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"Organe de fixation de propulseur".
La présente invention se rapporte à la propulsion de vaisseaux de surface et sous-marins, et en particulier à la commande motrice de cesvaisseaux par l'emploi de propulseurs à rotation inverse.
Les propulseurs à rotation inverse destinés à des vaisseaux n'ont pas gagné la faveur des utilisateurs dans le passé ; ceci est attribuable entièrement à la complexité mécanique du montage, qui comprend des joints d'arbre, et à la fixation de deux propulseurs sur deux bouts d'arbre orientés concentrique- ment au préalable, ainsi que bien entendu à la commande du moteur'' primaire pour les bouts d'arbre.
La présente invention est relative à des procédés et dispositifs qui permettent de résoudre d'une manière relative-
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ment simple et peu coûteuse les problèmes de construction méca- nique mentionnés ci-dessus.
L'invention consiste essentiellement en deux bouts d'arbre orientés concentriquement et logés dans un tube de poupe par des paliers avant et arrière; chaque bout d'arbre saille vers l'arrière à partir du tube de poupe et l'arbre axial saillant égabement vers l'arrière au-delà de l'extrémité exté- rieure de l'arbre concentrique externe. Chaque bout d'arbre présente une extrémité arrière conique, sous laquelle est fixé un propulseur. Un joint rotatif à huile est disposé sur le bout d'arbre concentrique externe, dans l'espace compris entre l'ex- trémité arrière du tube de poupe et le propulseur avant, et un second joint rotatif à huile est monté sur le bout d'arbre axial, dans l'espace compris entre les propulseurs avant et arrière.
Chaque bout d'arbre estmis en rotation par des arbres intermédiaires concentriques, raccordés à des unités individuel- les d'engrenages réducteurs, logées dans une seule boîte d'engre- nages, les unités individuelles d'engrenages réducteurs étant commandées séparément par un moteur primaire.
L'invention est caractérisée en outre en ce que les propulseurs sont mis en place par fixation sur les extrémités coniques de leurs bouts d'arbre respectifs et sont séparés de ceux-ci au moyen de graisse par application d'une pression sur des colliers de montage et de fixation réversibles.
En outre, l'invention est encore caractérisée en ce qu'on a prévu de nouveaux organes, grâce auxquels les parties intermédiaires des arbres de commande peuvent être aisément retirées lorsqu'il est nécessaire de démonter les bouts d'arbres - du tube de poupe, et ce à l'intérieur du vaisseau ; un assemblage de paliers sixtes est prévu par ailleurs pour loger les arbres de commande intermédiaire, concentriques et axiaux.
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Un premier but de l'invention consisté à créer un équi- libre du couple dans les éléments de propulsion d'un vaisseau équipé de propulseurs à rotation inverse, ce qui résulte en une meilleure stabilité de la rotation des bouts d'arbre.
Un autre but de l'invention consiste à prévoir une charge plus élevée pour une zone donnée en forme de disque des propulseurs à rotation inverse, ce qui résulte en un diamètre optimal plus petit et en une charge moindre par aube.
Un autre but encore de l'invention consiste à prévoir un organe pour la récupération de l'énergie de rotation normale- ment perdue dans le sillage, ainsi que pour l'augmentation du coefficient de propuls ion du vaisseau ( c'est-à-dire que le coefficient de propulsion est égal au rapport puissance effective en chevaux puissancedéveloppée en chevaux
Un autre but de l'invention consiste à prévoir des arbres concentriques d'un faible poids entre les moteurs primaires et les propulseurs à rotation inverse.
Un autre but de l'invention consiste à prévoir de nou- veaux organes pour fixer et démonter les propulseurs à rotation inverse à partir de leursbouts d'arbre, de façon à éliminer ainsi l'utilisation d'extrémités filetées sur les bouts d'arbre ainsi que l'emploi de lourds écrous de fixation.
Un autre but de l'invention consiste à prévoir des organes d'étanchéité efficaces entre les extrémités externes des bouts d'arbre concentriques et l'extrémité externe adjacente du tube de poupe du vaisseau.
Un autre but de l'invention consiste à prévoir des commandes individuelles par l'intermédiaire d'engrenagesréduc- teurs sur les arbres concentriques entraînant les propulseurs à rotation inverse.
Un autre but encore de l'invention consiste à prévoir des commandes d'engrenages réducteurs pour les propulseurs à
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rotation inverse, lesquelles permettent la transmission d'une puissance accrue aux propulseurs, tout en nécessitant un minimum d'encombrement dans la salle des machines du vaisseau.
Finalement, un dernier but de l'invention consiste à prévoir des paliers d'arbre mixtes pour le logement adéquat des arbres concentriques entraînant les propulseurs à rotation inverse.
Ces buts, ainsi que d'autres buts et particularités de l'invention, se dégagent de la description détaillée ci-desso donnée en liaison avec les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale partielle de l'extrémité arrière d'un vaisseau et montre l'installation de commande des propulseurs à rotation inverse, cenforme à la présente invention; la figure 2 est une vue en plan de l'installation de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupr verticale agrandie , de l'extrémité arrière de la commande des propulseurs à rotation inverse, représentée à la figure 1 ; la figure 4 est une vue en coupe agrandie de la partie arrière des bouts d'arbre concentriques et montre en détail le montage des colliers de fixation des propulseurs et du joint d'arbre rotatif arrière entre les moyeux des deux propulseurs;
la figure 5 est une vue en coupe partielle d'une parti± de la figure 4 et montre le collier de fixation des propulseurs occupant une position inverse pour séparer le propulseur arrière de son bout d'arbre; la figure 6 est une vue en coupe similaire à celle de la figure 5 , mais montre le collierde fixation des propulsées dans une position inverse pour séparer le propulseur avant de son bout d'arbre; la 'figure 7 est une vue en coupe partielle* d'une partie de la figure 6 et montre le mamelon du propulseur arrière @
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tiellement séparé de son bout d'arbre par le collier de démontage la figure 8 est une vue en élévation frontale d'un des colliers de fixation des propulseurs ;
la figure 9 est une vue en coupe verticale du collier de fixation, réalisée le long de la ligne 9-9 de la figure 8; la figure 10 est une vue en coupe agrandie d'un des tubes de couple démontables et des brides de commande de l'arbre d'entraînement concentrique externe; la figure 11 est une vue en coupe verticale, réalisée le long de la ligne 11-11 de la figure 10; la figure 12 est une coupe longitudinale, partielle et agrandie de l'un des paliers d'arbre mixtes; la figure 13 est une coupe transversale verticale du palier mixte, réalisée le long de la ligne 13-13 de la figure
12; la figure 14 est une coupe transversale verticale du palier mixte,-réalisée le long de la ligne 14-14 de la figure
12 ;
la figure 15 est une vue agrandie en plan et en oupe de la botte d'engrenages réducteurs, reproduite aux figures
1 et 2, et montre les commandes individuelles des deux moteur$ primaires pour les arbres d'entraînement concentriques; la figure 16 est une vue en plar schématique d'un montag similaire à celui de la figure 1SI deux moteurs primaires étant raccordés ici à thaque engrenage réducteur.
