CN107406123A - 用于船舶的发动机舱布置 - Google Patents

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Abstract

一种用于船舶(100)的发动机舱布置(10)包括形成在船舶(100)的船体(14)的后部的鳍板(12)。鳍板(12)从船体(14)向下突出并保护船舶(100)的螺旋桨(24)。齿轮箱(16)至少部分地布置在鳍板(12)中，并将联接到主发动机(20)的推进轴(18)的旋转传递到可驱动地联接到螺旋桨(24)的螺旋桨轴(22)。鳍板(12)为船舶(100)提供额外的浮力。螺旋桨轴(22)形成为相对较短的轴，而推进轴(18)形成为具有较小直径的高速/低扭矩轴。

Description

用于船舶的发动机舱布置
技术领域
本发明涉及船舶，更特别地涉及一种用于船舶的发动机舱布置。
背景技术
如近海补给船之类的船舶包括驱动一个或多个主螺旋桨以推进船舶的一个或多个燃烧发动机。该一个或多个主螺旋桨例如经由一个或多个驱动轴机械地联接到一个或多个发动机。该一个或多个发动机以指定的速度旋转，从而使得一个或多个主螺旋桨对应地旋转。例如，船舶可以包括可驱动地联接到一对主螺旋桨的一对柴油发动机。柴油发动机和主螺旋桨通常以恒定的速度运行。
为了将发动机的动力输出传递到主螺旋桨，齿轮箱可以布置在联接到发动机的推进轴与联接到相关螺旋桨的螺旋桨轴之间。齿轮箱构造为将推进轴的速度改变为适于使螺旋桨旋转的螺旋桨轴速度的变速机构。
WO 2014/118595 A1公开了一种用于具有船体的船舶的推进***，所述船体具有船体中央部分和船尾部分。推进***包括在船体中心线的相对侧上固定地安装到船体上的两个推进单元。每个推进单元包括承载螺旋桨的壳体。每个壳体还限定内部容积，其中设置有用于经由螺旋桨轴驱动螺旋桨的驱动机械。内部容积通向船体的内部。
US 2012/0129411 A1公开了一种船舶推进装置，其包括离合器、连接到离合器的水平输入/输出轴、连接到输入/输出轴的垂直轴、通过下锥齿轮连接到垂直轴的下端的水平螺旋桨轴、以及在螺旋桨轴的另一端侧的螺旋桨。电动发电机安装在底板上并直接连接到输入/输出轴的另一端侧。
US 4,028,004公开了一种可变螺距船舶螺旋桨，其具有由轮毂承载的叶片以及容纳在轮毂中并联接到叶片以改变叶片的螺距角的液压致动器。
本发明至少部分地涉及改进或克服现有***的一个或多个方面。
发明内容
在本发明的一个方面，一种用于船舶的发动机舱布置包括形成在船舶的船体的后部上的鳍板。鳍板从船体向下突出，并且齿轮箱至少部分地布置在鳍板内。推进轴可驱动地联接到齿轮箱，并且从齿轮箱延伸到船舶的前部并在船体内延伸。推进轴构造成连接到船舶的主发动机。螺旋桨轴可驱动地联接到齿轮箱并且从齿轮箱向后延伸到船舶的螺旋桨。
在本发明的另一方面，一种船舶包括上述方面的主发动机和发动机舱布置，其中该发动机舱布置的推进轴连接到主发动机以通过主发动机进行旋转。
通过以下的描述和附图，本发明的其他特征和方面将清晰可见。
附图说明
结合在本文中并组成说明书的一部分的附图图示了本发明的示例性实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1示出了包括根据本发明的发动机舱布置的船舶的局部侧视截面图；以及
图2示出了图1的发动机舱布置的示意性平面图。
具体实施方式
以下是本发明的示例性性实施例的详细描述。本文所描述的以及在附图中图示的示例性实施例意于教导本发明的原理，使得本领域的普通技术人员能够在许多不同的环境下以及针对许多不同的应用来实施和使用本发明。因此，这些示例性实施例并不意于且不应被视作为专利保护范围的限制性描述。相反，专利保护范围应当有所附权利要求书来限定。
本发明可以部分地基于这样的认识：可能有利的是提供一种齿轮箱，该齿轮箱将从船舶的主发动机延伸的推进轴联接到螺旋桨轴，而该螺旋桨轴联接到船舶的螺旋桨且靠近该螺旋桨。这便缩短了形成在螺旋桨轴中的液压导管的长度以使得螺旋桨轴的制造更加容易，这是因为待钻孔穿过螺旋桨轴的这些导管的长度较短。
