DK160926B - Lededyse til styring af et skibs koelvand til en propeller - Google Patents

Description

i

DK 160926 B

Opfindelsen angår en lededyse til styring af et skibs kølvand til en propeller, hvilken lededyse er anbragt ved skibets ag-5 terende i afstand foran propelleren.

Med betegnelsen lededyse forstås et organ, der har en fast position i forhold til skibsskroget og er indrettet til at indvirke styrende på strømningen af vand, der rives med af skibs-10 skrogets bund og sider under skibets fremadgående bevægelse gennem vandet.

I de senere år er der blevet gjort forsøg på at nedsætte byggeomkostningerne for skibe ved at udforme skroget så fyldigt 15 som muligt for en given dødvægt som en af flere måder at forbedre skibenes økonomi på.

Herved kan man imødekomme den stadige stigning i omfanget af skibsladning, der skal transporteres, og i dag har flere skibe 20 end tidligere en skibsform, der generelt kaldes en fyldig form.

Når skroget gøres mere og mere fyldigt, vil der imidlertid indtræde en forøgelse af strømningsturbulensen og uensartethe-25 den eller uregelmæssigheden i strømningsfeltet omkring agterenden, hvad der på grund af forøgelsen i skibets modstand og forringelsen af propulsionsvirkningsgraden fører til en forøgelse i den nødvendige motoreffekt, og hvad der tillige medfører forøgelser i propellerkavitationen, vibrationerne og/eller 30 støjniveauet, og dette kan helt eller delvis opveje de besparelser, der er opnået ved at nedsætte byggeomkostningerne. I overensstemmelse hermed er der et udtalt behov for at afhjælpe sådanne forringelser af skibets præstationer på grund af den fyldige udformning af skroget, som ikke desto mindre søges bi-35 beholdt for at reducere anskaffelsesinvesteringen ved at sænke

DK 160926B

2 byggeomkostningerne.

Blandt foranstaltninger, som indtil nu er blevet anvendt med henblik på at forbedre præstationerne for skibe med fyldigt 5 skrog, kan nævnes: dysepropellere og lededyser.

Dysepropelleren, der er en skibspropeller omgivet af en dyse, udøver et skruetryk, som ikke alene kommer fra selve propelleren, men også fra dysen som følge af den hydrodynamiske vek-10 selvirkning mellem propelleren og dysen, hvorved propulsions-virkningsgradén forbedres.

En almindeligt kendt lededyse består af en konisk ring anbragt ved skibets agterende i afstand foran propelleren. Når der 15 imidlertid anvendes en lededyse i form af en konisk ring med ensartet længde og vidde, er det vanskeligt at modvirke en forøgelse af modstanden og/eller at forebygge en formindskelse af propulsionsvirkningsgraden.

20 Det er formålet med opfindelsen at frembringe en lededyse, der uden særlige forstærkninger af skibsskroget ved fastgørelsesstedet kan monteres på nye eller på eksisterende skibe, især på skibe med fyldige skrog, hvilken lededyse uden risiko for kavitationserosion på lededysen selv eller andre af skibets 25 dele kan forbedre vandets strømning omkring skibet under dettes fremdrift gennem vandet, reducere forbruget af energi til skibets fremdrift og være egnet til at forbedre strømningsforholdene omkring skibe med fyldige skrog.

30 Ligeledes skal lededysen være driftsteknisk fordelagtig på grund af optimal indvirkning på strømningsforholdene omkring skibet, være økonomisk fordelagtig på grund af beskedne krav til måltolerancer og/eller nødvendige produktionstekniske faciliteter med deraf følgende billig fremstilling, og/eller væ-35 re fordelagtig ved at anvise samvirkemuligheder med andre or-

DK 160926 B

3 ganer, der virker forbedrende på medstrømmens strømningsforhold omkring skroget af et overfladeskib.

5 Formålet opnås med en lededyse af den i indledningen beskrevne art, hvilken lededyse ifølge opfindelsen er særegen ved, at dysens længde er størst foroven og aftager gradvis mod skibets bund, at dysen er fastgjort direkte til skroget på en sådan måde, at den på i det mindste ét af de steder, hvor den er 10 fastgjort, overlapper dette med mindst 20% af dens mindste længde set i sideprojektion på skroget, og at dysevæggens tværsnitsprofil i hovedsagen er et bæreplanprofil, hvis konvekse side vender ind mod dysens længdeakse.

15 Med de angivne strukturelle foranstaltninger er det muligt at undertrykke en stigning i skrogmodstanden som følge af kølvandet, der vokser, når skroget bliver fyldigere, gennem en strømningsregulerende eller homogeniserende virkning af den ringformede konstruktion, og det er også muligt at forbedre 20 skrogvirkningsgraden, en faktor, der er et mål for interferensen mellem propelleren og skroget, til forøgelse af propul-sionsvirkningsgraden.

Dette betyder, at det bliver muligt at lede langsomme vand-25 strømme, der strømmer tæt ved skroget, til et område inden for propellerens operative plan, ved at nævnte vandstrømme homogeniseres eller yderligere decelereres, så vandstrømmen, der løber til propelleren, reguleres, hvorved propulsionsvirknings-graden forøges.

30

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til de på tegningen viste udførelsesformer for lededysen ifølge opfindelsen samt dele heraf og opnåede forsøgsresultater, idet 35

DK 160926 B

4

Fig. 1 viser en sideprojektion på agterenden a£ et skib, hvorpå der er monteret en lededyse ifølge opfindelsen, idet lededysen er vist delvis i snit, 5 fig. 2 er et tværskibs snit efter linien II-II i fig. 1, fig. 3 er et snit parallelt med propellerens akse og efter linien III-III i fig. 1, 10 fig. 4 er et til fig. 1 svarende billede, men hvor lededysens yderflade er parallelt med propellerens akse i den øverste del og gradvis vrides udad og nedad hen imod fastgørelsesstedet ved den nederste del, 15 fig. 5 er et udsnit af en snittegning af en lededyse ifølge opfindelsen med et agterud vendende diffusorafsnit, fig. 6 er et tværskibs snit gennem en lededyse ifølge opfindelsen med cirkulært tværsnit, 20 fig. 7 er et tværskibs snit gennem en lededyse ifølge opfindelsen med ellipsebuet profil, fig. 8 er et tværskibs snit gennem en lededyse ifølge opfin- 25 delsen med en profil tegnet af rette liniestykker, fig. 9 viser en detalje af et langskibs snit gennem en lededyse ifølge opfindelsen med en indvendig konveksitet dannet af rette liniestykker, 30 fig. 10 er et til fig. 1 svarende billede, men hvor den ø-verste del af lededysen er direkte fastgjort til skroget, og den nederste del er fastgjort ved hjælp af et bæreorgan, 35 5

DK 160926B

fig. 11 er et til fig. 1 svarende billede, men hvor skibet tillige er udstyret med en agterskibsfinne, og hvor lededysen er vist delvist i snit, 5 fig. 12 er et til fig. 1 svarende billede, men hvor skibet er udstyret med to agterskibsfinner, der er anbragt efter hinanden på lededysen ifølge opfindelsen til påvirkning af strømningen i to trin, 10 fig. 13 er et til fig. 1 svarende billede, men hvor skibet tillige er udstyret med en dysepropeller, fig. 14 er til fig. 1 svarende billede, men hvor skibet foran lededysen ifølge opfindelsen er udstyret med en 15 yderligere, mindre lededyse til påvirkning af strøm ningen, fig. 15 og 16 er billeder til forklaring af strømningsforholdene ved agterenden af et skib uden, henholdsvis 20 med en lededyse ifølge opfindelsen, fig. 17 viser hastighedsfordelingen i strømningen til propelleren ved det i fig. 15 viste skib, 25 fig. 18 viser hastighedsfordelingen i strømningen til propelleren ved det i fig. 16 viste skib, fig. 19 viser strømningsforholdene ved agterskibet, set ovenfra, 30 fig. 20 viser aksialhastighedsfordelingen i et vandret plan gennem propelleraksen i strømningen til propelleren med og uden en lededyse ifølge opfindelsen, 35 fig. 21 viser fordelingen af hastighedskomposanterne i pro-

DK 160926 B

6 pellerens arbsjdsflade i strømningen til propelleren, fig. 22 viser forskellen i den nødvendige motoreffekt mellem et skib uden lededysen ifølge opfindelsen og et skib 5 med denne dyse, idet der som eksempel er anvendt et skib på 100.000 CWT, og fig. 23 viser eksempler på optegnede kurver for variationerne i propellertrykket ved et forsøg med egenpro-10 pulsion.

Fig. 1 viser en foretrukken udførelsesform for en lededyse i-følge opfindelsen. Til et skibsskrog 1 er der ved agterskibet fastgjort en lededyse 2, som - set fra siden - mere eller 15 mindre dækker eller dækkes af skibsskroget eller overlapper dette. Den del af lededysen 2, der overlapper skibsskroget 1, er direkte fastgjort til skroget 1 ved fastgørelsessteder 2a, 2b, 2a' og 2b', således som det er vist i fig. 6. Den del, der ikke overlapper skroget 1, kan efter ønske ophænges i skroget 20 1 ved hjælp af et bæreorgan. Lededysens 2 længde varierer rundt langs omkredsen, og længden er lx ved det øverste sted, hvor lededysen er fastgjort til skroget, og længden aftager gradvis fra dette sted nedad og hen imod det nederste fastgørelsessted, hvor længden er 12. Lededysens 2 længdevariation 25 bestemmes med henblik på optimering af strømningsfeltets tilstand ved agterskibet og skal bestemmes for hver enkelt skrogform og -størrelse.

Et kort stykke agten for lededysen 2 er der anbragt en propel-30 ler 3 med en diameter Dp og agten for denne igen et ror 4. Som det vil fremgå af fig. 1, der viser lededysen 2 set fra siden, er lededysen 2 direkte understøttet af skroget 1. Lededysen 2 kan være udformet i et enkelt stykke eller være opbygget af halve ringe eller lignende, afhængigt af det pågældende skibs-35 skrogs udformning.

DK 160926 B

7

Et fyldigt skibs modstand kan formindskes effektivt ved at formindske formmodstanden. Formmodstanden påvirkes i stor udstrækning af strømningsfeltets tilstand, navnlig i området 5 mellem propellerpositionen og en position ca. 10% af skibs-længden længere forud. Strømningsfeltets tilstand omkring agterskibet kan, som vist i fig. 15 være en sådan, at der er en fra skibets bund "opadrullende" strømning som ved et fyldigt skib ledsages af tredimensionale, løsrevne hvirvler S2.

10 Strømningen S3 langs med skibssiden ændres i overensstemmelse med skrogets form hen imod agterenden, og tæt ved agterenden bliver strømningsuregelmæssighederne kraftige på grund af en kompleks sammenblanding af strømningerne Sx og S3. Da skrogets form ændres brat i nærheden af hækken la ved den øverste del 15 af propelleren 3, fremkommer der i nogle tilfælde en kraftig, løsreven strømning S4. Som ovenfor bemærket, er strømningen ved agterskibet meget uregelmæssig, og det hertil svarende tab af energi repræsenterer en del af modstanden, nemlig formmodstanden. Denne uregelmæssighed i strømningen ved agterskibet 20 er, som vist i fig. 15, især udtalt i området fra propelleren 3 og forud til et sted i en afstand herfra på omtrent tre gange propellerens 3 diameter Dp.

Nærværende opfindelse er fremkommet som resultat af studier af 25 strømningen omkring agterskibet, og et eksempel på et strømningsbillede i forbindelse med anvendelse af lededysen ifølge opfindelsens er vist i fig. 16.

Som vist på fig. 16, er en lededyse 2 anbragt på en sådan må-30 de, at dets forkant ligger inden for området for de nævnte u-regelmæssigheder i strømningsfeltet, idet strømningen S1 ledsaget af de tredimensionale, løsrevne hvirvler S2, som foran lededysen 2 er rettet opad, kan rettes ud og udlignes til dannelse af en parallel strømning. Ydermere adskilles strømningen 35 S3 over lededysen 2 fra den nedefra "opadrullende" strømning, 8

DK 160926B

så uregelmæssighederne forhindres i at opstå. Det samlede resultat er, at lededysen 2 formindsker skibsskrogets modstand og tjener som et strømudrettende ledeorgan for strømningen til propelleren 3, som herved forsynes med den fornødne strømning 5 til at frembringe et tilstrækkeligt propellertryk (fremdriv-ningskraft).

Desuden er strømningsfeltet omkring skibsskroget ved agterenden delt i to komposanter, hvoraf den ene komposant er under-10 kastet påvirkning fra skibsskroget (denne komposant betegnes som medstrømmen og har en lavere hastighed end skibets bevægelseshastighed, idet medstrømmens hastighed ved skrogets overflade bliver lig med nul, svarende til at medstrømskoefficienten w = 1), og den anden komposant af strømningsfeltet ikke 15 er underkastet en påvirkning fra skroget og har en hastighed svarende til skibets bevægelseshastighed (medstrømskoefficienten w = 0). Når propelleren ikke arbejder, vil komposanten med den lavere hastighed (medstrømmen) flyde agterud i forhold til skroget og herved frembringe et energitab (nemlig modstand); 20 men når propelleren arbejder, medfører den en forøgelse af propulsionsvirkningsgraden ved den samme bevægelseshastighed for skibet. Dette benævnes medstrømsgevinsten.

Med henblik på at gøre denne medstrømsgevinst større er det 25 nødvendigt at lede den størst mulige del af den langsommere strømning ind i propellerens arbejdsflade (inden for en cirkel med samme diameter som propelleren) og at bringe denne strømning til at flyde endnu langsommere. Som følge heraf kræves der til at opnå en koncentration af en sådan medstrøm og for 30 en effektiv udnyttelse at strømningsfeltet et ringformet organ med dysevirkning, der omgiver propellerens arbejdsflade foran propelleren, og et sådant organ som en agterskibsfinne er derfor ikke egnet til dette formål, da organet skal være ringformet.

35

DK 160926 B

9

Fig. 17 viser et eksempel på medstrømsfordelingen for et fyldigt formet skib, og det vil kunne ses, at den langsomme strømningskomposant, nemlig hvor w = 1 eller næsten 1, ikke dækker meget af området inden for propellerens arbejdsflade.

5

Fig. 18 viser medstrøms fordel ingen i det tilfælde, hvor skibet, som vist i fig. 1 eller 16 er udstyret med en lededyse i-følge opfindelsen ved agterenden, og her dækker langsomme strømningskomposanter med w = 0,8, 0,7 eller 0,6 et stort om-10 råde af propellerens arbejdsflade.

Fig. 19 viser strømningsforholdene ved agterskibet på et skib med en lededyse ifølge opfindelsen på en letfattelig måde og viser tillige den tilstand, hvori strømningen wx uden lededy-15 sen ifølge opfindelsen - jfr. fig. 17 - spredes af denne, som antydet ved w2; yderligere kan det af denne fig. ses, hvorledes den langsomme strømningskomposant ledes ind i propellerens arbejdsflade, så den i fig. 18 viste medstrømsfordeling fremkommer .

20

Fig. 20 viser fordelingen af den aksiale strømningshastighed i højde med akslens midtpunkt, og det fremgår, at hastigheden V1 uden lededysen ifølge opfindelsen er større end hastigheden V2 med lededysen ifølge opfindelsen.

25

Hvad angår det sted, hvor lededysen ifølge opfindelsen skal fastgøres til skibsskroget, kan det bemærkes, at dersom lededysen anbringes for langt forud i forhold til propellerens 3 beliggenhed, og navnlig dersom den er anbragt mere end tre 30 gange propellerdiameteren Dp foran propellerens 3 beliggenhed, er grænselaget ved dette sted så tyndt (det vil sige, at den langs med skroget langsomt strømmende komposant er tynd), at det knapt nok er muligt at udnytte medstrømmen effektivt. Dersom på den anden side lededysens forkant kommer for tæt på 35 propelleren og er anbragt agterud uden for agterstavnen, vil 10

DK 160926B

medstrømmen allerede være blevet dlffunderet foran lededysen, så det bliver svært at lede medstrømmen Ind i propellerens 3 arbejdsplan på en effektiv måde.

5 Dersom lededysens 2 længde 12 - jfr. fig. 1 - er for kort, kan fremkomsten af de omtalte uregelmæssigheder 1 strømningsfeltet ved agterskibet Ikke forhindres, og den nødvendige strømnings-påvirkning ikke opnås, medens såfremt denne længde på den anden side er for stor, bliver den modstand, der ydes af det som 10 lededyse udformede vedhæng, for stor. Når der tages hensyn til disse kendsgerninger, viser det sig, at lededysen 2 virker efter hensigten, når længden 12 er mellem omkring 20% og omkring 100% af propellerens diameter.

15 Ved det sted, hvor den øverste endeflade på lededysen ifølge opfindelsen er direkte forbundet med skroget, skal afstanden fra det bageste forbindelsespunkt (i fig. 1 skæringspunktet mellem den øverste endeflade på lededysen 2 og agterstavnen) til den forreste ende af lededysen 2, nemlig længden af den 20 del, hvor det er direkte forbundet med skroget, være mere end 20% af lededysens 2 mindste længde 12 for at forhindre dannelse af de nævnte uregelmæssigheder i strømningsfeltet samt en udligning tillige med en effektiv udnyttelse af medstrømmen på den ovenfor forklarede måde.

25

Der er en nøje sammenhæng mellem lededysens 2 indvendige diameter og propellerens diameter Dp. Som det fremgår af fig. 2, er lededysens 2 indvendige diameter Dx (vandret afstand mellem lededysens 2 diametralt modstående bagkanter i højde med pro-30 pellerakselen) mellem omtrent 60% og omtrent 150% af propellerens diameter Dp. Dersom Dx er for stor, kan den langsomme strømningskomposant, som ledes hen imod propelleren 3 ved hjælp af lededysen 2, ikke ledes ind i propellerens arbejds-flade på en effektiv måde, hvilket medfører et stort energi-35 tab. Dersom på den anden side Dx er for lille, vil den hastig- DK 160926 B | 11 i i hed, hvormed den forholdsvis hurtigt strømmende komposant uden j for den ringformede lededyse kommer ind i propellerens ar-bejdsflade, være for stor og derved nedsætte propulsionsvirk-ningsgraden, og som følge heraf er det nødvendigt at bestemme 5 den nævnte diameter Dj i lededysen ifølge opfindelsen under hensyntagen til de eksempler på eksperimentel sammenligning, der er vist i fig. 17 og 18.

Ved nærværende opfindelse er lededysens 2 tværsnitsform tillΙ-ΙΟ ge af stor betydning. Ved tidligere kendte agterskibsfinner er der blevet anvendt vingeprofiler for at nedsætte modstanden mest muligt. Tværsnitsformen for lededysen ifølge opfindelsen ligner også en vingeprofil, men da det er nødvendigt at udvide eller udbrede den langsomme strømningskomposant nær agterskro-15 get udad og at tilføre denne strømning ensartet fordelt over propellerens arbejdsflade, adskiller lededysens 2 tværsnitsform sig fra tværsnitsformen for de tidligere kendte agterskibsfinner .

20 Det er ved lededysen ifølge opfindelsen som vist i fig. 1 og 3 nemlig nødvendigt, at den konvekse side er lededysens 2 indvendige flade, medens den flade profilside er dysens 2 udvendige omkredsflade.

25 Yderligere forholder det sig sådan, at dersom vinklen a mellem den flade side 2k (fig. 3) på lededysens 2 tværsnit og skrogets centerlinie (positiv retning er udad fra skrogets centerlinie) er for stor, fremkommer der en ringe spredningsvirkning til at sprede den langsomme strømningskomposant nær ved agte-30 renden udad, som vist i fig. 19, og dersom vinklen desuden er for stor under hensyn til den fra skrogets bund "opadrullende" strømning, forøges modstanden som følge heraf. Dersom på den anden side vinklen a er for lille, forøges modstanden på grund af den fremkomne strømningsmodstandsvinkel. Passende værdier 35 for α ligger i området mellem -10 - +30°, hvilket er blevet

„ DK 160926B

konstateret ved forsøg.

I overensstemmelse med opfindelsen spredes strømningen ved agterenden tvangsmæssigt udad i propellerens arbejdsflade, såle-5 des som det er vist i fig. 19, og strømningshastighedsfordelingen i propellerens 3 arbejdsflade bag en lededyse ifølge opfindelsen er stort set langsom set i sammenligning med strømningshastigheden uden en sådan dyse.

10 Som det fremgår af fig. 21, har strømningen omkring agterskibet også både radiale og tangentiale komposanter, hvorfor lededysen ifølge opfindelsen, når den anbringes i denne skråt for løbende strømning, vil udøve et fremdrivningstryk på grund af dens vingeprofil, hvad der medfører en forøgelse af propul-15 sionsvirkningsgraden.

