CN113386932A - 用于调节螺旋桨的流动特性的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于根据运行状态调节用于水上交通工具(1000)，尤其艇和船舶的驱动系统(100)的螺旋桨(103)的流动特性的方法(1)和设备(10)，所述方法包括如下步骤：确定驱动系统(100)的运行状态(2)，其中在驱动系统(100)中存在推进状态或发电机状态，尤其通过水力发电获得能量的水力发电状态；和基于所确定的运行状态调节螺旋桨(103)的流动特性(3)。

Description

用于调节螺旋桨的流动特性的方法和设备

技术领域

本发明公开了一种用于根据运行状态来调节用于水上交通工具，尤其用于艇或船舶的驱动系统的螺旋桨的流动特性的方法和设备，以及一种包括所述设备的驱动系统和一种包括所述驱动系统的水上交通工具。

背景技术

越来越多地使用驱动系统来驱动水上交通工具，驱动系统具有电动机作为驱动器。电动机与内燃机相比具有一些优点。包括近似恒定的扭矩、非常高的效率，并且不会直接产生燃烧产物，如二氧化碳、一氧化碳和氮氧化物。电池或蓄电池用作为蓄能器。但是，电池和蓄电池的存储容量是有限的。因此，期望一定程度的自给自足，使得电池或蓄电池不必那么频繁地经由电网充电，或者能够提高活动范围。

诸如艇和船舶之类的水上交通工具的驱动系统尤其具有螺旋桨，所述螺旋桨将驱动器的转动或扭矩转换为推进力或推力。螺旋桨具有螺旋桨翼，所述螺旋桨翼成形和定向为，使得所述螺旋桨翼在螺旋桨的转动运动中由周围的介质，在此即水倾斜地或不对称地绕流。螺旋桨翼经受动态的推进力，一方面所述推进力的轴向分量由螺旋桨的轴承吸收并且称为推力，而另一方面引起介质相反取向的流动，这称为转子射流(Rotorabstrahl)。

经由螺旋桨也能够驱动用于产生电能的发电机。如果发电机经由螺旋桨被水流驱动，那称之为水力发电。

已知通过未连接到电网的系统如太阳能电池给电池和蓄电池充电，所述电池或蓄电池为水上交通工具的驱动系统供给电能。还已知在水上交通工具中携带水力发电机以便产生用于电池或蓄电池的电能。在此，利用相对于水上交通工具的流动。但是，单独的水力发电机是一个附加的系统，所述附加的系统具有一定的空间需求和重量，这恰好在较小的水上交通工具中需避免。

发明内容

本发明的目的是避免或至少减少现有技术的所提到的缺点和问题，并且尤其根据运行状态来调节驱动系统的螺旋桨的流动特性。

该目的通过根据本发明的方法以及根据本发明的设备以及驱动系统和水上交通工具来实现。独立权利要求的主题的设计方案和改进形式是从属权利要求的主题。下述对象的特征以及设计方案和改进形式能够以任何技术上有意义的方式相互组合，除非明确地将其描述为是排他性的。

第一方面涉及一种用于根据运行状态来调节水上交通工具尤其艇和船舶的驱动系统的螺旋桨的流动特性的方法。所述方法包括以下步骤：

确定驱动系统的运行状态。在此，存在推进状态或自由状态或锁止状态或发电机状态，尤其水力发电状态，在所述水力发电状态中通过水力发电获取能量。

基于所确定的运行状态调节流动特性。

所述步骤能够相继执行也能够并行执行。

能够自动地调节驱动系统的运行状态，或者能够首先通过用户预设运行状态，并且用户优选将推进状态和/或自由状态和/或锁止状态和/或发电机状态预设为运行状态。

确定这种自动调节的或由用户预设的运行状态。

第二方面涉及一种用于根据运行状态来调节用于水上交通工具尤其用于艇和船舶的驱动系统的螺旋桨的流动特性的设备。所述设备包括用于确定运行状态的模块和用于调节流动特性的调节机构。用于确定运行状态的模块设计和配置用于，确定驱动系统的运行状态。在此，存在推进状态或自由状态或锁止状态或发电机状态，尤其水力发电状态，在所述水力发电状态中，通过水力发电获得能量。用于调节流动特性的调节机构设计和配置用于，以基于所确定的运行状态来调节流动特性。

