用于降低水運工具的驅動動力要求的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于降低水運工具尤其是船的驅動動力要求的裝置。根據本發明的裝置尤其適合用于水運工具的驅動系統，用于改善能源效率。
【背景技術】
[0002]用于降低水運工具的驅動動力要求的裝置在現有技術中是已知的。在EP2 100808 Al中，這種裝置包括例如前導流管。當在船行駛方向上觀察時，該前導流管尤其安裝成距螺旋槳距離短或者在螺旋槳的正上游。此外，鰭板，即(引導)鰭板或水翼，設置在前導流管中。前導流管基本上具有平底錐形截面形狀，其中兩個開口，即水入口和水出口，構造為大致圓形開口，并且水入口具有比所述水出口大的直徑。結果，通過安裝在前導流管中的鰭板特別地生成預渦流而能夠改善螺旋槳流入量且減少螺旋槳射流損失。通過該系統能夠實現驅動動力要求的顯著降低，因此，能夠實現燃料的節約。
[0003]然而，先前已知的上述裝置對于螺旋槳流入物具有相對較大的阻力，使得驅動動力要求在相關程度上的降低主要僅在較慢或較重載型的船中才能確立，從而已知的裝置通常僅用于這樣的船中。
[0004]發明概述
[0005]因此，本發明的目的是提供用于降低水運工具的驅動動力要求的裝置，其還能夠尤其有效地用于快速以及極快速的水運工具中，例如具有20節或以上或者25節及以上的船。
[0006]該目的是通過用于降低水運工具的驅動動力要求的裝置來解決的，該裝置包括引流裝置、至少第一鰭板，所述第一鰭板以這樣的方式從所述引流裝置伸出:所述第一鰭板的第一端緊固到引流面上，第一鰭板的第二端構造為自由端。
[0007]引流面可以形成為一個部分或者一個件，或者由多個單個的部分來形成引流面，其中單個的部分優選地焊接在一起或者焊接到船體上。
[0008]引流面原則上可以具有所有可能的形狀。同時，引流面以水流能夠被其至少部分地引到螺旋槳上的方式來布置和配置。例如，引流面可以具有方形或矩形板的形狀。此外，弓形或曲形構造是可行的。在剖面中，弓形構造的引流面可以具有圓形截面、橢圓形截面或其他彎曲形狀。引流面具有在流方向上的長度，例如在水運工具行駛方向上。此外，在板形構造中，引流面具有寬度，或者在弓形構造中，其具有弧長。引流面的厚度在下文稱為翼型厚度。長度以及寬度或弧長以及翼型厚度可以在引流面的整個區域上恒定，或者它們可以具有不同的值。例如，引流面也可以被定翼型。在該情況下，例如，引流面的一個邊緣可構造為圓形的且具有比引流面的中央區域薄的翼型厚度。
[0009]根據本發明，第一鰭板在第一端處以適合的方式連接到引流面，或者緊固到引流面上。例如，第一鰭板在其第一端處能夠焊接或凸緣安裝到引流面上。根據本發明的第一鰭板的第二端構造為自由端，因此，第一鰭板能夠沿任何任意方向從引流面伸出，其中第一鰭板的第二端不連接到引流面或者以其他方式緊固到船體上。術語“鰭板”應理解為優選地固定布置在引流面上的任何引導鰭板或水翼。同時，術語“鰭板”能夠理解為任何影響螺旋槳流入量的引導裝置，其中鰭板通常具有水翼翼型，即，抽吸側和壓力側。因此，在本連接中的鰭板在布置于引流面上且影響螺旋槳流入量的定子的意義上是引流面。特別地，優選的是鰭板在特定圓弧形中具有向外彎曲的抽吸側和大致平坦的壓力側。
