专利名称：提高能量效率的船舶驱动系统的前喷嘴的制作方法
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 2100 808 Al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镟润(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，用于进一步提闻驱动效率。上述目的由具有根据权利要求I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。由于本发明的前喷嘴，所以能够进一步提高船舶的驱动效率，从而通过前喷嘴的配置提高螺旋桨流动，并且设置在前喷嘴内的鳍系统减少由前漩涡的生成所造成的螺旋桨喷嘴内的损失。尤其地，由于前喷嘴的旋转非对称配置，能够考虑不利的伴流区域，因此进一步提高螺旋桨流动。尤其为大型的满载的船舶时，比如油轮、散货船或拖轮，由于船舶的形状或船体的配置，船舶后部区域内(即螺旋桨和前喷嘴的区域内)的水速不同。比如，前喷嘴和螺旋桨的下区域的水速能够比前喷嘴或螺旋桨的上区域内的水速快。这特别是由于喷嘴和螺旋桨的方向的进水速度在上区域内比下区域内受到船体更严重地减速或偏转。由于前喷嘴的旋转非对称配置，能够考虑特殊的船舶形状以及进水速度的相关影响，因此前喷嘴尤其在不利的伴流区域内(比如前喷嘴或螺旋桨的上区域内)所加快的进水速度比在更有利的伴流区域内(比如前喷嘴或螺旋桨的下区域内)所加快的进水速度程度上更强。因此，螺旋桨的进水速度分布更均匀。因此，本发明的前喷嘴考虑具有不同伴流的区域，尤其是相对于特定的流速在前喷嘴的上、下区域内不同的伴流比。又一优势在于本发明的前喷嘴可避免或减少产生漩涡。这就表示船体所偏转的水流在喷嘴体的外表面上未出现或者仅仅出现了小部分，因此未产生或仅仅产生一些水涡流，因此整体上可增加推进效率。使用本发明的前喷嘴，并且尤其由于前喷嘴的设置，有利地影响了流动，从而未产生高阻力或强涡流。结果，本发明的设备以相同的驱动功率或其他功率可增大螺旋桨推力，因此，在不减少螺旋桨推力的同时，更低的驱动功率可节省能量。与旋转对称的前喷嘴的环形开口相比，进水口优选地向下和/或向上扩大。向上和向下的方向在此处与船舶上前喷嘴的内置状态有关。根据不利伴流的区域或者根据船体，本发明的前喷嘴的进水口向上或向下扩大。前喷嘴的进水口也能够向上和向下扩大。由于进水口的扩大，大量的水可流入前喷嘴的进水口，从而减少因船体所偏转的水流造成的损失，在非扩大的进水口中，这些被偏转的水流到达喷嘴体的外区域。由于流入增大，所以提闻了效率。而且，两个开口区域、进水口区域或出水口区域中的至少一个在垂直方向的长度最好大于在水平方向的长度。在所有情况下，前喷嘴开口区域要理解为由前喷嘴的喷嘴体的前端边缘封闭的表面。喷嘴体通常由所谓的“喷嘴环”构成。喷嘴体包括所谓的前喷嘴的外壳，其中喷嘴体包括内表面和外表面，这两个表面通常彼此间隔开。鳍系统并非喷嘴体的一部分，但是在喷嘴体的内表面上连接到喷嘴体。 开口区域在一个或多个平面或曲面上形成。沿着其垂直中心线从上往下看时，在垂直方向上的长度要理解为开口区域的长度。因此，与垂直方向相似，水平方向的最大长度要理解为最大扩大区域内的开口区域的宽度。比如椭圆形开口区域在水平方向上在其水平中心线的区域内具有最大的长度，并且在垂直方向上在其垂直中心线的区域内具有最大的长度。因此两个开口区域(即进口区域和出口区域)可形成为彼此平行、部分彼此平行以及彼此不平行。在这种情况下，垂直和水平方向的长度总是位于开口区域上，并且因此不需要将喷嘴体的上前侧边缘和喷嘴体的下边缘直接连接。