包括布置在流体中并装备有可定向叶片的转子的旋转机械

摘要

本发明涉及一种包括转子的旋转机械，所述转子被布置在流体中并且装备有至少一个安装在臂(2)上的叶片(4)，所述臂(2)绕所述转子的主轴(1)旋转。所述转子通过支撑结构(5)被保持就位并且被定向成使得所述轴(1)基本垂直于流体流动的方向。所述叶片(4)被安装成能够绕平行于所述主轴(1)的旋转轴(3)枢转。所述机械的特征在于，其包括用于使所述叶片(4)绕所述旋转轴(3)相对于所述臂(2)进行旋转以便改变叶片的倾角的器件，所述器件包括绕所述叶片的旋转轴旋转的偏心机构。本发明尤其适用于按照Lipp类型或Voith‑Schneider类型运动特性进行工作并可选地在这两种模式之间转换的推进器和发电机。

权利要求

1.一种流体动力转子旋转机械，所述转子包括至少一个安装在臂(2)上的叶片(4)，所述臂(2)绕所述转子的主轴线(1)旋转，所述转子由支撑结构(5)保持在一定方位中使得所述主轴线(1)基本垂直于流体流动方向，所述叶片(4)绕平行于所述主轴线(1)的旋转轴线(3)枢转地安装，所述机械的特征在于，其包括用于使所述叶片(4)绕所述旋转轴线(3)相对于所述臂(2)进行相对旋转运动以便改变叶片角的器件，所述器件包括在所述叶片的旋转轴线上旋转的偏心机构，所述偏心机构被安装在罩体元件(6)和所述叶片(4)之间，所述机械还包括用于使所述罩体元件(6)的旋转运动和所述转子绕所述主轴线(1)的旋转同步的器件，以不管所述转子的角位置如何始终将所述罩体元件保持在相同的方向。

2.根据权利要求1所述的机械，其特征在于，所述偏心机构包括传递构件(7)，所述传递构件(7)绕相对于所述旋转轴线(3)移动并且被安装在所述罩体元件(6)上的枢轴(8)旋转，所述传递构件的一端被连接至所述叶片(4)并且另一端被连接至曲轴(12)。

3.根据权利要求2所述的机械，其特征在于，所述曲轴(12)被安装在限定所述旋转轴线(3)并且被安装在所述臂(2)上的轴上。

4.根据权利要求2和3中任一项所述的机械，其特征在于，所述罩体元件(6)包括安装在所述旋转轴线(3)上并且载带所述枢轴(8)的偏心构件。

5.根据权利要求4所述的机械，其特征在于，所述曲轴(12)相对于所述臂(2)被固定，以便提供Lipp类型运动特性。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的机械，其特征在于，所述机械包括用于根据流体流动速度来改变所述叶片的最大斜角的器件。

7.根据权利要求6所述的机械，其特征在于，所述器件包括用于对所述偏心机构和所述叶片之间的控制装置的几何结构进行自修改的构件。

8.根据权利要求6所述的机械，其特征在于，所述器件包括用于对所述偏心机构和所述叶片之间的控制装置的几何结构进行调节的构件。

9.根据权利要求2或3所述的机械，其特征在于，所述罩体元件(6)的恒定的方向通过一比一速比的角传动装置来获得，所述角传动装置位于与所述臂一起旋转的构件(9)和相应地与所述罩体元件(6)以及所述曲轴(12)一起旋转的构件(11)之间。

说明书

包括布置在流体中并装备有可定向叶片的转子的旋转机械

技术领域

[0001] 本发明涉及在横向流体流中运转的发电机和推进器，并且尤其涉及用于对安装在转子上的叶片的倾斜进行伺服控制的新型机构，所述转子起使叶片旋转的作用。

背景技术

[0002] 根据现有技术，Lipp转子为已知，并且尤其是用于使布置在横向流体流中的转子的叶片倾斜的机构为已知(参见WO9207189A1)。叶片的枢转轴线平行于转子轴，叶片布置在所述转子轴的外周上。所述轴中的每一个都连接至一带齿的小齿轮，该带齿的小齿轮与其中间小齿轮永久啮合，所述中间小齿轮自身与中心小齿轮永久啮合，所述中心小齿轮在绝对关系中固定但相对于所述轴偏心；所述齿轮另一方面保持自由。

