(57)【要約】【課題】低速大容量船舶の駆動効率をさらに改善するためのウォータークラフトの駆動システム用プレノズルを提供する。【解決手段】水入口開口および水出口開口を有し、これらの内部にフィンシステム１４ａ〜１４ｅが設置され、水入口開口および水出口開口の入口領域にフィンシステム１４ａ〜１４ｅを有しないウォータークラフト用駆動システムのプロペラレスプレノズル１０ａにおける駆動効率をさらに改善するために、プレノズル１０ａを回転非対称に構成する。【選択図】図１
2014111458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォータークラフトの駆動システム用プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）であって、前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は水入口開口（１２）および水出口開口（１３）を備え、フィンシステム（１４）が前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の内側に配置され、前記フィンシステム（１４）は前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の入口領域には配置されず、プロペラは前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の内側に配置されず、前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は回転非対称になるように構成され、断面で見たときの前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の被覆は特に前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の全長にわたって特に２つの直線部（３７、３８）を備えることを特徴とする、ウォータークラフトの駆動システム用プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）。
【請求項２】
前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の水入口開口（１２）は、水流入を改善するために特に下方および／または上方に拡大されることを特徴とする、請求項１に記載のプレノズル。
【請求項３】
前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記水入口開口（１２）および前記水出口開口（１３）の開口領域（１９、２０）は、各々が前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）のノズル本体（１１）の前縁部（３１、３２）によって囲まれ、前記２つの囲まれた開口領域（１９、２０）の少なくとも一方は、上側輪郭線（２３）と下側輪郭線（２４）の間が水平方向よりも大きい長さを有することを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載のプレノズル。
【請求項４】
前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記水入口側開口領域（１９）は、同じ中心半径を有する回転対称プレノズルの水入口側開口領域よりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載のプレノズル。
【請求項５】
前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、ウォータークラフトのプロペラ軸（４１）を少なくとも部分的に囲むことを特徴とする、前記先行する請求項のいずれか１項に記載のプレノズル。
【請求項６】
前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記水入口開口（１２）および前記水出口開口（１３）の前記開口領域（１９、２０）は、各々が前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）のノズル本体（１１）の前縁部（３１、３２）によって囲まれ、前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記２つの開口領域（１９、２０）は、少なくとも部分的に互いに平行でないことを特徴とする、前記先行する請求項のいずれか１項に記載のプレノズル。
【請求項７】
前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、輪郭長さ（２１、２２）を有し、前記輪郭長さは一定でなく、かつ特に前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の上側領域にあり、かつ好ましくは前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の下側領域よりも大きい回転軸（１８）の領域にあることを特徴とする、前記先行する請求項のいずれか１項に記載のプレノズル。
【請求項８】