En se référant aux. dessins et en particulier aux figurez
1 et 2, on a représente ici la partie arrière inférieure du vaisseau 5, y compris la partie supérieure 6 du réservoir; -sur
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laquelle deux unités motrices 7 et 8 sont montée-,. L"unité Eotri- cc '1 est dalg,2-e d'une liaison motrice secondaire 9, et 11'uni"té - ,.
:""trt?icc: est équipée d'une liaison aucstrièe 1 secondaire :LDe cee, ': '7iaisciis ïnotrices SIGOntÎ2I3.i' S e'aTlt 3"âCO'Ce ,"a. '' ltß i:?
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de la boite 11 d'engrenages réducteurs, dans laquelle sont logées deux unités séparées d'engrenages réducteurs, commandées respectivement par les liaisons motrices secondaires 9 et 10.
Deux arbres de commande concentriques 12 et 13 sont reliés activement par leurs extrémités avant, l'arbre concentri-
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que externe I2 étant rào'rC\é à 1 up,i t-g,. l:1 t.ages re- leurs et- l'arbre axial à à 1"',ïté ,. '',-'.,s réducësürs (voir figure 15) ; ces âr1)pê::> -:s+. ezre<0-Fe éIn¯ "1,ào, par gaz extrémités arrière, au bé'Ut d''-arbre e<o/T<1<::en:t. it et ao''pt d'arbre axial 17, respectivement.
Les arbres de commande 12 et 13 sont supportés, sur' leur longueur entière, par des paliers mixtes 18 montés dans la partie supérieure 6 du réservoir.
Le bout d'arbre 16 concentrique et creux est logé dans les paliers externes, arrière et avant 19 et 20, respectivement.
Ces paliers sont montés à leur tour dans des mamelons 21 et 22 des pièces coulées avant et arrière 23 et 24 de la poupe, pièces fixées sur la structure de poupe de la coque du vaisseau 5.
Le bout d'arbre axial 17 est logé dans des paliers - internes, avant et arrière 25 et 26, respectivement. Ces paliers sont disposés eux-mêmes dans le bout d'arbre creux 16.
- Les propulseurs 27 et±[ à rotation inverse sont fixés sur les extrémités coniques 29 et 30 des bouts d'arbre 16 et 17. respectivement.
En se référant plus particulièrement aux figures 3 à
7 inclus, le propulseur avant 27 présente un mamelon 31, fixé sur l'extrémité conique 29 du bout d'arbre 16 par le collier 32: et est empêché de tourner sur ce bout d'arbre 16 par la
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clavette 33; sinilairement, le propulseur arrière 28 présenteun mame1.-:, fixé san.9 .a.'e:'réâtê conique lu. du bout d'arbre 37 par le collier 35, et est empêché de tourner sur ce bout d'arbre 17 par la clavette 1!.
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Un nouveau procédé de fixation, de montage etde démon- tage des propulseurs 27 et 28 est représenté aux figures 4 à 9.
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* !'.'. ' ' . jlÉ%fi %µ1#Àëbs 32 et 35 sont réversibles et sont utilisés, dans -une position (figure 4), pour soulever les propulseurs sur les extrémités coniques 29 et 30 de leurs bouts d'arbre respectifs 16 et 17-
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De @a.H&er. ? se -e3 t a*flnt6taT le bout .1\. tl'Y:P1?,è 11 et T:- ± s-.. .,,,cr1?i 1% àdiacélhte du bout d'arbre 1& par des yés .1e <:uuêS..n. Le collier 32 est muni d'un évidement annulaire 38, dans lequel s'adapte une bague de pression 39 renforcée par une bague d'étanchéité 40,se compo- sant d'un élastomère.
Un passage annulaire 41 est en. communica- tion avec l'évidement 38 et est muni de deux ouvertures de graissage 42 permettant à la graisse d'être refoulée sous une pression d'environ 70,3 kg/cm2, dans l'évidement 38 et contre les bagues 40 et 39 pour forcer le.joint d'étanchéité 39 dans
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le seis dsèe-cés 3 contre la surface adjacente du mamelon ., 31 du propulseur; ceci contraint le propulseur 27 à s'emboîter par voie de contrainte sur l'extrémité conique 29 du bout d'arbre 16.
Plusieurs cales laminées 44 sont disposées entre le collier 32 et la surface adjacente de l'extrémité conique 29 du bout d'arbre 16, en vue de permettre le réglage axial du collier 32 lorsque le propulseur 27 se déplace sur le bout d'arbre, après montages et démontages répétés du propulseur en service.
Similairement, le collier 35, conçu sous la forme d'un disque plat dans ce ras, est fixé sur les surfaces finales adja- centes du bout d'arbre 17 par des vis à têtes cubiques 45. Le collier 35 est muni d'une bague de pression 39a renforcée par une bague d'étanchéité 40a se composant d'un élastomère, et comprend également un passage annulaire 45 en communication avec l'évidement 38, comme décrit ci-dessus en liaison avec le collier 32. La graisse sous pression agit contre leÇ bagues 40a
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et 39a pour forcer le propulseur 28 à s'emboîter parvoie de contrainte sur l'extrémité conique 30 du bout d'arbre 17.
Plusieurs cales laminées 46 sont disposées entre le collier 35 et la surface adjacente de l'extrémité conique 30 du bout d'arbre
17, en vue de permettre un réglage axial du collier 35 lorsque le propulseur 28 se déplace sur le bout d'arbre, après montages et démontages répétés du propulseur en service.
Comme on peut le voir aux figures 8 et 9, le collier
32, ainsi que le collier 35, sont mu/nis d'un évidement annulaire
47 sur la face où la bague de pression 39 estmontée; chaque collier présente encore un évidement périphérique 48 sur la face opposée. L'évidement 47 a un diamètre extérieur égal à celui de l'extrémité adjacente du cône du bout d'arbre 16.
L'évidement similaire du collier 35 a un diamètre égal à celui de l'extrémité du cône du bout d'arbre 17. L'évidement 48 de la face opposée du collier 32 forme un mamelon 49, dont le bord périphérique 50 est tel que lorsque le collier est inversé pour le démontage du propulseur, le mamelon 49 porte contre la surface adjacente de l'extrémité conique 29 du bout d'arbre 16, comme le montre la figure 6. Similairement, le collier 35 est évidé au point 51, pour former un mamelon 52, comme représenté à la figure 5.
Il doit être noté qu'aux figures 3 et 4, l'extrémité conique 30 du bout d'arbre 17 saille davantage que l'extrémité conique 29 du bout d'arbre 16. Ce montage laisse subsister un espace 53 pour la pose d'un joint rotatif 54 sur le bout d'arbre 17. Ce joint 53 est fixé par son bord prériphérique externe avant sur la face adjacente du mamelon 31 du propulseur par des vis à têtes cubiques 55, et est fixé en outre par son extrémité arrière sur la face adjacente du mamelon 34 du propulseur par des vis à têtes cubiques 56. L'espace 53 compris entre les mamelons 31 et 34 des propulseurs est fermé par une douille de
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- garde 57 lorsque le vaisseau est en service . L'extrémité arrière.du mamelon 34 du propulseur est fermée par le cône 58 du propulseur.
Un joint rotatif 59, similaire au joint 54, étanchéifie, l'espace 60 compris entre la face arrière du mamelon 22 de la pièce coulée de poupe 24 et la face avant du mamelon 31 du pro- pulseur 27. Ce joint rotatif 59 est fixé d'une manière similaire à celle représentée à la figure 4 en liaison avec le joint 54.
Si l'on souhaite séparer les propulseurs 27 et 28 de leurs bouts d'arbre respectifs 16 et 17, le propulseur 18 est tout d'abord démonté de la manière suivante. Les vis à têtes cubiques 44 sont retirées en premier lieu et le collier 35 est inverse, c'est-à-dire qu'il passe de la position représentée à la figure 4 à celle reproduite à la figure 5. Une bague de butée inverse volante 61 est fixée ensuite sur la face arrière du mamelon 34 du propulseur par les vis à têtes cubiques 62.
Dans cette position, la bague de butée 61 recouvre le collier 35 et la bague de pression 40a.
Lorsqu'une certaine quantité de graisse est introduite dans le passage annulaire 41 sous une pression d'environ 70,3 kg/cm2; la bague de pression 40a est forcée contre la bague de butée fixe 61 et les forces de réaction exercées dans le sens des flèches 63'contraignent le mamelon 34 du propulseur à se déplacer dans la direction de la flèche 64, comme représenté clairement à la figure 7, et à libérer ainsi le propulseur 28 de son bout d'arbre. i
Dès que le propulseur 28 a été démonté, une opération similaire peut être effectuée, pour le propulseur 27, après enlèvement du joint 54.
L'opération est la suivante : les vis à têtes cubiques 37 sont retirées, le collier 32 est inversé et une bague de butée inverse volante 61 est fixée sur la face arrière du mamelon 31 du propulseur, comme le montre la figure
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La pression appliquée de la manière décrite ci-dessus sur la face arrière de la bague de pression 39 force la bague de butée 61 vers l'extérieur dans le sens de la flèche 64 en provoquant ainsi le déplacement simultané du propulseur 27. Le léger mouve- ment axial du mamelon des propulseurs à partir de son bout d'arbre conique est suffisant pour permettre à ces propulseurs d'être séparés par levage des bouts d'arbre à l'aide de chevalets classiques.
.A titre d'exemple de forme géométrique du collier de fixation et de démontage des propulseurs, décrit ci-dessus, le propulseur avant 27 est forcé sur l'extrémité conique du bout d'arbre 16 par une charge axiale de 45 tonnes lorsque la bague d'étanchéité 40 en,caoutchouc est comprimée par la graisse prove- nant d'un graisseur manuel à une pression de 70,3 kg/cm3. Ceci assurez.ne adaptation par voie de contrainte aussi bonne que lorsqu'elle peut être réalisée par "martèlement" sur un écrou, pour autant que le bout d'arbre classique présente une extré mi- té filetée.
En utilisant quatre vis à têtes cubiques en acier résistant à la traction et d'un diamètre de 38,1 mm pour mainte- nir le collier de fixation et de démontage 32 à l'extrémité du bout d'arbre 16, les boulons sont soumis à un effort de traction de 787,5 kg/cm2 au cours de l'opération de montage.
Etant donné que ces boulons 37 peuvent être soumis en toute sécurité au cours de l'opération de montage à un effort de traction de 1575 kg/cm2, la charge du montage est augmentée de 90 tonnes en portant la pression de la pompe à graisse à 140,6 kg/cm2; ainsi le degré de friction ou d'adaptation par voie de contrainte, degré le plus important entre le propulseur et l'extrémité coni- que du bout d'arbre, est fortement augmenté et, par voie de conséquence, les dimensions de la clavette 33, utilisée pour prévenir la rotation du propulseur sur l'extrémité conique du bout d'arbre, peuvent être réduites en ce qui concerne la lar-
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- geur, l'épaisseur. et la longueur.
La bague de butée inverse 61, associée au collier de fixation. 32, est fixée sur le moyeu 31 par douze boulons 62 résistant à la traction et d'un diamètre de 25,4 mm. La tension de ces boulons est de 1502,55 kg/cm2 lorsque le propulseur est séparé du cône, en supposant que la charge appliquée pour le montage des propulseurs sur le cône est de 90 tonnes dans le premier cas.
