提高能量效率的船舶驅動系統(tǒng)的前噴嘴的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種提高能量效率的船舶驅動系統(tǒng)的前噴嘴(10a,10b,10c)，為了進一步提高驅動效率，提出旋轉地非對稱地配置前噴嘴(10a,10b,10c)，該前噴嘴(10a,10b,10c)具有進水口(12)和出水口(13)，并在內部設置有鰭系統(tǒng)(14)，且該鰭系統(tǒng)(14)未設置在前噴嘴的入口區(qū)域。
【專利說明】提高能量效率的船舶驅動系統(tǒng)的前噴嘴
[0001]本申請是申請日為2012年02月27日，申請?zhí)枮?01210047950.0，發(fā)明名稱為“提高能量效率的船舶驅動系統(tǒng)的前噴嘴”的發(fā)明專利申請的分案申請。

【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及提高能量效率的船舶驅動系統(tǒng)的前噴嘴(pre-nozzle)。

【背景技術】
[0003]現(xiàn)有技術中已有提高驅動功率要求的不同類型的船舶的驅動系統(tǒng)。例如，EP 2100 808 Al中公開的基于前噴嘴的用于船舶的驅動系統(tǒng)。驅動系統(tǒng)由螺旋槳和直接安裝在螺旋槳上游的前噴嘴組成，前噴嘴包括整合在前噴嘴內的鰭或水翼。前噴嘴基本上具有扁平圓錐形切面(cut-out)，其中兩個開口，即進水口和出水口配置為環(huán)形開口，并且進水口的直徑比出水口的直徑大。因此，通過整合在前噴嘴內的鰭或水翼，能夠提高螺旋槳流量以及減少由生成的前鏇潤(pre-swirl)造成的螺旋槳流上的損失。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供用于船舶驅動系統(tǒng)的前噴嘴，尤其用于慢速、大體積的船舶，用于進一步提聞驅動效率。
[0005]上述目的由具有根據(jù)權利要求1所述的特征的裝置實現(xiàn)。
[0006]因此，這樣配置船舶驅動系統(tǒng)的前噴嘴，尤其是前面描述的那種類型的船舶，以便鰭系統(tǒng)設置在前噴嘴內部。在這種情況下，前噴嘴在船舶的行駛方向位于螺旋槳的上游。“在船舶的行駛方向”在此處要理解成船舶行駛的前進方向。前噴嘴內沒有螺旋槳，與比如柯特式導流管(Kort nozzle)內一樣。而且，前噴嘴與螺旋槳相差一定距離。位于前噴嘴內部的鰭系統(tǒng)包括多個(比如四個或五個)鰭，這些鰭與螺旋槳軸成徑向安裝，并且連接到噴嘴體的內表面。在這種情況下，各個鰭優(yōu)選地非對稱地位于前噴嘴的內部。鰭可理解為鰭或水翼。位于前噴嘴內的鰭系統(tǒng)因此包括多個鰭或水翼。
[0007]“前噴嘴內部”要理解為由在兩個開口處概念上關閉的前噴嘴的噴嘴體所封閉的區(qū)域。因此，這樣安裝鰭系統(tǒng)的各個鰭，以便這些鰭基本上位于前噴嘴內部并且優(yōu)選地完全位于前噴嘴內部，即不從前噴嘴的一個或兩個開口中伸出。與此相反，這樣安裝船舶的螺旋槳，以便其基本上位于前噴嘴的外部，并且優(yōu)選地不在任何點處延伸至前噴嘴內，即穿過前噴嘴的兩個開口中的一個。
[0008]鰭系統(tǒng)的各個鰭在前噴嘴的縱向上的延伸優(yōu)選地比最短點處的前噴嘴的長度小或短。延伸在此處要理解為沿著前噴嘴的內表面的區(qū)域或長度，鰭在前噴嘴的縱向上在該區(qū)域或長度上延伸。特別優(yōu)選的是，各個鰭在前噴嘴的縱向上的延伸小于前噴嘴的最短點處前噴嘴長度的90 %，極其優(yōu)選地小于80 %，或者甚至小于60 %。縱向對應于流動方向。在這種情況下，各個鰭可設為相同或不同的角度。這就表示可不同地選擇和調整各個鰭的攻角。攻角對應于沿著前噴嘴的內表面的母線和朝向內表面的鰭的邊緣的側邊之間的角。因此，鰭與流動方向設有一個角，即攻角。而且，鰭最好基本上位于后部區(qū)域內，即在朝向螺旋槳的區(qū)域內。因此，前噴嘴的入口區(qū)域沒有鰭系統(tǒng)，并且僅僅用于加快水流。位于前噴嘴的后部區(qū)域內的鰭系統(tǒng)或位于入口區(qū)域之后的鰭系統(tǒng)用于(額外)產(chǎn)生前漩渦。
