具有大型螺旋桨和变速箱的船舶制造技术

一种由具有非常大的第一螺旋桨(11)和较小的同轴对转第二螺旋桨(12)的发动机(10、50)驱动的船舶(1)。该船舶(1)包括具有在船首和船尾之间延伸的基线(20)的船体(2)；设置在船体(2)内的发动机(10、50)；在船体(2)的船尾或附近串联安装在同心轴(32、34)上且与发动机(10)可操作地连接的一对同轴对转螺旋桨(11、12)。该对同轴对转螺旋桨(11、12)包括具有第一半径(R1)的第一螺旋桨(11)和具有小于第一半径(R1)的第二半径(R2)的第二螺旋桨(12)。同心轴(32、34)的轴线(9)与基线(20)的竖直距离(V)至少等于第二半径(R2)并小于第一半径(R1)。第一螺旋桨(11)被设置成在特定角位置保持静止而第二螺旋桨(12)可通过大型内燃机(10、50)而旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有大型螺旋桨的船舶，特别涉及一种具有大型螺旋桨和同轴对转螺旋桨(CCP)的船舶。
技术介绍
船舶、特别是货船的燃料成本是其经济方面的主要成本之一，因此燃料消耗是货船设计的最重要的方面之一。目前减速的趋势(缓慢汽蒸)意味着船体形状的主要改进的潜力非常小，因为船舶阻力的绝大部分主要取决于船舶的浸水表面积。船舶推进系统中具有显著损失(即具有节约潜力)仅有的部件是主发动机和螺旋桨。对于不参与发动机设计的船舶设计者，这使得螺旋桨效率成为主要的感兴趣领域。为了使螺旋桨尾流中的动能损失最小化，必须增加通过螺旋桨盘的质量流量，因此必须增加螺旋桨直径。节省潜力取决于螺旋桨负载，这意味着节省潜力随着直径的增加而减小。甚至考虑到目前安装的相对较大的螺旋桨，估计潜力大于10％。螺旋桨直径通常受两个因素限制，即发动机的每分钟转数(RPM)和船舶吃水。由于船用发动机的最近发展已经提供了能够以相对较低的RPM输送非常大的功率的发动机，所以对螺旋桨直径的主要约束因素是船舶吃水。货船螺旋桨通常在船舶基线上方具有小的间隙，并且即使在压载状态下螺旋桨也必须完全浸没。对于具有一些吃水变化的货船，可合理容纳的最大螺旋桨，具有大约为设计吃水75％的直径。通过应用特殊的船尾主体(即，在螺旋桨上方的凹形船体部分)形状，例如半导管，可以使得较大的螺旋桨被浸没，但是造成的浸水表面的增加迄今仍导致与螺旋桨效率增加对应的大小的阻力增加。已经建成多艘这种类型的船舶，但设计尚未证明具有竞争力。然而，它仍然应该被认为是货船设计中功率减少的潜在来源。
技术实现思路
在这个背景下，第一方面是提供一种具有提高的燃料效率的船舶。这通过提供由发动机驱动的船舶来实现，所述船舶包括：船体，所述船体具有在船首和船尾之间延伸的基线；发动机，所述发动机设置在船体内部；一对同轴对转螺旋桨，所述一对同轴对转螺旋桨在船体的船尾处或附近串联安装在同心轴上并且可操作地连接至发动机，并且所述一对同轴对转螺旋桨包括具有第一半径的第一螺旋桨和具有小于所述第一半径的第二半径的第二螺旋桨，所述同心轴的轴线距所述基线的竖直距离V至少等于所述第二半径且小于所述第一半径，并且所述第一螺旋桨被设置成在特定角位置保持静止，而所述第二螺旋桨可通过发动机而旋转。对于大部分作业时间在深水中的船舶，延伸到基线以下的非常大的螺旋桨提供了节约潜力，但是允许在浅水中完全吃水的问题意味着这种潜力迄今尚未得到利用。本专利技术允许使用非常大的两叶片型或三叶片型螺旋桨，且当该螺旋桨在合适的角位置保持静止并且直径的显著部分在基线以下且因此在压载条件下仍然可以完全浸没时，轴高度足以在基线上方提供间隙。串联安装在同心轴上的一对同轴对转螺旋桨，与具有相同直径的单个螺旋桨相比具有更高的流体动力学效率。原因是由单个螺旋桨引起的切向速度分量不会有助于推力，而来自同轴对转螺旋桨的前面的螺旋桨的切向速度分量由第二螺旋桨消除，这使其向后偏转，从而有助于向前的推力。