[发明专利]提高能量效率的船舶驱动系统的前喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及提高能量效率的船舶驱动系统的前喷嘴(pre-nozzle)。

背景技术

现有技术中已有提高驱动功率要求的不同类型的船舶的驱动系统。例如，EP 2 100 808 A1中公开的基于前喷嘴的用于船舶的驱动系统。驱动系统由螺旋桨和直接安装在螺旋桨上游的前喷嘴组成，前喷嘴包括整合在前喷嘴内的鳍或水翼。前喷嘴基本上具有扁平圆锥形切面(cut-out)，其中两个开口，即进水口和出水口配置为环形开口，并且进水口的直径比出水口的直径大。因此，通过整合在前喷嘴内的鳍或水翼，能够提高螺旋桨流量以及减少由生成的前漩涡(pre-swirl)造成的螺旋桨流上的损失。

发明内容

本发明的目的在于提供用于船舶驱动系统的前喷嘴，尤其用于慢速、大体积的船舶，用于进一步提高驱动效率。

上述目的由具有根据权利要求1所述的特征的装置实现。

因此，这样配置船舶驱动系统的前喷嘴，尤其是前面描述的那种类型的船舶，以便鳍系统设置在前喷嘴内部。在这种情况下，前喷嘴在船舶的行驶方向位于螺旋桨的上游。“在船舶的行驶方向”在此处要理解成船舶行驶的前进方向。前喷嘴内没有螺旋桨，与比如柯特式导流管(Kort nozzle)内一样。而且，前喷嘴与螺旋桨相差一定距离。位于前喷嘴内部的鳍系统包括多个(比如四个或五个)鳍，这些鳍与螺旋桨轴成径向安装，并且连接到喷嘴体的内表面。在这种情况下，各个鳍优选地非对称地位于前喷嘴的内部。鳍可理解为鳍或水翼。位于前喷嘴内的鳍系统因此包括多个鳍或水翼。

“前喷嘴内部”要理解为由在两个开口处概念上关闭的前喷嘴的喷嘴体所封闭的区域。因此，这样安装鳍系统的各个鳍，以便这些鳍基本上位于前喷嘴内部并且优选地完全位于前喷嘴内部，即不从前喷嘴的一个或两个开口中伸出。与此相反，这样安装船舶的螺旋桨，以便其基本上位于前喷嘴的外部，并且优选地不在任何点处延伸至前喷嘴内，即穿过前喷嘴的两个开口中的一个。

鳍系统的各个鳍在前喷嘴的纵向上的延伸优选地比最短点处的前喷嘴的长度小或短。延伸在此处要理解为沿着前喷嘴的内表面的区域或长度，鳍在前喷嘴的纵向上在该区域或长度上延伸。特别优选的是，各个鳍在前喷嘴的纵向上的延伸小于前喷嘴的最短点处前喷嘴长度的90％，极其优选地小于80％，或者甚至小于60％。纵向对应于流动方向。在这种情况下，各个鳍可设为相同或不同的角度。这就表示可不同地选择和调整各个鳍的攻角。攻角对应于沿着前喷嘴的内表面的母线和朝向内表面的鳍的边缘的侧边之间的角。因此，鳍与流动方向设有一个角，即攻角。而且，鳍最好基本上位于后部区域内，即在朝向螺旋桨的区域内。因此，前喷嘴的入口区域没有鳍系统，并且仅仅用于加快水流。位于前喷嘴的后部区域内的鳍系统或位于入口区域之后的鳍系统用于(额外)产生前漩涡。

而且，本发明的前喷嘴配置为旋转地非对称。因此前喷嘴的旋转轴这样沿着前喷嘴，所以从横截面的角度看前喷嘴时，前喷嘴在中心上垂直和水平对准，并且优选地穿过出水口的中心。由于前喷嘴的旋转非对称的配置，因此在关于旋转轴以任意角度旋转的过程中，前喷嘴不会映射到前喷嘴本身上。因此，各个表面部分，比如出水口区域内的部分，本身具有旋转非对称的特性，但是前喷嘴作为整体并非旋转体。而且，旋转非对称与前喷嘴内部的鳍系统无关。因此无论怎样设置各个鳍，前喷嘴均旋转地非对称。

位于前喷嘴下游的并且与前喷嘴相隔一个距离的螺旋桨固定，即可旋转，但是不可(水平或垂直地)关于螺旋桨轴枢转，并且可旋转地安装在艉轴管内。在这种情况下，前喷嘴的位置可使得向上设置的旋转轴位于螺旋桨轴的上面。因此前喷嘴的重心位于螺旋桨轴的外面。因此，可这样安装前喷嘴，以便其旋转轴与螺旋桨轴平行或者与螺旋桨轴成一个角度，因此旋转轴相对于螺旋桨轴倾斜。

前喷嘴相对于螺旋桨轴在水平方向中心对准。因此，前喷嘴的旋转轴与螺旋桨轴位于一个垂直平面内。

现有技术中已知喷嘴，这些喷嘴由大概垂直的平面分割成两等份，其中这两等份沿着垂直平面在纵向上彼此偏移。本发明的前喷嘴不包括两个以上在纵向上偏移的等份。因此，出水口区域优选地在仅仅一个平面上延伸，并且尤其不在彼此偏移的平面上延伸。

前喷嘴优选地配置为周围封闭。比如，前喷嘴可配置为一个整体并且在整个周长上封闭。而且，前喷嘴可由两个或多个部分构成，其中在装配的状态下，前喷嘴在整个周长上封闭。在这种情况下，部分船体(比如艉轴管)也可用于周向上封闭前喷嘴。