提高能量效率的船舶驱动系统的前喷嘴技术方案

本发明专利技术公开一种提高能量效率的船舶驱动系统的前喷嘴(10a，10b，10c)，为了进一步提高驱动效率，提出旋转地非对称地配置前喷嘴(10a，10b，10c)，该前喷嘴(10a，10b，10c)具有进水口(12)和出水口(13)，并在内部设置有鳍系统(14)，且该鳍系统(14)未设置在前喷嘴的入口区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及提高能量效率的船舶驱动系统的前喷嘴(pre-nozzle)。
技术介绍
现有技术中已有提高驱动功率要求的不同类型的船舶的驱动系统。例如，EP 2100 808 Al中公开的基于前喷嘴的用于船舶的驱动系统。驱动系统由螺旋桨和直接安装在螺旋桨上游的前喷嘴组成，前喷嘴包括整合在前喷嘴内的鳍或水翼。前喷嘴基本上具有扁平圆锥形切面(cut-out)，其中两个开口，即进 水口和出水口配置为环形开口，并且进水口的直径比出水口的直径大。因此，通过整合在前喷嘴内的鳍或水翼，能够提高螺旋桨流量以及减少由生成的前镟润(pre-swirl)造成的螺旋桨流上的损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供用于船舶驱动系统的前喷嘴，尤其用于慢速、大体积的船舶，用于进一步提闻驱动效率。上述目的由具有根据权利要求I所述的特征的装置实现。因此，这样配置船舶驱动系统的前喷嘴，尤其是前面描述的那种类型的船舶，以便鳍系统设置在前喷嘴内部。在这种情况下，前喷嘴在船舶的行驶方向位于螺旋桨的上游。“在船舶的行驶方向”在此处要理解成船舶行驶的前进方向。前喷嘴内没有螺旋桨，与比如柯特式导流管(Kort nozzle)内一样。而且，前喷嘴与螺旋桨相差一定距离。位于前喷嘴内部的鳍系统包括多个(比如四个或五个)鳍，这些鳍与螺旋桨轴成径向安装，并且连接到喷嘴体的内表面。在这种情况下，各个鳍优选地非对称地位于前喷嘴的内部。鳍可理解为鳍或水翼。位于前喷嘴内的鳍系统因此包括多个鳍或水翼。“前喷嘴内部”要理解为由在两个开口处概念上关闭的前喷嘴的喷嘴体所封闭的区域。因此，这样安装鳍系统的各个鳍，以便这些鳍基本上位于前喷嘴内部并且优选地完全位于前喷嘴内部，即不从前喷嘴的一个或两个开口中伸出。与此相反，这样安装船舶的螺旋桨，以便其基本上位于前喷嘴的外部，并且优选地不在任何点处延伸至前喷嘴内，即穿过前喷嘴的两个开口中的一个。鳍系统的各个鳍在前喷嘴的纵向上的延伸优选地比最短点处的前喷嘴的长度小或短。延伸在此处要理解为沿着前喷嘴的内表面的区域或长度，鳍在前喷嘴的纵向上在该区域或长度上延伸。特别优选的是，各个鳍在前喷嘴的纵向上的延伸小于前喷嘴的最短点处前喷嘴长度的90 %，极其优选地小于80 %，或者甚至小于60 %。纵向对应于流动方向。在这种情况下，各个鳍可设为相同或不同的角度。这就表示可不同地选择和调整各个鳍的攻角。攻角对应于沿着前喷嘴的内表面的母线和朝向内表面的鳍的边缘的侧边之间的角。因此，鳍与流动方向设有一个角，即攻角。而且，鳍最好基本上位于后部区域内，即在朝向螺旋桨的区域内。因此，前喷嘴的入口区域没有鳍系统，并且仅仅用于加快水流。位于前喷嘴的后部区域内的鳍系统或位于入口区域之后的鳍系统用于(额外)产生前漩涡。而且，本专利技术的前喷嘴配置为旋转地非对称。因此前喷嘴的旋转轴这样沿着前喷嘴，所以从横截面的角度看前喷嘴时，前喷嘴在中心上垂直和水平对准，并且优选地穿过出水口的中心。由于前喷嘴的旋转非对称的配置，因此在关于旋转轴以任意角度旋转的过程中，前喷嘴不会映射到前喷嘴本身上。因此，各个表面部分，比如出水口区域内的部分，本身具有旋转非对称的特性，但是前喷嘴作为整体并非旋转体。而且，旋转非对称与前喷嘴内部的鳍系统无关。因此无论怎样设置各个鳍，前喷嘴均旋转地非对称。