CN107683242A - 船用推进器及将桨毂盖装设到桨毂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于海洋船舶的新型推进器以及一种将桨毂盖装设到桨毂的方法。更具体地，本发明涉及结合固定螺距型推进器和可控螺距型推进器两者使用的桨毂盖。本发明的推进器包括桨毂(60)，所述桨毂具有桨毂主体(12)、推进器桨叶(22)以及桨毂盖，所述桨毂盖具有设置有鳍片(68)的外表面，其中所述桨毂盖(62)在其远离所述桨毂主体(12)的后端(74)处敞开。

Description

船用推进器及将桨毂盖装设到桨毂的方法

技术领域

本发明涉及一种用于海洋船舶的新型推进器以及一种将桨毂盖装设到桨毂的方法。更具体地，本发明涉及结合固定螺距型推进器和可控螺距型推进器两者使用的桨毂盖。

背景技术

海洋船舶的推进单元通常包括桨毂和布置到桨毂的推进器桨叶。桨毂包括驱动装置，驱动装置例如可以是驱动轴、锥齿轮、变速器或者电动或液压驱动器。推进器可以是所谓的固定螺距型推进器(FPP)或可控螺距型推进器(CPP)。前者具有紧固到环形桨毂主体的桨叶，而后者具有布置到桨叶螺距控制装置的桨叶，控制装置位于推进单元的桨毂内。所以，甚至当两个推进器的设计负载相同时，承载固定螺距型推进器的桨毂具有比承载可控螺距型推进器的桨毂更小的半径。

关于推进器的问题是布置有推进器桨叶的根部的直径相对较大(因为桨毂必须至少包含上面列出的部件)。桨毂的直径较大导致的是，推进器桨毂形成流体动力学低效的对象，因为离开推进器桨叶的流体会填充桨毂下游的开放空腔。换句话说，终止于大致径向表面(其直径对应于桨毂直径)的桨毂会在桨毂的下游产生减压区域，这在实践中意味着产生与推进器推力相反的力，即，减少推进器的净推力。在水填充开放空腔的同时，会产生所谓的桨毂涡流。当涡流开始气蚀时，即，在涡流中形成气泡时，桨毂涡流以其更强烈的形式可见。桨毂涡流的实际问题在于，它大大减小了推进器的可适用推力。自然，由于桨毂直径较大，该问题可以以更大的规模在可控螺距型推进器中看到。

与桨毂涡流相关的问题已经尝试通过将桨毂盖布置到桨毂的下游端以及将鳍片布置在桨毂盖上来解决，桨毂盖和鳍片两者与推进器一起旋转。通过这样布置，推进器的推力增加或者燃料消耗减少平均2％到3％。桨毂盖可以是桨毂的柱形延伸部，但通常是会聚的延伸部。会聚可以是锥形的或弯曲的。

根据示例性现有技术构造(例如参见图1)，桨毂盖由会聚部分和大致径向端表面形成。径向端表面包括大致圆形板，该大致圆形板使通向桨毂盖的内部的开口闭合。桨毂盖的会聚部分设置有从桨毂盖的远离桨毂的端部朝向桨毂延伸的支撑构件。借助基本上布置在会聚部的外周处并且确保会聚部的表面在其外周与桨毂的外表面齐平的导销，并且借助将支撑构件附接至桨毂的端表面的螺栓，将桨毂盖支撑到桨毂。

现有技术桨毂盖构造是坚固的，并且将桨毂涡流减少到被认为可以接受这样的程度，即，剩余涡流最小并且燃料消耗的影响可忽略不计。然而，现有技术的桨毂盖具有相对复杂的构造并且较重，由此制造昂贵并且需要使用起重机来装设。构造越重，装设就必须越准确和精密，诸如不会对导销或可能的柱螺栓等造成任何损坏。

因此，本发明的目的是设计一种新型桨毂盖，其具有简单构造，使得制造成本低。

本发明的另一目的是设计一种新型桨毂盖，其具有轻型构造，由此容易装设。

本发明的更进一步的目的是可以为现有推进器提供现代桨毂盖。

发明内容

本发明的至少一个目的基本上由一种用于海洋船舶的推进器来满足，所述推进器包括桨毂，所述桨毂具有桨毂主体、推进器桨叶以及附接至所述桨毂主体的后端的桨毂盖，所述桨毂盖具有设置有鳍片的外表面，其中所述桨毂盖在其远离所述桨毂主体的后端处敞开。