[0003] 该转子因此由叶片组成，所述叶片的倾角或斜度根据转子的旋转来控制。机械系统基于齿轮与卫星小齿轮的复杂的级联。通过根据转子的角位置来改变中心小齿轮的位置来完成对叶片的角位置的伺服控制。在每个循环，需要不断地改变所述中心小齿轮的位置，使得利用级联的小齿轮来将叶片定向成相对于流体流保持恒定的大致的平均角度。这种技术方案是复杂的、笨重的、耗能的，并且肯定不适用于例如风力涡轮机的设计。

发明内容

[0004] 本发明的目标在于提供一种新型机械方案，以便根据转子(叶片安装在该转子上)的旋转来确保叶片的角度伺服控制。叶片的枢转轴线平行于转子轴，叶片布置在所述转子轴的外周上。这种新型机构简单，并提供很好的收益，留有多个设计自由度因素(尤其是控制叶片的最大斜度)，并且适于大直径转子。其尤其适合于风力涡轮机(不论水平构造或竖直构造)的生产。

[0005] 本发明的另一目标是一种新的机械方案，该新机械方案还能够从一种模式转换到另一种模式，例如，从Lipp转子类型模式转换到Voith机械类型模式。

[0006] 为此提供了一种流体动力转子旋转机械，所述转子包括至少一个安装在臂上的叶片，所述臂绕所述转子的主轴线旋转，所述转子由支撑结构保持在一定方位中使得所述轴线基本垂直于流体流动方向，所述叶片绕平行于所述主轴线的旋转轴线枢转地安装，所述机械的特征在于，其包括用于使所述叶片绕所述旋转轴线相对于所述臂进行相对旋转运动以改变叶片角的器件，所述器件包括在所述叶片的旋转轴线上旋转的偏心机构。

[0007] 这种机械的确实优选但非限制性的方面包括对于技术人员而言的下述单独的附加特征或它们的任何技术可行的组合：

[0008] 所述偏心机构包括传递构件，所述传递构件绕相对于所述旋转轴线移动的旋转轴线旋转，所述传递构件的一端被连接至所述叶片并且另一端被连接至曲轴。

[0009] 所述曲轴被安装在限定所述旋转轴线并且被安装在所述臂上的轴上。

[0010] 所述机构包括安装在所述旋转轴线上并且载带所述枢轴的偏心构件，所述机构还包括用于使所述构件的旋转运动和所述转子绕所述主轴线的旋转同步的器件。

[0011] 所述同步器件都适于不管所述转子的角位置如何始终将所述偏心构件保持在相同的方向，而所述曲轴相对于所述臂被固定，以便提供Lipp类型运动特性。

[0012] 所述同步器件适于使所述偏心构件与所述臂一起旋转，而不管所述转子的角位置如何所述曲轴始终保持相同的方向，以便获得Voith-Schneider类型运动特性。

[0013] 所述机械包括用于根据流体流动速度来改变所述叶片的最大斜角的器件。

[0014] 所述器件包括用于对所述偏心机构和所述叶片之间的控制装置的几何结构进行自修改的构件。

[0015] 所述器件包括用于对所述偏心机构和所述叶片之间的控制装置的几何结构进行调节的构件。

[0016] 所述偏心构件以及所述曲轴的恒定的方向通过一比一速比的角传动装置来获得，所述角传动装置位于与所述臂一起旋转的构件和相应地与所述偏心元件以及所述曲轴一起旋转的构件之间。

[0017] 所述机械包括模式转换器件，所述模式转换器件用于选择性地将所述构件与所述偏心构件或所述曲轴接合，所述模式转换器件还用于相应地释放所述曲轴或所述偏心元件。