前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記輪郭長さ（２１、２２）は、少なくとも１つの領域内で、最上部から最下部まで見て、好ましくは前記下側領域内で、連続的に減少することを特徴とする、請求項７に記載のプレノズル。
【請求項９】
前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記水入口開口（１２）および前記水出口開口（１３）の前記開口領域（１９、２０）は、各々が前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）のノズル本体（１１）の前縁部（３１、３２）によって囲まれ、前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記水入口側開口領域（１９）は、前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の断面領域（３４）に対して少なくとも１つの交差角（２７）を有することを特徴とする、前記先行する請求項のいずれか１項に記載のプレノズル。
【請求項１０】
前記交差角（２７）は一定であり、少なくとも１つの領域において０°よりも大きいことを特徴とする、請求項９に記載のプレノズル。
【請求項１１】
前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記上側輪郭線（２３）と前記回転軸（１８）との間に上側輪郭角度（２８）を有し、かつ／または前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）は、前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記回転軸（１８）と前記下側輪郭線（２４）との間に下側輪郭角度（２９）を有し、前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の上側および下側輪郭線（２３、２４）の間の前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記開口角（３０）は、前記上側輪郭角度（２８）の２倍よりも大きいか、または前記下側輪郭角度（２９）の２倍よりも大きいことを特徴とする、前記先行する請求項のいずれか１項に記載のプレノズル。
【請求項１２】
前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の上側および下側輪郭線（２３、２４）の間の前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記開口角（３０）は、前記上側輪郭角度（２８）と前記交差角（２７）の２倍の和、または前記下側輪郭角度（２９）と前記交差角（２７）の２倍の和に対応することを特徴とする、請求項１１に記載のプレノズル。
【請求項１３】
前記下側輪郭角度（２０）は、前記上側輪郭角度（２８）よりも大きいことを特徴とする、請求項１１または１２に記載のプレノズル。
【請求項１４】
前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記水入口側開口領域（１９）は、曲げられているか湾曲しており、特に互いにある角度（３６）にある少なくとも２つの平面にわたって形成され、前記角度（３６）は、９０°よりも大きく１８０°よりも小さいことを特徴とする、前記先行する請求項のいずれか１項に記載のプレノズル。
【請求項１５】
前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の上側および下側輪郭線（２３、２４）の間の前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の前記輪郭長さ（２１、２２）は、上部から下部まで連続的に減少することを特徴とする、前記先行する請求項のいずれか１項に記載のプレノズル。
【請求項１６】
前記交差角（２７）の値は一定であることを特徴とする、請求項９〜１５のいずれか１項に記載のプレノズル。
【請求項１７】
前記プレノズル（１０ｃ）は一定の輪郭長さ（２１、２２）を有し、したがって、前記輪郭長さ（２１、２２）は、前記プレノズル（１０ｃ）の全領域において同じであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレノズル。
【請求項１８】
断面図における前記直線部（３７、３８）は、複数、特に２つの弓形部（３９、４０）を相互接続することを特徴とする、前記先行する請求項のいずれか１項に記載のプレノズル。
【請求項１９】
前記直線部（３７、３８）は、前記プレノズル（１０）の側部領域において、特に互いに向い合って配置されることを特徴とする、前記先行する請求項のいずれか１項に記載のプレノズル。
【請求項２０】
前記垂直方向における前記プレノズル（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）の少なくとも１つの開口領域（１９、２０）の最大長さと前記プレノズル（１０）の平均輪郭長さとの比は、１．５：１〜４：１であり、好ましくは１．７５：１〜３：１であり、特に好ましくは１．７５：１〜２．５：１であることを特徴とする、前記先行する請求項のいずれか１項に記載のプレノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー効率を改善するためのウォータークラフトの駆動システム用プレノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
