CN115667065A - 用于推进船舶的推力组件和包括该推力组件的船舶 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于推进船舶的推力组件。所述推力组件包括用于产生第一海水流的泵。所述泵包括泵入口和泵出口。所述推力组件包括喷射器，所述喷射器包括：被配置用于吸入第二海水流的吸入口、连接到泵出口用于从泵接收第一海水流的动力入口、包括被配置用于排放第三海水流的喷射器出口的出口部分、布置在动力入口下游的喷嘴以及布置在喷嘴下游的出口部分中的扩压器。所述出口部分被配置为将第一海水流与第二海水流混合以产生第三海水流，所述扩压器被配置为增加扩压器下游的第三海水流的压力。

Description

用于推进船舶的推力组件和包括该推力组件的船舶

本公开涉及用于船舶的推进系统领域。本公开涉及用于推进船舶的推力组件和包括该推力组件的船舶。

背景技术

用于拖曳的船舶，诸如拖船或拖轮，是用于通过直接接触或通过拖缆推动或拉动其他通常较大的船舶来操纵它们的辅助船。拖轮通常移动的船舶要么自身操纵能力受到限制，诸如处于拥挤的港口或狭窄的运河中的船只，要么船舶无法自行移动，诸如驳船、残废船只、木筏或石油平台。

拖船的尺寸强大、结构坚固且通常具有很高的操纵性。因此，拖船通常配备有用作消防船舶的消防(Fi-Fi)系统，从而为拖船服务的船只和港口提供急需的补充保护。

拖船由一个或多个主推进驱动器推进。主推进驱动器可以包括动力单元，诸如发动机或电动马达，其连接到螺旋桨，诸如全回转推力器，用于推进船舶。出于安全原因，拖船通常具有两个主推进驱动器以实现冗余。

拖船通常根据其发动机功率输出及其整体系柱拉力进行分级。系柱拉力是船舶拉力或拖曳力的传统度量。系柱拉力被定义为船舶在全功率下通过拖缆在岸装系柱上施加的力，以吨或千牛顿(kN)为单位，通常在实际测试(但有时是模拟)中在包括静水、无潮、水平配平以及用于自由螺旋桨流的足够深度和侧隙的测试条件下进行测量。用于拖曳集装箱船只或类似者的最大商用港口拖船通常具有约60至65短吨力(530-580kN)的系柱拉力，而较小的常用拖船可具有约15短吨力(130kN)的系柱拉力，其低于最大拖船的值。

拖船的消防系统通常包括一个或多个用于输送用于消防目的的大水流的消防炮和用于向消防炮供给水流的泵。

FiFi I类消防系统是最常用的消防系统，其消防炮的水流量为两倍1200m3/h。拖船可以例如包括两个消防炮能力，每个消防炮能力具有1200m3/h的水流量。为了向消防炮能力提供所需的水流，泵可以由发动机驱动。

消防系统的泵可以由船舶(诸如拖船)的主推进驱动器的动力单元中的一个来驱动。该解决方案具有成本效益，因为同一发动机可用于推进并用于驱动泵。然而，当动力单元中的一个正驱动泵时，拖船的操纵性可能会受到负面影响，因为来自动力单元的大量动力从螺旋桨引导到消防系统的泵。

消防系统的泵也可以由单独的动力单元驱动，诸如由单独的发动机或电动马达驱动。然而，这种解决方案涉及高成本，因为需要附加的发动机或电动马达。

发明内容

因此，需要一种推进系统，其减轻、缓解或解决现有的缺点并为船舶提供可靠、强大和具成本效益的推进系统。

公开了一种用于推进船舶的推力组件。所述推力组件包括用于产生第一海水流的泵。所述泵包括泵入口和泵出口。所述推力组件还包括喷射器，所述喷射器包括被配置用于吸入第二海水流的吸入口、连接到泵出口用于从泵接收第一海水流的动力入口、包括被配置用于排放第三海水流的喷射器出口的出口部分、布置在动力入口下游的喷嘴以及布置在喷嘴下游的出口部分中的扩压器。所述出口部分被配置为将第一海水流与第二海水流混合以产生第三海水流，所述扩压器还被配置为增加扩压器下游的第三海水流的压力。

本公开的一个优点是可以提供简单、具成本效益且可靠的推力组件。所述弹射器不包括任何移动零件，因此与包括可移动零件的推力组件相比，降低了推力组件发生故障的风险。此外，因为喷射器不包括任何移动零件，所以对推进系统所需的维护有限。这从而可以降低推力组件的维护成本。推力组件紧凑且易于安装，这易于对船舶进行改装。

公开了一种船舶，其包括如本文所公开的用于推进船舶的推力组件。喷射器的吸入口布置在船舶的吃水线下方，并与船舶周围的海水流体连通，使得船舶周围的海水在第二流中通过吸入口被吸入喷射器中。喷射器的出口布置在船舶的吃水线下方，并与船舶周围的海水流体连通，使得通过喷射器出口排放的第三海水流产生推进船舶的推力。当水团在喷射器中加速时，将产生与水团相反的反作用力，所述反作用力作用在容器上。所述反作用力可以与喷嘴前面(诸如吸入口处)的较低压力相结合来推进船舶。因此，喷射器可以在喷射器的入口处产生低压区域并且在出口处产生高压区域，使得在船舶的前部和后部之间存在压力差。船舶的前部和后部之间的压力差可以向前推进船舶。

本公开的一个优点是提供了一种用于产生推进船舶的推力的简单、具成本效益且可靠的解决方案。因为推力组件的喷射器不包括任何移动零件，所以与包括可移动零件的推力组件相比，降低了推力组件发生故障的风险。此外，因为喷射器不包括任何移动零件，所以对喷射器所需的维护有限。这从而可以降低船舶的维护成本。可能仅需在预定的入干船坞期间(诸如在特别检验期间)对喷射器进行检查，诸如每五年一次。

