CN1162301C - 船舶推进设备 - Google Patents

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Abstract

用于船舶的推进设备包括一主螺旋桨和一配置在主螺旋桨后面的推力型POD推进器。其次，许多槽沟，沿着由主螺旋桨生成的桨毂涡流的流动方向延伸，配置在POD推进器外壳的前端部分上。按照用于船舶的这一推进设备，由主螺旋桨生成在主螺旋桨后面的桨毂涡流通过沿着各槽沟分散桨毂涡流而被削弱，并因此提高了用于船舶的推进设备的推进效率。

Description

船舶推进设备
技术领域
本发明涉及一种用于船舶的推进设备，包括一主螺旋桨和一POD推进器，以及特别是包括一推力型POD推进器(push type POD propeller)。
背景技术
近来，在船舶推进设备中，一直建议在主螺旋桨后面装设POD推进器，以便在由主螺旋桨生成推进力不足时添加另一种推进力。
图5表明通常提出的一种船舶推进设备的范例。在图5中，参照编号1表示船舶船底的后部；参照编号2表示主螺旋桨，用于生成使船舶运动的主推进力；而参照编号10表示推力型POD推进器。主螺旋桨配置得以便由诸如柴油机(未画出)这样的发动机生成的驱动力使转动。
用在以上推进设备中的推力型POD推进器由一外壳11、一POD螺旋桨12、一支架12和一支承杆14组成。
外壳11制成圆筒形状而POD螺旋桨12配置在其后面，POD螺旋桨12通过转动生成推进力，而一用于驱动POD螺旋桨12的电力马达(未画出)配置在外壳11之中。
支架13具有翼状截面并配置在外壳11的上侧，而支承杆14，用作POD推进器的转动轴线，从支架13的上端直立竖起。支承杆14连接于船身(未画出)中的驱动机构，结果，POD推进器10通过支承杆14可转动地装设在船舶(船底)的后部。
船舶，具有船舶推进设备，由通过只是转动主螺旋桨2或POD螺旋桨12或者转动主螺旋桨2和POD螺旋桨12二者而获得的推进力使之运动。其次，当围绕支承杆14转动POD推进器10时，支架13起到舵的作用并生成转向力，结果，可以转动船舶。
不过，在通常的船舶推进设备中，由于POD推进器10配置在主螺旋桨12的后面，主螺旋桨2所获得的推进力会因主螺旋桨2自身生成在外壳11前端部分上的涡流(此后称作“桨毂涡流”)效应而被减小，以及主螺旋桨2的推进效率被降低。
其次，当船舶被推动时，转动液流保持为主螺旋桨2的一种切向流。这意味着，给予主螺旋桨2的能量部分地作为用于生成转动液流的能量而被消耗，出现了主螺旋桨2的推进能量被减少的问题。
发明内容
本发明的提出即考虑到以上各种情况，而本发明的目的是要通过减少桨毂涡流或通过利用由主螺旋桨生成的转动液流的能量而提高船舶推进设备的推进效率。
在本发明中，配置以下细节以便解决以上各种问题。
本发明船舶推进设备的第一方案包括一主螺旋桨和一配置在主螺旋桨后面的推力型POD推进器，所述POD推进器包括一外壳、装设在外壳后部的POD螺旋桨，其中许多槽沟，沿着由主螺旋桨生成的桨毂涡流流动方向延伸，配置在POD推进器外壳前端部分上。
按照具有上述细节的船舶推进设备，由主螺旋桨生成在主螺旋桨后面的桨毂涡流由于沿着配置在POD推进器外壳前端部分上的各槽沟分散桨毂涡流而受到削弱。因此，船舶推进设备的推进效率得以提高。
本发明船舶推进设备的第二方案包括一主螺旋桨和一配置在主螺旋桨后面的推力型POD推进器，所述POD推进器包括一外壳、装设在外壳后部的POD螺旋桨，其中许多定子翅片配置在POD推进器外壳前端部分上。
按照本具有上述细节的船舶推进设备，由主螺旋桨生成在主螺旋桨后面的转动液流由配置在POD推进器外壳前端部分上的各定子翅片转换成推进力。因此，船舶推进设备的推进效率得以提高。
本发明船舶推进设备的第三方案包括一主螺旋桨和一配置在主螺旋桨后面的推力型POD推进器，所述POD推进器包括一外壳、装设在外壳后部的POD螺旋桨，其中主螺旋桨和POD推进器具有同一轴线，而主螺旋桨的桨毂部分和POD推进器的前端部分形成连续的大体上的心轴形状。
按照具有上述细节的船舶推进设备，由主螺旋桨生成在主螺旋桨后面的转动液流沿着形成连续的大体上心轴形状的主螺旋桨桨毂部分和POD推进器前端部分的表面。因此，桨毂涡流的生成得以防止，船舶推进设备的推进效率得以提高。
本发明船舶推进设备的第四方面包括一主螺旋桨和一配置在主螺旋桨后面的推力型POD推进器，所述POD推进器包括一外壳、装设在外壳后部的POD螺旋桨，其中至少一对具有翼状截面的翅片配置在POD推进器外壳的两侧上。
按照具有上述细节的船舶推进设备，由主螺旋桨生成的转动液流由配置在POD推进器外壳两侧上的各翅片转换为推进力。因此，船舶推进设备的推进效率得以提高。
在此情况下，最好是，每一翅片的前缘部分沿着由主螺旋桨生成的水流方向予以扭转。
附图说明
图1A是本发明推进设备第一实施例的侧视图；
图1B是本发明推进设备第一实施例的前视图，自图1A中的各箭头A-A方向观看；
图2A是本发明推进设备第二实施例的侧视图；
图2B是本发明推进设备第二实施例的前视图，自图2A中的各箭头B-B方向观看；
图3是本发明推进设备第三实施例的侧视图；
图4A是本发明推进设备第四实施例的侧视图；
图4B是本发明推进设备第四实施例的前视图，自图4A中的各箭头C-C方向观看；
图5是具有POD推进器的通常推进设备的实例的侧视图。
具体实施方式
以下将参照图1A至4B说明各优选实施例。与传统的零部件相同或类似的那些零部件被给予相同的参照编号。
第一实施例
图1A和1B表明本发明的一种推进设备的第一实施例。在这些图中，参照编号1表示船舶船底的后部，参照编号2表示主螺旋桨，而参照编号10A表示配置在主螺旋桨2后面的推力型POD推进器。推进设备由主螺旋桨2和POD推进器10A组成。此外，参照编号11表示外壳，参照编号12表示POD螺旋桨，参照编号13表示支柱，而参照编号14表示支承杆。
