由一个船只螺旋推进器及一个导轮所构成的装置

摘要

本发明关于一船只装置，由一螺旋推进器(5)及一以旋转自如方式承接于其后的导轮(6)所构成，导轮(6)翼片数多于螺旋推进器者，而其转数则较螺旋推进器为低，其中导轮(6)翼片的形状，在螺旋推进器水流线之内设计成蜗轮铲形，而在该水流线外则呈螺旋推进器叶片形。要得到一种最适宜的装置，是使导轮(6)与螺旋推进器(5)转向相同，而导轮(6)径向翼片段之斜升度(12)(13)在螺旋推进器水流线之外的部分沿径向大致为定值，而在螺旋推进器水流线内从定值开始，朝轴颈(7)方向恒定增加。

说明书

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本发明关于一种由一个船只螺旋推进器及一个导轮所构成的装置，该导轮外接到螺旋推进器后方，且以可自由旋转的方式支承着，其翼片数目多于螺旋推进器的数目，而其转速低于螺旋推进器的转速，其中导轮的翼片形状在螺旋推进器水流线（Propellerstrahl）内呈涡轮铲形。而在该水流线范围外则设计成螺旋推进器翼片形。这是一种习知的装置，见于德专利DE-PS    17    56    889。在这种装置中，在船后面螺旋推进器水流中的水流能量一部分转变成机械能，其中一部份用来驱动该导轮，而另一部分则由螺旋推进器水流线外的导轮翼片部分转变成推进能量。然而根据流体动力学（hydrodynamischen）原理，如果导轮翼片数目大于螺旋推进器之翼片数目而其转速低于后者之转速，这种装置才能比习知的螺旋推进器有显著增加的推进能量。尽管这种装置比习知之螺旋推进器多了额外的设备，但对能量回收（Energieruckgewinn）一特别是就船只燃料费节节涨高这一点来看相当有利。然而由于在这种螺旋推进器与导轮所构成的装置为一种杂复的水动力系统，在实用上这种装置就设计及结构来看，特别会遇到困难。

本发明的目的在于提供一种就各种条件来看都最适宜的上述那种装置。

在前述那种装置中，要达到这种目的的方法是在螺旋推进器与导轮相同转向的情况下，在螺旋推进器水流线外的导轮翼片截面沿径向的斜升度大致一定，而在螺旋推进器水流线内的导轮翼片段的沿径向的斜升度则从恒定值开始朝向轴颈（Nabe）方向稳定增加。

由于螺旋推进器或导轮的径向翼片段的斜升度分布所致，故能大大影响其水动力性质。它们显示了一个令人惊奇的现象，即当螺旋推进器与导轮转向一样时，且导轮位于螺旋推进器水流线内的径向翼片段大致朝着轴颈方向的斜升度分布呈线性，则可得到最佳的结果，而且不论螺旋推进器设计成自由运转（Freifahrend）的螺旋推进器或所谓的后流式螺旋推进器（Nachstromprepeller）都不受影响。导轮翼片段这种大体上呈线性的斜升度的分布方式使设计，实施及制造都能简化。因为导轮与螺旋推进器是同向转动，故翼片频率可较小，这样可适宜地改变该装置的振动比例（Schwingungsverhal-ten）。如果导轮支承在螺旋推进器轴颈上，则该轴承速度维持很低，因此该支承装置与密封装置较易设计。这种原理-大体上恒定的斜度分布-也适用于导轮在螺旋推进器水流线外的翼片段。然而螺旋推进器水流线外的翼片段呈这种斜度分布时，仍然能适用于后流场（Na-chstromfeld）的情形。

在个别情形中，导轮之径向翼片段的斜升度在轴径的范围处为该恒定值1.5～3倍。另方面，螺旋推进器水流线外的径向翼片段的恒定值或恒定斜升度为螺旋推进器斜升度的2-3倍。

一般而言，在设计这类装置的场合，从一种所谓最理想（optimal）的螺旋推进器着手，其最适宜之直径要配合船只的驱动机器转数，后流比例，以及螺旋流洞（Schraubenbrunnen）。如果船只的最适宜之螺旋推进器必需用一种由螺旋推进器及导轮所构成的装置来置换时，则可能会有空间的问题产生，因为在一种最适宜的螺旋推进器后方加装一个额外的导轮几乎或完全不可能。然而有一件使人惊奇的事，如果螺旋推进器的直径小于相同转速的最适宜螺旋推进器的直径时，就不须放弃本发明这种装置的优点-尤其是能量回收这点。因此可在相同转数的情形下直接减小螺旋推进器直径，而不需为此增加螺旋推进器翼片数目之类的变化。如果这种直径减小的螺旋推进器的斜升度大于最适宜之螺旋推进器之斜升度，则可能甚佳。

上述的那种关系，不论该装置的螺旋推进器为一种变速螺旋推进器（Verstellpropeller）或一种喷嘴螺旋推进器（Dusenpropeller）都能适用。

以下配合附图说明本发明一实例;该附图部分显示一个螺旋推进器，它后面有一个导轮，另一图显示导轮和螺旋推进器的斜升度分布图表。

图示中显示该装置在一条船之尾部（Heck）（2）的螺旋流洞（1）（Schraubenbrunnen）内，船其余部分未示。其中可见到一条轴（3），螺旋推进器（5）的轴颈（Nabe）（4）固定在该轴上。螺旋推进器沿水流方向后方接着一个导轮（6），导轮的轴颈（7）以可自由转动的方式承接在螺旋推进器（5）的颈轴（4）上。该承接方式不特别作图解。导轮（6）的直径大于螺旋推进器（5）的直径，且前者之翼片（叶片）数目也多于后者翼片数目。

导轮翼片在螺旋推进器水流线之内的那一段（8）设计成呈涡轮铲形，而在该水流线外的那一段（9）则呈螺旋推进器叶片的形状。水流线内的翼片段（8）的斜升度的方向是使导轮（6）与螺旋推进器（5）转动方向相同，但转速较低。螺旋推进器水流线以外的导轮翼片段（9）遂能产生一种额外的推进力。

图中并显示螺旋推进器（5）与导轮（6）的斜升度分布图，是以斜升度P为横轴，半径R为纵轴。螺旋推进器（5）斜升度（10）近乎一定，用实线表示。这种斜升度也能适用于一种后流场。最适宜之螺旋推进器的斜升度（11）用虚线表示，它的值也是近乎一定，但较小，该最适宜之螺旋推进器的直径略大于本装置螺旋推进器（5）直径。

图表右边为导轮（6）的径向翼片段的斜升度分布图。在螺旋推进器水流线以外的导轮（6）的翼片段（9）沿径向之斜升度近乎恒定。然而在特殊情况下，这种斜升度分布方式也适用于一种后流场。在螺旋推进器水流线以内或段（8）内的径向翼片段的斜升度分布情形，开始时等于翼片段（9）的接近恒定的斜升度（12）之值，而向着轴颈（7）呈恒定线性地增加。这种基本斜度分布（12）（13）情形，在使用后流式，变速式或喷嘴式螺旋器来代替具一定斜升度的螺旋推进器（5）的场合时，亦同样适用。

在上述实施例中，螺旋推进器（5）直径约5.2公尺，而最适当之螺旋推进器直径则可为5.6公尺。螺旋推进器（5）之平均斜升度（10）约5.1公尺。

导轮直径约6.7公尺，其翼片在螺旋推进器水流线外的段（9）中的斜升度约11.8公尺。而在轴颈（7）处径向翼片段的斜升度（13）约22.3公尺。

此装置的工作效率约0.69，而最适宜之螺旋推进器为0.65。