所要駆動力を改善するための種々のタイプの船舶用駆動システムが先行技術から周知である。例えば、特許文献１には、プレノズルに基づく船舶用駆動システムが開示されている。駆動システムは、プロペラとプロペラの上流に直接取り付けられるプレノズルとからなり、プレノズルに組み込まれたフィンまたは水中翼を備える。プレノズルは、実質的に平坦な円錐形の切り欠きの形状を有し、そこでは両開口、すなわち、水入口開口および水出口開口の両方が、円形開口として構成され、水入口開口は水出口開口よりも大きい直径を有する。したがって、プレノズルに組み込まれたフィンまたは水中翼を用いて、プロペラ流入を改善しプレスワール発生によるプロペラ流の損失を減少させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許第２ １００ ８０８Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、特に、低速大容量船舶の駆動効率をさらに改善するためのウォータークラフトの駆動システム用プレノズルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的は、請求項１の特徴を有する装置によって解決される。
【０００６】
したがって、ウォータークラフト、特に最初に記述したタイプの船舶の駆動システム用プレノズルは、フィンシステムがプレノズルの内側に配置されるように構成される。この場合、プレノズルは、船舶の移動方向でプロペラの上流に設置される。「船舶の移動方向に」とは、ここでは船舶の移動の前進方向である。プロペラは、例えば、Ｋｏｒｔノズルのようにプレノズルの内側に設置されることはない。さらに、プレノズルは、プロペラからある距離を隔てて設置される。プレノズルの内側に設置されるフィンシステムは、プロペラ軸に対して放射状に配列される複数の、例えば、４つまたは５つのフィンからなり、ノズル本体の内面に接続される。この場合、個々のフィンは、ノズルの内側に非対称に設置されることが好ましい。フィンは、フィンまたは水中翼として理解される。したがって、プレノズルの内側に設置されるフィンシステムは、複数のフィンまたは水中翼からなる。
【０００７】
「プレノズルの内側」とは、両開口において概念的に閉じられるプレノズルのノズル本体によって囲まれる範囲である。したがって、フィンシステムの個々のフィンは、プレノズルの実質的に内側に設置されて好ましくはプレノズルの完全に内側に設置され、すなわち、プレノズルの一方または両方の開口から突き出ないように配置される。これとは対照的に、船舶のプロペラは、プレノズルの実質的に外側に設置されて、好ましくはいかなる点においてもプレノズルの中に、すなわち、プレノズルの２つの開口の一方を通って突き出ないように配置される。
【０００８】
プレノズルの長手方向におけるフィンシステムの個々のフィンの延長は、その最短点においてプレノズルの長さよりも小さいか短いことが好ましい。延長とは、ここではフィンがプレノズルの長手方向にプレノズルの内面に沿って延びる範囲または長さである。特に好ましくは、プレノズルの長手方向における個々のフィンの延長が９０％未満であり、きわめて特に好ましくは、プレノズルの最短点においてプレノズルの長さの８０％未満、またはさらに６０％未満である。長手方向は、流れの方向に対応する。この場合、個々のフィンは、同じ角度にも異なる角度にも設定されうる。つまり、個々のフィンの迎え角は、別々に選択されて調整されうる。迎え角は、プレノズルの内面に沿った母線と内面に面するフィンの縁部の側部との間の角度に対応する。したがって、フィンはある角度、流れ方向に対する迎え角に設定される。さらに好ましくは、フィンは、実質的に後方領域、すなわち、プロペラに面する領域に設置される。したがって、プレノズルの入口領域は、フィンシステムを有しておらず、水流を加速するためにのみ使用される。プレノズルの後方領域に設置されるフィンシステムまたは入口領域の後に設置されるフィンシステムは、プレスワールを生成するために（追加的に）使用される。
【０００９】
さらに、本発明によるプレノズルは、回転非対称になるように構成される。したがって、プレノズルの回転軸は、プレノズルを断面で見るときに中心において垂直および水平のいずれの方向にも整列した状態にあり、かつ好ましくは水出口開口の中心を通過するように、プレノズルに沿って設置される。プレノズルは回転非対称構成であるため、プレノズルは、回転軸を中心として任意の角度だけ回転する間に、プレノズルそのものに写像されない。したがって、個々の表面セグメント、例えば、水出口開口の領域における部分が本質的に回転非対称特性でありながら、ユニット全体としてのプレノズルは回転体でない可能性がある。さらに、回転非対称性は、プレノズルの内側に設置されるフィンシステムに関係しない。したがって、プレノズルは、個々のフィンの配置に関係なく、回転非対称である。
【００１０】
