设置有竖直布置的旋转筒体的船舶的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种设置有竖直布置的旋转筒体的船舶，该船舶包括船体（2）和推进装置，该推进装置包括内燃机（3）、排气装置（4）以及推进单元（5），所述船舶（1）还设置有具有竖直轴线（7）的至少一个竖直布置的筒体（6），所述竖直布置的筒体适于绕其竖直轴线旋转，所述船舶的特征在于，所述排气装置（4）包括排气管（41）和消音器（42），并且所述竖直布置的筒体（6）围绕所述排气管（41）和所述消音器（42）布置。
【专利说明】设置有竖直布置的旋转筒体的船舶
[0001]本发明是申请号为200980148896.5(PCT/FI2009/050970)、申请日为 2009 年 12 月
2日、发明名称为“设置有竖直布置的旋转筒体的船舶”的中国发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种船舶，该船舶包括船体和推进装置，该推进装置包括内燃机、排气装置以及推进单元，所述船舶还设置有具有竖直轴线的至少一个竖直布置的筒体，该竖直布置的筒体适于绕其竖直轴线旋转。
【背景技术】
[0003]设置有竖直布置的转动筒体的船舶早已公知。在风中转动的筒体将施加垂直于风流的压力。这种原理被称作马格纳斯定律(Magnus law)或马格纳斯效应(Magnus effect)。当这样的筒体或转子在风中旋转时，在筒体的相对两侧产生低压和高压。
[0004]当风从一侧冲击旋转/转动的筒体时，筒体表面的一侧自然地逆风，而另一侧则顺风。在顺风的那一侧存在非常小的摩擦，而在逆风的那一侧则存在非常大的摩擦。
[0005]在逆风的那一侧，风的速度受到靠近筒体的空气的速度的阻碍，因此使风的速度减慢。这意味着压力增大。在筒体的另一侧，风的速度与靠近筒体的空气层的速度叠加，而使压力减小。这导致了从增压侧到减压侧的强大作用力，从而在侧风中产生了向前推力，而使船舶前进。
[0006]以上内容示出了一种马格努斯效应推进系统，或以其发明人Anton Flettner博士的名字命名为Flettner转子。
[0007]这种Flettner转子在顺风和逆风中不会产生任何益处。Flettner转子在航海操作时因其增大了船在风中的横截面面积而产生额外的风阻。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是避免现有技术的缺点而获得这样一种船舶，该船舶提供了一种在适当的风力条件下增加海上船舶的向前推力的装置。
[0009]本发明的基本构思是使竖直布置的筒体，即Flettner转子与船舶成一体，而不明显或显著地增加风阻面积，即，主要是船舶的侧面积和前横截面面积。竖直布置的筒体围绕船舶的排气装置的一部分布置。因此，该竖直布置的筒体不形成船舶上的单独的额外结构。
[0010]有利地，排气装置的所述一部分是排气管。这实现了相对于竖直布置的筒体以多种方式布置比如排气装置。附加的优势是，这样的排气装置改进了船舶的设计。此外，竖直布置的筒体可以提供用于排气管的烟道装置(funneI means )。
[0011]竖直布置的筒体还可以有利地设置有内支撑筒体，该内支撑筒体被围绕排气管布置。内支撑筒体可因此提供用于排气管的烟道装置。
[0012]有利地，竖直布置的筒体可以被直接布置成用作排气管。这样，大体上避免了船舶上的任何附加的结构。因此，竖直的效用结构(utility structure)基本上是船舶上现有的竖直结构，即，被设计为用于另一功能的结构。
[0013]有利地，竖直布置的筒体可以围绕排气装置的其他部分布置，比如围绕消音器布置，以节省空间。
[0014]为了设计以及稳定性，有利地，竖直布置的筒体由一框架支撑，该框架被布置成与竖直布置的筒体的上端相关联。
[0015]竖直布置的筒体还可以被布置成延伸穿过框架，这使得利用这种形式的框架更可行。
[0016]有利地，框架可以具有沿着给定的期望方向从排气管引导废气的形式。