许多槽沟15配置在POD推进器10A外壳11的前端部分上。这些槽沟15配置得以致当船舶向前运动时沿着主螺旋桨2转动而生成的桨毂涡流(hub vortex)的流向延伸，亦即，各槽沟15配置得以致沿着形成在主螺旋桨2后面生成的转动液流中心部分处的涡流流向延伸。在示于图中的实施例中，6条槽沟15以不变的间距沿着外壳11的周边配置在外壳11的前端部分上，并且一如图1B之中所示，当从主螺旋桨2的位置处观看各槽沟15时，每一槽沟15随着它远离外壳11轴线而向右侧偏斜。
槽沟15的条数并不局限于示于图中的实施例中的条数而可适当予以改变。无需说明的是，当用于使船舶向前运动的主螺旋桨2的转动方向倒转时，要倒转各槽沟15的偏斜方向。
按照具有上述特点的船舶的推进设备，主螺旋桨2的转动而生成的转动液流沿着各槽沟15流动并由各槽沟15使之发散。结果，由于转动液流生成的桨毂涡流受到削弱而由桨毂涡流造成的低压区处的压降得以减小。因此，由低压区域生成并向后拉拽主螺旋桨2桨毂的力量(阻力)得以减小，并且从而，推进力的损失得以减小而船舶推进设备的推进效率得以提高。
第二实施例
图2A和2B表明本发明推进设备的第二实施例。在这些图中，参照编号1表示船舶船底的后部，参照编号2表示主螺旋桨，而参照编号10B表示配置在主螺旋桨2后面的推力型POD推进器。推进设备由主螺旋桨2和POD推进器10B组成。此外，参照编号11表示外壳，参照编号12表示POD螺旋桨，参照编号13表示支柱，而参照编号14表示支承杆。
许多定子翅片16配置在POD推进器10B外壳11的前端部分上。这些定子翅片16配置得以致沿着外壳11的纵向延伸。在示于图中的实施例中，7只翅片16以不变的间距沿着外壳11的周边配置在外壳11的前端部分上，并且一如图2B之中所示，在外壳11径向伸出。不过，定子翅片16的数量并不局限于示于图中的实施例中的数量，而可适当予以改变。
各定子翅片16配置得用于把由主螺旋桨2生成的在主螺旋桨2后面的转动液流转换为推动力。各定子翅片16把转动液流转换为推动力的机理下面予以简略说明。
转动液流被分为一个沿着主螺旋桨2的转动轴线直接向后移动(朝向POD推进器10B)的分量，以及一个围绕主螺旋桨2的转动轴线转动的分量。前一分量的能量(此后称作“直接能量”)用作船舶的推进力，然而后一分量的能量(此后称作“转动能量”)不能用作船舶的推进力并因此被浪费了。
当许多在外壳11径向上伸出的各定子翅片16配置在外壳11的前端部分上时，出自主螺旋桨2的转动液流被各定子翅片16改变以致把流向改变为潮向后侧。结果，曾被浪费的转动能量被转换为直接能量，而增大了用作船舶推进力的直接能量。因此，提高了船舶推进设备的推进效率。
注意，POD推进器10B的输出不总是与主螺旋桨2的输出相一致。当POD推进器10B的输出小于主螺旋桨2的输出时，即使采用在与主螺旋桨2转动方向相反的方向上转动的POD螺旋桨12，由主螺旋桨2生成的总转动能量也不能为POD螺旋桨12所利用。在此情况下，50％的转动能量可为各定子翅片16所利用，而余下的50％转动能量可为POD螺旋桨12所利用。
第三实施例
图3表明本发明一种推进设备的第三实施例。在此图中，参照编号1表示船舶船底的后部，参照编号2表示主螺旋桨，而参照编号10C表示配置在主螺旋桨2后面的推力型POD推进器。推进设备由主螺旋桨2和POD推进器10C组成。此外，参照编号11表示外壳，参照编号12表示POD螺旋桨，参照编号13表示支架，以及参照编号14表示支承杆。
POD推进器10C配置得以致POD螺旋桨12的转动轴线(中心轴线)和主螺旋桨2的转动轴线是同一条。其次，主螺旋桨2的桨毂部分2a和POD推进器10C的前端部分(外壳11的前端部分11a)是大体上均匀的连续体并形成大体上的心轴形状。在此，最好是，桨毂部分2a与前端部分11a之间的间隙尽可能地减至最小以保持桨毂部分2a与前端部分11a之间的均匀性。
按照具有上述特点的船舶推进设备，由于主螺旋桨2和POD推进器10C构成一个具有大体上心轴形状的基本上连续的整体，由主螺旋桨2在主螺旋桨2后面生成的转动液流沿着外壳11的表面被挪向外面。结果，流进POD螺旋桨12的、出自主螺旋桨2的艉流的速度变得较慢了。
因此，由于艉流中生成的桨毂涡流被改变，亦改变得难以生成桨毂涡流；所以，由桨毂涡流造成的低压区域生成并向后拉拽主螺旋桨2桨毂的力量(阻力)减小了。因此，推进力的损失得以减小，而船舶推进设备的效率得以提高。
第四实施例
图4A和4B表明本发明推进设备的第四实施例。在此图中，参照编号1表示船舶船底的后部，参照编号2表示主螺旋桨，而参照编号10D表示配置在主螺旋桨2后面的推力型POD推进器。推进设备由主螺旋桨2和POD推进器10D组成。此外，参照编号11表示外壳，参照编号12表示POD螺旋桨，参照编号13表示支架，以及参照编号14表示支承杆。
一对翅片18配置在外壳11的右和左侧上，以便围绕外壳11轴线对称设置并沿水平方向延伸。每一翅片18具有一翼状截面，并且最好是，每一翅片18的前缘部分18a沿着由主螺旋桨2生成的水流(转动液流)方向予以扭转。
按照具有上述特点的船舶推进设备，由主螺旋桨2生成的转动液流，由于类似于第二实施例中所述各定子翅片16的机理，由各翅片18使之转换为推进力量。因此，船舶推进设备的推进效率得以提高。
注意这一实施例各翅片18的数量并不局限于配置在外壳11两侧上并沿水平方向延伸的一对翅片18，而可以以预定的夹角在外壳11每一侧上配置两个或多个翅片。
此外，本发明的细节并不局限于上述各实施例的那些，而可以加以修改，只要它们是在本发明的范畴之内。

