CN1876489A - 电动船的推进单元 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于电动船的推进单元，其中驱动部件被安装在靠近横梁的船体底部内并驱动至少一个具有大直径毂并位于横梁附近的船体外的推进器。

Description

电动船的推进单元
技术领域
本发明总地涉及电动船，尤其涉及一种用于这类船的推进单元。
背景技术
在所有的航海用传动机构中，除了船尾舷外挂机型以外，推进轴线相对于船的吃水线WL倾斜某一角度α。这种状态示意性地表示在图8中，其中示出具有根据现有技术的浸没的推进器的推进***。
可以看出由推进器产生的推力指向其轴线，并因此——由于轴线是倾斜的，本来用于推进的部分推力受到损耗。因为存在与船的前进方向垂直的分量。
然而，表面推进传动机构的情况(特别是当将其应用于快滑行式船体时)是最重要的，这是因为设计工作条件假设小型推进器毂保持在水面外以减少摩擦阻力，并因此仅使推进器的下叶片浸没。图9A和图9B中示出现有技术中具有表面推进传动机构的快速船体的某些例子。在这种情况下，与浸没的推进传动机构相比，倾斜角α可以是更小的锐角，然而即使这样，垂直于船前进方向的推力仍然相当可观。
由于与将引擎以及换向齿轮箱安装在船体上的实际可行性之间的冲突，理想状态——即推进器具有水平(或几乎水平)的轴线——是难以实现的。例如，可能存在换向齿轮箱或引擎油盘和船体底部之间的干涉问题。
为了部分地解决这些安装问题，为了获得特别小的角度α，引擎和换向齿轮箱必需使用万向节(分段的)或等速万向节实现进给。然而，这种解决方法导致船体上的空间的低劣使用(更大的引擎空间)，并且尤其是船重心的上升导致速度的减慢。
除了这些缺点，所有船舶传动机构(包括那些船尾舷外挂机型)的共有问题是浸没部分的腐蚀。使用由于技术进步获得的优质材料并适当地对所有金属成份涂底漆是不足以实现对腐蚀的完全保护的。因此要求浸没部分的数量尽可能地减少。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够使推进轴线相对于船的吃水线的倾斜角大量减少或甚至为零的电动船的推进单元。
本发明另一目的是提供一种能够减少暴露于海水腐蚀作用的部分的推进单元。
本发明的另一目的是提供一种能独立于传动***配置(或V形传动或同轴)容易地安装在任何种类电动船上的推进单元(或浸没的推进器或表面推进器)。
由于如权利要求1所述的船推进单元，这些目的由本发明所实现。对本发明其它特征将在附属权利要求中阐明。
根据本发明的设有使驱动轴下降至尽可能靠近船体底部的驱动部件的推进单元能够使推进轴获得相对于船的吃水线的或者非常接近0°或者形成非常小角度(一般小于4°)的倾斜角。
驱动部分较为有利地安装在船体内靠近横梁的位置，而被安装在船体横梁附近的至少一个推进器被设置在外部，该推进器的毂具有大致与输出轴轴线和船体底部外壁之间的距离相等的半径。
根据本发明的推进单元还适用于不同实施例，例如换向齿轮箱被集成在驱动部件内。
此外，根据本发明的推进单元较为有利地包括多个装置，用来以受控方式改变输出轴轴线相对于船的吃水线的倾斜角。
本发明还涉及设有上述类型推进单元的船。例如，该船或者设有换向齿轮箱直接安装于驱动部件的G形传动传动机构，或者设有V形传动传动机构(引擎和换向齿轮箱被设置在推进轴的上方)或环形传动传动机构(与V形传动相似但具有封闭环路，引擎由传动机构支承)。
根据本发明，可为推进器获得水平轴(或很小的倾斜角)，并且能减少将功率单元安装在船体上(主要是深V形滑行船底)的问题。
由于可省去向下凸出于水中的长驱动轴及其支承体，通过采用具有大于传统毂尺寸的毂的推进器并采用安装在横梁附近的驱动部件，可进一步减少浸没的金属部分。
