具有推进系统的船舶技术方案

一种船舶推进系统具有至少一根从船舶船体（３）的尾部构件（２）向后延伸的轴（１）和用于驱动所述轴的驱动系统（９，１０，１１）。一个划水式推进器（４）安装在所述轴（１）上，其邻近船体后缘（７），因而推进器在船舶使用中在船体后形成的尾部构件空穴中工作。每个推进器（４）的桨叶（６）的间距（Ｓ）与叶弦（Ｃ）的比值（Ｓ／Ｃ）沿着桨叶的基本整个长度至少为２．０。这种推进系统具高工作效率，特别适用于高速船舶。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高速海洋船舶的推进系统。具体来说，本专利技术涉及具有高工作效率的改进的表面驱动推进系统。公知的高速船舶推进系统在低速、高速或整个需要的速度范围内显示性能的局限性。海洋船舶推进的最简单的形式，浸入式推进器，具有许多局限性，在高速时倾向于具有低效率特性。在1960年代推出的‘Z’型(或船尾)驱动装置对于较小船舶提供了高速时的改进的效率。但是，这种推进器在很高速度时存在问题，往往必须要安装划水式推进器替代之。对于高的船舶速度来说，安装在专门的表面驱动系统或安装在Z型驱动装置上的高速划水式推进器可给出最高的效率。但是，传统的划水式推进器在低速时很消耗能量。其原因之一是，由于这种推进器设计得是半浸入运转的，因而其直径比传统推进器大。因此，直到船舶已达到计划速度，推进器通常都过度地浸入，因而流量和扭矩需要过高。较少为人所知的第二个因素是，在低速和高功率下，桨叶在高的升力系数下运转，在桨叶后的汽穴宽大，一个桨叶空穴的外表面和后继桨叶的推进表面之间的距离小。因此，桨叶被有力地推靠在汽泡上，推力明显损失。这两个因素特别使装有表面驱动装置的船舶很难升向平面，这意味着它们必须装有功率过大的发动机。由于这些驱动装置的这些局限性，其使用受到限制，其成本高昂。另外，这样的推进器通常在船体之后相当距离上安装，使其在调动或在泊位时易于损坏。在大多数情形中，这种推进器不能充分抬升，以便使船舶能够冲上岸滩。近年来，对于下述两类船舶也日益广泛地采用了喷射泵驱动装置小性能舶及私人水上船舶(喷射自行车式船等)；以及较大的奢华快艇和特性工作船。但是，喷射驱动有许多明显的缺点实际上，效率通常低于60％，往往还低于50％。喷射驱动装置也较为复杂，往往很昂贵；安装工作也比其它驱动装置更为麻烦。本专利技术的目的是提供一种基本可避免或减轻上述缺陷中的一种或多种的推进系统。因此，我们提供一种水上船舶推进系统，该系统包括至少一根从船体的船尾构件向后延伸的轴；一个划水式推进器，它靠近船体后缘安装在所述至少一根轴上，使所述推进器在船舶使用中在船体的船尾构件后面形成的船尾构件空穴中工作；以及用于驱动所述至少一根轴的驱动装置；其中，所述推进器包括一个毂和多个倾斜隔开的桨叶，这些桨叶最好绕毂基本等距地间隔开来，桨叶间距(S)与叶弦(C)之比值(S／C)沿着桨叶的基本整个长度为至少2．0。本专利技术的推进系统的优点在于，桨叶间距与叶弦的高比值(沿每个桨叶的基本整个长度至少为2．0)能够比现有公知划水式推进器类型的推进系统的效率高得多，在现有的上述推进系统中桨叶间距与叶弦的比值一般一直处于整体的区域(the region of unity)内，或者更多地处低于整体(unity)。实现效率提高的一个原因在于，一个桨叶的后表面和后继的桨叶的推进表面之间的距离相对较大，因而在使用中后继的叶片的压力场在前一桨叶的后缘后面形成的桨叶空穴之后有相当的程度。由于这个特性而增加的效率主要见之于船舶的低速。相对较小的叶弦的另一优点是，每个桨叶入水及离水的过渡期间，与桨叶的叶弦相对较大的现有技术的表面驱动系统相比较，构成推进循环的一个相对较小的部分。桨叶在上述过渡期间以显著减小的效率工作。下面将会理解，与船舶的船体相关的术语“船尾构件空穴”是指在船舶启动后及在船舶低速和高速下紧靠船体的尾缘后形成的气袋、通过使推进器靠近船体尾缘设置，从而在所形成的上述船尾构件空穴中工作，我们可以避免过大的功率损失，而所述功率损失的原因在于在桨叶在高的水旋涡速度区域内工作的状况中(象在传统的推进系统中那样)的搅拌效应。与每个桨叶有关，术语“桨叶空穴”是指在使用中推进器的每个桨叶的后缘后面形成的(水下的)的蒸汽空间。相邻桨叶的桨叶间距(S)与叶弦(C)的比值(S／C)沿着桨叶的基本整个长度应在2至5或更大的范围内，最好在2．