專利名稱：螺旋槳推進(jìn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括具有槳轂直徑的槳轂和至少一個(gè)螺旋槳葉的螺旋槳推進(jìn)器。螺旋槳推進(jìn)器還包括適合于沿著第一維(dimension)位移的調(diào)節(jié)件和轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置這樣將調(diào)節(jié)件連接到螺旋槳葉上，以便調(diào)節(jié)件的在第一維上的位移產(chǎn)生螺旋槳葉的螺距 (pitch)變化。轉(zhuǎn)換裝置包括槽，該槽包括朝槽延伸方向延伸具有槽中心的槽部分，該延伸方向是具有曲率半徑的拱形。轉(zhuǎn)換裝置還包括可滑動(dòng)式與至少槽部分接合的控制元件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的浮動(dòng)船尤其是貨船和供應(yīng)船一般裝備有包括可調(diào)螺旋槳推進(jìn)器的推進(jìn)系統(tǒng)。為此，螺旋槳推進(jìn)器包括至少一個(gè)螺旋槳葉，但常常包括多個(gè)螺旋槳葉，其中上述每個(gè)槳葉的螺距由伺服裝置控制。伺服裝置一般是液壓裝置，該液壓裝置的流體室和活塞一般位于螺旋槳推進(jìn)器的槳轂中。上述伺服裝置的活塞一般這樣連接到調(diào)節(jié)件上，以便調(diào)節(jié)件適合于在縱向方向上位移。因?yàn)橐簤貉b置的流體室可能經(jīng)受高壓，所以調(diào)節(jié)件優(yōu)選地位于流體室外部。調(diào)節(jié)件的縱向位移再通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成螺旋槳葉的旋轉(zhuǎn)一亦即螺矩的變化。通常，轉(zhuǎn)換裝置包括控制元件如銷子，該控制元件剛性連接到螺旋槳葉上并與調(diào)節(jié)件中的槽接合，該槽在基本上垂直于縱向方向的直線槽延伸方向上延伸。盡管如上所述的螺旋槳推進(jìn)器一般適用于許多船只應(yīng)用，但有某些與這種螺旋槳推進(jìn)器有關(guān)的缺點(diǎn)。例如，一般難以得到螺旋槳葉的平槳位置(feathering position)—亦即具有最小槳葉阻力的位置。這是因?yàn)殡S著控制件與槽可滑動(dòng)式接合而可能導(dǎo)致控制件可以粘附到限定槽的結(jié)構(gòu)上，平槳位置同時(shí)要求控制件在槽延伸方向上有相對(duì)較大的位移。尤其是，對(duì)設(shè)有至少兩個(gè)螺旋漿一正好有兩個(gè)螺旋槳推進(jìn)器的螺旋槳推進(jìn)器系統(tǒng)有時(shí)叫做雙螺旋槳推進(jìn)器系統(tǒng)一的船，需要有適合于提供平槳位置的螺旋槳推進(jìn)器的可能性，其中每一個(gè)螺旋槳推進(jìn)器都連接到單獨(dú)的機(jī)房中。為了減少控制件粘附于槽上的危險(xiǎn)，現(xiàn)有技術(shù)解決方案如專利文獻(xiàn)GB 821824，DE 3321968，和US 54643M中所公開的解決方案講述槽可以是拱形。通過提供拱形槽，當(dāng)調(diào)節(jié)件沿著第一維位移時(shí)從槽給予控制元件上的接觸力不與控制元件的位移方向垂直。然而， 提供拱形槽又要求增加調(diào)節(jié)件的行程的長度一這是因?yàn)楣靶尾蹖⒈ＷC在調(diào)節(jié)件的第一維中的某位移導(dǎo)致在控制元件的第一方向中的較小位移一這又引起需要增加螺旋槳轂的尺寸，而這種槳轂尺寸增加一般是不希望有的。從上面所述可以意識(shí)到，有必要改善現(xiàn)有技術(shù)可調(diào)式螺旋槳推進(jìn)器裝置，尤其是關(guān)于包括拱形槽和控制件的現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)換裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供其螺旋槳葉可以定位在平槳位置的螺旋槳推進(jìn)器。本發(fā)明的第二目的是提供其螺旋槳葉可以通過僅調(diào)節(jié)螺旋槳葉的螺距定位在平槳位置及反向推進(jìn)位置的螺旋槳推進(jìn)器。本發(fā)明的第三目的是提供一種螺旋漿，其中螺旋漿葉的螺距可以通過使用包括槽和控制件的轉(zhuǎn)換裝置改變，其中與螺旋槳轂的尺寸保持適當(dāng)小的同時(shí)，在螺距改變期間可以保持控制件粘附到控制件上的危險(xiǎn)很低。本發(fā)明的第四目的是提供一種螺旋槳推進(jìn)器，其中螺旋槳葉的螺距可以通過使用轉(zhuǎn)換裝置改變，其中當(dāng)改變一個(gè)或多個(gè)螺旋槳葉的螺距時(shí)轉(zhuǎn)換裝置在螺旋槳推進(jìn)器一個(gè)或多個(gè)槳葉上產(chǎn)生適當(dāng)高的轉(zhuǎn)矩一即使當(dāng)螺旋槳葉接近平槳位置時(shí)也如此。