Claims (5)

1.一种用于船舶的推进设备，包括：
一主螺旋桨，以及
一配置在所述主螺旋桨后面的推力型POD推进器；
其特征在于，所述POD推进器包括一外壳、装设在外壳后部的POD螺旋桨，其中沿着由所述主螺旋桨生成的桨毂涡流的流向延伸的多条槽沟配置在所述POD推进器外壳的前端部分上。
2.一种用于船舶的推进设备，包括：
一主螺旋桨，以及
一配置在所述主螺旋桨后面的推力型POD推进器；
其特征在于，所述POD推进器包括一外壳、装设在外壳后部的POD螺旋桨，其中多个定子翅片配置在所述POD推进器外壳的前端部分上。
3.一种用于船舶的推进设备，包括：
一主螺旋桨，以及
一配置在所述主螺旋桨后面的推力型POD推进器；
其特征在于，所述POD推进器包括一外壳、装设在外壳后部的POD螺旋桨，其中所述主螺旋桨和所述POD推进器具有同一轴线，而所述主螺旋桨的桨毂部分和所述POD推进器的壳体的前端部分形成一连续的大体上的心轴形状。
4.一种用于船舶的推进设备，包括：
一主螺旋桨，以及
一配置在所述主螺旋桨后面的推力型POD推进器；
其特征在于，所述POD推进器包括一外壳、装设在外壳后部的POD螺旋桨，其中各自具有翼状截面的至少一对翅片配置在所述POD推进器外壳的两侧上。
5.按照权利要求4所述的用于船舶的推进设备，其中所述翅片的前缘部分在由所述主螺旋桨生成的水流方向上予以扭转。
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