[发明专利]用于海洋船舶的推进单元及具有推进单元的海洋船舶

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于拟在结冰水域中运行的海洋船舶的推进单元，所述推进单元具有布置成作用于水中的冰以切割冰的螺旋桨。本发明还涉及一种海洋船舶，所述海洋船舶拟在结冰水域中运行并且具有布置成能够作用于冰以切割冰的推进单元。

背景技术

一些海洋船舶使用一种被称作方位推进器(有时也称为全向推进器)的推进单元。方位推进器包括作为独立单元附接于船体外侧部分的机舱或密封舱。螺旋桨附接于机舱或密封舱的一端。用于驱动螺旋桨的驱动机可置于机舱/密封舱内或置于船体内。当驱动机被置于机舱/密封舱内时，驱动机通常是电动机，并且在机舱内具有电动机的这种方位推进器通常被称为吊舱。用于电动机的动力又可来自通常是柴油或燃气涡轮机的舷内发动机。当驱动机被置于船体内时，驱动机常常是柴油驱动机或者柴电驱动机，并且动力可通过机械传动装置被传送至螺旋桨。根据轴布置，传动装置可以是L-驱动或Z-驱动。在L-驱动中，存在竖直输入轴和水平输出轴。在Z-驱动中，存在水平输入轴、竖直轴以及具有两个直角齿轮的水平输出轴。方位推进器通常连接于船体，使得它可沿任意水平方向旋转。由此，一个或多个推进器可用于操纵(maneuvering)，使得方向舵不再是必要的。与使用固定的螺旋桨和方向舵的系统相比，方位推进器事实上可赋予海洋船舶更好的操纵性。

许多海洋船舶必须能够在结冰水域中运行。因此，它们必须能够创建穿过冰的路径。具有方位推进器(例如吊舱)的海洋船舶可以在结冰水域中使用，并且在例如专利US 5996520中已提出，破冰船可设有可操纵的推进机构。专利US 4198917中也已提出，螺旋体可用于破除会阻挡海洋船舶路径的冰。

此外，也已提出，方位推进器(例如吊舱)可用作破冰装置。当方位推进器用于破冰时，一个或多个推进器被转动成使得螺旋桨面向冰。然后，螺旋桨用作切割工具来切割冰。与此相关的问题是，方位推进器在水平面中要承受非常高的反力。

在专利CA 2025507中，提出了一种包含喷嘴的设备，螺旋桨布置于所述喷嘴内。在螺旋桨前面，已布置了作为碎冰机的前部件。所述设备中的前部件仅用来保护螺旋桨，并且螺旋桨无法作用于冰以切过冰盖或切割冰块，因为螺旋桨布置在喷嘴内，而前部件主动地防止任何冰块到达螺旋桨。

专利US 2010/0162934公开了一种通过使用能够破冰的倾斜船尾端并且允许船只抵着冰运动来改进船只破冰特性的方法。于是，船只用其前面的螺旋桨钻入冰中。然而，这种结构的明显缺点是，螺旋桨及其轮毂上的高负载，以及因此而产生的与高负载相关联的损坏的风险，因为船只的船尾端的未充分粉碎的相当大的冰块可能会遇到螺旋桨本身，从而产生相当大的水平力。虽然螺旋桨通常被设计成承受这样的力，但轮毂以及例如轴承等周围的部件处于相当大的损坏风险之中。

本发明的目的在于提供一种改进的推进单元，其适于破冰(碎冰、磨冰)，并且其中作用于推进装置上的水平力会减小。

发明内容

本发明涉及一种用于拟在结冰水域中运行的海洋船舶的推进单元。推进单元包括螺旋桨，螺旋桨可在用于所述螺旋桨的旋转平面中绕螺旋桨轴线旋转。螺旋桨安装在可与螺旋桨一起旋转的轮毂上，并且螺旋桨布置成使得螺旋桨可作用于水中的块冰(例如冰块或冰盖)以切割冰，甚至当这块冰具有超过螺旋桨直径的延伸部时亦是如此。为了方便起见，下文中将使用术语“冰块”来表示水中任何的块状冰，不论其是否是不规则的块、冰山或平的冰盖。根据本发明，轮毂被设计成能够切割其所遇到的冰的切割元件。

在本发明的实施例中，轮毂成形为沿螺旋桨轴线方向延伸的锥体。

在最现实的实施例中，轮毂延伸超出螺旋桨的旋转平面，使得轮毂会在螺旋桨接触冰壁之前接触同一冰壁。

在本发明的实施例中，轮毂可设有隆起(elevations)，所述隆起布置成切割轮毂所遇到的冰。隆起的部分可成形为翅片(fins)(即凸缘、肋)，或者隆起可由赋予轮毂粒状表面的突起(nipples)形成。

代替在轮毂上设置隆起，轮毂可具有多边形横截面。例如，轮毂可具有方形横截面或三角形横截面。所述推进单元优选是方位推进器。