阅读说明：本技术 具有相应的船体组件的电推进水运工具 (Electrically propelled watercraft with corresponding hull assembly ) 是由 J.D.多雷穆斯 C.M.杜马尔斯 P.C.杰克森 J.A.迪默 B.M.莫汉 E.T.威 于 2020-02-10 设计创作，主要内容包括：一种水运工具包括船体结构、甲板结构和推进系统。船体结构包括至少一个船体,每个船体限定内部。甲板结构被安装到船体结构。推进系统适于在水体中移动水运工具,并且包括电动马达和联接至电动马达的能量存储装置。电动马达和能量存储装置在包括至少一个船体的内部中的至少一个的区域内彼此相邻定位。(A watercraft includes a hull structure, a deck structure and a propulsion system. The hull structure includes at least one hull, each hull defining an interior. The deck structure is mounted to the hull structure. The propulsion system is adapted to move a watercraft in a body of water and includes an electric motor and an energy storage device coupled to the electric motor. The electric motor and the energy storage device are positioned adjacent to each other within an area including at least one of the interior of the at least one hull.)

具有相应的船体组件的电推进水运工具

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月13日提交的62/805,215的权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及一种水运工具，并且更具体地涉及一种具有相应的船体组件的电动推进水运工具。

背景技术

现有的电动推进水运工具通常包括由从一个或多个电池提供的电能驱动的电动马达。结果，电推进水运工具只的范围受到电池容量的限制。这样的推进系统的电池通常又大又重，并且位于水运工具的甲板上，从而占用了宝贵的甲板空间并产生了不理想的重心。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种水运工具包括船体结构、甲板结构和推进系统。船体结构包括至少一个船体，每个船体限定内部。甲板结构被安装到船体结构。推进系统适于在水体中移动水运工具，并且包括电动马达和联接至电动马达的能量存储装置。电动马达和能量存储装置在包括至少一个船体的内部中的至少一个的区域内彼此相邻定位。

除了本文描述的一个或多个特征之外，电动马达和能量存储装置沿着至少一个船体的纵向轴线堆叠。

除了本文描述的一个或多个特征之外，至少一个船体包括具有第一内部的第一船体和具有第二内部的第二船体，第一内部限定了该区域的一部分。

除了本文描述的一个或多个特征之外，第二内部与该区域分开。

除了本文所述的一个或多个特征之外，船体结构还包括舱室，该舱室直接位于至少一个船体的附近，其中，该舱室的内部与至少一个船体的内部连接以限定该区域。

除了本文所述的一个或多个特征之外，舱室与至少一个船体形成水密连接。

除了本文所述的一个或多个特征之外，舱室与至少一个船体一体形成。

除了本文所述的一个或多个特征之外，所述电动马达还包括马达轴、输出轴以及将所述马达轴和所述输出轴连接以使所述马达轴和所述输出轴以相同的速度旋转的联接器。

除了本文所述的一个或多个特征之外，至少一个船体包括具有第一内部的第一船体和具有第二内部的第二船体，第一船体和第二船体关于船体结构的中央平面是对称的。

除了本文所述的一个或多个特征之外，第一船体和第二船体中的至少一个具有大体竖直的舷内表面。

除了本文所述的一个或多个特征之外，第一船体和第二船体中的至少一个具有向外提升的脊。

除了本文所述的一个或多个特征之外，至少一个船体还包括第三船体，第三船体位于第一船体和第二船体之间。

除了本文所述的一个或多个特征之外，其中第三船体的船底横升角小于25度。

除了本文所述的一个或多个特征之外，第三壳体还包括大致竖直的外表面和至少一个脊。

在另一示例性实施例中，一种具有推进系统的水运工具的船体结构，该推进系统包括电动马达和用于操作电动马达的能量存储装置，该船体结构包括至少一个船体和至少一个舱室，该舱室具有直接位于至少一个船体附近的中空内部。至少一个舱室的中空内部和至少一个船体的内部连接以形成用于接收推进系统的电动马达和能量存储装置的区域。