此外，本发明可以至少部分地基于这样的认识：将齿轮箱布置在设置在船舶后部中的船舶船体上的鳍板中是有利的。通过这样做，鳍板能够保护螺旋桨，同时还提供额外的浮力。
此外，本发明可以基于以下的认识：上述优点中的一个或多个允许提供更大的螺旋桨以用于船舶。另外，上述布置可以允许在发动机与齿轮箱之间提供相对较长的但却具有较小直径的推进轴，也就是说，将该推进轴构造为高速/低扭矩轴。本发明的发动机舱布置可以特别地适用于北极船舶，例如北极供应船等。
在下文中，参考图1和图2描述了用于船舶的示例性发动机舱布置。图1示出了具有发动机舱布置10的船舶100的局部侧视截面图，而图2示出了图1的发动机舱布置的示意性平面图。
如图1所示，可以是北极船舶(例如，北极供应船或锚作拖船供应船)的船舶100包括船体14。
如图2所示，船舶100的动力***50包括一对主发动机20。每个主发动机20可以是构造为燃烧供应的气体和/或液体燃料以产生机械输出的内燃机。例如，每个主发动机20可以是柴油发动机、气体燃料发动机或者构造为燃烧气体燃料和液体燃料(例如柴油)这两者的双燃料发动机。或者，每个主发动机20可以构造为由发电机供电的电动机。每个主发动机20可以是构造为以变化的速度运行的变速发动机，或者可以是构造为以恒定的速度运行的恒速发动机。
还如图2所示，船舶100的动力***50还包括经由对应的推进轴18和螺旋桨轴22与一对发动机20机械地连接的一对螺旋桨24。推进轴18和螺旋桨轴22经由相应的齿轮箱16彼此可驱动地联接。推进轴18可以经由离合器(未示出)联接到齿轮箱16。
如图1所示，每个齿轮箱16至少部分地布置在形成在船舶100的船体14的后部中并从其向下突出的鳍板12内。在图1所示的示例中，每个齿轮箱16包括设置在鳍板12内并可驱动地联接到螺旋桨轴22的第一部分16a和设置在第一部分16a上方并可驱动地联接到推进轴18的第二部分16b。在图1所示的示例中，鳍板12通向船体14的内部。然而，应当理解，在其他实施例中，鳍板12的内部可以通过分隔壁或类似物与船体14的内部分离开来。此外，在一些实施例中，第一部分16a可以设置在鳍板12内，而第二部分16b可以设置在鳍板12外/上方。
如图1所示，诸如电动机26之类的辅助电机可驱动地联接到齿轮箱16，以向螺旋桨24提供辅助动力。在图1所示的示例中，电动机26可驱动地联接到齿轮箱16的第二部分16b，并且包括平行于推进轴18延伸的输出轴(未示出)。电动机26构造为向船舶100提供升压模式和/或升压安全保护模式。应当理解，在其他实施例中，电动机26可以被省略，或者可以布置在例如不是在齿轮箱16的前方但却是在其后方的不同位置处。在一些实施例中，电动机26可以构造为也为船舶100上的其他电力负载输出动力。
如图1所示，每个鳍板12形成在船体14的后部中并从船体14向下突出。在一些实施例中，每个鳍板12可以与船体14一体成型。在其他实施例中，每个鳍板12可以是通过适当的紧固装置紧固到船体14的单独的构件，例如，通过螺栓连接到或者焊接到船体14。至少鳍板12、齿轮箱16、推进轴18和螺旋桨轴22可以形成本发明的发动机舱布置。
每个螺旋桨24可是固定螺距螺旋桨，或者可以例如构造为可调螺距螺旋桨。每个螺旋桨24的叶片的螺距角可以例如使用包括螺距控制阀(未示出)的液压***来进行调节。可以在螺旋桨轴22中形成多个液压通道，用于供应液压流体以控制螺旋桨24的螺距。螺旋桨轴22经由齿轮箱16将主发动机20的旋转传递到螺旋桨24，从而使得螺旋桨24以与主发动机20的速度成比例或相等的速度进行旋转。可以通过调节螺旋桨24的叶片的螺距角来调节由螺旋桨24提供的推力。
如图1和图2所示，船舶100的动力***50还可以包括一对辅助发动机30，所述辅助发动机可以各自是以上结合主发动机20进行描述的类型。一对交流发电机(即发电机)32可以机械地连接到这对辅助发动机30。例如，每个交流发电机32的输入可以机械地连接到其中一个辅助发动机30的飞轮(未示出)。每个交流发电机32可以构造为从相关辅助发动机30接收机械输出并将其转换成电力。每个交流发电机32产生的电力可以提供给例如电动机26和/或与设置在船舶100的船首处的其中一个前部隧道推力器34相关联的电动机(未示出)，这样便可以产生水射流，从而形成便于操纵船舶100的转向力。同样地，由交流发电机32产生的电力也可以提供给与其中一个后部隧道推进器36相关联的电动机(未示出)。此外，由交流发电机32输出的电力可以供应给船舶100的一个或多个电力负载(未示出)。例如，电力负载可以是加热***、泵、导航及船桥***或船舶100上的其他辅助***。
