[发明专利]为轮船提供大直径螺旋桨的方法和具有大直径螺旋桨的轮船

说明书

技术领域

本发明涉及提高推进效率以及轮船乘坐舒适性的方法。

本发明还涉及一种具有提高推进效率以及轮船乘坐舒适性的螺旋桨结构的轮船。

背景技术

术语“轮船”在文中用于指代海洋船只，其通常具有足够大的尺寸来承载其自身小艇，诸如救生艇、充气艇或小气艇。所用的经验法则是“艇可以配装在轮船上，而轮船不可以配装在艇上”。

此外，术语“尾板”在文中用于指代形成船只的船尾的表面。尾板可以是平板或弯曲板，并且它们可以垂直、前倾(称为上翻)或后倾。尾板的底部末端可以大致处于吃水线上，在这种情况下，船只的船尾称为“方形船尾”，或者船身可以延续，使得中心线在终止于尾板之前适当处于吃水线上方，在这种情况下，船尾称为“悬伸船尾”。

轮船设计者面临的一个问题是将船身振动保持在可接受的水平。过大的振动不仅导致船只中出现令人不快的噪音，而且还可能对轮船结构产生危险的应力。此外，导致船身振动的作用力还导致其他不希望的影响。

船身振动问题在当今比过去更为严重，原因是轮船一般更大并且动力更大。动力增大导致使船身振动的激发力增大，并且尺寸增大使得船身更容易被这些力产生的振动所影响。

船身振动的主要原因是因螺旋桨产生的、在螺旋桨上方作用于船身的水压波动。由于穿过螺旋桨盘的尾流变化，就是说被螺旋桨叶片扫略出的区域存在变化，所以随着螺旋桨旋转，叶片承受明显的载荷变化。对于传统的单螺旋船尾构造，螺旋桨盘处的最大尾流可能是最小尾流的8倍。随着螺旋桨旋转，螺旋桨叶片上迅速变化的载荷的一个影响是在水中产生强烈的压力脉动，这种压力脉动将激发船身振动并且可能导致严重的螺旋桨叶片空隙腐蚀。

在传统轮船中，船尾轮廓为在螺旋桨上方向后卷曲成弧形，然后向上弯曲以形成轮船的尾部末端。这种弯曲形状对于在螺旋桨和处于螺旋桨上方的船身部分之间提供较大间隙是必要的，该间隙对于缓解螺旋桨在水中激发的压力波对船身的影响以及遵循轮船剩余部分产生的尾流模式是必要的。这种弯曲形状通常作为船尾框架铸件而形成一个部件。对于400000dwt的轮船来说，船尾框架可能有50英尺高并且重600吨。它制造起来极其昂贵，并且在到达船坞时，经常发现其发生扭曲，所以必须将额外的部件焊接到其上以校正其形状。

US3,983,829建议通过在船尾制作复杂轮廓来解决这个问题，制作复杂轮廓包括改进尾流模式并因此允许配装直径更大的螺旋桨。众所周知，可以通过降低轴RPM并增大螺旋桨直径来实现提高推进效率。但是，正如前述，US3,983,829建议的设计方案非常复杂，因此实际上非常昂贵，这也最可能是这种已知设计方案从1974年以来从未在市场上获得成功的一个原因。

发明内容

本发明的目的是提高推进效率以及轮船乘坐舒适性，这一目的根据附带的权利要求书所限定的本发明来实现。

针对所述技术问题的上述方案将有利于增大螺旋桨直径而不增大船身上的感生压力脉冲的可能性，并因此可能提高推进效率并提升轮船乘坐舒适性。

本发明进一步的优势以及其他方面将由独立权利要求以及以下描述来体现。

附图说明

在以下内容中，将参照优选实施方式和附图来更为详细地描述本发明。

图1是传统的现有技术方案的简略侧视图；

图2是具备根据本发明的推进结构的轮船的第一实施方式的简略侧视图；

图3是根据本发明的推进单元的第二实施方式；和

图4是根据本发明的实施方式的第三简略侧视图；

图5是根据图2的设计方案的轮船后视图。

具体实施方式

在图1中简略示出了根据现有技术的轮船1的侧视图。

轮船1具有船身1，船身具有基线11、船头12、船尾14和尾板13。在船尾14，布置有推进单元2，推进单元包括连接到螺旋桨轴21的螺旋浆20，螺旋桨轴又借助轴承22等旋转地固定到船身10。发动机24布置成驱动轴21。在螺旋桨20后部，布置有船舵3，船舵包括连接到舵杆31的铲形舵30，舵杆又旋转地固定到船身10的船尾14中。图中还示出了吃水线16(“设计吃水线”对应于承载用于其用途的“标准载荷”时轮船1的吃水线)。图中示出轮船1漂浮在水4中。图中简略示出了水4的表面40以及在以巡航速度推进轮船1时位于船身10的尾板13之后一定距离处存在的上升波浪的波峰41。如图所示，根据现有技术，螺旋桨的直径D通常最大占据基线11和吃水线16之间距离H的80％，原因是首先螺旋桨末端和船身之间必须存在足够大的间隙，以避免产生振动，第二，在水面40和螺旋桨末端之间必须存在一定的距离，以避免吸入空气。