CN117799807A - 带自动清洁功能的可调船舶驱动系统 - Google Patents

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Abstract

带自动清洁功能的可调船舶驱动系统，尤其是一种用于船舶(30)的驱动系统(1)，包括：第一壳体(2)，该第一壳体固定到船舶(30)的船体(31)中的开口(32)；以及驱动单元(3)，该驱动单元被布置在第一壳体(2)的内部，其中驱动单元(3)被设置有第二壳体(4)，该第二壳体包括电动或内燃驱动马达(5)和附接到第二壳体(4)的船舶推进系统(6)，其中驱动系统(1)被设置有驻停位置(20)、驱动位置(21)和中间位置(22)，在该驻停位置中，船舶推进系统(6)位于第一壳体(2)的内部，在该驱动位置中，船舶推进系统(6)位于第一壳体(2)的外部，在该中间位置中，船舶推进系统(6)位于驻停位置(20)与驱动位置(21)之间。

Description

带自动清洁功能的可调船舶驱动系统
技术领域
本发明涉及一种船舶驱动系统，其中螺旋桨设置装置的位置可以进行调整。驱动系统位于安装在船舶的船体内部的壳体中，并且螺旋桨可以从驻停位置降低到驱动位置。在驻停位置中，该驱动系统被设置有自动清洁程序。
背景技术
为了取代可燃燃料，运载工具的电力推进变得越来越普遍。慢慢地，水上运载工具的电力推进也越来越受到关注。当较缓慢的船只(诸如轻便划艇或帆船)以低速度行驶时，用于船只的电驱动系统相对节能。帆船的另一优点是它们通常不需要马达，并且马达主要用于紧急情况和入坞时。在此类情况下，电驱动可能是合理的。
较小的帆船通常被设置有舷外燃烧马达，该舷外燃烧马达用于在无风或入坞时驱动帆船。较大的帆船具有舷内燃烧发动机，该舷内燃烧发动机被设置有驱动被布置在帆船后部的螺旋桨的直轴，或者被设置有安装到帆船的船体上的所谓的帆驱动器(saildrive)。帆驱动器可以被设置有固定螺旋桨或可折叠螺旋桨。可折叠螺旋桨在航行时将产生较小阻力，但是不适合在航行时给电池充电。固定螺旋桨在航行时产生较大阻力，但是更适合在航行时给电池充电。在给电池充电时，螺旋桨连接到由螺旋桨提供动力的发电机，该螺旋桨将产生一些阻力。在不充电时，螺旋桨与发电机断开连接并或多或少地自由旋转，但是仍会产生少量阻力。
WO 2018198063和US2014022097示出了可以缩回到船只的船体中的固定螺旋桨的示例。在缩回位置中，阻力最小化并且螺旋桨不易损坏。
即使这些系统充分满足其预期用途，船舶的驱动系统仍有改进空间。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于船舶的改进驱动系统。本发明的另一目的是提供一种包括这种驱动系统的船舶。
根据本发明的问题的解决方案由主权利要求的特征限定。其他权利要求包含驱动系统的有利的进一步发展。
一种用于船舶的驱动系统包括：第一壳体，该第一壳体固定到该船舶的船体中的开口；以及驱动单元，该驱动单元被布置在该第一壳体的内部，其中该驱动单元包括第二壳体，该第二壳体包括驱动马达和附接到该第二壳体的船舶推进系统，其中该船舶推进系统包括支腿和被设置有至少一个螺旋桨的桨毂，其中该驱动系统包括调整机构，该调整机构被布置成调整该驱动单元在该第一壳体中的位置，其中该驱动系统被设置有驻停位置和驱动位置，在该驻停位置中，该船舶推进系统位于该第一壳体的内部，在该驱动位置中，该船舶推进系统位于该第一壳体的外部，本发明的目的是这样实现的，即该驱动系统被设置有中间位置，在该中间位置中，该船舶推进系统位于该驻停位置与该驱动位置之间。
