CN1882473A - 舷外喷流驱动船舶推进系统 - Google Patents

Abstract

一种用于船只的舷外喷流驱动船舶系统，其包括一壳体，该壳体具有前侧部、后侧部以及顶部和底部。且所述壳体适于固定在所述船只的船体之后。一发动机置于所述壳体内。一喷流驱动单元可释放地安装于一壳体，且所述喷流驱动单元由所述舷外喷流驱动船舶系统壳体的尾部延伸并在壳体内可操作地耦连于发动机。所述喷流驱动单元包括喷流单元壳体、以及置于所述喷流单元壳体之内并由所述喷流单元壳体支撑的驱动轴。所述喷流单元壳体由所述壳体可拆卸地容置。

Description

舷外喷流驱动船舶推进系统

相关申请的交叉引用

本申请是在2003年11月13日申请的临时申请60/520,387的正式申请(35 USC 119(e))。

技术领域

本发明涉及舷外喷流驱动式船舶推进系统。本发明涉及一种用于船只的舷外喷流驱动单元，并且尤其是涉及一种具有安装在壳体内的发动机和喷流驱动单元的舷外喷流驱动单元，且该舷外喷流驱动单元可拆卸地附装于船体。

背景技术

已经提出有多种类型的用于水运工具的舷外设置式驱动装置，但是，这些舷外设置式驱动装置大多数类似于一种其中舷外马达推进器和下部单元由喷流驱动单元所代替的舷外马达。该喷流驱动单元于下部单元内包括有一喷射泵，该喷射泵运转而为水运工具提供推进力。相较于推进器来说，采用喷射泵用于推进单元具有优点。喷流驱动单元可在较浅的水里运转，而且推进器被遮蔽住，进而发生伤害的可能性较小。已经提出多种舷外喷流驱动单元的结构，用以将喷射泵相对于船体尾横板以及在通常的喷流驱动装置中相对于尾横板的底部定位在不同位置上，所述发动机和喷流驱动装置直接设置在船体内，且在船体的底部带有一开口来获取在船体之下通过的水，并且随后利用喷射泵将水推出船体尾部之外，从而推进船只。舷外喷流驱动单元类似于通常的舷外马达进行制造，其具有一个马达，该马达驱动一个驱动单元，该驱动单元运转喷流驱动单元。

通常，发动机组包括安装在薄的玻璃纤维船体内的内燃机。船体的基座板包括用于将水供应至泵的进水口斗以及用于将所述水排出的排出端口。泵高压水出口在吃水线的上方沿船尾方向指向，以通过高速水喷射流所产生的反作用力推进船舶。在F.C.Clark的美国专利3,055,175号中，船舶推进单元带有常规的舷外马达并以船舶喷流马达代替推进单元，该船舶喷流马达利用泵来喷出水流而推进船舶。Parker的美国专利5,356,319用于带有可拆卸式舷内喷流推进单元的船只，其中，一体式的喷流动力单元装入到防水壳体内并且定位在位于船体内的井室(well)内，并且安装成可从船体拆下。

现有技术的许多缺点通过申请人的美国专利6,398,600号克服，在该专利中，舷外喷流推进单元可以拆卸地安装于船只，从而，主燃料箱和控制系统安装在该船只的船体内，而舷外喷流驱动单元远离船只在一壳体内安装有一发动机，且该舷外喷流驱动单元可拆卸地附装于船只的尾横板。所述燃料箱和控制系统通过快速脱开式耦连器连接在船体和舷外驱动装置之间。所述壳体的形状设置成直接在喷流驱动单元之上将一发动机支撑在一平台上，以便通过离合器机构致动喷流驱动单元，且发动机和喷流驱动装置彼此平行定位。

申请人所设计的该舷外喷流单元是符合要求的，但是，其没有完全实现喷流推进的效率。因此，希望提供一种克服现有技术的缺点的舷外喷流推进单元。

发明内容

一种舷外喷流驱动装置，其包括密封防止水进入的壳体，所述壳体具有前侧部、后侧部以及顶部和底部。一个发动机置于所述壳体内，并通常水平地支撑在该壳体内，且一个喷流驱动单元置于所述壳体内。所述喷流驱动装置壳体的形状设置成使得至少所述底部表面在淹没于水中时沿着所述壳体的底部产生一个高压区域。

在一个优选的实施方式中，所述喷流驱动单元包括一个用于排出喷射水流的排放装置。一个戽斗机构安装在所述水排放装置处，所述戽斗机构包括一个置于所述喷流驱动装置上的壳体，其与流出所述喷流驱动单元的喷射水流相连通。所述壳体具有第一排放装置和第二排放装置以及戽斗构件，该戽斗构件可移动地附装于所述壳体以选择性地使喷射水流经过所述第一排放装置或第二排放装置流出。

在另一实施方式中，所述壳体包括一个热交换单元，该热交换单元竖直地设置在所述壳体内。所述热交换单元使得可以自动地将水从所述热交换器排出。

在再一实施方式中，设置一个稳定结构来支撑壳体内的喷流驱动单元，以减少喷流驱动装置的过度振动，从而减少磨损和破损。

附图说明

本发明的其它目的、特征以及优点将通过文字描述和附图而明晰。在所述附图中：

图1是通过根据本发明的安装在船只上的舷外喷流驱动装置所取的剖视图；

图2是一其内安装有喷流驱动单元的喷流驱动装置壳体的剖视图；

图3是图2中的喷流驱动单元的后视图；

图4是所连接的燃料箱的方框图；

图5是用于根据本发明构造的舷外喷流驱动装置的驱动组件的正视图；

图6是所构造的喷流驱动装置壳体的后视图，其中没有附装于其上的舷外喷流驱动单元；

图7是根据本发明构造的驱动轴壳体；

图8是根据本发明构造的喷流驱动装置壳体的立体图；

图9是根据本发明安装在所述壳体内的驱动轴支撑组件的立体图；

图10是本发明另一实施方式的侧视图，其中一个戽斗组件安装在根据本发明的喷流驱动单元上；

图11是处在打开位置的戽斗组件的侧视图；

图12是处在关闭位置的戽斗组件的侧视图；

图13是用于支撑所述戽斗组件的座板组件的剖视图；

图14是处在打开位置的用于戽斗的控制组件的侧视图；

图15是处在关闭位置的用于戽斗的控制组件的侧视图；

图16是戽斗组件的俯视图；

图17是将船只转向左侧的戽斗组件的俯视图；

图18是将船只转向右侧的戽斗组件的俯视图；

图19是所述壳体的底部的示意图，示出相关的水及空气流；

图20是示出所述壳体的凸出部分以及所述喷流入口的相对宽度的示意图；

图21A-C是相对于所述壳体和喷流入口的水和空气流的示意图不；

图22是水经过所述壳体移动时的形状的示意图示；

图23是空气和水相对于船和舷外喷流单元的运动的侧视图；

图24是根据本发明另一实施方式构造的舷外喷流推进单元的立体图。

具体实施方式

参见图1-3，其示出一个于尾横板12上附装至船体11上的舷外喷流驱动单元10。喷流驱动单元10包括壳体13，该壳体13具有安装在其内的平台14并且具有多个附装于平台14的柔性发动机支架15。一内燃机16安装于平台14上的发动机支架15上。内燃机16优选地是柴油发动机，且具有带有中间冷却器的涡轮增压器，但也可以是汽油发动机，并且优选地是常规的汽车或货车发动机。喷流驱动单元17安装在壳体13的平台14之下，并附装于壳体13的前端18。壳体13密封而防止水进入，并在平台14和壳体13之间进行密封以防止水进入且防止油或发动机防冻剂泄漏。

舷内喷流式船只所主要采用的现有技术构造是直列式配置，也就是说，发动机与喷流驱动单元连接成一直线；这使得发动机的飞轮和驱动轮从船与附装于其上的喷流驱动单元的内侧面向着尾横板(船的后部)。相较于现有技术的情况转动发动机16和喷流驱动单元17(即180度)，使得它们位于尾横板后面的船的外侧，如根据本发明的图1所示，发动机齿轮120和喷流驱动轮28定位成使得它们都从船的外侧沿相同方向面朝尾横板，即，它们沿直列式排列的相反方向面朝尾横板。从而，在此种构造中，驱动轮以及发动机飞轮面朝船只的后部，而且是从船的外侧面朝船只的后部。这样，通过使用驱动带系统27，喷流装置放置在发动机的大致正下方。本领域的技术人员可以理解，通过将所述发动机由直列式构造转动180度，将使得在当前使用中，该推动器沿与其它推动器相反的方向(向后)转动。这样，喷流驱动单元和发动机本质上被“向后”安装，从而，与相较于直列式构造的喷流驱动单元中的推动器来说，使得该喷流驱动单元内的推动器以相反或逆向或“向后”的方向旋转。

在一个示例中，其为非限制性的实施方式，发动机16具有带驱动装置27，带驱动装置27内具有离合机构，用于将发动机16连接至喷流驱动单元17的驱动轮28。更具体地，如图5中所示，在发动机16的飞轮上的齿轮120与安装在喷流驱动装置17的驱动轴124上的齿轮122(驱动轮128)之间形成一传动系。在优选的实施方式中，带驱动装置27是Kevlar带，优选地带有齿以啮合齿轮120、122而防止跳齿和打滑。

尽管平行位置对于喷流驱动单元17和内燃机16的系统而言是最有效且优选的相互间的放置位置，但是，平行位置不是唯一可行的位置。另外，通过平行定位，可使用标准的卧式发动机与驱动带的驱动装置，如图1、2和5所示以及如上所讨论的。

尽管喷流驱动单元17定位在发动机以下是优选的，但本发明也可尝试其他位置，如在内燃机的侧面或在相对的顶部。

尽管其在本发明的范围内是可接受的，但是它们并不是优选的。举例来说，如果喷流驱动单元17定位在顶部或高于发动机定位，其是可以运转的，但是需要把水向上泵至喷射器。水被泵送得越高，则损失越多能量来泵送水且需要的进水口越大(在整个进水系统中进水口在尺寸上需要逐渐减小，以避免形成气泡以及导致气穴)。

另外，对于喷流入口而言，最佳的水流是在船只的底部中央处，其可引起使水绕发动机转向的问题。此位置还很可能使得发动机较低，这又引起了另一个问题。也就是腐蚀和排放升降器问题。总是有水进入船只或船舶的发动机机舱的最低部分中。若发动机较低，则发动机将置于水中。

如果喷流驱动单元17定位在发动机16的一侧或两侧上，尽管认为该定位比定位在顶部上好，但是仍然有上面提到的问题，并且要求制成的单元具有更大的宽度，这可能导致重量分布问题，即发动机16比喷流驱动单元17更重，特别是如果仅仅采用一个喷流驱动装置时更是如此。另外，将过重的重量放在某一侧很可能会在对船只进行操控方面产生问题。

如同已经指出的，到目前为止，当喷流驱动单元放置在发动机底部或其之下时，该定位是最实用与优选的放置方式。发动机升高，减少了腐蚀和排放升降器问题。喷射器位于尽可能最低的位置处，形成最佳水流流入喷流入口中。重量居中配置。另外，通过把发动机的重量直接放置在喷流驱动单元和水入口之上，使水入口露出水外的可能性较小，不会象在现有系统中那么频繁。当水入口露出水外时，在喷流驱动单元中动力和操纵机动性都会受到损失。

