本发明涉及一种船舶组合推进装置及安装方法，属于船舶螺旋桨节能设备技术领域。
背景技术：
船舶螺旋桨是船舶的主要推进方式，螺旋桨桨叶是由一组布置在螺旋桨轴圆柱面上机翼形状的叶片而组成，这些叶片根据不同的螺距角而设置，有些带有侧斜和纵斜。
船舶螺旋桨的节能一直是业界的研究重点，尤其是船舶能效设计指数eedi(energyefficiencydesignindex)的强制实施，通过增设水动力节能装置的方式改进船舶的能耗，提高螺旋桨推进效率，降低能耗成为近年来的主流。除了将船推动，推进器损失的功率一般为15～30％，这部分损失是业界人士竭力降低的。当前的节能装置有桨前预旋导管、桨前及桨后转子、节能舵等。桨前预旋导管能改善螺旋桨进流，降低船体伴流损失和旋转损失，提高螺旋桨效率；桨后转子改变螺旋桨尾流，叶轮还可以提供附加推力；节能舵通过设置舵球或扭曲舵形状减小毂涡、减缓桨毂尾流收缩。上述节能装置的设立都是围绕螺旋桨的特点，虽然能起到不同程度的节能效果，但这些装置都是固定结构，在运行过程中会增加船体的阻力；另外，上述研究都未涉及到对螺旋桨尾流的回收利用。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种船舶组合推进装置，能够提高螺旋桨推进效率并有效利用螺旋桨尾流。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
一种船舶组合推进装置，包括螺旋桨和位于螺旋桨后方的扭曲舵，
所述扭曲舵包括通过转轴连接的舵转动部分和舵固定部分以及舵柱，所述舵固定部分的前端安装有舵球，所述舵球的外周面上安装有涡轮叶片，舵球内安装有水平转动轴，所述水平转动轴与螺旋桨轴的轴线重合，当涡轮叶片旋转时，舵球绕水平转动轴转动，
所述扭曲舵上安装有锥形齿轮副、直流发电机和蓄电池，
所述直流发电机沿竖向安装在扭曲舵内，所述直流发电机与蓄电池间通过电缆相连接，
所述锥形齿轮副包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述主动锥齿轮固装在舵球的尾端，所述从动锥齿轮安装在舵固定部分内并驱动发电机轴同步转动，所述水平转动轴上或发电机轴上安装有齿轮箱。
进一步，所述主动锥齿轮固接在水平转动轴的尾端，所述直流发电机和齿轮箱安装在舵转动部分内，所述齿轮箱竖向安装在发电机轴上，齿轮箱轴从舵转动部分穿入舵固定部分，所述从动锥齿轮安装在齿轮箱轴的端部，所述舵柱固设在舵转动部分的顶部。
进一步，所述直流发电机和齿轮箱安装在舵固定部分内，所述齿轮箱竖向安装在发电机轴上，所述主动锥齿轮固接在水平转动轴的尾端，所述从动锥齿轮安装在齿轮箱轴的端部，所述舵柱固设在舵固定部分的顶部。
进一步，所述直流发电机安装在舵固定部分内，所述齿轮箱安装在水平转动轴上，所述主动锥齿轮安装在齿轮箱轴的端部，所述从动锥齿轮安装在发电机轴的端部，所述舵柱固设在舵固定部分的顶部。
进一步，所述舵固定部分与舵转动部分的顶部相平齐，所述舵柱与舵转动部分的顶部之间安装有轴承。
进一步，所述涡轮叶片的数量与螺旋桨叶片的数量相同。
进一步，所述涡轮叶片的数量为3～6片。
本发明还公开了上述船舶组合推进装置的安装方法，包括以下步骤：
s1、安装螺旋桨及螺旋桨轴；
s2、安装螺旋桨叶片及尾毂；
s3、在扭曲舵或舵球内安装直流发电机及齿轮箱部件，并预安装主动锥齿轮，然后再实船安装扭曲舵，并使舵球的轴线与螺旋桨轴线对中重合；
s4、安装涡轮叶片，并进行平衡检查。
本发明的原理和有益效果在于：具体工作时，螺旋桨绕螺旋桨轴旋转，桨后水流驱动涡轮叶片随舵球绕水平转动轴转动，回收尾流能转化为涡轮叶片的转动，获得最大尾流能，通过锥形齿轮副传动和轴系的配合将动能传递给齿轮箱，实现发电机轴旋转，发电机产生电能，再通过电缆传输到蓄电池中，可通过电缆连接到船上，供重复使用。与此同时，涡轮叶片还起到螺旋桨尾流后整流转子的作用，改善螺旋桨尾流工况，提高螺旋桨的工作效率，达到节能目的。齿轮箱能够调节涡轮叶片的转速以适应桨的不同工况需求。发电机放置在舵结构内，所发电流通过从舵柱中电缆穿过的电缆储存到船上的蓄电池中。
经过可行性研究表明，采用本发明，利用螺旋桨后尾流发电的同时，节能效果明显：在相同功率的情况下比普通桨提高4％的推力；而在螺旋桨提供相同推力情况下，效率可以提高约3.5％。本发明的安装方法易于操作，适宜在本行业推广应用。
附图说明
图1为本发明第一优选实施例的结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为本发明第二优选实施例的结构示意图。
图4为本发明第三优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。根据下面的说明，本发明的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
参考图1所示，一种船舶组合推进装置，包括螺旋桨1和位于螺旋桨1后方的扭曲舵2。所述扭曲舵2包括通过转轴2c连接的舵转动部分2a和舵固定部分2b以及舵柱2d，所述舵固定部分2b的前端安装有舵球3，所述舵球3的外周面上安装有涡轮叶片4，舵球3内安装有水平转动轴3a，参考图2，所述水平转动轴3a与螺旋桨轴1a的轴线重合，当涡轮叶片4旋转时，舵球3绕水平转动轴3a转动。作为优选，所述涡轮叶片4的数量与螺旋桨叶片1b的数量相同。所述涡轮叶片4的数量为3～6片。
所述扭曲舵2上安装有锥形齿轮副5、直流发电机10和蓄电池15。所述直流发电机10沿竖向安装在扭曲舵2内，所述直流发电机10与蓄电池15间通过电缆13相连接。
所述锥形齿轮副5包括主动锥齿轮5a和从动锥齿轮5b，所述主动锥齿轮5a固接在水平转动轴3a的尾端，所述直流发电机10和齿轮箱6安装在舵转动部分2a内，所述齿轮箱6竖向安装在发电机轴9上，齿轮箱轴7从舵转动部分2a穿入舵固定部分2b，所述从动锥齿轮5b安装在齿轮箱轴7的端部。所述舵柱2d固设在舵转动部分2a的顶部。
实施例2
与实施例1不同的是，本实施例中，所述直流发电机10和齿轮箱6安装在舵固定部分2b内，所述齿轮箱6竖向安装在发电机轴9上，所述从动锥齿轮5b安装在齿轮箱轴7的端部。所述舵固定部分2b与舵转动部分2a的顶部相平齐，舵固定部分2b加长，增大了固定部分的体积，可容纳更大功率的发电机和齿轮箱，进一步提升节能效果。所述舵柱2d与舵转动部分2a的顶部之间安装有轴承8。
实施例3
与实施例2不同的是，本实施例中，所述直流发电机10安装在舵固定部分2b内，所述齿轮箱6安装在水平转动轴3a上，所述主动锥齿轮5a安装在齿轮箱轴7的端部，所述从动锥齿轮5b安装在发电机轴9的端部，所述舵柱2d固设在舵固定部分2b的顶部。将齿轮箱可放置于水平转动轴3a上，从而减少轴系连接的损失，同时增大了舵球的体积，减少尾流收缩，使其整流能力增加，进一步减少紊流涡流引起的能量损失。
本发明还公开了上述船舶组合推进装置的安装方法，包括以下步骤：
s1、安装螺旋桨1及螺旋桨轴1a；
s2、安装螺旋桨叶片1b及尾毂；
s3、在扭曲舵2或舵球3内安装直流发电机10及齿轮箱6部件，并预安装主动锥齿轮5a，然后再实船安装扭曲舵2，并使舵球3的轴线与螺旋桨轴线对中重合；
s4、安装涡轮叶片4，并进行平衡检查。
本发明的原理和有益效果在于：具体工作时，螺旋桨绕螺旋桨轴旋转，桨后水流驱动涡轮叶片随舵球绕水平转动轴转动，回收尾流能转化为涡轮叶片的转动，获得最大尾流能，通过锥形齿轮副传动和轴系的配合将动能传递给齿轮箱，实现发电机轴旋转，发电机产生电能，再通过电缆传输到蓄电池中，可通过电缆连接到船上，供重复使用。与此同时，涡轮叶片还起到螺旋桨尾流后整流转子的作用，改善螺旋桨尾流工况，提高螺旋桨的工作效率，达到节能目的。齿轮箱能够调节涡轮叶片的转速以适应桨的不同工况需求。发电机放置在舵结构内，所发电流通过从舵柱中电缆穿过的电缆储存到船上的蓄电池中。
经过可行性研究表明，采用本发明，利用螺旋桨后尾流发电的同时，节能效果明显：在相同功率的情况下比普通桨提高4％的推力；而在螺旋桨提供相同推力情况下，效率可以提高约3.5％
以上所述，仅是本发明优选实施例的描述说明，并非对本发明保护范围的限定，显然，任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例，可轻易想到替换或变化以获得其他实施例，这些均应涵盖在本发明的保护范围之内。