[0009]而且，本發(fā)明的前噴嘴配置為旋轉地非對稱。因此前噴嘴的旋轉軸這樣沿著前噴嘴，所以從橫截面的角度看前噴嘴時，前噴嘴在中心上垂直和水平對準，并且優(yōu)選地穿過出水口的中心。由于前噴嘴的旋轉非對稱的配置，因此在關于旋轉軸以任意角度旋轉的過程中，前噴嘴不會映射到前噴嘴本身上。因此，各個表面部分，比如出水口區(qū)域內的部分，本身具有旋轉非對稱的特性，但是前噴嘴作為整體并非旋轉體。而且，旋轉非對稱與前噴嘴內部的鰭系統(tǒng)無關。因此無論怎樣設置各個鰭，前噴嘴均旋轉地非對稱。
[0010]位于前噴嘴下游的并且與前噴嘴相隔一個距離的螺旋槳固定，即可旋轉，但是不可(水平或垂直地)關于螺旋槳軸樞轉，并且可旋轉地安裝在艉軸管內。在這種情況下，前噴嘴的位置可使得向上設置的旋轉軸位于螺旋槳軸的上面。因此前噴嘴的重心位于螺旋槳軸的外面。因此，可這樣安裝前噴嘴，以便其旋轉軸與螺旋槳軸平行或者與螺旋槳軸成一個角度，因此旋轉軸相對于螺旋槳軸傾斜。
[0011 ] 前噴嘴相對于螺旋槳軸在水平方向中心對準。因此，前噴嘴的旋轉軸與螺旋槳軸位于一個垂直平面內。
[0012]現(xiàn)有技術中已知噴嘴，這些噴嘴由大概垂直的平面分割成兩等份，其中這兩等份沿著垂直平面在縱向上彼此偏移。本發(fā)明的前噴嘴不包括兩個以上在縱向上偏移的等份。因此，出水口區(qū)域優(yōu)選地在僅僅一個平面上延伸，并且尤其不在彼此偏移的平面上延伸。
[0013]前噴嘴優(yōu)選地配置為周圍封閉。比如，前噴嘴可配置為一個整體并且在整個周長上封閉。而且，前噴嘴可由兩個或多個部分構成，其中在裝配的狀態(tài)下，前噴嘴在整個周長上封閉。在這種情況下，部分船體(比如艉軸管)也可用于周向上封閉前噴嘴。
[0014]由于本發(fā)明的前噴嘴，所以能夠進一步提高船舶的驅動效率，從而通過前噴嘴的配置提高螺旋槳流動，并且設置在前噴嘴內的鰭系統(tǒng)減少由前漩渦的生成所造成的螺旋槳噴嘴內的損失。尤其地，由于前噴嘴的旋轉非對稱配置，能夠考慮不利的伴流區(qū)域，因此進一步提高螺旋槳流動。
[0015]尤其為大型的滿載的船舶時，比如油輪、散貨船或拖輪，由于船舶的形狀或船體的配置，船舶后部區(qū)域內(即螺旋槳和前噴嘴的區(qū)域內)的水速不同。比如，前噴嘴和螺旋槳的下區(qū)域的水速能夠比前噴嘴或螺旋槳的上區(qū)域內的水速快。這特別是由于噴嘴和螺旋槳的方向的進水速度在上區(qū)域內比下區(qū)域內受到船體更嚴重地減速或偏轉。由于前噴嘴的旋轉非對稱配置，能夠考慮特殊的船舶形狀以及進水速度的相關影響，因此前噴嘴尤其在不利的伴流區(qū)域內(比如前噴嘴或螺旋槳的上區(qū)域內)所加快的進水速度比在更有利的伴流區(qū)域內(比如前噴嘴或螺旋槳的下區(qū)域內)所加快的進水速度程度上更強。因此，螺旋槳的進水速度分布更均勻。因此，本發(fā)明的前噴嘴考慮具有不同伴流的區(qū)域，尤其是相對于特定的流速在前噴嘴的上、下區(qū)域內不同的伴流比。
[0016]又一優(yōu)勢在于本發(fā)明的前噴嘴可避免或減少產(chǎn)生漩渦。這就表示船體所偏轉的水流在噴嘴體的外表面上未出現(xiàn)或者僅僅出現(xiàn)了小部分，因此未產(chǎn)生或僅僅產(chǎn)生一些水渦流，因此整體上可增加推進效率。使用本發(fā)明的前噴嘴，并且尤其由于前噴嘴的設置，有利地影響了流動，從而未產(chǎn)生高阻力或強渦流。結果，本發(fā)明的設備以相同的驅動功率或其他功率可增大螺旋槳推力，因此，在不減少螺旋槳推力的同時，更低的驅動功率可節(jié)省能量。
[0017]與旋轉對稱的前噴嘴的環(huán)形開口相比，進水口優(yōu)選地向下和/或向上擴大。向上和向下的方向在此處與船舶上前噴嘴的內置狀態(tài)有關。根據(jù)不利伴流的區(qū)域或者根據(jù)船體，本發(fā)明的前噴嘴的進水口向上或向下擴大。前噴嘴的進水口也能夠向上和向下擴大。由于進水口的擴大，大量的水可流入前噴嘴的進水口，從而減少因船體所偏轉的水流造成的損失，在非擴大的進水口中，這些被偏轉的水流到達噴嘴體的外區(qū)域。由于流入增大，所以提聞了效率。