如果开口区域形成在若干个平面上，那么两个长度中的至少一个长度具有弯头和/或曲线轮廓。前喷嘴的进水侧开口区域优选地比具有相同中心半径的旋转对称的前喷嘴的进水侧开口区域大。在前喷嘴的轮廓中心的区域内从横截面上看前喷嘴时，中心半径要理解为上喷嘴体弧的前喷嘴的半径。因此，中心半径为上圆弧的半径，该圆弧在相对于前喷嘴的长度在前喷嘴中间的横截面内可见。而且，前喷嘴最好至少在某些区域内围绕船舶的螺旋桨轴。这样有利地安装前喷嘴，以便其旋转轴位于螺旋桨轴的上面，但是依然使用其下喷嘴体部分围绕螺旋桨轴。或者下喷嘴体部分也可位于螺旋桨轴的上面。而且，前喷嘴的进水口区域最好不与前喷嘴的出水口区域平行或者仅仅在某些区域内与其平行。比如，前喷嘴的出水口区域可(完全地)与前喷嘴的横截面平行或者与旋转轴的垂线平行，并且进水口区域可相对于前喷嘴的横截面区域或者相对于前喷嘴的旋转轴的垂线倾斜，或者可具有一个角度(至少在某些区域内)。前喷嘴在上区域内的轮廓长度(profile length)最好大于下区域内的轮廓长度。该轮廓长度沿着前喷嘴的外侧面延伸，因此沿着喷嘴体的母线延伸。因此，从上往下看时，轮廓长度不恒定并且减小。轮廓长度可以阶梯状的方式或突然地、线性地或遵循任何其他的函数从上往下减小。而且，轮廓长度最好保持恒定，比如在前喷嘴的上区域内，并且仅仅在下区域内减小。而且，旋转轴区域内的前喷嘴的轮廓长度最好大于前喷嘴的下区域内的轮廓长度。因此，从上往下看时，直流长度在前喷嘴内不恒定，并且在前喷嘴的上区域内比在前喷嘴的下区域内长。结果，并且尤其由于前喷嘴的横截面变窄以及流动方向的设置，与前喷嘴的下区域内相比，前喷嘴的上区域内的水速加速程度更强或者在更长的加速距离上进行加速。因此，由于前喷嘴，与前喷嘴的下区域内已经以更高的速度流入的水相比，在前喷嘴的上进口区域内，不利伴流的区域内的水速加速程度更强。因此，出水速度以及螺旋桨流速度在上、下区域内更均衡，或者速度差较小。而且，从上往下看时，轮廓长度的减小对应于进水口区域向下的扩大，因为在下区域内，开口现在因此可获得更多以前喷嘴的恒定的轮廓长度从外部部分流入前喷嘴的外壳中的水并且这些水可流入前喷嘴内。优选地，这样提供前喷嘴的进水口区域，以便该区域与前喷嘴的横截面区域或者与前喷嘴的旋转轴的垂线具有至少一个交叉角。此处，交叉角要理解为概念加长两个接口的交叉点的区域内前喷嘴的进水口区域和横截面区域而获得的角度。因此交叉角对应于进水口区域和前喷嘴轴上的垂线或前喷嘴的旋转轴之间的角度。由于可在若干个平面上形成进水口区域，所以进水口区域和横截面区域因此相对于彼此可具有多个(比如两个)交叉角。优选地，交叉角小于或等于90°，特别优选地小于60°，并且极其优先地小于30°。优选地，前喷嘴的进水侧开口区域和横截面区域之间的交叉角至少在一个区域内恒定。从而该区域相对于进水口区域内前喷嘴的 高度，包括至少1%，优选地至少为5%，特别优选地为20%。而且，交叉角至少在该区域内大于0°。比如，交叉角在前喷嘴的整个高度上从上而下恒定。而且，规定交叉角仅仅在一个区域内恒定，比如前喷嘴的高度的下半部分，即旋转轴之下。由于前喷嘴的高度必须不恒定，所以使用出水口区域内的前喷嘴的高度作为参考。而且，前喷嘴的开口角比上齿形角(profile angle)最好大两倍或者比下齿形角最好大两倍。在这种情况下，前喷嘴的开口角度为前喷嘴的上、下型线(profile line)之间的角度。该型线为沿着前喷嘴体的外表面在前喷嘴的纵向上的母线。在这种情况下，上型线沿着前喷嘴的最高区域延伸，下型线沿着前喷嘴的最低区域延伸。因此，上型线的长度与前喷嘴的最上面的区域内的轮廓长度相同。