[0017]此外，框架还可以具有使船舶的逆风阻力最小的形式。
[0018]优选地，框架具有水平的取向，并且沿着船舶的纵向延伸，以提供流线型外观。
[0019]根据本发明的一方面，船舶包括船体和推进装置，该推进装置包括内燃机、排气装置以及推进单元，所述船舶还设置有具有竖直轴线的至少一个竖直布置的筒体，所述竖直布置的筒体适于绕其竖直轴线旋转，所述船舶的特征在于，所述排气装置包括排气管和消音器，并且所述竖直布置的筒体围绕所述排气管和所述消音器布置。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]在下文中，将参照示意性附图仅通过实施例来描述本发明，其中:
[0021]图1示出了本发明的一般原理；
[0022]图2至图15以总图和更详细的视图示出了本发明的各种实施方式。
【具体实施方式】
[0023]图1示出了本发明的一般原理。竖直布置的筒体用附图标记6表示，其竖直轴线用附图标记7表示。三个平行的箭头示出了用附图标记W表示的风，弯曲的箭头R表示竖直布置的筒体6绕其竖直轴线7的旋转方向，附图标记F表示由以上所讨论的马格努斯效应产生的力或向前推力，附图标记D表示船舶(未示出)的由此产生的运动方向。
[0024]竖直布置的筒体6借助于马达(未示出)绕其竖直轴线7沿着方向R旋转，侧风W与该筒体6接合，由此马格努斯效应在竖直布置的筒体6的一侧产生增大的压力，并在该竖直布置的筒体6的相反侧产生减小的压力或吸力。这导致产生力F或向前推力，该力F或向前推力使船舶沿着方向D向前移动。
[0025]虽然未在图1中示出，但竖直布置的筒体的表面可以设置有所谓的外皮表面。考虑到特殊表面产生一些小的旋涡时，风流将会以更好的方式沿着竖直布置的筒体行进，设置所谓的外皮表面是有利的。旋涡不像层流那样易于与竖直布置的筒体分离。
[0026]上述功能适用于航海操作中的船舶。竖直布置的筒体6当然可以沿着相反方向旋转，因而以对应的方式提供相反方向的推力。
[0027]图2和图4示出了包括船体2和推进装置的船舶I，推进装置包括内燃机3、排气装置4和推进单元5。在这些实施方式中，排气装置被示出为具有两个排气管41。排气管41设置有消音器42。此外，船舶包括两个竖直布置的筒体6，这两个竖直布置的筒体被布置成绕其各自的竖直轴线7 (图1)旋转。每个竖直布置的筒体都被布置成与船舶I的竖直的效用结构相关或与该竖直的效用结构成一体。[0028]在这些实施方式中，竖直的效用结构围绕排气装置4的一部分布置，更具体地，围绕排气管41布置，由此，竖直布置的筒体6围绕排气管41布置。排气装置4具有两个排气管41，每个排气管都设置有竖直布置的筒体6。竖直布置的筒体6借助马达(未示出)旋转，以便实现针对图1所描述的功能。排气管通常应延伸得稍微高于竖直布置的筒体。
[0029]根据排气装置的设计，竖直布置的筒体可以围绕一个或多个排气管布置。
[0030]图3更详细地示出了图2的实施方式。船舶I的排气装置4设置有两个排气管41，围绕每个排气管都安装有竖直布置的筒体6，竖直布置的筒体6被布置成绕其竖直轴线7 (图1)和相应的排气管41旋转。一方面，排气管41用作竖直布置的筒体6的支撑结构。另一方面，竖直布置的筒体6提供用于排气管41的烟道装置。
[0031]图5更详细地示出了图4的实施方式。船舶I的排气装置4设置有两个排气管41，围绕每个排气管都安装有竖直布置的筒体6，竖直布置的筒体6被布置成绕其竖直轴线7 (图1)和相应的排气管41旋转。一方面，排气管41用作竖直布置的筒体6的支撑结构。另一方面，竖直布置的筒体6提供用于排气管41的烟道装置。消音器42也被布置在竖直布置的筒体6内，以节省空间。
[0032]图6示出了本发明的另一实施方式。在该实施方式中，船舶I的排气装置4设置有两个排气管41，围绕每个排气管都安装有竖直布置的筒体6，竖直布置的筒体6被布置成绕其竖直轴线7 (图1)和相应的排气管41旋转。排气管41设置有消音器42。排气管41被布置在用于相应的竖直布置的筒体6的内支撑筒体61内。支撑筒体61提供用于排气管41的烟道装置。