本发明的至少一个目的基本上由一种将桨毂盖装设到推进器的桨毂的后端上的方法来满足，所述推进器包括桨毂，所述桨毂具有桨毂主体、推进器桨叶、桨毂盖以及可选的后端盖，所述桨毂盖具有设置有鳍片的外表面，本发明方法包括以下步骤：

a)为所述桨毂主体的后端和所述后端盖中的一者提供螺纹孔；

b)将柱螺栓旋拧到所述螺纹孔中；

c)为所述桨毂盖的前端提供向内延伸的安装凸缘；

d)为所述安装凸缘提供孔；

e)将所述桨毂盖的所述安装凸缘中的所述孔定位成与所述柱螺栓连通；

f)将所述桨毂盖的所述安装凸缘推到所述桨毂主体的所述后端和所述后端盖中的一者上；

g)将螺母旋拧在所述柱螺栓上；以及

h)拧紧所述螺母以将所述桨毂盖固定到所述桨毂。

一种将桨毂盖装设到推进器的桨毂的后端上的方法，所述推进器包括桨毂，所述桨毂具有桨毂主体、推进器桨叶、带紧固螺栓的后端盖和桨毂盖，所述桨毂盖具有设置有鳍片的外表面，并且每个紧固螺栓均具有头，所述方法包括以下步骤：

a)为所述紧固螺栓的至少一部分的所述头提供螺纹盲孔；

b)将柱螺栓旋拧到所述螺纹盲孔中；

c)为所述桨毂盖的前端提供向内延伸的安装凸缘；

d)为所述安装凸缘提供孔；

e)将所述桨毂盖的所述安装凸缘中的所述孔定位成与所述柱螺栓连通；

f)将螺母旋拧在所述柱螺栓上；以及

g)拧紧所述螺母以将所述桨毂盖固定到所述桨毂。

本发明的其它特征可以在所述所附权利要求书中看到。

本发明带来了以下优点，其中：

·构造简单，从而便宜；

·构造轻巧，由此更易于装设；以及

·由于容易分离的装设步骤而容易装设。

附图说明

在下文中，将参考所附示例性示意图来描述本发明，其中：

图1示出了海洋船舶的现有技术推进单元的桨毂的轴向横截面视图；

图2示出了根据本发明的第一优选实施方式的海洋船舶的推进器的桨毂的轴向横截面视图；

图3示出了本发明的第一优选实施方式的第二变型的放大视图；以及

图4示出了根据本发明的第二优选实施方式的海洋船舶的推进器的桨毂的轴向横截面视图。

具体实施方式

图1示出了海洋船舶的现有技术可控螺距型推进器的桨毂10的轴向横截面视图。在以下描述中，使用定义“后”和“前”，使得“后”指的是面对或指向船舶的后端或船尾的要素或要素部分，而“前”指的是面对或指向船舶的前端或船头的要素或要素部分。桨毂10包括桨毂主体12、位于桨毂主体12的后端处的后端盖14、位于桨毂主体12的前端处的前端盖16、缸架18、曲柄环20、推进器桨叶22和桨毂盖24。位于桨毂主体12的前端处的前端盖16具有用于接收驱动轴的开口，该驱动轴延伸到缸架18中的中央柱形开口26。驱动轴(未示出)设置有凸缘，该凸缘在桨毂主体12的前端处栓接到螺纹孔28以使桨毂主体12旋转。驱动轴设置有紧固到缸架18中的开口30以使缸架18沿轴向移动的装置。在缸架18沿轴向移动的同时，它与曲柄环20协作以控制推进器桨叶22的螺距。借助螺栓32紧固到桨毂主体12的后端的后端盖14设置有中央开口34，以便接近紧固到缸架18中的开口30以使缸架18移动的装置(例如位于杆的端部处用于使缸架18移动的螺母)。