上述目的的其中至少一個(gè)通過權(quán)利要求1的分配系統(tǒng)解決。照這樣，本發(fā)明涉及包括具有槳轂直徑的槳轂和至少一個(gè)螺旋槳葉的螺旋槳推進(jìn)器。螺旋槳推進(jìn)器還包括適合于沿著第一維位移的調(diào)節(jié)件和轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置這樣將調(diào)節(jié)件連接到螺旋槳葉上，以便調(diào)節(jié)件在第一維上的位移導(dǎo)致螺旋槳葉的螺距的變化。轉(zhuǎn)換裝置包括槽，該槽包括在槽延伸方向上延伸具有槽中心的槽部分，該延伸方向是具有曲率半徑的拱形。轉(zhuǎn)換裝置還包括可滑動(dòng)式與至少槽部分接合的控制元件。按照本發(fā)明，曲率半徑是在槳轂直徑的0. 2-0. 7倍的范圍內(nèi)。因?yàn)榍拾霃绞窃跇炛睆?. 2-0. 7倍的范圍內(nèi)，所以控制件粘附于槽上的危險(xiǎn)保持很低。同時(shí)，使用上述規(guī)定區(qū)域的曲率半徑保證螺旋槳推進(jìn)器的螺旋槳葉適合于定位在平槳位置以及向后一或在后面一位置而不需要大槳轂。此外，本發(fā)明的發(fā)明人意識(shí)到如上所述關(guān)于曲率半徑的間隔將導(dǎo)致當(dāng)螺旋槳葉定位于平槳位置時(shí)，甚至當(dāng)螺旋槳葉接近平槳位置時(shí)，轉(zhuǎn)換裝置在螺旋槳葉上產(chǎn)生適當(dāng)高的轉(zhuǎn)矩，這樣保證螺旋槳葉可以用有效方式定位在平槳位置。如本文所用的，表達(dá)“槽”涉及包括兩個(gè)基本上平行延伸的導(dǎo)向件的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，如該領(lǐng)域的技術(shù)人員可以意識(shí)到的，兩個(gè)導(dǎo)向件可以用許多方法得到，例如通過將兩個(gè)相互平行的軌道附接在工件上和/或在工件中切割細(xì)長槽。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，曲率半徑是在槳轂直徑的0. 4-0. 6倍范圍內(nèi)，優(yōu)選的是在0. 45-0. 55倍的范圍內(nèi)。按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，螺旋槳推進(jìn)器包括位于槳轂中的伺服裝置。伺服裝置包括可沿著第一維位移的活塞?；钊麆傂赃B接到調(diào)節(jié)件上。按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，控制元件包括塊體和銷子，該塊體包括塊體開口并可滑動(dòng)式與槽接合，銷子與塊體開口接合。這是優(yōu)選的，因?yàn)榭刂圃膬蓚€(gè)目的一亦即可在槽中滑動(dòng)和把載荷從調(diào)節(jié)件傳送到螺旋槳葉一可以分成兩個(gè)成分。照這樣，塊體可以設(shè)計(jì)成提供合適的滑動(dòng)特性，而銷子可以如此設(shè)計(jì)以便提供合適的強(qiáng)度。按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，槽與調(diào)節(jié)件有關(guān)，且控制元件的至少一部分剛性連接到螺旋槳葉上。按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，調(diào)節(jié)件包括活塞桿和活塞桿頭部?；钊麠U固定式附接到活塞上，而活塞桿頭部固定式附接到活塞桿上。槽設(shè)在活塞桿頭部上。按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，活塞桿頭部包括第一活塞桿頭部構(gòu)件和第二活塞桿頭部構(gòu)件，其中第一和第二活塞桿頭部構(gòu)件每個(gè)都包括槽的一部分，且第一和第二活塞桿頭部構(gòu)件在基本上垂直于第一維延伸的貼合平面中相互貼緊。用上述活塞桿頭部，有助于組裝螺旋槳推進(jìn)器。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，調(diào)節(jié)件包括基本上是矩形的接合區(qū)域，該接合區(qū)域包括第一，第二，第三和第四邊緣。第一和第三邊緣位于接合區(qū)域的對(duì)邊處并基本上平行于縱向尺寸延伸。第二和第四邊緣位于接合區(qū)域的對(duì)邊處并基本上垂直于縱向尺寸延伸。槽在接合區(qū)域中從第一邊緣延伸到第二邊緣。按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，槽在槽延伸方向上從第一邊緣延伸。槽具有垂直于槽延伸方向延伸的寬度。槽包括第一槽部分和第二槽部分，其中第二槽部分在槽延伸方向上位于第一槽部分的下游。第一槽部分具有第一槽寬度而第二槽部分具有第二槽寬度，因此第二槽部分適合于容納控制元件的至少一個(gè)部件。第二槽可以優(yōu)選地用于方便組裝螺旋槳推進(jìn)器。按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，槳轂包括空腔，調(diào)節(jié)件的至少一部分位于該空腔中。 螺旋槳推進(jìn)器還包括入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管，該入口和出口導(dǎo)管二者處于與空腔流體連通。 入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管在槳轂的外部互連，用于使?jié)櫥黧w穿過空腔循環(huán)。按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，螺旋槳推進(jìn)器包括多個(gè)螺旋槳葉且調(diào)節(jié)件設(shè)有多個(gè)槽。多個(gè)螺旋槳葉的每一個(gè)都設(shè)有與對(duì)應(yīng)槽接合的控制元件。本發(fā)明的第二方面涉及包括本發(fā)明的第一方面所述的螺旋槳推進(jìn)器的船舶。


下面將參照附圖用非限制性例子進(jìn)一步說明本發(fā)明。圖1示出本發(fā)明的螺旋槳推進(jìn)器的實(shí)施例的局部側(cè)剖圖。圖2示出圖1螺旋槳推進(jìn)器的螺旋槳葉一及相關(guān)的葉根。圖3是圖1螺旋槳推進(jìn)器的調(diào)節(jié)件的透視圖。圖4是圖1螺旋槳推進(jìn)器的調(diào)節(jié)件的頂視圖。圖5A-5C是示出轉(zhuǎn)換裝置處于不同螺距調(diào)節(jié)位置的示意頂視圖。圖6是示出在螺旋槳葉上所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩隨螺距角變化的關(guān)系曲線。圖7是圖1螺旋槳推進(jìn)器的調(diào)節(jié)件的頂視圖。圖8是圖7調(diào)節(jié)件的一部分在裝配流程期間的頂視圖。圖9是圖7調(diào)節(jié)件的一部分在裝配流程之后的頂視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將用一些實(shí)施例的例子說明。然而，應(yīng)該意識(shí)到，包括實(shí)施例為的是闡明發(fā)明的原理而不限制所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的切開的螺旋槳推進(jìn)器10的側(cè)視圖。螺旋槳推進(jìn)器包括至少一個(gè)螺旋槳葉，在圖1所示的可調(diào)螺旋槳推進(jìn)器的實(shí)施方案中，螺旋槳推進(jìn)器包括4個(gè)螺旋槳葉，其中只有一個(gè)槳葉12在圖1中可看到。然而，本發(fā)明的螺旋槳推進(jìn)器的其它實(shí)施例可以設(shè)有或多或少螺旋槳葉。圖1螺旋槳推進(jìn)器10優(yōu)選地在浮動(dòng)船舶(未示出)如船上使用，不過本發(fā)明的螺旋槳推進(jìn)器10也可以在其它應(yīng)用中使用，如用于風(fēng)力電站 (未示出)。圖1螺旋槳推進(jìn)器10包括槳轂14，該槳轂14又包括槳轂氣缸16和槳轂體18。在槳轂氣缸16內(nèi)，安裝一伺服裝置20，該伺服裝置20包括活塞22和活塞桿24?；钊?2將槳轂氣缸16的內(nèi)部分成兩個(gè)室，亦即前螺距室沈和后螺距室觀。槳轂14具有槳轂直徑ΦΒ，該槳轂直徑定義為槳轂14自身的最大直徑。照這樣， 當(dāng)測定槳轂直徑ΦΒ時(shí)，不考慮螺旋槳葉或任何其固定式附接的部件一及從槳轂14伸出的其它元件。在圖1中，該最大直徑表示為位于螺旋槳葉12和螺旋槳推進(jìn)器10與其連接的驅(qū)動(dòng)軸19之間。然而，在螺旋槳推進(jìn)器10的其它實(shí)施例中，最大直徑可以位于其它位置中。純粹作為例子，最大直徑可以位于槳轂體18的一部分中，螺旋槳葉12從該部分延伸。 另外，純粹作為例子，槳轂直徑ΦΒ對(duì)于供應(yīng)船和貨船來說可以在0. 5米-1. 5米范圍內(nèi)。如從圖1可以發(fā)現(xiàn)的，活塞桿M包括與前螺距室沈流體連通的前螺距導(dǎo)管30和與后螺距室28流體連通的后螺距導(dǎo)管32。照這樣，流體可以通過上述導(dǎo)管30，32輸送，以便由此改變活塞22沿著第一維L的位置。因此，活塞22沿著第一維L可位移。為了簡化本發(fā)明的螺旋槳推進(jìn)器10的特點(diǎn)和功能的說明，引入表達(dá)“向前”和“向后”。在說明中使用表達(dá)“向后”可以說明實(shí)際上活塞22的向后位移是活塞22在第一維L中遠(yuǎn)離螺旋槳葉 12的位移。因此，活塞22的向前位移是活塞22在第一維L上朝向螺旋槳葉12的位移。螺旋槳推進(jìn)器10還包括位于第一維上距活塞22的距離D處的調(diào)節(jié)件34。調(diào)節(jié)件 34—該調(diào)節(jié)件34在圖1實(shí)施例中例示為活塞桿頭部34—例如通過螺栓接合裝置(未示出) 固定式附接到活塞桿M上，而活塞桿M也例如通過螺栓接合裝置(未示出)再固定式附接到活塞22上。照這樣，活塞桿頭部34這樣連接到活塞22上一活塞桿頭部34在圖1中實(shí)際上是固定式附接到活塞22上一以使活塞22的沿著第一維L的位移導(dǎo)致活塞桿頭部34的對(duì)應(yīng)位移。如從圖1可以意識(shí)到的，活塞桿頭部34位于轂體18的轂腔36中。應(yīng)該注意， 盡管活塞桿頭部34—在圖1所示的螺旋槳推進(jìn)器10的實(shí)施例中一位于距活塞22的距離D 處，但在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，活塞桿頭部34代之以位于與活塞22緊密連接中，而在某些實(shí)施例中，活塞桿頭部34可以實(shí)際上構(gòu)成活塞22 (未示出)的一部分。此外，應(yīng)該注意，盡管活塞桿頭部34—或者更普遍的調(diào)節(jié)件一在圖1的實(shí)施例中由伺服裝置22驅(qū)動(dòng)，但在本發(fā)明的螺旋槳推進(jìn)器10的另一些實(shí)施例中，調(diào)節(jié)件可以代之以由其它機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。純粹作為例子，調(diào)節(jié)件可以由位于螺旋槳推進(jìn)器外部的促動(dòng)器(未示出) 驅(qū)動(dòng)，且調(diào)節(jié)件然后可以通過位移傳動(dòng)件一如桿一貫穿連接到螺旋槳推進(jìn)器10上的驅(qū)動(dòng)軸19的一部分連接到上述促動(dòng)器上。然而，與如何在調(diào)節(jié)件上產(chǎn)生位移無關(guān)，位移將導(dǎo)致螺旋槳葉12的螺距的變化。如何實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)在下面介紹。圖1還示出，螺旋槳推進(jìn)器10包括入口導(dǎo)管37和出口導(dǎo)管39，該兩個(gè)導(dǎo)管37，39 都與轂腔36流體連通，入口導(dǎo)管37和出口導(dǎo)管39在槳轂外部互連用于使?jié)櫥黧w穿過轂腔36循環(huán)。使?jié)櫥黧w穿過轂腔36循環(huán)的好處是可以在螺旋槳推進(jìn)器10的外部檢查流體以便檢測轂腔36中可能的缺陷。純粹作為例子，倘若轂體18的任何部分如螺旋槳葉和轂體18之間的密封(未示出)開始漏泄以致將水引入轂腔36中，則水將進(jìn)入在轂腔36中循環(huán)的潤滑液，并可以在螺旋槳推進(jìn)器外部例如用測量潤滑劑的含水量的測量裝置檢測水的存在。圖2示出圖1的螺旋槳葉12固定式附接到葉根38 (葉根也可以叫做曲桿銷環(huán)) 上。固定式附接優(yōu)選地通過在圖2中由6個(gè)螺栓構(gòu)成的螺栓接合裝置40得到。此外，葉根 38設(shè)一從葉根38的底表面44伸出的銷釘42。在圖2的葉根38的實(shí)施方案中，銷釘42和葉根38的其余部分一起形成整體部件，不過在葉根38的其它實(shí)施方案中，銷釘42可以用例如通過螺紋(未示出)或收縮配合裝置(未示出)附接到葉根38上的分開的部件代替。如從圖2中可以發(fā)現(xiàn)的，螺旋槳葉12包括適合于可滑動(dòng)式緊貼著轂體18的圓周延伸外表面(圖2中未示出)的圓周延伸外滑動(dòng)面46，而葉根38包括適合于可滑動(dòng)式緊貼著轂體18的圓周延伸內(nèi)表面(圖2中未示出)的圓周延伸內(nèi)滑動(dòng)面48。照這樣，如果銷子 42經(jīng)受在第一維L上的位移，則螺旋槳葉12將經(jīng)受繞旋轉(zhuǎn)軸線R旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸線R基本上垂直于第一維L。為了得到上述可滑動(dòng)的貼合，外滑動(dòng)面46和內(nèi)滑動(dòng)面48—及轂體18的對(duì)應(yīng)表面一優(yōu)選地用提供合適的滑動(dòng)特性的材料制成。純粹作為例子，外滑動(dòng)面46和轂體18的表面可以用青銅制成。至于內(nèi)滑動(dòng)面48，也純粹作為例子，這可以用青銅或鋼制成。圖3示出圖1的活塞桿頭部34，該活塞桿頭部34—如上所述一包含在圖1螺旋槳推進(jìn)器10的調(diào)節(jié)裝置中。如從圖3可以意識(shí)到的，其中所示出的活塞桿頭部34包括4個(gè)螺栓，其中有3個(gè)螺栓在圖3中可看到，螺旋槳推進(jìn)器的每個(gè)槳葉用一個(gè)螺栓。當(dāng)在下面討論槽的實(shí)施方案時(shí)，參照?qǐng)D3活塞桿頭部34中最上面的槽，不過應(yīng)該注意，下面說明一般也可適用于另外3個(gè)槽中的每個(gè)槽。如從圖3中可以發(fā)現(xiàn)的，活塞桿頭部34包括槽M，該槽M又包括在槽延伸方向 EDs上延伸的具有槽中心Cs的槽部分56，上述延伸方向是具有曲率半徑為I 。的拱形。圖3 還示出，塊體58位于槽M中，該塊體58包括適合于容納葉根38的銷子42的開口 60。