第三方面涉及一种驱动系统，尤其用于水上交通工具，尤其用于艇和船舶的驱动系统。所述驱动系统包括如上所述的设备。

第四方面涉及一种水上交通工具。水上交通工具包括如上所述的驱动系统。

驱动系统能够包括：电池或蓄电池；驱动器，尤其电动机；可选地，传动装置；和螺旋桨。驱动器或者说电动机能够在推进状态中可选地经由传动装置驱动螺旋桨。在此，电能通过电池或蓄电池提供和消耗。此外，驱动器或者说电动机能够在发电机状态或者说水力发电状态中作为发电机运行。在此，驱动器或者说电动机由螺旋桨驱动并且将电能输出给电池或蓄电池。

首先确定：是否恰好存在推进状态或发电机状态，尤其水力发电状态。用于确定运行状态的模块在此根据一个或多个决策标准来检查是否恰好存在推进状态或发电机状态或者说水力发电状态。在此，例如能够通过在从一种运行状态切换到另一种运行状态时施加的控制信号和/或根据从电池或蓄电池到驱动器或者说电动机的所测量的电流，通过用于确定运行状态的模块来确定：恰好所存在的这两个运行状态中的哪一个来作为决策标准。

基于所确定的运行状态，尽可能最佳地调节驱动系统螺旋桨的流动特性。为此，直接调节影响流动特性的因素。为此，用于调节流动特性的调节机构直接作用于所述因素。

因此，根据运行状态，即推进状态或发电机状态来作用于流动特性，使得尽可能最佳地针对当前存在的运行状态来调节所述流动特性。在推进状态中，根据相对于介质的速度，尤其水上交通工具或者说艇或船舶相对于水的速度，能够调节螺旋桨的流动特性。在此，通常存在高的相对速度，或者说存在水上交通工具或者说艇或船舶通过水运动的高的速度。关于这一点，高的相对速度是1kn[节]至50kn，优选2kn至30kn，并且尤其优选5kn至20kn的相对速度。在发电机状态或水力发电状态中，能够根据介质的相对速度，尤其水相对于水上交通工具或者说相对于艇或船舶的速度来调节螺旋桨的流动特性。

在此，通常存在低的相对速度，或者说存在水流经水上交通工具或者说艇或船舶的低的速度。关于这一点，低的相对速度是7kn或更小，优选5kn或更小，并且优选3kn或更小的相对速度。在调节螺旋桨的流动特性时，也能够考虑在这两个不同的运行状态中作用到螺旋桨上的不同的力作用。因此，在推进状态中，螺旋桨由驱动器或者说电动机驱动，并且通过吸入和排出介质或者说水产生推进力或推力。在发电机状态或者说水力发电状态中，螺旋桨由流经的介质或者说水驱动并且产生电能。

通过优化驱动系统的螺旋桨的流动特性，驱动系统既能够在推进状态中用于经由螺旋桨进行驱动，又能够在发电机状态或者说水力发电状态中用于经由螺旋桨产生电能。在此，螺旋桨的流动特性被优化为，使得该螺旋桨在这两种运行状态种尽可能最佳地工作。

根据一个设计方案，在基于所确定的运行状态来调节流动特性时，改变螺旋桨的螺旋桨形状或调节螺旋桨的迎流速度。

根据另一设计方案，用于调节流动特性的调节机构包括螺旋桨或者用于调节迎流速度的调节机构。螺旋桨设计和配置用于，改变其螺旋桨形状。用于调节迎流速度的调节机构设计和配置用于，调节螺旋桨的迎流速度。

当前，将螺旋桨的所调节的流动特性理解为螺旋桨形状和迎流速度。通过改变螺旋桨形状，根据相对速度能够调节最佳形状一方面用于通过螺旋桨产生推进力或推力，而另一方面用于通过流经的介质导致螺旋桨的转动来产生电能。通过调节迎流速度，螺旋桨能够在所述工作状态中的每一个中尽可能最佳地在介质中工作。