本公开的一个优点是提供第一海水流的泵可以是被配置为提供所需水流的任何泵。因此，船舶的消防系统的泵可用于产生推进船舶的推力。

除了船舶的主推进系统之外，推力组件还可用于增加船舶的系柱拉力。这允许船舶的主推进系统的尺寸减小，因为可以由推力组件与主推进单元组合起来来产生所需的最大系柱拉力。因此，可以使用较小和/或较低功率的主发动机和螺旋桨，这提高了主推进单元的能量和成本效益。

附图说明

通过以下参考附图对本公开的示例性实施方案进行的详细描述，本领域技术人员将易于明白本公开的以上以及其他特征和优点，在附图中：

图1示出了根据本公开的推力组件的示例，

图2示出了根据本公开的根据一个或多个第一实施方案的包括喷嘴的喷射器，

图3示出了根据本公开的根据一个或多个第二实施方案的包括喷嘴的喷射器，并且

图4示出了包括根据本公开的推力组件的船舶的示例。

具体实施方式

下文参考相关附图来描述各种示例性实施方案和细节。应注意，附图可能按比例或可能不按比例进行绘制，并且在所有附图中，具有相似结构或功能的元件由相同的附图标记表示。还应注意，附图仅意图促进对实施方案的描述。它们无意作为对本公开的详尽描述或作为对本公开的范围的限制。另外，所示实施方案不必具有所示的所有方面或优点。结合特定实施方案描述的方面或优点不必限于所述实施方案，并且可在任何其他实施方案中实践，即使未如此示出或未如此明确地描述也是如此。

为了清楚起见，附图是示意性和简化的，并且它们仅示出了有助于理解本公开的细节，而省略了其他细节。自始至终，相同的附图标记用于相同或对应的部分。

公开了一种用于推进船舶的推力组件。所述推力组件包括用于产生第一海水流的泵。第一海水流在本文中也可以称为动力流体流。

所述泵包括泵入口和泵出口。当推力组件布置在船舶上时，泵入口可被配置为与船舶周围的海水流体连通。动力流体因此可以是海水。这里的海水是指船舶操作时船舶周围的水。为了提供所需的推力，泵的流量可以在2,000m³/h至3,000m³/h的范围内和/或处于9巴至11巴的压力下。相比之下，便携式消防泵(在德语中称为Tragkraftspritzen)通常具有每分钟800升至2400升(l/min)的流量，其对应的流量为48m³/h至144m³/h。因此，便携式消防泵不能提供所需的推力，并且因此不适合与根据本公开的推力组件一起使用。

推力组件包括用于产生推进船舶的推力的喷射器。

喷射器是一种喷射装置，其使用在第一压力下提供给喷射器的动力流体来夹带第二压力下的吸入流体，并在第三压力下排放吸入流体和动力流体的混合流。第一压力高于第二压力和第三压力，而第三压力高于第二压力。第一压力因此可以被称为高压，第二压力可以被称为低压，并且第三压力可以被称为中压。喷射器的操作基于伯努利原理。伯努利原理指出，当流体速度增加时，其压力减小，反之亦然。

喷射器包括被配置用于在第二压力下吸入第二海水流的吸入口、连接到泵出口以在第一压力下接收来自泵的第一海水流的动力入口以及包括被配置用于在第三压力下排放第三海水流的喷射器出口的出口部分。

喷射器包括布置在动力入口下游的喷嘴和布置在喷嘴下游的出口部分中的扩压器。出口部分被配置为将第一海水流与第二海水流混合以产生第三海水流。扩压器被配置为增加扩压器下游的第三海水流的压力。第三海水流的压力产生推力。当船舶在海水中操作时，推力作用于船舶周围的介质(诸如船舶周围的海水)，从而推动船舶。换言之，扩压器被配置为增加扩压器下游的第三海水流的压力，使得从喷射器出口排放的第三海水流的压力高于通过吸入口吸入喷射器的第二海水流的压力。

喷射器可被成形为包括三个连接件的细长体，诸如管道。三个连接件是动力入口、吸入口和喷射器出口。动力入口被配置用于接收具有第一压力的第一动力流体流，诸如第一海水流。具有第一压力的第一动力流体流可以由泵提供。换言之，第一动力流体流的压力可以由泵产生。第一动力流体流通过动力入口流向喷嘴。

喷嘴在动力入口中提供限制，因此在动力流体的流动路径中提供限制。当动力流体通过喷嘴时，喷嘴上游的动力流体的压力能被转换为动能。换言之，喷嘴上游的动力流体流具有入口压力和入口速度，并且当通过喷嘴时，动力流体流的速度增加并且动力流体的压力降低，使得动力流体流在离开喷嘴时具有出口压力和出口速度。动力流体的入口速度因此低于动力流体的出口速度。因此，动力流体的入口压力高于动力流体的出口压力。通过喷嘴的动力流体压力的降低在喷嘴下游产生比在喷嘴上游具有更低压力和更高速度的区域。因此，动力流体压力的降低在喷嘴下游的喷射器内产生负压区。这里的负压是指压力低于喷射器周围区域的压力，诸如低于吸入口处的压力。因此当动力流体通过喷嘴时产生的负压导致第二流体被汲取到或吸入动力流体流中。因此，负压区导致第二流体从喷射器的吸入口流入喷射器中。第二流体可以是从吸入口汲取到动力流体流中的海水。因此，喷射器使用由泵提供的动力流体流将第二流体汲取到喷射器中，从而增加通过喷射器排放的流体量。