[0018] 本发明具有诸多优点。

[0019] 因为能够永久地控制叶片的最大斜度，所以能够在猛烈的流体流中运转。在发电机模式下当流体流增加时，或在推进器模式当转子的转速增加时，可以自动地减小叶片的倾斜角，并且进而保护了转子机构并同时在用作发电机的情况下持续产生能量。在发电机模式以及推进器模式下，控制叶片的最大倾角还能够在大范围的流动强度下增加收益。在一实施例中，可通过调节曲轴上的连杆的锚定点(anchor point)的位置来控制斜度的范围值。通过使所述连杆的附连点靠近曲轴的中心轴线，杆的冲程长度被减小，并且进而使得舵的运动的幅度被减小，从而最终使得叶片的最大角度被减小。

[0020] 本发明在运转期间产生很小的噪音。

[0021] 在风力涡轮机模式，其不呈现传统风力涡轮机情况下的常见的高的叶顶速度问题。此外，其具有从环境角度出发的优点，其对于鸟类比风力涡轮机更明显。

[0022] 本发明允许制作小尺寸转子(例如，用于微型泵)以及用于制造大型风车的大尺寸转子。

[0023] 根据一实施例，转子特别强健，因为每个叶片在其两端处附连到结构件上。

[0024] 可以对不同转子直径和不同叶片宽度与轮廓进行测试，以便根据流动的性质、其平均功率和峰值功率以及使用本发明的类型来确定最佳最佳折衷方案。流体动力学和空气动力学仿真还能够验证这些选择。

