[发明专利]推进及转向装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于船舶的推进及转向装置。该类型的装置包括螺旋桨、布置在螺旋桨后面的舵和设置在舵的舵叶上的球状体。

背景技术

用于推进船舶的最常规的手段是螺旋桨，其具有两个或更多个螺旋桨桨叶。为了减小燃料消耗和排放，螺旋桨的推进效率(其被定义为推进功率(也称为有效功率)和输出功率的比率)应该尽可能高。

对于特定的发动机功率，通常通过模型比例测试预先估计推进效率。一百多年前在当时的模型测试实践中形成的主流的观点建议螺旋桨和船舶的船体可以分别考虑和评估。然而实际上，螺旋桨和船体之间的相互作用是很重要的方面。如果为了获取最佳性能，螺旋桨和船体应该形成为一体并相互协调。这也适用于螺旋桨和船体附属件例如舵之间的相互作用。

为了改善螺旋桨和舵之间的相互作用，GB 762,445提出在螺旋桨后面沿螺旋桨轴延长线布置一球状体。为了克服螺旋桨滑流的收缩，其建议把球状体的自由突出的头部向上推成接近螺旋桨桨叶的后缘以重叠于螺旋桨桨毂。在一实施方式中，该球状体被一平衡舵的舵叶支撑，并且螺旋桨桨毂具有一凹槽，该凹槽与球状体的突出的头部接合以允许当舵叶转动时球状体相对于螺旋桨桨毂摇摆运动。

WO2006/112787A披露了一种船舶的推进和转向装置，其中与螺旋桨的桨毂一体的整流毂盖与球状体形成连续的流线型体，所述球状体被螺旋桨后的全铲式舵(full spade rudder)的舵叶支撑。球状体的前端和毂盖设计成当舵叶转动时保持球状体和毂盖之间窄的间隙不变。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有提高的螺旋桨效率的推进及转向装置。

根据本发明的的第一方面，提供一种用于船舶的推进及转向装置，该装置包括螺旋桨和布置在所述螺旋桨后面的舵，其中所述螺旋桨的尾端处的整流罩和设置在所述舵的舵叶上的球状体形成流线型体，所述流线型体除了所述整流罩和所述球状体之间的窄的间隙之外是连续的，以在所述舵叶转动时允许所述球状体相对于所述整流罩摇摆运动，并且其中所述舵叶的尾端设置有可活动的襟翼，。

当所述舵叶转动成使得所述球状体从所述整流罩的遮蔽中出来时，由所述球状体和毂盖形成的连续的流线型体被破坏，从而使流动摩擦增加并且形成了不希望有的紊流。然而，通过驱动襟翼，船舶不用转动所述舵叶或用所述舵叶更小的转角就可以被转向。因此，所述球状体从所述整流罩的遮蔽中出来的操纵情形会变少。这样，提高了推进效率并实现相当多的燃料节省量。

优选地，所述整流罩具有凹部，所述凹部由所述球状体的前端接合。

所述舵可以是全铲式舵。这种情况下，所述舵叶可以具有从所述舵叶的上端延伸到所述球状体的扭曲的上前缘和从所述舵叶的下端延伸到所述球状体的扭曲的下前缘。

可替换地，所述舵可以是具有固定的前头部的半铲式舵。这种情况下，所述前头部可以具有从所述前头部的上端延伸到所述前头部的下端的扭曲的上前缘，所述舵叶可以具有从所述舵叶的下端延伸到所述球状体的扭曲的下前缘。

全铲式舵或半铲式舵的扭曲使所述上前缘和所述下前缘与从所述螺旋桨后进来的水流对准，因而减小了螺旋桨的阻力，以及较高程度地减少螺旋桨气穴现象。

优选地，所述上前缘和所述下前缘中的至少一个具有恒定的扭曲角。该恒定的扭曲角可以实现可靠并且简单地制造舵。

对于给定的所述舵叶的转动角度，所述舵叶的枢转轴线设置得离所述舵的所述前缘越远，或者所述球状体距离所述螺旋桨的旋转轴线越远，根据本发明的推进及转向装置的推进效率和燃料节省量会越显著。同时，改善了舵的平衡，提高了低船速时舵的效率。为此，所述舵叶的所述枢转轴线优选地位于向船尾方向的最大舵长的30-50％处，更优选地位于向船尾方向的所述最大舵长的35-50％处，最佳地位于向船尾方向的所述最大舵长的40-50％处。

通过以下方法中的至少一个也可以提高推进效率和燃料节省量：所述球状体在宽度上基本上等于或大于所述整流罩的尾端处的直径并具有大于宽度的高度。所述球状体的尾端在所述舵叶的一侧位于所述螺旋桨的所述旋转轴线的高度之上，并且在所述舵叶的另一侧位于所述螺旋桨的所述旋转轴线的高度之下。所述整流罩具有朝向所述球状体的凹的形状。

根据本发明的第二方面，提供一种具有如上所述的推进及转向装置的船舶。

附图说明

图1示出了根据本发明第一实施方式的推进及转向装置。

图2是带有上下截面的图1中的舵的示意图。

图3示出了图2的上截面。

图4示出了图2的下截面。

图5示出了根据本发明第二实施方式的推进及转向装置。

具体实施方式