3至4．0的范围内。虽然比值S／C可选择得大于5，但是，显然存在一个上限，在该上限，桨叶将太细长了，实际上效率并不高。我们认为，在大多数比值S／C大于10的情形中都会发生上述情况。但是，当人们希望将低的发动机功率转换成高的推进器速度时，高比值就是需要的了。桨叶间距(S)与叶弦(C)的比值(S／C)沿着桨叶长度的至少90％，最好沿着桨叶长度的至少95％或更大，最好为至少2．0。推进器的毂最好相对较大。毂直径(Hd)与推进器直径(Pd)的比值(Hd／Pd)推荐为至少0．35，最好为0．4或更大。这种大的毂直径的优点在于，在低速时(推进器倾向于比在高的滑行速度时在水中处于更低的位置)，在推进器的每个转动中桨叶扫过的面积的一个大的百分比是在空中。在船舶低速时，高百分比的被扫过的空气需要在这样低的速度下得到高推力，这会特别有关。在公知的现有技术的推进系统中，在低速时，扫过区域的一个大的百分比是在水下，(因此，桨叶的工作需要从发动机得到更大的动力)。从而与本专利技术的系统相比较，引起在这样的低速下推力显著降低。另外，大的毂直径与推进器直径比值意味着与传统推进器相比沿着桨叶长度水流速度的变化要小得多，因而在偏离设计条件中性能的变化不那么显著一般来说，桨叶相对于毂直径越短，在水中产生的径向作用的流动力越小，而推进系统的效率越高。另外，桨叶越短，在使用中桨叶的扭曲和变形越小。在许多情形中，桨叶可以是恒定截面的，只是沿其长度扭转，而不引起性能的显著损失。推进器最好以下述方式安装在所述至少一根轴上，即，使推进器平面基本垂直于所述轴。另外，轴最好以下述方式安装在船舶上，即，使推进器平面垂直于推力直线。这样的优点在于可使得从发动机得到的推力在启动和低速时最大化。推进器直得最好也选择得相对较大。例如，推进器直径(Pd)与船体吃水(Hs)的比值(Pd／Hs)可以至少为1．4或更大。使用大直径的推进器的好处在于，使用与传统推进器相同的每分钟转数可以得到更大的圆周速度。在本专利技术的推进系统中，桨叶相对于推进器转动轴线的角度或“螺旋角(pitch)”(β)最好是可变的。这可以通过下述方式实现在推进系统中设置桨叶螺旋角控制装置，以便控制桨叶的螺旋角。桨叶螺旋角控制装置可以是机械装置和／或电装置和／或压力流体最好是液压装置。螺旋角控制装置最好形成和布置得使桨叶的螺旋角(β)可在50°和120°之间变化。通过以这种方式控制桨叶螺旋角，可以提高推进系统的总体效率。例如，所述桨叶控制装置可以形成和布置得在船舶低速工作范围内可使桨叶螺旋角可达80°，有些情形中接近90°。这样，对于一定的发动机功率来说可使可利用的推力最大化。在最简单的形式中，所述桨叶控制装置可以包括机械螺旋角控制装置，其形式为连接于安装桨叶的托架装置的螺旋角控制杆，所述控制杆和托架装置形成和布置得使控制杆的轴向运动转变成托架装置的转动，从而使桨叶转动，以便改变其(相对于推进器转动轴线的)角度或所谓的“螺旋角(pitch)”。安装推进器的轴一般是中空的，螺旋角控制杆设置在其中。推进系统最好包括至少两根从船舶船体尾部构件向后延伸的轴，每根轴具有装在其上的上述推进器。当设有两个推进器时，桨叶螺旋角控制装置最好可控制每个推进器上的桨叶的螺旋角。所述桨叶控制装置最好可形成和布置得可以根据船舶的需要的和／或实际的航向来改变，最好是独立地改变每个推进器的桨叶，从而使船舶的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶推进系统，该系统包括：至少一根从船舶船体的尾部构件（２）向后延伸的轴（１）；一个划水式推进器（４），其邻近于船体后缘（７）安装在所述至少一根轴上，因而所述推进器在船舶使用中在船体尾部构件后面形成的尾部构件空穴中工作；以及用于驱动所述至少一根轴的驱动装置；其中，所述推进器包括一个毂（５）和多个围绕毂基本等角度间隔开来的桨叶（６），桨叶间距（Ｓ）与叶弦（Ｃ）的比值（Ｓ／Ｃ）沿着桨叶的基本整个长度为至少２．０。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊恩詹姆斯杜坎，雨果安东尼杜坎，
申请(专利权)人：未来技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]