推进单元中，电动马达中的转子与定子之间的气隙必须大到足以在推进器轴弯曲时的这些极端情况下消除转子与定子之间的接触。另一方面，转子与定子之间的较大气隙将降低特别是容量在1MW至10MW范围内的感应马达的效率。
另一方面，在至少10MW范围内的容量中使用设置有励磁单元的同步电动马达。励磁单元中的转子与定子之间的气隙必须大到足以在推进器轴弯曲时避免接触。励磁单元中的转子与定子之间的较大气隙将降低励磁单元的效率。励磁单元中的较小气隙使得可以在励磁单元中使用较小的电压或者使用较短的励磁单元或增大现有的励磁单元的功率输出。在推进器轴的直径可以被减小的情况下，也可以使用具有较小直径的励磁单元。
在推进器轴由穿过传动装置的第二轴驱动并且第二轴由电动马达或燃烧发动机驱动的推进单元中，推进器轴的弯曲将导致传动装置在推进器轴与第二轴之间的不均匀载荷。传动装置的不均匀载荷还可能导致第二轴的弯曲，这在第二轴穿过电动马达的情况下将引起驱动第二轴的电动马达的问题。第二轴的弯曲也可能导致在第二轴的上端端部处的可能的传动装置的问题。
根据SOLAS的规定，船级社要求推进单元必须承受在例如叶片制动和转弯情况下的力。推进器轴的强度通常是超规格的，以在不弯曲太多的情况下承受这些力。
支撑表面还将减小作用在推进器轴的最靠近推进器毂定位的径向轴承上的径向力。此径向轴承在冰上行进的船舶中必须定尺寸成承受由冰冲击在推进器上引起的极端载荷。因此，与不使用支撑表面的情况相比，支撑表面将可以使用较小尺寸的最靠近推进器毂的轴承。
支撑表面的使用也将有助于承受推进器轴的轴向载荷的推力轴承的适当功能。减少轴线的最大弯曲度将在高冲击情况下帮助推力轴承以相似的安全系数承受较大的载荷。这在使用基于滚子轴承的推力轴承单元以及使用包括滑动推力轴承的混合轴承单元时是特别有用的。在推进器轴的弯曲/不对准较大时，推力轴承的垫片将由于不均匀载荷而较快地磨损且塑性变形。在推进器轴的不对准保持在较小的水平的情况下，推进器轴承的耐用性更长。
支撑表面的使用也将对推进器轴上的密封件具有积极影响。在推进器轴上可以使用标准密封件。因此不需要使用特殊形式的密封件，特殊形式的密封件能够承受推进器轴的在密封结构中产生较宽的径向运动的较大弯曲。
附图说明
在下文中，将参照附图并通过优选实施方式来更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了可以应用本发明的船舶的推进单元的截面图，
图2示出了可以应用本发明的船舶的另一推进单元的截面图，
图3示出了根据本发明的装置的第一实施方式，
图4示出了根据本发明的装置的第二实施方式，
图5示出了根据本发明的装置的第三实施方式，
图6示出了根据本发明的可能装置的细节，
图7示出了根据本发明的另一可能装置的细节。
具体实施方式
图1示出了可以应用本发明的船舶中的推进单元的截面图。推进单元20包括具有上部部分22和下部部分23的中空支柱21、推进器轴41、推进器80以及电动马达30。推进单元20具有推动式推进器80，这意味着船舶10的向前行进方向为第一方向L1。替代地，推进单元20可以具有拉动式推进器80，这意味着船舶10的向前行进方向为与第一方向L1相反的第二方向L2。
支柱21的上部部分22形成对支柱的下部部分23进行支撑的支撑臂。支柱21的下部部分23形成具有第一端部23A和相反的第二端部23B的纵向隔室。推进单元20经由支柱21的上部部分22并经由齿轮25而以可旋转的方式附接至船舶10，使得推进单元20可以绕旋转中央轴线Y-Y转动360度。在齿轮下面通常设置有回转轴承并且在回转轴承(图中未示出)下面设置有回转密封件。回转轴承使得推进单元20可以绕中央轴线Y-Y旋转，并且回转密封件对支柱的上部部分22通过其穿过船舶10的船体11的开口进行密封。
包括转子31、定子32以及转子31与定子32之间的气隙G的电动马达30定位在支柱21的下部部分23中。
推进器轴41穿过电动马达30并且以可旋转的方式由位于支柱21的下部部分23处的轴承51、52支撑。推进器轴41包括第一端部41A以及从支柱21的下部部分23的第二端部23B伸出的相反的第二端部41B。推进器轴41可以是单件轴，也可以被分成若干个部件。
包括推进器毂81和推进器叶片82的推进器80在支柱21的下部部分23的第二端部23B的外侧连接至推进器轴41的第二端部41B。轴41的轴向中央线X-X形成轴线。推进器毂81和推进器叶片82可以形成为一个实体或分开的实体。