通过用于船舶的驱动系统的该第一实施方案，可以调整螺旋桨的高度位置。在驻停位置中，整个驱动单元都位于第一壳体内并因此位于船舶的船体内，使得螺旋桨被完全隐藏。在该位置中，船舶推进系统和螺旋桨不会产生任何阻力，这在航行时是有利的。另一优点是船舶推进系统不易受到生物污垢的影响。通过用气体(诸如空气或排气)填充该空间，可以进一步最大程度地减少生物污垢问题。在驱动位置中，驱动单元的第二壳体的下侧与船体对齐，并且船舶推进系统完全延伸到水中。该位置在船只由马达驱动时使用，并且也可以在航行时需要给电池充电时使用。船舶可以是帆船或摩托艇。驱动马达在一个示例中是电驱动马达，并且在另一个示例中是燃烧发动机。
驱动系统被设置有可编程自动清洁程序，当船舶驻停且驱动单元处于驻停位置时使用该程序。在可编程清洁程序中，驱动单元自动从驻停位置移动到驱动位置，然后返回驻停位置。清洁程序可以被执行一次或者可以重复几次。当船舶驻停时，以预定间隔自动执行清洁程序，该预定间隔可以由船只的制造商设置或者可以由船只的用户设置。在一个示例中，该时间间隔是每天一次，即，大约24小时的时间间隔。其他合适的时间间隔可以是例如每隔一天或每周一次。
还可以根据环境参数来设置时间间隔。当年时间是一个参数。其他参数是例如地理位置、水的类型或水的温度。所有这些参数都可能影响驱动系统的清洁需求。例如，当年时间和地理位置将确定可能生长并污染驱动系统的不同海洋植被和海洋动物的数量。藤壶是这样的示例，它会在一些位置和在一些时间范围内产生更多问题。例如，它们通常会在秋季定居。
第一壳体和第二壳体具有相同形状，并且可以为圆形或非圆形。如果驱动单元要在第一壳体中旋转，例如用于船舶的转向，则圆形形状可能是有利的。如果驱动单元的旋转取向应当固定，则非圆形形状可能是有利的。通过对第一壳体和第二壳体使用非圆形形状，不需要使用防旋转构件来将驱动单元保持在固定位置中。
驱动单元的位置可以由用户手动控制，或者可以自动控制。如果船只已经在例如泥水或海藻中行驶，则用户可以例如手动启动清洁程序。当船只驻停时，用户可以进一步缩回驱动单元。
驱动单元的位置也可以由ECU自动控制。在一个示例中，当电动马达接合时，例如当用户选择船只的驱动模式时，驱动单元下降，并且当取消选择驱动模式时，驱动单元缩回。ECU还将控制自动清洁程序。
驱动单元在第一壳体中的高度位置由调整机构控制，该调整机构将驱动单元伸出和缩回第一壳体。该位置可以例如利用诸如液压缸或电动线性致动器的某种线性致动器来设置。调整机构还可以包括将驱动单元固定在选定位置中的锁定构件。锁定构件可以例如是电动马达的用于将驱动单元定位在第一壳体中的自锁装置。
在一个示例中，第一壳体和第二壳体为圆形。在一个示例中，驱动单元在转向上固定在第一壳体中，使得它不能旋转并且使得螺旋桨被定向在固定取向上。在另一个示例中，驱动单元可旋转地调整，使得螺旋桨可以被定向在任何期望方向上。在该示例中，驱动单元可以用于使船只转向。驱动单元可以被设置有单个螺旋桨或被设置有沿不同方向旋转的两个螺旋桨。
附图说明
将在下文参考附图更详细地描述本发明，其中
图1示出了被设置有根据本发明的驱动系统的示意性船舶，
图2示出了处于驻停位置的驱动单元，并且
图3示出了处于驱动位置的驱动单元。
具体实施方式
以下描述的具有进一步发展的本发明实施方案仅被视为示例，而不以任何方式限制由本专利权利要求所提供的保护范围。
图1示出了示意性船舶30，该示意性船舶被设置有用于推进船舶或用于生成电能的驱动系统1。驱动系统1包括安装到船舶30的船体31中的开口32上的第一壳体2。第一壳体2的开口16与船体齐平地安装，使得第一壳体2不会伸出船体。第一壳体固定地安装到船体。开口16被设置有从第一壳体的内侧向内延伸的凸缘17。凸缘17可以是笔直的或成角度的。船舶还被设置有气压源14，该气压源可以供应加压气体，诸如空气或其他合适的气体。