除了本文描述的一个或多个特征之外，该区域大于至少一个船体的内部。

除了本文所述的一个或多个特征之外，所述至少一个船体包括大体竖直的舷内表面。

除了本文描述的一个或多个特征之外，至少一个船体包括向外提升的脊。

除了本文所述的一个或多个特征之外，所述至少一个船体的船底横升角小于25度。

在另一个示例性实施例中，水运工具包括三船体结构、能量存储装置和电动马达。该三体结构包括限定左舷内部的左舷船体、限定右舷内部的右舷船体和限定中央内部的中央船体。一区域包括左舷、右舷和中央内部。能量存储装置布置在该区域中。电动马达布置在该区域中，由能量存储装置提供动力，并适于推动三船体结构。

当结合附图考虑时，根据以下详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。

附图说明

在下面的详细描述中，仅以示例的方式出现其他特征、优点和细节，该详细描述参考附图，在附图中：

图1是根据实施例的水运工具的示意性侧视图；

图2是根据一实施例的水运工具的船体结构的前端视图；

图3是根据一实施例的水运工具的底视透视图；

图4是根据一实施例的安装在船体结构内的推进系统的透视图；

图5A-5C是根据一实施例的船体结构的各种示意图；

图6是根据一实施例的安装在船体结构内的推进系统的局部放大透视图；和

图7是根据一实施例的水运工具的推进系统的电动马达的横截面视图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并不意图限制本公开、其应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

根据一实施例，图1中示出了电动推进的水运工具20，例如小船或船。如所示，水运工具20包括船体组件26和甲板结构24。船体组件26包括船体结构22和推进系统28，用于推动水运工具20通过水体。船体结构22适合于在结构上支撑和容纳推进系统28，并且通常从下面在结构上支撑甲板结构24。

现在参考图2，继续参考图1，更详细地示出了根据一实施例的船体组件26的船体结构22。在所示的非限制性实施例中，船体结构22具有包括左舷(左)船体30a、右舷(右)船体30b和中央船体30c的多船体构造。多个船体30a，30b，30c的长度可以基本相同(即，向前到向后)，或者可以改变。在一个实施例中，中央船体30c的长度大于左舷和右舷船体30a，30b的长度。然而，这里还设想了中央船体30c分别短于或等于左舷和右舷船体30a，30b的长度的实施例。此外，不管船体30a，30b，30c的长度如何，多个船体30a，30b，30c可以彼此对准，或者可以彼此错开/偏移。在所示的非限制性实施例中，各个船体30a，30b，30c中的每个船体的船尾32a，32b，32c(即，后端部)大体上对准。然而，其中各个船体30a，30b，30c的弓形34a，34b，34c(即，前端部分)对准或沿着每个船体30a，30b，30c的长度截取的中点(未示出)对准的替代实施例也在本公开的范围内。

参照图3，左舷船体30a、中央船体30c和右舷船体30b分别在前后方向上伸长(参见箭头35)，并且可以沿在其最宽处测量的水运工具20的梁(即，宽度，参见图2的箭头37)彼此横向间隔开。左舷船体30a的中央轴线P与中央船体30c的中央轴线C之间的距离可以大致等于中央船体30c的中央轴线C与右舷船体30b的中央轴线S之间的距离。在其他实施例中，船体30可以在梁上不均匀地间隔开。

参照图4，船体组件26的船体结构22的船体30a，30b，30c可以一体地形成为一个整体件。在其他实施例中，可以例如经由甲板结构24来连接船体30a，30b，30c。船体结构22可以由任何合适的材料，例如玻璃纤维、铝、塑料或复合材料，例如使用现有的船用成型技术，形成。

再次参考图2，并且根据一实施例，中央船体30c具有从中央龙骨38延伸的V形底表面36。在一个实施例中，V形底表面36具有船底横升角(deadrise)(在图中以角度“θ”示出)，其形成在底表面36和龙骨38的任一侧上的水平面之间，在约十五度至二十五度(15°-25°)的范围内，并且在一些实施例中为约十九度(19°)。然而，任何船底横升角θ都在本公开的范围内。