推进器轴41的轴承51、52定位在电动马达30的轴向轴线X-X的相反两侧。位于支柱21的下部部分23的第二端部23B处的第一轴承51有利地是径向轴承。位于支柱21的下部部分23的第二端部23A处的第二轴承52有利地是混合轴承，该混合轴承包括径向轴承和滑动推力轴承或者其可以包括各种类型和数目的滚子轴承。各种滚子轴承的组合或滑动推力轴承将承受推进器轴41的轴向载荷。
图2示出了可以应用本发明的船舶的另一个推进单元的截面图。推进单元20是下述推力器：该推力器包括具有上部部分22和下部部分23的中空支柱21、推进器轴41、第二轴61、传动装置44、64、推进器80、环形喷嘴90以及电动马达30。推进单元20具有推动式推进器80，这意味着船舶10的向前行进方向为第一方向L1。替代地，推进单元20可以具有拉动式推进器80，这意味着船舶10的向前行进方向为与第一方向L1相反的第二方向L2。
支柱21的上部部分22形成对支柱21的下部部分23进行支撑的支撑臂。支柱21的下部部分23形成具有第一端部23A和相反的第二端部23B的纵向隔室。推进单元20经由支柱21的上部部分22并经由齿轮25而以可旋转的方式附接至船舶10，使得推进单元20可以绕旋转中央轴线Y-Y转动360度。
推进器轴41以可旋转的方式通过轴承51、52支撑在支柱21的下部部分23内。推进器轴41包括第一端部41A以及从支柱21的下部部分23的第二端部23B伸出的相反的第二端部41B。包括推进器毂81和推进器叶片82的推进器80在支柱21的下部部分23的第二端部23B的外侧连接至推进器轴41的第二端部41B。推进器轴41的轴向中央线X-X形成轴线。
推进器轴41的轴承51、52在轴向X-X上定位成距彼此一定距离。位于支柱21的下部部分23的第二端部23B处的第一轴承51有利地是径向轴承。位于支柱21的下部部分23的第一端部23A处的第二轴承52有利地是混合轴承，该混合轴承包括径向轴承和滑动推力轴承或者其可以包括承受轴向和径向力的各种类型和数目的滚子轴承，例如，所谓的压力轴承。滚子轴承的组合或滑动推力轴承将承受推进器轴41的轴向载荷。
第二轴61具有第一端部61A和相反的第二端部61B。第二轴61在支柱21的第一部分22内竖向地延伸并且具有与支柱21的旋转中央轴线Y-Y一致的中央线Y-Y。第二轴61以可旋转的方式通过轴承71、72支撑在支柱21的上部部分22内。
传动装置44、64将第二轴61的下部的第一端部61A连接至推进器轴41。传动装置44、64由附接至推进器轴41的第一小齿轮44以及附接至第二轴61的第一端部61A的第二小齿轮64形成。小齿轮44、64的周缘上的轮齿彼此接触，使得第二轴61的旋转也使进器轴41旋转。电动马达30使第二轴61以第一旋转速度旋转并且推进器轴41以由传动装置44、64——即，小齿轮44、64的节径——确定的不同的第二旋转速度旋转。第二旋转速度将低于第一旋转速度。因此，推进器80以低于电动马达30的旋转速度的速度被电动马达30驱动。
包括设置有推进器叶片82的推进器毂81的推进器80在支柱21的下部部分23的第二端部23B的外侧附接至推进器轴41的外侧的第二端部41B上。推进器80也可以是整体式推进器，其中，推进器毂81和推进器叶片82被集成为整体结构。推进器80与推进器轴41一起旋转。
环形喷嘴90固定地支撑在支柱21上。推进器轴41的轴向中央线X-X还形成环形喷嘴90的轴线中央线。环形喷嘴90环绕推进器80的外周界并且形成管道95，管道95具有用于使水流动穿过环形喷嘴90的内部的轴向流路径。环形喷嘴90通过第一支撑部93和第二支撑部94而附接至支柱21。旋转的推进器80使水沿与第一方向S1相反的第二方向S2从中央管道95的第一端部91流动穿过中央管道95到达中央管道95的第二端部92。由推进器80产生的推力在低速情况下被环形喷嘴90放大。
电动马达30定位在支柱21的上部部分22内。电动马达30包括转子31、环绕转子31的定子32以及转子31与定子32之间的气隙G。电动马达30的转子31沿着第二轴61的中央线Y-Y延伸。电动马达30的转子31附接至穿过电动马达30的第二轴61，使得第二轴61与电动马达30的转子31一起旋转。电动马达30的转子31的旋转因此被转换成第二轴61的旋转。因此，电动马达30的转子31的旋转经由第二轴61、传动装置44、64以及推进器轴41而被传递至推进器80。电动马达30驱动推进器80。