喷嘴的出口可以指向喷射器的出口部分，使得动力流体流向喷射器出口。

在喷射器中，动力流体流和第二流体流混合成第三流体流。一旦流体已经混合，第三流体流就移动到喷射器的扩压器中。扩压器包括使混合流减慢并由此增加第三海水流的压力的发散部分。这可以被认为是当第一海水流通过喷嘴时发生在喷嘴中的过程的逆过程。扩压器因此使喷射器能够以比在吸入口处吸入喷射器的第二海水流的压力更大的压力排放第三海水流。

在喷射器的一个或多个示例性实施方案中，喷嘴可以包括居中安装在出口部分中的喷嘴出口。具有居中安装的喷嘴出口的喷嘴便宜且易于制造。喷嘴可以预制并通过动力入口插入喷射器中。因此，喷射器的设计和尺寸可以被调适以为喷射器提供不同的特性。喷嘴可以例如被调适来提供动力流体的不同水平的压力降低。因此，可以通过改变喷嘴来调适喷射器的吸入能力。

在喷射器的一个或多个示例性实施方案中，喷嘴可以是环形喷嘴，包括围绕出口部分的圆周安装的喷嘴出口。喷嘴出口可以集成到喷射器的外壁中。因此，环形喷嘴允许动力流体围绕喷射器内侧的圆周均匀分布。因此，环形喷嘴的优点是在喷射器中没有中心障碍物，这改善了第二流体通过喷射器的流动，从而允许喷射器产生更大的体积流量。

喷射器的尺寸可以取决于具体实施方式，并且可以根据具体实施方式的要求而有所不同。然而，在下文中，提供了可适用于为船舶产生附加或辅助推力的一些尺寸的示例。

在推力组件的一个或多个示例性实施方案中，喷射器的吸入口和/或出口部分的内径可以在350毫米至550毫米的范围内。在一个或多个示例性实施方案中，吸入口的内径可以小于出口部分的内径。换言之，出口部分的内径可以大于吸入口的内径。

在推力组件的一个或多个示例性实施方案中，喷射器从吸入口到喷射器出口的长度可以在2000毫米至3500毫米的范围内。

在推力组件的一个或多个示例性实施方案中，泵还可被配置为向船舶的消防系统提供海水流。换言之，向喷射器提供第一海水流的泵可以是包括在船舶的消防系统中的泵。由于消防操作和拖曳操作通常不会同时进行，所以一个泵可用于消防或用于产生推进船舶的推力。

在推力组件的一个或多个示例性实施方案中，推力组件可包括布置在泵的泵出口处或其中的分配阀，诸如第一分配阀。第一分配阀可被配置为允许第一海水流被导向喷射器和/或消防系统。第一分配阀允许泵用于消防目的和/或用于产生推进船舶的推力。因此，当船舶用于拖曳目的时，消防系统可用于为船舶提供附加的系柱拉力。第一分配阀可被配置为远程操作。这允许操作员从远程位置控制分配阀的操作，诸如从船舶的操舵室或舰桥来控制。

此外，一种船舶，其包括用于推进船舶的推力组件。喷射器的吸入口布置在船舶的吃水线下方或连接到在船舶的吃水线下方具有入口的管子或管道。因此，吸入口与船舶周围的海水流体连通，使得船舶周围的海水在第二流中通过吸入口被吸入喷射器中。喷射器的出口布置在船舶的吃水线下方并与船舶周围的海水流体连通，使得通过喷射器出口排放的第三海水流在船舶周围的海水上产生推力。船舶周围的海水上的推力致使船舶被向前推进。

船舶还可包括主推进单元。推力组件可被配置为作为辅助推进单元操作，用于向船舶提供附加的或辅助推力。附加的推力可用于增加系柱拉力，例如当船舶进行拖曳操作时。主推进单元可以包括第一主发动机和第一螺旋桨。在一个或多个实施方案中，主推进单元可以包括多个螺旋桨和主发动机，诸如两个螺旋桨和两个主发动机。因此，在一个或多个示例性实施方案中，主推进单元可以包括分别驱动第一螺旋桨和第二螺旋桨的第一主发动机和第二主发动机。

喷射器可以布置在船舶的船体内部，例如在船舶的吃水线下方。吸入口、泵入口和喷射器出口可以经由船体中的相应开口与海水流体连通。喷射器可以用直径同于或大于喷射器的连接件的管道安装在船舶上，所述连接件诸如喷射器的动力入口、吸入口和喷射器出口。喷射器可被布置为使得喷射器的纵向轴线与船舶的纵向轴线平行或至少基本平行地布置。

喷射器的吸入口和/或泵入口可以经由一根或多根管道与海水流体连通，诸如连接到海底门。为了增加喷射器的吸入能力，将吸入口连接到海水的一根或多根管道优选地是直的。在吸入侧的不同平面上具有多个弯头的管道可能会由于摩擦而导致吸入能力下降，因此应避免这种情况。如果船舶布局要求使用一根或多根弯管来安装喷射器，诸如用于将吸入口连接到海水，长度为直管部分直径十倍的直管部分应安装在喷射器吸入口的上游，以防止吸入喷射器的第二海水流发生湍流。在一些实施方案中，喷射器的吸入口可以连接到将吸入口连接到海水的多个管道，诸如连接到第一管道，所述第一管道连接到布置在船舶右舷侧上的第一海底门，并且连接到第二管道，所述第二管道连接到布置在船舶左舷侧上的第二海底门。因此，可以在船舶的前部产生两个低压区域，诸如在第一海底门和第二海底门处和/或周围。

在喷射器的排放侧，诸如在喷射器出口处，可以安装长度为其管径至少三倍的直管部分，以将喷射器出口连接到船舶与海水接触的船体中的出口。使用长度为其管径至少三倍的直管部分可以减少连接到喷射器出口的管道的磨损。在一些实施方案中，喷射器出口可以连接到船体中的多个出口，诸如连接到第一管道，所述第一管道连接到布置在船舶船体右舷侧上的第一出口并连接到布置在船舶船体左舷侧上的第二出口。因此，可以在船舶的后部产生两个高压区域，诸如在船舶船体中的第一出口和第二出口处和/或周围。

