DK156384B - Elastisk lejret propelanlaeg - Google Patents

Description

DK 156384 B

5 Den foreliggende opfindelse angâr et elastisk lejret propelanlæg af den i krav l's indledning angivne art.

Mekanisk betingede kraftimpulser (fra lejer, tandhjul og andre transmissionskomponenter) og hydrodynamisk 10 betingede kraftimpulser (fra uhomogen tilstr0mning til propeller, kavitation, m.m.) opstâr i propelanlæg og tunnelr0r. Disse kraftimpulser forârsager vibrationer af propelaggregat og tunnelr0r, og dersom disse komponenter er stift forbundet med skroget, vil 15 vibrationerne brede sig ud i skrogstrukturen og strâle ud i form af akustisk st0j i indretningen.

Disse strukturbârne vibrationer kan give st0j af h0j intensitet over et bredt frekvensomrâde. Typisk 20 st0jniveau i tilst0dende rum til en konventionel propelinstallation er 80-90dB(A).

Dersom skibet er indrettet sâdan, at mennesker mâ opholde sig i denne zone, vil et sâdant st0jniveau 25 være en uacceptabel milj0belastning.

Formâlet med den foreliggende opfindelse er at frem-stille et propelanlæg af den omhandlede art, som er indrettet sàledes, at vibrationer i mindst mulig 30 udstrækning overf0res fra propelaggregat/tunnel til skibets skrog, og at st0jniveauet i tilst0dende rum derved kan holdes pâ et acceptabelt niveau. Samtidig skal der tages tilstrækkeligt hensyn til enkel installation af anlægget og til skibets sikkerhed.

En betydelig st0j- og vibrationsdæmpning kan opnâs ved at forbinde propelaggregatet stift med et indre 35

DK 156384 B

2 tunnelr0r, som arrangeres koaksialt inde i et ydre tunnelr^r og fæstes til dette ved hjælp af en elastisk forbindelse, en sâkaldt isolator. Dette er en kendt metode til at isolere vibrationer fra 5 maskineri fra omgivelserne. Ved at tilpasse isola-torens elastiske egenskaber efter kendte regler, vil en betydelig del af svingningsenergien, som gâr ud i propelaggregat (indre tunnel), forhindres i at brede sig i skrogstrukturen. Denne foranstaltning alene er 10 · imidlertid ikke tilstrækkelig til at sikre acceptable st0j forhold i tilst0dende rum. For yderligere st0jdæmpning er det tidligere foreslâet at aftætne ringspalten mellem det indre, elastisk monterede tunnelr0r og det ydre, stift monterede tunnelr0r mod 15 indtrængende hawand, sâledes at der i ringspalten indesluttes et st0jdæmpende luftvolumen. Med en sâdan konstruktion kan opnâs en dæmpning, som reducerer st0jniveauet i tilst0dende rum i st0rrelsesordenen 15dB(A).

20

En stor ulempe ved denne konstruktion er imidlertid, at de tætninger, som kræves mellem tunnelr0rene til isolation af den indesluttende luftmængde, foruden at de n0dvendigvis er store, komplicerede og f01gelig 25 kostbare, ogsâ ligger meget udsat for skader og punk-teringer.

Fra norsk patentskrift nr. 135.462 og DE offentlig-g0relsesskrift nr. 2 803 336 kendes propelanlæg af 30 ovennævnte art, men hvor ringspalten mellem tunnel-r0rene er fyldt med lydabsorberende materiale, som eliminerer behovet for særskilt aftætning af ringspalten mod hawandet. Ingen af ovennævnte skrifter giver noget konkret eksempel pâ sâdant absorberende _ 35 materiale, men det vil være klart, at skal det kunne fortrænge hawandet i ringspalten, mâ det bestâ af et materiale med lukkede celler eller porer, sâsom stift 3

DK 156384 B

skumplast eller tilsvarende. En bl0d skumplast, d.v.s. en skumplast med âbne porer, vil nemlig i væsentlig grad absorbere vandet i stedet for at fortrænge det, og den lyddæmpende effekt vil dermed 5 forsvinde. Det samme gælder brug af andet bl0dt lyd-isolerende materiale, sâsom mineraluldmâtter eller lignende.