通过改变螺旋桨形状和/或调节迎流速度，在推进状态和发电机状态下都能够使驱动系统的效率最大化。

根据一个设计方案，通过改变螺旋桨的螺旋桨叶片的攻角或改变螺旋桨叶片的面积或改变螺旋桨叶片的数量来改变螺旋桨形状。

根据另一设计方案，螺旋桨设计和配置用于，改变螺旋桨的螺旋桨叶片的攻角或螺旋桨叶片的面积或螺旋桨叶片的数量。

螺旋桨形状通过螺旋桨叶片的攻角和/或各个螺旋桨叶片的面积和/或螺旋桨叶片的数量来确定。攻角是螺旋桨叶片相对于流动方向或围绕螺旋桨叶片的径向方向的角度，其中所述螺旋桨叶片沿着所述径向方向延伸。在攻角大时，存在大的动态推动力或者说在此即推进力，并且存在高的流体动力阻力。特别地，在螺旋桨缓慢转动或相对速度或流动速度低时，能够选择大的攻角。

在攻角小时存在小的动态推动力或者说在此即推进力和小的流体动力阻力。尤其在螺旋桨快速转动或相对速度或流动速度高时，能够选择小的攻角。各个螺旋桨叶片的增大的面积提高了在产生推进力或推力时的效率，并且反之亦然。在此，也将螺旋桨叶片的面积理解为螺旋桨叶片的形状。螺旋桨叶片的增大的数量降低了效率、提高了可传输的功率、减小了各个螺旋桨叶片所需的直径从而减小了螺旋桨叶片速度并且提高了运行平稳性。能够通过收起、折叠或缩回各个螺旋桨叶片来减少螺旋桨叶片的数量，并且反之亦然。

通过借助于改变螺旋桨叶片的攻角、面积和/或数量来改变螺旋桨形状，能够特别精确地调节螺旋桨的流动特性。

还能够通过根据至少一个螺旋桨叶片的半径改变翼型厚度和/或通过改变至少一个螺旋桨叶片的翼型拱曲度和/或通过改变至少一个螺旋桨的叶片收缩(Blattrücklage)和/或通过改变至少一个螺旋桨叶片的斜角(Skew)来调节螺旋桨形状。

根据一个设计方案，借助于科特导流管(Kortdüse)来设置迎流速度。

根据另一设计方案，用于调节迎流速度的调节机构包括科特导流管。

科特导流管是逐渐变为锥形的、具有类似机翼

地轮廓化的环，所述环围绕船舶的螺旋桨，或者在轴向方向上设置在所述螺旋桨之前。科特导流管能够可旋转地支承从而能够直接用作为舵。通过使用科特导流管，减少在螺旋桨叶片的端部处的流动损失并且产生更高的质量流。科特导流管的几何形状能够设计为是可调节的，使得能够根据当前的运行状态来调节螺旋桨的流动特性，尤其迎流速度。

这导致在推进状态和发电机状态中效率的提高。此外，由于科特导流管引起的较平稳的伴流，内陆水域的岸边和底部较少地受侵蚀。

根据一个设计方案，调节科特导流管的导流管出口的直径。

根据另一设计方案，科特导流管设计和配置用于，调节科特导流管的导流管出口的直径。

螺旋桨的迎流速度，尤其在科特导流管设置在螺旋桨之前的情况下，通过导流管出口的直径来调节。在此，迎流速度随着导流管出口直径的减小而增加，并且反之亦然。

通过调节导流管出口的直径，能够尤其简单地调节迎流速度从而根据运行状态尽可能最佳地调节螺旋桨的流动特性。

根据一个设计方案，借助于科特导流管的翼片(Flügeln)或平面的转动来调节导流管出口的直径。

根据另一设计方案，科特导流管设计和配置用于，借助于科特导流管的翼片或平面的转动来调节导流管出口的直径。

科特导流管能够包括多个锥形伸展的平面或略微倒圆的翼，所述翼沿着径向方向围绕螺旋桨成圆形设置。通过翼片或平面的转动，能够增大或减小导流管出口的直径。由此，根据当前的运行状态，能够调节螺旋桨的迎流速度。