本发明的其它特征和优点将通过下面的说明变得更为明显，下面的说明被认为是例示性和非限定性的，结合附图，在附图中：
附图说明
图1A和图1B是根据本发明的推进单元的可行实施例的纵剖面图，其中推进单元被安装在船的横梁的附近；
图2是根据本发明的设有一对推进单元的船的船尾部分的示意性主视图；
图3是根据本发明的推进单元的另一可行实施例的纵剖面图；
图3A是示出图3所示推进单元的齿轮配置的横截面图；
图4是图3细节的放大图；
图5是根据本发明的推进单元的可行配置的纵剖面图；
图6是根据本发明的推进单元的另一可行实施例的纵剖面图；
图7A-7C分别示出根据本发明将推进单元应用于V-驱动和环驱动传动机构的可能性；以及
图8、9A和9B示出根据现有技术的推进单元的若干实施例。
具体实施方式
图1示出没有齿轮并被安装在船的横梁20附近的驱动部件10。具有尺寸大于已知推进器所用毂尺寸的毂31的推进器30被输出连接于驱动部件10。尤其地，毂31的半径R大致与共轴于推进器30和来自驱动部件10的输出轴共线的轴线A和船体底部之间的距离H相等。
图1B示意地示出具有齿轮的驱动部件110的可行实施例。一个或两个功率输出端被设置在朝向换向齿轮箱的一侧，一个位于上端111而另一个位于下端112，它们通过一对齿轮113、114彼此相连。
下端功率输出端112与输出轴线A共轴，并与上端功率输出端一起，较为有利地使部件110与任何现有换向齿轮箱相连，而不需要专用换向齿轮箱或任何适配连接的装置。然而，这不排除在需要时使用(等速万向或万向)节以将换向齿轮箱连接于部件110，以利于实现轴A倾斜度的减小或为零。
因此，驱动部件10的一个重要特征是具有从船尾延伸的非常低的轴线A，结果形成在该轴线和吃水线WL之间的角度大约为0°，或不超过4°。
如图2中以示例方式表示的那样，各推进器30的毂31总是脱离动态的吃水线WL，较为有利地作为表面推进器工作，其中只有下叶片32(具有滑行式船体)与水接触。
具有大于传统毂的直径的毂的推进器30允许使用在优化方式下具有或者为零或不大于4°的倾斜角的推进轴。这还能够减少推进单元相对于横梁20的投影，并同时减少直接与水接触的金属部分的量并减少阻力。
换句话说，非常靠近横梁20安装的推进器的毂31的直径在高度上与其下端、船体底部重合，从而在实践中形成只有下叶片32相对于船体底部凸出于水面下的推进器30。
上述推进单元也能应用于单引擎或双引擎设备。在双引擎设备中，或在具有更多数量引擎的情况下，该设备是特别有利的，由于反转推进器一起抵消由各引擎或推进器产生的力矩。在图1B的形式中，具有两个功率输出端111、112的单推进器方案的紧凑性是突出的。
在图3和图3A中，本发明的一个实施例被图示为应用于具有两个共轴和反转推进器30、35的传统机构中。这种方案比上述单推进器形式更有利，因为由推进器产生的力矩——相等并相反——被“自动”抵消，这对于单引擎场合是理想的并且对具有任何数量引擎(两个、三个、四个等)的设备而言是最佳的，这还提供更大的加速度并重新获得由第一推进器给予水的回转运动中消耗的能量。
双推进器形式的齿轮驱动部件210与上述内容不同，由于它具有将共轴的轴213容纳于内的中空轴215。两个共轴的轴213、215将反转运动传递给各推进器30、35。
如图3A所示，反转是通过一组齿轮211a、211b和211c保证实现的。要注意反转推进单元的操作是独立于被选择使用例如连接于齿轮221a的上端功率输出端218或连接于齿轮211c的下端功率输出端216的功率输出端而保证实现的。
对每个推进器提供具有驱动轴的齿轮驱动部件还允许在需要时，通过改变齿轮的大小和齿数，为每个推进器选择不同的齿数比。与其它双推进器***，例如“双螺旋桨”舷外挂机不同，根据本发明的推进单元的反转推进器能产生不同数量的旋转。