プレノズルの下流にプレノズルからある間隔を隔てて設置されるプロペラは、固定され、すなわち、回転可能であるが、プロペラ軸を中心として（水平または垂直に）枢動可能でなく、船尾管内に回転可能に取り付けられる。プレノズルは、この場合、プロペラ軸の上方に位置する回転軸が上向きに変位されて設置されうる。したがって、プレノズルの重心は、プロペラ軸の外側に位置する。よって、プレノズルは、その回転軸がプロペラ軸に平行に延びるように、またはプロペラ軸に対してある角度をなして延びるように配置され、結果、プロペラ軸に対して斜めに設置される。
【００１１】
プレノズルは、プロペラ軸に関して水平方向の中央に整列される。したがって、プレノズルの回転軸およびプロペラ軸は、１つの垂直な面に位置する。
【００１２】
ノズルは、ほぼ垂直な平面によって二等分されることが先行技術から周知であり、その場合、両半分は垂直な平面に沿って長手方向に互いにずれて配置される。本発明によるプレノズルは、長手方向にずれた２つまたはそれ以上の半分からならない。したがって、水出口開口領域は、１つの平面のみに広がり、特に、互いにずれている平面には広がらないことが好ましい。
【００１３】
プレノズルは、その周囲が閉じられて構成されることが好ましい。例えば、プレノズルは、一体的に構成されて周囲全体にわたって閉じられていてもよい。さらに、プレノズルは、２つまたはそれ以上の部品から構成されてもよく、その場合、プレノズルは組み立てられた状態で周囲全体にわたって閉じられる。この場合、船体の一部、例えば、船尾管も、プレノズルの周囲を閉じる働きをしうる。
【００１４】
したがって、本発明のプレノズルにより、船舶の駆動効率をさらに改善することが可能であり、それにともなって、プロペラ流入がプレノズルの構成によって改善され、プロペラジェットの損失が、プレスワールの発生に起因してプレノズルに配置されたフィンシステムによって減少される。具体的には、プレノズルの回転非対称構成の結果として、好ましくない伴流の領域を考慮に入れてプロペラ流入をさらに改善することが可能である。
【００１５】
特に、例えば、タンカー、ばら積み貨物船、または曳航船などの大型の船倉が満杯の船舶の場合、プロペラおよびプレノズルの領域にある船舶の後方領域における流速は、船舶の形状または船体の構成により異なる。例えば、プレノズルおよびプロペラの下側領域の流速は、プレノズルまたはプロペラの上側領域よりも速い可能性がある。これは、特に、プレノズルおよびプロペラの方向の水流入速度が、下側領域よりも上側領域の船体によって、より著しく遅らせられるか、または偏向されるためである。プレノズルの回転非対称構成によって、特殊船舶形状または水流入速度の関連する影響を考慮し、その結果、特に好ましくない伴流の領域、例えば、プレノズルまたはプロペラの上側領域における水流入速度を、より好ましい伴流の領域、例えば、プレノズルまたはプロペラの下側領域における水流入速度よりもプレノズルによってより強力に加速することが可能である。それによって、水のプロペラ流入速度はより均一に分布される。その結果、異なる伴流を有する領域、特に、特定流速に関してプレノズルの上側および下側領域における異なる伴流比が、本発明によるプレノズルによって考慮される。
【００１６】
さらなる優位性は、渦発生が、本発明によるプレノズルによって回避または減少されうることである。つまり、船体によって偏向される水流は、現れないかノズル本体の外面にわずかに現れるだけであり、したがって、水渦はまったく発生しないかわずかに発生するだけである。それゆえ、総合的な推進効率が高められうる。本発明によるプレノズルでは、特にプレノズルの配置の結果として、流れが高い抵抗や強力な渦を発生させないという、好ましい影響を与える。結果的に、プロペラ推力が本発明による装置によって同じ駆動力に対して増加されうるか、あるいは、動力、つまりエネルギーがプロペラ推力を低下させることなく低い駆動力を保つことができる。
【００１７】
回転対称プレノズルの円形開口に比べて、水入口開口は、下方および／または上方に拡大されることが好ましい。上方および下方の方向は、ここでは、船舶のプレノズルに組み込まれた状態に関係する。好ましくない伴流の範囲によって、または船体によって、本発明によるプレノズルの水入口開口は上方または下方に拡大される。また、プレノズルの水入口開口は、上方および下方に拡大することが可能である。水入口開口の拡大によって、より大量の水がプレノズルの水入口開口に流入することが可能になり、それによって、拡大されない水入口開口の場合のノズル本体の外部領域に部分的に達して船体によって偏向される水流に起因する損失が減少される。効率は、流入の改善によって高められる。
【００１８】
さらに、２つの開口領域、水入口開口領域または水出口開口領域の少なくとも一方は、水平方向よりも垂直方向に大きい長さを有することが好ましい。プレノズルの開口領域とは、いずれの場合にもプレノズルのノズル本体の前縁部によって囲まれた表面である。ノズル本体は、典型的に、いわゆる「ノズルリング」によって形成される。ノズル本体は、いわゆるプレノズルのシーシング（sheathing）を備えており、この場合、ノズル本体は内面および外面からなる。２つの表面は、通常、互いに相隔てられる。フィンシステムは、ノズル本体の一部ではないが、ノズル本体の内面でノズルに接続される。開口領域は、１つまたは複数の平坦な面または湾曲した面に形成される。垂直方向の長さとは、その垂直中心線に沿った上部から下部までの開口領域の長さである。したがって、水平方向の最大長さとは、その最大拡大領域における開口領域の幅として垂直方向と同様である。例えば、楕円開口領域は、その水平中心線の領域で水平方向におけるその最大長さを有し、その垂直中心線の領域で垂直方向におけるその最大長さを有する。したがって、２つの開口領域、入口開口領域および出口開口領域は、互いに平行に、互いに部分的に平行に、そして互いに平行でないように形成される。この場合、垂直および水平方向の長さは、常に、開口領域を進み、したがって、ノズル本体の上側前側縁部をノズル本体の下側縁部と必ずしも直接接続しない。開口領域が複数の平面上に形成される場合、２つの長さの少なくとも一方は、湾曲輪郭および／または曲線輪郭である。