借助于科特导流管的翼片或平面的转动，能够以特别简单的方式调节导流管出口的直径从而调节螺旋桨的迎流速度。

根据一个设计方案，科特导流管能够沿着螺旋桨轴线移动。由此，能够确保从螺旋桨到介质上的优化的功率传输或者相反确保从介质到螺旋桨上的优化的功率传输。螺旋桨轴线在这种情况下通过如下轴线提供，螺旋桨叶片围绕所述轴线转动。

例如能够通过导流管在螺旋桨前方的适当的距离来实现减小或增强科特导流管对在推进模式中通过螺旋桨导致的流动的影响。

螺旋桨的迎流速度也能够通过至少一个流动活门来调节，其中流动活门优选沿着流动方向设置在通过螺旋桨形成的平面的上游和/或下游，其中流动活门的枢转轴线特别优选竖直地和/或水平地定向。

还能够借助于至少一个导向叶片来影响螺旋桨的迎流速度，其中，至少一个导向叶片能够固定地或可运动地安置在科特导流管中或流动活门上。

至少一个导向叶片在此是安置在科特导流管中或流动活门上的流动阻力，所述流动阻力能够使迎流的水偏转到螺旋桨叶片上。因此，例如能够使水的迎流方向和迎流速度匹配于螺旋桨叶片或者最佳地选择水的迎流方向和迎流速度。

特别地，在使用具有至少一个导向叶片的科特导流管时，能够弃用科特导流管的逐渐变为锥形的、类似机翼的轮廓，或者至少能够将所述轮廓的成型保持为最小。然而，替选地，导向叶片形状也能够匹配于科特导流管的轮廓，或者科特导流管轮廓和导向叶片形状能够彼此匹配。

如果至少一个导向叶片可运动地安置，那么所述至少一个导向叶片的定向能够改变，以便调节并且尤其优化螺旋桨的迎流。这例如能够通过如下方式发生：将至少一个导向叶片的攻角选择为，使得在螺旋桨叶片上存在最大的迎流速度。如果至少一个导向叶片牢固地安置，那么能够为尤其频繁的和/或尤其致力于达到的固定的流动状态预设最佳的迎流速度和最佳的迎流角度。

特别地，能够将多个导向叶片安置在科特导流管中或流动活门上，以便因此进一步增大流动阻力。

优选地，螺旋桨经由可切换的传动装置与用于通过水力发电产生能量的发电机连接，并且设有调整设备，所述调整设备用于根据效率调整传动装置的工作点。

根据一个设计方案，驱动器的螺旋桨能够围绕竖直的枢转轴线枢转，优选枢转至少180°，使得根据相应的运行模式来激活螺旋桨的有利的迎流方向，优选分别最佳的迎流方向。

在这种情况下，竖直的枢转轴线是平行于铅垂线伸展的枢转轴线，所述铅垂线通常垂直于水表面。

因此，在流动的水域中行驶或停止时，例如能够有意义的是，在推进模式中将螺旋桨定向为，使得推力逆着流动方向取向。在同一水域中，例如也能够有意义的是，在水力发电状态中将螺旋桨枢转180°，使得流动的水域最佳地驱动螺旋桨并且确保有效的水力发电。尤其在抛锚或者位于浮标处时，能够以这种方式充分利用流动的水域的能量来进行水力发电。

