專利名稱:由一個船只螺旋推進器及一個導(dǎo)輪所構(gòu)成的裝置的制作方法
本發(fā)明關(guān)于一種由一個船只螺旋推進器及一個導(dǎo)輪所構(gòu)成的裝置，該導(dǎo)輪外接到螺旋推進器后方，且以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支承著，其翼片數(shù)目多于螺旋推進器的數(shù)目，而其轉(zhuǎn)速低于螺旋推進器的轉(zhuǎn)速，其中導(dǎo)輪的翼片形狀在螺旋推進器水流線(Propellerstrahl)內(nèi)呈渦輪鏟形。而在該水流線范圍外則設(shè)計成螺旋推進器翼片形。這是一種習知的裝置，見于德專利DE-PS 17 56 889。在這種裝置中，在船后面螺旋推進器水流中的水流能量一部分轉(zhuǎn)變成機械能，其中一部份用來驅(qū)動該導(dǎo)輪，而另一部分則由螺旋推進器水流線外的導(dǎo)輪翼片部分轉(zhuǎn)變成推進能量。然而根據(jù)流體動力學(xué)(hydrodynamischen)原理，如果導(dǎo)輪翼片數(shù)目大于螺旋推進器之翼片數(shù)目而其轉(zhuǎn)速低于后者之轉(zhuǎn)速，這種裝置才能比習知的螺旋推進器有顯著增加的推進能量。盡管這種裝置比習知之螺旋推進器多了額外的設(shè)備，但對能量回收(Energieruckgewinn)一特別是就船只燃料費節(jié)節(jié)漲高這一點來看相當有利。然而由于在這種螺旋推進器與導(dǎo)輪所構(gòu)成的裝置為一種雜復(fù)的水動力系統(tǒng)，在實用上這種裝置就設(shè)計及結(jié)構(gòu)來看，特別會遇到困難。
本發(fā)明的目的在于提供一種就各種條件來看都最適宜的上述那種裝置。
在前述那種裝置中，要達到這種目的的方法是在螺旋推進器與導(dǎo)輪相同轉(zhuǎn)向的情況下，在螺旋推進器水流線外的導(dǎo)輪翼片截面沿徑向的斜升度大致一定，而在螺旋推進器水流線內(nèi)的導(dǎo)輪翼片段的沿徑向的斜升度則從恒定值開始朝向軸頸(Nabe)方向穩(wěn)定增加。
由于螺旋推進器或?qū)л喌膹较蛞砥蔚男鄙确植妓?，故能大大影響其水動力性質(zhì)。它們顯示了一個令人驚奇的現(xiàn)象，即當螺旋推進器與導(dǎo)輪轉(zhuǎn)向一樣時，且導(dǎo)輪位于螺旋推進器水流線內(nèi)的徑向翼片段大致朝著軸頸方向的斜升度分布呈線性，則可得到最佳的結(jié)果，而且不論螺旋推進器設(shè)計成自由運轉(zhuǎn)(Freifahrend)的螺旋推進器或所謂的后流式螺旋推進器(Nachstromprepeller)都不受影響。導(dǎo)輪翼片段這種大體上呈線性的斜升度的分布方式使設(shè)計，實施及制造都能簡化。因為導(dǎo)輪與螺旋推進器是同向轉(zhuǎn)動，故翼片頻率可較小，這樣可適宜地改變該裝置的振動比例(Schwingungsverhal-ten)。如果導(dǎo)輪支承在螺旋推進器軸頸上，則該軸承速度維持很低，因此該支承裝置與密封裝置較易設(shè)計。這種原理-大體上恒定的斜度分布-也適用于導(dǎo)輪在螺旋推進器水流線外的翼片段。然而螺旋推進器水流線外的翼片段呈這種斜度分布時，仍然能適用于后流場(Na-chstromfeld)的情形。