驱动单元3被布置在第一壳体2的内部。驱动单元3包括第二壳体4，该第二壳体包括驱动马达5，该驱动马达驱动螺旋桨9的驱动轴。驱动轴可以由驱动马达直接驱动并且可以可以直接附接到驱动马达，或者可以通过某种类型的变速器来驱动。驱动单元还可以包括用于控制驱动马达的电子控制单元(ECU)12。第二壳体4被布置成在第一壳体2的内部滑动，使得可以调整驱动单元在第一壳体2中的位置。在一个示例中，第二壳体是防水的。
在一个示例中，驱动马达5是由电池13供电的电动马达。使用电驱动马达的一个优点是，当驱动系统安装在帆船中时，马达还可以用于为电池充电。驱动马达还可以是以汽油或柴油为燃料的内燃发动机。在所示的示例中，使用电动马达作为驱动马达。
船舶30可以被设置有一个或多个驱动系统1。较小的常规帆船可以例如被设置有单个驱动系统，该驱动系统在转向上固定并且代替常规的帆驱动设备，其中帆船用船舵来转向。较大的帆船还可以被设置有两个或更多个驱动系统，该一个或多个驱动系统可以是在转向上固定的或可旋转的。该驱动系统也适用于摩托艇。较小的摩托艇可以例如被设置有单个驱动系统，其中通过旋转驱动单元来使船只转向。较大的摩托艇可以被设置有两个或更多个驱动系统，其中可以通过以不同转速驱动螺旋桨或通过旋转驱动单元来执行转向。
第一壳体和第二壳体具有相同形状，并且可以为圆形或非圆形。如果驱动单元要在第一壳体中旋转，例如用于船舶的转向，则圆形形状可能是有利的。如果驱动单元的旋转取向应当固定，则非圆形形状可能是有利的。通过对第一壳体和第二壳体使用非圆形形状，不需要使用防旋转构件来将驱动单元保持在固定位置中。
第二壳体4的下侧15的边缘18设被置有某种渐缩部，该渐缩部被布置成与第一壳体2的凸缘17配合。凸缘17可以用作驱动单元3的第二壳体4的端部止动件，并且当其处于驱动位置时还可以使第二壳体居中。边缘18和凸缘17的形状优选地相同，使得它们可以形状配合的方式彼此配合。凸缘的形状可以是笔直的或者可以相对于驱动单元的竖直轴线19以一定角度渐缩。在一个示例中，凸缘呈45度角渐缩，并且边缘18因此被设置有45度角。其他角度或形状也是可能的，诸如楔形。凸缘和/或边缘还可以被设置有某种类型的密封件。
船舶推进系统6附接到第二壳体4的下侧15。船舶推进系统6包括支腿7和桨毂8，并且可以被设置有单个螺旋桨9或两个反向旋转螺旋桨9，这取决于驱动设备。驱动单元的驱动轴延伸穿过支腿，并且桨毂被设置有锥齿轮，该锥齿轮将驱动马达的旋转传递到螺旋桨。在双螺旋桨设备中，使用同心驱动轴。
驱动单元3的位置由被布置在驱动单元的上部处的调整机构10进行调整。调整机构可以例如包括一个或多个线性致动器，诸如液压缸或电动线性致动器。调整机构还可以包括在附接到第二壳体上的螺母中延伸的螺纹销。
驱动单元1可以被设置在不同位置中。一个位置是图2中所示的驻停位置20，在该驻停位置中，驱动单元1和船舶推进系统6完全位于第一壳体2的内部。在该位置中，整个驱动单元都位于第一壳体2内，并且因此在船舶的船体内，使得螺旋桨被完全隐藏。在该位置中，船舶推进系统和螺旋桨不会产生任何阻力，这在航行时是有利的。当船舶被运输时，这也可能是优点。另一优点是船舶推进系统不易受到生物污垢的影响。通过用气体(诸如空气或排气)填充该空间，可以进一步最大程度地减少生物污垢问题。该气体可以包括一种或多种抵抗生物污垢的成分，诸如纯氧或防止例如海葵和藻类积聚的一种或多种杀虫剂。
驱动单元1还被设置有图3中所示的驱动位置21，在该驱动位置中，驱动单元1的第二壳体4的下侧15与船舶30的船体31对齐。在驱动位置中，支腿7完全延伸到水中。该位置类似于帆驱动器在帆船上的固定常规安装。该位置在船只由马达驱动时使用，并且也可以在航行时需要给电池13充电时使用。
驱动系统被设置有可编程自动清洁程序，当船舶驻停且驱动单元处于驻停位置时使用该程序。可编程自动清洁程序的目的是以规则方式去除污染物和生物污垢，使得例如藤壶将无法粘附到第一壳体的内部并开始生长。当船只已受到污染水(诸如泥水)影响或行驶穿过海藻或藻类等时，也可以使用可编程清洁程序。
当船舶静止时，发起可编程清洁程序。例如，当摩托艇已经驻停预定时间时，发起用于摩托艇的可编程清洁程序。当驱动单元在预定时间内没有被使用时，也可以发起可编程清洁程序。对于正在航行且根本不使用驱动单元的帆船，可编程清洁程序可以例如在帆船在航行之后驻停时发起，即使帆船仅驻停了很短时间也是如此。
在清洁程序中，驱动单元3自动从驻停位置20移动到驱动位置21，然后返回驻停位置20。通过这种方式，驱动单元3以及由此第二壳体4在清洁程序期间相对于第一壳体2移动。第二壳体4在第二壳体4的上端处包括凹槽22，一个或多个密封元件23放置在该凹槽中。当第二壳体4相对于第一壳体2移动时，第一壳体2内部的任何污染物和生物污垢被机械地去除。此外，当处于驱动位置21时，第一壳体2的凸缘17和第二壳体4的下侧15的边缘18被夹紧在一起并且压碎凸缘17和边缘18上的任何污染物和生物污垢。
一个或多个密封元件23可以是刮削环、导向环或密封环。当使用刮削环时，这有助于机械地去除第一外壳2内部的任何污染物和生物污垢。
在清洁程序中，当驱动单元3处于驱动位置21时，一个或多个螺旋桨9可以使用减小的扭矩来旋转。通过这种方式，螺旋桨9和驱动螺旋桨的轴上的污染物和生物污垢可以从旋转中被机械地去除。如果存在较大的堆积，则减小的扭矩将确保不会损坏螺旋桨或轴。
可编程清洁程序可以被执行一次或者可以重复几次。当船舶驻停时，以预定间隔自动执行清洁程序，该预定间隔可以由船只的制造商设置或者可以由船只的用户设置。在一个示例中，该时间间隔是每天一次，即，大约24小时的时间间隔。其他合适的时间间隔可以是例如每隔一天或每周一次。
还可以根据环境参数来设置时间间隔。当年时间是一个参数。其他参数是例如地理位置、水的类型或水的温度。所有这些参数都可能影响驱动系统的清洁需求。例如，当年时间和地理位置将确定可能生长并污染驱动系统的不同海洋植被和海洋动物的数量。藤壶是一个这样的示例，它会在一些位置和在当年的一些时间段内产生更多问题。例如，它们通常会在秋季定居和生长。可编程清洁程序还可以用于防止冬季结冰或冻结。
驱动单元1的高度位置可以由用户手动控制，或者可以自动控制。用户可以例如手动发起清洁程序。驱动单元的高度位置也可以由ECU12自动控制，例如以发起清洁程序。
在一个示例中，驱动单元3在转向上固定在第一壳体2中，使得它不能旋转并且使得螺旋桨被定向在固定取向上。这类似于帆船的常规帆驱动器设备，并且在船舶用船舵转向时使用。在另一个示例中，驱动单元可旋转地调整，使得螺旋桨可以被定向在任何期望方向上。在该示例中，驱动单元可以用于使船只转向。还将可能为船舶提供两个或更多个可旋转控制的驱动系统1以便增强船舶的方向控制。
本发明不应被视为限于上述实施方案，在随后的专利权利要求的范围内可进行许多附加的变型和修改。
附图标记
1：驱动系统
2：第一壳体
3：驱动单元
4：第二壳体
5：驱动马达
6：船舶推进系统
7：支腿
8：桨毂
9：螺旋桨
10：调整机构
11：中心轴线
12：电子控制单元
13：电池
14：气压源
15：下侧
16：开口
17：凸缘
18：边缘
19：竖直轴线
20：驻停位置
21：驱动位置
22：凹槽
23：密封元件
30：船舶
31：船体
32：开口

Claims (15)