然而，特别地，即使在静止的或平静的水域中张帆行驶时，螺旋桨也能够定向为，使得其处于水力发电状态中从而确保有效的水力发电。

根据一个设计方案，水上交通工具是艇或船舶。

尤其在艇或船舶中，除了产生用于驱动艇或船舶的推进力或推力之外，驱动系统还能够用作为水力发电机。

通过根据运行状态来调节和优化驱动系统的螺旋桨的流动特性，在这两种运行状态中，即在推进状态和水力发电状态中使驱动系统的效率最大化。

附图说明

通过接下来对附图的描述详细阐述本发明的优选的其他实施方式。在此示出：

图1示意性地示出用于根据运行状态来调节驱动系统的螺旋桨的流动特性的方法的流程图；

图2示意性地示出用于根据驱动系统的所确定的运行状态来调节螺旋桨的流动特性的设备；

图3A、3B、3C和3D示出水上交通工具的驱动系统的示意图；以及

图4示意性地示出具有驱动系统的艇，所述驱动系统包括用于根据运行状态来调节驱动系统的螺旋桨的流动特性的设备。

具体实施方式

在下文中，根据附图描述优选的实施例。在此，相同的、相似的或作用相同的元件在不同的附图中设有相同的附图标记，并且部分地省略对这些元件的重复描述，以便避免冗余。

在图1中，示意性地示出用于根据水上交通工具的驱动系统的运行状态2来调节所述驱动系统的螺旋桨的流动特性的方法1的流程图。驱动系统例如能够具有电动机作为用于驱动螺旋桨的驱动器。

首先，在所述方法中确定驱动系统的运行状态2。驱动系统能够在推进状态中用于产生推力。换言之，驱动系统于是产生作用到位于水中的水上交通工具上的推力，并且在此用于使所述水上交通工具向前运动和/或操纵所述水上交通工具。该运行状态2是用于水上交通工具的驱动系统的常见的运行状态。

然而，替选地，驱动系统也能够在发电机状态中运行以产生电能。发电机状态在此是水力发电状态，在水力发电状态中通过水力发电获得能量。这例如通过如下方式实现：螺旋桨例如由于水上交通工具的运动被水迎流，使得该螺旋桨通过所述流动驱动并且相应地进入旋转。然后，该旋转被驱动器转换为电能。在使用电动机作为驱动器时，该电动机能够相应地直接用作为发电机。

在另一运行状态中，驱动系统也能够在自由状态中运行，在自由状态中各个部件未制动。螺旋桨例如能够自由旋转，使得所述螺旋桨在相对运动中被水迎流并且旋转。

在另一运行状态中，驱动系统也能够处于锁止状态中，在锁止状态中各个部件被锁定以防止运动，尤其防止旋转。换言之，在锁止状态中，螺旋桨在相对运动中通过水并不一起旋转，使得在此虽然会提高水上交通工具的水阻力，但是减少了可运动的部件的磨损。

能够自动地调节驱动系统的运行状态2，或者运行状态2能够首先通过用户预设，并且用户优选预设推进状态和/或自由状态和/或锁止状态和/或发电机状态作为运行状态2。

确定这种自动调节的或者由用户预设的运行状态。

在确定所述运行状态之后，基于所确定的运行状态来调节螺旋桨的流动特性3。在此，在基于所确定的运行状态调节流动特性3时，改变螺旋桨的螺旋桨形状和/或调节螺旋桨的迎流速度。

能够通过以下措施中的至少一种来改变螺旋桨形状：通过使螺旋桨叶片例如围绕个体的旋转轴线相对于轮毂扭转的方式，来改变螺旋桨的至少一个螺旋桨叶片的攻角；通过螺旋桨叶片例如经由可运动的骨架变形为使得所述螺旋桨叶片的面积改变的方式，来改变至少一个螺旋桨叶片的面积，所述骨架用薄膜围住；或者通过例如折叠各个螺旋桨叶片或将其停用的方式，来改变螺旋桨叶片的数量。

此外，能够通过根据至少一个螺旋桨叶片104的半径改变翼型厚度和/或通过改变至少一个螺旋桨叶片104的翼型拱曲度和/或通过改变至少一个螺旋桨叶片104的叶片收缩和/或通过改变至少一个螺旋桨叶片104的斜角来调节螺旋桨形状。

此外，例如能够借助于科特导流管来调节迎流速度，其中通过使科特导流管的翼片或平面沿着轴向方向枢转的方式来调节科特导流管的导流管出口的直径，使得导流管出口的直径相对于导流管入口的直径减小。

此外，螺旋桨103的迎流速度能够通过至少一个流动活门106来调节，其中流动活门106优选沿着流动方向设置在由螺旋桨103形成的平面的上游和/或下游，其中流动活门106的枢转轴线尤其优选竖直地和/或水平地定向。