Au cours de la fixation et.du montage du propulseur arrière 28, une pression de graisse de 105,45 kg/cm2 entraîne une charge de 45 tonnes pour forcer le propulseur sur le cône du bout d'arbre 17. Corme mentionné ci-dessus, la charge du montage peut être portée à 90 tonnes en augmentant la pression de graisse qui dans ce cas doit être de 210,9 kg/cm2- Les vis à têtes cubiques 44 et 62 sont conçues de façon à pouvoir résister suffisamment à cette charge de 90 tonnes et la tension de ces vis n'excède pas 1575 kg/cm2.
Cette partie de l'assemblage à bouts d'arbre, comprise entre les pièces coulées de poupe 23 et 24, est fermée par le tube de poupe 65 et de l'huile lubrifiante est introduite dans ce dernier, à partir d'un réservoir non représenté, par la liaison 66. Une ou des ouvertures 67, pratiquées dans la paroi du bout d'arbre creux 16, permet à l'huile de s'écouler dans l'espace annulaire 68 compris entre les bouts d'arbre 16 et 17.
L'huile, contenue dans le tube de poupe 65 et dans l'espace compris entre les bouts d'arbre, circule aisément et lubrifie ainsi les paliers 19, 20, 25 et 26.
Pour la commodité de l'assemblage, l'arbre de commande externe 12 se compose de tronçons d'arbre d'une longueur approprie ceci est valable également pour l'arbre de commande axial 13.
En se référant aux figures 1,2, 3, 10 et 11, l'arbre de commande externe 12 comprend trois (ou tout nombre approprié )
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de sections tubulaires 70 présentant chacun des extrémités bridées, couplées l'une à l'autre au point 71,et au .poins deux tubes de couple 72.
Le tube de couple avant 72a est couple par son extrémité avant à l'extrémité bridée 73 de la liaison de commande secondaire 74 de l'unité 14 des engrenages réduc-
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1"1<;'':.'iô, et par son extrémité arrière, à i,'extré-.ité bridée 1i de la section tubulaire adjacente 70, Le tube de couple arrière
72b est couplé, par son extrémité avant, à l'extrémité bridée
76 de la section tubulaire adjacente 70, et par son extrémité arrière, directement à la bride 77 du bout d'arbre 15.
Les tubes de couple 72 sont représentes en détail aux figures 10 et 11. Le tube de couple 72 représenté ici est le tube raccordé par exemple au bout d'arbre 16, comme le montre la figure 3. Le tube de couple 72 est doté de deux brides fina- les 78 et s'applique sur la périphérie de la bride adjacente 76 de la section tubulaire 70 et sur la bride 77 du bout d'arbre 16. Les brides de commande 79 sont divisées en deux moitiés de section 79a et 79b et sont raccordées, par un cercle externe de boulons 80, aux brides 78 du tube de couple 72 et, par un cercle interner boulons 81, aux brides 76 et 77, respectivement.
Chaque tube de couple 72 est monté sur un accouplement 82 reliant le bout d'arbre 17 à une section adjacente 13a de l'arbre de commande axial 13, tel que ceci est le cas pour le tube de couple arrière 72b représenté à la figure 10, ou est disposé entre une section adjacente 13b de l'arbre de commande axial et de l'arbre secondaire 83 de l'unité 15 des engrenages réducteurs.
Les accouplements intermédiaires 84, reliant des sections de l'arbre de commande axial 13, sont montés d'une maniè- re adjacente aux accouplements 71 de l'arbre de commande externe 12. les boulons 81, appartenant aux assemblages des tubes
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de couple 72a et 72b et reliant les tubes de couple à l'extrémité bridée adjacente de la section tubulaire 70 (comme on peut le voir au point 72b) ou à l'extrémité bridée adjacente de la liai- son de commande 74, sont dotés de têtes 86 soudées par points à la bride 73 ou 76, respectivement, comme le montre la figure
10.
Par conséquent, lorsque les écrous des boulons 80 et 81 sont desserrés, les tubes de couple peuvent être déplacés axia- lement dans le sens de la flèche 87, en vue de permettre un accès aux accouplements 82 dans le but d'une surveillance ou d'un désaccouplement des éléments.
Grâce à l'assemblage décrit ci-dessus, l'arbre de commande externe 12 est une section entièrement tubulaire, conçue pour un couple maximum, et ses dimensions peuvent être maintenues à un minimum. Des bagues appropriées 88 à section ronde assurent l'étanchéité nécessaire pour empêcher toute sortie d'huile de l'espace compris entre les arbres de commande 12 et 13.
Les paliers mixtes 18 sont à présent décrits en détail ci-après, en se référant aux figures 12, 13 et 14.
Dans la forme de réalisation des paliers 18 , l'arbre de commande axial 13 est muni d'une surface d'appui 90. Un manchon fondu 91 est inséré sur la surface d'appui 90 et maintenu en place par des moitiés de blocs 92 qui sont fixés par des goujons 93. La surface périphérique externe des moitiés de blocs 92 est montée par glissement sur la surface interne de l'arbre de commande externe 12. Les moitiés de blocs 92 comprennent des rainures appropriées 94 et 95 servant à des buts de lubrifica- tion.
L'arbre de commande 12 est logé dans le palier 96 se ¯composant d'une partie supérieure 98 et d'une partie inférieure 97 ,fixée d'une manière classique sur,la partie supérieure 6 du réservoir et comprend en outre un manchon fendu 39 portant
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. sur la surface extérieure de l'arbre de commande externe 12.
En se référant plus particulièrement à la commande des propulseurs 27 et 28 à rotation inverse, et en particulier aux figures 1, 2, 8 et 13, l'arbre moteur secondaire 9 provenant de l'unité motrice 2 est raccordé directement à l'unité 14 des engrenages réducteurs, par l'intermédiaire de l'accouplement
100, et l'arbre d'entrée 101 est doté d'un engrenage droit 102.
L'engrenage principal 103 de l'unité réductrice 14 commande l'arbre creux secondaire 74 raccordé lui-même au couple 72a de l'assemblage 12 de l'arbre de commande externe. L'accouplement 100 est du simple type décalé en vue d'éviter l'incidence de l'effort de torsion sur la manivelle de l'unité motrice 7 .
L'arbre moteur secondaire 10 provenant de l'unité motr: ce 8 est raccordé directement à unité 15 des engrenages réduc teurs par l'intermédiaire du simpic accouplement décalé 104, et l'arbre d'entrée 105 est muni d'un engrenage droit 106.