[0018]而且，兩個開口區(qū)域、進水口區(qū)域或出水口區(qū)域中的至少一個在垂直方向的長度最好大于在水平方向的長度。在所有情況下，前噴嘴開口區(qū)域要理解為由前噴嘴的噴嘴體的前端邊緣封閉的表面。噴嘴體通常由所謂的“噴嘴環(huán)”構成。噴嘴體包括所謂的前噴嘴的外殼，其中噴嘴體包括內表面和外表面，這兩個表面通常彼此間隔開。鰭系統(tǒng)并非噴嘴體的一部分，但是在噴嘴體的內表面上連接到噴嘴體。開口區(qū)域在一個或多個平面或曲面上形成。沿著其垂直中心線從上往下看時，在垂直方向上的長度要理解為開口區(qū)域的長度。因此，與垂直方向相似，水平方向的最大長度要理解為最大擴大區(qū)域內的開口區(qū)域的寬度。比如橢圓形開口區(qū)域在水平方向上在其水平中心線的區(qū)域內具有最大的長度，并且在垂直方向上在其垂直中心線的區(qū)域內具有最大的長度。因此兩個開口區(qū)域(即進口區(qū)域和出口區(qū)域)可形成為彼此平行、部分彼此平行以及彼此不平行。在這種情況下，垂直和水平方向的長度總是位于開口區(qū)域上，并且因此不需要將噴嘴體的上前側邊緣和噴嘴體的下邊緣直接連接。如果開口區(qū)域形成在若干個平面上，那么兩個長度中的至少一個長度具有彎頭和/或曲線輪廓。
[0019]前噴嘴的進水側開口區(qū)域優(yōu)選地比具有相同中心半徑的旋轉對稱的前噴嘴的進水側開口區(qū)域大。在前噴嘴的輪廓中心的區(qū)域內從橫截面上看前噴嘴時，中心半徑要理解為上噴嘴體弧的前噴嘴的半徑。因此，中心半徑為上圓弧的半徑，該圓弧在相對于前噴嘴的長度在前噴嘴中間的橫截面內可見。
[0020]而且，前噴嘴最好至少在某些區(qū)域內圍繞船舶的螺旋槳軸。這樣有利地安裝前噴嘴，以便其旋轉軸位于螺旋槳軸的上面，但是依然使用其下噴嘴體部分圍繞螺旋槳軸?；蛘呦聡娮祗w部分也可位于螺旋槳軸的上面。
[0021]而且，前噴嘴的進水口區(qū)域最好不與前噴嘴的出水口區(qū)域平行或者僅僅在某些區(qū)域內與其平行。比如，前噴嘴的出水口區(qū)域可(完全地)與前噴嘴的橫截面平行或者與旋轉軸的垂線平行，并且進水口區(qū)域可相對于前噴嘴的橫截面區(qū)域或者相對于前噴嘴的旋轉軸的垂線傾斜，或者可具有一個角度(至少在某些區(qū)域內)。
[0022]前噴嘴在上區(qū)域內的輪廓長度(profile length)最好大于下區(qū)域內的輪廓長度。該輪廓長度沿著前噴嘴的外側面延伸，因此沿著噴嘴體的母線延伸。因此，從上往下看時，輪廓長度不恒定并且減小。輪廓長度可以階梯狀的方式或突然地、線性地或遵循任何其他的函數(shù)從上往下減小。而且，輪廓長度最好保持恒定，比如在前噴嘴的上區(qū)域內，并且僅僅在下區(qū)域內減小。而且，旋轉軸區(qū)域內的前噴嘴的輪廓長度最好大于前噴嘴的下區(qū)域內的輪廓長度。
[0023]因此，從上往下看時，直流長度在前噴嘴內不恒定，并且在前噴嘴的上區(qū)域內比在前噴嘴的下區(qū)域內長。結果，并且尤其由于前噴嘴的橫截面變窄以及流動方向的設置，與前噴嘴的下區(qū)域內相比，前噴嘴的上區(qū)域內的水速加速程度更強或者在更長的加速距離上進行加速。因此，由于前噴嘴，與前噴嘴的下區(qū)域內已經(jīng)以更高的速度流入的水相比，在前噴嘴的上進口區(qū)域內，不利伴流的區(qū)域內的水速加速程度更強。因此，出水速度以及螺旋槳流速度在上、下區(qū)域內更均衡，或者速度差較小。而且，從上往下看時，輪廓長度的減小對應于進水口區(qū)域向下的擴大，因為在下區(qū)域內，開口現(xiàn)在因此可獲得更多以前噴嘴的恒定的輪廓長度從外部部分流入前噴嘴的外殼中的水并且這些水可流入前噴嘴內。
[0024]優(yōu)選地，這樣提供前噴嘴的進水口區(qū)域，以便該區(qū)域與前噴嘴的橫截面區(qū)域或者與前噴嘴的旋轉軸的垂線具有至少一個交叉角。此處，交叉角要理解為概念加長兩個接口的交叉點的區(qū)域內前噴嘴的進水口區(qū)域和橫截面區(qū)域而獲得的角度。因此交叉角對應于進水口區(qū)域和前噴嘴軸上的垂線或前噴嘴的旋轉軸之間的角度。由于可在若干個平面上形成進水口區(qū)域，所以進水口區(qū)域和橫截面區(qū)域因此相對于彼此可具有多個(比如兩個)交叉角。優(yōu)選地，交叉角小于或等于90°，特別優(yōu)選地小于60°，并且極其優(yōu)先地小于30°。
[0025]優(yōu)選地，前噴嘴的進水側開口區(qū)域和橫截面區(qū)域之間的交叉角至少在一個區(qū)域內恒定。從而該區(qū)域相對于進水口區(qū)域內前噴嘴的高度，包括至少I %，優(yōu)選地至少為5 %，特別優(yōu)選地為20%。而且，交叉角至少在該區(qū)域內大于0°。比如，交叉角在前噴嘴的整個高度上從上而下恒定。而且，規(guī)定交叉角僅僅在一個區(qū)域內恒定，比如前噴嘴的高度的下半部分，即旋轉軸之下。由于前噴嘴的高度必須不恒定，所以使用出水口區(qū)域內的前噴嘴的高度作為參考。