此外，能够改变至少一个导向叶片107的定向，以便调节并且尤其优化螺旋桨103的迎流。

在图2中，示意性地示出用于根据运行状态调节水上交通工具的驱动系统的螺旋桨的流动特性的设备10。驱动系统能够具有电动机作为驱动器。

设备10包括用于确定运行状态的模块11，所述模块设计和配置用于，确定驱动系统的当前的运行状态。在此，例如存在推进状态或诸如水力发电状态的发电机状态，在所述水力发电状态中通过水力发电获得能量。

设备10还包括用于调节流动特性的调节机构12，所述调节机构设计和配置用于，基于借助模块11所确定的运行状态来调节流动特性。在此，用于调节流动特性的调节机构12例如具有螺旋桨。螺旋桨设计和配置用于，改变其螺旋桨形状。

此外或替选地，能够经由调节机构12来调节迎流速度。用于调节迎流速度的调节机构设计和配置用于，调节螺旋桨的迎流速度。螺旋桨在此设计和配置用于，改变螺旋桨的螺旋桨叶片的攻角和/或螺旋桨叶片的面积和/或螺旋桨叶片的数量。例如通过使螺旋桨叶片绕旋转轴线相对于轮毂旋转的方式来改变螺旋桨的螺旋桨叶片的攻角。

例如通过使螺旋桨叶片经由可运动的骨架变形为使得改变所述螺旋桨叶片的面积的方式，来改变螺旋桨叶片的面积，所述可运动的骨架由薄膜围住。

例如能够通过折叠各个螺旋桨叶片的方式，来改变螺旋桨叶片的数量。

用于调节迎流速度的调节机构12附加地或替选地包括例如科特导流管，其中科特导流管设计和配置用于，通过科特导流管的翼片或平面的转动来调节科特导流管的导流管出口的直径。

在图3A和3B中示意性地示出用于水上交通工具的驱动系统100。

驱动系统100包括根据图2的设备10。驱动系统100具有电动机101作为用于使螺旋桨103转动的驱动器。驱动系统100或者说电动机101能够用于在推进状态中产生推力。替选地，驱动系统100或者说电动机101也能够在发电机状态中运行以产生电能从而相应地用作为发电机。发电机状态在此是水力发电状态，在所述水力发电状态中通过水力发电获得能量。

驱动系统100具有传动装置102用于力传输。传动装置102将电动机101与螺旋桨103耦联。螺旋桨103在推进状态中经由传动装置102被电动机101驱动并且在此产生推力，或者电动机101在发电机状态中或者说水力发电状态中经由传动装置102被螺旋桨103驱动，所述螺旋桨例如通过河流中的流动、通过洋流、通过水上交通工具的由于水上交通工具的惯性由水引起的运动或者通过水上交通工具的借助于另一驱动器——例如帆或风筝——引起的运动而进入运动。

传动装置102优选能够构成为可切换的传动装置102，其中设有用于根据效率来调整传动装置的工作点的调整设备。因此，发电机101能够通过可切换的传动装置102的相应切换而在最佳的范围中运行。

为了能够尽可能最佳地执行相应的运行状态，能够与之相应地调整螺旋桨103的螺旋桨形状。为此，能够改变螺旋桨103的螺旋桨叶片104的攻角和/或能够改变螺旋桨叶片104的面积和/或能够改变螺旋桨叶片104的数量。

能够通过螺旋桨叶片104例如围绕旋转轴线相对于轮毂扭转的方式，来改变螺旋桨103的螺旋桨叶片104的攻角。能够通过螺旋桨叶片104例如经由可运动的骨架变形为使得所述螺旋桨叶片的面积改变的方式，来改变螺旋桨叶片104的面积，所述骨架用薄膜围住。能够通过例如折叠各个螺旋桨叶片104的方式，来改变螺旋桨叶片104的数量。

此外或替选地，驱动系统100能够具有可调节的科特导流管105，所述科特导流管调节螺旋桨103的迎流速度。科特导流管105设置在螺旋桨103前方，并且能够通过科特导流管105的翼片或平面的转动来调节科特导流管105的导流管出口的直径。

在图3C中，在一个替选的构成方案中此时设置流动活门106来代替图3A和3B的科特导流管105，借助于所述流动活门能够影响螺旋桨103的迎流速度。在此，在图3B中示意性地示出迎流方向A。优选地，也能够设有两个或更多个流动活门106。

流动活门106能够沿着流动方向设置在通过螺旋桨103形成的平面的上游和/或下游，其中，流动活门106的枢转轴线特别优选能够竖直地和/或水平地定向。然而，在图3C中示出流动活门106沿着流动方向在螺旋桨上游在迎流区域中的优选的定位。

在图3D中，在一个替选的构成方案中，在图3A的科特导流管105中设置三个(即多个)导向叶片107，借助于所述导向叶片能够影响螺旋桨103的迎流速度。

在图4中，示意性地示出具有根据图3A和3B的驱动系统100的水上交通工具1000。水上交通工具1000能够是艇或船舶。

为了驱动水上交通工具1000，驱动系统100能够在推进状态中产生推力。在发电机状态中，所述发电机状态在此是通过水力发电获得能量的水力发电状态，驱动系统100也能够用于将流动能量转换成电能。

通过驱动系统100的实施根据图1的方法1的设备10，基于所确定的驱动系统100的运行状态来调节流动特性。

只要是可应用的，在实施例中所描述的所有单个特征能够彼此组合和/或交换，而不脱离本发明的范围。

附图标记列表

1 方法

2 确定运行状态

3 调节流动特性

10 设备

11 模块

12 调节机构

100 驱动系统

101 电动机/发电机

102 传动装置

103 螺旋桨

104 螺旋桨叶片

105 科特导流管

106 流动活门

107 导向叶片

1000 水上交通工具

A 迎流方向

Claims (24)

1.一种用于根据运行状态来调节用于水上交通工具(1000)的驱动系统(100)的螺旋桨(103)的流动特性的方法(1)，所述水上交通工具尤其是艇或船舶，所述方法包括以下步骤：

-确定所述驱动系统(100)的运行状态(2)，其中在所述驱动系统(100)中存在推进状态或者自由状态或者锁止状态或发电机状态，尤其用于通过水力发电获得能量的水力发电状态，

-基于所确定的运行状态来调节所述螺旋桨(103)的流动特性(3)。

2.根据权利要求1所述的方法(1)，其特征在于，所述驱动系统的运行状态(2)首先由用户预设，并且所述用户优选将推进状态和/或自由状态和/或锁止状态和/或发电机状态预设为运行状态(2)。

3.根据权利要求1或2所述的方法(1)，其特征在于，在基于所确定的运行状态来调节所述流动特性(3)时，调节所述螺旋桨(103)的螺旋桨形状和/或调节所述螺旋桨(103)的迎流速度。

4.根据权利要求3所述的方法(1)，其特征在于，通过改变所述螺旋桨(103)的至少一个螺旋桨叶片(104)的攻角，和/或通过改变至少一个螺旋桨叶片(104)的迎流面积，和/或通过改变螺旋桨叶片(104)的数量，和/或通过根据至少一个螺旋桨叶片(104)的半径改变翼型厚度，和/或通过改变至少一个螺旋桨叶片(104)的翼型拱曲度，和/或通过改变至少一个螺旋桨叶片(104)的叶片收缩，和/或通过改变至少一个螺旋桨叶片(104)的斜角，来调节所述螺旋桨(103)的螺旋桨形状。

5.根据权利要求3或4所述的方法(1)，其特征在于，借助于科特导流管(105)来调节所述迎流速度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，调节所述科特导流管(105)的导流管出口的直径。

7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，借助于所述科特导流管(105)的翼片或平面的转动来调节所述导流管出口的直径。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述螺旋桨(103)的迎流速度通过至少一个流动活门(106)调节，其中所述流动活门(106)优选沿着流动方向设置在通过所述螺旋桨(103)构成的平面的上游和/或下游，其中所述流动活门(106)的枢转轴线尤其优选竖直地和/或水平地定向。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的方法，其特征在于，改变至少一个导向叶片(107)的定向，以便调节所述螺旋桨(103)的迎流。