还优选的是，进入和流出喷流驱动单元的水路是轴向的或直的，而不是例如环形的或弯曲的。

另外，可以理解，尽管带是优选的，但发动机也可附装有一个链，或可附装有带有一系列的两个或更多个齿轮的直接驱动系统。可以使用离合器，但这不是必须的。

带驱动系统的优点在于效率。带驱动在理论上可将98％的发动机功率传递到喷流推动器。实际使用中的其它系统在功率传递到推进器或喷流推动器时损失了大约15％的发动机功率。

另外，认为对于喷流装置来说，这是最节省成本的方法。为了在最佳的效率下运转喷流装置，喷流装置的尺寸应该设置成适于相应输出功率以及所希望负载。对于最佳效率来说，现今运转的大多数的喷流式船只使用的喷流装置的尺寸太小。因为该喷流装置以发动机速度运行，所以是这样。较小的喷流装置能够以较高的速度运行(每分钟转度或“RPM”)，较大的喷流装置必须以较低的速度(RPM)运行。为了喷流装置以比发动机低的RPM运行，需要多少设置一些齿轮减速装置。当前，当减速装置设置就位时，其与传动装置一起工作。对于本发明的带驱动系统，能够通过使用不同尺寸的齿轮而以较低的RPM运转喷流装置，并且在安装时齿轮尺寸优选地匹配于发动机和喷流装置的尺寸。

喷流驱动单元17延伸穿过壳体13的尾部21而自壳体13中的开口20伸出。喷流驱动单元17具有水的入口22且定位成大致与船体11的底部23平齐。为所喷射的水提供流出路径的水排放装置24从壳体13的尾部伸出。喷射泵25安装在喷流驱动单元17内，用于通过该喷射泵将水抽到喷流驱动单元17中以及从水排放装置24排出。所示喷流驱动单元17低于吃水线26并在壳体13的前部18上支承于支架29上。

现在参考图6-9，其中，提供了一种用于喷流驱动单元17的根据优选实施方式的安装结构。如上所讨论的，喷流驱动单元17以可与发动机16协同运转的方式安装至壳体13。壳体13在其尾部21上设置有一个开口20。开口20与壳体13的内部连通。

喷流驱动单元17可以形成为一个可拆卸的盒。在一个优选地实施方式中，喷流驱动单元17容纳在一个可以拆卸的喷流单元壳体206内。喷流单元壳体206支撑一个驱动轴壳体201，驱动轴124设置在驱动轴壳体201内。驱动轴壳体201容置在开口20中并延伸穿过开口20且与壳体13形成水密密封。在一个优选的实施方式中，壳体201通过螺栓连接板202栓接到壳体13的匹配螺栓连接板204。如现有技术中公知的那样，可使用垫片和密封件来以水密密封的方式将壳体单元201装到壳体13上。

喷流驱动单元17形成为一个绕着驱动轴124的单元。因此，安装在壳体单元201内的驱动轴124能够通过简单地滑动包括壳体201在内的整个单元使之穿过开口20而容易地安装至壳体13。驱动轮28附设于驱动轴124，驱动轴124又附装于驱动带27，并且整个喷流推进单元附装于发动机壳体13。从而，在维持发动机结构与喷流单元结构间相分离的同时，提供了简单的装配方式，其中，所述发动机结构离开水以防止腐蚀，而喷流单元结构必须与水接触。

在一个实施方式中，驱动轴壳体201可滑动地容置在喷流单元壳体206内。喷流单元壳体206通过在尾部栓接壳体13而安装至壳体13的尾部21。为了维持舷外推进系统10的整体形状，发动机壳体13可以形成有凹部210，用以容置喷流单元壳体206。壳体206带有用于附装至壳体13的板208。

沿着驱动轴124的振动导致驱动轴的磨损和损坏。特别是在驱动轴124的各端处会是如此。如图9所示，支架212邻近驱动轮28在驱动轴124的端部处将驱动轴壳体201固定到壳体13的内部。支架212设置在驱动轴壳体201的任一侧上以在其端部处稳定驱动轴124。

在一个示例实施方式中，所述支架可由滚花的钢、铝、不锈钢或其它材料制成。对于海洋船舶环境来说，不锈钢提供了强度、耐腐蚀性以及重量的最佳结合。在优选的实施方式中，支架212需要尽可能靠近驱动轴124的端部附装以提供最佳的支撑，尽管可以理解在本发明的范围内，支架212可附装于发动机机舱内的各个位置。将支架212附装至驱动轴124的上方以及每一侧上，这提供了最佳的支撑，并同时使得能够够到支架以进行维修，并使得配件、螺栓孔、螺栓等尽可能地高出舱底区域。

通过将支架202大致设置在驱动轴壳体201长度的中部处，提供对驱动轴124的进一步支撑。当附装后，凸缘202置于壳体13和喷流单元壳体206之间，并牢固地附装至这两者，进一步沿其长度支撑驱动轴124。如上所讨论的，轴壳体201滑入发动机壳体13以及喷流单元壳体206。这三个元件通过焊接、螺栓连接或其它现有方式附装至凸缘202处，且喷流单元壳体206的螺栓连接板208栓接至壳体13的尾部21。以此方式，将喷流单元壳体206容置并定位在壳体13的尾部21上的容置区域210内。

在一优选实施方式中，使凸缘靠近驱动轴壳体的中部，从而提供了最好的支撑。在驱动轴端部处的其它支撑是有益的，但不是必须的。支撑系统可由滚花的钢、铝、不锈钢或其它材料制成。再次指出，对船舶船舶环境来说，不锈钢提供了强度、耐腐蚀性以及重量的最佳结合。

舷外推进单元10利用了与汽车中所使用的相类似的封闭环路冷却系统。在优选实施方式中，推进单元10利用水-水热交换其以与汽车中的散热装置相类似的方式来冷却的发动机16。以淡水作为经过循环经过发动机、水冷排出集管以及油冷却器(如果采用了的话)的水，就如同在汽车中那样。然而，推进单元10不会将发动机内部暴露于其运转中所使用的海水或脏的淡水。相反地，热的发动机水由发动机泵通过热交换器而循环，在热交换器处所述水通过循环的海水而被冷却。通过水喷流水喷流装置将海水泵送过热交换器，无需独立的发动机来驱动海水泵，也无需高维护费用的橡胶海水泵推动器。