在船舶的一个或多个示例性实施方案中，船舶可以包括多个推力组件，诸如两个推力组件。两个推力组件可以布置在船舶的纵向轴线的相对侧，诸如在船舶的龙骨的相对侧。因此，船舶可以包括布置在船舶左舷侧上的第一推力组件和布置在船舶右舷侧上的第二推力组件。船舶上的第一推力组件和第二推力组件的布置可以彼此镜像，使得第一推力组件和第二推力组件的布置沿船舶的纵向轴线对称。

在一些实施方案中，第一推力组件可被布置为使得第一推力组件的喷射器的吸入口布置在船舶的前部，且第一推力组件的喷射器的出口布置在船舶的后部，并且第二推力组件可被布置为使得第二推力组件的喷射器的吸入口布置在船舶的后部，且第一喷射器的出口布置在船舶的前部。因此，第一推力组件和第二推力组件可以在相反方向上产生推力，诸如在前后方向上。

第一推力组件和第二推力组件可以使用同一个泵或单独的泵来将第一海水流提供给相应的喷射器。当第一推力组件和第二推力组件由同一个泵驱动时，可以提供分配阀(诸如第二分配阀，其可以称为喷射器分配阀)，用于将动力流体流(诸如第一海水流)从泵引导到第一推力组件和第二推力组件。通过改变从泵到相应的第一推力组件和第二推力组件的动力流体流的比率，可以转动船舶。例如，通过减少提供给布置在船舶左舷侧上的第一推力组件的动力流体的量并增加提供给布置在船舶右舷侧上的第二推力组件的动力流体的量，船舶将执行转向左舷，反之亦然。船舶因此可以包括多个分配阀，诸如第一分配阀和第二分配阀，其中第一分配阀被配置用于在推力组件和消防系统之间分配第一流体流(诸如第一海水流)，并且其中第二分配阀被配置用于在第一推力组件和第二推力组件之间分配第一流体流(诸如第一海水流)。在一些实施方案中，第一分配阀和第二分配阀可以是同一个阀。在一些实施方案中，第一分配阀和第二分配阀可以是布置在同一个阀体中的单独的阀。

船舶还可包括消防系统。泵可被配置为向消防系统提供水流。由于消防操作和拖曳操作通常不会同时进行，所以单个泵可用于消防或推进目的。在船舶的一个或多个示例性实施方案中，船舶可以包括用于驱动泵的辅助发动机。辅助发动机因此可以驱动泵以将第一海水流提供给该流。通过使用

在船舶的一个或多个示例性实施方案中，泵的入口可以布置在船舶的吃水线下方并与船舶周围的海水流体连通，使得船舶周围的海水被泵送以产生第一海水流。泵的入口可以是布置在船舶船体中的固定入口，或者可以是当泵将被操作时放置在船舶周围的水中的管道或软管。泵的固定入口可以是连接到船舶的海底门的固定管道。海底门可以是船舶船体中的矩形或圆柱形凹槽，其提供进水贮存器，泵的固定管道可以从所述进水贮存器汲取原水，诸如海水。海底门可以包括格栅，所述格栅可以是可拆卸的，用于防止非希望的物体(诸如大鱼、网、垃圾等)进入海底门并被汲取到或吸入泵入口和/或喷射器的吸入口。海底门可以包含挡板以抑制船速或海况的影响，以确保海水可以通过泵从海底门连续地汲取。

在船舶的一个或多个示例性实施方案中，分配阀(诸如第一分配阀和/或第二分配阀)可以从船舶的操舵室或舰桥远程操作。术语操舵室在本文中是指船舶上操作员可以从其控制船舶操作的房间或位置，诸如舰桥或控制室。这允许船舶的操作员从船舶的操舵室远程控制分配阀，诸如第一分配阀和/或第二分配阀。因此，操作员可以在使用泵为消防系统供给或使用泵产生附加的推力之间进行切换。附加的推力可用于增加船舶的系柱拉力，这在船舶作为拖轮和/或拖船操作时是有益的。在一个或多个实施方案中，分配阀可操作为关闭、朝向消防系统全开并且朝向喷射器关闭，和/或朝向喷射器全开并且朝向消防系统关闭。在一个或多个实施方案中，分配阀也可操作以控制流向消防系统或喷射器的流量，使得流过阀的水量可连续调节以提供由泵提供的最大流量的0至100％之间的流量。操作员还可以远程调节流向第一推力组件和/或第二个推力组件的动力流体的比率以控制船舶的推力和/或运动方向。

图1示出了根据本公开的用于推进船舶的推力组件1。推力组件1包括用于产生第一海水流f_1的泵2。泵2包括泵入口2a和泵出口2b。当推力组件1布置在船舶上时，泵入口2a可被配置为与船舶周围的海水流体连通。海水在本文中应理解为当船舶1操作时船舶1周围的水。

推力组件1还包括喷射器3。喷射器3包括吸入口4、动力入口5、出口部分6、喷射器出口6a、喷嘴7和扩压器8。动力入口5连接到泵出口2b以用于从泵2接收第一海水流f_1。吸入口4被配置用于吸入第二海水流f_2。吸入口4还可被配置为连接到船舶船体的海底门，吸入口可以从海底门汲取海水。出口部分6包括被配置用于排放第三海水流f_3的喷射器出口6a。喷嘴7布置在动力入口5的下游。扩压器8布置在喷嘴7下游的出口部分6中。出口部分6被配置为使第一海水流f_1与第二海水流f_2混合以产生第三海水流f_3。扩压器8还被配置为增加扩压器8下游的第三海水流f_3的压力。换言之，扩压器8增加第三海水流f_3的压力，且因此降低第三海水流f_3的速度，使得第三海水流f_3以比当其进入扩压器8时更高的压力离开扩压器8。布置在喷嘴7下游和扩压器8上游的出口部分6的第一部分因此可被配置作为使第一海水流f_1与第二海水流f_2混合以产生第三海水流f_3的混合室。