电动马达30可以替代性地定位在船舶10的船体11内。在电动马达30位于船舶10的船体11内的情况下，电动马达30可以由燃烧发动机代替。燃烧发动机将具有竖向轴，这意味着第二轴61将通过位于船舶10的船体11内的传动装置连接至燃烧发动机的水平轴。在电动马达30位于船舶10的船体11内的情况下，电动马达30可以水平地而不是竖向地定位。电动马达30将具有竖向轴，这意味着第二轴61将通过位于船舶10的船体11内的传动装置连接至电动马达30的水平轴。
推进单元20也可以被改型成使得环形喷嘴90将被省去。
图3示出了根据本发明的第一实施方式。该图示出了电动马达30、轴41、推进器毂81以及轴承51、52。通过设置成与推进器毂81关联的两个支撑表面110、120来实现轴41的附加支撑装置。第一支撑表面110由推进器毂81上的筒形内支承表面形成。第一支撑表面110与推进器毂81一起旋转。第二支撑表面120形成支柱21的框架上的筒形外支承表面。第二支撑表面120相对于旋转的推进器毂81是固定的。在第一支撑表面110与第二支撑表面120之间设置有径向槽D1。海水可以穿过推进器毂81与支柱21之间的开口O1进入到第一支撑表面110与第二支撑表面110之间的径向槽S1中，从而对第一支撑表面110和第二支撑表面120进行润滑。
图4示出了根据本发明的装置的第二实施方式。该第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于附加支撑装置包括位于推进器轴41的各个端部处的支撑表面110A、10B、120A、120B。这归因于在推进器轴41的每个端部——即，在支柱21的下部部分23的每个端部——处设置有推进器的事实。每个推进器毂81A、81B以与第一实施方式相同的方式设置有第一支撑表面110A、110B和第二支撑表面120A、120B。在支撑表面110A与支撑表面120A之间、支撑表面110B与支撑表面120B之间分别设置有径向槽S1，径向槽S1在轴向方向X-X上具有宽度W1并且在径向方向上具有高度D1。
图5示出了根据本发明的装置的第三实施方式。该第三实施方式与第一实施方式的不同之处在于附加支撑装置包括位于推进器轴41的第一端部41A处的支撑表面110、120。第一支撑表面110设置在筒形部件42上，筒形部件42附接至推进器轴41的第一端部41A。第二支撑表面120环绕第一支撑表面110并且附接至支柱21的下部部分23。在支撑表面110与支撑表面120之间设置有径向槽S1，径向槽S1在轴向方向X-X上具有宽度W1并且在径向方向上具有深度D1。径向槽S1可以是空的，即，用空气填充，或用水润滑或用油润滑或用油脂润滑或用其他润滑介质润滑。
第三实施方式当然可以被改型成使得支撑装置将还包括位于推进器轴41的第一端部41A处的支撑表面110、120。位于推进器轴41的第一端部41A处的支撑表面110、120可以以与第一实施方式相同的方式实施为与推进器毂81关联。
位于推进器轴41的第一端部41A处的支撑表面110、120在图2至图4中示出的实施方式中定位成与推进器毂81关联。替代地，支撑表面110、120可以在第一轴承51与推进器毂81之间的轴向X-X位置中与推进器轴41关联。第一支撑表面110可以设置在附接至推进器轴41的筒形件的外表面上，并且第二支撑表面120可以环绕第一支撑表面110并附接至支柱21的下部部分23。
图6示出了根据本发明的一种可能装置的细节。在旋转的推进器轮毂81上设置有筒形第一支撑表面110并且在固定的支柱21上设置有筒形第二支撑表面120。第一支撑表面110和第二支撑表面120都与推进器轴41的中央轴线X-X同轴。因此，在这两个筒形支撑表面110、120之间形成环形形状的槽S1。槽S1在径向方向上具有深度D1，深度D1由第一支撑表面110与第二支撑表面120之间的径向距离形成。槽S1还在轴向方向X-X上具有宽度W1。第一支撑表面110直接形成在推进器毂81上，即，不存在形成第一支撑表面110的单独部件。第二支撑表面120由筒形第一支撑构件130形成，筒形第一支撑构件130在支撑构件130的外端部处具有凸缘131。第一支撑构件130通过轴向X-X螺栓150从凸缘131附接至支柱21，这意味着第一支撑构件130是可更换的。槽S1在径向方向上的深度D1确定成使得推进器轴41的弯曲被限制在预定值。当达到推进器轴41的弯曲的预定值时，第一支撑表面110将与第二支撑表面120接触。推进器轴41不能弯曲超过预定值。在此装置中还可以整合有绳索剪切器或切割器170。绳索剪切器170将对扭曲到支柱21与推进器毂81之间的开口中的任何绳索进行切割。开口O1的轴向宽度大于推进器轴41的轴向运动，以避免限制开口O1的径向表面之间的接触。在这种布置中，推进器轴41的沿轴向X-X的运动没有受到限制。