中央船体30c还包括面对左舷船体30a的第一外表面40和面对右舷船体30b的第二外表面42。第一和第二外表面40，42中的每一个可以但不必具有大体竖直的构造。在一实施例中，第一外表面40和第二外表面42中的每个被取向为使得在每个外表面40，42与底表面36之间的界面处形成脊44。即，每个脊44横向地跨在相应的外表面40，42和底表面36之间并形成为相应的外表面40，42和底表面36。在所示的非限制性实施例中，脊44与中央船体30c的相应外表面40，42形成约90度角。如图3最佳所示的，脊44沿中央船体30c在长度方向上从脊的第一端部46(即，前端部)延伸至脊的第二端部48(即，后端部)。如所示，脊的第一端部46布置成邻近中央船体30c的船首34c，并且脊的第二端部48布置成靠近中央船体30c的船尾32c。但是，这里也考虑了脊44没有在中央船体30c的整个长度上延伸的实施例。

如本文中图示和描述的，中央船体30c具有宽的V形构造。通过这样的构造，中央船体30c的湿润部分减少，从而在水运工具20通过水时提高了水运工具20的效率。应该理解的是，本文中示出和描述的中央船体30c的配置仅旨在作为示例，并且其他配置也在本公开的范围内。

参照图2，中央船体30c的构造可以不同于左舷船体30a和右舷船体30b中的至少一个的构造。中央船体30c的宽度(参见箭头41)大于左舷船体30a的宽度(参见箭头43)并且大于右舷船体30b的宽度(参见箭头45)。此外，在一些实施例中，中央船体30c的宽度41大于左舷船体30a和右舷船体30b的组合宽度43，45。

根据一实施例，左舷船体30a和右舷船体30b可以具有镜面构造，使得左舷船体和右舷船体30a，30b的尺寸和形状基本相同并且关于水运工具20的中央平面对称。由于左舷和右舷船体30a，30b的这种对称构造，水运工具20围绕中央船体30c的中央轴线C的平衡可以被优化并且可以相对于非对称构型进行改进。但是，这里也考虑了右舷船体30b的构造与左舷船体30a的构造不同的实施例。

左舷和右舷船体30a，30b中的每一个均包括舷内表面50、舷外表面52和在舷内表面和舷外表面50，52之间延伸的底表面54。在所示的非限制性实施例中，左舷和右舷船体30a，30b的舷内表面50通常相对于水平面竖直。当左舷船体30a的舷外表面52随着该舷外表面向上跨过时在左舷侧方向上成角度(参见箭头53)。同样，右舷船体30b的舷外表面52随着该舷外表面向上跨过时而在右舷方向上成角度(见箭头55)。

根据一实施例，左舷船体和右舷船体30a，30b的底表面54分别沿方向35伸长(见图3)。参照图2和图3，每个底表面包括均沿方向35纵向共延伸的细长的第一部分56和细长的第二部分58。第一部分56从舷内表面50横向延伸至第二部分58，第二部分58从舷外表面52横向延伸到第一部分56。第一部分56可以相对于底表面54的水平面和第二部分58成角度。在一实施例中，第一部分56相对于水平面的角度，在图2中示为“α”，在约二十至三十五度(20°-35°)的范围内，并且可以为约二十七度(27°)。

底表面54的第二部分58限定了细长的脊58，该细长的脊58与底表面54的第一部分56在箭头35的大致方向上纵向共延伸(见图3)。脊58在舷外表面52和第一部分56之间横向地跨过，并合适地形成(congruently)舷外表面52和第一部分56。在一实施例中，脊58与舷外表面52形成大约九十度(90°)的角度。左舷和右舷船体30a，30b上包括向外提升脊58允许水，特别是由船体30a，30b形成的尾流被引导离开船体结构22的底侧。如图3所示，并且在一个示例中，每个脊58基本上沿着相应的右舷和左舷船体30a，30b的整个纵向长度在纵向上延伸，并且从脊的第一端部60延伸到脊的第二端部62。认识到，所示出的船体和脊的形状仅旨在是示例，本领域技术人员将容易理解，本公开可以应用于其他船体形状和构造。

参照图4和图5A，并且作为一个示例，船体结构22另外包括一个或多个舱室(即，两个被图示为右舷舱室64和左舷舱室65)，每个舱室的外部主体66(例如，面板)的轮廓被限定为中空内部68。舱室65的主体66定位在左舷船体30a和中央船体30c之间并与之接合。舱室64的主体66位于中央船体30c和右舷船体30b之间并与之接合。舱室65的尺寸和形状可以与舱室64的尺寸和形状基本相同。在其他示例中，船体结构22可以仅包括一个舱室，该一个舱室在限于两个船体的船体结构的两个船体之间延伸并连接到该两个船体。

在一实施例中，每个舱室64，65的主体66从下部的中央或中间部分倾斜。即，主体66可以从下部中央部分向上倾斜并且朝向船首，并且主体也可以从下部中央部分向上倾斜并且朝向船尾。如图4最佳所示的，每个舱室64，65的主体66的最上表面可以与船体30a，30b，30c之一的最上表面对准。此外，每个舱室64，65的深度小于船体结构22的深度，使得当水运工具20在水体中时，船体结构22的吃水线被设置并在舱室64，65的底表面70下方竖直地间隔开(见图2)。然而，舱室64，65的一部分(例如，中央部分)浸入水体内的实施例也在本公开的范围内。

如前所述，船体结构22的每个舱室64，65具有中空的内部68。舱室64，65被构造成使得内部68的至少一部分(在图5A中用虚线示意性地示出的)连接至中央船体30c的内部72(在图5B中由虚线示意性地示出)并与其流体连通。结果，第一舱室64的内部68、第二舱室的内部68和相邻的中央壳体30c的内部72全部组合在一起以限定区域73(在图5C中以虚线示意性地示出)。结果，增加了可用于在船体结构22内存储一个或多个部件的区域73(即，连续空间)的整体尺寸。

在其中舱室位于两个船体(例如，船体30a和30c)之间的实施例中，舱室64可以与两个船体30a，30c的内部74连通。如图5A-5C所示，舱室64的内部68通过左舷壳体30a的舷内表面50与左舷壳体30a的内部74隔离。然而，除了或代替中央船体30c的内部72，还可以想到其中一个或多个舱室64，65向左舷和/或右舷船体30a，30b的内部74敞开的实施例。然而，应理解，仅包括单个舱室64的船体结构22的实施例也在本公开的范围内。

在一实施例中，一个或多个舱室64，65的主体66可以与船体结构22的其余部分分开地形成(即制造)，并且可以稍后连接到船体结构22的一部分，例如到相邻的船体。在这样的实施例中，主体66和船体结构22之间的界面被密封以形成水密连接。或者，舱室64可以与船体结构22的一个或多个船体整体形成。在这样的实施例中，一个或多个壁将舱室64，65的内部68与相邻船体的内部隔离开，例如，例如左舷或右舷船体30a，30b的内部74，也可以与船体结构22整体形成，或者可以是安装在船体结构22中以限定其中不同区域的分隔器76(见图4)。可以想到并理解，分隔器76可以承载内部表面50的一部分。

本公开的优点和益处包括比现有船体结构更节能的船体结构22。如前所述，船体结构22具有减小的润湿表面积，这在很大程度上是由于中央船体30c的船底横升角。另外，船体结构22具有比更传统的船体结构更平坦的滑行表面，从而允许水运工具20在操作期间更容易在水的顶部滑动(即，滑行)，并因此以更高的速度行进。