喷嘴7可被配置为当第一海水流f_1通过喷嘴7时降低第一海水流f_1的压力。喷嘴7为由泵2提供的第一海水流f_1提供限制。该限制致使在喷嘴7的上游可获得的在第一流f_1中的压力能被转换为动能，诸如转换为第一流f_1的速度。当第一流f_1的速度增加时，第一流f_1的压力降低，使得第一流f_1以比第一流f_1进入动力入口5的压力p_入口_1低的压力p_出口_1通过喷嘴7进入喷射器3的出口部分6。换言之，喷嘴7下游的喷射器3的一部分中的第一流f_1的第一出口压力p_出口_1可以低于喷嘴7上游的第一流f_1的第一入口压力p_入口_1。第一出口压力p_出口_1可以低于吸入口4处的压力p_入口，从而致使第二海水流f_2通过吸入口4被吸入喷射器3中。当第二海水流f_2到达喷嘴7下游的出口部分6时，第二海水流f_2与第一海水流f_1混合以产生第三海水流f_3。出口部分6的第一部分6b因此可被配置作为使两股进入流f_1和f_2混合以产生第三流f_3的混合室。

一旦流已被混合，第三海水流f_3就移动到喷射器3的扩压器8中。扩压器8包括发散部分，其减慢混合流并由此增加第三海水流f_3的压力。这可以被认为是当第一海水流f_1通过喷嘴7时在喷嘴7中发生的过程的逆过程。该扩压器8使喷射器3能够以比在吸入口4处被吸入喷射器的第二海水流f_2的压力大的压力排放第三海水流f_3。因此，喷射器3被配置为压缩或增加通过喷射器3夹带的海水的压力。换言之，扩压器8被配置为增加扩压器8下游的第三海水流的压力，使得从喷射器出口6a排放的第三海水流f_3的压力p_3高于通过吸入口4被吸入喷射器3的第二海水流f_2的压力。

泵的流量在9巴至11巴(诸如10巴)范围内的压力下可以在2,000至3,000m³/h的范围内。因此，动力流体可以在9巴至11巴(诸如10巴)范围内的压力下被提供到动力入口5。泵2还可被配置为向船舶100的消防系统11提供海水流。因此，泵2可用于双重目的，即用于消防和/或用于提供推进船舶的推力。由于

推力组件1可以包括布置在泵2的泵出口2b中的分配阀12。分配阀12可被配置为朝向喷射器3和/或朝向消防系统11引导第一海水流f_1。分配阀12可被配置为远程操作，诸如从船舶的操舵室进行操作。因此，船舶的操作员可以从船舶的操舵室远程控制分配阀。因此，操作员可以在使用泵2为消防系统供给或使用泵2产生附加的推力以推进船舶100之间进行切换。

喷射器3的吸入口4的内径d_i_入口和/或出口部分6的内径d_i_出口可以在350毫米至550毫米的范围内。吸入口的内径d_i_入口可以小于出口部分的内径d_i_出口。换言之，出口部分的内径d_i_出口可以大于吸入口的内径d_i_入口。

喷射器3从吸入口4到喷射器出口6a的长度L_喷射器可以在2000毫米至3500毫米的范围内。

图2示出了根据本文的一个或多个第一实施方案的喷射器3。图2所示的喷嘴7具有居中布置在出口部分6中的喷嘴出口7a。第一海水流f_1因此被居中喷射到喷射器3的出口部分6中。具有居中安装的喷嘴出口7a的喷嘴7便宜且易于制造。喷嘴7可以被预制并且通过动力入口5插入喷射器3中。因此，喷射器7的设计和尺寸可以被调适以为喷射器3提供不同的特性。喷嘴7可以例如被调适以提供第一流f_1的不同水平的压力降低。因此，可以通过改变喷嘴7来调适喷射器3的吸入能力。

图3示出了根据本文的一个或多个第二实施方案的喷射器3。图3中所示的喷嘴7是环形喷嘴，其具有围绕出口部分6的圆周布置的喷嘴出口7b。喷嘴出口7b可以集成到喷射器3的外壁中。因此，环形喷嘴7b允许第一海水流f_1围绕喷射器内侧的圆周均匀分布。第一海水流f_1以压力p_入口_1通过动力入口5进入喷射器，然后以高速被节流通过环形喷嘴并以附壁廓形进入喷射器3内部的出口部分6中。此处的附壁廓形是指凸面，由于附壁效应，水流可以沿着所述凸面粘附。第一海水流f_1在其进入喷射器3的内壁时会附着至附壁廓形，从而产生低压区域，其具有低于压力p_入口_1的压力p_出口_1，诸如真空，这会从吸入口4吸引海水(诸如第二海水流f_2)并通过喷射器3的出口部分6将低压区域(诸如压力p_出口_1)与在吸入口4处的环境压力(诸如压力p_入口)之间的压力差转换为增加的海水流，诸如包括流f_2和流f_1并具有压力p_2的流。包括流f_2和流f_1的流这里也可称为第三海水流f_3。扩压器8被配置为增加扩压器8下游的海水流f_3的压力，使得从喷射器出口6a排放的第三海水流f_3的压力p_3高于通过吸入口4被吸入喷射器3中的第二海水流f_2的压力。如图3可见，环形喷嘴7b不会阻碍从吸入口4到喷射器出口6b的流动路径，这改善了通过喷射器3的流动并从而允许喷射器3产生通过喷射器3的更大体积的海水流。