[0025] 本发明还能够制造具有水平轴线或竖直轴线的发电机版本或推进器版本。

[0026] 根据一实施例，转子直径能被进行调整，以增加机械对流量强度的适应能力。

[0027] 根据另一个实施例，具有相同或不同轮廓和尺寸的多个叶片可被安装在同一个臂上。这些叶片之间的间距必须大至足以允许这些叶片绕其自己的旋转轴线旋转。

附图说明

[0028] 本发明的其它特征、目标和优点将通过下述说明而变得清楚，下述说明仅仅是说明性和非限制性的并且应参照附图阅读，在附图中：

[0029] 图1为配置有单个叶片(4)的本发明的侧视图，其中针对转子的四个位置示出了单个叶片(4)；

[0030] 图2为用于根据转子的角位置来控制叶片斜度的机构的第一部分的详细视图；

[0031] 图3为用于根据转子的角位置来控制叶片斜度的机构的第二部分的详细视图；

[0032] 图4A至4D示出了图2和图3中所示的用于控制叶片方向的机构的工作循环；

[0033] 图5为用于根据转子的角位置来控制叶片斜度的整个机构的截面；

[0034] 图6A至图6C示出根据一个实施例的用于减小最大叶片角的方案。

[0035] 图7示出了用于减小最大叶片角的另一机械改型；

[0036] 图8A至图8C示出了用于取得对罩体的角度控制的另一技术方案，其中，或者具有多个级联的小齿轮，或者具有角度转换器，或者具有传动链和一对链轮；

[0037] 图9示出了本发明的改型，其中，小齿轮(9)的角位置通过致动器而进行变化，这就能够控制叶片的前缘相对于流动方向的方向或对流动进行引导；

[0038] 图10示出用于对Voith-Schneider类型运动特性和Lipp类型运动特性进行比较的视图；

[0039] 图11示出上述的适于以Voith-Schneider类型运动特性运转的机构的正面的局部剖切的视图；

[0040] 图12针对四个旋转角度示出根据Voith-Schneider类型运动特性的运转；

[0041] 图13示出本发明的另一实施例，其中，具有适于以Lipp类型运动特性运转的悬臂式叶片；

[0042] 图13B示另一基于图13A的实施例，其中，还具有适于以Voith-Schneider类型运动特性运转的悬臂式叶片；

[0043] 图14A和14B示出模块转换机构的可能的示例，所述模块转换机构尤其用于从Lipp类型运动特性运行转换到Voith-Schneider运动特性运行。

具体实施方式

[0044] 现在将描述一种流体动力机械，该流体动力机械配置有与布置在流体的横流中的转子同步的机构，所述机构允许对至少一个安装在转子外周的叶片的倾角进行控制。

[0045] 图1示出了单叶片Lipp动力特性类型转子的通常的侧视图，该视图用于根据转子的角位置示出叶片的运动。被支撑结构5保持的转子绕轴线1旋转。凭借下文中将说明的同步机构，位于臂2的端部的叶片4能够根据一定的周期并且相对于流动方向在-90°到+90°的角度范围内绕平行于轴线1的轴线3枢转。

[0046] 同步机构的第一部分在图2中详细地示出。该机构包括在此处被称为罩体(pod)的偏心元件6，所述偏心元件6上固定有枢轴8，偏转元件7或枢转舵(udder pivots)围绕所述枢轴8。罩体6被紧固至滑轮3，所述滑轮3自身经由传动带(或传动链)被连接至固定滑轮9，使得在转子绕其旋转轴线1旋转时，罩体6始终保持沿相同的方向定向。根据一个实施例，两个滑轮的传动比等于1。罩体元件可按不同的方式设计。根据机械的尺寸和机构的第二部分的设计(在下文中参照图3说明)来确定对罩体6上的枢轴8的位置的选择。

[0047] 图3为用于根据转子的角位置来控制叶片4的斜度的机构的第二部分的详细视图。叶片4绕轴线3旋转。根据第一实施例，盘体12形成曲轴，曲轴的中心轴线被固定在与第一臂
2相对的第二臂上。曲轴可具有多种形状，而不仅仅被限制成盘形。曲轴上附接有连接至舵7的连杆13，并且舵7绕配置在罩体6上的枢轴8旋转。所述舵的另一端连接至杆14，杆14自身连接至喇叭体15，喇叭体15被固定至叶片。当转子旋转时，曲轴不回转，但是罩体绕曲轴相对地旋转，曲轴由于被直接附接至相对的臂2而被固定。

[0048] 图4A至图4D示出了图2和图3中所示的根据转子的角位置来控制叶片斜度的机构的工作循环。与图1中所示的实施例相反，转子此刻为逆时针旋转并且在该情况下的应用为风车。如在图1中那样，气流来自左侧。根据公知的术语，“逆风”或“最接近风”的叶片处于上升阶段并且前缘被朝上定向，并且处于最“顺风”位置的叶片处于下降阶段并且前缘被朝下定向。图4A示出了处于上部位置的叶片。根据Lipp机械的原理，一旦该位置被通过，叶片必然逐渐地向下转动以产生推动转子持续旋转的力。图4B示出处于循环的这一阶段的叶片，其中，转子从图4A的初始位置转过90°。如图4C中所示，当转子从其初始位置行进180°时，叶片必然被再次保持为逆风。在旋转了180°之后，叶片处于上升阶段，位于距初始位置为270°处。图4D示出处于该上升阶段的叶片，叶片位于距初始位置为270°处。通过连续地观察这四幅图可以看出：由盘体12构成的曲轴相对于臂2被保持在相同位置。在工作循环期间，舵7在其上枢转的枢轴8描绘了以轴线3为中心的圆，该圆在图4A至图4D中以虚线示出。附接至罩体6的销相对于臂2移动。

[0049] 图5为用于根据转子的旋转来控制叶片斜度的机构的截面图。在该实施例中，叶片在其各个端部处被附接。与轴线3(叶片4绕轴线3旋转)安装在一条直线上的轴16被附接至与臂2相对的臂2’。形成曲轴的盘体12被附接在轴16的端部，曲轴驱动连杆13，连杆自身被连接至绕枢轴8枢转的传递构件7，枢轴5被附接至罩体6。如果没有杆14，叶片4将绕轴16自由转动。