下型线对应于前喷嘴的最下面的区域内的轮廓长度的长度。上齿形角对应于(概念上延长的)上型线和前喷嘴的(概念上延长的)旋转轴之间的角度。因此下齿形角对应于(概念上延长的)旋转轴和(概念上延长的)下型线之间的角度。因此，前喷嘴的开口角度对应于上齿形角和下齿形角的总和。开口角优选地比上齿形角大两倍，因此下齿形角大于上齿形角。前喷嘴的开口角也最好对应于两倍的齿形角与交叉角的总和。因此，下齿形角对应于交叉角与上齿形角的总和。结果，向下看时，由交叉角(即横截面区域和进水口区域之间的角度)扩大前喷嘴的开口。前喷嘴的进水口区域优选地弯曲或为曲线。在这种情况下，从上往下看时，进水口区域以恒定的曲率半径可弯曲，或者可具有不同或若干个曲率半径。而且，从上往下看时，进水口区域可具有一个弯头或若干个弯头。结果，进水口区域形成在若干个平面上，这些平面彼此优选地构成一个角度。特别优选地，进水口区域具有弯头，因此形成在两个平面的上面。在这种情况下，两个平面彼此构成大于90°并小于180°的角度。而且，前喷嘴的上、下型线之间的前喷嘴的轮廓长度最好从上往下连续下降。连续地在此处应理解为不中断地。这就表示从上往下看时，轮廓长度连续下降。因此，从上往下看时，轮廓长度在任何区域都不增大，而是在一个区域内保持恒定，并且在下一个区域下降，或者从上往下看时不中断地下降。在这种情况下，轮廓长度可线性下降，但是同时也从上往下遵循不同的函数。比如，从上往下看时，轮廓长度可以弓形轮廓降低。尤其地，轮廓长度在整个区域上(即前喷嘴的上、下型线之间)最好从上往下线性下降，因此交叉角的值恒定。因此，交叉角的值在前喷嘴的上、下型线之间的任何位置均恒定。
在又一个实施例中，规定前喷嘴的轮廓长度在前喷嘴的每个区域内恒定。因此，进水口区域和出水口区域彼此平行设置。优选地，从横截面上看时，前喷嘴或前喷嘴的护套包括直线部分。尤其地，从横截面上看时，前喷嘴体在前喷嘴的整个长度上包括直线部分。同时，从横截面上看，直线部分最好与多个弓形部分相互连接。比如，从横截面上看时，前喷嘴体可包括上、下弓形部分或弧形段，其中两个弓形部分由直线部分互相连接。优选地，两个直线部分设置在前喷嘴的侧边缘内并且尤其是彼此相对。结果，从横截面上看时，直线部分位于水平中心线的高度处或在旋转轴的高度处沿着前喷嘴。在这种情况下，弓形部分比如为半圆形。而且，也可为其他的形式，比如椭圆形部分。直线部分优选地具有矩形横截面。因此，直线部分用于在垂直或水平方向加长前喷嘴开口区域。优选地，前喷嘴的两个 开口区域在垂直方向由直线部分扩大，其中前喷嘴的高度因此比宽度大。另一个可能替换的实施例包括形成具有椭圆形横截面的整个喷嘴体。而且，至少一个前喷嘴开口区域(进口区域或出口区域)最好在上、下型线之间具有最大的长度，该长度与前喷嘴的平均轮廓长度的比率在I. 5 I和4 I之间。该比率尤其优选地在I. 75 I和3 I之间或者在I. 75 I和2. 5 I之间，或者该比率在2 I的范围内。前喷嘴的平均轮廓长度应理解为前喷嘴的平均轮廓长度。
使用特别优选的实施例为实例，现在参考附图解释本发明。在图中图I为前喷嘴进水口的主视图或平面图的旋转非对称的前喷嘴；图2为根据图I的旋转非对称的前喷嘴的纵向剖视图；图3为根据图I的旋转非对称的前喷嘴的立体图；图4为前喷嘴进水口的主视图或平面图的另一旋转非对称的前喷嘴；图5为根据图4的前喷嘴的纵向剖视图，在进水口的区域内，从上往下看时，轮廓长度线性下降；图6为根据图4的前喷嘴的立体图，从上往下看时，轮廓长度线性下降；图7为旋转非对称的前喷嘴，从上往下看时，轮廓长度线性下降，在进水口的主视图或平面图中轮廓长度恒定；图8为根据图7的旋转非对称的前喷嘴的纵向剖视图，具有恒定的轮廓长度；以及图9为根据图7的旋转非对称的前喷嘴的立体图，具有恒定的轮廓长度。附图标记说明100船舶驱动系统10a，10b，IOc 前喷嘴11喷嘴体12 进口13 出口14鳍系统14a, 14b,14c,14d,14e 鳍