L'engrenage principal 107 de l'unité réductrice 15 commande l'arbre secondaire axial 83 raccordé lui-même , au point 84a, à l'arbre de commande 13 des propulseurs. Des paliers approprié 108 soutiennent les arbres concentriques 74 et 83 de la boite d'engrenages unitaire Il. En outre, l'arbre secondaire 74 est muni d'un palier de butée 109, et l'arbre secondaire 83 est doté également d'un palier de butée 110.
A la figure 16, on a représenté une entrée motrice aux unités 14a et 15a des engrenages réducteurs, dans lesquels des unités motrices jumelées 7 et 7a sont raccordées active- ment à l'unité réductrice 14a et des unités motrices jumelées 8 et 8a sont reliées activement à l'unité réductrice 15a.
D'après la description donnée ci-dessus, ii est bien évident que des parpulseurs à rotation inverse peuvent être utilisés dans tout type de vaisseau. Ces propulseurs sont re- mar uablement appropriés à un application dans les!grands
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bateaux-citernes et navires marchands. Les dimensions de ces vaisseaux ont augmenté à un rythme tellement rapide qu'un déve- loppement d'un seul propulseur ne semble pas être pratique, en raison de la grande quantité d'énergie nécessitée pour la pro- pulsion de ces vaisseaux.
Toutefois, l'adoption d'hélices jumelées pour ces grands navires pose certains problèmes, car un navire à deux hélices jumelées est hydrodynamiquement inférieur à un navire propulsé par une seule hélice et, en outre, un vaisseau à hélices jumelées est plus coûteux à construire et à entretenir qu'un bateau équivalent à hélice unique.
En utilisant les propulseurs à rotation inverse décrits ci-dessus, chaque propulseur et son associé exigent la moitié de l'énergie totale nécessitée pour la propulsion du vaisseau.
Par conséquent, les dimensions réelles de 1'arbre creux externe n'atteignent pas des proportions difficiles à déterminer.
La nécessité d'interposer des accouplements à fluides entre chaque moteur et l'arbre primaire du pi gnon de la boite d'engrenages qu'il commande, ne s'impose pas, tel que ceci est le cas lorsque des moteurs diesel jumelés sont prévus pour comma der un seul propulseur par l'intermédiaire d'un seul engrenage réducteur. Il doit être noté vue dans le dispositif décrit ci- dessus, chaque moteur diesel commande un simple train entière- ment séparé d'engrenages réducteurs, monté dans la boîte d'engr nages qui entraîne à son tour l'un des deux propulseurs à rota- tion inverse d'une manière totalement indépendante de l'autre.
Par conséquent, il est nécessaire uniquement de prévoir un simple type de décalage de l'accouplement en vue d'éviter que l'incidence d'un effort de vibration et de torsion dangereux d'un ordre de grandeur élevé soit engendré dans la manivelle du moteur.
En utilisant des arbres de commande concentriques, il est essentiel que-3'arbre de commande axial soit vérifié à des
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intervalles détermines, en particulier dans la voie des accouple- ' ments. Grâce à la disposition de tubes de couple aux extrémités avant et arrière de l'arbre de commande externe 12, un mouvement axial rapide de ces tubes de couple peut être effectue dans un but de vérification et de contrôle de l'arbre axial 13. En outre, un démontage entier ou partiel de l'assemblage de l'arbre peut être réalisé, pour autant que ceci soit nécessaire, en vue de retirer l'un ou les deux bouts d'arbre 15 et 17 à partir de l'intérieur du bateau ou navire,
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"Thruster fixing member".
The present invention relates to the propulsion of surface vessels and submarines, and in particular to the motor control of these vessels by the use of reverse rotation thrusters.
Reverse-rotating thrusters for use with ships have not won favor with users in the past; this is entirely attributable to the mechanical complexity of the assembly, which includes shaft seals, and to the fixing of two thrusters on two shaft ends oriented concentrically beforehand, as well as of course to the engine control. '' primer for the shaft ends.
The present invention relates to methods and devices for solving in a relative manner.
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the mechanical construction problems mentioned above are simple and inexpensive.
The invention essentially consists of two shaft ends oriented concentrically and housed in a stern tube by front and rear bearings; each shaft end protrudes aft from the stern tube and the axial shaft also protrudes aft beyond the outer end of the outer concentric shaft. Each shaft end has a tapered rear end, under which a thruster is attached. An oil rotary seal is disposed on the outer concentric shaft end, in the space between the aft end of the stern tube and the forward thruster, and a second oil rotary seal is mounted on the stern end. 'axial shaft, in the space between the front and rear thrusters.
Each shaft end is rotated by concentric intermediate shafts, connected to individual reduction gear units housed in a single gearbox, the individual reduction gear units being separately controlled by a motor. primary.
The invention is further characterized in that the thrusters are fitted by attachment to the tapered ends of their respective shaft ends and are separated therefrom by means of grease by applying pressure to clamps. reversible mounting and fixing.
Further, the invention is further characterized in that new components have been provided, whereby the intermediate parts of the control shafts can be easily removed when it is necessary to remove the shaft ends - from the stern tube. , and this inside the vessel; an assembly of sixth bearings is also provided to house the intermediate, concentric and axial control shafts.
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A first object of the invention consists in creating a balance of the torque in the propulsion elements of a vessel equipped with reverse rotation thrusters, which results in better stability of the rotation of the shaft ends.
Another object of the invention is to provide a higher load for a given disc-shaped area of the reverse-rotating thrusters, resulting in a smaller optimum diameter and less load per vane.
Yet another object of the invention is to provide a member for the recovery of the rotational energy normally lost in the wake, as well as for the increase in the propulsion coefficient of the vessel (ie. say that the propulsion coefficient is equal to the effective power in horsepower ratio developed in horsepower
Another object of the invention is to provide concentric shafts of low weight between the primary motors and the reverse rotation thrusters.
Another object of the invention is to provide new members for fixing and disassembling the reverse-rotating thrusters from their shaft ends, so as to eliminate the use of threaded ends on the shaft ends. as well as the use of heavy fixing nuts.
Another object of the invention is to provide effective sealing members between the outer ends of the concentric shaft ends and the adjacent outer end of the stern tube of the vessel.
Another object of the invention is to provide individual controls by means of reduction gears on the concentric shafts driving the reverse-rotating thrusters.
Yet another object of the invention is to provide reduction gear controls for the thrusters.
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reverse rotation, which allow the transmission of increased power to the thrusters, while requiring a minimum of clutter in the engine room of the vessel.
Finally, a final object of the invention consists in providing mixed shaft bearings for the adequate housing of the concentric shafts driving the reverse rotation thrusters.
These objects, as well as other objects and features of the invention, emerge from the detailed description given below in connection with the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a partial longitudinal section of the rear end of a vessel and shows the control installation of the reverse-rotating thrusters, according to the present invention; Figure 2 is a plan view of the installation of Figure 1; Figure 3 is an enlarged vertical sectional view of the rear end of the reverse-rotation thruster control shown in Figure 1; Figure 4 is an enlarged sectional view of the rear part of the concentric shaft ends and shows in detail the mounting of the thruster mounting collars and the rear rotary shaft seal between the hubs of the two thrusters;
FIG. 5 is a partial sectional view of a part of FIG. 4 and shows the thruster fixing collar occupying a reverse position to separate the rear thruster from its shaft end; FIG. 6 is a sectional view similar to that of FIG. 5, but shows the thruster fixing collar in a reverse position to separate the front thruster from its shaft end; figure 7 is a partial sectional view * of part of figure 6 and shows the nipple of the rear thruster @
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fully separated from its shaft end by the dismantling collar; FIG. 8 is a front elevational view of one of the thruster fixing collars;
Figure 9 is a vertical cross-sectional view of the clamp taken along line 9-9 of Figure 8; Figure 10 is an enlarged sectional view of one of the removable torque tubes and control flanges of the outer concentric drive shaft; Figure 11 is a vertical sectional view taken along line 11-11 of Figure 10; Figure 12 is a longitudinal section, partial and enlarged of one of the mixed shaft bearings; Figure 13 is a vertical cross section of the combination bearing, taken along the line 13-13 of Figure
12; Figure 14 is a vertical cross section of the combination bearing, taken along line 14-14 of Figure
12;
FIG. 15 is an enlarged plan and top view of the reduction gearbox, shown in the figures
1 and 2, and shows the individual controls of the two primary motors for the concentric drive shafts; Figure 16 is a schematic plar view of an assembly similar to that of Figure 1SI two primary motors being connected here to thaque reduction gear.
With reference to. drawings and in particular figures
1 and 2, here we represent the lower rear part of the vessel 5, including the upper part 6 of the reservoir; -sure
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which two motor units 7 and 8 are mounted- ,. The unit Eotri-cc '1 is dalg, 2-e of a secondary driving link 9, and 11'unit -,.
: "" trt? icc: is equipped with a connection to secondary 1: LDe cee, ':' 7iaisciis ïnotrices SIGOntÎ2I3.i 'S e'aTlt 3 "âCO'Ce," a. '' ltß i :?
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of the reduction gear box 11, in which are housed two separate reduction gear units, controlled respectively by the secondary drive links 9 and 10.
Two concentric control shafts 12 and 13 are actively connected by their front ends, the concentric shaft
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that external I2 being rào'rC \ é to 1 up, i t-g ,. l: 1 relevant t.ages and - the axial shaft at 1 "', ïté,.' ', -'., s reducësürs (see figure 15); these âr1) pê ::> -: s +. ezre <0-Fe éIn¯ "1, ào, by gas rear ends, au bé'Ut d '' - shaft e <o / T <1 <:: en: t. it and ao''pt of axial shaft 17, respectively.
The control shafts 12 and 13 are supported, over their entire length, by mixed bearings 18 mounted in the upper part 6 of the reservoir.
The concentric and hollow shaft end 16 is housed in the outer, rear and front bearings 19 and 20, respectively.
These bearings are mounted in turn in nipples 21 and 22 of the forward and aft castings 23 and 24 of the stern, parts attached to the stern structure of the hull of the vessel 5.
The axial shaft end 17 is housed in bearings - internal, front and rear 25 and 26, respectively. These bearings are themselves arranged in the end of the hollow shaft 16.
- The reverse rotation thrusters 27 and ± [are attached to the conical ends 29 and 30 of the shaft ends 16 and 17. respectively.
With particular reference to Figures 3 to
7 included, the front thruster 27 has a nipple 31, fixed to the conical end 29 of the shaft end 16 by the collar 32: and is prevented from rotating on this shaft end 16 by the
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key 33; sinilarly, the rear thruster 28 presents a mame1.- :, fixed san.9 .a.'e: 'réâtê conical read. of the shaft end 37 by the collar 35, and is prevented from turning on this shaft end 17 by the key 1 !.
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A new method of securing, assembling and disassembling the thrusters 27 and 28 is shown in Figures 4 to 9.
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*! '.'. ''. jlÉ% fi% µ1 # Àëbs 32 and 35 are reversible and are used, in -one position (figure 4), to lift the thrusters on the conical ends 29 and 30 of their respective shaft ends 16 and 17-
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From @ a.H & er. ? se -e3 t has * flnt6taT the end .1 \. tl'Y: P1?, è 11 and T: - ± s- ... ,,, cr1? i 1% to diacélhte of the end of shaft 1 & by yés .1e <: uuêS..n. The collar 32 is provided with an annular recess 38, in which fits a pressure ring 39 reinforced by a sealing ring 40, consisting of an elastomer.
An annular passage 41 is in. communicates with the recess 38 and is provided with two lubrication openings 42 allowing the grease to be delivered under a pressure of approximately 70.3 kg / cm2, into the recess 38 and against the rings 40 and 39 to force the seal 39 into
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the seis dsèe-cés 3 against the adjacent surface of the nipple., 31 of the propellant; this forces the thruster 27 to fit by way of constraint on the conical end 29 of the shaft end 16.
Several laminated shims 44 are arranged between the collar 32 and the adjacent surface of the conical end 29 of the shaft end 16, in order to allow the axial adjustment of the collar 32 when the propellant 27 moves on the shaft end, after repeated assembly and disassembly of the thruster in service.