在另一有利实施方式中，推进单元10可以装备有涡轮增压器。船舶推进单元10还可以包括不锈钢和铜镍合金的中间冷却器，以在压缩气体进入发动机进气集管之前对其进行冷却。以涡轮增压器压缩吸入空气的过程增加了空气的温度。在中间冷却器内以海水冷却吸入空气使得发动机可以产生更多的动力，更加经济，并减少发动机排放的烟以及其它污染物而符合环境标准。

在另一有利的实施方式中，船舶推进单元10可以装备有燃料冷却器。燃料注入发动机将多于发动机所需要的燃料传送至发动机。多余的燃料返回到燃料箱在后续时间内使用。在整个其间内，返回的燃料由发动机加热并趋于使燃料箱中的燃料温度升高。较高的燃料温度降低了发动机功率和性能。燃料冷却器消除了此问题。燃料冷却器以不锈钢或铜镍合金构造并利用海水来冷却。

现在参见图24，其中提供了利用冷却系统的舷外推进单元10的另一实施方式。为便于描述，类似的标号表示类似的结构。推进单元400包括发动机16和喷流驱动单元17。热交换器402由软管404耦连至喷流驱动单元17。热交换器402还通过软管406耦连至发动机16。第二软管408将热交换器402耦连至中间冷却器410。中间冷却器410由软管412连接至发动机16的排放装置414。另外，中间冷却器410耦连至发动机16的燃料管路以及发动机16的涡轮增压器。

在运转过程中，软管404耦连至喷流驱动单元17并且随着喷射流行进通过喷流驱动单元17而虹吸部分喷射流，使得水在压力作用下沿箭头M的方向进入热交换器402。软管406与热交换器402内的管路(未图示，但是本领域内公知)连通，该管路由从软管404流进该热交换器402的冷却水环绕。以此方式，发动机16与经过喷流驱动单元17的水隔离开。喷射流所提供的压力以及重力使得被加热的水沿箭头N的方向通过软管408流出热交换器402，进入中间冷却器410。中间冷却器410包括管路系统，所述管路系统与涡轮增压器、排放装置414、以及发动机16的燃料管线连通，对发动机内的空气和燃料进行冷却，以便为涡轮增压的发动机提供更高的效率。

应该指出，优选的是，热交换器402以及中间冷却器410均相对于发动机16的水平方向竖直地取向。以此方式，如果舷外推进系统10实际上未运行，那么重力将海水或淡水从热交换器402牵引至软管408或使之流回软管404。以此方式，在不需要时没有海水留在热交换器402内，减少对热交换器402内的管路或中间冷却器410内的结构的腐蚀。进一步地，热交换器402优选地由不锈钢和铜镍合金制成，这两种材料都是高耐腐蚀性合金，从而有助于确保发动机16的内部不会暴露于海水。另外，因为提供了封闭的冷却系统，在每次船只航行之后不需要冲洗发动机，发动机16将会有更长且更可靠的寿命。

现在参见图10-18，其中提供了喷流发动机的另一实施方式。为了便于描述，类似的标号指示类似的结构。水流出喷流装置的出口部分54(图1)而为舷外喷流推进发动机提供驱动力，转而为附装该舷外喷流推进发动机的船只提供驱动力。因为出口部分54如上所述地固定至壳体13的固定结构，故，需要一个机构用以允许换向操作和转向。如图10所示，一个整体上以标号300指示的戽斗组件(bucket assembly)在出口部分54处附装至喷流驱动单元17，从而通过戽斗组件300操作而使得水流出排水口24。

戽斗组件300包括一个戽斗壳体308。戽斗壳体308由一座板(sadddle)302支撑，该座板302由悬臂35从壳体13悬臂支撑。悬臂35可操作地连接于转向杆306。可以理解在本发明的范围内，可以使用任何支撑戽斗壳体308的结构，只要戽斗壳体308支撑在水排放装置24处来接收流出水排放装置24的水，戽斗壳体308具有用于接收流出水排放装置24的水的进入端口309以及用于使得水流出壳体308的第一排放装置311和第二排放装置314。

戽斗310可枢转地安装在壳体308上。戽斗连杆312连接于戽斗310以及换向线缆(reverse cable)314，换向线缆314控制连杆312使之沿箭头C的方向转动戽斗310至第一位置，在该第一位置，戽斗310打开而使水沿箭头A的方向流经排放装置311。连杆312还控制戽斗310而使之沿箭头B的方向运动，从而关闭第一排放装置311(图12)并重新确定水路的方向，使之经过壳体308的第二排放装置314。在排放装置314处设置有方向构件316，以基本上沿箭头D的方向向后朝着壳体13引导水。

应该指出的是，在此使用了一个枢转的戽斗形构件，但是可以使用任何选择性地打开和关闭水排放装置311的结构。在一优选实施方式中，仅为示例的方式，连杆机构312是一个具有枢轴的双臂结构，两个臂在连接至换向线缆314处彼此连接，使得换向线缆314沿箭头E方向的运动升高构件312的枢转点，一起带动两个臂(图14)，缩短距离，将戽斗310拉向座板302并沿箭头C的方向升高戽斗310。以此方式，使得水可基本上不受阻碍地沿箭头A通过，向前推动壳体13以及附装至其的船只。然而可以使用任何用于移动戽斗310的控制结构。

当换向线缆314沿箭头F(图12)方向运动时，构件12的臂展开(图15)，沿箭头B方向旋转戽斗310，关闭壳体308的一端，并迫使水沿箭头D的方向向后朝着船只退回。经开口314流出的水的力由引导构件316引导，沿相反的方向推动所述船只。换向线缆314通过机械或电气控制装置耦连至所述船只的控制系统。