15进水方向16喷嘴体的内侧17喷嘴体的外侧18前喷嘴的旋转轴19进水口区域20出水口区域
21上轮廓长度22下轮廓长度23上型线24下型线25，26 支架27交叉角28上齿形角29下齿形角30 开口角31喷嘴体的前侧边缘-前32喷嘴体的前侧边缘-后33中心半径34横截面区域35旋转轴的垂线36进水口区域的平面之间的角度37，38直线部分39，40弓形部分41螺旋桨轴42 弯头
具体实施例方式图I到图3显示了具有鳍系统14的前喷嘴10a，该鳍系统设置在前喷嘴IOa内部。鳍系统14此处由五个单独的鳍14a、14b、14c、14d、14e组成，这些鳍径向位于前喷嘴IOa内部以及非对称地位于圆周的上面。也能够使用五个以上或以下的鳍。出水口 13的区域内的前喷嘴的高度比螺旋桨直径小。出水口 13的区域内的前喷嘴的高度优选地最大为螺旋桨直径的90%，特别优选地最大为80%，或者甚至最大为65%。如图I中所示，前喷嘴IOa安装成相对于船舶的螺旋桨轴41向上移动。因此，前喷嘴IOa的旋转轴18和螺旋桨轴41彼此不重合。其优点在于，尤其在大型满载的船舶中，不利的伴流区域通常位于上螺旋桨流入区域内，前喷嘴效应所增强的进水速度在此比下螺旋桨流入区域内的更大。进水方向15表示前喷嘴IOa的方向上的进水方向，因此也为与船舶向前行驶相反的方向。图2和图3进一步显示前喷嘴IOa的进水侧开口 12向下扩大。在前喷嘴IOa的上区域内，在前喷嘴IOa的旋转轴18之上，由前侧边缘31、32所封闭的开口区域19、20彼此平行。在前喷嘴IOa的下区域内，从上往下看时，进水侧的前喷嘴开口 12倾斜。因此，在两个平面19a、19b上形成由前喷嘴IOa的喷嘴体11的前侧边缘31所封闭的进水口区域19。这两个平面彼此构成大于90°并且小于180°的角度36。而且，向下倾斜的进水口区域19在弯头42的区域内与前喷嘴IOa的横截面区域34或者前喷嘴IOa的概念上平行设置的横截面区域34形成交叉角27。而且，前喷嘴IOa因此在下区域内的轮廓长度22比上区域内的轮廓长度短。尤其地，从上往下看时，轮廓长度21、22恒定，直至弯头42的区域。进一步地，从上往下看时，轮廓长度21、22在弯头42和下轮廓线24之间线性下降。
尤其从图2中显然可以看出，前喷嘴IOa的上、下型线23、24所形成的前喷嘴IOa的开口角度30比两个支腿(即上型线23和前喷嘴IOa的旋转轴18)所形成的上齿形角28大两倍。与上齿形角28相似，下齿形角29由两个支腿(即前喷嘴IOa的旋转轴18和下型线24)形成。从图2中显然可以看出，下齿形角29对应于交叉角27和上齿形角28的总和，结果获得朝着底部放大的开口角30，该开口角对应于两倍的上齿形角28与交叉角27的总和。因此，与具有彼此平行的环形开口区域的前喷嘴的开口相比，前喷嘴开口区域19被放大，尤其朝着底部放大。进水口区域19的又一特征在于，从前面看时，由于在下区域内倾斜，开口 12具有椭圆形。而且进水侧前喷嘴开口区域19的长度在垂直方向上比水平方向上更长，这是从上型线23往下型线24看。在这种情况下，垂直方向上的长度在进水口区域19的两个平面上或者沿着开口区域延伸。前喷嘴IOa的上、下型线23、24对应于前喷嘴IOa的最上面或最下面区域内的母线。图2和图3进一步显示了两个支架25、26，其中支架25位于前喷嘴IOa的上区域内，另一个支架26位于前喷嘴IOa的下区域内。