第二支撑表面120可以是沿轴向X-X略微向外扩张的锥形。这将在推进器轴41弯曲时将增大与第二支撑表面120接触的第一支撑表面110的轴向宽度W1。锥形角度可以为大约0.5度至1度。
图7示出了根据本发明的另一可能装置的细节。在旋转的推进器毂81上设置有径向指向的第一支撑表面110，并且在固定的支柱21上设置有径向指向的第二支撑表面120。第一支撑表面110和第二支撑表面120定位在平行的径向平面中。因此，在这两个径向指向的支撑表面110、120之间形成环形形状的槽S1。槽S1在轴向方向上具有深度D1，深度D1由第一支撑表面110与第二支撑表面120之间的沿轴向X-X的距离确定。狭槽S1还在径向方向上具有宽度W1。第一支撑表面110由具有平坦的径向第一支撑表面110的环形第二支撑构件140形成。第二支撑构件140通过径向螺栓160附接至毂81，这意味着第一支撑构件130是可更换的。第二支撑表面120直接形成在支柱21上，即，不存在形成第二支撑表面120的单独部件。槽S1在轴向X-X方向上的深度D1确定成使得推进器轴41的弯曲被限制到预定值。当达到推进器轴41的弯曲的预定值时，第一支撑表面110将与第二支撑表面120接触。另外，在对槽S1的轴向深度D1进行尺寸设定时，必须考虑推进器轴41的轴向位移。推进器轴41不能弯曲超过预定值。毂81的筒形表面在任何情况下都不会附接支柱21的下部部分23的对应的筒形表面。如图中所示，第二支撑构件140可以使用轴向定向的螺栓而不是径向螺栓160来附接至毂81。
第一支撑表面110和第二支撑表面120在结合图3至图6描述的实施方式中可以是筒形的。另一方面，第一支撑表面110和第二支撑表面120在结合图7描述的实施方式中可以是径向平面。
在另一种可能性是在结合图3至图6描述的实施方式中使用锥形表面。锥形的第二支撑表面120将沿轴向X-X向内收缩。这将在推进器轴41弯曲时增大与第二支撑表面120接触的第一支撑表面110的轴向宽度W1。锥形角度可以为大约0.5度至1度。在支撑表面110、120中的一个支撑表面是筒形而支撑表面110、120中的另一支撑表面是锥形的情况下，支撑表面110、120之间的槽S1的深度D1将沿着槽S1的轴向宽度W1变化。
相同的原理可以适用于结合图7所描述的实施方式。第二支撑表面120可以从径向平面略微倾斜。该倾斜将朝向图7中的左边。这将在推进器轴41弯曲时以同样的方式增大与第二支撑表面120接触的第一支撑表面110的径向宽度W1。倾斜度可以为大约0.5至1度。在支撑表面110、120中的一个支撑表面相对于径向平面倾斜而支撑平面110、120中的另一支撑平面为径向平面的情况下，支撑表面110与支撑表面120之间的槽S1的深度D1将沿着槽S1的径向宽度W1而变化。
在附图中，推进器轴41由位于支柱21内的两个沿轴向X-X位移的轴承51、52支撑。在图1至图4中，第一轴承51在电动马达30与毂81之间定位在推进器轴41上，而第二轴承52在电动马达30的沿轴向X-X相反侧处定位在推进器轴41上。在推进单元中使用两个轴承51、52是经济且简单的解决方案。在推进器轴41由多于两个的轴承支撑的情况下，当然可以使用两个支撑表面110、120。
第一支撑表面110和第二支撑表面120相对于推进器轴41的第一轴承51和/或第二轴承52沿轴向X-X向外定位。
第一支撑表面110和第二支撑表面120可以设置成使得支撑表面110、120中的至少一者形成在支撑构件130、140上。支撑构件130、140可以由与对置的支撑表面110、120相比较软的材料制成。支撑构件130、140可以由水润滑轴承材料——例如，VesconiteHilube——制成。Vesconite Hilube是一种寿命长、维护成本低的滑动轴承材料，并且在被润滑时也具有优异的性能。Vesconite Hilube由包含PTFE内部润滑剂的先进工程热塑性塑料复合制成。Vesconite Hilube具有较低的动摩擦和甚至更低的动摩擦。槽S1的深度D1可以被定尺成紧凑到使得在重运行情况下推进器轴41的弯曲就受到限制。这将使得可以在电动马达30和励磁单元中的转子31与定子32之间具有较小的间隙G。这可以是用以提高在开放式水中进行操作的船舶的推进效率的解决方案。代替减小转子31与定子32之间的间隙G，可以减小推进器轴41和轴承51、52、特别是最靠近毂81的第一轴承51的尺寸。