[0026]而且，前噴嘴的開口角比上齒形角(profile angle)最好大兩倍或者比下齒形角最好大兩倍。在這種情況下，前噴嘴的開口角度為前噴嘴的上、下型線(profile line)之間的角度。該型線為沿著前噴嘴體的外表面在前噴嘴的縱向上的母線。在這種情況下，上型線沿著前噴嘴的最高區(qū)域延伸，下型線沿著前噴嘴的最低區(qū)域延伸。因此，上型線的長度與前噴嘴的最上面的區(qū)域內的輪廓長度相同。下型線對應于前噴嘴的最下面的區(qū)域內的輪廓長度的長度。上齒形角對應于(概念上延長的)上型線和前噴嘴的(概念上延長的)旋轉軸之間的角度。因此下齒形角對應于(概念上延長的)旋轉軸和(概念上延長的)下型線之間的角度。因此，前噴嘴的開口角度對應于上齒形角和下齒形角的總和。
[0027]開口角優(yōu)選地比上齒形角大兩倍，因此下齒形角大于上齒形角。
[0028]前噴嘴的開口角也最好對應于兩倍的齒形角與交叉角的總和。因此，下齒形角對應于交叉角與上齒形角的總和。結果，向下看時，由交叉角(即橫截面區(qū)域和進水口區(qū)域之間的角度)擴大前噴嘴的開口。
[0029]前噴嘴的進水口區(qū)域優(yōu)選地彎曲或為曲線。在這種情況下，從上往下看時，進水口區(qū)域以恒定的曲率半徑可彎曲，或者可具有不同或若干個曲率半徑。而且，從上往下看時，進水口區(qū)域可具有一個彎頭或若干個彎頭。結果，進水口區(qū)域形成在若干個平面上，這些平面彼此優(yōu)選地構成一個角度。特別優(yōu)選地，進水口區(qū)域具有彎頭，因此形成在兩個平面的上面。在這種情況下，兩個平面彼此構成大于90°并小于180°的角度。
[0030]而且，前噴嘴的上、下型線之間的前噴嘴的輪廓長度最好從上往下連續(xù)下降。連續(xù)地在此處應理解為不中斷地。這就表示從上往下看時，輪廓長度連續(xù)下降。因此，從上往下看時，輪廓長度在任何區(qū)域都不增大，而是在一個區(qū)域內保持恒定，并且在下一個區(qū)域下降，或者從上往下看時不中斷地下降。在這種情況下，輪廓長度可線性下降，但是同時也從上往下遵循不同的函數(shù)。比如，從上往下看時，輪廓長度可以弓形輪廓降低。尤其地，輪廓長度在整個區(qū)域上(即前噴嘴的上、下型線之間)最好從上往下線性下降，因此交叉角的值恒定。因此，交叉角的值在前噴嘴的上、下型線之間的任何位置均恒定。
[0031]在又一個實施例中，規(guī)定前噴嘴的輪廓長度在前噴嘴的每個區(qū)域內恒定。因此，進水口區(qū)域和出水口區(qū)域彼此平行設置。
[0032]優(yōu)選地，從橫截面上看時，前噴嘴或前噴嘴的護套包括直線部分。尤其地，從橫截面上看時，前噴嘴體在前噴嘴的整個長度上包括直線部分。同時，從橫截面上看，直線部分最好與多個弓形部分相互連接。比如，從橫截面上看時，前噴嘴體可包括上、下弓形部分或弧形段，其中兩個弓形部分由直線部分互相連接。優(yōu)選地，兩個直線部分設置在前噴嘴的側邊緣內并且尤其是彼此相對。結果，從橫截面上看時，直線部分位于水平中心線的高度處或在旋轉軸的高度處沿著前噴嘴。在這種情況下，弓形部分比如為半圓形。而且，也可為其他的形式，比如橢圓形部分。直線部分優(yōu)選地具有矩形橫截面。因此，直線部分用于在垂直或水平方向加長前噴嘴開口區(qū)域。優(yōu)選地，前噴嘴的兩個開口區(qū)域在垂直方向由直線部分擴大，其中前噴嘴的高度因此比寬度大。另一個可能替換的實施例包括形成具有橢圓形橫截面的整個噴嘴體。
[0033]而且，至少一個前噴嘴開口區(qū)域(進口區(qū)域或出口區(qū)域)最好在上、下型線之間具有最大的長度，該長度與前噴嘴的平均輪廓長度的比率在1.5:1和4:1之間。該比率尤其優(yōu)選地在1.75:1和3:1之間或者在1.75:1和2.5:1之間，或者該比率在2:1的范圍內。前噴嘴的平均輪廓長度應理解為前噴嘴的平均輪廓長度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]使用特別優(yōu)選的實施例為實例，現(xiàn)在參考附圖解釋本發(fā)明。
[0035]在圖中:
[0036]圖1為前噴嘴進水口的主視圖或平面圖的旋轉非對稱的前噴嘴；
[0037]圖2為根據(jù)圖1的旋轉非對稱的前噴嘴的縱向剖視圖；
[0038]圖3為根據(jù)圖1的旋轉非對稱的前噴嘴的立體圖；