位于前喷嘴下游的并且与前喷嘴相隔一个距离的螺旋桨固定，即可旋转，但是不可(水平或垂直地)关于螺旋桨轴枢转，并且可旋转地安装在艉轴管内。在这种情况下，前喷嘴的位置可使得向上设置的旋转轴位于螺旋 桨轴的上面。因此前喷嘴的重心位于螺旋桨轴的外面。因此，可这样安装前喷嘴，以便其旋转轴与螺旋桨轴平行或者与螺旋桨轴成一个角度，因此旋转轴相对于螺旋桨轴倾斜。前喷嘴相对于螺旋桨轴在水平方向中心对准。因此，前喷嘴的旋转轴与螺旋桨轴位于一个垂直平面内。现有技术中已知喷嘴，这些喷嘴由大概垂直的平面分割成两等份，其中这两等份沿着垂直平面在纵向上彼此偏移。本专利技术的前喷嘴不包括两个以上在纵向上偏移的等份。因此，出水口区域优选地在仅仅一个平面上延伸，并且尤其不在彼此偏移的平面上延伸。前喷嘴优选地配置为周围封闭。比如，前喷嘴可配置为一个整体并且在整个周长上封闭。而且，前喷嘴可由两个或多个部分构成，其中在装配的状态下，前喷嘴在整个周长上封闭。在这种情况下，部分船体(比如艉轴管)也可用于周向上封闭前喷嘴。由于本专利技术的前喷嘴，所以能够进一步提高船舶的驱动效率，从而通过前喷嘴的配置提高螺旋桨流动，并且设置在前喷嘴内的鳍系统减少由前漩涡的生成所造成的螺旋桨喷嘴内的损失。尤其地，由于前喷嘴的旋转非对称配置，能够考虑不利的伴流区域，因此进一步提高螺旋桨流动。尤其为大型的满载的船舶时，比如油轮、散货船或拖轮，由于船舶的形状或船体的配置，船舶后部区域内(即螺旋桨和前喷嘴的区域内)的水速不同。比如，前喷嘴和螺旋桨的下区域的水速能够比前喷嘴或螺旋桨的上区域内的水速快。这特别是由于喷嘴和螺旋桨的方向的进水速度在上区域内比下区域内受到船体更严重地减速或偏转。由于前喷嘴的旋转非对称配置，能够考虑特殊的船舶形状以及进水速度的相关影响，因此前喷嘴尤其在不利的伴流区域内(比如前喷嘴或螺旋桨的上区域内)所加快的进水速度比在更有利的伴流区域内(比如前喷嘴或螺旋桨的下区域内)所加快的进水速度程度上更强。因此，螺旋桨的进水速度分布更均匀。因此，本专利技术的前喷嘴考虑具有不同伴流的区域，尤其是相对于特定的流速在前喷嘴的上、下区域内不同的伴流比。又一优势在于本专利技术的前喷嘴可避免或减少产生漩涡。这就表示船体所偏转的水流在喷嘴体的外表面上未出现或者仅仅出现了小部分，因此未产生或仅仅产生一些水涡流，因此整体上可增加推进效率。使用本专利技术的前喷嘴，并且尤其由于前喷嘴的设置，有利地影响了流动，从而未产生高阻力或强涡流。结果，本专利技术的设备以相同的驱动功率或其他功率可增大螺旋桨推力，因此，在不减少螺旋桨推力的同时，更低的驱动功率可节省能量。与旋转对称的前喷嘴的环形开口相比，进水口优选地向下和/或向上扩大。向上和向下的方向在此处与船舶上前喷嘴的内置状态有关。根据不利伴流的区域或者根据船体，本专利技术的前喷嘴的进水口向上或向下扩大。前喷嘴的进水口也能够向上和向下扩大。由于进水口的扩大，大量的水可流入前喷嘴的进水口，从而减少因船体所偏转的水流造成的损失，在非扩大的进水口中，这些被偏转的水流到达喷嘴体的外区域。由于流入增大，所以提闻了效率。而且，两个开口区域、进水口区域或出水口区域中的至少一个在垂直方向的长度最好大于在水平方向的长度。在所有情况下，前喷嘴开口区域要理解为由前喷嘴的喷嘴体的前端边缘封闭的表面。喷嘴体通常由所谓的“喷嘴环”构成。喷嘴体包括所谓的前喷嘴的外壳，其中喷嘴体包括内表面和外表面，这两个表面通常彼此间隔开。鳍系统并非喷嘴体的一部分，但是在喷嘴体的内表面上连接到喷嘴体。 开口区域在一个或多个平面或曲面上形成。沿着其垂直中心线从上往下看时，在垂直方向上的长度要理解为开口区域的长度。因此，与垂直方向相似，水平方向的最大长度要理解为最大扩大区域内的开口区域的宽度。比如椭圆形开口区域在水平方向上在其水平中心线的区域内具有最大的长度，并且在垂直方向上在其垂直中心线的区域内具有最大的长度。