在优选的实施方式中，换向线缆安装在一转向喷管上。这样以所安装的转向喷管提供最大的换向推力控制，以通过使用标准的3英寸行程线缆(stroke cable)以换向的戽斗来维持正常的换向方向。为了保持线缆在水之外，设计成竖直操作，即线缆结构安装成与基本上离开水位于喷流组件单元17之上的壳体308协同运转。这保持整个线缆——除了不锈钢的构件312的推/拉杆——位于标准吃水线的上方，消除了对船只密封或防锈的需要。为了防止在转向过程中换向戽斗向上或向下运动过多，换向线缆314靠近转向的旋转点定位，即靠近位于转向杆处的换向线缆304、306定位。

在一优选实施方式中，换向戽斗、杆、轴承以及螺栓由不锈钢制成，并且可以由诸如铝、玻璃纤维、塑料或任何刚性材料等的适当材料制成。线缆314的行程优选地限制为大约3英寸，并可以手动操作且以最小的力实现最大的反向量，这通过在排放装置之下放置一个附加的固定换向器或类似装置而实现，戽斗向下运动而到达全程的反向位置，当连接时，其为戽斗提供附加的反向旋转。线缆314的端部在座板302处具有一接头(球型)，以使线缆可在调整转向时保持固定，且还允许在任意转向或反向的戽斗位置上的角度改变。构件12的臂设置在船只处，且设计成在前向位置以及反向时锁定，消除线缆的回弹并允许在换向齿轮中使用全推力而不依赖线缆将戽斗保持在适当位置。

通过利用舷外马达，使得喷流驱动单元17的排放部分54与船只11的船体12间隔开，通过排水口314流出的壳体308的喷射水流基本上不会与船体11相作用。由此，船体基本上不会与流出的喷射水流相作用，且喷射发动机的效率在反向驱动时大大提高。

现在参见图16-18，转向杆306可枢转地连接至戽斗壳体308。转向杆306还耦连于船只11上的手动控制装置，使得驾驶员能够控制转向。转向杆306、戽斗组件308沿箭头G的方向旋转的运动产生左转弯或沿箭头H的方向旋转的运动产生右转弯。

壳体13的顶部30可从壳体的主体部分31移除，如图3所示。其内安装有内发动机16和喷流驱动单元17的壳体13可以通过一对支架32附装至船体11的尾横板12。支架32使得壳体13能够以与船体底部基本平齐或者高于船体底部的方式安装，以便减少碎屑的进入以及减少对野生生物的伤害。

现在参见图19-23，其中示出了发动机壳体的优选实施方式。在一优选实施方式中，壳体313具有凸起的下表面315。在一优选实施方式中，壳体313的下表面基本上是碗形的。在此优选但非限制性的实施方式中，该凸起表面置于比船体11底部高出1英寸或比船体11底部低2英寸之间。这显著地减少了喷流驱动单元17中的气穴现象。

随着所述船只的船体穿过水行进，空气混在水中，如同在任意泡沫尾迹中看到得一样。在经过喷流驱动单元17时，水中的空气引起气穴现象，这降低了舷外推进单元10的功率。然而，通过在船体的尾部位置提供圆的、凸起的下表面315，沿着壳体313的被淹没的底表面315提供了一个高压力区域。另外，在水经过壳体313时，其呈现如图22所示的形状。随着水沿箭头I的方向相对运动，其路径绕着壳体313扩宽，然后当其行进过壳体313时缩窄。这是因为当壳体313相对于周围的水穿过水运动时，沿着壳体313的表面形成一个高压区域的缘故。

因为空气的密度小于包含空气的水的密度而比水轻，所以空气要么沿箭头J(图19)的方向通过位于船体11和尾部壳体313之间的低压区域K逸出，要么如图23所示运动至壳体313的侧部。实际上，气泡通过高压从水中挤出。气泡320寻至壳体313侧部处的低压区域，使得剩下的水可以直接继续前进到入口22。壳体313的圆形形状还维持水在箭头L的方向上向其靠近，更有效地将气泡已经从中逸出的水朝着入口22引导。进入所述入口是“实心”的水，即在进入所述入口的水中基本上所有的气泡都已经去除，从而防止出现气穴现象。

应该指出的是，沿箭头L方向行进的水往往比远离壳体313的水运动得快，使得其紧贴于入口22。如图22所示当在压力下时其形状扩宽，更好地将气泡挤出所需水流。如图23所示，气泡320在受挤压时而自行逸出，使得更纯的水流324进入喷流驱动单元17的入口22。

在优选实施方式中，壳体313的凸起形状的宽度M大于入口的宽度N。以此方式，确保水在高压区域的中央处朝着入口22流动，进一步确保气泡320从水中的去除。在一优选实施方式中，壳体313的凸起部分的宽度大约为入口122的宽度的120％。再次地，在优选但非限制性的例子中，底部表面315可以在高于船体11的底部317一英寸至低于船体11的底部317两英寸的范围中定位。

在任何情况下，宽度应该足以使得气泡320如图21a所示偏转足够的宽度，气泡偏离开入口22足够大的半径范围，以便不论入口22是与船体11成一直线还是在左转或右转的过程中(图21b、21c)，都不会妨碍或进入入口22。如同可以看到的，当戽斗组件300基本上与船体11垂直时，所述船被向前驱动。当戽斗组件300与船体11形成的角度小于90度(在任一侧)时，船只转向。

船体11具有安装在其中的主燃料箱23，主燃料箱23具有燃料箱入口34以及燃料管线35，燃料管线35从燃料箱入口34延伸经过尾横板12并到达快速脱开连接装置36，在快速速脱开连接装置36处，燃料管线35能够快速地耦连至位于壳体13内的内部燃料管线37或与之脱开耦连。燃料管线37进入辅助内部燃料箱38，辅助内部燃料箱38具有连接于其上的燃料管线40，燃料管线40连接至燃料泵41，用于把燃料从辅助燃料箱38以及从主燃料箱33泵送至燃料管线42内，在该处，燃料直接供入发动机16的燃料注入装置。一燃料返回管线43连接至辅助燃料箱38以及除气器44，除气器44具有一泄放顶部45并具有源自发动机16的燃料注入装置的返回燃料管线46。