[0050] 根据一个实施例，连杆未直接连接至舵；杆头可以被附接至平移可动部分，例如安装在直线轨道上的滑动架(carriage)，所述可动部分于是通过附加的传递元件被连接至舵。这种方案允许在必要时对在转子的全程旋转循环中观察到的叶片运动的不对称性进行补偿，所述不对称性是直接安装在传递构件7上的连杆的机械原理所固有的。还可以通过调节多种元件(传递元件7、杆14和喇叭体15)的几何结构来补偿这种不对称性。

[0051] 图6A至图6C示出减小用于高流速的叶片的最大角度的改型实施例。利用基于使用一个或多个阻尼器的系统，杆14在喇叭体15上的附接点为可变的。可以对弹簧力和阻尼器的冲程进行选择，以便使其超过施加在叶片上的给定力，不论舵7的位置如何，片的斜度相对于流量变得可忽略不计或甚至为零。因为附加地起到保护机械的完整性的作用，液压方法不可被忽视，其可以允许根据转子位置来精密地调节叶片的角位置并且限制或避免振动现象。

[0052] 根据另一个实施例，如图7所示，过允许喇叭体绕附加在叶片上的轴线17枢转来实现根据流动强度来控制叶片角的最大值。阻尼器被安装在喇叭体和叶片之间，使得允许根据施加到叶片上的力来进行喇叭体相对于叶片的角度的自调节。当阻尼器被压缩，叶片斜度减小。

[0053] 根据另一个实施例，可利用用于改变杆13的冲程的致动器来处理叶片斜度极限值，所述致动器通过改变杆底部和曲轴12的中心的距离来改变杆13的冲程。其旋转轴线将位于曲轴的旋转轴线上的凸轮压靠在杆底部上，杆底部可沿曲轴的半径滑动。通过利用机械伺服系统驱动该凸轮，能够将杆移动的远离或靠近曲柄的旋转轴线，借此来改变杆的冲程。机构的在曲轴中滑动的部分能够通过位于曲轴外周处的弹簧来维持。

[0054] 根据其它一些实施例，杆底部位置的伺服控制能够通过结合机电、气动、液压和电气方案的系统来确保。

[0055] 根据其它改型实施例，滑轮/传动带组件可替换级联的小齿轮(图8A)、90°斜齿齿轮(图8B)或传动链和两个链轮(图8C)。根据又一未示出的改型，可以使用液压、电气或气动驱动系统。

[0056] 图9示出利用使用蜗杆的系统来改变小齿轮9的角位置的方法。这允许相对于转子角位置的叶片循环的角度变化。这种可能性是有益的，尤其是当本发明被用于设计立轴发电机时或用于获得流动方向可被控制处的推进器时尤为有益。

[0057] 本发明的重要优点之一其根据流速的适应性，根据模式为发电机模式或推进器模式而恢复或发电。为了在大范围的流速下维持高收益，可以根据流速来改变最大叶片斜度。流速越高，叶片斜度极限值必须越低，在极端情况下叶片斜度极限值几乎为零。

[0058] 在传动链、斜齿齿轮或小齿轮级联系统的情况下，充有油的曲轴箱可为这些机械传动部件提供最小的磨损并且尽可能大的增加收益。自润滑传动链还可被用于低成本的场合。

[0059] 在传动链或传动带运转的情况下，自动张紧系统被有利地以已知的方式提供，以便限制维护操作。

[0060] 经典齿轮传动或斜齿齿轮传动所具有的优点在于避免了传动链或传动带张紧的问题，但是收益却较低。但是，基于斜齿齿轮的系统在制作大尺寸转子和最小化维护操作方面是有利的。

[0061] 本发明能够以水平式或竖直式的版本实施。

[0062] a)水平式发电机实施例

[0063] 在水平式版本中，整个结构必须能够绕竖直轴线旋转以使发电机永久地保持面向流体流。可以使用类似风向标的翅片，但是在大多数版本中优选的是发电机相对于流动方向的位置的机电伺服控制。