[0033]图7示出了图6的实施方式的另选方案，其中，消音器42被布置在竖直布置的筒体6的内支撑筒体61内，以节省空间。
[0034]图8示出了本发明的附加实施方式。在该实施方式中，船舶I的排气装置4设置有两个排气管41。每个排气管41都由竖直布置的筒体6形成，竖直布置的筒体6被布置成绕其竖直轴线7旋转。竖直布置的筒体因此被布置成用作排气管41。排气管41设置有消音器42。
[0035]图9示出了图8的实施方式的另选方案，带有各自的消音器42的每个排气管41都由竖直布置的筒体6形成,竖直布置的筒体6被布置成绕其竖直轴线7旋转。竖直布置的筒体6因此被布置成同时用作排气管41和消音器42。
[0036]图10示出了包括船体2和推进装置的船舶1，推进装置包括内燃机3、排气装置4和推进单元5。排气装置被示出具有两个排气管41。排气管41设置有消音器42。此外，船舶包括两个竖直布置的筒体6，这两个竖直布置的筒体6被布置成绕其各自的竖直轴线7(图1)旋转。竖直布置的筒体被布置成与船舶I的竖直的效用结构相关，或与该竖直的效用结构成一体。
[0037]在该实施方式中，竖直的效用结构是排气管41，由此，竖直布置的筒体6被围绕排气管41布置。排气装置4具有两个排气管41，每个排气管41都设置有竖直布置的筒体6。竖直布置的筒体6借助马达(未示出)旋转，以实现针对图1所描述的功能。
[0038]图11更详细地示出了图10的实施方式。船舶I的排气装置4设置有两个排气管41，围绕每个排气管都安装有竖直布置的筒体6，竖直布置的筒体6被布置成绕其竖直轴线7 (图1)和相应的排气管41旋转。排气管41设置有消音器42。一方面，排气管41用作竖直布置的筒体6的支撑结构。另一方面，竖直布置的筒体6提供用于排气管41的烟道装置。这与以上针对图2和图3所讨论的实施方式一致。
[0039]竖直布置的筒体6大体延伸与船舶I的竖直的效用结构的竖直高度相同的高度。两个竖直布置的筒体6以及因此还有两个排气管41被布置成由框架8支撑，该框架8布置在竖直布置的筒体的上端。框架8包括前部81 (朝向船舶I的船头)、沿着排气管41/竖直布置的筒体6延伸的基本上水平的部分82、以及尾部83(朝向船舶I的船尾)。框架8具有大体上水平的取向，并且在船舶I的纵向上延伸，该框架被布置在竖直布置的筒体6之上。框架8例如可以包括两个水平取向的弓形部，这两个水平取向的弓形部之间设置有支撑部分，该支撑部分被布置在竖直布置的筒体之上。排气管通常应延伸得稍微高于竖直布置的筒体和支撑筒体。
[0040]因此，将框架8设置成引导风流的形式是有利的，以沿着给定的期望方向从排气管41引导废气。此外，将框架8设置成使船舶I的逆风阻力最小的形式是有利的。而且，框架不阻碍风与竖直布置的筒体6的接合。根据框架的设计，其可以使风流稳定。此外，为了获得流线型结构，框架还可以是圆弧或部分圆弧的形式。框架还可以用于防止气流在筒体之上从增压侧向减压侧(即吸力侧)流动(图1)。
[0041]图12示出了图10的另选实施方式，其中，消音器42被布置在竖直布置的筒体6内，以节省空间。
[0042]图13示出了图11的详细实施方式的另选方案，其中，消音器42被布置在竖直布置的筒体6内，以节省空间。
[0043]图14示出了图11的另选实施方式，该实施方式提供了框架8的另选布置。在该实施方式中，船舶I的排气装置4设置有两个排气管41，围绕每个排气管都安装有竖直布置的筒体6，竖直布置的筒体6被布置成绕其竖直轴线7 (图1)以及相应的排气管41旋转。排气管41设置有消音器42。排气管41被单独地布置在各自的竖直布置的筒体6的内支撑筒体61内。支撑筒体61提供用于排气管41的烟道装置。这与以上针对图4和图5所讨论的实施方式一致。
[0044]两个竖直布置的筒体6大体延伸与船舶I的竖直的效用结构的竖直高度相同的高度。排气管通常应延伸得稍微高于竖直布置的筒体和支撑筒体。