[0010]當在其長度上觀察時，第一鰭板的翼型可以是均勻的或不同的。特別地，當沿著第一鰭板的縱向觀察時，翼型可以扭轉，即扭曲。因此，除了引流面之外，第一鰭板也充當水流的引導面，其中引流面和第一鰭板相互成角度地布置，優選地第一鰭板構造為比引流面小。第一鰭板的長度理解成第一鰭板的第一端與第二端之間的距離。第一鰭板的深度理解成鰭板在引流面縱向上的深度，也即在水運工具的行駛方向上的深度。鰭板的厚度下文稱為翼型厚度。
[0011 ]在本發明的意義上，第一鰭板應理解為從弓I流面伸出且第一端連接到弓I流面而第二端構造為自由端的所有鰭板。優選地，可以設置多個這樣的第一鰭板。
[0012]優選地，引流面布置在螺旋槳的上游。這意味著，引流面布置在水運工具或船行駛方向上，布置在水運工具的螺旋槳的上游。“在行駛方向上”這一指代在此應理解為船或水運工具的前向行駛方向。
[0013]在該情況下，進一步提供的是引流面定位成距螺旋槳一定距離。此外，優選的是引流面定位成距軸承一定距離，軸承尤其是尾軸管。尾軸管用于安裝水運工具或船的螺旋槳的螺旋槳軸。為此目的，引流面可以布置在至少螺旋槳軸線的上方、下方或者也在橫向上的部分中。此外，引流面可以至少部分地包圍螺旋槳軸線或軸承。特別優選地，引流面以弓形形狀布置在螺旋槳軸線或螺旋槳軸上方且距螺旋槳軸線或螺旋槳軸一定距離。在該情況下，弓形構造的引流面還可以構造為在周向上是閉合的。然而，優選的是，弓形的引流面具有八分之一環、四分之一環的截面。進一步優選的是，引流面具有半環、三分之二環或四分之三環的截面。
[0014]此外，引流面可構造為弓形的且沿周向打開，其中引流面不具有圓形截面，但是例如具有橢圓形截面。優選地，引流面構造為相對于螺旋槳軸線為凸形的。
[0015]在引流面的弓形構造的情況下，引流面在剖視圖中的弧長優選地小于概念上沿周向閉合的引流面的周長的80%、特別優選地小于60%，極特別優選地小于40%或30%。
[0016]然而，原則上，其他截面也是可能的。例如，引流面可以具有成角度的截面，例如矩形截面。此外，引流面的U形構造是可行的。
[0017]由于第一鰭板布置在引流面上，其中第一鰭板的第一端緊固到引流面上，第一鰭板的第二端構造為自由端，能夠實現的是，與現有技術已知的裝置相比，能夠大幅減小引流面的尺寸，例如長度或寬度或弧長和/或翼型厚度，其中雖然在現有技術中流損失尤其高且必須產生渦流來實現高效操作的那些區域仍能夠通過第一鰭板來達到。
[0018]另外，優選的是，第一鰭板的起始自引流面的第二端遠離螺旋槳軸線定向。這意味著，從第一鰭板的第一端到螺旋槳軸線的距離比從第一鰭板的第二端(自由端)到螺旋槳軸線的距離短。
[0019]結果，引流面可以布置成距螺旋槳軸一定距離，其中螺旋槳軸與引流面之間的距離與現有技術相比較短。由于第一鰭板以其第二端遠離螺旋槳軸線定向的方式從引流面突出，所以進一步確保第一鰭板從螺旋槳軸延伸出足夠遠(當從螺旋槳軸沿徑向觀察時)，因此仍能夠積極地影響到相應的關聯的螺旋槳上的流入量。
[0020]通過將鰭板附接到引流面上，從引流面到螺旋槳軸的距離以及引流面的翼型厚度以及因此阻力能夠如此減小，使得裝置現在也能夠用于快速和極快速船，其中仍保持或者任選地甚至改進驅動動力要求減小的積極效果。由于第一鰭板從引流面向外伸出，而可能不是從螺旋槳轂或尾軸管，當從螺旋槳軸線觀察時第一鰭板向外延伸得相對較遠，盡管如此仍具有足夠的強度，尤其是具有足夠的彎曲應力。