现有技术桨毂10的桨毂盖24在其轴向前端和轴向后端之间由会聚部分36和大致径向端表面38(位于桨毂10的后端)形成。径向端表面38包括大致圆形板40，该大致圆形板40使通向桨毂盖24的内部的开口42闭合。桨毂盖24的会聚部分36设置有支撑构件44，该支撑构件44从桨毂盖24的远离后端盖14和桨毂主体12的后端朝向后端盖14和桨毂主体12延伸。借助基本上在会聚部36的外周处布置于桨毂盖24的前端处并且确保会聚部36的表面在其外周处与后端盖14的外表面齐平的导销46，并且借助将支撑构件44附接至桨毂10的后端盖14的螺栓48，将桨毂盖24支撑到桨毂主体12。支撑构件44还包括径向延伸的平面部分50，该径向延伸的平面部分50使后端盖14中的中央开口34闭合。桨毂12的会聚部分36设置有鳍片52，借助该鳍片52，与桨毂盖24的会聚部分一起在实践中消除了桨毂涡流。

然而，如前所述，桨毂盖的结构相对复杂，这会使生产昂贵并且使构造较重。因此，为了使制造更便宜并且使桨毂盖更易于处理，本发明提出以下两个实施方式。

图2示出了根据本发明的第一优选实施方式的海洋船舶的推进器74(在此为可控螺距型推进器)的桨毂60的轴向横截面视图。对于图2的大部分来说，桨毂60的构造与图1的桨毂10相同。换句话说，桨毂60包括桨毂主体12、位于桨毂主体12的后端处的后端盖14、位于桨毂主体12的前端处的前端盖16、缸架18、曲柄环20、推进器桨叶22和布置到桨毂后端的桨毂盖62。位于桨毂主体12的前端处的前端盖16具有用于接收驱动轴的开口，该驱动轴延伸到缸架18中的中央柱形开口26。驱动轴(未示出)设置有凸缘，该凸缘在桨毂主体12的前端处栓接到螺纹孔28以使桨毂主体12旋转。驱动轴设置有紧固到缸架18中的开口30以使缸架18沿轴向移动的装置。在缸架18沿轴向移动的同时，它与曲柄环20协作以控制推进器桨叶22的螺距。

本发明的桨毂60的桨毂盖62在其轴向前端和轴向后端之间由空心壳64形成，该空心壳64在桨毂盖62的面对桨毂60的后端盖14的前端处设置有向内延伸的安装凸缘66。空心壳64的外表面设置有鳍片68。桨毂盖62在其轴向前端处优选地(但不一定)借助柱螺栓70紧固到后端盖14上。后端盖14借助螺栓32栓接到桨毂主体12的后端。为了将桨毂盖62紧固到后端盖14，后端盖14设置有螺纹孔。柱螺栓70首先拧紧到后端盖14中的螺纹孔。根据该实施方式的第一变型，向内延伸的安装凸缘66在桨毂盖62的前端处为柱螺栓70设置了孔，使得柱螺栓70在将与柱螺栓70连通的桨毂盖62装设到后端盖14上时充当导销。在桨毂盖62的安装凸缘66抵靠后端盖14的表面之后，螺母(如果需要的话，前面是锁定垫圈)被拧紧并张紧到柱螺栓70上以将桨毂盖62固定到位。锁定垫圈可以替换为锁定线材。后端盖14中的中央开口34借助分离式盖72闭合。

本发明的第一实施方式的桨毂盖62在其远离后端盖14的后端74处敞开。进行的实验表明，当从图1的现有技术的闭合式桨毂盖24移向本发明的敞开端桨毂盖62时，桨毂盖的流体动力学性能并未改变。唯一改变的事物是桨毂盖的重量根据本发明减轻了超过50％。重量减轻的一个原因是将用于使后端盖14中的开口34闭合的盖从桨毂盖移位为分离式盖72(如果需要的话，可以手动移动)。

桨毂盖62的壳64优选地从其面对后端盖14的轴向前端朝向其远离桨毂60的后端盖14的轴向后端74会聚。壳64可以具有截头圆锥、截顶抛物面或截顶椭圆面的形状，只是列举几个潜在的选择。换句话说，所述壳具有大致旋转对称的截断的会聚形状。