这两个支架25、26用于将前喷嘴IOa安装或固定到船体中。根据船舶的类型，支架25、26的数量可变化。而且，比如在喷嘴体11的侧边区域内能够不同地安装支架25、26。上支架25基本上位于前喷嘴IOa的外部，下支架26基本上位于前喷嘴IOa的内部，其中两个支架25、26的部分越过前喷嘴IOa朝着前面伸出。由于前喷嘴IOa的下轮廓长度22比前喷嘴IOa的上轮廓长度23短，所以前喷嘴IOa和水流的相关加速的效应在上区域内比在下区域内大。因此，前喷嘴IOa内部的加速部分在下区域内比在上区域内短。因此，可实现通过上区域内(即不利的伴流的区域内)的水流比在下区域内的水流加速得更强。因此，不仅相对于船舶的螺旋桨轴41向上设置的前喷嘴IOa更有利于不利的伴流的区域或更强地给水流加速，而且由于前喷嘴IOa的轮廓长度21、22从上而下地降低，从而更好地补偿上、下区域之间的水速。图4到图6也显示了具有扩大的进水口 10的前喷嘴10b。如根据图I到图3的前喷嘴IOa中一样，图4到图6中所示的前喷嘴IOb在前喷嘴IOb的上区域内的轮廓长度21也比前喷嘴IOb的下区域内的轮廓长度长。为此，从上往下看时，进水口 12倾斜。与前喷嘴IOa相反，进水口区域19仅仅形成在一个平面上，其中由于倾斜，该平面与前喷嘴IOb的横截面区域34或者与前喷嘴IOb的出水口表面20并非完全平行。从上往下看时，由于轮廓长度21，22在前喷嘴IOb的整个高度上线性减小，所以进水口区域19和横截面区域34或旋转轴35的垂线之间的交叉角27在整个区域内恒定，即在前喷嘴IOb的整个高度上。因此前喷嘴IOb的开口角度30对应于上、下齿形角28、29的总和，其中前喷嘴IOb的两个齿形角28、29具有相同的大小。从上往下看时，由于倾斜，所以从前面看前喷嘴IOb的平面图，也具有椭圆形的开口形状。垂直方向的进水口区域19(即从上往下看时，位于上、下型线23、24之间)的长度因此也比进水口区域19的水平方向上的宽度或长度更长。因此这些长度均在开口区域上或沿着开口区域延伸。图7到图9显示了具有两个平行开口区域19、20的前喷嘴10c。与前喷嘴IOa和IOb相反，前喷嘴IOc具有恒定的轮廓长度21、22。因此开口角度30对应于下齿形角28和上齿形角29的总和，其中下、上齿形角28、29相同。此处在前喷嘴IOc的进水口区域19和横截面区域34之间不形成交叉角27或者该交叉角为0°。前喷嘴IOc的喷嘴体11基本上包括四个部分，两个 弓形部分39、40以及两个直线部分37、38。两个直线部分37、38在前喷嘴IOc的侧边区域内彼此相对。图7中的前喷嘴IOc的主视图显示两个直线部分37、38位于前喷嘴IOc的旋转轴18的高度处，因此将下弓形部分和上弓形部分39、40互相连接。如图7中所示的这两个弓形部分39、40为半圆形或半圆弧部分。然而，弓形部分39、40也可具有不同的形状，比如椭圆配置。与前喷嘴10a、IOb中一样，前喷嘴IOc内也具有进水口区域19，该区域在垂直方向的高度或长度比在水平方向的宽度或长度大。横截面图中可识别的两个直线部分37、38在前喷嘴IOc的整个长度上恒定，如图9中所示。然而，沿着前喷嘴IOc也能够形成楔形的或其他形状的直线部分37、38，比如从进水口 12到出水口 13。因此，直线部分37、38的横截面为矩形并且在本实例中恒定，沿着前喷嘴IOc变化。比如，从前往后看时，矩形横截面区域减小。直线部分37、38也能够逐渐变窄，这就表示前喷嘴IOc的横截面区域34在出水口 13的区域内没有任何直线部分37、38。
权利要求