[0039]圖4為前噴嘴進水口的主視圖或平面圖的另一旋轉非對稱的前噴嘴；
[0040]圖5為根據(jù)圖4的前噴嘴的縱向剖視圖，在進水口的區(qū)域內，從上往下看時，輪廓長度線性下降；
[0041]圖6為根據(jù)圖4的前噴嘴的立體圖，從上往下看時，輪廓長度線性下降；
[0042]圖7為旋轉非對稱的前噴嘴，從上往下看時，輪廓長度線性下降，在進水口的主視圖或平面圖中輪廓長度恒定；
[0043]圖8為根據(jù)圖7的旋轉非對稱的前噴嘴的縱向剖視圖，具有恒定的輪廓長度；以及
[0044]圖9為根據(jù)圖7的旋轉非對稱的前噴嘴的立體圖，具有恒定的輪廓長度。
[0045]附圖標記說明
[0046]100船舶驅動系統(tǒng)
[0047]10a, 10b, 1c 前噴嘴
[0048]11噴嘴體
[0049]12 進口
[0050]13出口
[0051]14鰭系統(tǒng)
[0052]14a, 14b, 14c, 14d, 14e 鰭
[0053]15進水方向
[0054]16噴嘴體的內側
[0055]17噴嘴體的外側
[0056]18前噴嘴的旋轉軸
[0057]19進水口區(qū)域
[0058]20出水口區(qū)域
[0059]21上輪廓長度
[0060]22下輪廓長度
[0061]23上型線
[0062]24下型線
[0063]25，26 支架
[0064]27交叉角
[0065]28上齒形角
[0066]29下齒形角
[0067]30開口角
[0068]31噴嘴體的前側邊緣-前
[0069]32噴嘴體的前側邊緣-后
[0070]33中心半徑
[0071]34橫截面區(qū)域
[0072]35旋轉軸的垂線
[0073]36進水口區(qū)域的平面之間的角度
[0074]37，38直線部分
[0075]39,40弓形部分
[0076]41螺旋槳軸
[0077]42彎頭

【具體實施方式】
[0078]圖1到圖3顯示了具有鰭系統(tǒng)14的前噴嘴10a，該鰭系統(tǒng)設置在前噴嘴1a內部。鰭系統(tǒng)14此處由五個單獨的鰭14a、14b、14c、14d、14e組成，這些鰭徑向位于前噴嘴1a內部以及非對稱地位于圓周的上面。也能夠使用五個以上或以下的鰭。出水口 13的區(qū)域內的前噴嘴的高度比螺旋槳直徑小。出水口 13的區(qū)域內的前噴嘴的高度優(yōu)選地最大為螺旋槳直徑的90%，特別優(yōu)選地最大為80%，或者甚至最大為65%。
[0079]如圖1中所示，前噴嘴1a安裝成相對于船舶的螺旋槳軸41向上移動。因此，前噴嘴1a的旋轉軸18和螺旋槳軸41彼此不重合。其優(yōu)點在于，尤其在大型滿載的船舶中，不利的伴流區(qū)域通常位于上螺旋槳流入?yún)^(qū)域內，前噴嘴效應所增強的進水速度在此比下螺旋槳流入?yún)^(qū)域內的更大。進水方向15表示前噴嘴1a的方向上的進水方向，因此也為與船舶向前行駛相反的方向。
[0080]圖2和圖3進一步顯示前噴嘴1a的進水側開口 12向下擴大。在前噴嘴1a的上區(qū)域內，在前噴嘴1a的旋轉軸18之上，由前側邊緣31、32所封閉的開口區(qū)域19、20彼此平行。在前噴嘴1a的下區(qū)域內，從上往下看時，進水側的前噴嘴開口 12傾斜。因此，在兩個平面19a、19b上形成由前噴嘴1a的噴嘴體11的前側邊緣31所封閉的進水口區(qū)域19。這兩個平面彼此構成大于90°并且小于180°的角度36。
[0081]而且，向下傾斜的進水口區(qū)域19在彎頭42的區(qū)域內與前噴嘴1a的橫截面區(qū)域34或者前噴嘴1a的概念上平行設置的橫截面區(qū)域34形成交叉角27。
[0082]而且，前噴嘴1a因此在下區(qū)域內的輪廓長度22比上區(qū)域內的輪廓長度短。尤其地，從上往下看時，輪廓長度21、22恒定，直至彎頭42的區(qū)域。進一步地，從上往下看時，輪廓長度21、22在彎頭42和下輪廓線24之間線性下降。
[0083]尤其從圖2中顯然可以看出，前噴嘴1a的上、下型線23、24所形成的前噴嘴1a的開口角度30比兩個支腿(即上型線23和前噴嘴1a的旋轉軸18)所形成的上齒形角28大兩倍。與上齒形角28相似，下齒形角29由兩個支腿(即前噴嘴1a的旋轉軸18和下型線24)形成。從圖2中顯然可以看出，下齒形角29對應于交叉角27和上齒形角28的總和，結果獲得朝著底部放大的開口角30，該開口角對應于兩倍的上齒形角28與交叉角27的總和。因此，與具有彼此平行的環(huán)形開口區(qū)域的前噴嘴的開口相比，前噴嘴開口區(qū)域19被放大，尤其朝著底部放大。