Problemet er imidlertid, at ej heller brug af stift 10 skumplast eller lignende som st0jabsorberende, vand-fortrængende materiale i ringspalten, vil give den 0nskede effekt. Et sâdant materiale vil nemlig i kraft af sin stivhed stort set eliminere elasticiteten i forbindelsen mellem tunnelr0rene, med 15 den f01ge, at st0j og vibrationer fra propeldriften i stor grad overf0res til skrogkonstruktionen. I praksis vil 10sningerne if01ge de to ovennævnte trykskrifter derfor være af ringe værdi.

20 Forannævnte kendte metoder er desuden baseret pâ absorbtion af lydimpulsernes energiindho1 d, idet man s0ger at anvende materiale i spalten, der absorberer den lydenergi, man ikke 0nsker overf0rt til skibets skrog.

25

Det foran angivne formai opnâs ved at udforme an-lægget if01ge opfindelsen som nærmere angivet i krav l's kendetegnende del.

30 Det nye og særegne ved foreliggende opfindelse er, at propelanlægget omfatter gasfyldte puder anbragt i den ringformede spalte, som danner et antal separate gasfyldte hulrum, som under drift delvis fortrænger vandet i ringspalten mellem tunnelr0rene, sà der dan-35 nés et blandingsmedium med meget lille ledningsevne overfor lydtrykimpulserne. Man afspærrer sâledes skibsskroget fra lydtrykimpulserne.

4

DK 156384B

Fors0g udf0rt ved Norges hydrodynamiske 1aboratorier, Trondhjem, har vist, at en blanding af luit og vand i ringspalten mellem tunnelr0rene giver en betydelig st0jdæmpning. Allerede med 10% luft og resten vand i 5 ringspalten vil dæmpningen for store dele af st0j- og vibrationsspektret være af samme st0rrelsesorden, som hvis ringspalten var fuldstændig fyldt med luft, d.v.s. aftætnet mod hawandet.

10 Opfindelsen skal i det f0lgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, idet fig. 1 viser en ski tse, delvis i snit, af et tvær-skibs monteret propelanlæg konstrueret i hen-15 hold til en udf0relsesform for opfindelsen, og fig. 2 viser et snit langs linien II-II pâ fig. 1.

20 Pâ tegningen er 1 et konventionelt styrepropel- aggregat, som er anordnet med sin propel 1 væsent-ligt koaksialt i et i forhold til skibets længdeakse tværl0bende, indre tunnelr0r 2, til hvilket propel-aggregatet 1 er stift fæstnet ved hjælp af radiale 25 arme 3 og r0rkappe 4 for aggregatets drivaksel 5.

Inderr0ret 2 er pâ sin side koaksialt elastisk op-lejret i et ydre tunnelr0r 6 med en vis af stand mellem inderr0r 2 og yderr0r 6, sâ at der dannes en ringformet spalte 7 mellem r0rene. Yderr0ret 6 er 30 langs sine àbninger fastsvejset til skibets skrog-struktur ved skibssiden 8. Yderr0ret 8 kan ogsâ med fordel fastsvejses til andre strukturelementer i skroget, sâsom langskibsbærere, bundstokke og tank-top. Dette 0ger skrogets stivhed og styrke, og for-35 bedrer yderr0rets egenskaber som fundament for de elastisk lejrede svingemasser.

5

DK 156384 B

Den elastiske forbindelse 9 mellem inderr0r 2 og yderr0r 6 er konstrueret og dimensioneret med sigte pâ bedst mulig isolation af vibrationerne fra det svingsystem (indre tunnelr0r 2 med propelaggregat 1 5 og forbindelsesorganer 3,4), som er oplejret i yderr0ret 6. Forbindelsen kan bestâ af fjedrende elementer af massivt elastomer-materiale ("guirnni-isolatorer"), og/eller af gasfyldte puder af elastomer-materiale ("pneumatiske isolatorer".

10 Sidstnævnte type isolatorer er særlig fordelagtig, idet den giver god dæmpning ved passering af resonansfrekvens i start- og stopfasen. En sàdan overkritisk elastisk oplejring kan uden vanskelig-heder udf0res af en fagmand pâ omrâdet. Pâ tegningen 15 er denne elastiske forbindelse derfor bare vist rent skematisk som et eksempel i form af dobbelte fjeder-elementer 9,9', som virker mod radiale anslag 10,11 pâ henholdsvis inderr0r 2 og yderr0r 6, hensigts-mæssigt fordelt omkring r0renes omkreds.

20 I henhold til opfindelsen omfatter propelanlægget organer, som virker til at danne et antal separate, gasfyldte hulrum i vandet, som under drift fylder ringspalten 7.

25 I det pâ fig. 1 og 2 viste eksempel er disse organer i form af et antal separate elementer eller "puder" 12, som hver indbefatter et gasfyldt hulrum 12 .

Puderne 12 er fordelt omkring ringspalten 7 og for-30 trasnger noget af vandet der. Disse puder mâ være fremstillet af et elastisk materiale med tynde vægge, og mâ hâve en formgivning, som g0r deres "egen-stivhed" (skal-stivhed) mindst mulig. Det betyder, at kugleformede puder b0r undgâs.

Disse gasfyldte puder 12 har fjedrende egenskaber omtrent svarende til, hvad en gasboble omsluttet af 35 6

DK 156384 B

vand ville hâve.

I det viste eksempel har disse gasfyldte puder 12 cylindrisk form, med tynde vægge af elastomer- 5 materiale. De er fortrinsvis fyldt med luft, men anden gas kan om 0nskeligt benyttes.

Det indre tunnelr0r 2 er omkring sin omkreds i âbningen ved skibssiden udformet med et skrât 10 udadb0jet kantparti 13, som, foruden at det sikrer lav turbulens i vanstr0mmen gennem tunnelen og derved mindre st0j, ogsâ virker til at holde luftpuderne pà plads i spalten 7. Kantpartiet 13 er imidlertid af-sluttet med god afstand til det ydre tunnelr0r 6 for 15 at tillade fri relativ bevægelse for inderr0ret 2. En eller flere luger eller dæksler (ikke vist) kan være anordnet i kantpartiet 13 til ifyldning og eventuel udskiftning af luftpuder 12.

20 Ringspalten 7 mellem tunnelr0rene 2,6 er sàledes àben ved skibssiden, sâledes at det frit tillades for hawand at trænge ind mellem de i spalten indlagte luftpuder 12. Den eneste tætning, som er n0dvendig, er omkring âbningen 14 i det ydre tunnelr0r, hvor 25 propelaggregatets drivaksel 5 er f0rt igennem. I det viste eksempel bes0rges dette ved hjælp af en h0jelastisk, i tværsnit U-formet tætningsring 15, som med sine respektive sideflader ligger an mod hen-holdsvis en flange 16 omkring yderâbningen 14 og en 30 flange 17 pâ en r0rformet forlængelse 18 af aksel-kappen 4, som strækker sig gennem âbningen 14 med god afstand til yderr0rsflangen 16.

Sàfremt propellen 1 drives af en elektrisk eller en 35 hydraulisk motor (ikke vist), kan drivmotoren med fordel monteres stift til en med den indre tunnel 2 stift forbundet flange, f.eks. flangen 17 pâ aksel- 7

DK 156384 B

kappeforlængelsen 18, modsat tætningsringen 15.

Ved at afpasse volumenandelen af gasfyldte hulrum, i det viste eksempel i form af luftpuder 12, i forhold 5 til vandvolumenet i spalten 7, vil man under drift kunne opnâ en væsentlig reduktion i overf0ringen af trykimpulser gennem blandingen af vand og luftpuder til det ydre tunnelr0r 6. Allerede ved en volumenandel af luftpuder pâ 10%, vil man over en del 10 af frekvensspektret fâ dæmpning omtrent svarende til det, man ville fâ ved en luftfyldt spalte 7. Ved at 0ge volumenandelen af luftpuder udover 10%, vil man opnâ tilsvarende dæmpning over et stigende fre-kvensomrâde.

15

O

Claims (3)

1. Elastisk lejret propelanlæg for fremdrift og/eller styring af et skib, især anlæg af den art, 5 hvor en propel virker i en âben tunnel gennem skibets skrog, omfattende et propelaggregat (1) stift an-bragt i et indre tunnelr0r (2), som er koaksialt elastisk lejret i et ydre tunnelr0r (6), som er stift fæstnet til skibets skrogstruktur (8), med en ring-10 formet spalte (7) mellem det indre og ydre tunnelr0r, hvilken spalte indeholder lyddæmpende midler, kendetegnet ved, at de lyddæmpende midler udg0res af separate gasfyldte puder (12), som delvist fylder ringspalten (7) uden at aftætne denne mod det 15 omgivende vand i ringspalten.

2. Propelanlæg if01ge krav 1, kendetegnet ved, at de gasfyldte puder (12) optager mindst 10% af ringspaltens (7) volumen. 20

3. Propelanlæg if0lge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at de gasfyldte puder (12) har vægge af tyndt elastomer-materiale.