另外，相对于现有的船体结构，船体结构22具有增强的可操纵性。中央船体30c的V形至少部分地促进了可操纵性的增强，该V形切割波浪并将水推离船体结构22。相对于左舷和右舷船体30a，30b，更大的中央船体30c增加了水运工具20的稳定性，从而降低了对水砍或摇摆的敏感性，并且中央船体30c的深度允许水运工具高速转弯。这种增加的可操纵性使得船体结构22能够用于几种不同类型的水运工具中。例如，可以将通常用于浮船的甲板结构24固定在船体结构22上。或者，也可以将通常用于渔船的甲板结构24或通常用于快艇的甲板结构24安装在船体结构22上。

尽管本文中图示和描述的船体结构22具有三船体构造，但是具有单船体构造、双船体构造或具有多于三个船体的构造的水运工具20的实施例在本公开的范围内。

继续参考图1，4和6，更详细地示出了根据一实施例的船体组件26的推进系统28。在一实施例中，推进系统28包括连接至船尾驱动器82的电动马达80，该船尾驱动器82通过推进器84绕推进器轴线X的旋转来推动水运工具20。电动马达80可以经由驱动轴86连接至船尾驱动器82，或者在一些实施例中，可以省略驱动轴86，并且电动马达80和船尾驱动器82直接连接。参考图7，电动马达80的输出轴87连接至驱动轴86。在一实施例中，输出轴87由马达轴89绕马达轴线M直接驱动。联接机构91可以连接马达轴89和输出轴87，使得输出轴87、马达轴89和驱动轴86在相同的旋转方向上以相同的旋转速度旋转。在一实施例中，联接机构91在输出轴87和马达轴89之间提供花键连接。但是，在其中输出轴87和驱动轴86绕轴线M例如通过齿轮传动装置(未示出)以不同速度旋转的实施例也在本公开的范围内。电动马达80的操作驱动驱动轴86的旋转，其又直接地或通过中间连接或齿轮减速装置(未示出)旋转推进器84。

电动马达80由能量存储装置88供电。能量存储装置88可以是电池系统(例如，电池或电池组)、燃料电池、液流电池以及其他能够存储和输出电能的其他装置。当停泊水运工具20时或在岸上时，能量存储装置88例如经由连接至电源92的插座90周期性地充电(参见图1)。

在一个示例中，推进系统28进一步包括附件电源模块(APM)94，其可操作以将350VDC转换为12V DC电源以对车载12V电气系统充电；单个电源逆变器模块(SPIM)96，其将350V直流电转换为三相交流电以为电动马达80供电；以及车载充电模块(OBCM)98，其将来自电网的交流电转换为直流电以对能量存储装置88进行充电。

根据示例性实施例，推进系统28布置在船体结构22的内部，并且可操作地连接至可由水运工具20的使用者操作的一个或多个控件100(见图1)。在一实施例中，推进系统28的几个或什至全部组件可以被集成到船体结构22的单个位置中。如图4，5c和6中最佳所示的，推进系统28的电动马达80和能量存储装置88设置在由中央船体30c的内部72和至少一个相邻舱室64，65的内部68形成的区域73内。能量存储装置88和电动马达80可以沿着由中央壳体30c限定的中央轴线C(见图2)相对于彼此堆叠。但是，在此也可以考虑将能量存储装置88和电动马达80并排布置或以另一种构造的实施例。此外，在包括在电动马达80和船尾驱动器82之间延伸的驱动轴86的实施例中，驱动轴86的至少一部分可以类似地定位在中央船体30c的内部72和相邻舱室64，65的内部68内。

通过将推进系统28的主要组件安装在船体结构22内的单个位置上，可以简化推进系统的整体结构，并且可以经由甲板结构24中的面板更容易地实现接近推进系统以进行维护保养。此外，船体组件26采用包括船体结构22和推进系统28的模块设计的形式，同时保持与任意数量的不同甲板结构24联接的能力。

尽管已经参考示例性实施例描述了以上公开，但是本领域技术人员将理解，可以进行各种改变，并且可以在不背离其范围的情况下用等同物代替其要素。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落在其范围内的所有实施例。