因此两个开口区域(即进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.02.25 DE 202011000439.2;2011.07.12 EP 11173671.ー种船舶驱动系统的前喷嘴(10a, 10b, 10c)，该前喷嘴(10a, 10b, 10c)包括进水ロ(12)和出水ロ(13)，其中该前喷嘴(10a，10b，IOc)的内部设置有鳍系统(14)，该鳍系统(14)未安装在该前喷嘴(10a，10b，IOc)的入口区域，且该前喷嘴(10a，10b，IOc)内部未设置螺旋桨，其特征在干，该前喷嘴(10a，10b，IOc)配置成旋转地非対称。2.根据权利要求I所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的进水口(12)尤其向下和/或向上扩大，以便提高进水量。3.根据权利要求I或2所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的进水ロ (12)和出水ロ (13)的开ロ区域(19，20)均由所述前喷嘴(10a, 10b, IOc)的喷嘴体(11)的前端边缘(31，32)封闭，其中两个封闭的开ロ区域(19，20)中的至少ー个在上型线(23)和下型线(24)之间的长度比在水平方向的长度长。4.根据权利要求3所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的进水侧开ロ区域(19)比具有相同中心半径的旋转对称的前喷嘴的进水侧开ロ区域大。5.根据前述任一项权利要求所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)至少部分围绕船舶的螺旋桨轴(41)。6.根据前述任一项权利要求所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的进水口(12)和出水ロ(13)的开ロ区域(19，20)均由所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的喷嘴体(11)的前端边缘(31，32)封闭，其中所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的两个开ロ区域(19，20)彼此至少部分不平行。7.根据前述任一项权利要求所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)具有轮廓长度(21，22)，其中轮廓长度不恒定，尤其在前喷嘴(10a，10b，IOc)的上区域内，更优选地在旋转轴(18)的区域内，该轮廓长度比前喷嘴(10a，10b，IOc)的下区域内的轮廓长度大。8.根据权利要求7所述的前喷嘴，其特征在干，从上往下看时，所述前喷嘴(10a，10b，10c)的轮廓长度(21，22)在至少ー个区域内，优选地在下区域内连续地减小。9.根据前述任一项权利要求所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的进水口(12)和出水ロ(13)的开ロ区域(19，20)均由所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的喷嘴体(11)的前端边缘(31，32)封闭，其中前喷嘴(10a, 10b, IOc)的进水侧开ロ区域(19)与前喷嘴(10a，10b，IOc)的横截面区域(34...

【专利技术属性】
技术研发人员：德克·莱曼，弗里德里希·密维斯，
申请(专利权)人：贝克船舶系统有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：