在图3中可以观察到用于排放引擎废气而设置的一管道51。可使引擎废气流过推进器30、35的毂。为此，毂的底部较为有利地设有孔。
还可设置一管道52，它与推进器30、35通风以将在推进器附近水面上的空气吸走。
可不同地支承两个反转共轴的轴213、215。尤为有利的可行方案是藉由用海水动态地润滑的橡胶衬套212、214支承两轴。为获得这个结果，推进单元提供动态入口250以使水灌入开口润滑“回路”。每个轴例如朝向横梁20的上游侧设有端面密封体。该方案相对于传统使用的隔离环或油浴轴承而言更有效，由于它省去了这些部件。
然而，可以采用混合方案，即两根轴的其中一根由水润滑衬套支承而另一根由油浴轴承和隔离环支承。
该方案通过橡皮衬套支承轴，并且能对已结合图1A和1B进行说明的单推进器实施例采用动态水入口的强制润滑。或者可用油浴轴承支承单推进器驱动轴。
由于在横梁上形成有圆孔，根据本发明的与轴(或两共轴的轴)和推进器固定在一起的齿轮驱动部件被直接靠近于横梁20固定。
图4示出图3的放大细节，其中可以观察到例如具有大截面的橡胶O形环的弹性密封组件220、以及藉由螺母和螺钉将推进单元固定于船体的通孔230。橡胶密封环220的提供允许利用其可变形能力以通过沿轴线280的转动而获得略微改变推进单元倾斜度的可能性。
图5示出根据本发明的推进单元的另一实施例。这里表示的齿轮驱动部件310特别地包括外套，它具有大致球面的配合部分330以使驱动轴穿过。球面部分330被容纳在相应设置的尺寸和形状的座上，该座例如通过固定于横梁20的一对内凹的法兰盘340提供。波纹式弹性组件320保证在推进单元出口孔处与横梁的密封。与上述实施例相同，可通过使推进单元绕轴线380转动而使推进单元的倾斜角相对于船的吃水线WL改变几度。由于能在安装后拆卸整个***(或者在需要时或者为了进行定期维护和/或检查操作)，该实施例尤为有利。
图5所示实施例的另一优点是它能使推进单元的倾斜度显著地改变。在实践中，可提供适当的致动器，它能在受控方式下工作并能绕轴线380给予转动。
能用于这种场合的致动器可以是例如液压型、电气型或电液型，被设置在船体内并因此不暴露于腐蚀或不经意的损坏下。
可将致动器(未图示)的一端固定于船的固定部分，例如与横梁形成一体，而将相对端固定于齿轮箱。
在上述实施例中，相对于一般耦合于各引擎的换向齿轮箱而言，齿轮驱动部件是独立组件。图6中示出另一实施例，其中齿轮驱动部件410和换向齿轮箱490被集成在单个组件中。
本文中描述的推进单元尤其适用于快速船体，滑行式和排水型的船体，单体船或双体船，具有任何数量引擎的船。
图7A-7C示出根据本发明的推进单元的若干范例性应用实现于提供有不同传动机构的船。
在图7A中示出引擎50和换向齿轮箱40位于推进器轴线上方的V形传动推进***。引擎50和换向齿轮箱40通过轴60联接于齿轮驱动部件210的下端功率输出端，其中轴60在其端部设有合适的万向节或等速万向节61。
在图7B中示出环形传动传动机构(与V形传动类似但具有封闭环路)，其中引擎50和换向齿轮箱40由同一驱动部件210支承，换向齿轮箱40连接于驱动部件210的上端功率输出端。在图7C中再次示出了环形传动传动机构，然而其中引擎50连接于集成有换向齿轮箱和齿轮驱动部件两者的组件400。

Claims (26)

1.一种船的推进单元，包括容纳在船体内的至少一个引擎和至少一个换向齿轮箱，以及由所述引擎驱动并设置在所述船体外的至少一个推进器，其特征在于，包括至少一个安装在所述船体靠近横梁的底部内并具有至少一根输出轴的驱动部件，所述输出轴上具有至少一个被调整的推进器，并且所述至少一个推进器被安装在所述船体的横梁附近，所述至少一个推进器的毂具有大致与所述至少一根输出轴的轴线和所述船体底部的外壁之间的距离相等的半径。