在個別情形中，導(dǎo)輪之徑向翼片段的斜升度在軸徑的范圍處為該恒定值1.5～3倍。另方面，螺旋推進器水流線外的徑向翼片段的恒定值或恒定斜升度為螺旋推進器斜升度的2-3倍。
一般而言，在設(shè)計這類裝置的場合，從一種所謂最理想(optimal)的螺旋推進器著手，其最適宜之直徑要配合船只的驅(qū)動機器轉(zhuǎn)數(shù)，后流比例，以及螺旋流洞(Schraubenbrunnen)。如果船只的最適宜之螺旋推進器必需用一種由螺旋推進器及導(dǎo)輪所構(gòu)成的裝置來置換時，則可能會有空間的問題產(chǎn)生，因為在一種最適宜的螺旋推進器后方加裝一個額外的導(dǎo)輪幾乎或完全不可能。然而有一件使人驚奇的事，如果螺旋推進器的直徑小于相同轉(zhuǎn)速的最適宜螺旋推進器的直徑時，就不須放棄本發(fā)明這種裝置的優(yōu)點-尤其是能量回收這點。因此可在相同轉(zhuǎn)數(shù)的情形下直接減小螺旋推進器直徑，而不需為此增加螺旋推進器翼片數(shù)目之類的變化。如果這種直徑減小的螺旋推進器的斜升度大于最適宜之螺旋推進器之斜升度，則可能甚佳。
上述的那種關(guān)系，不論該裝置的螺旋推進器為一種變速螺旋推進器(Verstellpropeller)或一種噴嘴螺旋推進器(Dusenpropeller)都能適用。
以下配合本發(fā)明一實例;該附圖部分顯示一個螺旋推進器，它后面有一個導(dǎo)輪，另一圖顯示導(dǎo)輪和螺旋推進器的斜升度分布圖表。
圖示中顯示該裝置在一條船之尾部(Heck)(2)的螺旋流洞(1)(Schraubenbrunnen)內(nèi)，船其余部分未示。其中可見到一條軸(3)，螺旋推進器(5)的軸頸(Nabe)(4)固定在該軸上。螺旋推進器沿水流方向后方接著一個導(dǎo)輪(6)，導(dǎo)輪的軸頸(7)以可自由轉(zhuǎn)動的方式承接在螺旋推進器(5)的頸軸(4)上。該承接方式不特別作圖解。導(dǎo)輪(6)的直徑大于螺旋推進器(5)的直徑，且前者之翼片(葉片)數(shù)目也多于后者翼片數(shù)目。
導(dǎo)輪翼片在螺旋推進器水流線之內(nèi)的那一段(8)設(shè)計成呈渦輪鏟形，而在該水流線外的那一段(9)則呈螺旋推進器葉片的形狀。水流線內(nèi)的翼片段(8)的斜升度的方向是使導(dǎo)輪(6)與螺旋推進器(5)轉(zhuǎn)動方向相同，但轉(zhuǎn)速較低。螺旋推進器水流線以外的導(dǎo)輪翼片段(9)遂能產(chǎn)生一種額外的推進力。
圖中并顯示螺旋推進器(5)與導(dǎo)輪(6)的斜升度分布圖，是以斜升度P為橫軸，半徑R為縱軸。螺旋推進器(5)斜升度(10)近乎一定，用實線表示。這種斜升度也能適用于一種后流場。最適宜之螺旋推進器的斜升度(11)用虛線表示，它的值也是近乎一定，但較小，該最適宜之螺旋推進器的直徑略大于本裝置螺旋推進器(5)直徑。
圖表右邊為導(dǎo)輪(6)的徑向翼片段的斜升度分布圖。在螺旋推進器水流線以外的導(dǎo)輪(6)的翼片段(9)沿徑向之斜升度近乎恒定。然而在特殊情況下，這種斜升度分布方式也適用于一種后流場。在螺旋推進器水流線以內(nèi)或段(8)內(nèi)的徑向翼片段的斜升度分布情形，開始時等于翼片段(9)的接近恒定的斜升度(12)之值，而向著軸頸(7)呈恒定線性地增加。這種基本斜度分布(12)(13)情形，在使用后流式，變速式或噴嘴式螺旋器來代替具一定斜升度的螺旋推進器(5)的場合時，亦同樣適用。