另一方面，第一支撑表面110和第二支撑表面120可以设置成使得支撑表面110、120两者由钢或者在结构中使用的一些其他基础金属形成。槽S1的深度D1可以定尺寸成大到使得仅在极端情况下限制推进器轴41的弯曲并发生支撑表面之间的接触。此装置可以例如用于在北极海中进行操作的船舶中。当推进器撞击冰或一些其他硬物体——例如，接地——时，较重的载荷使推进器轴弯曲。支撑表面110、120仅在这种极端情况下限制了推进器轴41的弯曲。第一支撑表面110和第二支撑表面120可以形成为支柱21和毂81的整体部分。另一种可能性是将支撑表面110、120中的至少一者形成为附接至支柱21和/或毂81和/或推进器轴41的单独的支撑部件。
将支撑表面110、120定位成与推进器毂81关联是有利的。推进器毂81的直径相比于推进器轴41的直径较大。支撑表面110、120因此可以设置在较大的直径上，以便承受较大的力。支撑表面110、120从推进器轴41的外表面沿径向向外定位。
支撑表面110、120可以具有筒形形式。另一种可能性是支撑表面110、120中的至少一者是略微锥形的。又一种可能性是支撑表面110、120是形成在径向平面中的平坦表面。支撑表面110、120可以形成为连续的支撑表面，或者支撑表面110、120可以由可作为可更换部件的若干个部段形成。
支撑表面110、120可以由相同金属或者由具有不同硬度的不同金属制成。另一种可能性是使支撑表面110、120中的一者由金属制成而使支撑表面110、120中的另一者由水润滑轴承材料制成。支撑表面110、120中的一者或两者也可以涂覆有合适的涂层，以减小支撑表面110、120之间的摩擦。
支撑表面110、120也可以设置成使得支撑表面110、120之间的深度D1是可调节的。这在图2至图5中示处的实施方式中可以例如使用针对支撑表面110、120的不同厚度的筒形件来实现。
支撑表面110、120可以设置成使得它们中的一者或两者形成在可更换的单独部件上。另一种可能性是支撑表面110、120中的一者或两者形成为推进器轴41的整体部分，或者形成为附接至推进器轴41的部件的整体部分，或形成为支柱21的框架的整体部分或者形成为附接至支柱21的框架的部件的整体部分。
第一支撑表面110与第二支撑表面120之间的径向槽S1可以是空的，即，用空气填充，或可以用水润滑或用油润滑或用油脂润滑或用其他润滑介质润滑。
当然也可以的是，支撑表面110、120两者都是略微锥形的或者略微倾斜，而不是仅使支撑表面110、120中的一者是略微锥形的或者略微倾斜。
可以根据不同的要求来改变支撑表面110、120的材料和刚性。支撑表面110、120可以用作非弹性壁，或者它们可以在其彼此接触时提供较软的支撑。
在根据图1的推进单元20中和根据图2的推进单元20中，用于确定槽S1的深度D1的尺寸的标准自然是不同的。图1中的起始点是电动马达20中的转子31与定子32之间的气隙G。图2中的起点是推进器轴41与第二轴61之间的传动装置44、64中的游隙。
当推进器轴41由于作用在推进器80上的外部载荷而弯曲某一预定量时，第一支撑表面110将与第二支撑表面120接触。槽S1的深度D1将决定在两个支撑表面110、120彼此接触之前推进器轴41将弯曲的弯曲量。当支撑表面110、120彼此接触时，在第一支撑表面110与第二支撑表面120之间形成支承点。因此，推进器轴41的弯曲将通过形成支承点的两个支撑表面110、120而被限制在预定的最大值。因此，两个支撑表面110、120将形成滑动支承表面。
支撑表面110、120中的一者或两者可以由通常用于船舶的船体的造船钢DH36制成。造船钢DH36的拉伸强度在490N/mm2至620N/mm2的范围内，硬度在150HV至180HV(维氏)的范围内，并且屈服强度为至少355N/mm2。第一支撑表面110和第二支撑表面120都可以由造船钢DH36制成，但其仍然可以具有不同的硬度。造船钢DH36的硬度可以通过回火来提高。
支撑表面110、120中的一者或两者也可以由水润滑轴承材料例如VesconiteHilube制成。Vesconite Hilube的屈服强度为113N/mm2，并且硬度为82(肖氏D)。
本发明及其实施方式不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (31)