[0045]在该实施方式中，两个竖直布置的筒体6以及因此还有两个排气管41被布置成延伸穿过框架8。框架8包括前部81 (朝向船舶I的船头)、沿着排气管41/竖直布置的筒体6延伸的基本上水平的部分82、以及尾部83 (朝向船舶I的船尾)。框架8具有基本上水平的取向，并且在船舶I的纵向上延伸。为了获得流线型结构，框架还还可以是圆弧或部分圆弧的形式。
[0046]将框架8设置成使船舶I的逆风阻力最小的形式是有利的。框架8还可以用作扰流器以围绕竖直布置的筒体6引导风流。而且，框架不阻碍风与竖直布置的筒体6的接合。根据框架的设计，其可以使气流稳定。框架8例如可以包括两个水平取向的框架部分，这两个水平取向的框架部分之间设置有风流引导部，竖直布置的筒体延伸穿过该风流引导部。框架还可以用于防止气流在筒体之上从增压侧向减压侧(即吸力侧)流动(图1)。
[0047]图15示出了图14的另选实施方式，其中，消音器42被布置在竖直布置的筒体6的内支撑筒体61内，以节省空间。[0048]在以上所讨论的实施方式中，竖直布置的筒体被布置成与船舶的竖直的效用结构相关，或与该竖直的效用结构成一体。因此，与无所述竖直布置的筒体的船舶相比，竖直布置的筒体基本上不增加风阻面积，即，主要是船舶的侧面积和前横截面面积。而且，没有单独附加至船舶轮廓的结构。排气管通常应延伸得稍微高于竖直布置的筒体和支撑筒体。
[0049]根据排气装置的设计，竖直布置的筒体可以围绕一个或多个竖直的效用结构布置，比如，围绕一个或多个排气管和/或消音器布置。
[0050]竖直布置的筒体，即，Flettner转子也可以被附加到船舶的其他现有的竖直结构。竖直布置的筒体例如可以被布置成与船舶上的桅杆相关，或与该桅杆成一体，由此，这提供了一个或多个所谓的Flettner转子，而不对船舶轮廓附加任何实质的结构。明显地，根据船舶的设计，竖直布置的筒体也可以布置一个或多个所述其他现有的竖直结构。
[0051]内燃机、排气装置以及推进单元的数量可以改变。因此，例如排气管、消音器等的数量以及船舶上被配置成用于竖直布置的筒体，即Flettner转子的任何竖直的效用结构的数量也可以改变。而且，从框架弓形部如何相对于竖直布置的筒体布置来看，框架弓形部的数量可以以相应的方式改变。竖直布置的筒体被描述为借助马达旋转。明显地，可以应用多种旋转装置。
[0052]所述说明旨在阐明本发明的基本构思。本发明在细节上可在所附权利要求的范围内改变。
【权利要求】
1.一种船舶，该船舶包括船体(2)和推进装置，该推进装置包括内燃机(3)、排气装置(4)以及推进单元(5)，所述船舶(I)还设置有具有竖直轴线(7)的至少一个竖直布置的筒体(6)，所述竖直布置的筒体适于绕其竖直轴线旋转，所述船舶的特征在于，所述排气装置(4)包括排气管(41)和消音器(42)，并且所述竖直布置的筒体(6)围绕所述排气管(41)和所述消音器(42)布置。
2.根据权利要求1所述的船舶，其特征在于，所述竖直布置的筒体(6)设置有内支撑筒体(61)，该内支撑筒体围绕所述排气管(41)和所述消音器(42)布置。
3.根据权利要求1所述的船舶，其特征在于，所述竖直布置的筒体(6)由框架(8)支撑，所述框架被布置成与所述竖直布置的筒体(6)的上端相关联。
4.根据权利要求3所述的船舶，其特征在于，所述竖直布置的筒体(6)被布置成延伸穿过所述框架(8)。
5.根据权利要求3所述的船舶，其特征在于，所述框架(8)具有沿着给定的期望方向从所述排气管(41)引导废气的形式。
6.根据权利要求3所述的船舶，其特征在于，所述框架(8)具有使逆风阻力最小的形式。
7.根据权利要求3所述的船舶，其特征在于，所述框架(8)具有水平的取向，并且在所述船舶(I)的纵向上延伸。
【文档编号】B63H9/02GK103950531SQ201410047834
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2009年12月2日 优先权日:2008年12月8日
【发明者】奥斯卡·莱万德 申请人:瓦锡兰芬兰有限公司