1.一种用于船舶(30)的驱动系统(1)，其包括：第一壳体(2)，所述第一壳体固定到所述船舶(30)的船体(31)中的开口(32)；以及驱动单元(3)，所述驱动单元被布置在所述第一壳体(2)的内部，其中所述驱动单元(3)被设置有第二壳体(4)，所述第二壳体包括驱动马达(5)和附接到所述第二壳体(4)的船舶推进系统(6)，其中所述船舶推进系统(6)包括支腿(7)和被设置有至少一个螺旋桨(9)的桨毂(8)，其中所述驱动系统(1)包括调整机构(10)，所述调整机构被布置成调整所述驱动单元(3)在所述第一壳体(2)中的位置，其中所述驱动系统(1)被设置有驻停位置(20)和驱动位置(21)，在所述驻停位置中，所述船舶推进系统(6)位于所述第一壳体(2)的内部，在所述驱动位置中，所述船舶推进系统(6)位于所述第一壳体(2)的外部，所述驱动系统的特征在于，所述驱动系统(1)被设置有可编程自动清洁程序，其中当所述船舶(3)在所述驱动单元(3)处于所述驻停位置(20)的情况下驻停时，所述驱动单元(3)从所述驻停位置(20)移动到所述驱动位置(21)并返回到所述驻停位置(20)至少一次，其中所述清洁程序适合于从所述驱动单元(3)从所述驻停位置(20)移动到所述驱动位置(21)、然后返回所述驻停位置来机械地清洁所述第一壳体(2)的内部。
2.根据权利要求1所述的驱动系统，其中所述驱动马达(5)是电驱动马达。
3.根据权利要求1所述的驱动系统，其中所述驱动马达(5)是内燃发动机。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动系统，其中所述可编程清洁程序被编程为当所述船舶驻停时以预定间隔执行。
5.根据权利要求4所述的驱动系统，其中所述预定间隔小于48小时。
6.根据权利要求4所述的驱动系统，其中所述预定间隔小于24小时。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的驱动系统，其中所述清洁程序重复至少两次。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的驱动系统，其中所述第一壳体(2)和所述第二壳体(4)为圆柱形。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的驱动系统，其中所述第一壳体(2)和所述第二壳体(4)的形状为非圆柱形、具有卵形、椭圆形、平行四边形或棱柱形。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的驱动系统，其中被布置成调整所述驱动单元(3)在所述第一壳体(2)中的所述位置的调整机构(10)适用于由所述船舶(30)的ECU(12)自动控制。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的驱动系统，其中所述驱动单元(3)被设置有气压源(14)，所述气压源在所述第二壳体(4)的下侧(15)中具有出口，使得当所述驱动单元(3)处于所述驻停位置(20)时，气体能够添加到所述第一壳体(2)中。
12.根据权利要求11所述的驱动系统，其中所述气体包括一种或多种抵抗生物污垢的成分。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的驱动系统，其中所述桨毂(8)被设置有两个螺旋桨(9)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的驱动系统，其中所述驱动系统(1)被设置有锁定构件，所述锁定构件适用于将所述调整机构(10)锁定在选定位置中。
15.一种船舶，其包括至少一个根据权利要求1至14中任一项所述的驱动系统(1)。
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