[发明专利]降低水运工具驱动功率要求的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于降低水运工具、尤其是船的驱动功率要求的装置。根据本发明的装置特别地适用于改善水运工具驱动系统的能量效率。

背景技术

现有技术中已知一种用于降低水运工具驱动功率要求的装置。在EP2100808A1中，这种装置包括例如前喷口(fore-nozzle)。该前喷口具体安装于推进器的近距离处或直接安装于从船的行驶方向来看的推进器的上游处。并且，在前喷口中提供有鳍板，即(导向)鳍板或水翼。前喷口基本上具有平圆锥截面形状，其中两个开口、进水口和出水口都配置为基本上圆形的开口，并且进水口的直径大于出水口的直径。结果，能够改善推进器流入，并通过安置在前喷口中的鳍板产生的特有预旋而降低推进器尾流的损失。通过此系统，可实现驱动功率要求的显著降低，并从而节省了燃料。

然而，上述先前已知的装置对于推进器流入具有相对较大的阻力，使得驱动功率要求在相应程度上的降低主要仅设于较慢或更重的载货船中，因此该已知装置通常仅用于这类船中。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于降低水运工具驱动功率要求的装置，所述装置还能够特别有效地用于快速和非常快速的水运工具，例如速度为20节或更高、或25节或更高的船。

在用于降低水运工具驱动功率要求的装置中实现了这个目的，所述装置包括前喷口、从前喷口向外突出的至少一个外鳍板。所述前喷口位于在船或水运工具行驶方向上的水运工具推进器的上游。用语“行驶方向”在本文中应理解为船或水运工具的向前行驶方向。推进器未非位于前喷口的内部，而是例如在科特导流管(Kort nozzle)或舵推进器中。另外，前喷口位于推进器的远处。前喷口设置为，流过所述前喷口的水流至少部分地引导至位于前喷口后面的推进器。前喷口通常为管状。然而，基本上任何其他类型的截面形状(例如多角截面形状)都是可行的。

前喷口可以形成为一部式或一片式、或由几个单个部分形成前喷口，其中单个部分优选地相互焊接或焊接至船体。优选地，前喷口的至少一部分位于船推进器的推进器轴下方。

前喷口仅包括喷口或喷口环的一部分(例如四分之一喷口环、三分之一喷口环、或二分之一喷口环等)是基本可行的。在此实施方式中，前喷口配置为当从圆周上方看时是开口的。然而优选地，前喷口配置为在圆周方向上闭合。为此，可将喷口设置为在圆周方向上连续环绕360度。在配置为多个部分的前喷口中，而且特别是具有闭合的喷口圆周的情况下，可将前喷口的单个部分连接至船体和/或轴管，从而船体和/或轴管形成喷口圆周的一部分。

作为前喷口绕圆周的优选闭合外形的结果，这具有由假定在两个开口(进水口和出水口)处闭合的前喷口的喷口表面区域围成的内部区域。根据本发明，由前喷口看时，至少一个外鳍板现置于该内部区域之外，而不是从前喷口向外突出。特别地，至少一个外鳍板可从前喷口的外侧突出。

与现有技术相比，在前喷口的外部提供与前喷口配合的鳍板，即至少一个外鳍板。方便地，外鳍板的至少一个末端区域设置于前喷口的外壁表面上，并且从该外部表面向外突出。也就是说，至少一个外鳍板的剩余区域位于前喷口的远处(除了外鳍板的一个末端区域)。作为鳍板在前喷口外部布置的第一结果，实现了前喷口的直径和/或剖面厚度(profile thickness)相对于现有技术中已知的装置显著减少，不过，至少一个(外)鳍板仍然得到流量损失较高且为了有效操作必须进行预旋的这些区域。如果只是减少了现有技术已知装置中的直径，则与本发明相比，鳍板不会从推进器延伸足够远(在从推进器毂看去的径向方向上)，因而对分别与推进器相关的流入不具有或仅较少程度低具有积极影响。

通过将一个或多个外鳍板附接至前喷口的外侧，可降低前喷口的直径并进而降低其阻力，从而该装置还可以用于较快或非常快的船，其中减少驱动功率要求的积极效果被保留，甚至可进一步改善。由于外鳍板从前喷口向外突出，而不是从推进器毂或轴管突出，因此自推进器轴线看时能够向外延伸得相对较远并仍然具有足够的强度，尤其是与弯曲应力有关的强度。

至少一个外鳍板为鳍板，即导向鳍板或水翼，其位于前喷口的外部。通常，至少一个外鳍板固定布置于前喷口上。本文中，术语“鳍板”基本上可以理解为影响推进器流入的任何导向装置，其中该鳍板通常具有水翼轮廓，即吸力面和压力面。因而，这种连接中的鳍板为定子意义上的流动导向表面，定子位于前喷口上并影响推进器流入。特别地，优选是鳍板具有特别是圆弧形状的向外弯曲的吸力面以及基本上平坦的压力面。