在上述實施例中，螺旋推進器(5)直徑約5.2公尺，而最適當之螺旋推進器直徑則可為5.6公尺。螺旋推進器(5)之平均斜升度(10)約5.1公尺。
導(dǎo)輪直徑約6.7公尺，其翼片在螺旋推進器水流線外的段(9)中的斜升度約11.8公尺。而在軸頸(7)處徑向翼片段的斜升度(13)約22.3公尺。
此裝置的工作效率約0.69，而最適宜之螺旋推進器為0.65。
權(quán)利要求
1.一種由船只螺旋推進器(5)及一個導(dǎo)輪(6)所構(gòu)成的裝置，該導(dǎo)輪是以可旋轉(zhuǎn)自如的方式裝在螺旋推進器(5)的后方，其翼片數(shù)目多于螺旋推進器(5)，而轉(zhuǎn)速較螺旋推進器低，其中導(dǎo)輪(6)的翼片在螺旋推進器水流線內(nèi)設(shè)計成呈渦輪鏟狀，而在螺旋推進器水流線以外的部分設(shè)計成螺旋推進器葉片狀，其特征在螺旋推進器(5)與導(dǎo)輪(6)轉(zhuǎn)向相同，導(dǎo)輪(6)之徑向翼片段的斜升度(12)(13)在螺旋推進器水流線以外部分大體上為一定，而在螺旋推進器水流線以內(nèi)則由定值開始向軸頸(7)恒定地增加。
2.如權(quán)利要求
1的裝置，其特征在導(dǎo)輪(6)徑向之翼片段的斜升度(13)在螺旋推進器水流線內(nèi)的部分向著軸頸方向大致呈線性增加。
3.如權(quán)利要求
1或2的裝置，其特征在導(dǎo)輪(6)徑向之翼片段的斜升度(13)在軸頸處大約為該恒定值的1.5～3倍。
4.如權(quán)利要求
1-3中任一項的裝置，其特征在該徑向翼片段的恒定斜升度在螺旋推進器水流線外是螺旋推進器斜升度(10)的2～3倍。
5.如權(quán)利要求
1-4中任一項之裝置，其特征在螺旋推進器(5)之直徑較之一種具相同轉(zhuǎn)速及相同比負載(S-pezifische Belastung)的最適宜螺旋推進器的直徑為小。
6.如權(quán)利要求
5的裝置，其特征在該直徑較小的螺旋推進器(5)的斜升度(10)大于該最適宜的螺旋推進器的斜升度(11)。
7.如權(quán)利要求
1，2，3，4，5，6的裝置，其特征在該螺旋推進器為一種變速螺旋推進器。
8.如權(quán)利要求
1，2，3，4，5，6的裝置，其特征在該螺旋推進器為一種噴嘴螺旋推進器。
專利摘要
本發(fā)明關(guān)于一船只裝置，由一螺旋推進器(5)及一以旋轉(zhuǎn)自如方式承接于其后的導(dǎo)輪(6)所構(gòu)成，導(dǎo)輪(6)翼片數(shù)多于螺旋推進器者，而其轉(zhuǎn)數(shù)則較螺旋推進器為低，其中導(dǎo)輪(6)翼片的形狀，在螺旋推進器水流線之內(nèi)設(shè)計成蝸輪鏟形，而在該水流線外則呈螺旋推進器葉片形。要得到一種最適宜的裝置，是使導(dǎo)輪(6)與螺旋推進器(5)轉(zhuǎn)向相同，而導(dǎo)輪(6)徑向翼片段之斜升度(12)(13)在螺旋推進器水流線之外的部分沿徑向大致為定值，而在螺旋推進器水流線內(nèi)從定值開始，朝軸頸(7)方向恒定增加。
文檔編號B63H1/00GK85101081SQ85101081
公開日1987年1月24日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者奧托·格里姆 申請人:漢斯多夫公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan