CZ400290A3

CZ400290A3 - vessel propulsion device

Info

Publication number: CZ400290A3
Application number: CS904002A
Authority: CZ
Inventors: Jan Ing Vacek
Original assignee: Vacek Jan
Priority date: 1990-08-15
Filing date: 1990-08-15
Publication date: 1993-08-11
Also published as: CZ278314B6

Abstract

Two flexible tabular drive units (3, 4) are each equipped from their vertical sides with one vertical shaft (9, 10), where the first vertical shaft (9), fitted in the first bearing set (11, 12), is fixed to the stator part of the reversible rotary drive unit (2), whose rotary part is firmly connected through the rotor shaft (5) to the first transmission gear (6), which is connected to the second transmission gear through the gear element (7). This second transmission gear (8) is firmly fixed to the second vertical shaft (10) of the second drive unit (4), pivoted together with the second vertical shaft (10) in the second bearing set (13, 14). A steering disc (15) is arranged with clearance on the rotor shaft (5) by its centre hole. The disc (15) is pivoted in the horizontal duct (16) of the body frame (1) of the vessel, and joined at both ends with one of the torsion springs (17, 18), of which the first torsion spring (17) has its other end firmly fixed to the stator part of the reversible rotary drive unit (2) and the second torsion spring (18) has its other end firmly fixed to the first transmission gear (6).<IMAGE>

Description

Zařízení pro pohon plavidla.Vessel power equipment.

OBLAST TECHNIKYTECHNICAL FIELD

Vynález se týká zařízení pro pohon plavidla, sestávajícího z lodního tělesa pro umístění užitečného nákladu a z nejméně jednoho ústrojí pro řízení směru plavby.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a vessel propulsion apparatus comprising a ship for carrying payload and at least one direction control device.

DOSAVADNÍ STAV TECHNIKYBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době se pro pohon plavidel nejčastěji používá lodní vrtule, poháněné hnací jednotkou, umístěnou v zádové části trupu plavidla. Nevýhodou tohoto způsobu pohonu je skutečnost, že lodní vrtule uděluje relativně malému množství vody velký přírůstek rychlosti. Z teorie ideálního propulsoru však vyplývá, že účinnost pohonu je tím větší, čím je přírůstek rychlosti urychlovaného proudu vody nižší a čím je specifická zátěž plochy propulsoru nižší. Praktické řešení tohoto problému vedlo ke konstrukci pomaloběžných lodních vrtulí s velkým průměrem. Ovšem i u těchto konstrukcí lodních vrtulí je dosažitelná účinnost omezená, a to např. v důsledku zvyšování viskozních ztrát.Currently, propulsion propulsion propulsion propulsion propellers are the most commonly used propulsion vessels in the back of the hull. A disadvantage of this method of propulsion is the fact that the propeller imparts a relatively large increase in speed to a relatively small amount of water. However, it follows from the ideal propulsor theory that the drive efficiency is greater the lower the rate of acceleration of the accelerated water flow and the lower the specific load of the propulsion area. A practical solution to this problem led to the construction of large-diameter, low-speed propellers. However, even in these propeller designs, the achievable efficiency is limited, for example due to an increase in viscosity losses.

Ekonomičtější způsob pohonu používá většina ryb, které vlněním celého svého těla nebo jeho části, především ocasu s ocasní ploutví, udělují v poměru ke své hmotnosti značnému množství vody relativně malý přírůstek rychlosti. Nevýhodou dosud navržených technických řešení pohonů plavidel s pohonnými orgány s bočními výkyvy, napodobujícími pohyb rybího ocasu s ocasní ploutví, je jejich značná mechanická složitost, zejména v oblasti převodu točivého pohybu hnací jednotky na kývavé pohyby pohonných orgánů. Složité jsou pak i systémy pro řízení směru plavby. To vše dohromady pak vede ke značným energetickým ztrátám a velké náchylnosti těchto zařízení k poruchám.The most economical way of propulsion is used by most fish, which give a relatively small increase in velocity relative to their weight by rippling all or part of their body, especially the tail fin. A disadvantage of the previously proposed technical solutions for propulsion vessels with lateral fluctuations, mimicking the movement of the fish tail with the tail fin, is their considerable mechanical complexity, in particular in the field of converting the rotary motion of the drive unit to the rocking movements of the propulsion organs. The navigation direction control systems are also complicated. All this together leads to significant energy losses and a high susceptibility of these devices to failures.

