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CN1071668C - 带舵桨的船用动力装置 - Google Patents

带舵桨的船用动力装置 Download PDF

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Abstract

介绍了一种有双舵桨的船用动力装置，双舵桨由主机经驱动轴(1)、角传动装置(3，4)和传动装置输出轴(5)传动。在输出轴的两端各装有一个螺旋桨(6，7)。在这两个螺旋桨之间设有导向叶片(8a，8b)构成的导向装置，借助于导向装置可以修正两个螺旋桨(6，7)之间的流动特性，并因而降低能量损失。

Description

带舵桨的船用动力装置
本发明涉及一种船用动力装置，它有一台主机和一个双舵桨，主机经驱动轴、角传动装置和传动装置输出轴传动双舵桨，其中，螺旋桨与输出轴旋转固定地连接。
由DE870655已知此类船用动力装置。装在内舱的主机功率输入垂直设置的驱动轴，驱动轴的下端穿过船底引出舷外，在那里通过角传动装置，传动水平设置的输出轴，在输出轴上每一个背对有关角传动装置的端部，装有一个用作船的推进器的船用螺旋桨。这样一种设备可以设计为舵桨，只要在垂直设置的轴的上端不仅导入驱动功率，而且可以安装一台伺服电机，这台伺服电机的工作方式是，它能使一根同心地围绕着驱动轴的空心管，绕驱动轴的纵轴线回转360°即一圈。若伺服电机进入工作，则最终使船用螺旋桨绕驱动轴纵轴线回转，结果不仅将主机功率转化为推力，而且还提供了这种可能性，即，通过动力系统水下部分360°回转装置，还可以调整船的操纵性。在这种已知的设备中，为每一个螺旋桨各配设一个角传动装置和各有一根输出轴。因此两个螺旋桨彼此可以独立工作。但是，由两个螺旋桨分开的作用方式获得的这种动力系统技术复杂，因而使用受到限制。
在另一种已知的用于船的动力装置的螺旋桨结构中，在一根或两根被外壳管围绕的垂直驱动轴的下端，通过角传动装置的中间连接，装有两根水平的螺旋桨轴，并为螺旋桨轴背对角传动装置的端部各旋转固定地配装两个螺旋桨中的一个。角传动装置设计为，在下轴端或一根或两根垂直轴的下部垂直的轴端与每一根水平的轴之间，设有一个角传动装置。这两根同时又是传动装置输出轴的螺旋桨轴安排在此传动装置外壳的一侧，或在传动装置外壳的每一侧设其中一根螺旋桨轴，并适当地从传动装置外壳伸出。若两个螺旋桨轴并因而两个螺旋桨设在传动装置外壳的一侧，则这些轴中之一作为空心轴同心地围绕着另一根轴。这两个螺旋桨设计为不同的，尤其是在方式上，无论如何旋转方向和螺旋桨直径，还有可能叶片数量都是不一样的(GB2190344)。
最后，另一项先有技术(DE 3508203)涉及导向装置的设计，用于配备有螺旋桨的船用动力装置，用以提高推进力或降低动力燃料消耗量，因此，也许在特征中作为本发明的基础，这些特征以最佳方式设计本发明。
本发明的目的是改进上述类型的船用动力装置，它在带来高效率的同时，是制造技术简单的结构。
按本发明通过权利要求1特征部分所述达到此目的。
在这里，两个螺旋桨工作相同地只通过一个角传动装置和一根输出轴传动。因此提供了一种比先有技术简单得多和故障少的动力装置，此外，采用这种动力装置明显减小了结构体积。
采用导向装置基本上避免了由于空泡现象造成的能量损失，这是通过使导向装置对准由前面的螺旋桨所产生的尾旋，并在这种情况下回收已损失的能量来实现的。
虽然由DE293611已知一种导向装置，然而在那里所涉及的是一种带水平驱动轴的螺旋桨结构，换句话说所涉及的是一种没有舵的功能的螺旋桨系统。
角传动装置和输出轴通常被一个外壳所包围，外壳同时还用于支承输出轴和角传动装置。按照本发明的设计，此外壳与导向装置构成一个整体部件，而围绕着驱动轴的外壳管最好设计为导向叶片。因此，在两个螺旋桨之间的中间区，可在流动技术上充分利用以获得一种高效的导向装置。
在一种简单的设计中，导向装置可由两个绕螺旋桨旋转轴线成180°排列的导向叶片组成，它们沿螺旋桨旋转轴线的径向延伸。当然也可以设置两个以上的导向叶片，它们按旋转对称的结构绕螺旋桨旋转轴线排列。
导向叶片最好有弯曲的翼型，在流动技术方面业已证实为非常有利的是，这种弯曲包括预旋弯曲和尾旋弯曲。因此，可高效地对准前面螺旋桨的尾旋，以及通过导向叶片绕流时产生的推进力，可以重新回收在前面螺旋桨尾旋中损失的能量。
为了尽可能充分发挥导向叶片的作用，导向叶片的纵向长度设计为基本上等于螺旋桨叶稍圆的半径。
下面借助于附图示意表示的本发明的实施例详细说明本发明。其中：
图1动力装置下端部纵剖面；
图2按图1中线Ⅱ-Ⅱ的剖面；
图3按图1中线Ⅲ-Ⅲ的剖面；
图4按图1中线Ⅳ-Ⅳ的剖面；以及
图5导向装置另一种实施例。
图1表示一种设计为双舵桨的船用动力装置，它有一台装在船体内的主机和在船体外部的推进螺旋桨，主机有垂直驱动轴1。
在垂直的驱动轴1的上端工作着一台由发动机和传动装置组成的主机，由于是传统的结构所以在图1中没有表示，主机使驱动轴1以可变的转速绕其纵轴线2旋转。在驱动轴1的下端旋转固定地装有角传动装置3,4的输入锥齿轮3，它与角传动装置3,4的输出锥齿轮4共同工作。输出锥齿轮4旋转固定地装在朝两个方向水平延伸的输出轴5上，在输出轴5的自由端各装有一个与之旋转固定的螺旋桨6,7。螺旋桨通常有不同的结构，虽然叶稍圆14可以有相同的直径以及可能是类似的叶片几何形状。它们采用相对于输出轴5共同的配置，故具有相同转向和相同的转速，并例如按箭头A沿相同的方向入流。
角传动装置3,4被一个外壳9包围，输出轴5通过两个轴承10,11可旋转地支承着。此外壳9装在一个同心地围绕着垂直的驱动轴1和为了实施舵的功能可绕其纵轴线回转的外壳管9a上。
动力装置的水下部分可设在喷口12内。
前面的螺旋桨6在其尾流中产生剩余旋转或尾旋，这意味着能量的损失。设在下游作同样旋转的螺旋桨7受到前面螺旋桨尾流的冲击。若在两个螺旋桨6,7之间没有导向装置，那么上述不利的尾流将导致严重的空泡现象和增加能量的损失。
为了抵消这种能量损失，在两个螺旋桨6,7之间设导向装置8，通过导向装置8对准前面螺旋桨6的尾旋方向。于是，通过在导向装置绕流时产生的推进力，回收损失的能量。此外，为设在下游的螺旋桨7造成预旋，因此螺旋桨7可以转换更大的能量梯度。对于这样一种设计准则，第二个螺旋桨7最好有与第一个螺旋桨6不同的结构设计。
按图1，导向装置8由两个导向叶片8a和8b组成，其中一个导向叶片8a由围绕着垂直驱动轴1的外壳管9a构成。第二个导向叶片8b位于围绕着水平输出轴5的外壳9的下侧9b上，亦即与第一个导向叶片错开180°。两个导向叶片6,7与整个外壳9,9a构成一个结构部件。
图2和3分别表示上导向叶片8a和下导向叶片8b的横剖面。如图所示，导向叶片8a,8b有弯曲的翼型，它有一个预旋弯曲α用于为了第二螺旋桨7偏转水流，以及有一个尾旋弯曲β用于对准第一螺旋浆6的尾旋。
导向叶片8a,8b的纵向长度，如图4所示，与螺旋桨6,7的叶稍圆14半径R相当。
图5在一个如同图4那样的剖面图中表示了导向装置另一种实施例。在这一实施例中，代替两个导向叶片，绕两个螺旋桨6,7的公共旋转轴线18，设有按旋转对称排列的三个导向叶片15,16,17。当然，导向装置也可以由三个以上的导向叶片组成。