如图1和图2所示，每个螺旋桨轴22形成的长度明显小于对应的推进轴18的长度。此外，每个推进轴18具有小于或等于对应的螺旋桨轴22的直径的直径。例如，每个推进轴18可以是构造为在大约500rpm和大约2200rpm之间旋转的高速/低扭矩轴，并且可以具有在大约0m和大约50m之间的长度和在大约100mm和大约300mm之间的直径。每个螺旋桨轴22可以具有小于10m的长度，例如，大约2m和大约10m之间。
每个齿轮箱16相对地靠近相关螺旋桨24的布置允许提供直径大于2m(例如，在大约2m和大约10m之间)的大螺旋桨。此外，从船体14突出的鳍板12可以为螺旋桨24提供保护。此外，鳍板12可以为船舶100提供额外的浮力。
在图1和图2所示的示例中，发动机舱布置10包括在船舶100的横向方向上间隔开的一对鳍板12，每个鳍板12具有至少部分地布置在其内的一个齿轮箱16。然而，将会容易地理解的是，在其他实施例中，可以仅设置单个鳍板12以及对应地单个齿轮箱16和单个主发动机20。同样地，在其他实施例中，可以设置两个以上的鳍板12、齿轮箱16和主发动机20。
另外，尽管图1和图2所示的船舶100的动力***50是包括内燃主发动机20和电动机26的混合动力***，但是在其他实施例中，也可以省略电动机26。另外，尽管在图1和图2所示的实施例中，提供了辅助发动机30来为例如隧道推力器34和36提供动力，但是在其他实施例中，隧道推力器34、36以及可选地其他电力负载可以由主发动机20提供动力，其中每个主发动机可以包括交流发电机32。
将容易理解的是，每个鳍板12可以具有任何适当的提供了形成在每个鳍板12内的内部空间的形状，该内部空间可至少部分地容纳齿轮箱16，同时还为船舶100提供额外的浮力。因此，本发明并不限于图1和图2所示的鳍板12的形状。
尽管上文已经将船舶100描述为北极船舶，但是将容易理解的是，本文所述的发动机舱布置可以用于任何其他类型的船舶中。
工业实用性
本文所公开的用于船舶的发动机舱布置通常适用于船舶，以提高其动力***的效率。特别地，本文公开的发动机舱布置可以允许使用较大的螺旋桨和将该螺旋桨连接到齿轮箱的较短的螺旋桨轴，其中该齿轮箱至少部分地设置在形成在船舶的船体上的鳍板内。
以下将参考图1和图2来描述具有发动机舱布置10的船舶100的示例性运行。
主发动机20可以燃烧诸如液体燃料和/或气体燃料之类的燃料，以提供输出动力。例如，由主发动机20提供的输出动力以作为相对较高速度的恒定速度来使可驱动地联接到主发动机20的一对推进轴18旋转。
以相对较高速度旋转的这对推进轴18可驱动地联接到设置在形成在船舶100的船体14上的一对鳍板12中。由于鳍板12靠近主螺旋桨24布置在船体14的后部中，因此，推进轴18可以形成为具有相对较小直径的相对较长的轴。
齿轮箱16将推进轴18的转速改变成不同的转速(例如，可以在推进轴18的转速的1/4至1/10之间的较低转速)，并将其传递到连接到螺旋桨24的螺旋桨轴22。例如，每个齿轮箱16可以构造为将相关推进轴18的相对较高的恒定速度改变成相关螺旋桨轴22的相对较低的恒定速度。在一些实施例中，每个齿轮箱16可以不构造为改变推进轴18的转速的变速机构，而是可以用作螺旋桨步骤，以将推进线的一部分布置在鳍板12内。
螺旋桨24的叶片角度可以是固定螺距，或者可以通过形成于螺旋桨轴22(未示出)中的液压导管供应液压流体来加以控制。因此，可以例如根据操作者指令来设置由螺旋桨24提供的期望推力。
尽管在本文中已经描述了本发明的优选实施例，但在不脱离以下权利要求书的范围的情况下可以包含改进和修改。

Claims (15)

1.一种用于船舶(100)的发动机舱布置(10)，其包括：