-2PODSTATA VYNÁLEZU2. PRINCIPLE OF THE INVENTION

Výše uvedené nedostatky odstaňuje do značné míry zařízení pro pohon plavidla podle vynálezu, jehož podstatou je to, že je tvořeno dvěma pružnými deskovitými pohonnými orgány, opatřenými každý na jedné ze svých svislých stran jedním svislým hřídelem, z nichž prvý svislý hřídel, uložený v prvé soustavě ložisek, je pevně spojen se statorovou částí reverzovatelné rotační hnací jednotky plavidla, jejíž rotorová část je prostřednictvím rotorového hřídele pevně spojena s prvým převodovým kolem. Toto prvé převodové kolo je pak pomocí převodového prvku mechanicky svázáno s druhým převodovým kolem, pevně spojeným s druhým svislým hřídelem druhého pohonného orgánu. Druhý pohonný orgán je se svým druhým svislým hřídelem uložen ve druhé soustavě ložisek, přičemž na rotorovém hřídeli je s vůlí svým středovým otvorem uspořádán řídící kotouč, otočně uložený ve vodorovném vedení rámu tělesa plavidla a spojený na každé ze svých stran s jednou zkrutnou pružinou. Prvá zkrutná pružina má přitom svůj druhý konec pevně připojen ke statorové části reverzovatelné rotační hnací jednotky a druhá zkrutná pružina má svůj druhý konec pevně připojen k prvému převodovému kolu.The aforementioned drawbacks are largely eliminated by the vessel propulsion apparatus of the invention, which consists of two flexible plate-like propulsion units, each having one vertical shaft on one of its vertical sides, the first vertical shaft mounted in the first assembly. The rotor bearing is fixedly connected to the first gear wheel by means of a rotor shaft. The first gear wheel is then mechanically coupled to the second gear wheel rigidly coupled to the second vertical shaft of the second drive member by means of a transmission element. The second drive member is supported with its second vertical shaft in a second bearing system, and a rotor disc is arranged on the rotor shaft with clearance through its central bore, rotatably mounted in the horizontal guide of the vessel body frame and connected to one of its sides with one torsion spring. The first torsion spring has its second end fixedly connected to the stator portion of the reversible rotary drive unit and the second torsion spring has its second end fixedly connected to the first gear wheel.

Podstatou zařízení pro pohon plavidla je dále to, že na vodorovném vedení řídícího kotouče je upraveno natáčecí a aretační zařízení, pro fixaci a obousměrné natáčení řídícího kotouče.The essence of the vessel propulsion device is furthermore that on the horizontal guide of the steering disc there is provided a pivoting and arresting device for fixing and bidirectional pivoting of the steering disc.

Výhodou navrženého zařízení pro pohon plavidla, sdružujícího rotační hnací jednotku a dva pohonné orgány s bočními výkyvy, je to, že umožňuje jednoduché konstrukční řešení celého pohonu bez složitých a dosud používaných pákových převodů, což ve svých důsledcích představuje vyšší účinnost, nižší výrobní náklady a nižší poruchovost. Další výhodou zařízení pak je, že hnací jednotka není žádnou svou částí pevně spojena s lodním tělesem a nepřenáší ne něj tedy svoji reakci. Reakce rotační jednotky je totiž zachycena druhým pohonným orgánem a koná tak přímo užitečnou práci, aniž by způsobovala kývání lodního tělesa a zvyšovala tak ztráty. Mezi výhody zařízení je pak možno též zařadit snadné řízení směru plavby plavidla, a to pouhým natáčením neutrální polohy pohonných orgánů s bočními výkyvy prostřednictvím řídícího kotouče, a jednoduchou možnostThe advantage of the proposed vessel propulsion device, which combines a rotary drive unit and two lateral swinging propulsion elements, is that it enables a simple design of the entire propulsion without the complex and hitherto used lever gearing, resulting in higher efficiency, lower production costs and lower failure rate. A further advantage of the device is that the drive unit is not rigidly connected to the ship body by any of its parts and thus does not transmit its reaction thereto. Indeed, the reaction of the rotary unit is captured by the second propulsion member and thus performs directly useful work without causing the boat body to swing and thus increase losses. Among the advantages of the device is also easy control of the direction of navigation of the vessel, simply by turning the neutral position of the driving elements with lateral swings through the control disc, and a simple option

-3přizpůsobení úhlu výkyvů a jejich frekvence konkrétním podmínkám, především rychlosti plavby.-3adjusting the swing angle and frequency to specific conditions, especially cruise speed.

PŘEHLED OBRÁZKU NA VÝKRESESUMMARY OF THE DRAWING

Příklad konkrétního provedení zařízení pro pohon plavidla je znázorněn na připojeném výkrese, kde na obr. 1 je znázorněn půdorys plavidla s jednou hnací jednotkou a se dvěma pohonnými orgány, na obr. 2 bokorys plavidla a na obr. 3 řez rovinou A-A z obr. 1.An example of a specific embodiment of a vessel propulsion device is shown in the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a plan view of a vessel with one drive unit and two propulsion elements; Fig. 2 shows a side view of the vessel; .

PŘÍKLAD PROVEDENI VYNÁLEZUEXAMPLE OF THE INVENTION

Zařízení pro pohon plavidla podle vynálezu je tvořeno svisle orientovanou reverzační rotační hnací jednotkou 2 , např. ss elektromotorem s převodovkou. Se statorovou částí reverzační rotační hnací jednotky je pevně spojen, v prvé soustavě ložisek jl, 12 uspořádaný, prvý svislý hřídel £, ke kterému je jednou svojí svislou stranou připevněn pod hladinou vody prvý pohonný orgán _3 , představovaný pružnou deskou. S rotorovou částí reverzovatelné rotační hnací jednotky 2. je pak pevně spojen rotorový hřídel _5, na jehož . konci je pevně uchyceno prvé převodové kolo 6_. Prvé převodové vThe vessel propulsion device according to the invention is constituted by a vertically oriented reversible rotary drive unit 2, eg with a DC electric motor with a gearbox. The first vertical shaft 6 is fixedly connected to the stator part of the reversible rotary drive unit, in the first set of bearings 11, 12, to which a first drive member 3, represented by a flexible plate, is attached one below its water side. A rotor shaft 5 is then fixedly connected to the rotor part of the reversible rotary drive unit 2, onto which it is mounted. the first gear wheel 6 is fixedly secured to the end. First gear in

kolo 6. je potom prostřednictvím převodového prvku J7 , např. řetězu spojeno s druhým převodovým kolem J8. Toto druhé převodové kolo _8 je pevně spojeno s druhým svislým hřídelem jO, uloženým ve druhé soustavě ložisek 13,14 a opatřeným stejně jako prvý svislý hřídel _9 na svém konci, pod hladinou vody, druhým pohonným orgánem 4^, tvořeným též pružnou deskou.the wheel 6 is then connected to the second gear wheel 8 by means of a transmission element 17, e.g. a chain. This second gear wheel 8 is rigidly connected to a second vertical shaft 10 mounted in a second set of bearings 13,14 and provided, like the first vertical shaft 9 at its end, below the surface of the water, with a second drive member 4, also formed by a flexible plate.

Na rotorovém hřídeli _5 je přitom s vůlí svým středovým otvorem uspořádán řídící kotouč j5 , otočně uložený svojí obvodovou částí ve vodorovném vedení rámu tělesa j_ plavidla. Ke každé ze stran řídícího kotouče 15 je upevněn jeden konec jedné ze zkrutných pružin j7, 18 , souose uspořádaných s rotorovým hřídelem _5. Prvá zkrutná pružina j/7 pak má svůj druhý konec pevně spojen se statorovou částí reverzovatelné rotační hnací jednotky _2 a druhá zkrutná pružina j8 má svůj druhý konec pevně připojen k prvému převodovému kolu _6.On the rotor shaft 5, a control disk 5 is arranged with play through its central bore, rotatably mounted by its circumferential part in the horizontal guide of the frame of the body of the vessel. One end of one of the torsion springs 17, 18 coaxially arranged with the rotor shaft 5 is fixed to each side of the control disk 15. The first torsion spring 17 then has its other end firmly connected to the stator portion of the reversible rotary drive unit 2, and the second torsion spring 18 has its second end firmly attached to the first gear wheel 6.

-4Na vodorovném vedení 16 řídícího kotouče 15 je pak ještě upraveno natáčecí a aretační zařízení 19 .A pivoting and arresting device 19 is then provided on the horizontal guide 16 of the control disc 15.

Při činnosti zařízení pro pohon plavidla podle vynálezu je ss elektromotor tvořící reverzovatelnou rotační hnací jednotku 2 napájen proudovými impulsy střídavě opačné polarity. To způsobuje opakovanou reverzaci smyslu jeho otáčení. Točivý moment reverzovatelné rotační hnací jednotky _2 , jehož statorová část je pevně spojena s prvým pohonným orgánem 3. , způsobuje jeho střídavé natáčení v jednom směru a rotorového hřídele _5, pevně spojeného s rotorovou částí reverzovatelné rotační hnací jednotky 2_> ve směru opačném. Rotorový hřídel _5 pak natáčí prostřednictvím převodového prvku _7 druhý svislý hřídel 10 a tím i druhý pohonný orgán _4. Oba pohonné orgány _3,_4 kývají tedy v protifázi a působí tak na okolní vodu jako dvě synchronní, v protifázi pracující ocasní rybí ploutve.In operation of the vessel propulsion device according to the invention, the DC electric motor constituting the reversible rotary drive unit 2 is supplied with alternating polarity pulses of alternating polarity. This causes a repeated reversal of the sense of rotation. The torque of the reversible rotary drive unit 2, the stator portion of which is fixedly connected to the first drive member 3, causes it to rotate alternately in one direction and the rotor shaft 5 fixedly connected to the rotor portion of the reversible rotary drive unit 2 in the opposite direction. The rotor shaft 5 then rotates the second vertical shaft 10 by means of the transmission element 7 and thus the second drive member 4. Thus, the two propulsion elements 3, 4 swing in a counter-phase and thus act on the surrounding water as two synchronous, counter-operating tail fins.

Polohou řídícího kotouče 15 vzhledem k jeho vodorovnému vedení 16, a tedy i k lodnímu tělesu 2 » J^e dána neutrální poloha obou pohonných orgánů _3 , 4,. Zkrutné pružiny J7,18 zajišťují stabilizaci nastavené neutrální polohy obou pohonných orgánů _3,4 a dále slouží k akumulaci energie rotujících hmot při reverzaci smyslu otáčení reverzovatelné rotační hnací jednotky 2., čímž přispívají ke zvýšení energetické účinnosti celého pohonu. Natáčením řídícího kotouče 15 pomocí natáčecího a aretačního zařízení 19 pak dochází za pomoci obou zkrutných pružin 17,18 k souhlasnému natáčení obou pohonných orgánů 2, A ’ ^c°ž ^ve svém důsledku představuje řízení směru plavby plavidla.Position of the control disc 15 relative to its horizontal guide 16 and thus to the ship body 2 »J ^e is given a neutral position of the two propulsion organs _3, 4 ,. The torsion springs 17,18 stabilize the set neutral position of the two drive members 3,4 and further serve to accumulate the energy of the rotating masses while reversing the sense of rotation of the reversible rotary drive unit 2, thereby contributing to increasing the energy efficiency of the entire drive. Turning the steering wheel 15 by means of pivoting and locking device 19 then occurs with the help of the two torsion springs 17,18 to consistent rotation of the two bodies of motor 2, and ^c ° F ⁱⁿ turn represents the direction control navigation of the ship.

Claims

PATENT CLAIMS

A device for propelling a vessel, comprising a ship for carrying payload and at least one direction control device, characterized in that it consists of two flexible plate-shaped propulsion elements (3,4), each provided on one of its one vertical shaft (9, 10), of which the first vertical shaft (9) mounted in the first set of bearings (1142) is rigidly connected to the stator part of the reversible rotary drive unit (2) of the vessel, the rotor part of which is the shaft (5) is rigidly connected to a first gearwheel (6) which is connected via a gear element (7) to a second gearwheel (8) rigidly coupled to a second vertical shaft (10) of the second drive member (4) rotatably mounted together with a second vertical shaft (10) in a second set of bearings (1344), wherein the rotor shaft (5) a steering disc (15) rotatably mounted in a horizontal guide (16) of the frame of the vessel body (1) and connected to each of its sides with one torsion spring (1748), the first torsion spring (17) having its other end fixedly coupled to the stator portion of the reversible rotary drive unit (2) and the second torsion spring (18) has its second end fixedly coupled to the first gear wheel (6).

Device according to claim 1, characterized in that a pivoting and locking device (19) is provided on the horizontal guide (16) of the control disc (15) for fixing and bidirectional pivoting of the control disc (15).

7> t / WO2-y