图4示出了根据本文公开的一个或多个示例性实施方案的包括用于推进船舶的推力组件1的船舶100。喷射器3的吸入口4布置在船舶100的吃水线102下方并与船舶100周围的海水流体连通，使得船舶100周围的海水在第二流f_2中通过吸入口4被吸入喷射器3中。吸入口4可以例如连接到包括在船舶100的船体中的海底门，吸入口可以从海底门汲取海水。喷射器3的出口6a可以布置在船舶100的吃水线下方并与船舶100周围的海水流体连通。当第三海水流f_3通过喷射器出口6a排放到船舶100周围的海水中时，在船舶100周围的海水上产生推力。该推力致使船舶100通过周围的水被推进。

喷射器3可以布置在船舶船体内吃水线102的下方。吸入口4、泵入口2a和喷射器出口6a可以经由船体中相应的开口与海水流体连通。喷射器3可被布置为使得喷射器3的纵向中心线与船舶100的纵向轴线平行或至少基本平行地布置。

在船舶100的一个或多个示例性实施方案中，船舶100可包括布置在船舶100的纵向轴线的相对侧上(诸如在船舶100的龙骨的相对侧上)的两个推力组件1。因此，船舶100可以包括布置在船舶100左舷侧上的第一推力组件和布置在船舶100右舷侧上的第二推力组件。船舶100上的第一推力组件和第二推力组件的布置可以彼此镜像，使得第一推力组件和第二推力组件的布置沿船舶100的纵向轴线对称。第一推力组件和第二推力组件可以使用同一个泵或单独的泵来将第一海水流提供给相应的喷射器3。

船舶100还可包括消防系统11。消防系统11可被配置用于扑灭发生在船舶100自身上的火灾，或者可被配置为扑灭发生在另一船舶上(诸如例如被拖曳船舶上)的火灾。泵2可被配置为向消防系统11提供水流。消防系统可以包括一个或多个消防炮(诸如右舷侧消防炮和/或左舷侧消防炮)、一个或多个甲板消火栓(诸如一个或多个右舷侧甲板消火栓和/或一个或多个左舷侧甲板消火栓)以及一个或多个喷水喷嘴。

消防炮是一种喷水器，其能够将大量的水从远处输送到火源。消防炮可以可移动地布置在船舶上，使得消防炮能够瞄向火源。在一些实施方案中，消防炮可以连接到泡沫罐，使得泡沫可以混合到由泵2提供给消防系统11的水流中。消防炮可被配置为远程和/或手动操作。消防炮可被配置为提供1000-1400m³/h范围内(诸如1200m³/h)的水流和/或200-400m³/h范围内(诸如300m³/h)的泡沫流。

一个或多个消火栓被配置为用于附接消防水龙带的附接点。消防水龙带可由船员手动操作。为了允许手动操作消防水龙带，消火栓可以经由阀连接到泵2，所述阀将从泵2提供的水流的压力降低到4巴至6巴范围内(诸如5巴)的压力。在一些实施方案中，一个或多个消火栓可以连接到泡沫罐，使得泡沫可以混合到由泵2提供给消防系统11的水流中。

一个或多个喷水喷嘴可被配置为将水喷到船舶100上以扑灭船舶100上的火灾。其可以经由阀连接到泵2，所述阀将从泵2提供的水流的压力降低到4巴至6巴范围内(诸如5巴)的压力。

船舶100还可包括主推进单元10。推力组件1可被配置为作为辅助推进单元操作，用于向船舶100提供附加的推力。例如，当船舶作为拖曳船舶操作时(诸如当船舶100拖曳另一船舶时)，并且需要高的系柱拉力时，可以提供附加的推力。主推进单元10可以包括主发动机和螺旋桨。附加的推力可用于增加船舶100的系柱拉力。推力组件1可被配置为增加4吨至6吨范围内(诸如5吨)的附加系柱拉力。主推进单元可以包括第一主发动机和第一螺旋桨。在一个或多个实施方案中，主推进单元可以包括多个螺旋桨和多个主发动机，诸如例如两个螺旋桨和两个主发动机。因此，在一个或多个示例性实施方案中，主推进单元可以包括分别驱动第一螺旋桨和第二螺旋桨的第一主发动机和第二主发动机。

由于消防操作和拖曳操作通常不会同时进行，所以泵2可用于消防或推进目的。换言之，当船舶100作为消防船舶操作时，来自泵2的水流f_1可经由分配阀12被引导至消防系统11。当船舶作为拖曳船舶(诸如拖船)操作时，来自泵2的水流f_1可经由分配阀12被引导至喷射器3以向船舶100提供附加的推力。

通过使用泵2和喷射器3为船舶100提供附加的推力，船舶100的主推进单元10不需要提供全部动力来产生船舶100所需的系柱拉力。主推进单元10的尺寸因此可以减小，使得可以使用较小和/或较低功率的主推进单元10。主推进单元10的尺寸减小可以例如通过减小主发动机和/或螺旋桨的尺寸和/或功率来实现。较小和/或较低功率的发动机更便宜且更易于维护。因此，使得主推进单元10的尺寸减小可致使船舶100的制造和维护的成本节省。

船舶100可包括用于驱动泵2的辅助发动机或电动马达。通过提供用于驱动泵2的辅助发动机，主推进单元10的一个或多个主发动机可专门用于推进船舶100。因此，当泵2在使用中时，船舶100的操纵性不受影响。此外，由于辅助发动机被配置为驱动泵2(所述泵被配置为产生用于推进船舶100的附加的推力)，所以主发动机的尺寸可以减小，从而节省主推进单元10的成本。

泵2的入口2a可布置在船舶100的吃水线102下方并与船舶100周围的海水流体连通，使得船舶100周围的海水被泵送以产生第一海水流f_1。入口2a可以例如通过一根或多根固定管道连接到船舶100的船体中的海底门。