鳍板(12)，其形成在所述船舶(100)的船体(14)的后部上，所述鳍板(12)从所述船体(14)向下突出；
齿轮箱(16)，其至少部分地布置在所述鳍板(12)内；
推进轴(18)，其可驱动地联接到所述齿轮箱(16)，所述推进轴从所述齿轮箱(16)延伸到所述船舶(100)前部并在所述船体(14)内延伸，并且构造为连接到所述船舶(100)的主发动机或主电机(20)；以及
螺旋桨轴(22)，其可驱动地联接到所述齿轮箱(16)，所述螺旋桨轴(22)从所述齿轮箱(16)向后延伸到所述船舶(100)的螺旋桨(24)。
2.根据权利要求1所述的发动机舱布置，其中所述鳍板(12)通向所述船体(14)的内部。
3.根据权利要求1或2所述的发动机舱布置，其中所述齿轮箱(16)包括连接到所述螺旋桨轴(22)的第一部分(16a)以及连接到所述推进轴(18)的第二部分(16b)，所述第一部分(16a)布置在所述鳍板(12)内，所述第二部分(16b)至少部分地布置在所述船体(14)内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发动机舱布置，其还包括可驱动地联接到所述齿轮箱(16)以向所述螺旋桨(24)提供辅助动力并且可选地为一个或多个电力负载输出动力的电动机(26)。
5.根据权利要求4所述的发动机舱布置，其中所述电动机(26)至少部分地布置在所述鳍板(12)内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的发动机舱布置，其中所述螺旋桨(24)是可调螺距螺旋桨，多个液压通道形成在所述螺旋桨轴(22)中，用于供应液压流体以控制螺旋桨(24)的螺距。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的发动机舱布置，其中所述推进轴(18)具有小于所述螺旋桨轴(22)的直径的直径。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的发动机舱布置，其中所述推进轴(18)是构造为在大约500rpm和大约2200rpm之间旋转的高速/低扭矩轴，并且具有在大约0m和大约50m之间的长度和在大约100mm和大约300mm之间的直径。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的发动机舱布置，其中所述螺旋桨轴(22)具有小于10m的长度，例如大约2m和大约10m之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的发动机舱布置，其中所述螺旋桨(24)具有大于2m的直径，例如大约2m和大约10m之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的发动机舱布置，其中所述鳍板(12)和船体(14)一体成型。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的发动机舱布置，其包括：
多个鳍板(12)，其具有相同的构造并且在所述船舶(100)的横向方向上间隔开，齿轮箱(16)，其至少部分地布置在每个鳍板(12)中并且可驱动地连接到对应的多个推进轴(18)和多个螺旋桨轴(22)。
13.一种船舶(100)，其包括：
主发动机或主电机(20)；以及
根据权利要求1至12中任一项所述的发动机舱布置(10)，所述推进轴(18)连接到所述主发动机或主电机(20)以通过其进行旋转。
14.根据权利要求13所述的船舶，其中所述发动机舱布置(10)包括在所述船舶(100)的所述横向方向上间隔开的一对鳍板(12)，每个鳍板(12)具有至少部分地布置在所述鳍板(12)内的齿轮箱(16)，每个齿轮箱(16)经由对应的推进轴(18)连接到一对主发动机(20)中的对应主发动机。
15.根据权利要求13或14所述的船舶，其中所述船舶(100)为北极船舶，例如北极供应船或锚作拖船供应船。
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