[0064] 根据一个实施例，叶片在流体流中处于最高处的时刻与叶片在流体流中处于最低处的时刻之间可以产生不同的斜度。具体地，可以规定的是，在流体流中处于最低处的叶片的斜度更为显著，即，部分地被位于流体流中更高处的其它叶片遮挡。

[0065] 根据一个实施例，在水平轴线发电机模式中，可以规定的是，在流体中处于最高处的叶片处于上升阶段，而在流体中处于最低处的叶片处于下降阶段。

[0066] 在另一实施例中，依然是在水平轴线发电机模式中，可以规定的是，在流体中处于最高处的叶片处于下降阶段，而在流体中处于最低处的叶片处于上升阶段。

[0067] 水平式发电机的主要优点是其简易性。

[0068] b)竖直式发电机实施例

[0069] 在竖直轴线发电机模式中，可采取两种方案来将系统维持在相对于流体流的正确方向。

[0070] 第一方案如同水平的情况那样使用风向标式系统，从而允许将整个系统维持在相对于流体流的正确方向。

[0071] 如图9中所示，第二方案(更为先进)由经由致动器18的可旋转的控制滑轮9构成。事实上，驱动所述滑轮(或小齿轮、齿轮或斜齿齿轮)能够相对于流体流的方向改变叶片的迎角(attack angle)的方向，借此避免了将全部结构安装在风向标上的需求。必须根据流体流方向来进行致动器的伺服控制。

[0072] 在针对推进器实施例控制中心小齿轮的位置的原理的情况下，能够对流体流进行360°引导。在水平轴线推进器的情况下，这种方案能够实现类似于一个螺旋桨的“纵倾”(trim)功能。

[0073] 根据多种实施例，转子可被设计成顺时针旋转或逆时针旋转。

[0074] 根据一个实施例，优选具有奇数个叶片以使得系统天生就不稳定，从而有利于其在没有发电机实施例中的帮助的条件下的初始旋转。

[0075] 根据多种实施例，转子可包括多达数十个叶片，这些叶片不均匀地分布在整个外周上。

[0076] 根据多种实施例，多个叶片可被安装在同一转子臂上。这些叶片之间的间距必须大至足以允许每个叶片绕其自己的枢转轴线旋转。安装在同一臂上的叶片可以是相同的，或者也可以具有不同的尺寸和形状。根据一个实施例，最接近转子中心的叶片与安装在臂的自由端处的叶片相比可具有更短的弦长。每个叶片可具有自己的伺服机构，或每个臂的单个伺服机构自身可被用于控制同一臂的不同叶片。

[0077] 根据多种实施例，叶片可具有对称的轮廓或不对称的轮廓。

[0078] 根据一个实施例，可以结合允许改变叶片的前缘和/或后缘的叶片襟翼(blades flaps)。还可以结合双襟翼并且使得叶片轮廓可变形。在叶片上使用由电子电路控制的空气制动器还可以实现减慢转子的旋转速度的目的。可在航空领域中采取不同的方案来延迟边界层的失速(stall)，例如使用纳米材料中的鲨鱼皮。

[0079] 根据一个实施例，叶片可仅在其一端被保持。所述机构的构架将被相应地修改，因为曲轴的轴必须延伸穿过将罩体连接至滑轮的心轴(在传动带系统的情况下)。

[0080] 根据不同的实施例，叶片轮廓可沿叶片的纵向方向变化。更具体地，叶片可被制作成在一端部处的弦长比另一端部处的更长。在采用本发明获得具有竖直轴线风力涡轮机(其中，叶片仅在一端被保持)的情况下，叶片可在臂侧处被制作的更宽以便更好地分布整个结构中的力。

