CN116615374A - 船用螺旋桨 - Google Patents
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Abstract
用于船舶(20)的推进系统的船用螺旋桨(10)，该螺旋桨包括多个可拆卸叶片(2)，并且该螺旋桨配置为固定到船舶的推进系统的螺旋桨轴(4)，其中，形成螺旋桨(10)的可拆卸叶片(2)配置为固定到螺旋桨轴(4)的端部表面或形成在螺旋桨轴的端部处的凸缘(5)的端部表面。本发明还涉及一种船用推进系统和一种利用这种船用螺旋桨(10)的船舶(20)。
Description
本发明涉及一种在船舶的推进系统中使用的船用螺旋桨。更确切地说，本发明涉及这种螺旋桨的结构并且涉及利用这种螺旋桨的船用推进系统。
船舶的推进系统在一般水平上通常包括：一个或多个发动机或马达，提供旋转运动和转矩；一个或多个螺旋桨轴，用于将旋转运动和转矩从一个或多个发动机传递到一个或多个船用螺旋桨；以及船用螺旋桨，用于将旋转运动和转矩传递到用于船舶的推力。
船舶中使用的船用螺旋桨通常包括螺旋桨桨毂，螺旋桨的叶片固定到该螺旋桨桨毂，并且螺旋桨经由该螺旋桨桨毂固定到螺旋桨轴。
船用螺旋桨可以制造为单件，即通过铸造，其中螺旋桨的桨毂和叶片形成实心螺旋桨。这种螺旋桨也称为整体式螺旋桨。可替代地，船用螺旋桨可以制造为多个件，通常桨毂和各个叶片是单独的件，其中叶片通常利用螺栓和螺柱固定到桨毂，以形成组装螺旋桨。
通常会使用整体式螺旋桨，但是由于螺旋桨的尺寸与可用的铸造设备的尺寸有关，所以较大的船舶螺旋桨不能在单次铸造中铸造，这通常使得要使用组装螺旋桨。组装螺旋桨的另一个优点是，当叶片损坏时可以在不移除和更换整个螺旋桨的情况下更换各个叶片，这使得组装螺旋桨更适合用于例如冰运船只。这使得螺旋桨的修理过程更容易并且通常可以无需使船舶进坞维修即可进行。
在船舶的推进系统中使用的发动机的功率不断增加，这引起对船用螺旋桨的强度要求相应提高。这使得船用螺旋桨的重量增加。螺旋桨重量的增加使得对推进系统的其余部分的结构要求和限制增加，诸如对螺旋桨轴的直径和轴承的放置。此外，螺旋桨制造中使用的材料的增加也增加了螺旋桨的制造、安装和运输要求，并且增加了螺旋桨成本。
为了克服现有技术的组装螺旋桨的上述问题，本发明提供了一种新颖的船舶螺旋桨，该螺旋桨不包括桨毂。这允许本发明的螺旋桨与现有技术的螺旋桨相比，显著地节约重量，从而降低了对船舶的推进系统的相关结构的要求和螺旋桨本身的成本。此外，本发明的螺旋桨通常包括比现有技术的组装螺旋桨更少的部件，这使得其更容易制造。
用于船舶的推进系统的本发明的船用螺旋桨包括多个可拆卸叶片，并且螺旋桨配置为固定到船舶的推进系统的螺旋桨轴，其中形成螺旋桨的可拆卸叶片配置为固定到螺旋桨轴的端部表面或形成在螺旋桨轴的端部的凸缘的端部表面。
这允许将螺旋桨的桨毂部分从本发明的螺旋桨的构造中移除，这提供了显著节约了重量和相关成本。
在本发明中，螺旋桨的叶片优选地直接连接到螺旋桨轴，这意味着固定装置(诸如螺栓和优选地还有例如螺柱)延伸到螺旋桨轴的材料。
在本发明的上下文中，船舶优选地是指具有合适尺寸以适当地允许利用本发明所获得的优点的船舶。在实践中，这意味着船舶通常具有24m或更长的长度。
本发明的螺旋桨优选为大型船用螺旋桨，以便适当地允许利用本发明所获得的优点。在实践中，这意味着螺旋桨的直径为2m或更大，优选为3m或更大。螺旋桨的材料优选为金属，例如青铜或不锈钢，但是也可以使用其他金属材料。
在本发明的船用螺旋桨的实施方式中，螺旋桨包括连接到螺旋桨的可拆卸叶片的帽。该帽允许在远离螺旋桨轴的一侧为叶片和整个螺旋桨提供额外的结构支撑。
