用于尾鳍驱动的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于船舶(例如浮船)的尾鳍驱动系统。具体地说，本发明涉及一种与预先配备有螺旋桨驱动装置的船舶一起使用的系统，并且涉及一种用这种尾鳍驱动系统改装这种船舶的方法。根据本发明的解决方案主要适用于先前使用的螺旋桨驱动装置以相对较低的角速度工作的大型船舶。

背景技术

如今，国际运输体系中相当大的一部分依赖于大型货船，运输大量的货物，如石油、粮食和包装产品。对于这种运输，主要的成本为燃料。因此，除了必须减少二氧化碳和其他破坏环境的化合物的排放以外，降低燃料消耗主要出于经济原因。

另一个问题是这种大型船舶所需的大型螺旋桨对生态造成的破坏。

过去例如在US8,684,777中已经描述了如何使用海豚尾鳍形鳍片更有效地推进浮船，并且对该船舶推进经过的环境影响更小。这样的鳍片(fin)可以是不同的尺寸，并且可以或多或少地具有海豚尾鳍的形状，因此在本文中被称为“尾鳍(fluke)”。

然而，就本发明的发明人所知，尚未提出向大型船舶例如大型货船提供尾鳍驱动的有效方式。

这样的解决方案应提供一种有效方式来推进大型船舶，并且还可以经济效益高的方式对现有船舶进行改装，以保持整个船舶的安全性、稳定性和完整性。

另一个问题是实现一种尾鳍设计，其以相对较低的往复运动频率提供高效的能量传递，适于使用相对较大的尾鳍来推进相对较大的船舶。

发明内容

本发明解决了上述问题。

因此，本发明涉及一种用于船舶的尾鳍驱动系统，其包括：枢转元件，其具有前端和后端，该枢转元件在所述前端枢转地连接到所述船舶的船体，并且该枢转元件在所述后端连接到柔性尾鳍；驱动机构，其具有驱动点，该驱动机构布置成向所述驱动点输送往复运动或旋转运动；以及驱动杆，其具有第一端和第二端，该驱动杆在所述第一端连接到所述驱动点，并且在所述第二端连接到所述枢转元件，该第二端在所述前端与所述后端之间沿着所述枢转元件的点处连接到所述枢转元件，该系统的特征在于，所述驱动机构包括承载元件，所述承载元件固定于所述船舶的螺旋桨轴，并布置成与所述螺旋桨轴一起旋转，并且所述驱动点偏心地布置在所述承载元件上，使得所述螺旋桨轴的旋转将驱动所述驱动杆前进和后退，进而导致所述柔性尾鳍的上下往复运动。

进一步，本发明涉及一种用尾鳍驱动系统改装船舶的方法，该方法包括以下步骤：对所述船舶提供具有前端和后端且在所述后端连接到柔性尾鳍的枢转元件，包括在所述前端将所述枢转元件连接到所述船舶的船体；提供具有驱动点的驱动机构，该驱动机构布置成向所述驱动点输送往复运动或旋转运动；以及提供具有第一端和第二端的驱动杆，包括在所述第一端将所述驱动杆连接到所述驱动点并且在所述第二端连接到所述枢转元件，其中，所述第二端在所述前端与所述后端之间沿着所述枢转元件的点处连接到所述枢转元件，所述方法的特征在于，在所述驱动机构提供步骤中，承载元件固定于所述船舶的螺旋桨轴，以使其与所述螺旋桨轴一起旋转，并且，在所述驱动机构提供步骤中，所述驱动点偏心地布置于所述承载元件上，使得所述螺旋桨轴的旋转将驱动所述驱动杆前进和后退，进而导致所述柔性尾鳍的上下往复运动。

附图说明

在下文中，将参考本发明的示例性实施例和附图来详细描述本发明，其中：

图1是根据本发明第一方面的具有示例性尾鳍驱动系统的船舶的简化视图；

图2是根据本发明第二方面的具有示例性尾鳍驱动系统的船舶的简化视图；

图3是根据本发明的承载元件的简化平面图，该承载元件又具有驱动点；

图4是根据本发明的带有尾鳍动态加强系统的第一尾鳍的简化平面图；

图5是螺旋桨轴和可折叠螺旋桨的简化侧视图；

图6是根据本发明的第二尾鳍的立体图；

图7是根据本发明的舵集合体的简化立体图；以及

图8是说明根据本发明的方法的流程图。

图1-7均为原理特征，并且通常未按比例绘制。

具体实施方式

在本说明书中，除非另有说明，否则诸如“向上”或“向下”的方向概念与尾鳍驱动系统的操作状态有关，其中，尾鳍具有基本水平定向的主尾鳍面，并且尾鳍竖直上下往复运动。

因此，图1示出了根据本发明第一方面的用于船舶100的尾鳍驱动系统。船舶100具有纵向方向D，图1中的箭头D指向船舶100的前方方向，与船舶100的后方方向相反。应意识到，在图1和图2中，船舶100、200是以从船舶100、200的侧面看到的纵向和竖直截面示出的。