【００１９】
プレノズルの水入口側開口領域は、同じ中心半径を有する回転対称プレノズルの水入口側開口領域よりも大きいことが好ましい。中心半径とは、プレノズルをプレノズルの輪郭中心の領域における断面で見るときの上側ノズル本体の弧のプレノズルの半径である。それゆえ、中心半径は、プレノズルの長さに対するプレノズルの中央における断面に見える上部円弧の半径である。
【００２０】
プレノズルは、少なくとも一定の領域で、船舶のプロペラ軸を囲んでいることがさらに好ましい。プレノズルは、有利にはその回転軸がプロペラ軸の上方にあるように配置されるが、さらにその下側ノズル本体部分でプロペラ軸を囲んでいる。あるいは、下側ノズル本体部分もプロペラ軸上に位置することができる。
【００２１】
さらに、プレノズルの入口開口領域は、プレノズルの水出口開口領域に平行に配置されないか、または一定領域においてのみ平行に配置されることが好ましい。例えば、プレノズルの水出口開口領域は、プレノズルの断面に（完全に）に平行であっても回転軸の垂線に平行であってもよく、水入口開口領域は、プレノズルの断面領域またはプレノズルの回転軸の垂線に対して傾いていてもよく、ある角度を有していてもよい（少なくとも一定の領域において）。
【００２２】
プレノズルは、下側領域よりも上側領域において大きい輪郭長さを有することが好ましい。輪郭長さは、プレノズルの外側面に沿って、したがってノズル本体の母線に沿っている。したがって、輪郭長さは一定でなく、上部から下部まで見ると減少している。輪郭長さは、上部から下部まで階段状に、または急峻に、線形もしくは他の関数に従って減少する。さらに、輪郭長さは、例えば、プレノズルの上側領域において一定のままであり、下側領域のみにおいて減少することもありうる。さらに、回転軸の領域におけるプレノズルの輪郭長さは、プレノズルの下側領域における輪郭長さよりも大きいことが好ましい。
【００２３】
したがって、上部から下部までの貫流長さは、プレノズル内で一定でなく、または、プレノズルの下側領域よりもプレノズルの上側領域において長い。結果、特に、プレノズルの断面を狭めて流れ方向に設定した結果として、プレノズルの上側領域の流速は、プレノズルの下側領域の流速よりも強力にまたは長い加速距離にわたって加速される。それゆえ、プレノズルの結果として、好ましくない伴流の領域における流速は、プレノズルの上部入口領域において、プレノズルの下側領域の既に高速で流入している水よりも強力に加速される。したがって、水出口速度とプロペラ流入速度とは、上側および下側領域においてより均一化され、速度差は比較的小さい。さらに、下側領域では部分的に外側から一定の輪郭長さのプレノズルを有するプレノズルの被覆に流れているはずのより多くの水が、ここで開口によって捕えられてプレノズルに流入しうるので、上部から下部までの輪郭長さの減少は、水入口開口領域の下方への拡大に対応する。
【００２４】
好ましくは、プレノズルの水入口開口領域は、プレノズルの断面領域またはプレノズルの回転軸への垂線に対して少なくとも１つの交差角を有するように提供される。ここで、交差角とは、２つの境界面の交点の領域において、プレノズルの水入口開口領域と断面領域とを概念的に延長することによって得られる角度である。交差角は、それゆえ、水入口開口領域とプレノズル軸またはプレノズルの回転軸の垂線との間の角度に対応する。水入口開口領域は複数の平面にわたって形成されるので、水入口開口領域および断面領域は互いに複数の、例えば、２つの交差角を有しうる。好ましくは、交差角は９０°以下であり、特に好ましくは６０°未満であり、きわめて特に好ましくは３０°未満である。
【００２５】
好ましくは、プレノズルの水入口側開口領域と断面領域との交差角は、少なくとも１つの領域において一定である。したがって、この範囲は、水出口開口の領域におけるプレノズルの高さに対して、少なくとも１％、好ましくは少なくとも５％、特に好ましくは少なくとも２０％を備える。さらに、交差角は、少なくともこの範囲で０°よりも大きい。例えば、交差角は、プレノズルの高さ全体にわたって上部から下部まで一定であってよい。交差角はさらに、１つの範囲、例えば、プレノズルの高さの下半分、すなわち、回転軸の下方においてのみ一定であると規定される。プレノズルの高さは一定であってはならないので、水出口開口の領域におけるプレノズルの高さは参考として採用される。
【００２６】