所示电池47安装在壳体13内，并且电池47通过地面管48连接至喷流驱动单元17。所述发动机和驱动单元通过电控线路50进行控制，电控线路50通过快速电连接器51连接——该快速电连接器51是穿过壳体13安装的防水连接器，进而连接至发动机16和离合器单元27，以控制舷外喷流驱动单元的运转。

壳体13的后壁21具有附装于其上的牵引支架52，用于附装管路。

如图4中所示，具有过滤盖34的主燃料箱33经燃料管线35连接于辅助燃料箱38，辅助燃料箱38具有辅助燃料箱开口55并具有燃料泵41，燃料泵41通过燃料管线40从辅助燃料箱38连接并通过管路42连接至燃料注入装置，并且通过除气器44从燃料注入装置返回且通过燃料管线43返回至辅助燃料箱38。通气管45连接于除气器44。

在运转时，船体1中安装有燃料箱33以及所有的控制装置和传感器。所述控制装置和传感器通过多路接线装置50连接，而燃料箱通过燃料管线35连接穿过尾横板12。接下来，舷外驱动单元10可在将该单元的底部与船体11的底部对正的位置中附装至尾横板12上的支架32。在优选实施方式中，支架32可以作为振动吸收装置以进一步减少对发动机16和喷流驱动单元17的振动。然后，仅仅将快速连接耦合装置36附装至燃料管线，将燃料管线连接至舷外喷流驱动单元，而快速耦合装置51的连接将电控装置连接。如果所述单元为了某种原因而必须去除，其可以通过卸下快速耦合装置36和51而脱开连接，以拆卸整个单元。舷外喷流单元10的制造方式如下：构造防水壳体13，在该防水壳体13内于平台14之下安装喷流驱动单元17并将发动机16安装至平台14上的发动机支架15，然后通过轮28将带驱动离合机构27连接在发动机16和喷流驱动单元17之间。

因为，在优选实施方式中，发动机16和喷流驱动单元17船作为一个整体出货，使用的喷流装置尺寸是已知的。较小的船只通常放弃减速器装置而仅仅使用小的、以发动机的速度运转的喷流装置。对于想使用较大喷流装置和减速装置的人而言，必须使用传动装置。这产生了额外的成本、额外的复杂度以及额外的传动改变，降低了发动机的效率。另外，尽管传动装置能够做得将特定的发动机匹配至特定的喷流装置，但是当前生产量抑制了成本。

本发明的另一主要优点在于，能够仅仅通过改变一个齿轮或两个齿轮而改变齿轮齿数比。由此，在单个喷流装置设计中，任意发动机功率能够匹配所需的RPM。采用四个或五个不同的喷流装置的情况下，可以覆盖从35HP到2000HP的发动机范围。这样，现在一个喷流装置能够使用从50HP到400HP的发动机。这是特别有利的，因为其不需要为不同发动机设计不同的喷流装置。

优选地，密封壳体13、201、206，主要来说，这用以产生浮力并保护发动机使之免遭腐蚀和损坏；然而，防止油和防冻剂泄漏到外部(周围的水)是其附带的优点。发动机的泄漏物能够通过在发动机的下部提供一个带独立排出装置的盘而被隔离。

尽管如此，可以理解，根据本发明，在某些模型中，水可以通过专门钻出的孔进入和流出热交换器和中间冷却器；然而，这些孔被密封以防止其进入或漏至发动机机舱内。另外，水可以进入排出端口。然而，发动机要充分高于吃水线，以防止水升高而进入发动机或发射机机舱。水还可以进入喷流入口并流出喷流喷管；通过密封喷流推动器轴周围的孔而防止水进入发动机机舱。在盖(水可以进入其中)中还可以有进气孔。这些装置还可制作有隔板，所述隔板设计用于排出在进入机舱之前通过盖进入的水。

尽管所述壳体的底部可以安装在任何合适的位置，例如大致与船体的底部平齐或高出船体的底部，任何在船只底部周围或与之平齐的位置均是可以使用的。在优选的位置中，所述壳体的底部大约低于所述船体底部一英寸，以确保或最大化进入喷流驱动单元进水口的洁净的水的量。另外，此位置将减少碎屑的进入并且将减少对野生生物的伤害。当然可以理解，此位置可以根据所述船的底部的构造而变化。因为喷流入口内置在壳体中，因此认为这是最佳的位置。尽管如此，在所述优选实施方式中，船只的底部中央是进水口的最佳深度位置。

在优选实施方式中，船舶推进单元10的转向喷管、戽斗组件300的排放装置通常位于船只尾横板之后大约30英寸处。这提供了优良的转向杠杆作用，并且以大的直径使水喷流装置313运动大量的水，其提供灵敏的转向相应(crisp steering response)以及以非常小的校准提供可靠的随动。船舶推进单元10的转向控制压力非常小并且不需要用于舒适驾驶的动力方向盘。

因为戽斗组件300、推进单元10提供“设置在制动装置上”的能力。当推进单元10变换成反向时，发动机和水喷流装置的所有动力施加以停止船只并将船只反向。如本文所述的，对装备有如上所述推进单元10的5000磅的船只进行的测试表明能够将所述船只容易地在两个船只长度内从30mph的速度完全停下来。

建议的停止舷外推进单元10的方式为降低发动机RPM大约50％并切换成反向。如果需要，发动机RPM可以增加。在紧急情况下，所述船只可以在任意功率设定情况下直接反向，但是那可能伤害船上的乘客。

船只内的可用空间通常是非常珍贵的。根据本发明的舷外推进系统相较于传统的舷外发动机在舷内/舷外和舷内系统方面具有明显的优点，其中，舷内/舷外和舷内系统需要宝贵船只内空间用于发动机和必备设备。因为在向上倾斜的外形的情形下通常需要船只内部空间，传统的舷外装置相较于本推进单元10存在不利之处。另外，许多舷外装置需要在尾横板中设置槽口来实现正确的推动器深度，在船只内需要第二“尾横板”以防止跟随的海水灌入船内。该空间是损失的船只空间。

推进单元10不需要船只内的空间用于其任何构件。船只内的空间的增加可以用于任何目的，例如用于乘客、活饵池、鱼舱、甚至用作休闲甲板。

因为发动机16安装在位于玻璃纤维壳内侧的高质量的振动隔离器上而壳体13使用第二振动隔离器系统的安装在船只尾横板上，所以提供超群与出人意料的安静与舒适环境。由此，乘船变得更加舒适且不再那么令人厌倦。

在运行时内燃机变热。发动机的热量在船只内以多种方式处理。发动机水冷系统设计成去除大量的所述热量，但是该系统在大约160-220华氏度运行以确保发动机正常地运转。热平衡以对流、辐射方式释放到发动机机舱的空气中。所述的热量在发动机机舱的区域中使人令人感觉非常不适，特别是在热天里。此问题对于任何舷内或UO驱动构造都是存在的。通风扇和隔热材料能够减轻这一问题，但是不能消除此问题。

舷外船舶发动机安装在船只后的尾横板之后。来自这些发动机的、没由水冷系统带到船外的热量释放到船只后方的空气中。这使得所有的舷外发动机相较于舷内安装的发动机具有显著的优点。

推进单元10具有另外的优点，因为其将发动机安装在密封盒内，进而盒内的空气通常被吸入该发动机内而通过排放装置排到水中。因此，乘客在船内将感觉不到任何由于推进单元所导致的空气的变暖。

由此，密封壳体313、推进单元10独特地设计有具有自浮能力。因为壳体是密封的，所以其提供浮力。实际上，在优选实施方式中，在大约1英尺的吃水时，其提供大约250lbs的浮力，在大约1.5英尺(18英寸)的吃水时，其提供大约500lbs的浮力，并且在大约2英尺的吃水时，其提供大约850lbs的浮力(基本上超过了船舶推进系统的总重量)。这对于任何船只来说都是有利的特征和优点，并且对于干舷尺寸低的小船只来说是特别有利的。

一些新型的四冲程舷外装置特别重，进而因为过重的重量导致排水孔被淹没而不能用在一些已有的船只上。至少一个船只制造商必须要重新设计其船只来容纳这些重的发动机。舷内/舷外以及舷内系统仅仅依靠船只提供其浮力。在所有的这些例子中，推进系统的重量降低了船只的货物与乘客的承载能力。

因为壳体的浮力，推进单元10使得船只独特地具有更大的载重能力，并且，作为进一步的优点，在船内有更多的可用空间可以使用。

推进单元10优选地使用不锈钢的喷水推动器，以将海水供应至热交换器而用于发动机冷却。如果所述推动器转动，则有水用于冷却功能。即使不锈钢推动器被严重损坏，也将有足够的水流来移动船只并提供发动机冷却。

Claims (34)

1.一种用于船只的舷外喷流驱动船舶系统，其包括：

壳体，其具有前侧部、后侧部以及顶部和底部，且所述壳体适于附装在所述船只的船体之后；

置于所述壳体内的发动机；以及

可释放地安装于所述壳体的喷流驱动单元，所述喷流驱动单元从所述壳体的尾部延伸并在所述壳体内可操作地耦连于所述发动机；所述喷流驱动单元包括喷流单元壳体以及置于所述喷流单元壳体之内并由所述喷流单元壳体支撑的驱动轴，所述喷流单元壳体由所述壳体可拆卸地容置。

2.如权利要求1所述的舷外喷流驱动船舶系统，进一步包括驱动轴壳体，所述驱动轴设置在该驱动轴壳体内，一驱动轴壳体支撑装置将所述驱动轴壳体耦连至所述壳体。

3.如权利要求2所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述喷流驱动单元包括一个附设于所述驱动轴并可操作地耦连于所述发动机的驱动轮，所述驱动轴壳体支撑装置在邻近所述驱动轮的驱动轴壳体端部处支撑所述驱动轴壳体。

4.如权利要求2所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述驱动轴壳体支撑装置大致在所述驱动轴壳体的中部处支撑所述驱动轴壳体。

5.如权利要求3所述的舷外喷流驱动船舶系统，进一步包括第二驱动轴壳体支撑装置，该第二驱动轴壳体支撑装置大致在所述驱动轴壳体中部处支撑所述驱动轴壳体。

6.如权利要求4所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述驱动轴壳体支撑装置设置在所述喷流单元壳体和所述壳体之间。

7.如权利要求2所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述驱动轴壳体由所述壳体和所述喷流单元壳体可拆卸地容置。

8.如权利要求1所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述喷流驱动单元包括水排放装置，一戽斗组件安装在所述喷流驱动单元上且设置成接纳来自所述水排放装置的喷射水流，所述戽斗组件包括一壳体，该戽斗组件的壳体具有用于接纳所述喷射水流的入射口、第一排放装置以及第二排放装置。

9.如权利要求8所述的舷外喷流驱动船舶系统，进一步包括安装于所述戽斗壳体的戽斗构件，并且所述戽斗构件能够在一第一位置和一第二位置之间运动，在所述第一位置，所述第一排放装置关闭，而在所述第二位置，所述第一排放装置打开，当所述戽斗处在所述第一位置时，所述戽斗使所述喷射水流通过所述第二排放装置流出。

10.如权利要求9所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述第二排放装置包括置于其内的引导构件，用于当喷射流流出所述第二排放装置时将该喷射流朝着所述船只引导。

11.如权利要求8所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述戽斗组件可旋转地安装于所述喷流驱动单元，以使其选择性地在与所述船只的船体基本上正交的第一位置和至少一个第二位置之间运动，其中在所述至少一个第二位置中，所述船只的船体和所述戽斗壳体之间形成一个小于90度的角度。

12.如权利要求1所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述壳体的底部表面具有凸起的形状。

13.如权利要求12所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述凸起的形状大致是碗形的。

14.如权利要求12所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述喷流驱动单元进一步包括进水口，所述进水口具有一宽度且所述底部表面的凸起形状具有一宽度，所述凸起形状的宽度大于所述进水口的宽度。

15.如权利要求12所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述船体具有底部表面，所述壳体附装至所述船体而使得所述壳体的底部表面基本上与所述船体的底部表面处在相同的水平面处。

16.如权利要求12所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中所述壳体的底部表面置于高出所述船体的底部一英寸与低于所述船体的底部两英寸之间。

17.如权利要求1所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述发动机相对于所述壳体基本上以竖直的方向取向，并且进一步包括一冷却系统，该冷却系统相对于所述发动机基本上以水平的方向取向。

18.如权利要求17所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述冷却系统进一步包括一个相对于所述发动机水平取向的热交换器，并且该热交换器与所述喷流驱动单元连通以接收在压力作用下来自所述喷流驱动单元的喷射水流，所述热交换器具有底部表面，所述喷射水流在该底部表面处进入所述热交换器。

19.如权利要求18所述的舷外喷流驱动船舶系统，进一步包括一个中间冷却器，该中间冷却器可操作地耦连于所述热交换器以从该热交换器接收水，且该中间冷却器耦连于由所述发动机处理的燃料和空气，用于加热该燃料和空气。

20.如权利要求18所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述热交换器构造成将所述热交换器所接收的喷射水流从所述发动机隔离开。

21.一种用于船舶的舷外喷流驱动船舶系统，其包括：

壳体，其具有前侧部、后侧部以及顶部和底部，且所述壳体适于附装在所述船只的船体之后；

置于所述壳体内的发动机；以及

安装于所述壳体的喷流驱动单元，所述喷流驱动单元在所述壳体内可操作地耦连于所述发动机；所述喷流驱动单元包括水排放装置，一戽斗组件安装在所述喷流驱动单元上且设置成接纳来自所述水排放装置的喷射水流，所戽斗组件包括一壳体，该戽斗组件壳体具有用于接纳所述喷射水流的入射端以及第一排放装置和第二排放装置。

22.如权利要求21所述的舷外喷流驱动船舶系统，进一步包括安装于所述戽斗壳体的戽斗构件，该戽斗构件能够在一第一位置和一第二位置之间运动，在所述第一位置，所述第一排放装置关闭，而在所述第二位置，所述第一排放装置打开，当所述戽斗处在所述第一位置时，所述戽斗使所述喷射水流通过所述第二排放装置流出。

23.如权利要求22所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述第二排放装置包括置于其内的引导构件，用于当喷射流流出所述第二排放装置时将所述喷射流朝着所述船只引导。

24.如权利要求23所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述舷外喷流驱动单元适于安装于所述船只，使得所述第二排放装置与所述船只间隔开，从而使所述船只基本上不会与从所述第二排放装置排出的喷射流相作用。

25.如权利要求21所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述戽斗组件可旋转地安装于所述喷流驱动单元以使其选择性地在与所述船只的船体基本上正交的第一位置和至少一个第二位置之间运动，其中在所述至少一个第二位置中，所述船只的船体和所述戽斗壳体之间形成一个小于90度的角度。

26.一种用于船舶的舷外喷流驱动船舶系统，其包括：

壳体，其具有前侧部、后侧部以及顶部和底部，且所述壳体适于附装在所述船只的船体之后；

置于所述壳体内的发动机；以及

安装于所述壳体的喷流驱动单元，该喷流驱动单元在所述壳体内可操作地耦连于所述发动机，所述壳体的底部表面具有凸起的形状。

27.如权利要求26所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述凸起的形状大致是碗形的。

28.如权利要求26所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述喷流驱动单元进一步包括进水口，所述进水口具有一宽度且所述底部表面的凸起形状具有一宽度，所述凸起形状的宽度大于所述进水口的宽度。

29.如权利要求26所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述船体具有底部表面，所述壳体附装至所述船体而使得所述壳体的底部表面基本上与所述船体的底部表面处在相同的水平面处。

30.如权利要求26所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述船体具有底部表面，且所述壳体的底部表面置于高出所述船体的底部一英寸与低于所述船体的底部两英寸之间。

31.一种用于船舶的舷外喷流驱动船舶系统，其包括：

壳体，其具有前侧部、后侧部以及顶部和底部，且所述壳体适于附装在所述船只的船体之后；

置于所述壳体内的发动机；以及

安装于所述壳体的喷流驱动单元，该喷流驱动单元在所述壳体内可操作地耦连至所述发动机，并且

进一步包括一冷却系统，该冷却系统相对于所述发动机基本上沿着水平轴线取向。

32.如权利要求31所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述冷却系统进一步包括一个相对于所述发动机水平取向的热交换器，并且所述热交换器与所述喷流驱动单元连通以在压力作用下接收来自所述喷流驱动单元的喷射水流，所述热交换器具有底部表面，并且所述喷射水流在该底部表面处进入所述热交换器。

33.如权利要求32所述的舷外喷流驱动船舶系统，进一步包括一个中间冷却器，该中间冷却器可操作地耦连于所述热交换器以从所述热交换器接收水，并且该中间冷却器耦连于由所述发动机处理的燃料和空气，用于加热该燃料和空气。

34.如权利要求32所述的舷外喷流驱动船舶系统，其中，所述热交换器构造成将所述热交换器所接收的喷射水流与所述发动机隔离开。

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