第二(即最靠近船尾的)螺旋桨通常稍微小于第一螺旋桨。这在一定程度上是由于通过螺旋桨盘加速时的流的收缩，以及一定程度上是由于由减小的桨距角引起的在较大直径处的切向速度减小。具有在旋转期间延伸至基线之下的很少叶片的非常大的螺旋桨和在基线上方的较小的同心对转螺旋桨的组合提供了非常大的螺旋桨和对转的螺旋桨的推进功率的最大程度的减小，同时在浅水中保持推进。在第一方面的第一可行实现方式中，第一螺旋桨具有多个叶片，并且第二螺旋桨具有多个叶片，第一螺旋桨的叶片的至少尖端在第一螺旋桨的旋转期间突出至基线之下，并且其中特定旋转位置是第一螺旋桨的叶片没有突出至基线之下的不工作位置。在第一方面的第一可行实现方式中，船舶还包括将同心轴与发动机可操作地连接的变速箱，该变速箱具有至少两个位置：第一位置，其中第一螺旋桨和第二螺旋桨可操作地连接到发动机以在发动机运行时对转；以及第二位置，其中第一螺旋桨在特定角位置保持静止，并且第二螺旋桨可操作地连接以在发动机运行时旋转。然而，为了工作，这样的对转螺旋桨需要驱动系统，该驱动系统允许大螺旋桨在预定角位置保持静止，而较小螺旋桨保持以降低的速度推进船。大螺旋桨的直径可以具有与船舶设计吃水深度相同的大小，对于大型集装箱船，其可以为14m以上。在第一方面的第三可行实现方式中，在船舶的压载状态下第一螺旋桨完全浸没。在第一方面的第四可行实现方式中，第一螺旋桨是两叶片型或三叶片型。在该背景下，第二方面是提供一种用于驱动一对对转螺旋桨的传动装置，所述一对对转螺旋桨串联安装在具有单个发动机的同心轴上。这通过提供一种传动装置来实现，该传动装置包括：输入轴，其中第一传动装置的第一齿轮永久地安装在输入轴上且第二传动装置的第二齿轮通过离合器安装在输入轴上，且离合器被构造成将第二齿轮与输入轴选择性地接合；可操作地连接至第二齿轮的制动器；具有内轴和外轴的同心输出轴；永久地固定到外轴的第三齿轮，第三齿轮与第二齿轮啮合；永久地固定到内轴的第四齿轮；以及可围绕另一旋转轴线旋转的第五齿轮，第五齿轮与第一齿轮和第四齿轮啮合。在第二方面的第一可行实现方式中，离合器是液压可控的和/或电子可控的，和/或其中制动器是液压可控的和/或电子可控的。在第二方面的第二可行实现方式中，外轴或第三齿轮设置有能够在一个轴向方向上处理推力的推力轴承，并且第四齿轮设置有能够在两个相反轴向方向上处理推力的推力轴承。从下面描述的示例性实施方式中，本专利技术的这些和其它方面将变得明显。附图说明在本说明书的以下部分中，将参考附图中所示的示例性实施方式更详细地解释本专利技术，其中：图1是根据示例性实施方式的示出螺旋桨装置的船舶的示意性后视图；图2是根据图1的船舶的船尾的示意性截面图；图3是根据图1的船舶的船尾部的详细视图，示出了船舵和螺旋桨；图4是根据图1的船舶的示意性后视图，示出了一对同轴对转螺旋桨中的一个螺旋桨的不工作位置或锁定位置；图5和图6是在根据图1的示例性实施方式的船舶的变型中使用的变速箱的不同截面图；图7是根据实施方式的螺旋桨和螺旋桨轴的截面图；图8是根据图1的另一示例性实施方式的船舶的船尾部的截面图；图9是图8所示的示例性实施方式的船舶的更详细的截面图，示出了双发动机和相应的变速箱；图10是根据示例性实施方式的船舶的截面图；以及图11是根据另一实施方式的螺旋桨和螺旋桨轴和吊舱驱动器的截面图。具体实施方式在下面的详细描述中，将通过示例性实施方式描述船舶。图1、图2和图3示意性地示出了船舶的船尾部。船舶1包括船体2和上部结构3(如图10所示)。在一实施方式中，船舶1是货船。船舶1设计成具有预定吃水深度，该预定吃水深度被选择为使得船舶1的吃水深度不超过停靠港的水深度。该吃水深度被确定为当船舶1满载时船体2的基线20的深度。基线大致在船体2的船首和船尾之间延伸。还示出了处于压载状态的船舶1的吃水线15。内燃机10位于船体2内部。