さらに、プレノズルの開口角は、上側輪郭角度の２倍よりも大きいか、または下側輪郭角度の２倍よりも大きいことが好ましい。この場合、プレノズルの開口角は、プレノズルの上側輪郭線と下側輪郭線との間の角度である。輪郭線は、プレノズル本体の外面に沿ったプレノズルの長手方向における母線である。この場合、上側輪郭線はプレノズルの最高範囲に沿って延び、下側輪郭線はプレノズルの最低範囲に沿って延びる。したがって、上側輪郭線は、プレノズルの最上範囲における輪郭長さと同じ長さを有する。下側輪郭線は、プレノズルの最低範囲における輪郭長さの長さに対応する。上側輪郭角度は、プレノズルの（概念的に延長された）上側輪郭線と（概念的に延長された）回転軸との間の角度に対応する。したがって、下側輪郭角度は、（概念的に延長された）回転軸と（概念的に延長された）下側輪郭線との間の角度に対応する。したがって、プレノズルの開口角は、上側輪郭角度と下側輪郭角度との和に対応する。
【００２７】
開口角は、好ましくは上側輪郭角度の２倍よりも大きく、したがって、下側輪郭角度は上側輪郭角度よりも大きい。
【００２８】
また、プレノズルの開口角は輪郭角度と交差角との２倍の和に対応することが好ましい。したがって、下側輪郭角度は、交差角と上側輪郭角度との和に対応する。結果的に、プレノズルの開口が、下方を見たときの交差角、すなわち、断面領域と水入口開口領域との間の角度だけ拡大される。
【００２９】
プレノズルの水入口開口領域は、湾曲しているかまたは曲がっていることが好ましい。この場合、水入口開口領域は、上部から下部まで一定の曲率半径で曲げられるか、異なる曲率半径または複数の曲率半径を有していてよい。さらに、水入口開口領域は、上部から下部まで見て１つの湾曲部または複数の湾曲部を有していてよい。結果的に、水入口開口領域は、好ましくは互いにある角度にある複数の平面にわたって形成される。特に好ましくは、水入口開口領域は、湾曲部を有しており、したがって２つの平面にわたって形成される。この場合、両平面は、互いに９０°よりも大きく１８０°よりも小さいある角度をなしている。
【００３０】
さらに、プレノズルの上側輪郭線と下側輪郭線との間のプレノズルの輪郭長さは、上部から下部まで連続的に減少することが好ましい。連続的に、とは、ここでは、途切れずに、と意味である。つまり、輪郭長さは、上部から下部まで見て連続的に減少する。したがって、上部から下部まで見ると、輪郭長さはいかなる範囲においても増加しないが、いずれかはある範囲内で一定のままであり、次の範囲内で減少するか、または上部から下部まで見て途切れることなく減少する。この場合、輪郭長さは上部から下部まで線形ではあるが異なる関数に従って減少する。例えば、輪郭長さは、上部から下部まで見て弓形輪郭で減少できる。輪郭長さは、領域全体にわたって上部から下部まで、すなわち、プレノズルの上側輪郭線と下側輪郭線との間で直線的に減少し、したがって、交差角の値は一定であることが特に好ましい。したがって、交差角の値は、プレノズルの上側輪郭線と下側輪郭線との間のどの位置においても一定である。
【００３１】
さらなる実施形態では、プレノズルの輪郭長さがプレノズルの各領域において一定であるものと規定される。したがって、水入口開口領域および水出口開口領域は、互いに平行に配置される。
【００３２】
断面で見たときのプレノズルまたはプレノズルの被覆は、直線部を備える。特に、プレノズル本体は、プレノズルの全長にわたる断面で見たとき直線部を備える。同時に、断面図における直線部は、複数の弓形部を相互接続することが好ましい。例えば、断面で見たとき、プレノズル本体は、上側および下側弓形部、または両弓形部が直線部によって相互接続される弓形部からなる。好ましくは、２つの直線部は、プレノズルの側部領域に、特に互いに向い合って配置される。結果的に、断面で見たときの直線部は、水平中心線の高さに、または回転軸の高さでプレノズルに沿って設置される。弓形部は、この場合、例えば半円であってもよい。さらに、例えば、楕円部などの他の形状も実現可能である。直線部は、長方形断面を有することが好ましい。したがって、直線部は、プレノズル開口領域を垂直または水平方向に延ばすために使用される。好ましくは、プレノズルの２つの開口領域は垂直方向に直線部によって拡大され、したがってプレノズルは、幅よりも大きい高さを有する。考えられるもう１つの代替的な実施形態は、楕円断面を有するノズル本体全体の形成に存する。
【００３３】
少なくとも１つのプレノズル開口領域（入口開口領域または出口開口領域）は、プレノズルの平均輪郭長さに対して１．５：１〜４：１の比にある上側輪郭線と下側輪郭線との間の最大長さを有する。特に好ましいのは、１．７５：１〜３：１、または１．７５：１〜２．５：１の比、または２：１の範囲の比である。プレノズルの平均輪郭長さは、プレノズルの平均輪郭長さと理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】プレノズルの水入口開口の正面図または平面図で見た回転非対称プレノズルを示す。
【図２】図１による回転非対称プレノズルの長手方向断面図を示す。
【図３】図１による回転非対称プレノズルの斜視図を示す。
【図４】プレノズル入口開口の正面図または平面図で見た別の回転非対称プレノズルを示す。
【図５】水入口開口の領域において最上部から最下部まで見た輪郭長さが直線的に減少する、図４によるプレノズルの長手方向断面図を示す。
【図６】最上部から最下部まで見た輪郭長さが直線的に減少する、図４によるプレノズルの斜視図を示す。
【図７】水入口開口の正面図または平面図で見た一定の輪郭長さを有する、最上部から最下部まで見た輪郭長さが直線的に減少する回転非対称プレノズルを示す。