Similarly, collar 35, designed as a flat disc in this flush, is secured to the adjacent end surfaces of shaft end 17 by cubic head screws 45. Collar 35 is provided with a pressure ring 39a reinforced by a sealing ring 40a consisting of an elastomer, and also comprises an annular passage 45 in communication with the recess 38, as described above in connection with the collar 32. The grease under pressure acts against the rings 40a
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and 39a to force the propellant 28 to interlock by straining the conical end 30 of the shaft end 17.
Several laminated shims 46 are disposed between the collar 35 and the adjacent surface of the tapered end 30 of the shaft end.
17, in order to allow axial adjustment of the collar 35 when the thruster 28 moves on the shaft end, after repeated mounting and dismounting of the thruster in service.
As can be seen in Figures 8 and 9, the collar
32, as well as the collar 35, are fitted with an annular recess
47 on the face where the pressure ring 39 is mounted; each collar also has a peripheral recess 48 on the opposite face. The recess 47 has an outside diameter equal to that of the adjacent end of the cone of the shaft end 16.
The similar recess of the collar 35 has a diameter equal to that of the end of the cone of the shaft end 17. The recess 48 of the opposite face of the collar 32 forms a nipple 49, the peripheral edge 50 of which is such that when the collar is reversed for the removal of the thruster, the nipple 49 bears against the adjacent surface of the tapered end 29 of the shaft end 16, as shown in Figure 6. Similarly, the collar 35 is recessed at point 51, to form a nipple 52, as shown in Figure 5.
It should be noted that in Figures 3 and 4, the conical end 30 of the shaft end 17 protrudes more than the conical end 29 of the shaft end 16. This assembly leaves a space 53 for the installation of a rotary seal 54 on the end of the shaft 17. This seal 53 is fixed by its front outer peripheral edge on the adjacent face of the nipple 31 of the thruster by cubic-headed screws 55, and is also fixed by its rear end on the adjacent face of the nipple 34 of the thruster by cubic-headed screws 56. The space 53 between the nipples 31 and 34 of the thrusters is closed by a sleeve of
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- guard 57 when the ship is in service. The rear end of the nipple 34 of the thruster is closed by the cone 58 of the thruster.
A rotary seal 59, similar to seal 54, seals the space 60 between the rear face of the nipple 22 of the stern casting 24 and the front face of the nipple 31 of the throttle 27. This rotary seal 59 is fixed. in a manner similar to that shown in Figure 4 in connection with the seal 54.
If it is desired to separate the thrusters 27 and 28 from their respective shaft ends 16 and 17, the thruster 18 is first of all disassembled as follows. The cubic head screws 44 are removed first and the collar 35 is reversed, that is, it changes from the position shown in Figure 4 to that shown in Figure 5. A reverse thrust ring flywheel 61 is then fixed to the rear face of the nipple 34 of the thruster by the cubic-headed screws 62.
In this position, the stop ring 61 covers the collar 35 and the pressure ring 40a.
When a certain amount of fat is introduced into the annular passage 41 under a pressure of about 70.3 kg / cm2; the pressure ring 40a is forced against the fixed stopper ring 61 and the reaction forces exerted in the direction of the arrows 63 'force the nipple 34 of the thruster to move in the direction of the arrow 64, as clearly shown in the figure 7, and thus release the thruster 28 from its shaft end. i
As soon as the thruster 28 has been dismantled, a similar operation can be carried out, for the thruster 27, after removal of the seal 54.
The operation is as follows: the cubic head screws 37 are removed, the collar 32 is reversed and a flying reverse thrust ring 61 is attached to the rear face of the thruster nipple 31, as shown in the figure.
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The pressure applied in the manner described above on the rear face of the pressure ring 39 forces the stop ring 61 outwardly in the direction of the arrow 64 thereby causing the simultaneous displacement of the thruster 27. The slight movement - axial ment of the nipple of the thrusters from its conical shaft end is sufficient to allow these thrusters to be separated by lifting the shaft ends using conventional trestles.
As an example of the geometric shape of the collar for fixing and removing the thrusters, described above, the front thruster 27 is forced onto the conical end of the shaft end 16 by an axial load of 45 tonnes when the The rubber sealing ring 40 is compressed by the grease from a manual lubricator at a pressure of 70.3 kg / cm3. This ensures as good a stress fit as when it can be achieved by "hammering" on a nut, provided that the conventional shaft end has a half-threaded end.
Using four 38.1mm diameter, tensile strength steel cubic head screws to hold down clamp 32 to the end of shaft end 16, the bolts are subjected at a tensile force of 787.5 kg / cm2 during the assembly operation.
Since these bolts 37 can be safely subjected during the assembly operation to a tensile force of 1575 kg / cm2, the load of the assembly is increased by 90 tons by increasing the pressure of the grease gun to 140.6 kg / cm2; thus the degree of friction or adaptation by constraint, the most important degree between the propellant and the conical end of the shaft end, is greatly increased and, consequently, the dimensions of the key 33 , used to prevent rotation of the propellant on the tapered end of the shaft end, can be reduced with regard to the lar-
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- thickness, thickness. and length.
The reverse stop ring 61, associated with the fixing collar. 32, is fixed to the hub 31 by twelve bolts 62 resistant to traction and with a diameter of 25.4 mm. The tension of these bolts is 1502.55 kg / cm2 when the thruster is separated from the cone, assuming that the load applied for mounting the thrusters on the cone is 90 tons in the first case.
During attachment and mounting of the rear thruster 28, a grease pressure of 105.45 kg / cm2 results in a load of 45 tons to force the thruster on the cone of the shaft end 17. Corme mentioned above , the assembly load can be increased to 90 tonnes by increasing the grease pressure which in this case must be 210.9 kg / cm2 - Cubic head screws 44 and 62 are designed to be able to withstand this load sufficiently of 90 tons and the tension of these screws does not exceed 1575 kg / cm2.
This part of the shaft end assembly, between the stern castings 23 and 24, is closed by the stern tube 65 and lubricating oil is introduced into the latter from a non-reservoir. shown by the link 66. One or more openings 67, made in the wall of the hollow shaft end 16, allows the oil to flow into the annular space 68 between the shaft ends 16 and 17 .
The oil, contained in the stern tube 65 and in the space between the shaft ends, circulates easily and thus lubricates the bearings 19, 20, 25 and 26.
For convenience of assembly, the outer drive shaft 12 consists of shaft sections of suitable length this also applies to the axial drive shaft 13.