[0021]優選地，第一鰭板具有最大翼型厚度，其中該第一鰭板的最大翼型厚度小于第一鰭板的第一端和第二端之間的距離的50%，特別優選地小于25%，極特別優選地小于15%。因此，第一鰭板在其最后點處的翼型厚度小于第一鰭板的第一端與其第二端之間的長度。
[0022]原則上，引流面可以平行于螺旋槳軸線或平行于螺旋槳軸來布置。這意味著，引流面與螺旋槳軸線之間的距離實質上在每個區域都相同。然而，優選地，引流面布置成朝向后方或者朝向前方相對于螺旋槳軸線傾斜。在該情況下，引流面優選地構造成被定翼型。因此，引流面具有翼型入口邊緣，翼型入口邊緣遠離螺旋槳定向，并且在翼型入口邊緣上水流在向前行駛方向上沿水運工具行駛方向沖擊。引流面的翼型出口邊緣朝向螺旋槳定向。翼型入口邊緣和翼型出口邊緣如此包括引流面的兩個前側邊緣。因此，在朝向后方相對于螺旋槳軸線傾斜的引流面的情況下，螺旋槳軸線與引流面之間的距離在翼型入口邊緣區域中比在翼型出口邊緣區域中大。由于引流面的這種布置，在一些區域中能夠尤其有利地影響到螺旋槳上的流入。在關于螺旋槳軸線成一傾斜度布置的引流面的情況下，引流面的縱軸線如此不會平行于螺旋槳軸線延伸，而是成一角度，結果關于螺旋槳軸線傾斜。
[0023]優選地，引流面與螺旋槳軸線之間的最短距離小于螺旋槳直徑的一半或者小于螺旋槳的半徑。因此，在朝向后方關于螺旋槳軸線成一傾斜度布置的引流面的情況下，在引流面的翼型出口邊緣區域中引流面與螺旋槳軸線之間的距離比螺旋槳直徑的一半短。
[0024]優選地，進一步設置從引流面伸出的至少一個第二鰭板。在該情況下，第二鰭板的第一端布置在引流面上或者緊固該引流面上，而第二端布置在軸承上或者緊固到軸承上，軸承尤其是尾軸管。因此，從引流面起始的第二鰭板朝向螺旋槳軸線定向，與第一鰭板相反，第二鰭板不具有自由端，而是連接到船體或軸承。因此，第二鰭板在從軸承到引流面的兩個固定支承點之間延伸。在兩端之間，第二鰭板優選地具有壓力側、抽吸側、前端帶和末端端。該構造也類似地適用于第一鰭板，其自由端從引流面向外伸出。取決于船體的構造，第二鰭板的第二端可以直接安裝在船體或船體的裝甲上，而不是安裝在軸承上。
[0025]在本發明的意義上“第二鰭板”應理解為所有從引流面突出且以其第一端連接到引流面且其第二端連接到軸承或船體的鰭板。優選地，可以提供多個這樣的第二鰭板。
[0026]進一步有利的是，第一鰭板和/或第二鰭板布置在引流面縱軸線或水運工具的驅動螺旋槳的螺旋槳軸線的大致徑向上。優選地，兩個鰭板，即第一鰭板以及第二鰭板，沿徑向布置。原則上，第一鰭板以及第二鰭板關于它們相應的切線成不同的角度布置。第一鰭板的切線穿過引流面外壁面上的一個點，而第二鰭板的切線穿過引流面內壁面上的一個點。引流面的外壁面應理解為遠離螺旋槳軸線或螺旋槳軸定向的壁面。另一方面，內壁面應理解為引流面的朝向螺旋槳軸線或螺旋槳軸定向的壁面。
[0027]進一步優選的是，單個的鰭板(第一鰭板以及第二鰭板)在引流面縱向上的延伸比引流面的長度小或短。“延伸”應理解為引流面縱向翼型的鰭板在引流面縱向上伸展的區域或長度。特別優選地，單個的鰭板在引流面縱向上的延伸小于引流面長度的90%，極特別優選地小于80%，或