图1的所述驱动系统包括枢转元件114，其具有前端和后端。在其前端，枢转元件114枢转地连接到船舶100的船体101。在其后端，枢转元件114连接到柔性尾鳍125。

根据本发明，尾鳍125被强制在水面以下的水中上下往复运动，从而使船舶100向前推进。关于船舶200的图2所示的实施例中的尾鳍229也是如此(见下文)。

此外，该驱动系统包括具有驱动点120的驱动机构。该驱动机构布置成向驱动点120输送往复或旋转运动，使得作为驱动点120的驱动结果，尾鳍125被上下往复地驱动。

该驱动系统还包括驱动杆121，其具有第一端(图1中的上端)和第二端(图1中的下端)。

驱动杆121在所述第一端连接到驱动点120。换句话说，所述第一端连接到驱动点120，使得当驱动点120由于所述驱动机构动作而移动时，驱动点120驱动第一端。

此外，驱动杆121在所述第二端连接到枢转元件114。特别地，第二端在所述枢转元件114的所述前端与后端之间沿着枢转元件114的点122处连接到枢转元件114。在图1所示的示例性实施例中清楚地说明了这一点。如图1所示，点122也可以是枢转点。

根据本发明，该驱动机构还包括固定到船舶100的螺旋桨轴111的承载元件112，该螺旋桨轴111可由常规发动机110驱动，使得承载元件112布置成与所述螺旋桨轴111一起旋转。

此外，所述驱动点偏心地布置在承载元件112上，使得螺旋桨轴111的旋转将驱动驱动杆121前进和后退(图1中的上下)，进而通过枢转元件114使柔性尾鳍125上下往复运动。

为了使尾鳍125在上下往复运动的整个范围内保持固定在同一竖直平面，枢转点123可布置成使枢转元件114相对于竖直平面保持恒定角度。例如，这可以通过将枢转点123支撑在横跨船体101的足够长的水平延伸范围内来实现，可以与枢转元件114结合在一起，该枢转元件114包括在不同的水平点处连接到枢转点123的倾斜支撑梁。

利用所述尾鳍驱动系统，包括船舶的现有发动机110、具有现有螺旋桨轴111的现有驱动系统可以一种非常经济高效且操作高度可靠的方式改装为用于尾鳍推进。下面将描述关于这种驱动系统和这种改装的各种可能的细节。

如图1所示，船舶100通常包括螺旋桨轴111的稳定元件113，例如梁，该梁固定于船体101，并延伸至一点，在该点处该粱旋转接收且支撑螺旋桨轴111。因此，这种稳定元件113为常规元件，但实现了稳定螺旋桨轴111和提供支撑双重目的，当尾鳍125升高和降低时由枢转元件114形成的杠杆对抗该支撑。优选地，螺旋桨轴111的支撑元件113是先前存在的螺旋桨轴111的支撑元件113，其不会由于根据本发明的尾鳍驱动系统的重新安装(retro-installation)而以任何方式被修改。

在一些实施例中，枢转元件114整体布置在所述船体101的外部。这意味着，由于安装了所述枢转元件114，因此不必提供或实际不提供船体101通孔。

特别是，如图1所示，枢转元件114枢转地连接到枢转点123，例如包括在船体101外部布置的通孔中旋转的螺栓，枢转点123焊接到所述船体101的外部金属表面。这样的通孔可以被布置为枢转元件114本身的一部分，或者被布置为永久焊接到船体101的一部分。然后，这样的螺栓可以布置在另一部分上(分别在船体101或枢转元件114上)。

枢转元件114本身可包括或基本上由细长金属杆组成，例如最小直径至少为10cm的不锈钢杆。

在一些实施例中，驱动机构整体布置在所述船体101的外部。这意味着驱动机构的可动部分未布置在船体101内部，并且特别地，例如在现有船舶上重新安装期间，不设置通孔作为本驱动机构在船舶100上的安装的一部分。然而，应当认识到，当然需要用于螺旋桨轴111的通孔、以及由于与作为根据本发明的尾鳍驱动系统的一部分不同的原因而设置的任何其它通孔。因此，这样已存在的通孔不被认为是作为根据本发明的驱动机构的安装的一部分而设置的通孔。换言之，本发明第一方面的重新安装可以在不必提供穿过船舶100的船体101的任何额外通孔的情况下进行。

如图1所示，承载元件112可有利地固定在螺旋桨轴111的后端，尤其是固定在已存在的螺旋桨固定装置上，然后该螺旋桨固定装置通常布置成将螺旋桨固定于螺旋桨轴111。然而，螺旋桨固定装置在本发明尾鳍驱动系统的重新安装之后可能不支撑螺旋桨，因为它改为连接到承载元件112并支撑承载元件112。因此，在这种情况下，螺旋桨轴111不支撑通常或先前已经附接到螺旋桨轴111并由螺旋桨轴111支撑以通过旋转推进船舶100的螺旋桨。为此，承载元件112可以特别地与连接装置适配，例如具有适当尺寸和位置的螺栓孔，以便与布置在螺旋桨轴111上或作为螺旋桨轴111的一部分的现有螺旋桨固定装置相适应。

可替代地，承载元件112可以永久固定于螺旋桨轴111，例如焊接在其上。

承载元件112可以是金属盘或包括金属盘，该金属盘可以是基本上圆对称的或圆柱形的，优选具有与螺旋桨轴111的中心轴线同轴的对称轴线。特别地，承载元件112可以固定在螺旋桨轴111的后端面上或其附近(例如，在至多1米的范围内)。

驱动点120偏心布置在螺旋桨轴111上，意味着驱动点120在被驱动机构驱动时由于螺旋桨轴111旋转将描绘一个圆形运动路径，该圆形运动路径将关于螺旋桨轴111的中心轴线呈圆对称。应当理解，所述圆形运动路径将具有非零的、可能恒定的半径(“外心半径(excentre radius)”)，有利地半径至少为0.1m，更优选地至少为0.5m。所述半径也可以最大为3.0m。

在一些实施例中，承载元件112包括外心半径调节装置，其布置成被远程控制以相对于螺旋桨轴111的旋转轴线调整驱动点120的所述外心半径。

图3以从船舶100的后端向前看的简化视图说明了可用于该目的的承载元件300。更具体地说，图3所示的外心半径调节装置包括一个液压缸(310的一部分)，该液压缸在一个点(312)处连接到承载元件300，并且在相对点(311)处连接到驱动杆121的所述第一端。

因此，如在图3中可以看到的，承载元件300可以同心定向于螺旋桨轴301。轨道或导轨302可以布置在承载元件300中，例如沿着直的、可能是径向的路径。布置在外心半径调节液压缸装置310的远端处的轨道跟随部311可以布置成响应于装置310的触发而沿着轨道302移位，该触发通过液压方式改变所讨论的液压缸的长度。在装置310的相对的近端处，可布置与承载元件300的枢转连接件312作为固定点，轨道跟随部311相对于该固定点移动。然后，所述驱动点120是轨道跟随部311或附接到轨道跟随部311。

因此，驱动点120的外心半径，即驱动点120与螺旋桨轴301的中心轴线之间的距离可以通过液压方式来调节装置310的长度来调节。这种液压调节可远程传递，例如使用设置在船舶100的船长甲板上的控制装置，该控制装置又连接到与装置310连接的适当的液压触发装置。

通过改变所述外心半径，可以调节尾鳍125的划水幅度，从而影响船舶100的推进功率。在将根据本发明的驱动系统作为后安装装置设置到已有船舶上时，这是尤为重要的特征，上述已有船舶具有包括发动机110和螺旋桨轴111的已有驱动系统。即，当将这种现有的螺旋桨轴111用于使用尾鳍125进行推进时，仅通过调整发动机110的功率，可能并不总是期望或可能达到完全期望的推进功率区间。通过可替代地或额外地调整尾鳍125的划水幅度，推进功率方面的可能控制范围变得更加灵活。例如，可以在保持相同的螺旋桨轴111转速的同时调整推进功率。

在图3所示的实施例和其他实施例中，外心半径调节装置可布置成在允许的外心半径区间例如连续区间调整所述外心半径。该外心半径区间可向外限定，限定最大尾鳍125划水幅度。在下文描述的本发明的第一方面和第二方面中，这样的最大尾鳍幅度可以优选地至少为0.1米、优选地至少为1米、优选地最多20米、优选地最多10米。要注意的是，尾鳍125、229的连接点到枢转元件114、228的运动基本是垂直的(由于枢转元件114、228的纵向方向D的长度相对于驱动杆121、224的划水长度以及连接点122、226的位置关系)，并且这里提到的“尾鳍幅度”就是指这种垂直运动。

此外，所述外心半径区间还可以包括点，例如内极值点，在该点处，外心半径小到使得尾鳍125基本上不会由于螺旋桨轴111的旋转而被驱动。因此，在该区间点处，尾鳍125的划水幅度基本为零，使得即使在螺旋桨轴111的旋转的情况下尾鳍125也基本静止。这提供了一种在不必关闭发动机110的情况下关闭尾鳍125推进的便利方式。在螺旋桨轴111除了此处所述的驱动机构之外还包括螺旋桨的情况下，这也提供了一种快速且方便地打开和关闭尾鳍125推进的方式，而不必同时打开或关闭螺旋桨推进。

图2示出了根据本发明第二方面的尾鳍驱动系统。图2的尾鳍驱动系统，类似于图1所示，适用于具有纵向方向D的船舶200。

该尾鳍驱动系统包括枢转元件228，其与枢转元件114相对应，具有前端和后端。枢转元件228在其前端枢转地连接至船舶200的船体201，并在其后端枢转地连接至与尾鳍125相对应的柔性尾鳍229。枢转元件228的前端连接到与枢转点123对应的枢转点227，焊接到船体201，而不需要船体201穿透。

图2的驱动系统还包括具有驱动点230的驱动机构，该驱动机构布置成向驱动点230输送往复或旋转运动。

驱动点230对应于驱动点120。从图1可以看出，当由驱动系统进行驱动时，驱动点120描绘旋转运动，而在图2中，当进行驱动时，驱动点230描绘线性往复运动。这用于示出这种往复运动和旋转运动的两个不同的例子。然而，在图1的驱动系统中，通过提供合适的杠杆系统，也可以使用线性往复运动，该杠杆系统将螺旋桨轴111的旋转运动转变为驱动点120的垂直定向的线性往复运动。此外，在图2中，驱动点230的旋转运动可以通过反函数来提供，以惯常的方式将液压驱动杆224(见下文)的线性往复移动转变为旋转移动。应认识到，存在很多其他方法实现驱动点120、230的这种线性或旋转运动。

图2的驱动系统还包括驱动杆224，其对应于驱动杆121，具有第一端和第二端，驱动杆224在其第一端连接到驱动点230，在其第二端连接到枢转元件228。特别地，所述第二端在枢转元件228的所述前后端之间沿着枢转元件228的点226处连接到枢转元件228。

应意识到，在图2中通过示例示出的第二方面中，驱动点230可以是驱动杆224的一部分，通过液压被前后驱动。这样，驱动点230“连接”到驱动杆224以进行强制往复运动，并且驱动点230将通过液压泵220的压力强制移动，从而使整个驱动杆224移动。或者，在这种情况下，可以简单地说液压泵220以往复方式液压地对驱动杆224进行驱动。

到目前为止，根据第一方面的驱动系统与根据第二方面的驱动系统相似。

然而，如图2所示，该第二方面的驱动机构包括液压泵220，该液压泵220布置成由船舶200的螺旋桨轴211驱动，这样由螺旋桨轴211的旋转提供的力被收集并转换为液压泵220中的液压。

此外，根据第二方面，所述驱动点230的运动是利用由所述液压泵获得的所述液压来实现的，使得螺旋桨轴211的旋转将驱动驱动杆224向前和向后(图2中向上和向下)，进而以与所述柔性尾鳍125的所述上下往复运动相对应的方式使柔性尾鳍229上下往复运动。

液压泵220布置有旋转能量转换机构221，例如常规的齿轮/杠杆系统，用于将来自螺旋桨轴211的所述旋转能量转换为所述液压，作为对液压泵220的超压。这种转换机构221是本领域公知的，这里不详细描述。

泵220可以向驱动点230(可以是常规的液压活塞或柱塞)提供液压，以对驱动杆224进行驱动。该液压可以与螺旋桨轴211的旋转频率相同的频率变化。然而，它也可根据不同频率而变化，该频率可由用户自由地远程控制，以改变尾鳍229的推进频率，并且因此还可能改变推进功率。此外，液压泵220使得能够在与所述外心半径区间相对应的允许区间改变驱动杆224的划水长度。这种控制也可以远程控制的方式进行。

因此，与发动机110相对应的现有发动机210被用于推进现有的螺旋桨轴211，而该螺旋桨轴211又为液压泵220提供能量，以建立用于推进尾鳍229的液压。

根据优选实施例，液压泵220完全布置在所述船体201的内部。这为液压泵220提供了较不恶劣的操作环境，并且也简化了维护。然而，液压泵220也可以整体布置在船体201的外部，在这种情况下，船体201中不必设置用于容纳驱动杆224的通孔(这在图2所示的设计中是必要的)。特别注意的是，液压泵220可以从船体201外部的沿着螺旋桨轴211的点转换来自螺旋桨轴211的旋转能量，然后从同样位于船体201外部的点驱动驱动杆224(其因此也完全布置在船体201外部)。

如前所述，驱动杆224本身可以是液压驱动的，例如通过由液压泵220经由合适的液压导管提供的液压直接驱动，并且进一步安装在穿过所述船体201的通孔225中并穿过所述通孔225。

如上所述，螺旋桨轴111、211、500也可以支撑螺旋桨。这种配置的示例如图5所示，其中在螺旋桨轴500上示出了包括螺旋桨叶片501的螺旋桨。在这种情况下，螺旋桨可包括可远程控制的叶片折叠机构504，其布置成允许用户远程控制所述螺旋桨叶片501进行折叠(虚线)和展开(实线)，以便控制所讨论的螺旋桨施加的推进功率。例如，可以与所述液压远程操作的枢转元件114的幅度控制机构相对应的方式进行这种远程控制。

可折叠螺旋桨也可用作连接到尾鳍的螺旋桨轴的后退(backing)功能。在这种情况下，螺旋桨叶片布置成在所讨论的螺旋桨轴旋转时在向后方向上推进船舶。通常情况下，当驱动所讨论的尾鳍以向前推进船舶时，螺旋桨叶片折叠。然而，当船舶需要后退时，螺旋桨叶片被远程展开。因此螺旋桨叶片被设计成使得它们提供向后的推进力至少超过当尾鳍通过同一螺旋桨轴上下运动时的向前推进力。为了实现这一点，可以在这样的后退过程中暂时远程调小尾鳍划水幅度。

在图5中还示出了带有驱动杆503的承载件502，分别对应于承载件112和驱动杆121。如图5所示，在这种情况下，承载件502布置在螺旋桨的后面，使得驱动杆503在螺旋桨轴500旋转时不会与螺旋桨轴500发生干涉。

如图5所示，螺旋桨叶片501布置成在向前方向上折叠。然而，应认识到，根据实施例它们也可布置成在向后的方向上折叠。

图4以俯视图示出了通常用于本发明的类型的尾鳍400。因此，尾鳍400对应于尾鳍125、229。

优选地，尾鳍400由柔性固体(或部分中空)材料制成，例如橡胶或其他基于聚合物的材料，具有足够的耐久性，而当如上所述那样使用时，提供了用于增加动力传输的灵活性，以在水下通过上下往复运动推进船舶100、200。合适的此类材料的例子包括橡胶、聚氨酯及类似材料。

如图4所示，尾鳍400可在一个或多个位置具有柔性钢插入件401，例如沿其外围和/或其中心线延伸。例如，这种插入件401可以由弹簧钢制成。插入件401可以是可拆卸和可更换的，以便在安装后调整尾鳍400的挠性。例如，这可用于在尾鳍100、200的负载或发动机110、210改变后使适应于尾鳍400的特性。

在替代或附加实施例中，尾鳍400包括远程控制的液压或气动操作的、优选为被动的加强系统402。在这种情况下，附图标记401不表示钢插入件(如上所述)，而表示液压或气动通道。因此，液压或气动通道401布置成由于经由加强系统402向通道401提供更高的液压或气动压力而使尾鳍400更硬，反之亦然。这将允许船舶100、200动态地改变尾鳍125、229的特性，以响应不同的操作先决条件。

应意识到，加强系统402以及上述螺旋桨折叠系统504和远程尾鳍125幅度调节系统310可以从液压泵例如泵220或以任何其他方式被提供适当的液压，并可设置有远程控制装置，例如布置在船体101、201内部靠近所讨论的液压泵的远程控制阀，以便于远程控制动作和进行维护。

如前所述，本发明特别适用于大型船舶，如油轮和货船。优选地，该船舶是较大的PWC(Personal Water Craft；个人水运工具)，或者甚至更优选地是货轮(cargo ship)或货船(freighter ship)，并且优选地具有至少5、优选地至少100、更优选地至少1000、最优选地至少10000的DWT(DeadWeight Tonnage，载重吨位)。

对于这样的大型船舶，以前已证明很难以经济高效且可靠的方式提供尾鳍推进。

大型船舶100、200因此可包括内部发动机110、210，例如常规的船用柴油发动机，布置成以最大200RPM，优选地最大140RPM驱动螺旋桨轴111、211。因此，十分有利的是允许本系统的驱动机构布置成以与螺旋桨轴111、211相同的旋转频率向驱动点120、230输送上述往复或旋转运动。这样，不需要齿轮或其他机械装置用于转速调节，从而获得非常简单、鲁棒和可靠的结构。

对于这种大型船舶，特别是对于这种缓慢的螺旋桨轴111、211的旋转频率，枢转元件114、228的长度优选在1到20米之间，并且该尾鳍具有至少0.5m

在船舶100、200上有多个螺旋桨轴的情况下，每个这样的螺旋桨轴优选地具有各自的尾鳍，具有各自的尾鳍驱动，使用其各自的螺旋桨轴的各自旋转运动作为能量源。

到目前为止，船舶100、200被描述为浮动船。然而，应认识到，本发明也可应用于潜艇，只要提供尾鳍使其能够完全在水面以下进行所述往复垂直运动即可。

图6示出了本发明的第三个方面，即尾鳍600的驱动系统，其包括尾鳍连接部610，尾鳍连接部610构成枢转元件114、228与尾鳍125、229之间的连接元件。尾鳍连接部610可用于根据所述第一和第二方面的尾鳍驱动系统及其他尾鳍驱动系统。

如上所述，这种尾鳍驱动系统包括柔性尾鳍600和尾鳍驱动机构(图6中未详细示出)，该尾鳍驱动机构又包括移位装置601，该移位装置601布置成被驱动以上下往复移动。在图6中，移位装置601对应于如上所述的枢转元件114、228。

因此，尾鳍600经由尾鳍连接部610连接到移位装置601。

根据本发明的第三方面，尾鳍连接部610包括枢转接头615，该枢转接头615将移位装置601的第一点a枢转地连接到尾鳍600的第二点b。在图6中，该第一点a布置在尾鳍连接部610的第一枢转部611上，该第一枢转部611由于牢固地连接到移位装置601而被认为是移位装置601的一部分。第二点b布置在尾鳍连接部610的第二枢转部612上，并且第二枢转部612由于牢固地连接到尾鳍600而类似地被认为是尾鳍600的一部分。

因此，第一枢转部611与第二枢转部612通过枢转接头615枢转地连接；第一枢转部611牢固地连接到移位装置601；以及第二枢转部612牢固地连接到尾鳍600。应注意的是，即使移位装置601和尾鳍600上的其他点也分别以枢转方式互连，第一点a和第二点b实际也是由枢转接头615直接互连的点。特别地，点a和点b都可以与枢转接头615的枢转轴线对准。

尾鳍连接部610还包括上部弹簧装置613，其将移位装置601(和实际上第一枢转部611)的第三点c连接到尾鳍600(和第二枢转部612)的第四点d。第三点c设置在第一点a的上方，而第四点d布置在第二点b的上方。优选地，上部弹簧装置613位于第一点a和第二点b点上方，例如完全位于这些点a和b上方。

类似地，所述尾鳍连接部610还包括下部弹簧装置614，其将所述移位装置601(和所述第一枢转部611)的第五点e连接到所述尾鳍600(和所述第二枢转部612)的第六点f。第五点e布置在第一点a的下方，第六点f布置在第二点b的下方。优选地，下部弹簧装置614位于第一a点和第二b点的下方，例如完全位于这些点a和b的下方。