1.ー种船舶驱动系统的前喷嘴(10a, 10b, 10c)，该前喷嘴(10a, 10b, 10c)包括进水ロ(12)和出水ロ(13)，其中该前喷嘴(10a，10b，IOc)的内部设置有鳍系统(14)，该鳍系统(14)未安装在该前喷嘴(10a，10b，IOc)的入口区域，且该前喷嘴(10a，10b，IOc)内部未设置螺旋桨，其特征在干，该前喷嘴(10a，10b，IOc)配置成旋转地非対称。
2.根据权利要求I所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的进水口(12)尤其向下和/或向上扩大，以便提高进水量。
3.根据权利要求I或2所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的进水ロ (12)和出水ロ (13)的开ロ区域(19，20)均由所述前喷嘴(10a, 10b, IOc)的喷嘴体(11)的前端边缘(31，32)封闭，其中两个封闭的开ロ区域(19，20)中的至少ー个在上型线(23)和下型线(24)之间的长度比在水平方向的长度长。
4.根据权利要求3所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的进水侧开ロ区域(19)比具有相同中心半径的旋转对称的前喷嘴的进水侧开ロ区域大。
5.根据前述任一项权利要求所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)至少部分围绕船舶的螺旋桨轴(41)。
6.根据前述任一项权利要求所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的进水口(12)和出水ロ(13)的开ロ区域(19，20)均由所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的喷嘴体(11)的前端边缘(31，32)封闭，其中所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的两个开ロ区域(19，20)彼此至少部分不平行。
7.根据前述任一项权利要求所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)具有轮廓长度(21，22)，其中轮廓长度不恒定，尤其在前喷嘴(10a，10b，IOc)的上区域内，更优选地在旋转轴(18)的区域内，该轮廓长度比前喷嘴(10a，10b，IOc)的下区域内的轮廓长度大。
8.根据权利要求7所述的前喷嘴，其特征在干，从上往下看时，所述前喷嘴(10a，10b，10c)的轮廓长度(21，22)在至少ー个区域内，优选地在下区域内连续地减小。
9.根据前述任一项权利要求所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的进水口(12)和出水ロ(13)的开ロ区域(19，20)均由所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的喷嘴体(11)的前端边缘(31，32)封闭，其中前喷嘴(10a, 10b, IOc)的进水侧开ロ区域(19)与前喷嘴(10a，10b，IOc)的横截面区域(34)具有至少ー个交叉角(27)。
10.根据权利要求9所述的前喷嘴，其特征在于，所述交叉角(27)恒定，并且在至少ー个区域内大于0°。