【図８】一定の輪郭長さを有する図７による回転非対称プレノズルの長手方向断面図を示す。
【図９】一定の輪郭長さを有する図７による回転非対称プレノズルの斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
ここで、例として特に好ましい実施形態を用いて添付図面を参照して本発明を説明する。
【００３６】
図１〜３は、プレノズル１０ａの内側にフィンシステム１４が配置されたプレノズル１０ａを示す。フィンシステム１４は、ここでは、５つの各フィン１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅからなり、これらはプレノズル１０ａの内側に放射状にかつ周囲に非対称に設置される。また、５つを上回るフィンも下回るフィンも使用することが可能である。水出口開口１３の領域におけるプレノズルの高さは、プロペラ直径よりも小さい。水出口開口１３の領域におけるプレノズルの高さは、プロペラ直径の、好ましくは最大９０％、特に好ましくは最大８０％、またはさらには最大６５％である。
【００３７】
図１に示すように、プレノズル１０ａは、船舶のプロペラ軸４１に対して上方に移動されて配置される。したがって、プレノズル１０ａの回転軸１８およびプロペラ軸４１は、互いに一致しない。これは、好ましくない伴流の範囲が上側プロペラ流入範囲において通常発生する、特に大型の船倉が満杯の船舶では、上側プロペラ流入範囲での水流入速度が下側プロペラ流入範囲よりもプレノズル効果（pre-nozzle effect）によってより強化されるという利点を有する。水の流入方向１５は、プレノズル１０ａの方向、したがって、船舶の前進とは逆方向でもある水の流入方向を示す。
【００３８】
図２および３は、さらに、プレノズル１０ａの水入口側開口１２が下方に拡大されることを示す。プレノズル１０ａの回転軸１８の上方にあるプレノズル１０ａの上側領域では、前側縁部３１、３２によって囲まれた開口領域１９、２０は、互いに平行である。プレノズル１０ａの下側領域では、水入口側プレノズル開口１２は、最上部から最下部まで見ると斜めになっている。したがって、プレノズル１０ａのノズル本体１１の前側縁部３１によって囲まれる水入口開口領域１９は、２つの平面１９ａ、１９ｂ全体に形成される。これら２つの平面は互いにある角度３６をなしており、これは９０°よりも大きく１８０°よりも小さい。
【００３９】
さらに、下方に傾いた水入口開口領域１９は、湾曲部４２の領域におけるプレノズル１０ａの断面領域３４に対して、またはプレノズル１０ａの概念的に平行移動された断面領域３４に対して、交差角２７を形成する。
【００４０】
さらに、プレノズル１０ａは、それゆえに上側領域よりも下側領域において短い輪郭長さ２２を有する。特に、最上部から最下部まで見た輪郭長さ２１、２２は、湾曲部４２の範囲に関する限り一定である。さらなる過程で、輪郭長さ２１、２２は、最上部から最下部まで見た湾曲部４２と下側輪郭長さ２４との間で直線的に減少する。
【００４１】
プレノズル１０ａの上側および下側輪郭線２３、２４によって形成されるプレノズル１０ａの開口角３０は、プレノズル１０ａの２つの脚、上側輪郭線２３および回転軸１８によって形成される上側輪郭角度２８の２倍よりも大きいことは、特に図２から明らかである。上側輪郭角度２８と同様に、下側輪郭角度２９は、２つの脚、プレノズル１０ａの回転軸１８および下側輪郭線２４によって形成される。下側輪郭角度２９は交差角２７と上側輪郭角度２８との和に対応し、結果的に、下部に向かって広がる開口角３０が得られ、これは上側輪郭角度２８と交差角２７との２倍の和に対応する。したがって、プレノズル開口領域１９は、互いに平行に配置された円形開口領域を有するプレノズルの開口と比べて拡大されており、特に下部に向かって広がっている。
【００４２】
水入口開口領域１９のさらなる特徴は、開口１２が下側領域におけるその傾斜によって、正面から見ると楕円形を有することである。水入口側プレノズル開口領域１９の長さは、上側輪郭線２３から下側輪郭線２４を見ると、水平方向よりも垂直方向にさらに長い。この場合、垂直方向の長さは、水入口開口部１９の２つの平面にわたり、または開口領域に沿って延びる。プレノズル１０ａの上側および下側輪郭線２３、２４は、プレノズル１０ａの最上領域または最下領域における母線に対応する。
【００４３】
図２および３は、２つのブラケット２５、２６をさらに示しており、ここで、１つのブラケット２５はプレノズル１０ａの上側領域に設置され、他方のブラケット２６はプレノズル１０ａの下側領域に設置される。２つのブラケット２５、２６は、プレノズル１０を船体に搭載または固定するために使用される。船舶の種類に応じて、ブラケット２５、２６の数は変動する。さらに、ブラケット２５、２６を違った方法で、例えば、ノズル本体１１の側部領域に搭載することが可能である。上側ブラケット２５はプレノズル１０ａの実質的に外側に設置され、下側ブラケット２６はプレノズル１０ａの実質的に内側に設置され、ここでは、両ブラケット２５、２６の部分は、プレノズル１０ａを越えて前方に突き出る。
【００４４】