在一实施方式中，内燃机10是大型低速运行二冲程自燃式内燃机。大型二冲程内燃机10设置有变速箱14，变速箱14又连接到驱动轴13。驱动轴13包括两个同心轴(下面将进一步更详细地描述)。一对同轴对转螺旋桨串联安装在同心轴上。该对同轴对转螺旋桨包括第一螺旋桨11和第二螺旋桨12。第一螺旋桨11具有半径R1，第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由发动机(10、50)驱动的船舶(1)，所述船舶(1)包括：船体(2)，所述船体(2)具有在船首和船尾之间延伸的基线(20)，发动机(10、50)，所述发动机(10、50)设置在所述船体(2)内，一对同轴对转螺旋桨(11、12)，所述一对同轴对转螺旋桨(11、12)在所述船体(2)的所述船尾处或附近串联安装在同心轴(32、34)上并且可操作地连接至所述发动机(10)，以及所述一对同轴对转螺旋桨(11、12)包括具有第一半径(R1)的第一螺旋桨(11)和具有小于所述第一半径(R1)的第二半径(R2)的第二螺旋桨(12)，所述同心轴(32、34)的轴线(9)与所述基线(20)的竖直距离(V)至少等于所述第二半径(R2)且小于所述第一半径(R1)，以及所述第一螺旋桨(11)被设置成在特定角位置保持静止，而所述第二螺旋桨(12)能够通过所述发动机(10、50)而旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.01 DK PA2014003531.一种由发动机(10、50)驱动的船舶(1)，所述船舶(1)包括：船体(2)，所述船体(2)具有在船首和船尾之间延伸的基线(20)，发动机(10、50)，所述发动机(10、50)设置在所述船体(2)内，一对同轴对转螺旋桨(11、12)，所述一对同轴对转螺旋桨(11、12)在所述船体(2)的所述船尾处或附近串联安装在同心轴(32、34)上并且可操作地连接至所述发动机(10)，以及所述一对同轴对转螺旋桨(11、12)包括具有第一半径(R1)的第一螺旋桨(11)和具有小于所述第一半径(R1)的第二半径(R2)的第二螺旋桨(12)，所述同心轴(32、34)的轴线(9)与所述基线(20)的竖直距离(V)至少等于所述第二半径(R2)且小于所述第一半径(R1)，以及所述第一螺旋桨(11)被设置成在特定角位置保持静止，而所述第二螺旋桨(12)能够通过所述发动机(10、50)而旋转。2.根据权利要求1所述的船舶(1)，其中，所述第一螺旋桨(11)具有多个叶片(21)，所述第二螺旋桨具有多个叶片(22)，所述第一螺旋桨(11)的叶片(21)的至少尖端在所述第一螺旋桨(11)的旋转期间突出至所述基线之下，并且其中所述特定角位置是所述第一螺旋桨(11)的叶片(21)不突出至所述基线(20)之下的不工作位置。3.根据权利要求1或2所述的船舶(1)，还包括变速箱(14)，所述变速箱(14)将所述同心轴(32、34)可操作地连接至所述发动机(10)，所述变速箱具有至少两个位置：第一位置，在所述第一位置，所述第一螺旋桨(11)和所述第二螺旋桨(12)可操作地连接到所述发动机，以在所述发动机运行时对转，以及第二位置，在所述第二位置，所述第一螺旋桨(11)在所述特定旋转位置保持静止，并且所述第二螺旋桨(12)被可操作地连接以在所述发动机(10)运行时旋转。4.根据权利要求1或2所述的船舶(1)，还包括变速箱(54)，所述变速箱(54)将所述同心轴(32、34)可...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·施耐克，P·T·斯科勒，
申请(专利权)人：欧登塞海事技术有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK