用于船只的动力系统的制作方法

本公开涉及用于船只的动力系统以及包括动力系统的船只。

背景技术：

1、通过由动力系统或推进系统生成的推力，使船只或船舶在水中移动。动力系统可包括马达，例如柴油马达和/或电动马达。取决于动力系统的布置，动力系统可为舷内动力系统、舷外动力系统或船尾驱动动力系统。

2、舷内动力系统包括位于并支撑在船只船体内的马达。因此，在船体中需要相当大的空间来布置马达，这限制了可用于其他目的的可用空间，例如舱室空间、存储等。此外，由于马达位于船体内部有限的空间内，因此妨碍了马达的维护操作。

3、舷内动力系统的马达一般驱动单个螺旋桨轴，该螺旋桨轴具有联接到马达的第一端和联接到螺旋桨的第二端。螺旋桨轴沿着船只的船尾延伸并围绕螺旋桨轴的轴线旋转。螺旋桨轴一般与船只的船体形成固定的角度，该角度不能相对于水位进行调整或修改。因此，螺旋桨的位置相对于船只是固定的，允许藻类和软体动物在螺旋桨轴和螺旋桨上形成硬壳。因此，不能进行倾斜操作，即提升马达。船体包括用于使螺旋桨轴穿过船体以将马达连接到螺旋桨的孔。尽管该孔可被密封，但水和湿气可进入船体并可与舷内动力系统直接接触。这可导致腐蚀和磨损。此外，需要对螺旋桨轴进行精确对准，以防止过度振动和/或噪音。因此，舷内动力系统的安装可涉及劳动密集型过程。

4、此外，舷内动力系统不能围绕竖直方向旋转来使船只转向。位于螺旋桨后面的一个或多个方向舵用于使船只转向，这可不利地增加船只的吃水深度。

5、在舷外动力系统中，马达布置在船只的船体外部。舷外动力系统典型地包括支撑马达的上部结构、竖直输入轴和支撑水平螺旋桨轴的下部结构。

6、舷外动力系统典型地附接到船只的横梁上。整个舷外动力系统可围绕竖直轴线旋转以使船只转向。此外，整个舷外动力系统可围绕平行于船只的左舷-右舷方向延伸的轴线枢转，以便执行倾斜操作，即，将舷外动力系统提升到水位以上，和/或配平操作，即，稍微调节螺旋桨轴相对于船体的推力角。横梁可受到磨损，这可增加舷外动力系统从横梁上脱离的风险。此外，由于整个舷外动力系统为了例如转向、倾斜和/或配平而移动，横梁可承受高负载。为了承受这些高载荷，可能需要加强横梁的结构。这可增加船尾板的尺寸和/或重量，从而限制船体中的可用空间。由于整个舷外动力系统可移动，因此通常需要大型致动器。

7、此外，舷外动力系统中使用的马达的尺寸典型地受到相对于船只移动舷外动力系统所需的力的限制(例如倾斜、配平和/或转向)。因此，典型地避免使用更大的马达。

8、此外，使用电动马达的舷外动力系统的重量增加，因为电动马达和电池典型地集成在舷外动力系统内。当动力系统相对于船只移动时，会生成更高的载荷。出于此原因，大功率电动马达典型地不用于舷外动力系统。

9、船尾驱动动力系统包括布置在船只船体内部的马达和从船体延伸并联接到螺旋桨的驱动系统。因此，与舷内动力系统类似，船体内部的宝贵空间被占用，并且进入马达进行维护操作受到阻碍。

10、船尾驱动动力系统的驱动系统一般包括水平输入轴，该水平输入轴具有联接到马达的第一端和联接到竖直中间轴的第二端。该竖直中间轴通过水平螺旋桨轴连接到螺旋桨。水平输入轴、竖直中间轴和水平螺旋桨轴典型地由从船只船体向外延伸的支撑结构包围和支撑。

11、此外，船体包括用于使水平输入轴穿过船体的孔，以将马达与竖直中间轴连接起来。尽管该孔可被密封，但水和湿气可进入船体并可与船尾驱动动力系统的马达直接接触。这可导致腐蚀和磨损增加。

12、在一些示例中，从船体向外延伸的支撑结构可允许配平操作，即稍微调节螺旋桨轴与船体的推力角。然而，转向移动(即通过期望的方向导航)和/或倾斜移动(即将支撑结构提升到水位以上)一般受到支撑结构尺寸的限制。因此只能进行有限的转向和/或配平操作或移动。这可导致藻类和软体动物在水位以下的部分支撑结构上结壳。水位以下部件的磨损可因此增加。

13、如前所述，马达可为电动马达。电动马达典型地以每分钟电动马达转数旋转，该转数典型地高于每分钟螺旋桨转数。因此，减速器可用于使每分钟电动马达转数适应每分钟螺旋桨转数。这些减速器可能需要很大的空间。因此，将电动马达集成到任何上述动力系统中可具有挑战性。

14、本公开的示例寻求至少部分地减少上述问题中的一个或多个。

技术实现思路

1、在第一方面，提供了一种用于船只的动力系统。用于船只的动力系统包括螺旋桨、电动马达和联接到电动马达的齿轮箱。用于船只的动力系统另外包括输入轴、中间轴和螺旋桨轴。

2、输入轴具有联接到齿轮箱的第一端和可旋转地联接到中间轴的第二端。输入轴在第一方向上从第一端延伸至第二端。中间轴具有可旋转地联接到输入轴的第一端和可旋转地联接到螺旋桨轴的第二端。中间轴包括上部和下部，下部可旋转地联接到上部。中间轴的上部在第二方向上延伸。螺旋桨轴具有可旋转地联接到中间轴的第一端和联接到螺旋桨的第二端。螺旋桨轴在第三方向上从第一端延伸至第二端。第一方向垂直于第二方向并且基本上平行于第三方向。

3、此外，用于船只的动力系统包括上支撑结构和下支撑结构。上支撑结构支撑电动马达和齿轮箱。上支撑结构被配置成可倾斜地联接到船只上。下支撑结构支撑螺旋桨和螺旋桨轴。下支撑结构可旋转地联接到上支撑结构以围绕第二方向旋转。

4、在这方面，提供了一种具有电动马达的动力系统，该电动马达用于通过推力使船只在水上移动。因此，提供了一种具有电动马达的紧凑型动力系统。根据本公开的动力系统可使用任何合适的电动马达。

5、整个动力系统(即从电动马达到螺旋桨)布置在船只的船体外部。因此，动力系统可节省船体内部的空间。此外，可避免与水进入船体相关的问题。

6、此外，整个动力系统可独立于船只制造。例如，动力系统可在工厂制造，然后在船舶经销商处安装到船只上。制造和物流可因此得到改善。此外，在船舶经销商处将动力系统安装到船只上所需的劳动强度较小。因此，在船只中安装动力系统的效率和多功能性可得到提高。此外，可简化维护操作。例如，整个动力系统可从船只上拆下，并且可更容易地进行维护操作。因此，可容易地接近动力系统的任何部分。可减少更换故障部件的成本和时间。

7、电动马达驱动与输入轴相连的齿轮箱。输入轴延伸并被配置成围绕第一方向旋转。在使用中，第一方向基本上是水平的并且基本上平行于从船头到船尾的方向延伸。输入轴围绕第一方向的旋转驱动中间轴围绕第二方向的旋转。输入轴和中间轴基本上垂直。输入轴齿轮可布置在输入轴的第二端处，以啮合布置在中间轴的第一端的第一中间轴齿轮。这些齿轮可为锥齿轮和/或螺旋齿轮，以在垂直方向上传递动力。

8、中间轴围绕第二方向的旋转驱动螺旋桨轴围绕第三方向的旋转，以旋转螺旋桨来移动船只。因为第三方向和第一方向基本上平行，所以中间轴和螺旋桨轴基本上垂直。与中间轴的第二端相关联的齿轮可与中间轴的第一端相关联的齿轮啮合。例如，这些齿轮可为锥齿轮和/或螺旋齿轮。

9、这些轴的配置允许以紧凑的方式将动力从电动马达有效地传输到螺旋桨。此外，由电动马达提供的旋转速度可适应螺旋桨的旋转速度。因此，由电动马达提供的每分钟电动马达转数可降低到每分钟螺旋桨轴转数，以匹配螺旋桨的每分钟转数范围。例如，轴的方向改变，例如从输入轴到中间轴，可用于降低转速。

10、在一些示例中，电动马达被配置成以每分钟电动马达转数旋转，齿轮箱配置成将每分钟电动马达转数降低到每分钟输入轴转数。齿轮箱的不同配置可用于将转速从每分钟电动马达转数降低到每分钟输入轴转数。

11、在一些示例中，输入轴的第二端和中间轴的第一端可被配置成将每分钟输入轴转数降低到每分钟中间轴转数。一对齿轮，它们中的每一个均与输入轴和中间轴中的一个相关联，可用于降低转速和改变轴的方向。

12、在一些示例中，中间轴的第二端和螺旋桨轴的第一端可被配置成将每分钟中间轴转数降低至每分钟螺旋桨轴转数。例如，布置在中间轴的第二端处的第二中间轴齿轮可啮合螺旋桨轴齿轮以降低每分钟转数。

13、根据本公开，上支撑结构可相对于船只倾斜，使得上支撑结构和下支撑结构可定位在水位上方。因此，动力系统可作为一个整体相对于船只倾斜。因此，可容易地接近电动马达、齿轮箱、轴和螺旋桨来执行维护操作。此外，将动力系统倾斜到水位以上可防止水与动力系统直接接触。因此，可避免水分或水渗入动力系统的内部关键区域，从而可减少腐蚀和磨损。此外，将动力系统倾斜到水位以上可防止藻类和软体动物在动力系统上结壳。因此可减少磨损，并且可提高动力系统的性能。

14、由于下支撑结构可旋转地联接到上支撑结构，因此螺旋桨可相对于上部结构旋转。因此，可能仅需要下部结构的旋转来执行转向操作。因此，使螺旋桨转向所需的载荷可减小。此外，可减小阻力，并且可减小维持预定转向角或转向方向所需的负载。

15、在一些示例中，动力系统可另外包括将下支撑结构可旋转地联接到上支撑结构的轴承。合适的轴承的示例可为滚柱轴承和滑动垫轴承。

16、为了允许下支撑结构相对于上支撑结构旋转，中间轴包括能够相对于下部分围绕第二方向旋转的上部。因此，下部可由上部驱动并相对于上部围绕第二方向旋转。下部和上部的旋转轴线因此平行于第二方向。在一些示例中，中间轴可包括将中间轴的上部可旋转地联接到下部的万向接头。

17、在一些示例中，动力系统可另外包括转向系统，以使下支撑结构围绕上支撑结构旋转。转向系统定向下支撑结构以将螺旋桨定位在预定方向，即转向角。转向系统可包括致动器，以使下支撑结构围绕上支撑结构旋转。致动器可具有联接到上支撑结构的第一端和联接到下支撑结构的第二端。当致动器改变其长度时，致动器可推动或拉其联接到下支撑结构的第二端。由于下支撑结构可旋转地联接到上支撑结构，致动器通过改变其长度使下支撑结构围绕上支撑结构旋转。由于转向系统可仅旋转下支撑结构，因此旋转所需的负载可减少。因此，可使用相对较小的致动器。

18、在另一方面，提供了一种船只，其包括船体和根据本文所公开的任一示例的动力系统。船体沿着左舷-右舷方向从左舷侧延伸至右舷侧，并且沿着船头-船尾方向从船头延伸至船尾，船体包括联接部分。在这方面，动力系统的上支撑结构可倾斜地联接到船体的联接部分。

19、从该第二方面得到的优点可类似于关于第一方面的动力系统提到的那些优点。也就是说，节省了船体内部的空间，简化了动力系统的安装，改善了维护，并且降低了维持转向角所需的负载。此外，可防止腐蚀和磨损，例如当动力系统倾斜到水位以上时。

20、在一些示例中，联接部分可集成在船体内。在另外的示例中，联接部分可附接到船体，例如附接到船体的船尾侧。

21、在一些示例中，船只包括定位系统以相对于水位定位动力系统。定位系统因此可使动力系统相对于船体倾斜。定位系统可布置在船只的船体上。在一些示例中，定位系统可固定地联接到船只的船体。另选地，当需要倾斜动力系统时，定位系统可放置在船体上。旋转致动器和/或线性致动器可用于围绕平行于左舷-右舷方向的轴线旋转动力系统，即用于倾斜动力系统。

22、在一些示例中，上支撑结构可包括安装支架以支撑用于将上支撑结构连接到船只的连接构件。连接构件可将船体的联接部分连接到上支撑结构的安装支架上。连接构件可可旋转地联接到船体的联接部分，以允许上支撑结构围绕船只倾斜。

23、在这些示例中的一些示例中，安装支架可固定地连接到连接构件，该连接构件在平行于左舷-右舷方向的方向上延伸。可采用旋转致动器来旋转连接构件，以便围绕平行于左舷-右舷方向的轴线旋转动力系统。

24、另选地，连接构件包括可旋转地联接到船体的联接部分的第一端和可旋转地联接到上支撑结构的安装支架的第二端。连接构件可相对于联接部分围绕连接构件第一端轴线旋转，并相对于安装支架围绕连接构件第二端轴线旋转。连接构件第一端轴线和连接构件第二端轴线可基本上平行于左舷-右舷方向。此外，连接构件第一端轴线可与连接构件第二端轴线间隔开一段距离。因此，上支撑结构可围绕连接构件第一端轴线和连接构件第二端轴线旋转。连接构件第一端轴线和连接构件第二端轴线分开的距离基本上对应于连接构件的长度。这提高了螺旋桨相对于水位的高度精度。例如，这种布置允许执行较大的倾斜和/或配平操作。因此，螺旋桨轴相对于船只的位置可根据水位进行修改或调整。