Referring to Figures 1, 2, 3, 10 and 11, the outer drive shaft 12 includes three (or any suitable number)
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tubular sections 70 each having flanged ends, coupled to each other at point 71, and at .poins two torque tubes 72.
The front torque tube 72a is coupled through its front end to the flanged end 73 of the secondary control link 74 of the reduction gear unit 14.
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1 "1 <; '' :. 'i6, and by its rear end, at i,' flanged end 1i of the adjacent tubular section 70, The rear torque tube
72b is coupled, by its front end, to the clamped end
76 of the adjacent tubular section 70, and through its rear end, directly to the flange 77 of the shaft end 15.
The torque tubes 72 are shown in detail in Figures 10 and 11. The torque tube 72 shown here is the tube connected for example to the shaft end 16, as shown in Figure 3. The torque tube 72 is provided with two end flanges 78 and is applied on the periphery of the adjacent flange 76 of the tubular section 70 and on the flange 77 of the shaft end 16. The control flanges 79 are divided into two section halves 79a and 79b and are connected, by an outer circle of bolts 80, to the flanges 78 of the torque tube 72 and, by an inner circle of bolts 81, to the flanges 76 and 77, respectively.
Each torque tube 72 is mounted on a coupling 82 connecting the shaft end 17 to an adjacent section 13a of the axial drive shaft 13, as is the case for the rear torque tube 72b shown in Figure 10. , or is disposed between an adjacent section 13b of the axial drive shaft and the secondary shaft 83 of the reduction gear unit.
The intermediate couplings 84, connecting sections of the axial drive shaft 13, are mounted adjacent to the couplings 71 of the outer drive shaft 12. the bolts 81, belonging to the tube assemblies.
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72a and 72b and connecting the torque tubes to the adjacent flanged end of the tubular section 70 (as can be seen at point 72b) or to the adjacent flanged end of the control link 74, are provided with of heads 86 spot welded to flange 73 or 76, respectively, as shown in figure
10.
Therefore, when the nuts of the bolts 80 and 81 are loosened, the torque tubes can be moved axially in the direction of arrow 87, to allow access to the couplings 82 for the purpose of monitoring or checking. 'an uncoupling of the elements.
By the assembly described above, the outer drive shaft 12 is a fully tubular section, designed for maximum torque, and its dimensions can be kept to a minimum. Appropriate rings 88 with a round section provide the necessary seal to prevent any escape of oil from the space between the control shafts 12 and 13.
The combination bearings 18 are now described in detail below, with reference to Figures 12, 13 and 14.
In the embodiment of the bearings 18, the axial drive shaft 13 is provided with a bearing surface 90. A molten sleeve 91 is inserted over the bearing surface 90 and held in place by block halves 92. which are secured by studs 93. The outer peripheral surface of the block halves 92 is slidably mounted to the inner surface of the outer drive shaft 12. The block halves 92 include suitable grooves 94 and 95 for purposes. lubrication.
The drive shaft 12 is housed in the bearing 96 consisting of an upper part 98 and a lower part 97, fixed in a conventional manner on, the upper part 6 of the reservoir and further comprises a split sleeve 39 bearing
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. on the outer surface of the outer drive shaft 12.
With particular reference to the control of the reverse-rotating thrusters 27 and 28, and in particular to Figures 1, 2, 8 and 13, the secondary motor shaft 9 coming from the motor unit 2 is connected directly to the unit. 14 reduction gears, through the coupling
100, and the input shaft 101 is provided with a spur gear 102.
The main gear 103 of the reduction unit 14 drives the secondary hollow shaft 74 itself connected to the torque 72a of the assembly 12 of the external drive shaft. The coupling 100 is of the simple offset type in order to avoid the incidence of the torsional force on the crank of the drive unit 7.
The secondary motor shaft 10 coming from the motor unit 8 is connected directly to unit 15 of the reduction gears through the simple offset coupling 104, and the input shaft 105 is provided with a spur gear 106.
The main gear 107 of the reduction unit 15 controls the axial secondary shaft 83 which is itself connected, at point 84a, to the control shaft 13 of the thrusters. Suitable bearings 108 support the concentric shafts 74 and 83 of the unitary gearbox II. Further, the output shaft 74 is provided with a thrust bearing 109, and the output shaft 83 is also provided with a thrust bearing 110.
In figure 16 there is shown a driving input to the units 14a and 15a of the reduction gears, in which twin driving units 7 and 7a are actively connected to the reduction unit 14a and twin driving units 8 and 8a are connected. actively to reducing unit 15a.
From the description given above, it is evident that reverse rotation thrusters can be used in any type of vessel. These thrusters are remarkably suitable for application in large
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tankers and merchant ships. The dimensions of these vessels have increased at such a rapid rate that developing a single thruster does not appear to be practical, due to the large amount of energy required to propel these vessels.
However, there are some issues with adopting twin propellers for these large vessels, as a twin propeller vessel is hydrodynamically inferior to a single propeller powered vessel and furthermore, a twin propeller vessel is more expensive to build. and to maintain an equivalent single propeller boat.
Using the reverse rotation thrusters described above, each thruster and its associated require half of the total energy required to propel the ship.
Therefore, the actual dimensions of the outer hollow shaft do not reach proportions that are difficult to determine.
The need to interpose fluid couplings between each motor and the primary shaft of the pin of the gearbox that it controls is not essential, as is the case when twin diesel engines are provided. to control a single propellant through a single reduction gear. It should be noted seen in the device described above, each diesel engine controls a single train entirely separate from reduction gears, mounted in the gearbox which in turn drives one of the two rotational thrusters. - reverse tion in a way completely independent of the other.
Therefore, it is only necessary to provide a simple type of offset of the coupling in order to prevent the incidence of a dangerous vibration and torsional force of a large order of magnitude being generated in the crank of the coupling. engine.
When using concentric drive shafts it is essential that the axial drive shaft be checked at
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determined intervals, in particular in the way of couplings. Thanks to the arrangement of torque tubes at the front and rear ends of the outer drive shaft 12, rapid axial movement of these torque tubes can be effected for the purpose of checking and checking the axial shaft 13. In this case, In addition, full or partial disassembly of the shaft assembly may be performed, as far as is necessary, in order to remove one or both shaft ends 15 and 17 from inside the shaft. boat or ship,