Claims (6)

1．船用动力装置，它有一台主机和一个双舵桨，后者由主机经驱动轴、圆齿轮传动装置和传动装置输出轴传动，其中，螺旋民输出轴旋转固定地连接，其特征为：只设一个角传动装置(3,4)，它的输入端与驱动轴(1)连接，它的输出端与输出轴(5)连接，在这种情况下，输出轴(5)的两端从锥齿轮传动装置引出；在输出轴的两端各装有一个螺旋桨(6,7)；以及，在螺旋桨之间设有导向装置(8或15,16,17)。
2．按照权利要求1所述之动力装置，其特征为：导向装置(8或15,16,17)与一个包围着锥齿轮传动装置(3,4)和输出轴(5)的外壳(9)，构成一个牢固的整体部件。
3．按照权利要求1蔌2所述之动力装置，其特征为：导向装置(8或15,16,17)至少有两个围绕两个螺旋桨(6,7)公共旋转轴线旋转对称排列的导向叶片(8a,8b或15,16,17)；以及，导向叶片弯曲的翼型既有预旋流弯曲又有尾旋流弯曲(α或β)。
4．按照权利要求1所述之动力装置，其特征为：围绕着直立驱动轴(1)的外壳管(9a)设计成导向叶片(8a)。
5．按照权利要求3所述之动力装置，其特征为：导向叶片(8a,8b或15,16,17)沿径向的长度(L)与螺旋桨(6,7)叶稍圆(14)的半径(R)大体一致。
6．按照权利要求1所述之动力装置，其特征为：动力装置位于舷外的部分位于喷口(12)内。
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