プレノズル１０ａの下側輪郭長さ２２は、プレノズル１０ａの上側輪郭長さ２３よりも短いため、上側領域におけるプレノズル１０ａの効果と水流の関連加速度は、下側領域よりも大きい。したがって、プレノズル１０ａの内側の加速部は、上側領域よりも下側領域における方が短い。したがって、好ましくない伴流の範囲にある上側領域では、下側領域よりも強力な水流の加速が実現される。したがって、好ましくない伴流の領域がより強力に支持されたり、船舶のプロペラ軸４１に対して上方に移動されるプレノズル１０ａによって水流がより強力に加速されたりするだけでなく、さらに、最上部から最下部までのプレノズル１０ａの輪郭長さ２１、２２を減らすことによって、上側領域と下側領域との間で、流速のより優れた補強が行われる。
【００４５】
また、図４〜６は、拡大された水入口開口１０を有するプレノズル１０ｂを示す。図１〜３によるプレノズル１０ａと同じように、図４〜６に示すプレノズル１０ｂも、プレノズル１０ｂの下側領域よりもプレノズル１０ｂの上側領域において長い輪郭長さ２１を有する。このため、水入口開口１２は、最上部から最下部まで見ると傾斜している。プレノズル１０ａとは対照的に、水入口開口領域１９は、１つの平面上に形成されるだけで、この平面はプレノズル１０ｂの断面領域３４、または傾斜によるプレノズル１０ｂの水出口面２０に対して完全に平行ではない。
【００４６】
輪郭長さ２１、２２は、最上部から最下部まで見るとプレノズル１０ｂの高さ全体にわたって直線的に減少するので、水入口開口領域１９と断面領域３４または回転軸の垂線３５との間の交差角２７は、全領域、すなわち、プレノズル１０ｂの高さ全体にわたって一定である。したがって、プレノズル１０ｂの開口角３０は、上側および下側輪郭角度２８、２９の和に対応し、プレノズル１０ｂの両輪郭角度２８、２９は同じサイズである。最上部から最下部まで見た傾斜によって、楕円開口形状も正面からのプレノズル１０ｂの平面図において得られる。したがって、最上部から最下部まで見た、上側および下側輪郭線２３、２４の間にある垂直方向の水入口開口領域１９の長さも、水入口開口領域１９の水平方向における幅または長さよりも長い。したがって、長さは、各々が開口領域の表面でまたは開口領域に沿って延びる。
【００４７】
図７〜９は、２つの平行な開口領域１９、２０を有するプレノズル１０ｃを示す。プレノズル１０ａおよび１０ｂと対照的に、プレノズル１０ｃは、一定の輪郭長さ２１、２２を有する。したがって、開口角３０は、下側および上側輪郭角度２８、２９の和に対応し、下側および上側輪郭角度２８、２９は同じである。プレノズル１０ｃの水入口開口領域１９と断面領域３４との間の交差角２７は、ここでは形成されず、すなわち０°である。
【００４８】
プレノズル１０ｃのノズル本体１１は、実質的に、４つの部分、２つの弓形部分３９、４０、および２つの直線部分３７、３８からなる。２つの直線部分３７、３８は、プレノズル１０ｃの側部領域で互いに向い合って配置される。図７におけるプレノズル１０ｃの正面図は、２つの直線部３７、３８が、プレノズル１０ｃの回転軸１８の高さにあり、それゆえ、下側および上側弓形部３９、４０を相互接続することを示す。図７に示すような２つの弓形部３９、４０は、半円または半円弧部である。しかしながら、弓形部３９、４０も、異なる形状、例えば、楕円形状を有していてよい。
【００４９】
プレノズル１０ａおよび１０ｂの場合のように、プレノズル１０ｃにおいても、垂直方向の高さまたは長さが水平方向の幅または長さよりも大きい水入口開口領域１９が得られる。
【００５０】
断面図で識別される２つの直線部３７、３８は、図９に示すようにプレノズル１０ｃの全長にわたって一定である。しかしながら、プレノズル１０ｃに沿って、例えば、水入口開口１２から水出口開口部１３まで、これらの直線部３７、３８をくさび形などに形成することも可能であろう。したがって、本例では長方形でかつ一定である直線部３７、３８の断面は、プレノズル１０ｃに沿って変化するであろう。例えば、長方形断面領域は、前方から後方に見て減少してもよい。また、直線部３７、３８を先細にして、つまりプレノズル１０ｃの断面領域３４が水出口開口１３の領域においていかなる直線部３７、３８も有していないようにすることも実現可能であろう。
【符号の説明】
【００５１】
１００ 船舶の駆動システム
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ プレノズル
１１ ノズル本体
１２ 入口開口
１３ 出口開口
１４ フィンシステム
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ フィン
１５ 水の流入方向
１６ ノズル本体の内側
１７ ノズル本体の外側
１８ プレノズルの回転軸
１９ 水入口開口領域
２０ 水出口開口領域
２１ 上側輪郭長さ
２２ 下側輪郭長さ
２３ 上側輪郭線
２４ 下側輪郭線
２５、２６ ブラケット
２７ 交差角
２８ 上側輪郭角度
２９ 下側輪郭角度
３０ 開口角
３１ ノズル本体の前側縁部−前
３２ ノズル本体の前側縁部−後
３３ 中心半径
３４ 断面領域
３５ 回転軸の垂線
３６ 水入口開口領域の平面間の角度
３７、３８ 直線部
３９、４０ 弓形部
４１ プロペラ軸
４２ 湾曲部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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