CN109292067A - 用于船舶推进装置的吊架结构和船舶推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于船舶推进装置(100)的吊架结构(50)和船舶推进装置，其用于将该船舶推进装置的电动单元(40)与一个船体(200)进行连接，其中该吊架结构包括：一个第一端(56)，其用于与所述船体(200)以能够相互转动的方式连接；一个第二端(58)，其中，所述第二端(58)包括：一个第一支脚(51)，其能够与所述电动单元(40)的壳体(44)在远离所述电动单元(40)的推进器的远端区域(41)连接，一个第二支脚(52)，其能够与所述电动单元(40)的壳体(44)在靠近推进器的近端区域(42)连接，所述第一支脚(51)与第二支脚(52)之间相互间隔开，在所述第一支脚与第二支脚之间形成空隙部(53)。

Description

用于船舶推进装置的吊架结构和船舶推进装置

技术领域

本发明涉及一种用于船舶推进装置的吊架结构，其用于将该船舶推进装置的电动单元与一个船体进行连接；此外还涉及一种船舶推进装置，尤其是用于船舶的吊舱式推进装置。

背景技术

船舶推进装置是为船舶提供动力的装置。船舶推进器按作用方式可分为主动式和反应式两类。靠人力或风力驱船前进的纤、帆(见帆船)等为主动式；桨、橹、明轮、喷水推进器、螺旋桨等为反应式。现代运输船舶大多采用反应式推进器，应用最广的是螺旋桨式。传统的螺旋桨是通过尾部贯通的轴与船体内的发动机相连接,并与舵配合实现船体的推进及转向。吊舱式螺旋桨推进器可以被安装在与船的壳体分开的船舶推进装置上。这样的结构使得船舶推进装置整体可以转动，而通过这种转动可以将螺旋推进器流体导向船体移动所要求的方向,从而将螺旋桨和舵合为一体，起到提高效率，方便操控，节省舱内空间等效果。在采用吊舱式螺旋桨推进器作为船舶推进装置的动力来源时，螺旋桨的推力会传递到船身上，在推动船前进的同时，也会在推进装置的回转轴承盘和支架-电机连接处形成较大的应力。同时，由于驱动螺旋桨的电机在运转时会产生大量的热，带走这些热量的一个重要途径是将热量通过定子传到到暴露在海水中的推进装置外壳上。但过去的全覆盖式吊舱会有一大块区域无法被冷却，产生局部高温。为解决这一问题，需要在吊舱吊架部分加入复杂的空气循环冷却装置。

发明内容

为了解决上述问题中的一个或者多个，本发明首先提出了一种用于船舶推进装置的吊架结构，其用于将该船舶推进装置的电动单元与一个船体进行连接，其中该吊架结构包括：

一个第一端，其用于与所述船体以能够相互转动的方式连接；

一个第二端，其中，所述第二端包括：

一个第一支脚，其能够与所述电动单元的壳体在远离所述电动单元的推进器的远端区域连接，

一个第二支脚，其能够与所述电动单元的壳体在靠近推进器的近端区域连接，

所述第一支脚与第二支脚之间相互间隔开，在所述第一支脚与第二支脚之间形成空隙部。

依据本发明的吊架结构可以用于多种船舶的推进装置，特别是吊舱式推进装置，其吊架的第一支脚与第二支脚的设计使得在将该吊架结构与电动单元的壳体连接时，电动单元的壳体可以至少部分暴露于水中，从而能够通过壳体进行散热。另一方面，第一支脚和第二支脚又能够在电动单元的壳体的两端分别进行连接，进而能够解决由于“L”型连接方式导致的不够稳定的问题，其能够最大限度的吸收与电动单元连接处的应力。

根据一种有利的实施方式，所述吊架结构包括一吊架壳以及由所述吊架壳所围成的内腔。空心结构能够减少重量，其内腔可以进一步用于散热所用。

根据一种有利的实施方式，所述空隙部的设置使得所述电动单元的所述壳体的近端区域与远端区域之间的至少部分壳体不被所述吊架壳覆盖。

根据一种有利的实施方式，所述吊架壳沿水流方向的横截面为流线型或者所述吊架壳的横截面的形状从在行驶方向上的前端开始逐渐往后端变宽后又逐渐朝行驶方向上的后端变窄。这种设计使得吊架结构在水流中具有小的行驶阻力。

根据一种有利的实施方式，所述吊架壳的第一支脚和/或第二支脚的内部形成中空，使得所述吊架结构的内腔能够通过所述第一支脚和第二支脚与所述电动单元的内部空间连通。当吊架壳的内腔与电动单元的壳体的内腔连通时，可以利用吊架壳的内腔进一步地为电机进行散热，即进一步增加了散热面积和散热的其他可能性。