[0084]進水口區(qū)域19的又一特征在于，從前面看時，由于在下區(qū)域內傾斜，開口 12具有橢圓形。而且進水側前噴嘴開口區(qū)域19的長度在垂直方向上比水平方向上更長，這是從上型線23往下型線24看。在這種情況下，垂直方向上的長度在進水口區(qū)域19的兩個平面上或者沿著開口區(qū)域延伸。前噴嘴1a的上、下型線23、24對應于前噴嘴1a的最上面或最下面區(qū)域內的母線。
[0085]圖2和圖3進一步顯示了兩個支架25、26，其中支架25位于前噴嘴1a的上區(qū)域內，另一個支架26位于前噴嘴1a的下區(qū)域內。這兩個支架25、26用于將前噴嘴1a安裝或固定到船體中。根據(jù)船舶的類型，支架25、26的數(shù)量可變化。而且，比如在噴嘴體11的側邊區(qū)域內能夠不同地安裝支架25、26。上支架25基本上位于前噴嘴1a的外部，下支架26基本上位于前噴嘴1a的內部，其中兩個支架25、26的部分越過前噴嘴1a朝著前面伸出。
[0086]由于前噴嘴1a的下輪廓長度22比前噴嘴1a的上輪廓長度23短，所以前噴嘴1a和水流的相關加速的效應在上區(qū)域內比在下區(qū)域內大。因此，前噴嘴1a內部的加速部分在下區(qū)域內比在上區(qū)域內短。因此，可實現(xiàn)通過上區(qū)域內(即不利的伴流的區(qū)域內)的水流比在下區(qū)域內的水流加速得更強。因此，不僅相對于船舶的螺旋槳軸41向上設置的前噴嘴1a更有利于不利的伴流的區(qū)域或更強地給水流加速，而且由于前噴嘴1a的輪廓長度21、22從上而下地降低，從而更好地補償上、下區(qū)域之間的水速。
[0087]圖4到圖6也顯示了具有擴大的進水口 10的前噴嘴10b。如根據(jù)圖1到圖3的前噴嘴1a中一樣，圖4到圖6中所示的前噴嘴1b在前噴嘴1b的上區(qū)域內的輪廓長度21也比前噴嘴1b的下區(qū)域內的輪廓長度長。為此，從上往下看時，進水口 12傾斜。與前噴嘴1a相反，進水口區(qū)域19僅僅形成在一個平面上，其中由于傾斜，該平面與前噴嘴1b的橫截面區(qū)域34或者與前噴嘴1b的出水口表面20并非完全平行。
[0088]從上往下看時，由于輪廓長度21，22在前噴嘴1b的整個高度上線性減小，所以進水口區(qū)域19和橫截面區(qū)域34或旋轉軸35的垂線之間的交叉角27在整個區(qū)域內恒定，即在前噴嘴1b的整個高度上。因此前噴嘴1b的開口角度30對應于上、下齒形角28、29的總和，其中前噴嘴1b的兩個齒形角28、29具有相同的大小。從上往下看時，由于傾斜，所以從前面看前噴嘴1b的平面圖，也具有橢圓形的開口形狀。垂直方向的進水口區(qū)域19(即從上往下看時，位于上、下型線23、24之間)的長度因此也比進水口區(qū)域19的水平方向上的寬度或長度更長。因此這些長度均在開口區(qū)域上或沿著開口區(qū)域延伸。
[0089]圖7到圖9顯示了具有兩個平行開口區(qū)域19、20的前噴嘴10c。與前噴嘴1a和1b相反，前噴嘴1c具有恒定的輪廓長度21、22。因此開口角度30對應于下齒形角28和上齒形角29的總和，其中下、上齒形角28、29相同。此處在前噴嘴1c的進水口區(qū)域19和橫截面區(qū)域34之間不形成交叉角27或者該交叉角為0°。
[0090]前噴嘴1c的噴嘴體11基本上包括四個部分，兩個弓形部分39、40以及兩個直線部分37、38。兩個直線部分37、38在前噴嘴1c的側邊區(qū)域內彼此相對。圖7中的前噴嘴1c的主視圖顯示兩個直線部分37、38位于前噴嘴1c的旋轉軸18的高度處，因此將下弓形部分和上弓形部分39、40互相連接。如圖7中所示的這兩個弓形部分39、40為半圓形或半圓弧部分。然而，弓形部分39、40也可具有不同的形狀，比如橢圓配置。
[0091]與前噴嘴10a、1b中一樣，前噴嘴1c內也具有進水口區(qū)域19，該區(qū)域在垂直方向的高度或長度比在水平方向的寬度或長度大。
[0092]橫截面圖中可識別的兩個直線部分37、38在前噴嘴1c的整個長度上恒定，如圖9中所示。然而，沿著前噴嘴1c也能夠形成楔形的或其他形狀的直線部分37、38，比如從進水口 12到出水口 13。因此，直線部分37、38的橫截面為矩形并且在本實例中恒定，沿著前噴嘴1c變化。比如，從前往后看時，矩形橫截面區(qū)域減小。直線部分37、38也能夠逐漸變窄，這就表示前噴嘴1c的橫截面區(qū)域34在出水口 13的區(qū)域內沒有任何直線部分37、38。