因此，尾鳍600通过枢转接头615挂在移位装置601上，允许尾鳍600在非水平、优选垂直或基本垂直的平面内进行枢转运动。优选地，枢转接头615还将尾鳍600限制为仅进行这样的运动。这些枢转运动将在来自所述弹簧装置613、614的弹力的影响下发生。这些弹簧装置613、614可以配置成使得它们一起布置成使尾鳍600处于放松状态，在该状态下尾鳍600基本上垂直定向，或者在后方方向上稍微向上倾斜。在这种状态下，两个弹簧装置613、614可以被稍微拉伸，但相互平衡。因此，为了向上或向下枢转，尾鳍600必须拉伸弹簧装置613、614中的一个，同时将另一个弹簧装置推向更放松的状态。

此外，弹簧装置613、614可以一起配置成使得必须克服一定的阻力才能使尾鳍600向上枢转，并且还必须克服一定的其他阻力才能从所述放松状态向下枢转，使尾鳍600在不受任何外力影响的情况下恢复到放松状态。

尾鳍600的这种悬架已被证明了在将移位装置601的往复垂直运动转换为尾鳍600的向前推进功率方面提供了优异的机械能传输效率。由于移位装置601的向上/向下往复运动，尾鳍连接部分610将使尾鳍600产生“波浪”型运动，从而导致高的推进能量效率。

在优选实施例中，所述枢转接头615、上部弹簧装置613和下部弹簧装置614是连接尾鳍600的移位装置601与尾鳍600本身之间的唯一机械连接件。特别地，这些连接件613、614、615可以是影响尾鳍600相对于尾鳍驱动机构的机械行为的仅有机械连接件。

弹簧装置613、614都可以是拉伸弹簧，例如不锈钢弹簧钢制成的螺旋弹簧。它们也可以是具有相应性质的气弹簧。也可以有几个相同或不同类型的上部和/或下部弹簧装置，只要实现本文所述的尾鳍连接部610的基本特性即可。

在一些实施例中，上部弹簧装置614的弹簧常数更大，例如至少是下部弹簧装置613的弹簧常数的两倍。这使得尾鳍600向下枢转(围绕点615)所需的力大于向上枢转所需的力，从而影响尾鳍600在被向上和向下推动(通过移位装置601)时在水中的移动方式。一般来说，尾鳍600在水中上下移动时，当由移位装置601以一定的垂直力向上推动时，尾鳍600相对于水平面具有较小的向下枢转角(围绕点615，通过尾鳍向上推水)，当由移位装置601以相等的垂直力向下推动时，相对于水平面具有对应的较大的向上枢转角。这种运动模式已被证明提供了一个非常有效的能量传递，并使船舶100、200的不理想的向上/向下运动最小化，以便使尾鳍600在水中进行向前推进。

在一些实施例中，尾鳍可克服弹簧装置613、614的弹力在相对于水平面±70°的角度间隔内自由移动。

所述第一点a、第三点c和第五点e可以通过诸如第一枢转部611彼此刚性连接。类似地，第二点b、第四点d和第六点f都可以通过诸如第二枢转部612彼此刚性连接。

使用本文所述类型的尾鳍驱动装置推进船舶可以提供可能与船舶现有或标准方向舵不一致的推进功率。尤其是在现有发动机110、210与如本文所述的经改装的尾鳍驱动系统一起使用的情况下，并且进一步特别是在现有螺旋桨将与这种重新安装(retro-installed)的尾鳍驱动系统一起使用的情况下。

为此，在一些实施例中，船舶100、200可进一步用诸如图7所示的舵集合体进行改装。在这种情况下，根据本发明的尾鳍驱动系统除了包括先前存在的主舵700之外，还包括一个或多个附加舵710、711，其例如通过两个或多个重新安装的梁712平行地固定在所述主舵700的旁边。然后，附加舵710、711连接到先前存在的舵操纵机构，例如通过直接机械连接到主舵700，使其与主舵700协同移动，使得当用户通过常规和现有的船舶操纵机构控制主舵700时，它们将始终基本平行于主舵700布置。

优选地，附加舵710、711可以局部地连接到主舵700，以便随着主舵700的移动而被强迫以相应的方式移动。这种局部连接可经由所述梁712实现。应认识到，图7是简化的，但本领域的普通技术人员将能够设计合适的杠杆系统来实现附加舵710、711的这种受控运动。此外，附加舵710、711可以比主舵700小，例如在后方方向上不延伸得那么远，并且它们也可以在主舵700的两侧对称布置。