图3示出了本发明的第一实施方式的第二变型的放大视图。将桨毂盖62紧固到桨毂12的后端盖14'的所示方式在这样的情况下是特别优选的，使得桨毂盖62装设在现有后端盖14'上。换句话说，在这样的情况下，桨毂盖62需要改进在没有任何桨毂盖时使用的这种推进器桨毂的性能。这样的桨毂具有后端盖14'，该后端盖14'最经常地具有凸后端表面，从而仅有平面尺寸准确的表面与后端盖14'结合才可以找到螺栓32的头以将后端盖14'紧固到桨毂12。因此，实际上也使用螺栓32将桨毂盖62紧固到后端盖14'上。从而不需要加工后端盖14'，但沿着螺栓32的轴线钻出中央盲孔并且为中央盲孔提供旋拧是足够的。当将桨毂盖62紧固到后端盖14'上时，柱螺栓70首先在紧固螺栓32的端部处旋拧到螺纹孔中，接着间隔件(即，套筒72)插入柱螺栓70上以在紧固螺栓32的端部与桨毂盖62的向内延伸的安装凸缘66之间布置适当的距离。借助套筒72，考虑后端盖14'的凸度和凹部(加工到后端盖14'中供紧固螺栓32使用)的深度两者。然后，桨毂盖62的向内延伸的凸缘66中的开口与柱螺栓70连通，并且桨毂盖62滑动到位。最后，当桨毂盖62的安装凸缘66抵靠套筒72时，螺母74被旋拧到柱螺栓70上，并且桨毂盖62被固定在后端盖14上。为了正确地对准桨毂盖62，即，为了防止桨毂盖62与后端盖14'之间的任何局部接触，间隙76留在后端盖14'与桨毂盖62之间。自然，如果后端盖的凸度和/或加工的深度使得在没有套筒的情况下，后端盖与桨毂盖之间不存在机械接触，不需要使用套筒。

图4示出了根据本发明的第二优选实施方式的海洋船舶的推进器(在此为固定螺距型推进器)的桨毂的轴向横截面视图。在该实施方式中，推进器的桨毂80由桨毂主体82和布置在桨毂主体82的后端处的桨毂盖62形成。桨毂主体82具有推进器桨叶86和装设有驱动轴(未示出)的内部开口88。

本发明的第二优选实施方式的桨毂60的桨毂盖62在实践中与第一优选实施方式的相同，即，桨毂盖62由空心壳64形成，该空心壳64在桨毂盖62的面对桨毂80的桨毂主体82的后端的前端处设置有向内延伸的安装凸缘66。换句话说，本发明的第二实施方式的桨毂盖62在其远离桨毂主体82的后端74处敞开。

空心壳64的外表面设置有鳍片68。桨毂盖62在其前端处优选地(但不一定)借助柱螺栓70紧固到桨毂主体82。为了将桨毂盖24紧固到桨毂主体82，桨毂主体82的轴向后端设置有螺纹孔。柱螺栓70首先拧紧到桨毂主体82的轴向后端中的螺纹孔。位于桨毂盖62的轴向前端处的向内延伸的安装凸缘66为柱螺栓70设置了孔，使得柱螺栓70在将与柱螺栓连通的桨毂盖62装设到桨毂主体82上时充当导销。在桨毂盖62的安装凸缘66抵靠桨毂主体82的端表面之后，螺母(如果需要的话，前面是锁定垫圈)被拧紧并张紧到柱螺栓70上以将桨毂盖62固定到位。锁定垫圈可以替换为锁定线材。

进行的实验表明，当从图1的现有技术的闭合式桨毂盖24移向本发明的敞开式桨毂盖62时，桨毂盖的流体动力学性能并未改变。唯一改变的事物是桨毂盖的重量根据本发明减轻了超过50％。

至于各种可选构造，应当理解的是，用于将桨毂盖62紧固到后端盖14或桨毂主体82的柱螺栓70也可以替换为普通六角头螺栓，由此优选的是使用一个或多个分离式导销以促进将桨毂盖装设到后端盖或桨毂主体上。自然，导销的使用也可以结合柱螺栓的使用。

虽然在本文中结合现在被认为的最优选实施方式通过举例的方式描述了本发明，但是应理解的是，本发明并不限于公开的实施方式，而是旨在涵盖其特征的各种组合或修改，并且包括在本发明的范围内的若干其它应用限定在所附权利要求中。当这样的组合在技术上可行时，上文结合任何实施方式提到的细节可以结合另一实施方式使用。

Claims (17)

1.一种用于海洋船舶的推进器，所述推进器包括桨毂(60，80)，所述桨毂具有桨毂主体(12，82)、推进器桨叶(22，86)以及附接至所述桨毂主体(12，82)的后端的桨毂盖，所述桨毂盖具有设置有鳍片(68)的外表面，其特征在于，所述桨毂盖(62)在其远离所述桨毂主体(12，82)的后端(74)处敞开。