【權利要求】
1.一種船舶驅動系統(tǒng)的前噴嘴(10a, 10b, 10c)，該前噴嘴(10a, 10b, 10c)包括進水口(12)和出水口(13)，其中該前噴嘴(10a，10b，1c)的內部設置有鰭系統(tǒng)(14)，該鰭系統(tǒng)(14)未安裝在該前噴嘴(10a, 10b, 10c)的入口區(qū)域，且該前噴嘴(10a, 10b, 10c)內部未設置螺旋槳，其特征在于，該前噴嘴(10a，10b, 10c)配置成旋轉地非對稱；其中，所述鰭系統(tǒng)(14)由多個非對稱地位于所述前噴嘴(10a, 10b, 10c)內部的鰭(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的前噴嘴，其特征在于，所述鰭(14a，14b，14c，14d，14e)與螺旋槳軸(41)成徑向安裝，并且連接到噴嘴體(11)的內表面。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的前噴嘴，其特征在于，所述鰭系統(tǒng)(14)由五個鰭(14a，14b, 14c, 14d, 14e)組成。
4.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，各個所述鰭(14a，14b，14c，14d，14e)在所述前噴嘴(10a, 10b, 10c)的縱向上的延伸小于所述前噴嘴(10a, 10b, 10c)的最短點處所述前噴嘴(10a，10b，1c)的長度的90%，優(yōu)選地小于80%。
5.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(10a，10b,10c)的至少一個開口區(qū)域(19，20)在垂直方向上的最大長度與所述前噴嘴(10)的平均輪廓長度的比率在1.75:1和2.5:1之間。
6.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，所述出水口(13)的區(qū)域內的所述前噴嘴(10a，10b, 10c)的高度最大為螺旋槳直徑的80%，優(yōu)選地最大為螺旋槳直徑的65%。
7.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(10a，10b,10c)的上區(qū)域內設置有支架(25)，所述支架(25)基本上位于所述前噴嘴(10a，10b, 10c)的外部。
8.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(10a，10b,10c)的進水口(12)尤其向下和/或向上擴大，以便提高進水量。
9.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(10a，10b,10c)的進水口 (12)和出水口 (13)的開口區(qū)域(19，20)均由所述前噴嘴(10a, 10b, 10c)的噴嘴體(11)的前端邊緣(31，32)封閉，其中兩個封閉的開口區(qū)域(19，20)中的至少一個在上型線(23)和下型線(24)之間的長度比在水平方向的長度長。
10.根據(jù)權利要求9所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(10a，10b,10c)的進水側開口區(qū)域(19)比具有相同中心半徑的旋轉對稱的前噴嘴的進水側開口區(qū)域大。
11.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(10a，10b，10c)至少部分圍繞船舶的螺旋槳軸(41)。
12.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(10a，10b,10c)的進水口(12)和出水口(13)的開口區(qū)域(19，20)均由所述前噴嘴(10a，10b，1c)的噴嘴體(11)的前端邊緣(31，32)封閉，其中所述前噴嘴(10a，10b, 10c)的兩個開口區(qū)域(19，20)彼此至少部分不平行。