根据一种有利的实施方式，所述第一端能够通过一个回转轴承盘或接合环与以能够相互转动的方式与船体连接。由此能够保证推进装置的转向。

根据一种有利的实施方式，所述第一支脚和/或第二支脚的端部是敞开的，由此能够通过第一支脚和/或第二支脚连通吊架壳的内腔与电动单元的壳体的内腔。

本发明的另一方面提出了一种船舶推进装置，包括：

一个电动单元，其包括电机以及包围所述电机的壳体；

一个推进器，其被所述电机驱动；

以及一个如上述各实施方式中任意一项所述的吊架结构，其中所述吊架结构与所述电动单元连接。由此，能够提供一种散热良好且与船舶能够稳固连接的船舶推进装置。

根据一种有利的实施方式，在所述壳体的内部设置有一个空气冷却装置。有利的是这种冷却装置可以是一种风扇，其设置在电机的电机轴上，由此可以利用在吊架结构的内腔和电动单元的壳体的内腔中的空气循环实现进一步地散热。

根据一种有利的实施方式，所述壳体与所述吊架结构的吊架壳相连接，使得所述壳体的内腔与所述吊架壳的内腔连通。当吊架壳的内腔与电动单元的壳体的内腔连通时，可以利用吊架壳的内腔进一步地为电机进行散热，即进一步增加了散热面积和散热的其他可能性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1示意性地示出了一种根据现有技术的吊舱式推进装置；

图2示意性地示出了另一种根据现有技术的吊舱式推进装置；

图3示意性地示出了一种依据本发明的实施方式的吊舱式推进装置；

图4示意性地示出了剖面IV-IV的示意图；

图5示意性地示出了一种依据本发明的实施方式的吊舱式推进装置的另一个视角；

图6示意性地示出了另一种依据本发明的实施方式的吊舱式推进装置。

图7示意性地示出了又一种依据本发明的实施方式的吊舱式推进装置。

附图标记列表：

1 电机单元

3 吊架

4 接合环

5 螺旋桨

6 下部

8 安装孔

15 水冷***

16 水冷管道

30 回转轴承盘

40 电动单元

41 远端

42 近端

44 壳体

45,45’,45” 第一连接区域

46,46’,46” 第二连接区域

47 电机

48 轴承

50,50’50” 吊架结构

51,51’,51” 第一支脚

51,52’,52” 第二支脚

53,53’,53” 空隙

54 吊架壳

55 吊架结构的本体

56 吊架结构的轴承端

60,60’,60” 螺旋桨；推进器

62,62’,62” 叶片

70 循环空气路径

100,100’,100” 船舶推进装置

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

图1示意性地示出了一种根据现有技术的吊舱式推进装置。安装在船体下部的推进装置包括带有壳体结构的电机单元1。该电机单元1安装于一个吊架3上，其通过一个接合环4以可转动的方式连接于船体的底部。螺旋推进器5或者说螺旋桨5安装在电机单元1的上游端2。在与所述上游端2对应的下游端处则通过一个所谓的下部6与所述吊架3连接。该下部6设有用于紧固螺栓的安装孔8。流入到下部6内部的水流朝电机单元1方向对电动机单元进行冷却。

在该现有技术所示的实施方式中，吊架3与电机单元1形成“L”型的结构，使得电机单元1的外壁能够较大范围的暴露于水中，有利于散热。但是L型的结构，使得电动机单元1与臂件3之间的连接结构刚度不及全覆盖式的吊臂(如图2所示的现有技术的方案)。其大悬臂结构还会造成弯折处的力矩较大，需要进行加厚设计。

图2示意性地示出了另一种依据现有技术的吊舱式推进装置。该推进装置的吊架3的下端部沿着电机单元1的纵向延伸，并与其连接，由此提供了吊臂与电机单元之间的鲁棒连接。通过这种连接方式能够解决应力问题和水流规范的问题。然而由于这种“全覆盖”式的连接方式，使得电机单元的外壁不能够完全暴露于水中从而获得足够的冷却，该现有技术在吊臂3中设计了专门的水冷***15。这必然会进一步增加制造难度与成本。