推力组件1可包括布置在泵2的泵出口2b中的分配阀12，用于将第一海水流f_1朝向消防系统11引导和/或朝向喷射器3引导以用于提供附加的推力。分配阀12可以从船舶100的操舵室101远程操作。因此，船舶100的操作员可以通过控制分配阀12的打开和/或关闭来控制附加的推力。

需要注意的是，在图1至图4中描述的实施方案中提及的特征不限于这些具体实施方案。因此，关于图1至图3的推力组件提及的任何特征和部件(诸如喷射器的尺寸和喷嘴的构造)也适用于关于图4描述的船舶。

还应注意，当在本文中提及时，竖直轴线是指竖直穿过船只并穿过其重心的假想线，横向轴线或横轴是水平跨越船只并穿过重心的假想线，并且纵向轴线是水平穿过船只的长度通过其重心并平行于吃水线的假想线。类似地，当在本文中提及时，竖直平面是指竖直穿过船只的宽度的假想平面，横向平面或横面是水平跨越船只的假想平面，并且纵向平面是竖直穿过船只的长度的假想平面。

根据本公开的产品(用于船舶的推力组件和包括该推力组件的船舶)的实施方案在以下条款中阐述：

条款1一种用于推进船舶(100)的推力组件(1)，所述推力组件(1)包括：

●泵(2)，其用于产生第一海水流(f_1)，其中所述泵(2)包括泵入口(2a)和泵出口(2b)，以及

●喷射器(3)，其包括被配置用于吸入第二海水流(f_2)的吸入口(4)、连接到所述泵出口(2b)用于从所述泵(2)接收所述第一海水流(f_1)的动力入口(5)、包括被配置用于排放第三海水流(f_3)的喷射器出口(6a)的出口部分(6)、布置在所述动力入口(5)下游的喷嘴(7)以及布置在所述喷嘴(7)下游的所述出口部分(6)中的扩压器(8)，

其中所述出口部分(6)被配置为将所述第一海水流(f_1)与所述第二海水流(f_2)混合以产生第三海水流(f_3)，所述扩压器(8)被配置为增加所述扩压器(8)下游的所述第三海水流(f_3)的压力。

条款2根据条款1所述的推力组件(1)，其中所述喷嘴(7)包括居中布置在所述出口部分(6)中的喷嘴出口(7a)。

条款3根据前述条款中任一项所述的推力组件(1)，其中所述喷嘴(7)是环形喷嘴，其包括围绕所述出口部分(6)的圆周布置的喷嘴出口(7b)。

条款4根据前述条款中任一项所述的推力组件(1)，其中所述泵(2)的容量在9巴至11巴的压力下在2,000m³/h至3,000m³/h的范围内。

条款5根据前述条款中任一项所述的推力组件(1)，其中所述喷射器(3)的所述吸入口(4)和/或所述出口部分(6)的内径在350毫米至550毫米的范围内。

条款6根据前述条款中任一项所述的推力组件(1)，其中所述喷射器(3)从所述吸入口(4)到所述喷射器出口(6a)的长度在2000毫米至3500毫米的范围内。

条款7根据前述条款中任一项所述的推力组件(1)，其中所述泵(2)被配置为向所述船舶(100)的消防系统(11)提供海水流。

条款8根据条款7所述的推力组件(1)，其中所述推力组件(1)包括布置在所述泵(2)的所述泵出口(2b)中的分配阀(12)，其中所述分配阀(12)被配置为允许所述第一海水流(f_1)被朝向所述喷射器(3)和/或所述消防系统(11)引导。

条款9根据条款8所述的推力组件(1)，其中所述分配阀(12)被配置为远程操作。

条款10一种船舶(100)，其包括根据条款1至9中任一项所述的用于推进船舶(100)的推力组件(1)，其中

●所述喷射器(3)的所述吸入口(4)布置在所述船舶(100)的吃水线下方并与所述船舶(100)周围的海水流体连通，使得所述船舶(100)周围的海水在所述第二流(f_2)中通过所述吸入口(4)被吸入所述喷射器(3)中，并且

●所述喷射器(3)的所述出口(6a)布置在所述船舶(100)的所述吃水线下方并与所述船舶(100)周围的海水流体连通，使得通过所述喷射器出口(6a)排放的所述第三海水流(f_3)在所述船舶(100)周围的海水上产生推力。

条款11根据条款10所述的船舶(100)，其中所述船舶(100)包括消防系统(11)，并且其中所述泵(2)被配置为向所述消防系统(11)提供水流。

条款12根据条款10或11所述的船舶(100)，其中所述船舶(100)包括主推进单元(10)，并且其中所述推力组件(1)被配置为作为辅助推进单元操作以向所述船舶(100)提供附加的推力。

条款13根据条款12所述的船舶(100)，其中所述主推进单元(10)包括主发动机和螺旋桨。

条款14根据条款10至13中任一项所述的船舶(100)，其中所述船舶(100)包括用于驱动所述泵(2)的辅助发动机。

条款15根据条款10至14中任一项所述的船舶(100)，其中所述泵(2)的所述入口(2a)布置在所述船舶(100)的吃水线下方并与所述船舶(100)周围的海水流体连通，使得所述船舶(100)周围的海水被泵送以产生所述第一海水流(f_1)。

条款16根据条款10至15中任一项所述的船舶(100)，其中所述推力组件(1)包括布置在所述泵(2)的所述泵出口(2b)中的分配阀(12)，并且所述分配阀(12)能够从所述船舶(100)的操舵室(101)远程操作。