13.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(10a，10b,10c)具有輪廓長度(21，22)，其中輪廓長度不恒定，尤其在前噴嘴(10a，10b, 10c)的上區(qū)域內，更優(yōu)選地在旋轉軸(18)的區(qū)域內，該輪廓長度比前噴嘴(10a，10b, 10c)的下區(qū)域內的輪廓長度大。
14.根據(jù)權利要求13所述的前噴嘴，其特征在于，從上往下看時，所述前噴嘴(10a, 10b, 10c)的輪廓長度(21,22)在至少一個區(qū)域內，優(yōu)選地在下區(qū)域內連續(xù)地減小。
15.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(10a，10b,10c)的進水口 (12)和出水口 (13)的開口區(qū)域(19，20)均由所述前噴嘴(10a, 10b, 10c)的噴嘴體(11)的前端邊緣(31,32)封閉，其中前噴嘴(10a, 10b, 10c)的進水側開口區(qū)域(19)與前噴嘴(10a，10b, 10c)的橫截面區(qū)域(34)具有至少一個交叉角(27)。
16.根據(jù)權利要求15所述的前噴嘴，其特征在于，所述交叉角(27)恒定，并且在至少一個區(qū)域內大于0°。
17.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(10a，10b,10c)在前噴嘴(10a，10b, 10c)的上型線(23)和旋轉軸(18)之間具有上齒形角(28)和/或前噴嘴(10a, 10b, 10c)在前噴嘴(10a, 10b, 10c)的旋轉軸(18)和下型線(24)之間具有下齒形角(29)，其中前噴嘴(10a, 10b, 10c)的上、下型線(23，24)之間的前噴嘴(10a, 10b, 10c)的開口角(30)比上齒形角(28)大兩倍或者比下齒形角(29)大兩倍。
18.根據(jù)權利要求17所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(10a，10b,10c)的上、下型線(23，24)之間的前噴嘴(10a，10b, 10c)的開口角(30)對應于兩倍的上齒形角(28)與交叉角(27)的總和或者對應于兩倍的下齒形角(29)與交叉角(27)的總和。
19.根據(jù)權利要求17或18所述的前噴嘴，其特征在于，所述下齒形角(29)大于上齒形角(28)。
20.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(10a，10b,10c)的進水側開口區(qū)域(19)彎曲或為曲線，尤其形成在至少兩個平面上，這兩個平面彼此構成一個角度(36)，其中該角度(36)大于90°并且小于180°。
21.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(10a，10b,10c)的上、下型線(23，24)之間的前噴嘴(10a，10b, 10c)的輪廓長度(21，22)從上往下連續(xù)減小。
22.根據(jù)權利要求15-21中任一項所述的前噴嘴，其特征在于，所述交叉角(27)的值恒定。
23.根據(jù)權利要求1-11中任一項所述的前噴嘴，其特征在于，所述前噴嘴(1c)具有恒定的輪廓長度(21，22)，所以輪廓長度(21，22)在前噴嘴(1c)的整個區(qū)域內相同。
24.根據(jù)前述任一項權利要求所述的前噴嘴，其特征在于，從橫截面的角度來看，所述前噴嘴(10a，10b, 10c)的護套包括尤其兩個直線部分(37，38)，尤其在所述前噴嘴(10a, 10b, 10c)的整個長度上。
25.根據(jù)權利要求24所述的前噴嘴，其特征在于，從橫截面的角度來看，所述直線部分(37，38)與多個、尤其是兩個弓形部分(39，40)互相連接。
26.根據(jù)權利要求24或25所述的前噴嘴，其特征在于，所述直線部分(37，38)設置在前噴嘴(10)的側邊區(qū)域，尤其是彼此相對。
【文檔編號】B63H5/15GK104309791SQ201410461109
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2012年2月27日 優(yōu)先權日:2011年2月25日
【發(fā)明者】德克·萊曼, 弗里德里?！っ芫S斯 申請人:貝克船舶系統(tǒng)有限及兩合公司