为了使得这种吊舱式的推进装置能够更加牢固，同时保证对电机单元的良好散热效果，本发明提出了具体的方案。

图3示意性地示出了依据本发明的一种船舶推进装置100的一种实施方式。

该船舶推进装置100特别的是吊舱式船舶推进装置，其通常能够通过一个回转轴承盘30或者说接合环等本领域已知的部件与船舶，尤其是船舶的底部进行连接，使得该吊舱式的船舶推进装置100能够进行转动，从而对调整船舶的航行方向。如图3所示的船舶推进装置100包括一个电动单元40，该电动单元40包括一个壳体44，以及被所述壳体44包围在其内部的电机等驱动部件。电机的结构是本领域已知的，在此不再赘述。在电动单元40的一端42上设有一个推进器60，其通常为螺旋推进器或者叫螺旋桨60。在图3所示的实施方式，该螺旋桨60包括四个特殊设计的叶片62。可以想到的是，叶片还可以是3个、5个的数量，其叶形也需要根据实际的推力等进行设计。在本发明中，可以将电动单元40靠近所述螺旋桨60的那一端的区域叫做近端区域42。其并不限于最靠近螺旋桨60的那个点，而是可以指示在电动单元40上，尤其是其壳体44上相比于另一端，更为靠近螺旋桨60的区域。与此对应的，在电动单元40上，尤其是其壳体44上更为靠近另一端的区域或者远离螺旋桨60的区域被称为远端区域41。

该船舶推进装置100还包括将电动单元40与回转轴承盘30进行连接的吊架结构50。如图3所示的吊架结构在看向该附图视角上看，形成一个近似三角形的形状。其靠近回转轴承盘30的轴承端56具有较小的，可以和回转轴承盘30接合的横截面。该吊架结构50的本体55从轴承端56开始朝着电动单元40的方向延伸。本体55由吊架壳54包围构成一个中空的结构。图4还示意性地示出了图3中沿着剖切线IV-IV可见的本体55的剖视图。可见，其中内腔57的横截面积或者说本体55的横截面大小从轴承端56开始朝电机单元端逐渐扩大，直到在单机单元端形成两个相互间隔的支脚。其中，所述吊架壳54的造型使得所述吊架结构50沿水流方向的横截面为流线型。其中的一个第一支脚51与所述电动单元40的壳体44在轴向上远离螺旋桨的远端区域41连接，另一个第二支脚52，其用于与所述电动单元40的壳体44在轴向上靠近螺旋桨的近端区域42连接。由于第一支脚51与第二支脚52之间相互间隔开，在该第一支脚和第二支脚之间形成一个空隙部53，由于该空隙部本身也是由吊架壳54形成的，其类似一个“桥”跨在第一支脚和第二支脚之间，使得所述电机单元40的壳体44的近端区域42与远端区域41之间的至少部分壳体44不被所述吊架结构50的吊架壳所覆盖。由此，这种“两端悬挂式”结构的吊架结构既能够保留覆盖式吊架的牢固，即不需要很重的结构就可以保持其强度，又可以使得电动单元的壳体44大面积暴露于水中，实现充分的散热。因此，其通过结构改进，实现了“L”式悬臂结构和全覆盖的吊架结构两者优点的接合。

虽然图3中没有示出，但是可以想到的是电机单元40的壳体44内也是中空的。另一方面，因为所述吊架壳54所形成的第一支脚51和第二支脚52的内部也是形成中空，所以使得所述吊架结构50的内腔能够与所述电动单元40的内部空间连通。

参见图6，其以示意图示出了第一支脚51、第二支脚52与电动单元40的壳体44的内部空间。电动电元40包括一个电机47，其支承在电机轴43上。电机轴43以可转动的方式支承在一对轴承48上。为了实现更好地散热，除了借助于大面积暴露于水中的电动单元的壳体44以外，还可以通过在电机轴上安装一个小型风扇49实现进一步的散热。风扇49趋使空气在壳体44以及吊架壳54的内腔循环转动，如箭头70所示。当然，通过安装不同扇形的风扇，空气也可以沿箭头70所示的反方向循环。如箭头70所示，电机42的定子与转子之间的热空气被驱使到吊架壳54的内腔中，由于吊架壳54的内腔本身没有发热部件，其外表面又大量与水接触，能够较为快速的为循环空气降温，而降温后的空气可以进入到电机中对其进行降温。

吊架壳54与电动单元40的壳体44的相互连接可以通过铆接、螺栓连接、焊接、滑销悬吊或者粘接等多种方式实现，这里不再赘述。如图3所述，吊架壳54与壳体44在吊架结构50的第一支脚51和第二支脚54连接，形成一个第一连接区域45，和第二连接区域46。在图3所示出的实施方式中，第一连接区域45较第二连接区域46略大。但总体而言，由于连接区域其实是吊架结构50的吊架壳54将电动单元40的壳体44覆盖的区域，因此，连接区域越小壳体44的散热越好。另一方面，如果采用循环空气冷却，则需要连接区域足够大以布置空气通道，保证通过电动单元40的壳体44内部的风扇进行的主动散热效果。因此，设计人员可以根据实验或者仿真，设计出较为理想的第一连接区域45和第二连接区域46的大小和形状。