1.一种具有船体(11)和推进单元(20)的船舶(10)，所述推进单元(20)包括：
中空支柱(21)，所述中空支柱(21)具有上部部分(22)和下部部分(23)，所述上部部分(22)以可旋转的方式附接至所述船舶(100)的所述船体(11)并且形成用于所述下部部分(23)的支撑臂，所述下部部分(23)形成具有第一端部(23A)和相反的第二端部(23B)的纵向隔室，
推进器轴(41)，所述推进器轴(41)具有轴向中央线(X-X)并且定位在所述支柱(21)的所述下部部分(23)内并且通过定位成彼此相距一轴向(X-X)距离的轴承(51、52)被支撑在所述支柱(21)的所述下部部分(23)中，
推进器(80)，所述推进器(80)附接至所述推进器轴(41)的从所述支柱(21)的所述下部部分(23)伸出的至少一个端部，
马达(30)，所述马达(30)驱动所述推进器轴(41)，
附加支撑装置(110、120)，所述附加支撑装置(110、120)从所述轴承(51、52)沿轴向(X-X)向外至少定位在所述推进器轴(41)的一个端部中，所述支撑装置(110、120)包括：
第一支撑表面(110)，所述第一支撑表面(110)形成为与所述推进器轴(41)关联，或者与附接至所述推进器轴(41)的部件关联，使得所述第一支撑表面(110)与所述推进器轴(41)一起旋转，
第二支撑表面(120)，所述第二支撑表面(120)与所述第一支撑表面(110)配合并且所述第二支撑表面(120)形成为与所述支柱(21)的所述下部部分(23)关联，或者与附接至所述支柱(21)的所述下部部分(23)的部件关联，使得所述第二支撑表面(120)相对于旋转的所述推进器轴(41)是固定的，
所述第二支撑表面(120)定位在距所述第一支撑表面(110)预定距离(D1)处，使得在面对彼此的所述第一支撑表面(110)与所述第二支撑表面(120)之间形成槽(S1)，由此
由于作用在所述推进器(80)上的外部载荷而导致的所述推进器轴(41)的弯曲通过所述支撑表面(110、120)被限制到预定的最大值。
2.根据权利要求1所述的船舶，其特征在于，在所述推进器轴(41)由于作用在所述推进器(80)上的外部载荷而弯曲使得所述支撑表面(110、120)彼此接触时，在所述支撑表面(110、120)之间形成支承点，所述支撑表面(110、120)将所述推进器轴(41)的弯曲限制到预定的最大值。
3.根据权利要求1或2所述的船舶，其特征在于，所述槽(S1)对海水是敞开的，使得所述第一支撑表面(110)和所述第二支撑表面(120)被水润滑。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的船舶，其特征在于，所述第一支撑表面(110)形成在所述推进器(80)的推进器毂(81)上，并且所述第二支撑表面(120)以与所述第一支撑表面(110)对置的方式形成在附接至所述支柱(21)的固定部件上。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的船舶，其特征在于，所述第一支撑表面(110)形成为与所述推进器轴(41)的相对于所述推进器(80)相反的端部关联，并且所述第二支撑表面(120)以与所述第一支撑表面(110)对置的方式形成在附接至所述支柱(21)的固定部件上。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的船舶，其特征在于，两个支撑表面(110、120)都是筒形的且都与所述轴(41)的所述轴向中央线(X-X)同轴，由此，所述支撑表面(110、120)之间的所述槽(S1)在轴向(X-X)方向上具有宽度(W1)并且在径向方向上具有深度(D1)。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的船舶，其特征在于，一个支撑表面(110、120)是筒形的且与所述轴(41)的所述轴向中央线(X-X)同轴，或者该一个支撑表面是略微锥形的，并且另一支撑表面(110、120)是略微锥形的，由此，所述支撑表面(110、120)之间的所述槽(S1)在轴向(X-X)方向上具有宽度(W1)并且在径向方向上具有变化的深度(D1)。
8.根据权利要求1至5中的任一项所述的船舶，其特征在于，两个支撑表面(110、120)在径向平面中形成环，由此，所述支撑表面(110、120)之间的所述槽(S1)在径向方向上具有宽度(W1)并且在轴向(X-X)方向上具有深度(D1)。