[0081] 根据一个实施例，叶片4的旋转轴线可以位于叶片从前缘开始的三分之一处。

[0082] 根据另一个实施例，叶片的角度控制经由喇叭体来完成，所述喇叭体可被定位在叶片上的任何位置。

[0083] 如果本发明中的发电机模式面临极限流速条件，一个实施例可提供图3中所示的杆14的设计，使得杆14可通过当超过一定机械应力时断裂而充当保险。

[0084] 根据又一个实施例，可以替换作用在一个或多个推动器上的曲轴或多个凸轮，凸轮驱动附接至罩体的气动泵或液压泵。这些泵能够气动地或液压地(视情况而定)驱动气缸，这些气缸被在其一端被连接至叶片并且在另一端被连接至罩体。通过操作这些致动器，能够使叶片绕罩体的固定轴线旋转。

[0085] 在发电机模式中，制动系统可被配置成在紧急情况下使转子停止，并且有利于维护操作。

[0086] 根据一个实施例，每个组成部分能够被平衡，以便有利于结构的旋转的开始并同时减小振动。举例而言，与其旋转轴线相关的罩体、翼片(并且更通常地所有可动组件)能够被平衡，以便有利于结构的旋转的开始并同时改善机械的可靠性。

[0087] 在发电机模式下，诸如AC交流发电机之类的电机经由加速传动装置或减速传动装置被转子驱动。

[0088] 替代性地，AC交流发电机能够被其它任何形式的发电机(例如永磁电动机)所取代。转子还驱动多种液压泵或气动泵。

[0089] 根据其它一些实施例，AC交流发电机可被直接布置在叶片端部。

[0090] 理想地，所有可动部分都被安装在滚珠轴承或轴承上，以便将机械摩擦所导致的损失最小化并在同时减小机械的磨损。涉及油泵的润滑系统可被使用，以便根据需要来润滑机械部件。

[0091] 下面将描述所述机械的其它实施例，尤其将描述根据Voith-Schneider类型的运动特性的运转以及为了获得双模式机械的目的；在所述双模式机械中，转子可被布置成一种操作模式或另一种操作模式，例如Lipp类型操作模式或Voith-Schneider类型操作模式。

[0092] 就这点来说，Voith-Schneider类型转子的原理早已为人所知，该转子在某些应用中(河船、拖船、渡轮等)被用于船舶推进器模式。通常，Voith-Schneider转子运动特性使用定位在转子中心的偏心构件获得，并且所述转子通过大尺寸的杆来控制叶片的斜度。机械元件相当巨大，这使得高的转速更加复杂。

[0093] 此外，在推进器模式下，具有Voith-Schneider类型运动特性的转子允许非常高的转矩但是不允许高的速度，而具有Lipp类型运动特性的转子允许高的速度。因此，能够从一种运动特性转换到另一种运动特性的推进器可在使用中显示出显著的益处。

[0094] 首先，图10示意性地示出了Voith-Schneider类型运动特性与有Lipp类型运动特性之间的不同(出自《Etude des Performances d’un Propulseur Nouveau(Proc é d é Lipp)》,J.F.Devillers,T.Pichon,R.Roucous,5emes journ é es de l’hydrodynamique,22,23,24 March 1995,Rouen)。

[0095] 现在将基于一副前述附图中的相同的通用构架并参照图11来描述Voith-Schneider类型运动特性的机械运转。与前述附图中的构件或部件相同或相似的构件或部件使用相同的附图标记指示并且将不再赘述。

[0096] 为了获得Voith-Schneider运动特性，枢轴8(传递构件7绕枢轴8旋转)在此处相对于臂2被固定。此外，驱动连杆13的曲轴12在此处由滑轮11驱动，滑轮11经由传动带10(或传动链等)连接至滑轮9。正如在Lipp类型运转模式中那样，滑轮9被固定。

[0097] 图12针对4个转子角度示出了这种机械的运转。可以看出，实际上，枢轴8被固定并且曲轴通过相同的连杆机构由滑轮11驱动可获得不同的运动特性，即，现在的Voith-Schneider类型。

[0098] 图13A和13B示出了本发明的另一些实施例，悬臂式叶片未在其自由端被保持，机械支撑部、驱动装置以及控制装置的所有功能被重新布置在叶片的与其自由端相对的端部。

