用于隧道式推进器的格栅的制作方法

本发明涉及一种根据所附独立权利要求的前序部分所述的、用于隧道式推进器的格栅。本发明还涉及包含这种格栅的隧道式推进器和船舶。

背景技术：

隧道式推进器，又称为横向推进器或操纵推进器，广泛应用于船舶，如轮船和艇。隧道式推进器通常安装在船舶的船首或船尾，在吃水线以下，提供横向推进力以支持船舶的操纵、系泊、站位保持和动态定位。

一种示例性的隧道式推进器包括两端开口的隧道段。螺旋桨安装在该隧道段内，它可以通过电机来旋转，以在任一方向上产生推进力。

与隧道式推进器相关的一个已知问题是船舶在水中运动的阻力的增加。该问题的一种已知的解决方案是为隧道段的端部(开口)提供格栅，该格栅包括垂直于船舶的运动方向布置的杆。尽管这些格栅降低了船舶在水中运动的阻力，但也造成了隧道式推进器的推进力降低的问题。推进力会由于格栅杆产生的湍流阻力而降低。

技术实现要素：

本发明的主要目的是减少甚至消除上述现有技术问题。

本发明的目的在于提供一种用于隧道式推进器的格栅。更具体地，本发明的目的在于提供一种用于隧道式推进器的格栅，其能够降低在水中运动的阻力并增加隧道式推进器的推进力。本发明的目的还在于提供一种可靠且耐用的格栅。本发明的另一个目的是提供一种低噪声和低振动的格栅。本发明的又一个目的是提供一种易于安装到隧道式推进器的隧道段的格栅。

本发明的再一个目的是提供一种对水中运动产生小的阻力和大的推进力的隧道式推进器。本发明的另一目的是提供一种对水中运动产生小的阻力和大的推进力的船舶。

为了实现上述目的，根据本发明的格栅的特征在于所附独立权利要求的特征部分中所呈现的内容。从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。

根据本发明的用于隧道式推进器的格栅包括多个第一径向延伸杆和多个第一连接杆，所述多个第一径向延伸杆彼此成角度地、间隔开地布置，每个第一连接杆连接在相邻的第一径向延伸杆之间。

根据本发明的格栅旨在用于隧道式推进器中，该隧道式推进器可以安装在船舶(例如轮船或艇)的船体中以提供横向推进力。隧道式推进器优选地安装在船首或船尾。隧道式推进器包括隧道段和螺旋桨，螺旋桨布置在隧道段内以在任一方向上产生推进力。格栅优选地布置在隧道段内并靠近隧道段的端部(开口)。优选如下地确定格栅的尺寸，即，第一径向延伸杆能够连接到隧道段的壁。

格栅的大小和形状可以根据应用而变化。格栅可以是基本上环形的，并且其尺寸适合于安装在具有基本上圆形横截面的隧道段内。格栅可以是基本上平坦的或平面的，但是在一些实施例中其可以稍微地弯曲。

格栅的第一径向延伸杆彼此成角度地、间隔开地布置。相邻的第一径向延伸杆之间的角度可以彼此相同或不同。还可以如下的方式布置第一径向延伸杆，即，相邻的第一径向延伸杆之间的角度具有例如两个、三个、四个或五个可能的值。

第一径向延伸杆的目的是将由隧道式推进器的螺旋桨所产生的旋转流转换为轴向(线性)流。这提高了隧道式推进器的推进力。

第一径向延伸杆优选地基本上是直的，但是在一些实施例中，第一径向延伸杆也可以在一个或多个方向上弯曲。第一径向延伸杆也可以沿着其长度扭曲。第一径向延伸杆的长度可以是例如0.1-5m，优选地为0.5-4m，或者更优选地为0.5-2.5m。优选地，第一径向延伸杆具有基本相同的长度。第一径向延伸杆优选地由不锈钢制成。

第一径向延伸杆的数量可以根据应用而变化。第一径向延伸杆的数量可以是例如4-12，或者优选地是5、7、9或11。优选地，第一径向延伸杆的数量是以下述的方式不同于螺旋桨叶片的数量，即，这些数是不可整除的。

格栅的第一连接杆连接在相邻的第一径向延伸杆之间。每个第一连接杆连接在两个相邻的第一径向延伸杆之间，使得第一连接杆的一端连接到一个第一径向延伸杆，第一连接杆的另一端连接到另一个第一径向延伸杆。第一连接杆可以通过例如焊接或通过使用诸如螺栓这样的连接装置连接到第一径向延伸杆。优选地，每个第一径向延伸杆通过第一连接杆与相邻的第一径向延伸杆连接。在这种情况下，第一连接杆的数量与第一径向延伸杆的数量相同。

第一连接杆的目的是降低在水中运动的阻力。它们还提高了格栅的刚度。

第一连接杆可以在一个或多个方向上是基本上直的或弯曲的。第一连接杆可以弯曲并以一起形成一个圈的方式布置到格栅。第一连接杆的长度可以是例如0.1-2m，优选地为0.5-1.5m，或者更优选地为0.5-1m。优选地，第一连接杆具有基本相同的长度。第一连接杆优选地由不锈钢制成。

第一连接杆的数量可以根据应用而变化。第一连接杆的数量可以为例如4-12，或者优选地为5、7、9或11。优选地，第一连接杆的数量与第一径向延伸杆的数量相同。

根据本发明的格栅的一个优点是其降低了在水中运动的阻力并增加了隧道式推进器的推进力。根据本发明的格栅的另一个优点是其可靠且耐用。根据本发明的格栅的又一个优点是其产生低噪声和低振动。根据本发明的格栅的又一个优点是其易于安装到隧道式推进器的隧道段。根据本发明的格栅的又一个优点是其防止物体进入隧道式推进器的隧道段，从而保护了隧道段内的螺旋桨。

根据本发明的一个实施例，第一径向延伸杆是扁杆，每个扁杆具有被倒圆或倒角的前缘。前缘的全部或部分长度可以被倒圆或倒角。扁杆布置在格栅中，使它们的平面垂直于格栅的平面。格栅应布置为与隧道式推进器的隧道段的一端部相连接，使得扁杆的前缘面向布置在隧道段内部的螺旋桨。扁杆的后缘也可以被倒圆或倒角。前缘和后缘是扁杆的纵向边缘。扁杆的长度可以是例如0.1-5m，优选地为0.5-4m，或者更优选地为0.5-2.5m。扁杆的宽度可以是例如5-50cm，或者优选地为10-30cm。扁杆的厚度可以是例如0.1-5cm，或者优选地为1-2cm。被倒圆或倒角的前缘的优点是提高了隧道式推进器的推进力。被倒圆或倒角的前缘的另一个优点是减少了噪音和振动。

根据本发明的一个实施例，第一径向延伸杆是扁杆，每个扁杆在扁杆的横向方向上弯曲。优选地将扁杆弯曲为，至少使扁杆的前缘弯曲。弯曲半径可以是例如1-10cm。弯曲的一个优点是提高了隧道式推进器的推进力。弯曲的另一个优点是减少了噪声和振动。

根据本发明的一个实施例，每个第一径向延伸杆通过第一连接杆连接到相邻的第一径向延伸杆。在这种情况下，格栅中的第一连接杆的数量与第一径向延伸杆的数量相同。将每个第一径向延伸杆通过第一连接杆连接到相邻的第一径向延伸杆的优点在于降低了在水中运动的阻力，并且还使格栅更加刚性。

根据本发明的一个实施例，第一连接杆以距格栅的中心距离相同的方式连接。格栅的中心是指第一径向延伸杆的第一端附接在一起或第一径向延伸杆的延长线相交的点。第一连接杆距格栅的中心的距离可以是例如0.1-2m，优选地为0.5-1.5m，或更优选地为0.5-1m。第一连接杆可以以一起形成一个圈的方式弯曲。将第一连接杆布置在距格栅的中心相同距离处的优点在于降低了在水中运动的阻力，并且使格栅更加刚性。

根据本发明的一个实施例，第一径向延伸杆的第一端连接在一起。第一径向延伸杆的第一端在格栅的中心处连接在一起。将第一径向延伸杆的第一端连接在一起的优点在于降低了格栅上的压降(pressuredrop)。

根据本发明的一个实施例，格栅包括中心部，第一径向延伸杆的第一端连接到该中心部。中心部可以是例如圆盘或环。优选地，中心部的直径小于螺旋桨轮毂的直径。中心部的一个优点是其有助于优化覆盖隧道段的开口的最小面积。其还使格栅易于制造。

根据本发明的一个实施例，格栅包括多个第二连接杆，每个第二连接杆以比第一连接杆更远离格栅的中心的方式连接在相邻的第一径向延伸杆之间。

格栅的第二连接杆连接在相邻的第一径向延伸杆之间。每个第二连接杆连接在两个相邻的第一径向延伸杆之间，使得第二连接杆的一端连接到一个第一径向延伸杆，并且第二连接杆的另一端连接到另一个第一径向延伸杆。第二连接杆可以例如通过焊接或通过使用诸如螺栓这样的连接装置连接到第一径向延伸杆。优选地，每个第一径向延伸杆通过第二连接杆与相邻的第一径向延伸杆连接。在这种情况下，第二连接杆的数量与第一径向延伸杆的数量相同。

第二连接杆可以在一个或多个方向上是基本上直的或弯曲的。第二连接杆可以以一起形成一个圈的方式弯曲并且布置到格栅。第二连接杆的长度可以是例如0.3-3m，优选地为0.6-1.7m，或者更优选地为0.7-1.2m。优选地，第二连接杆具有基本相同的长度。第二连接杆优选地由不锈钢制成。

第二连接杆的数量可以根据应用而变化。第二连接杆的数量可以是例如4-12，或者优选地为5、7、9或11。优选地，第二连接杆的数量与第一径向延伸杆的数量相同。

第二连接杆的优点是它们进一步降低了在水中运动的阻力，并且还使格栅更加刚性。

根据本发明的一个实施例，第二连接杆以距格栅的中心距离相同的方式连接。第二连接杆距格栅的中心的距离可以是例如0.3-3m，优选地为0.6-1.7m，或者更优选地为0.7-1.2m。第二连接杆可以以一起形成一个圈的方式弯曲。将第二连接杆连接在距格栅的中心相同距离处的优点在于降低了在水中运动的阻力，并且使格栅更加刚性。

根据本发明的一个实施例，格栅包括多个彼此成角度地、间隔开地布置的第二径向延伸杆，每个第二径向延伸杆连接在一个第一连接杆和一个第二连接杆之间。每个第二径向延伸杆被连接为，使得第二径向延伸杆的一端连接到第一连接杆，并且第二径向延伸杆的另一端连接到第二连接杆。第二径向延伸杆可以例如通过焊接或通过使用诸如螺栓这样的连接装置连接到第一连接杆和第二连接杆。第二径向延伸杆径向地布置在第一径向延伸杆之间。优选地，第二径向延伸杆以使它们的延长线相交于格栅的中心的方式来布置。可以将第二径向延伸杆的尺寸确定为，它们的端部可以连接到隧道式推进器的隧道段的壁。

相邻的第二径向延伸杆之间的角度可以彼此相同或不同。还可以如下的方式布置第二径向延伸杆，即，相邻的第二径向延伸杆之间的角度具有例如两个、三个、四个或五个可能的值。

第二径向延伸杆是优选基本上直的，但是在一些实施例中，第二径向延伸杆可以在一个或多个方向上弯曲。第二径向延伸杆也可以沿着其长度扭曲。第二径向延伸杆的长度可以是例如0.1-3m，优选地为0.5-2m，或者更优选地为0.5-1.2m。优选地，第二径向延伸杆具有基本相同的长度。第二径向延伸杆优选地由不锈钢制成。

第二径向延伸杆的数量可以根据应用而变化。第二径向延伸杆的数量可以是例如4-12，或者优选地是5、7、9或11。优选地，第二径向延伸杆的数量与第一径向延伸杆的数量相同。

第二径向延伸杆的优点在于，它们通过将由隧道式推进器的螺旋桨产生的旋转流转换为轴向(线性)流而提高了隧道式推进器的推进力。

根据本发明的一个实施例，第二径向延伸杆是扁杆，每个扁杆具有被倒圆或倒角的前缘。前缘的全部或部分长度可以被倒圆或倒角。扁杆布置在格栅中，使它们的平面垂直于格栅的平面。格栅应该与隧道式推进器的隧道段的端部相连接地布置，以使扁杆的前缘面向布置在隧道段内的螺旋桨。扁杆的后缘也可以被倒圆或倒角。前缘和后缘是扁杆的纵向边缘。扁杆的长度可以是例如0.1-3m，优选地为0.5-2m，或者更优选地为0.5-1.2m。扁杆的宽度可以是例如5-50cm，或者优选地为10-30cm。扁杆的厚度可以是例如0.1-5cm，或者优选地为1-2cm。前缘被倒圆或倒角的一个优点是提高了隧道式推进器的推进力。前缘被倒圆或倒角的另一个优点是减少了噪音和振动。

根据本发明的一个实施例，第二径向延伸杆是扁杆，每个扁杆在扁杆的横向方向上弯曲。优选地将扁杆弯曲为，至少使扁杆的前缘弯曲。弯曲半径可以是例如1-10cm。弯曲的一个优点是提高了隧道式推进器的推进力。弯曲的另一个优点是减少了噪声和振动。

根据本发明的一个实施例，第一径向延伸杆和/或第二径向延伸杆以及第一连接杆和/或第二连接杆是扁杆。径向延伸杆和/或连接杆的宽度可以是例如5-50cm，或者优选地是10-30cm。径向延伸杆和/或连接杆的厚度可以是例如0.1-5cm，或者优选地是1-2cm。

根据本发明的一个实施例，第一径向延伸杆和/或第二径向延伸杆的数量为4-12。优选地，第一径向延伸杆和/或第二径向延伸杆的数量为5、7、9或11。

本发明还涉及一种隧道式推进器。根据本发明的隧道式推进器包括隧道段、布置在隧道段内部的螺旋桨和根据本发明的与隧道段的端部相连接布置的格栅。

隧道段是管状的并且在两端开口。隧道段的长度可以是例如1-4m、4-10m或10-20m。优选地，隧道段具有圆形的横截面。隧道段的直径可以是例如1-4m。

螺旋桨可以是可调螺距(controllablepitch，cp)螺旋桨或固定螺距(fixedpitch，fp)螺旋桨。螺旋桨可以由安装在隧道段上的电机驱动。替代地，螺旋桨可以由位于隧道段之外的、单独安装的电机驱动。通过电机，螺旋桨可以在任一方向上产生推进力。

格栅优选地布置在隧道段内部并且靠近隧道段的端部(开口)。优选地将格栅的尺寸确定为，第一径向延伸杆可以连接到隧道段的壁。优选地，隧道段的两端(开口)均设有根据本发明的格栅。

根据本发明的隧道式推进器可以安装在船舶(例如轮船或艇)的船体内，以提供横向推进力。隧道式推进器优选地安装在船首或船尾的吃水线以下。隧道式推进器可以用于船舶的操纵、系泊、站位保持和动态定位。

根据本发明的隧道式推进器的一个优点是其对水中运动产生小的阻力和大的推进力。

根据本发明的一个实施例，格栅布置在隧道段的内部，距隧道段的端部至少10mm的距离。已经发现：通过将格栅定位在距隧道段的端部(开口)至少10mm的距离处，能够显著降低对水中运动的阻力。

根据本发明的一个实施例，第一径向延伸杆连接到隧道段。第一径向延伸杆可以例如通过焊接或通过使用诸如螺栓这样的连接装置连接到隧道段的壁。

根据本发明的一个实施例，第一径向延伸杆和/或第二径向延伸杆的数量与螺旋桨叶片的数量不同。优选地，第一径向延伸杆和/或第二径向延伸杆的数量是以下述的方式不同于螺旋桨叶片的数量，即，这些数是不可整除的。这样做的优点在于减少了螺旋桨和格栅产生的机械共振。

本发明还涉及一种船舶。根据本发明的船舶包括安装在船舶船体中的、根据本发明的隧道式推进器。隧道式推进器优选地安装在船首或船尾的吃水线以下。隧道式推进器提供横向推进力以支持船舶的操纵、系泊、站位保持和动态定位。船舶可以是轮船或艇。船舶可以包括多于一个的隧道式推进器，例如，2个、3个或4个隧道式推进器。船舶可以包括1-4个安装在船首和/或船尾中的隧道式推进器。

根据本发明的船舶的优点是其对水中运动的阻力小而推进力大。

本文中所描述的根据本发明的示例性实施例不能被认为对所附权利要求的适用性构成限制。动词“包括”是作为一种开放性的限制应用于本文中，其并不排除还存在未提及的特征。除非另有明确说明，从属权利要求中所描述的特征能够自由地相互组合。

本文中所描述的示例性实施例及其优点是通过适用的部分而关联于根据本发明的格栅、隧道式推进器以及船舶，尽管这并不总是单独提及。

附图说明

图1示出了根据本发明第一实施例的格栅；

图2示出了根据本发明第二实施例的格栅；

图3示出了根据本发明第三实施例的格栅；

图4示出了根据本发明第四实施例的格栅；

图5示出了根据本发明第五实施例的格栅；

图6示出了根据本发明实施例的隧道式推进器；以及

图7a至图7e示出了第一径向延伸杆和第二径向延伸杆的示例性轮廓。

具体实施方式

相同或相似的部件在不同的实施例中使用相同的附图标记。

图1示出了根据本发明第一实施例的格栅。格栅100包括第一径向延伸杆101，它们彼此成角度地、间隔开地布置。第一径向延伸杆101的第一端在格栅100的中心处连接在一起。第一径向延伸杆101的第二端可以连接到隧道式推进器的隧道段(图1中未示出)。第一径向延伸杆101是直的并且长度相同。

格栅100还包括第一连接杆102。每个第一连接杆102连接在两个相邻的第一径向延伸杆101之间，使得第一连接杆102的一端连接到一个第一径向延伸杆101，并且第一连接杆102的另一端连接到另一个第一径向延伸杆101。第一连接杆102在距格栅100的中心相同距离处连接，并且它们以一起形成一个圈的方式弯曲。

图2示出了根据本发明第二实施例的格栅。图2的格栅与图1的格栅的不同之处在于格栅100还包括第二连接杆103。每个第二连接杆103连接在两个相邻的第一径向延伸杆101之间，使得第二连接杆103的一端连接到一个第一径向延伸杆101，第二连接杆103的另一端连接到另一个第一径向延伸杆101。第二连接杆103比第一连接杆102更远离格栅100的中心连接。第二连接杆103在距格栅100的中心相同距离处连接，并且它们以一起形成一个圈的方式弯曲。

图3示出了根据本发明第三实施例的格栅。图3的格栅与图2的格栅的不同之处在于格栅100还包括第二径向延伸杆104，它们彼此成角度地、间隔开地布置。每个第二径向延伸杆104连接一个第一连接杆102和一个第二连接杆103。第二径向延伸杆104以它们的延长线相交于格栅100的中心的方式径向布置在第一径向延伸杆101之间。第二径向延伸杆10是直的并且长度相同。

图4示出了根据本发明第四实施例的格栅。图4的格栅与图3的格栅的不同之处在于格栅100包括中心部105，第一径向延伸杆101的第一端连接到该中心部。在图4中，中心部105是圆盘。

图5示出了根据本发明第五实施例的格栅。图5的格栅与图4的格栅的不同之处在于中心部105是环，并且第一连接杆102和第二连接杆103是直的。

图6示出了根据本发明一实施例的隧道式推进器。隧道式推进器200安装在船舶300的船体301中以提供横向推进力。隧道式推进器200包括管状的且在两端开口的隧道段201。隧道段201具有圆形横截面。隧道式推进器200包括布置在隧道段201内部的螺旋桨202。螺旋桨202由位于隧道段201之外的电机(图6中未示出)驱动。通过电机，螺旋桨202可以旋转以在任一方向上产生推进力。

隧道式推进器200包括布置在隧道段201内部并且靠近隧道段201的端部的格栅100。第一径向延伸杆101的端部连接到隧道段201的壁。第一径向延伸杆101的数量是以下述的方式不同于螺旋桨叶片203的数量，即，这些数是不可整除的。

图7a至图7e示出了第一径向延伸杆和第二径向延伸杆的示例性轮廓。在图7a中示出了一径向延伸杆的横截面，其具有在一侧被倒角的前缘106。在图7b中示出了一径向延伸杆的横截面，其具有在一侧被倒角的前缘106和在两侧被倒角的后缘107。在图7c中示出了一径向延伸杆的横截面，其中前缘106和后缘107都被倒圆。在图7d中示出了一径向延伸杆的横截面，其中前缘106被倒圆，而后缘107在两侧被倒角。在图7e中示出了一径向延伸杆的横截面，其中前缘106在径向延伸杆的横向方向上弯曲。

附图中仅描述了本发明的优选的示例性实施例。本领域技术人员清楚地知道，本发明不仅限于上述示例，而且本发明可以在后面所提出的权利要求的限制内变化。从属权利要求中描述了本发明的一些可能的实施例，并且不应认为它们限制了本发明的保护范围。