9.根据权利要求1至5中的任一项所述的船舶，其特征在于，两个支撑表面(110、120)在径向平面中形成环，并且一个支撑表面(110、120)相对于另一支撑表面(110、120)略微倾斜或两个支撑表面(110、120)沿相同方向略微倾斜，由此，所述支撑表面(110、120)之间的所述槽(S1)在径向方向上具有宽度(W1)并且在轴向(X-X)方向上具有变化的深度(D1)。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的船舶，其特征在于，所述第一支撑表面(110)和所述第二支撑表面(120)相对于所述推进器轴(41)的最靠近所述推进器毂(81)的轴承(51)沿轴向(X-X)向外定位。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的船舶，其特征在于，所述马达(30)是定位在所述支柱(21)的所述下部部分(23)中的电动马达(30)，由此，所述推进器轴(41)穿过所述电动马达(30)。
12.根据权利要求11所述的船舶，其特征在于，所述推进器轴(41)通过两个轴承(51、52)支撑在所述支柱(21)内，由此，第一轴承(51)在所述电动马达(30)与所述推进器毂(81)之间定位在所述推进器轴(41)上，并且第二轴承(52)在所述电动马达(30)的沿轴向(X-X)相反侧处定位在所述推进器轴(41)上。
13.根据权利要求12所述的船舶，其特征在于，所述第二轴承(52)是组合式径向及推力轴承。
14.根据权利要求1至10中的任一项所述的船舶，其特征在于，所述马达(30)是定位在所述支柱(21)的所述上部部分(22)中的电动马达(30)，由此，所述电动马达(30)中穿过有第二轴(61)，所述第二轴(61)经由传动装置(44、64)连接至所述推进器轴(41)。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的船舶，其特征在于，所述支撑表面(110、120)从所述推进器轴(41)的外表面沿径向向外定位。
16.根据权利要求1至15中的任一项所述的船舶，其特征在于，所述支撑表面(110、120)中的一个支撑表面由与所述支撑表面(110、120)中的另一支撑表面相比较软的材料制成。
17.一种用在具有船体(11)和推进单元(20)的船舶(10)中的方法，所述推进单元(20)包括：
中空支柱(21)，所述中空支柱(21)具有上部部分(22)和下部部分(23)，所述上部部分(22)以可旋转的方式附接至所述船舶(100)的所述船体(11)并且形成用于所述下部部分(23)的支撑臂，所述下部部分(23)形成具有第一端部(23A)和相反的第二端部(23B)的纵向隔室，
推进器轴(41)，所述推进器轴(41)具有轴向中央线(X-X)并且定位在所述支柱(21)的所述下部部分(23)内并且通过定位在彼此相距一轴向(X-X)距离处的轴承(51、52)被支撑在所述支柱(21)的所述下部部分(23)中，
推进器(80)，所述推进器(80)附接至所述推进器轴(41)的从所述支柱(21)的所述下部部分(23)伸出的至少一个端部，
马达(30)，所述马达(30)驱动所述推进器轴(41)，
附加支撑装置(110、120)，所述附加支撑装置(110、120)从所述轴承(51、52)沿轴向(X-X)向外至少定位在所述推进器轴(41)的一个端部中，所述支撑装置(110、120)包括：
第一支撑表面(110)，所述第一支撑表面(110)形成为与所述推进器轴(41)关联，或者与附接至所述推进器轴(41)的部件关联，使得所述第一支撑表面(110)与所述推进器轴(41)一起旋转，
第二支撑表面(120)，所述第二支撑表面(120)与所述第一支撑表面(110)配合并且所述第二支撑表面(120)形成为与所述支柱(21)的所述下部部分(23)关联，或者与附接至所述支柱(21)的所述下部部分(23)的部件关联，使得所述第二支撑表面(120)相对于旋转的所述推进器轴(41)是固定的，
所述方法包括：
将所述第二支撑表面(120)定位在距所述第一支撑表面(110)预定距离(D1)处，使得在面对彼此的所述第一支撑表面(110)与所述第二支撑表面(120)之间形成槽(S1)，