11.根据前述任一项权利要求所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)在前喷嘴(10a，10b，IOc)的上型线(23)和旋转轴(18)之间具有上齿形角(28)和/或前喷嘴(10a, 10b, IOc)在前喷嘴(10a, 10b, IOc)的旋转轴(18)和下型线(24)之间具有下齿形角(29)，其中前喷嘴(10a, 10b, IOc)的上、下型线(23，24)之间的前喷嘴(10a, 10b, IOc)的开口角(30)比上齿形角(28)大两倍或者比下齿形角(29)大两倍。
12.根据权利要求11所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的上、下型线(23，24)之间的前喷嘴(10a，10b，IOc)的开口角(30)对应于两倍的上齿形角(28)与交叉角(27)的总和或者对应于两倍的下齿形角(29)与交叉角(27)的总和。
13.根据权利要求11或12所述的前喷嘴，其特征在于，所述下齿形角(29)大于上齿形角(28)。
14.根据前述任一项权利要求所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的进水侧开ロ区域(19)弯曲或为曲线，尤其形成在至少两个平面上，这两个平面彼此构成ー个角度(36)，其中该角度(36)大于90°并且小于180°。
15.根据前述任一项权利要求所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的上、下型线(23，24)之间的前喷嘴(10a，10b，IOc)的轮廓长度(21，22)从上往下连续减小。
16.根据权利要求9-15中任一项所述的前喷嘴，其特征在于，所述交叉角(27)的值恒定。
17.根据权利要求1-5中任一项所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(IOc)具有恒定的轮廓长度(21，22)，所以轮廓长度(21，22)在前喷嘴(IOc)的整个区域内相同。
18.根据前述任一项权利要求所述的前喷嘴，其特征在干，从横截面的角度来看，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的护套包括尤其两个直线部分(37，38)，尤其在所述前喷嘴(10a，10b, 10c)的整个长度上。
19.根据权利要求18所述的前喷嘴，其特征在干，从横截面的角度来看，所述直线部分(37，38)与多个、尤其是两个弓形部分(39，40)互相连接。
20.根据权利要求18或19所述的前喷嘴，其特征在于，所述直线部分(37，38)设置在前喷嘴(10)的侧边区域，尤其是彼此相対。
21.根据前述任一项权利要求所述的前喷嘴，其特征在于，所述前喷嘴(10a，10b，IOc)的至少ー个开ロ区域(19，20)在垂直方向上的最大长度与所述前喷嘴(10)的平均轮廓长度的比率在I. 5 I和4 I之间，优选地在I. 75 I和3 I之间，特别优选地在I. 75 I和2. 5 I之间。
全文摘要
本发明公开一种提高能量效率的船舶驱动系统的前喷嘴(10a，10b，10c)，为了进一步提高驱动效率，提出旋转地非对称地配置前喷嘴(10a，10b，10c)，该前喷嘴(10a，10b，10c)具有进水口(12)和出水口(13)，并在内部设置有鳍系统(14)，且该鳍系统(14)未设置在前喷嘴的入口区域。
文档编号B63H5/14GK102673760SQ201210047950
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月27日 优先权日2011年2月25日
发明者弗里德里希·密维斯, 德克·莱曼 申请人:贝克船舶系统有限及两合公司