在本发明的船用螺旋桨的实施方式中，可拆卸叶片的数量是三个或更多个。优选地，螺旋桨中的可拆卸叶片的数量是四个，但是可拆卸叶片的数量也可以是三个、五个或六个。
在本发明的船用螺旋桨的实施方式中，可拆卸叶片利用固定系统固定到轴，该固定系统包括螺栓并且优选地还包括螺柱。这使得在需要时可以很容易地更换和修理单独的叶片，而无需使船舶进坞维修，也无需拆卸整个螺旋桨。
本发明还提供了一种用于为船舶提供推进的船用推进系统，该推进系统包括至少一个发动机或马达、螺旋桨、以及用于将旋转动力从至少一个发动机传送到螺旋桨的螺旋桨轴，其中，螺旋桨是如上所限定的本发明的船用螺旋桨。
本发明的推进系统中的发动机或马达可以是经由螺旋桨轴为螺旋桨提供旋转运动和转矩的任何合适的装置、系统和/或设备。这些实例包括内燃机、电动发动机和涡轮机。
除了传统推进系统(其中，除了螺旋桨和螺旋桨轴的一部分之外，推进系统位于船舶的船身内部)以外，本发明的推进系统还可以实现为舱型(pod-type)构造，其中推进系统完全或部分地位于可相对于船舶的船身旋转的单独舱中。
在本发明的船用推进系统的实施方式中，该系统通常可以包括绳索防护件(ropeguard)。
本发明还提供了一种船舶，该船舶包括根据本发明的船用螺旋桨和/或根据本发明的船用推进系统。本发明的船舶优选为冰级船舶，即设计成在至少一定厚度的冰中航行的船舶，诸如破冰船、极地级船舶或北极级船舶，其中螺旋桨的构造允许容易地修理损坏的叶片。可替代地，本发明的船舶可以是开放水域船舶，其中本发明的螺旋桨的构造允许制造非常大的螺旋桨。
更确切地说，限定根据本发明的船用螺旋桨的特征在权利要求1中呈现，限定根据本发明的船用推进系统的特征在权利要求5中呈现，并且限定根据本发明的船舶的特征在权利要求7中呈现。从属权利要求呈现了本发明的有利特征和实施方式。
本发明的示例性实施方式及其优点在下文中以实例的方式并参考附图进行了更详细的解释，在附图中
图1示意性地示出了现有技术的船用螺旋桨，
图2A和图2B示意性地示出了本发明的船用螺旋桨的实施方式，
图3A至图3D示意性地示出了本发明的替代实施方式，
图4以分解图的形式示意性地示出了本发明的实施方式，以及
图5示意性地示出了利用本发明的船舶的实施方式。
在图1中以截面图的形式示出的现有技术的船用螺旋桨1包括多个独立的叶片2，叶片包括固定部分2a，叶片经由该固定部分利用螺栓固定到螺旋桨桨毂3。螺旋桨1利用延伸穿过凸缘5的螺栓固定到螺旋桨轴4，该凸缘形成在或附接到螺旋桨轴的端部处或者附接到桨毂3。
在图1的实施方式中，螺旋桨1还包括螺旋桨帽6，该螺旋桨帽固定在螺旋桨的与螺旋桨轴4附接的端部相对的端部处，以覆盖螺旋桨桨毂3的中空部分。
图2A和图2B示出了本发明的螺旋桨10的实施方式，该螺旋桨包括多个(如从图2B中可以看出的在该实施方式中为四个)独立的叶片2，叶片包括固定部分2a。
在该实施方式中，形成螺旋桨10的叶片2经由螺旋桨的固定部分2a利用螺栓直接连接到凸缘5，该凸缘形成在螺旋桨轴4的端部处。在螺旋桨10的相对于螺旋桨轴4的凸缘5的相对端部处，螺旋桨帽6固定到叶片2的固定部分2a。在该实施方式中，螺旋桨帽6还为螺旋桨10的叶片2提供了结构支撑。
图2B示出了叶片2的固定部分2a固定到凸缘5和/或固定到螺旋桨帽6。在该实施方式中，四个叶片2经由它们的固定部分2a通过螺栓和螺柱固定到凸缘5以及固定到帽6，以形成螺旋桨10。
图3A至图3D以截面图的形式示出了附接到螺旋桨轴4的本发明的螺旋桨10的替代实施方式。
在图3A的实施方式中，螺旋桨10的叶片2形成为使得叶片的固定部分2a包括相对于螺旋桨轴4的中心轴线径向延伸的区段。叶片2的固定部分2a的这些区段是用于固定螺栓和孔的，叶片可以经由这些固定螺栓和孔附接到凸缘5的端部表面，该凸缘形成在螺旋桨轴4的端部处。在该实施方式中，由叶片2形成的螺旋桨10还在螺旋桨内部产生了中空区域8，该中空区域由帽部件6封闭，该帽部件也为螺旋桨及其叶片提供了结构强度。