图8是说明根据本发明的用于改装带有所述类型的尾鳍驱动系统的船舶100、200的方法的流程图。

在第一步中，该方法开始。

在不同的步骤中，枢转元件144、228被提供给船舶100、200，枢转元件144、228具有如上所述的前端和后端，并且在后端连接到柔性尾鳍125、229。该枢转元件144、228提供步骤还包括在所述前端将枢转元件123、227连接至船舶100、200的船体101、201。

在不同的步骤中，提供驱动机构，该驱动机构具有所述驱动点120、230。如上所述，所述驱动机构用于将往复或旋转运动输送到所讨论的驱动点120、230。

在安装了根据第一方面的驱动系统的情况下，该驱动机构提供步骤还包括将承载元件112固定于船舶100的现有螺旋桨轴111上，以便承载元件112与所述螺旋桨轴111一起旋转。此外，在根据所述第一方面的重新安装中，在相同的驱动机构提供步骤中，所述驱动点120还偏心地布置在承载元件112上，使得螺旋桨轴111的旋转将如上所述对驱动杆121进行前后驱动，进而导致柔性尾鳍125的上下往复运动。

另一方面，如果根据所述第二方面的驱动系统是重新安装的，则驱动机构提供步骤可包括提供液压泵220，该液压泵220布置成由船舶200的螺旋桨轴211驱动；并且该步骤还可以包括安装液压泵220，使得使液压泵220所获得的液压如上所述实现驱动点230的所述运动，从而使螺旋桨轴211的旋转对驱动杆224进行前后驱动，进而导致柔性尾鳍229上下往复运动。

在不同的步骤中，提供驱动杆121、224，其具有如上所述的第一端和第二端。该步骤包括将驱动杆121、224在第一端连接到驱动点，并且在第二端连接到枢转元件123、227。更具体地说，驱动杆121、224的所述第二端如上所述在枢转元件114、228的所述前后端之间沿着枢转元件123、227的点处连接到枢转元件123、227。

在随后的步骤，该方法结束。应认识到，可以按任何顺序或同时进行所述中间步骤。

应认识到，在这种重新安装方法中还可包括附加步骤，包括安装外心半径调节装置310；调整尾鳍400的尺寸、形状和性能，包括为其提供所述类型的金属插入件401和/或液压加强系统；为尾鳍600提供所述类型的尾鳍连接部610；以及安装图7所示类型的附加舵710、711。然后，按照所述步骤执行所有这些步骤。

此外，重新安装方法可包括在同一船舶100、200上安装多个尾鳍驱动系统、驱动所述类型的多个柔性尾鳍；或安装所述类型的至少一个尾鳍驱动系统，该驱动系统布置成在同一船舶100、200驱动多个尾鳍。例如，可以布置单个液压泵220提供液压，以向多个驱动杆224传递运动，每个驱动杆224利用各自的尾鳍229移动各自的枢转元件228。也可以在同一个船舶100、200上同时安装根据第一和第二方面的尾鳍驱动系统。

高度优选的是，所讨论的船舶100、200是所述大型类型，安装是真正的重新安装。这意味着发动机110、210是所讨论的船舶100、300的现有推进发动机，还有螺旋桨轴111、211是由所讨论的发动机110、210驱动的现有螺旋桨轴。优选的是，除了现有的螺旋桨轴支撑梁113外，最好不要再安装额外的螺旋桨轴支撑梁。

重新安装方法还可以包括远程控制连接步骤，其中安装诸如控制电缆或控制液压装置之类的远程控制装置，以便允许用户远程控制所述重新安装的功能。这种远程控制例如可以之后从船长驾驶台进行。

以上，对优选实施例进行了说明。然而，本领域技术人员显然可以在不脱离本发明基本思想的情况下对所公开的实施例进行多处修改。

例如，船舶可以是多种不同的类型，也可以包括本文描述之外的更多的推进装置。

在图1和图2中，枢转元件114、228垂直布置在螺旋桨轴111、211下方。尽管通常是这种情况，但应认识到枢转元件114、228也可垂直布置在螺旋桨轴111、211的上方。

关于第一、第二和第三方面的各个尾鳍驱动系统所说的所有内容，包括关于这些系统的各个组成部分所说的所有内容，只要它们是兼容的，都同样适用于本发明的其他方面。此外，关于安装方法所说的所有内容同样适用于相应的尾鳍驱动系统，反之亦然。

因此，本发明不限于所述实施例，而是可以在所附权利要求书的范围内改变。