塊體58可滑動(dòng)式與至少槽M的槽部分56接合。塊體58優(yōu)選地適合于提供合適的相對(duì)于至少槽部分56滑動(dòng)的特性。為此一純粹作為例子一塊體可以用青銅制成。塊體58和銷子42 一起形成與至少上述槽部分56可滑動(dòng)式接合的控制元件62。然而，在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，控制元件62可以用別的方式構(gòu)成。純粹作為例子，塊體58可以在控制元件62的某些實(shí)施方案中省略，以使銷子42自身與槽部分56可滑動(dòng)式接合。圖3還示出，活塞桿頭部 34具有平行于第一維L延伸的縱向中心線L。。槽M和控制元件62 —起形成用于將活塞桿頭部34—在第一維L上一的位移傳送到螺旋槳葉12的螺距改變的轉(zhuǎn)換裝置64。應(yīng)該注意，盡管一在圖2和3的轉(zhuǎn)換裝置64的實(shí)施方案中一槽設(shè)在活塞桿頭部34上且控制裝置64與螺旋槳葉12有關(guān)，但這種關(guān)系在另一些實(shí)施方案中相反，以便槽設(shè)在固定式連接到螺旋槳葉12的構(gòu)件一如葉根38—上，因此控制裝置64可以與活塞桿頭部34有關(guān)。圖4示出圖1螺旋槳推進(jìn)器10的活塞桿頭部34的頂視圖。如從圖4可以發(fā)現(xiàn)的， 槽延伸方向EDS_該延伸方向是拱形一具有位于第一維L上活塞桿頭部34的后面的曲率中心C。。此外，曲率半徑I 。是在槳轂直徑2-0.7倍的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，曲率半徑是在槳轂直徑ΦΒ的0. 4-0. 6倍范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是在0. 45-0. 55倍范圍內(nèi)。實(shí)際上，圖4示出槽延伸方向EDs具有最優(yōu)選的曲率半徑I 。，亦即是槳轂直徑ΦΒ的0. 46倍。圖4還示出，調(diào)節(jié)件一亦即活塞桿頭部34—包括基本上是矩形的接合區(qū)域66，該接合區(qū)域66包括第一邊緣68，第二邊緣70，第三邊緣72和第四邊緣74。第一和第三邊緣 68，72位于接合區(qū)域66的對(duì)邊上并基本上平行于縱向方向L延伸。第二和第四邊緣70，74 位于接合區(qū)域的對(duì)邊上并基本上垂直于縱向方向L延伸，其中第二邊緣70位于第四邊緣74 的后面。圖4還示出槽M在接合區(qū)域66中從第一邊緣68延伸到第二邊緣70。應(yīng)該注意，圖3和4中所示的轉(zhuǎn)換裝置部分的實(shí)施方案適合于將調(diào)節(jié)件34的向前
8位移轉(zhuǎn)變到螺旋槳葉的向前螺距一亦即具有增加的向前推力的螺距。然而，轉(zhuǎn)換裝置64的另一些實(shí)施方案可以如此設(shè)計(jì)，以便將調(diào)節(jié)件的向前位移轉(zhuǎn)變成螺旋槳葉的向后螺距。純粹作為例子，并參見圖4，這種功能可以通過轉(zhuǎn)換裝置得到，其中它的控制元件(在圖4中未示出)適合于當(dāng)與圖4中所示的槽有關(guān)的螺旋槳葉處于零螺距位置時(shí)位于調(diào)節(jié)件34的底部一亦即靠近第三邊緣72—處。適合于將向前位移轉(zhuǎn)變到向后螺距的轉(zhuǎn)換裝置優(yōu)選地具有一在調(diào)節(jié)件中從第三邊緣延伸到第四邊緣的槽。圖5A示出當(dāng)螺旋槳葉12—用虛線表示一處于空擋或零螺距位置時(shí)圖1螺旋槳推進(jìn)器10的轉(zhuǎn)換裝置64。如從圖5A可以發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)螺旋槳葉12處于空擋位置時(shí)，控制元件 62位于頂部位置一亦即距活塞桿頭部34的縱向中心L。有最大距離的位置處。當(dāng)控制元件 62處于圖5A位置時(shí)，轉(zhuǎn)換裝置64將為螺旋槳葉12提供最大的可用的轉(zhuǎn)矩Mmax，其中最大可用的轉(zhuǎn)矩Mmax按控制元件62和槽部分56之間的法向力&乘以從法向力&的作用點(diǎn)到螺旋槳葉12的旋轉(zhuǎn)中心Ck的距離L1 (亦即法向力&的杠桿)計(jì)算。如圖5A中所示，槽M 的曲率中心C。優(yōu)選地位于基本上與法向力&同一水平處一亦即基本上位于在垂直于螺旋槳葉12的旋轉(zhuǎn)中心Ck的方向上的杠桿L1處。圖5B示出當(dāng)螺旋槳葉12接近平槳位置時(shí)的轉(zhuǎn)換裝置64。在圖5A所示的螺旋槳葉的實(shí)施方案中，當(dāng)螺距角θ達(dá)到90°時(shí)得到平槳位置。如從圖5Β可以發(fā)現(xiàn)的，控制元件62現(xiàn)在已向后位移一在第一維L上一第一距離屯。為了達(dá)到向后位移，活塞桿頭部34位移一第二距離d2，該第二距離d2大于第一距離屯， 且第一和第二距離之間的該差值由槽部分56的拱形形狀引起。此外，圖5B示出，因?yàn)椴鄄糠?6是拱形，因此它的槽中心具有延伸而與曲率半徑 Rc間隔，如上所述，所以控制元件62與上述包括矩形槽部分(未示出)類型的轉(zhuǎn)換裝置相比不太容易相對(duì)于槽部分56傾斜。如該領(lǐng)域的技術(shù)人員可以意識(shí)到的，傾斜可以產(chǎn)生大的接觸力而在控制元件和槽部分之間產(chǎn)生大的摩擦力，且當(dāng)活塞桿頭部在第一維L上產(chǎn)生位移時(shí)這些大的摩擦力又使得控制元件變得粘著在槽部分中。然而，當(dāng)利用具有在本發(fā)明的范圍內(nèi)的曲率半徑的槽部分56時(shí)，顯著地減少了控制元件62鎖緊到槽部分56上的危險(xiǎn)。圖5B還示出給槽部分56提供在槳轂直徑ΦΒ的0. 2-0. 7倍范圍內(nèi)的曲率半徑的意想不到的效果，亦即甚至當(dāng)螺旋槳葉12接近水平循轉(zhuǎn)位置時(shí)，轉(zhuǎn)換裝置64也在螺旋槳葉上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。這是因?yàn)閺牟鄄糠?6在控制元件62上所產(chǎn)生的法向力&將與第一維L形成角度。照這樣，即使在控制元件62上施加法向力&的點(diǎn)位于與第一維L平行延伸并與螺旋槳葉12的旋轉(zhuǎn)中心Ck相交的軸線附近一或甚至在該軸線上，法向力&也仍然產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩一亦即圍繞旋轉(zhuǎn)軸線Ak的力矩伸出圖5Β所示的平面，該軸線Ak位于螺旋漿葉12的旋轉(zhuǎn)中心 Ce處。如圖5Β中可以發(fā)現(xiàn)的，同樣的推理適用于從槽部分56在控制元件62上產(chǎn)生的摩擦力Ff，亦即摩擦力Ff也產(chǎn)生適當(dāng)大的轉(zhuǎn)矩而與控制元件62相對(duì)于槽部分56的位置無關(guān)。圖5C示出圖5Α轉(zhuǎn)換裝置64，其中螺旋槳葉12處于向后螺距位置。如該領(lǐng)域的技術(shù)人員可以意識(shí)到的，關(guān)于從法向力&和控制元件62上所產(chǎn)生的摩擦力Ff所得到的轉(zhuǎn)矩的推理作必要的修改將適用于圖5C中所示的位置。圖6是示出對(duì)槽部分56的三個(gè)不同實(shí)施方案可用的作為螺旋槳葉12的螺距角θ 的函數(shù)的轉(zhuǎn)矩Mavial圖線?？捎玫霓D(zhuǎn)矩Mavial在圖6中通過最大可用轉(zhuǎn)矩Mmax標(biāo)準(zhǔn)化。在圖 6中，槽部分56的三個(gè)不同實(shí)施方案分別稱作SPnSP2和SP3，其中第一槽部分實(shí)施方案SP1具有槽延伸方向EDs而曲率半徑I 。近似為槳轂直徑Φ B的0. 35倍，第二槽部分實(shí)施方案SP2 具有曲率半徑&近似為槳轂直徑ΦΒ的0. 60倍，而第三槽部分實(shí)施方案SP3具有無窮大的曲率半徑，亦即第三槽部分實(shí)施方案SP3是直線。如從圖6可以發(fā)現(xiàn)的，如果螺距角θ超過某一小于90°的閾限角(在圖6中近似 80° )，則具有第三槽部分實(shí)施方案SP3的轉(zhuǎn)換裝置64的實(shí)施方案將不能在螺旋槳葉12上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。然而，對(duì)于用第一或第二槽部分實(shí)施方案SP1, SP2的轉(zhuǎn)換裝置64來說，實(shí)際上即使螺距角θ等于或甚至超過90°，也能在螺旋槳葉12上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。如從圖6可以意識(shí)到的， 第一槽部分實(shí)施方案SP1提供在螺距角θ從0-90°的整個(gè)范圍內(nèi)都可以在螺旋槳葉12上產(chǎn)生高轉(zhuǎn)矩。此外，第二槽部分實(shí)施方案SP2提供隨著螺距角θ增加而減少的轉(zhuǎn)矩。然而， 與第一槽部分實(shí)施方案SP1相比，第二槽部分實(shí)施方案SP2具有需要較短轂體18，亦即轂體 18在第一維L上具有較小延伸的好處。圖7示出活塞桿頭部34—或者調(diào)節(jié)件的實(shí)施方案。如從圖7可以發(fā)現(xiàn)的，活塞桿頭部34包括第一活塞桿頭部構(gòu)件50和第二活塞桿頭部構(gòu)件52，其中第一和第二活塞桿頭部構(gòu)件50和52相互固定式附接一優(yōu)選地通過螺栓接合裝置(圖7中未示出)一且各構(gòu)件在基本上垂直于第一維L延伸的對(duì)接平面Pa中相互貼緊。還應(yīng)該注意，第一活塞桿頭部構(gòu)件50和第二活塞桿頭部構(gòu)件52各都包括槽M的一部分。至于圖4所示的活塞桿頭部34， 圖7活塞桿頭部34包括一基本上是矩形的接合區(qū)域66，該接合區(qū)域66包括第一邊緣68， 第二邊緣70，第三邊緣72和第四邊緣74。此外，圖7示出槽的中心Cs在槽延伸方向EDs上從第一邊緣68延伸到第二邊緣 72。槽具有垂直于槽延伸方向EDs延伸的寬度Sw。槽包括第一槽部分76和第二槽部分78， 其中第二槽部分78在槽延伸方向EDs上位于第一槽部分76的下游。第一槽部分具有第一槽寬度、而第二槽部分具有第二槽寬度Sw2，其中第二槽寬度Sw2足夠大以便容納葉根38 的銷子42。如從圖7可以意識(shí)到的，第二槽部分78—在其中所示的實(shí)施方案中一基本上是矩形。具有由兩個(gè)部分或構(gòu)件構(gòu)成的活塞桿頭部34及具有較寬第二槽部分78的某些優(yōu)點(diǎn)在下面說明。首先，應(yīng)該注意，將活塞桿頭部分成兩個(gè)部分在螺旋槳推進(jìn)器裝配流程中一且尤其是在那個(gè)流程的轉(zhuǎn)換裝置組裝部分中一是有用的，其中少數(shù)步驟在下面討論。圖8示出當(dāng)轉(zhuǎn)換裝置64處于組裝前位置時(shí)的第一活塞桿頭部構(gòu)件50。照這樣， 第一活塞桿頭部構(gòu)件50在圖8中未附接到第二活塞桿頭部構(gòu)件52上。在組裝轉(zhuǎn)換裝置的第一步驟中，將葉根38的銷子42引入第二槽部分78中。這一般是通過在第一活塞桿頭部構(gòu)件50上在第一維L上產(chǎn)生向后位移而銷子42相對(duì)于螺旋槳推進(jìn)器10保持固定來實(shí)現(xiàn)。 銷子42相對(duì)于第一活塞桿頭部構(gòu)件50的位置在圖8中用字母A表示。接下來，使葉根38—如果這已經(jīng)附接到葉根38上也許還有螺旋槳葉12—這樣產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)以便將銷子42穿過第二槽部分78導(dǎo)入，而第一槽部分76的至少一部分這樣旋轉(zhuǎn)以便銷子42位于第一活塞桿頭部構(gòu)件50的第一邊緣68附近。如果控制元件62—除了銷子42之外還包括塊體58，第一活塞桿頭部構(gòu)件50是一在第三步驟中一優(yōu)選地在第一維L上甚至更向后移動(dòng)，因此塊體58可以連接到銷子42上， 如圖8中字母B所表示的。然后一在第四步驟中一第一活塞桿頭部構(gòu)件50優(yōu)選地在第一維 L上向后移動(dòng)，以便在控制元件62處鄰近第一活塞桿頭部構(gòu)件50。然而，和如該領(lǐng)域的技術(shù)人員可以意識(shí)到的，如果控制元件62僅由銷子42構(gòu)成，則該第三和第四步驟可以省略。然后，和如圖9中所示，第二活塞桿頭部構(gòu)件52這樣移向第一活塞桿頭部構(gòu)件50， 以便形成槽M。然后將第一和第二活塞桿頭部構(gòu)件50，52優(yōu)選地用螺栓接合裝置(在圖9 中未示出)相互附接。通過上述裝配流程的各步驟，控制元件62現(xiàn)在位于槽M中，且控制元件62與槽 54的至少槽部分56可滑動(dòng)式接合。應(yīng)該注意，盡管上述各步驟僅對(duì)轉(zhuǎn)換裝置64進(jìn)行了說明，但對(duì)于包括多個(gè)螺旋槳葉，并因此一般包括多個(gè)轉(zhuǎn)換裝置64的螺旋槳推進(jìn)器10來說， 如上所述的各步驟可以對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)換裝置64基本上同時(shí)進(jìn)行。應(yīng)該注意到，本發(fā)明不限于上面說明的和附圖所示的實(shí)施例。相反，該領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可以進(jìn)行許多改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種螺旋槳推進(jìn)器(10)，包括具有槳轂直徑(ΦΒ)的槳轂(14)和至少一個(gè)螺旋槳葉(12)，上述螺旋槳推進(jìn)器(10)還包括適合于沿著第一維(L)位移的調(diào)節(jié)件(34)和轉(zhuǎn)換裝置(64)，該轉(zhuǎn)換裝置(64)將上述調(diào)節(jié)件(34)連接到上述螺旋槳葉(12)上以使上述調(diào)節(jié)件(34)在上述第一維(L)上的位移導(dǎo)致上述螺旋槳葉(12)的螺距改變，上述轉(zhuǎn)換裝置(64) 包括槽(54)，該槽(54)包括在槽延伸方向(EDs)上延伸的具有槽中心(Cs)的槽部分(56)， 該延伸方向(EDs)是具有曲率半徑α。)的拱形，上述轉(zhuǎn)換裝置(64)還包括可滑動(dòng)式與至少上述槽部分(56)接合的控制元件(62)，其特征在于，上述曲率半徑α。)是在上述槳轂直徑 (ΦΒ)的0. 2-0. 7倍的范圍內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求ι所述的螺旋槳推進(jìn)器( ο)，其中上述曲率半徑α。)是在上述槳轂直徑(Φ β)的0. 4-0. 6倍范圍內(nèi)，優(yōu)選地在0. 45-0. 55倍范圍內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的螺旋槳推進(jìn)器(10)，其中上述螺旋槳推進(jìn)器(10)包括位于上述槳轂(14)中的伺服裝置(20)，上述伺服裝置(20)包括可沿著上述第一維(L)位移的活塞(22)，上述活塞(22)剛性地連接到上述調(diào)節(jié)件(34)上。