2.根据权利要求1所述的推进器，其特征在于，所述桨毂盖(62)在其面对所述桨毂主体(12，82)的前端处设置有径向向内延伸的安装凸缘(66)。

3.根据权利要求1所述的推进器，其特征在于，所述桨毂(60)进一步包括后端盖(14，14')，所述后端盖借助紧固螺栓(32)附接至所述桨毂主体(12，82)的所述后端。

4.根据权利要求2所述的推进器，其特征在于，所述桨毂盖(62)借助延伸穿过所述安装凸缘(66)的螺栓(70)直接紧固到所述桨毂主体(12，82)。

5.根据权利要求3所述的推进器，其特征在于，所述桨毂盖(62)借助延伸穿过所述安装凸缘(66)的螺栓(70)经由所述后端盖(14，14')而紧固到所述桨毂主体(12，82)。

6.根据权利要求3所述的推进器，其特征在于，所述桨毂盖(62)借助穿过所述安装凸缘(66)延伸至所述紧固螺栓(32)的头处的螺纹盲孔的螺栓(70)而紧固到所述桨毂主体(12，82)。

7.根据权利要求6所述的推进器，其特征在于，间隔件(72)在所述螺栓(70)上定位于所述紧固螺栓(32)的所述头与所述安装凸缘(66)之间。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的推进器，其特征在于，所述螺栓(70)是柱螺栓。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的推进器，其特征在于，所述桨毂盖(62)由在远离所述桨毂主体(12，82)的方向上会聚的壳(64)形成。

10.根据权利要求9所述的推进器，其特征在于，所述壳(64)具有大致旋转对称的截断的会聚形状。

11.根据权利要求9或10所述的推进器，其特征在于，所述壳(64)是截头圆锥、截顶抛物面和截顶椭圆面中的一者。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的推进器，其特征在于，所述推进器是固定螺距型推进器。

13.根据前述权利要求1至11中的任一项所述的推进器，其特征在于，所述推进器是可控螺距型推进器。

14.根据权利要求13所述的推进器，其特征在于，所述后端盖(14，14')具有中央开口(34)，并且所述开口(34)借助分离式盖(72)闭合。

15.一种将桨毂盖装设到推进器的桨毂的后端上的方法，所述推进器包括桨毂(60，80)，所述桨毂具有桨毂主体(12，82)、推进器桨叶(22，86)、桨毂盖(62)以及可选的后端盖(14)，所述桨毂盖(62)具有设置有鳍片(68)的外表面，其特征在于以下步骤：

a)为所述桨毂主体(82)的后端和所述后端盖(14)中的一者提供螺纹孔；

b)将柱螺栓(70)旋拧到所述螺纹孔中；

c)为所述桨毂盖(62)的前端提供向内延伸的安装凸缘(66)；

d)为所述安装凸缘(66)提供孔；

e)将所述桨毂盖(62)的所述安装凸缘(66)中的所述孔定位成与所述柱螺栓(70)连通；

f)将所述桨毂盖的所述安装凸缘推到所述桨毂主体(82)的所述后端和所述后端盖(14)中的一者上；

g)将螺母旋拧在所述柱螺栓(70)上；以及

h)拧紧所述螺母以将所述桨毂盖(62)固定到所述桨毂(60，80)。

16.一种将桨毂盖装设到推进器的桨毂的后端上的方法，所述推进器包括桨毂(60，80)，所述桨毂具有桨毂主体(12，82)、推进器桨叶(22，86)、桨毂盖(62)和带紧固螺栓(32)的后端盖(14，14')，所述桨毂盖(62)具有设置有鳍片(68)的外表面，并且每个紧固螺栓(32)均具有头，其特征在于以下步骤：

a)为所述紧固螺栓(32)的至少一部分的所述头提供螺纹盲孔；

b)将柱螺栓(70)旋拧到所述螺纹盲孔中；

c)为所述桨毂盖(62)的前端提供向内延伸的安装凸缘(66)；

d)为所述安装凸缘(66)提供孔；

e)将所述桨毂盖(62)的所述安装凸缘(66)中的所述孔定位成与所述柱螺栓(70)连通；

f)将螺母旋拧在所述柱螺栓(70)上；以及

g)拧紧所述螺母以将所述桨毂盖(62)固定到所述桨毂(60，80)。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在步骤b)与e)之间为所述柱螺栓(70)提供间隔件(72)。