术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”、“第一级”、“第二级”、“第三级”等的使用并不暗示任何特定的顺序，而是包括在内以识别各个要素。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”、“第一级”、“第二级”、“第三级”等的使用并不表示任何顺序或重要性，而是术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”、“第一级”、“第二级”、“第三级”等用于区分一个要素与另一个要素。应注意，此处和其他地方使用的词语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”、“第一级”、“第二级”、“第三级”等仅用于标记目的，并且并不旨在表示任何特定的空间或时间顺序。此外，第一要素的标记并不意味着第二要素的存在，反之亦然。

需要注意的是，词语“包括”并不一定排除除所列之外的其他要素或步骤的存在。

应注意，在要素之前的词语“一个”或“一种”不排除多个此类要素的存在。

虽然已经示出并描述了特征，但应理解，它们并不旨在限制所要求保护的本公开，并且对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离所要求保护的本公开的范围的情况下，可以作出各种改变和修改。因此，本说明书和附图应被视为说明性而非限制性的意义。所要求保护的本公开旨在涵盖所有替代方案、修改和等同物。

附图标记列表

1 推力组件

2 泵

2a 泵入口

2b 泵出口

3 喷射器

4 吸入口

5 动力入口

6 出口部分

6a 喷射器出口

7 喷嘴

7a 居中安装的喷嘴出口

7b 环形喷嘴

8 扩压器

100 船舶

101 操舵室

102 吃水线

f_1 第一流

f_2 第二流

f_3 第三流

p_入口_1 喷嘴上游第一流的压力

p_出口_1 喷嘴下游第一流的压力

p_入口 吸入口处的压力

p_3 喷射器出口处第三流的压力

L_喷射器 喷射器长度

d_i_入口 吸入口内径

d_i_出口 喷射器出口内径

Claims (16)

1.一种用于推进船舶(100)的推力组件(1)，所述推力组件(1)包括：

●泵(2)，其用于产生第一海水流(f_1)，其中所述泵(2)包括泵入口(2a)和泵出口(2b)，以及

●喷射器(3)，其包括被配置用于吸入第二海水流(f_2)的吸入口(4)、连接到所述泵出口(2b)用于从所述泵(2)接收所述第一海水流(f_1)的动力入口(5)、包括被配置用于排放第三海水流(f_3)的喷射器出口(6a)的出口部分(6)、布置在所述动力入口(5)下游的喷嘴(7)以及布置在所述喷嘴(7)下游的所述出口部分(6)中的扩压器(8)，

其中所述出口部分(6)被配置为将所述第一海水流(f_1)与所述第二海水流(f_2)混合以产生第三海水流(f_3)，所述扩压器(8)被配置为增加所述扩压器(8)下游的所述第三海水流(f_3)的压力。

2.根据权利要求1所述的推力组件(1)，其中所述喷嘴(7)包括居中布置在所述出口部分(6)中的喷嘴出口(7a)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的推力组件(1)，其中所述喷嘴(7)是环形喷嘴，其包括围绕所述出口部分(6)的圆周布置的喷嘴出口(7b)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的推力组件(1)，其中所述泵(2)的容量在9巴至11巴的压力下在2,000m³/h至3,000m³/h的范围内。

5.根据前述权利要求中任一项所述的推力组件(1)，其中所述喷射器(3)的所述吸入口(4)和/或所述出口部分(6)的内径在350毫米至550毫米的范围内。

6.根据前述权利要求中任一项所述的推力组件(1)，其中所述喷射器(3)从所述吸入口(4)到所述喷射器出口(6a)的长度在2000毫米至3500毫米的范围内。

7.根据前述权利要求中任一项所述的推力组件(1)，其中所述泵(2)被配置为向所述船舶(100)的消防系统(11)提供海水流。

8.根据权利要求7所述的推力组件(1)，其中所述推力组件(1)包括布置在所述泵(2)的所述泵出口(2b)中的分配阀(12)，其中所述分配阀(12)被配置为允许所述第一海水流(f_1)被朝向所述喷射器(3)和/或所述消防系统(11)引导。

9.根据权利要求8所述的推力组件(1)，其中所述分配阀(12)被配置为远程操作。

10.一种船舶(100)，其包括根据权利要求1至9中任一项所述的用于推进船舶(100)的推力组件(1)，其中

●所述喷射器(3)的所述吸入口(4)布置在所述船舶(100)的吃水线下方并与所述船舶(100)周围的海水流体连通，使得所述船舶(100)周围的海水在所述第二流(f_2)中通过所述吸入口(4)被吸入所述喷射器(3)中，并且

●所述喷射器(3)的所述出口(6a)布置在所述船舶(100)的所述吃水线下方并与所述船舶(100)周围的海水流体连通，使得通过所述喷射器出口(6a)排放的所述第三海水流(f_3)在所述船舶(100)周围的海水上产生推力。

11.根据权利要求10所述的船舶(100)，其中所述船舶(100)包括消防系统(11)，并且其中所述泵(2)被配置为向所述消防系统(11)提供水流。

12.根据权利要求10或11所述的船舶(100)，其中所述船舶(100)包括主推进单元(10)，并且其中所述推力组件(1)被配置为作为辅助推进单元操作以向所述船舶(100)提供附加的推力。

13.根据权利要求12所述的船舶(100)，其中所述主推进单元(10)包括主发动机和螺旋桨。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的船舶(100)，其中所述船舶(100)包括用于驱动所述泵(2)的辅助发动机。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的船舶(100)，其中所述泵(2)的所述入口(2a)布置在所述船舶(100)的吃水线下方并与所述船舶(100)周围的海水流体连通，使得所述船舶(100)周围的海水被泵送以产生所述第一海水流(f_1)。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的船舶(100)，其中所述推力组件(1)包括布置在所述泵(2)的所述泵出口(2b)中的分配阀(12)，并且所述分配阀(12)能够从所述船舶(100)的操舵室(101)远程操作。

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