需要指出的是第一支脚51和第二支脚52的端部可以是开放端(即吊架壳54在第一支脚51与第二支胶52的端部并不封口，是敞开的，所以才能通过第一支脚与第二支脚将吊架壳54的内腔与电动单元的壳体44的内腔连通)，或者该第一支脚51和第二支脚52的端部是封闭时，则主要可以依靠没有被吊架结构覆盖的壳体44进行散热或者借助于风扇散热。当然，第一支脚51和第二支脚52中可以有一个是封闭的，一个是敞开的。

图4示意性地示出了依据本发明的船舶推进装置另一种实施方式。如图，螺旋桨60’具有不同的形式，本领域技术人员可以根据实际应用环境对螺旋桨或者其他类型的推进器进行选择。在此实施方式中，可以看到第一连接区域45’和第二连接区域46’具有较为类似地大小，其也有利于吊架壳54与壳体44的内腔中的空气循环。

图5示意性地示出了依据本发明的船舶推进装置又一种实施方式。其中，第一连接区域45”和第二连接区域46”的较大，使得第一支脚51”和第二支脚52”之间的空隙53”则相对较小。这种设计思路，则更多利用吊架壳54与壳体44的内腔中的空气循环来进行冷却。因此也对吊架壳54的散热面积要求更大，同时相应地吊架结构与电动单元40之间的连接也更稳固。

在依据本发明的各个实施方式中，吊架结构50位于来流侧的前脚，即第一支脚被设计的比较窄，并且沿着其周向逐渐扩大然后在非来流侧缩小。由此能够在类似于图3所示的A-A横截面上形成更利于水流流动的流线造型等具有良好的流体动力学的形状。例如在图4中可以更为清楚地看到吊架结构50的立体形状。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.用于船舶推进装置(100)的吊架结构(50)，其用于将该船舶推进装置的电动单元(40)与一个船体(200)进行连接，其中该吊架结构包括：

一个第一端(56)，其用于与所述船体(200)以能够相互转动的方式连接；

一个第二端(58)，其中，所述第二端(58)包括：

一个第一支脚(51)，其能够与所述电动单元(40)的壳体(44)在远离所述电动单元(40)的推进器的远端区域(41)连接，

一个第二支脚(52)，其能够与所述电动单元(40)的壳体(44)在靠近推进器的近端区域(42)连接，

所述第一支脚(51)与第二支脚(52)之间相互间隔开，在所述第一支脚与第二支脚之间形成空隙部(53)。

2.如权利要求1所述的吊架结构(50)，其特征在于，所述吊架结构(50)包括一吊架壳(54)以及由所述吊架壳(54)所围成的内腔。

3.如权利要求2所述的吊架结构(50)，其特征在于，所述空隙部(53)的设置使得所述电动单元(40)的所述壳体(44)的近端区域(42)与远端区域(41)之间的至少部分壳体(44)不被所述吊架壳(54)覆盖。

4.如权利要求2或3所述的吊架结构(50)，其特征在于，所述吊架壳(54)沿水流方向的横截面为流线型或者所述吊架壳(54)的横截面的形状从在行驶方向上的前端开始逐渐往后端变宽后又逐渐朝行驶方向上的后端变窄。

5.如权利要求2至4中任意一项所述的吊架结构(50)，其特征在于，所述吊架壳(54)的第一支脚(51)和/或第二支脚(52)的内部形成中空，使得所述吊架结构(50)的内腔能够通过所述第一支脚(51)和第二支脚(52)与所述电动单元(40)的内部空间连通。

6.如权利要求1-4中任意一项所述的吊架结构(50)，其特征在于，所述第一端(56)能够通过一个回转轴承盘(30)或接合环(30)与以能够相互转动的方式与船体连接。

7.如权利要求1-4中任意一项所述的吊架结构(50)，其特征在于，所述第一支脚(51)和/或第二支脚(52)的端部是敞开的。

8.船舶推进装置(100)，包括：

一个电动单元(40)，其包括电机以及包围所述电机的壳体(44)；

一个推进器(60)，其被所述电机驱动；

以及一个如权利要求1-7中任意一项所述的吊架结构(50)，其中所述吊架结构(50)与所述电动单元(40)连接。

9.如权利要求8所述的船舶推进装置(100)，其特征在于，在所述壳体(44)的内部设置有一个空气冷却装置。

10.如权利要求8或9所述的船舶推进装置(100)，其特征在于，所述壳体(44)与所述吊架结构(50)的吊架壳(54)相连接，使得所述壳体(44)的内腔与所述吊架壳(54)的内腔连通。