10.一种用于根据运行状态调节用于水上交通工具(1000)的驱动系统(100)的螺旋桨(103)的流动特性的设备(10)，所述水上交通工具尤其是艇和船舶，所述设备包括：

-用于确定运行状态的模块(11)，其中，所述模块设计和配置用于，确定所述驱动系统(100)的运行状态，其中，在所述驱动系统(100)中，存在推进状态或自由状态或锁止状态或发电机状态，尤其用于通过水力发电产生能量的水力发电状态；

-用于调节所述螺旋桨(103)的流动特性的调节机构(12)，其中所述调节机构(12)设计和配置用于，基于所确定的运行状态来调节所述流动特性。

11.根据权利要求10所述的设备(10)，其特征在于，设有用于通过用户预设所述驱动系统(100)的运行状态(2)的预设设备，并且所述用户优选经由所述预设设备来将推进状态和/或自由状态和/或锁止状态和/或发电机状态预设为运行状态(2)。

12.根据权利要求10或11所述的设备(10)，其特征在于，所述调节机构(12)包括螺旋桨(103)，所述螺旋桨设计和配置用于，改变其螺旋桨形状，和/或所述调节机构(105)设计和配置用于，调节所述螺旋桨(103)的迎流速度。

13.根据权利要求12所述的设备(10)，其特征在于，所述螺旋桨(103)设计和配置用于，调节所述螺旋桨(103)的至少一个螺旋桨叶片(104)的攻角，和/或至少一个螺旋桨叶片(104)的面积，和/或螺旋桨叶片(104)的数量，和/或根据至少一个螺旋桨叶片(104)的半径调节翼型厚度，和/或调节至少一个螺旋桨叶片(104)的翼型拱曲度，和/或至少一个螺旋桨叶片(104)的叶片收缩，和/或至少一个螺旋桨叶片(104)的斜角。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述调节机构(12)包括科特导流管(105)，所述科特导流管(105)设计和配置用于，调节所述螺旋桨(103)的迎流速度。

15.根据权利要求14所述的设备(10)，其特征在于，所述科特导流管(105)设计和配置用于，调节所述科特导流管(105)的导流管出口的直径。

16.根据权利要求15所述的设备(10)，其特征在于，所述科特导流管(105)设计和配置用于，借助于所述科特导流管(105)的翼片或平面的转动来调节所述导流管出口的直径。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述科特导流管(105)能够沿着所述螺旋桨轴线移动。

18.根据权利要求10至17中任一项所述的设备(10)，其特征在于，设有至少一个流动活门(106)，所述流动活门用于调节所述螺旋桨(103)的迎流速度，其中所述流动活门(106)优选沿着流动方向设置在通过所述螺旋桨(103)构成的平面的上游和/或下游，其中所述流动活门(106)的枢转轴线尤其优选竖直地和/或水平地定向。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的设备(10)，其特征在于，借助于至少一个导向叶片(107)来影响所述螺旋桨(103)的迎流速度，其中所述至少一个导向叶片(107)能够固定地或者可运动地安置在所述科特导流管(105)中或所述流动活门(106)处。

20.根据权利要求10至19中任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述螺旋桨(103)经由可切换的传动装置(102)与用于通过水力发电产生能量的发电机(101)连接，并且其中设有用于根据效率来调整所述传动装置(102)的工作点的调整设备。

21.根据权利要求10至20中任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述驱动器的螺旋桨能够围绕竖直的枢转轴线枢转，优选能够枢转180°，使得根据相应的运行模式来激活所述螺旋桨的有利的流动方向。

22.一种用于水上交通工具(1000)的驱动系统(100)，包括根据权利要求10至21中任一项所述的设备(10)，所述水上交通工具尤其是艇和船舶。

23.一种水上交通工具(1000)，包括根据权利要求22所述的驱动系统(100)。

24.根据权利要求23所述的水上交通工具(1000)，其特征在于，所述水上交通工具(1000)是艇或船舶。

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