通过所述支撑表面(110、120)将由于作用在所述推进器(80)上的外部载荷而引起的所述推进器轴(41)的弯曲限制到预定的最大值，所述最大值由所述支撑表面(110、120)之间的预定距离(D1)限定。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，将所述槽(S1)设置成对海水是敞开的，使得所述第一支撑表面(110)和所述第二支撑表面(120)被水润滑。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，将所述第一支撑表面(110)形成在所述推进器(80)的推进器毂(81)上，并且将所述第二支撑表面(120)以与所述第一支撑表面(110)对置的方式形成在附接至所述支柱(21)的固定部件上。
20.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，将所述第一支撑表面(110)形成为与所述推进器轴(41)的相对于所述推进器(80)相反的端部关联，并且将所述第二支撑表面(120)以与所述第一支撑表面(110)对置的方式形成在附接至所述支柱(21)的固定部件上。
21.根据权利要求17至20中的任一项所述的方法，其特征在于，将两个支撑表面(110、120)都形成为筒形且都与所述轴(41)的所述轴向中央线(X-X)同轴，由此，所述支撑表面(110、120)之间的所述槽(S1)在轴向(X-X)方向上具有宽度(W1)并且在径向方向上具有深度(D1)。
22.根据权利要求17至20中的任一项所述的方法，其特征在于，将一个支撑表面(110、120)形成为筒形且与所述轴(41)的所述轴向中央线(X-X)同轴，或者将该一个支撑表面形成为略微锥形的，并且将另一支撑表面(110、120)形成为略微锥形的，由此，所述支撑表面(110、120)之间的所述槽(S1)在轴向(X-X)方向上具有宽度(W1)并且在径向方向上具有变化的深度(D1)。
23.根据权利要求17至20中的任一项所述的方法，其特征在于，将两个支撑表面(110、120)在径向平面中形成为环，由此，所述支撑表面(110、120)之间的所述槽(S1)在径向方向上具有宽度(W1)并且在轴向(X-X)方向上具有深度(D1)。
24.根据权利要求17至20中的任一项所述的方法，其特征在于，将两个支撑表面(110、120)在径向平面中形成环，并且将一个支撑表面(110、120)形成为相对于另一支撑表面(110、120)略微倾斜或者将两个支撑表面(110、120)都形成为沿相同方向略微倾斜，由此，所述支撑表面(110、120)之间的所述槽(S1)在径向方向上具有宽度(W1)并且在轴向(X-X)方向上具有变化的深度(D1)。
25.根据权利要求17至24的中任一项所述的方法，其特征在于，将所述第一支撑表面(110)和所述第二支撑表面(120)相对于所述推进器轴(41)的最靠近所述推进器毂(81)的轴承(51)沿轴向(X-X)向外定位。
26.根据权利要求17至25中的任一项所述的方法，其特征在于，将作为电动马达(30)的所述马达(30)定位在所述支柱(21)的所述下部部分(23)中，由此，所述推进器轴(41)穿过所述电动马达(30)。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，将所述推进器轴(41)通过两个轴承(51、52)支撑在所述支柱(21)内，由此，第一轴承(51)在所述电动马达(30)与所述推进器毂(81)之间定位在所述推进器轴(41)上，并且第二轴承(52)在所述电动马达(30)的沿轴向(X-X)相反侧处定位在所述推进器轴(41)上。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，将所述第二轴承(52)提供为组合式径向及推力轴承。
29.根据权利要求17至25中的任一项所述的方法，其特征在于，将作为电动马达(30)的所述马达(30)定位在所述支柱(21)的所述上部部分(22)中，由此，所述电动马达(30)中穿过有第二轴(61)，所述第二轴(61)经由传动装置(44、64)连接至所述推进器轴(41)。
30.根据权利要求17至29中的任一项所述的方法，其特征在于，将所述支撑表面(110、120)从所述推进器轴(41)的外表面沿径向向外定位。
31.根据权利要求17至30中的任一项所述的方法，其特征在于，将所述支撑表面(110、120)中的一个支撑表面提供成由与所述支撑表面(110、120)中的另一支撑表面相比较软材料制成。
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