[0099] 图13A示出了根据Lipp类型运动特性的机械运转的情况。叶片4由轴40驱动，轴40延伸穿过轴承或滚珠轴承并且喇叭体15附连在轴40上。另一个销42在形成偏心构件的部件41的内部延伸，其功能等同于前述实施例中的罩体6。销42被安装在用于相对于部件41旋转的轴承或滚珠轴承上。滑轮11选择性地驱动部件41，部件11偏心地载带枢轴8，传递构件7绕所述枢轴8枢转。轴42载带曲轴12并且选择性地阻挡相对于臂2的部分2'的旋转。部件41经由轴承或滚珠轴承被安装在臂部分2'上，以相对于该部分旋转。

[0100] 在图13A示出的示例中，为了清楚和简化的目的，示出了通过锁紧螺钉43来实现选择性地阻挡轴42相对于臂2的旋转。以相同的方式，在图13B中，为了清楚和简化的目的，示出了通过另一锁紧螺钉4来实现选择性地阻挡轴41相对于臂2的旋转。

[0101] 在图13A的情况下(Lipp类型运动特性)，滑轮11驱动部件41，而销42被螺钉43阻挡。

[0102] 为了从Lipp模式转换到Voith-Schneider模式，螺钉44(图13B)被夹住并且滑轮11在部件41被阻止旋转时驱动轴42。

[0103] 因此应理解的是，简单的机械控制器件(此处为了清楚和便于理解而示意性地示出了锁紧螺钉)允许从Lipp类型运动特性转变成Voith-Schneider类型运动特性。这种可能性十分有益，尤其是在推进模式中：Voith Schneider模式在低移动速度下(定义为叶片自己的旋转速度下的转子所推进的交通工具的速度)提供非常好的收益，Lipp模式相反地在高的移动速度下提供非常好的收益。因此可以使同一转子在低速下结合非常高的转矩，并且还能够实现非常高的速度。

[0104] 总而言之，用于从一种运动特性转换到另一运动特性的解决方案在于通过滑轮11驱动第一轴而将第二轴锁定就位或驱动第二轴而将第一轴锁定就位。在一工业实施例中，这种类型的机构能够基于例如锁止装置和用于变速箱的花键轴、机械或机电的离合系统、电磁耦合装置等。

[0105] 下面将参照图14A和图14B来描述这种模式改变机构的示例。这种机构包括气缸45，所述气缸45绕轴线46旋转并且能被锁定在两个位置中的一个位置。允许这一作用的致动器未示出，但是其采用使用在摩托车中的序列式变速箱的普通原理。位置选择器可通过(或不通过)中央指令来机械地控制。气缸45包括用于沿轴线47移动两个叉部48和49的两条路径。叉部48和49分别驱动部件50和51。在其中心处配置有凹槽的部件50和51分别可适于沿与它们接合的两个花键轴52和53移动。部件50和51在每一侧上配置有锁止装置54。根据部件51和52的位置，这些锁止装置选择性地与传动带10所驱动的滑轮11载带的相应的锁止装置55接合；或者通过部件56和57构成的其它锁止装置，这些部件被保持成相对于臂2固定，所述臂2载带这些图中所示的机构。曲轴12与花键轴52联合而偏心元件41与花键轴53联合。在图14A所示的位置，气缸桶45和叉部48和49以及部件50和51所处的位置使得曲轴12由于被部件57阻止旋转而被保持在给定的固定位置，而偏心构件41与小齿轮11相连。这产生具有Lipp运动特性的运转。

[0106] 在图14B的情况下，气缸桶45已经被移动至其第二位置，以致气缸桶45、支架48和49以及部件50和51所处的位置使得偏心元件41被保持静止在一确定位置，这是因为其被部件56阻止旋转，而曲轴12被连接至小小齿轮11。这样就回到根据Voith-Schneider类型运动特性的运转。

[0107] 当然，本发明不限于所述和所示的实施例，而且领域内的技术人员可以做出多种改型和修改。