2.如权利要求1所述的推进单元，其特征在于，所述至少一根输出轴的轴线大致平行于船的吃水线。
3.如权利要求1所述的推进单元，其特征在于，所述至少一根输出轴相对于船吃水线的倾斜角在0°-4°的范围内。
4.如权利要求1所述的推进单元，其特征在于，所述驱动部件被靠近所述船体的横梁安装。
5.如权利要求1所述的推进单元，其特征在于，所述驱动部件包括至少一个大致平行于所述输出轴的轴线的功率输出端。
6.如权利要求1所述的推进单元，其特征在于，所述驱动部件包括大致与所述输出轴的轴线共轴的至少一个功率输出端。
7.如权利要求1所述的推进单元，其特征在于，所述驱动部件是齿轮驱动部件并包括至少两根共轴的输出轴，其中至少一根输出轴是中空的并将另一根轴容纳于其内，并且设有一个或多个齿轮以使所述共轴的输出轴沿彼此相反的方向转动。
8.如权利要求7所述的推进单元，其特征在于，设有至少一个安装在所述各共轴的输出轴端部的推进器，并且所述推进器的毂具有与所述共轴输出轴的轴线和所述船体底部的外壁之间的距离大致相等的半径。
9.如权利要求7或8所述的推进单元，其特征在于，所述推进器的第一个被安装在横梁附近并被调整至外侧共轴输出轴的端部，而所述推进器的第二个被安装在所述第一推进器附近并被调整至内侧共轴输出轴的端部。
10.如权利要求7所述的推进单元，其特征在于，所述齿轮驱动部件包括在所述两根输出轴之间的不同的齿轮齿数比。
11.如权利要求7所述的推进单元，其特征在于，用摩擦降低装置支承所述共轴输出轴。
12.如权利要求11所述的推进单元，其特征在于，所述摩擦降低装置包括一个或多个轴承。
13.如权利要求11所述的推进单元，其特征在于，所述摩擦降低装置包括一个或多个具有动态水润滑的衬套。
14.如权利要求1所述的推进单元，其特征在于，所述驱动部件包括设有能配合入横梁通孔中的安装部分的外套。
15.如权利要求14所述的推进单元，其特征在于，所述驱动部件的外套的大致圆柱形安装部分包括一个或多个座以将一个或多个密封弹性部件保持在所述安装部分和所述横梁孔之间的位置中。
16.如权利要求1所述的推进单元，其特征在于，所述驱动部件包括设有大致球面的安装部分的外套，所述安装部分容纳在相应设置的形状和尺寸的座内。
17.如权利要求16所述的推进单元，其特征在于，容纳所述球面安装部分的所述球面座包括一个或多个固定于船横梁的法兰盘。
18.如权利要求1所述的推进单元，其特征在于，所述换向齿轮箱与所述齿轮驱动部件形成一体。
19.如权利要求1所述的推进单元，其特征在于，设有以受控方式在0°-4°的范围内改变所述至少一根输出轴的轴线相对于船吃水线的倾斜角的装置。
20.如权利要求19所述的推进单元，其特征在于，所述驱动部件包括控制活塞以改变推进器轴线相对于吃水线的倾斜度。
21.一种电动船，其特征在于，包括如权利要求1-20任何一项所述的推进单元。
22.如权利要求21所述的电动船，其特征在于，所述推进单元被应用于传动机构，其中换向齿轮箱直接固定于推进单元。
23.如权利要求21所述的电动船，其特征在于，所述推进单元被应用于V形驱动传动机构，其中引擎和换向齿轮箱被设置在所述推进器轴线的上方。
24.如权利要求21所述的电动船，其特征在于，所述推进单元被应用于环形驱动传动机构，其中引擎由所述推进单元支承。
25.如权利要求21所述的电动船，其特征在于，所述船体是单体船或双体船，或者是滑行式的或者是排水型船体。
26.如权利要求21所述的电动船，其特征在于，设有将在所述推进器附近水面上的空气吸走，从而避免气穴现象的装置。
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