4.按照上述權(quán)利要求其中之一所述的螺旋槳推進(jìn)器(10)，其中上述控制元件(62)包括塊體(58)和銷子(42)，上述塊體(58)包括塊體開口(60)并可滑動(dòng)式與上述槽(54)接合，上述銷子(42)與上述塊體開口(60)接合。
5.按照上述權(quán)利要求其中之一所述的螺旋槳推進(jìn)器(10)，其中上述槽(54)與上述調(diào)節(jié)件(34)相聯(lián)，且上述控制元件(62)的至少一部分剛性連接到上述螺旋槳葉(12)上。
6.按照權(quán)利要求3-5其中之一所述的螺旋槳推進(jìn)器(10)，其中上述調(diào)節(jié)件(34)包括活塞桿(32)和活塞桿頭部(34)，上述活塞桿(32)固定式附接到上述活塞(22)上，而上述活塞桿頭部(34)固定式附接到上述活塞桿(32)上，其中上述槽(54)設(shè)在上述活塞桿頭部 ⑶上。
7.按照權(quán)利要求6所述的螺旋槳推進(jìn)器(10)，其中上述活塞桿頭部(34)包括第一活塞桿頭部構(gòu)件(50)和第二活塞桿頭部構(gòu)件(52)，上述第一和第二活塞桿頭部構(gòu)件的每一個(gè)都包括上述槽(54)的一部分，且上述第一和第二活塞桿頭部構(gòu)件在基本上垂直于上述第一維(L)延伸的對(duì)接平面(Ap)中相互貼緊。
8.按照上述權(quán)利要求其中之一所述的螺旋槳推進(jìn)器(10)，其中上述調(diào)節(jié)件(34)包括基本上是矩形的接合區(qū)域(66)，該接合區(qū)域(66)包括第一邊緣(68)，第二邊緣(70)，第三邊緣(72)和第四邊緣(74)，上述第一邊緣(68)和第三邊緣(72)位于上述接合區(qū)域(66)的對(duì)邊上并基本上平行于上述縱向維度(L)延伸，上述第二邊緣(70)和第四邊緣(74)位于上述接合區(qū)域(66)的對(duì)邊上并基本上橫向于上述縱向方向(L)延伸，上述槽在上述接合區(qū)域 (66)中從上述第一邊緣(68)延伸到上述第二邊緣(70)。
9.按照權(quán)利要求8所述的螺旋槳推進(jìn)器(10)，其中上述槽(54)在槽延伸方向(EDs)I 從上述第一邊緣(68)延伸，上述槽(54)具有垂直于上述槽延伸方向(EDs)延伸的寬度(Sw)， 上述槽(54)包括第一槽部分(76)和第二槽部分(78)，其中上述第二槽部分(78)在上述槽延伸方向(EDs)上位于上述第一槽部分(76)的下游，上述第一槽部分(76)具有第一槽寬度 (Sffl)而上述第二槽部分(78 )具有第二槽寬度(^)，使得上述第二槽部分(78 )適合于容納上述控制元件(62)的至少一個(gè)部件。
10.按照上述權(quán)利要求其中之一所述的螺旋槳推進(jìn)器(10)，其中上述槳轂(14)包括腔(36)，上述調(diào)節(jié)件(34)的至少一部分位于該腔(36)中，上述螺旋槳推進(jìn)器(10)還包括入口導(dǎo)管(37)和出口導(dǎo)管(39)，該入口導(dǎo)管(37)和出口導(dǎo)管(39) 二者與上述腔(36)流體連通，入口導(dǎo)管(37)和出口導(dǎo)管(39)在槳轂(14)的外部互連用于使?jié)櫥黧w穿過上述腔 (36)循環(huán)。
11.按照上述權(quán)利要求其中之一所述的螺旋槳推進(jìn)器(10)，其中上述螺旋槳推進(jìn)器 (10)包括多個(gè)螺旋槳葉(12)，上述多個(gè)螺旋槳葉中的每一個(gè)都設(shè)有對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換裝置(64)。
12.—種船，其特征在于，上述船包括上述權(quán)利要求其中之一所述的螺旋槳推進(jìn)器 (10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括具有槳轂直徑(φB)的槳轂(14)和至少一個(gè)螺旋槳葉(12)的螺旋槳推進(jìn)器。螺旋槳推進(jìn)器還包括適合于沿著第一維(L)位移的調(diào)節(jié)件(34)和轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置這樣將調(diào)節(jié)件連接到螺旋槳葉上，以便調(diào)節(jié)件在第一維上的位移導(dǎo)致螺旋槳葉的螺距變化。轉(zhuǎn)換裝置包括槽，該槽包括朝槽延伸方向延伸具有槽中心的槽部分，上述延伸方向是具有曲率半徑的拱形。轉(zhuǎn)換裝置還包括滑動(dòng)式與至少槽部分接合的控制元件。
文檔編號(hào)B63H3/08GK102216156SQ200980145763
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者C·泰伯格 申請(qǐng)人:伯格推進(jìn)技術(shù)公司