在图3B的实施方式中，形成螺旋桨10的叶片2经由叶片的固定部分2a的第一端部固定在凸缘5的端部表面上，该凸缘形成在螺旋桨轴4的端部处。在叶片2的固定部分2a的相对于凸缘5的相对端部且在叶片的固定部分的端部表面处固定有帽部件6，该帽部件封闭螺旋桨10内部的中空区域8。在该实施方式中，叶片2的固定部分2a在螺旋桨轴4的纵向方向上以一角度延伸，使得由固定部分2a形成的直径在凸缘5处大于在帽部件6处。
图3C的实施方式基本上对应于图3B的实施方式，但在该实施方式中，叶片2的固定部分2a在螺旋桨轴4的纵向方向上以一角度延伸，使得由固定部分2a形成的直径在凸缘5处小于在帽部件6处。
图3D示出了一个实施方式，其中形成螺旋桨10的叶片2的固定部分2a的外表面形成为呈弯曲状。
图4以分解图的形式示意性地示出了本发明的实施方式，进一步说明了本发明的螺旋桨10的构造。
在图4的实施方式中，四个叶片2经由其固定部分2a利用螺栓11和螺柱14连接到形成在螺旋桨轴4处的凸缘5的端部表面。该实施方式也基本上对应于图2A中所示的实施方式。
在固定部分2的相对于凸缘5的相对端部处利用螺栓12和螺柱13固定有帽部件6。帽部件6为螺旋桨10的叶片2提供进一步的支撑，并且还封闭螺旋桨内部的开放空间8。
图5示意性地示出了船舶20，本发明的螺旋桨10和推进系统可以优选地应用到该船舶中。在该实施方式中，船舶20是碎冰船。
关于本发明的螺旋桨10，应该注意的是，螺旋桨可以如图5所示位于船舶20的船尾处，或者螺旋桨可以位于船舶的船头处，或者位于船舶的转向螺旋桨中。此外，本发明的螺旋桨20可以如图5所示是开放式螺旋桨，也可以是导管式螺旋桨。
在附图中示出和上面讨论的本发明的具体示例性实施方式不应被解释为是限制性的。本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内以许多明显的方式修改和改变所描述的实施方式。因此，本发明不只限于所描述的实施方式。
Claims (7)
1.一种用于船舶(20)的推进系统的船用螺旋桨(10)，所述螺旋桨包括多个可拆卸叶片(2)，并且所述螺旋桨配置为固定到船舶的推进系统的螺旋桨轴(4)，其特征在于，形成所述螺旋桨(10)的所述可拆卸叶片(2)配置为固定到所述螺旋桨轴(4)的端部表面或固定到形成在所述螺旋桨轴的端部处的凸缘(5)的端部表面。
2.根据权利要求1所述的船用螺旋桨(10)，其中，所述螺旋桨(10)包括连接到所述螺旋桨的所述可拆卸叶片(2)的帽(6)。
3.根据权利要求1或2所述的船用螺旋桨(10)，其中，所述可拆卸叶片(2)的数量是三个或更多个。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的船用螺旋桨(10)，其中，所述可拆卸叶片(2)利用固定系统固定到所述螺旋桨轴(4)，所述固定系统包括螺栓(11)并且优选地还包括螺柱(14)。
5.一种用于为船舶(20)提供推进的船用推进系统，所述推进系统包括至少一个发动机或马达、螺旋桨(10)、以及用于将旋转动力从所述至少一个发动机传送到所述螺旋桨的螺旋桨轴(4)，其特征在于，所述螺旋桨是根据前述权利要求中任一项所述的船用螺旋桨(10)。
6.根据权利要求5所述的船用推进系统，其中，所述系统包括绳索防护件。
7.一种船舶(20)，包括根据权利要求1-4中任一项所述的船用螺旋桨(10)和/或根据权利要求5或6所述的船用推进系统。
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