Et betydningsfuldt træk ved opfindelsen består i, at der til skibets agterende eller agterstavn direkte er fastgjort en lededyse, hvormed den langsomme strømningskomposant langs med 20 skroget spredes over propellerens arbejdsflade på en sådan måde, at denne langsomme strømningskomposant dækker denne arbejdsflade som en udjævnet, kraftig medstrøm, og de virkninger, der opnås ved hjælp af opfindelsen, er følgende: 25 1) Ved hjælp af lededysen opnås en formindskelse af skrogets modstand og en forøgelse af propulsionsvirkningsgraden, fordi den virker som en art strømningsregulator eller som en ringformet skillevæg, der undertrykker turbulensen i strømningen omkring agterskibet og gør denne strømning en-30 sartet og muliggør en effektiv udnyttelse af strømningen omkring agterskibet til at genvinde energi ved propelleren ved at lede det kraftige medstrømsfelt ind i propellerens arbejdsflade. Således kan der ved hjælp af lededysen ifølge opfindelsen opnås en nedsættelse af den nødvendige motoref-35 fekt for en given hastighed.

DK 160926 B

13 2) Uensartethed i agterstrømningsfeltet forøger variationerne i skruetrykket og drejemomentet med hensyn til tid og position for en i dette strømningsfelt arbejdende propeller og 5 medfører forøget propellerkavitation og en forøgelse af de på skroget virkende kræfter, hvilke indvirkninger ledsages af forøgelser i skrogets vibrationer og støj i skibet. Svarende hertil medfører den udligning af agterstrømningsfeltet, som opnås ved hjælp af lededysen ifølge opfindelsen, 10 at også disse årsager til forringede præstationer fjernes.

3) Lededysen ifølge opfindelsen er monteret på en sådan måde, at den - når skibet betragtes fra siden - befinder sig foran propelleren og i afstand fra denne, så skader på lededy- 15 sens inderside, således som de på grund af propellerkavitation forekommer i dysepropelleres dyser, ikke optræder.

4) Lededysen ifølge opfindelsen er fastgjort direkte til selve skibsskroget, så den kan være en lettere konstruktion, end 20 hvis den var fastgjort til skroget alene ved hjælp af et herfra udragende bæreorgan, og på grund af ringformen nødvendiggør den ikke de samme forstærkninger af skroget med henblik på fastgørelsen, som er nødvendige ved anvendelse af fritbærende udliggerorganer.

25 5) Lededysen ifølge opfindelsen kan uden besvær fastgøres både på eksisterende skibe og på skibe under bygning, og selv i de tilfælde, hvor opfindelsen anvendes på et eksisterende skib, opnås der med små midler en forbedring af skibets 30 præstationer, idet opfindelsen ikke kræver udskiftning af propelleren. Den kan anvendes sammen med den foreliggende propeller.

Ydermere kan lededysen ifølge opfindelsen - ved at anbringe 35 denne på en dertil egnet måde - anvendes til at forøge pro-

DK 160926 B

14 pellerens omdrejningshastighed til en ønsket værdi, når det drejer sig om et skib, hvor propellerhastigheden tidligere på grund af slitage på skibet har måttet nedsættes, hvorefter propelleren ikke har kunnet afgive den beregnede ef-5 fekt, og skibets hastighed dermed er blevet nedsat. Lededy sen ifølge opfindelsen medfører altså i dette tilfælde, at skibets hastighed igen kan forøges.

6) Ved anvendelse af lededysen ifølge opfindelsen opnås en be-10 tydelig forøgelse af propulsionspræstationerne, og dette er blevet bekræftet ved forsøg, hvorunder der blev foretaget propulsionsprøver i en slæbetank under anvendelse af en lededyse ifølge opfindelsen fastgjort til agterskibet på et skib af 100.000 DWT-typen og anbragt foran propelleren.

15

Fig. 22 viser resultater af modelforsøg i form af kurver for sammenhængen mellem hastighed og motoreffekt, og i det viste eksempel opnåedes en besparelse på omtrent 10%. Fig.

23 er et eksempel på registreringen af skruetrykvariatio-20 nerne under forsøg med egenpropulsion, idet den øvre kurve A viser tilstanden for et sædvanligt skib, og den nedre kurve B viser tilstanden for et skib med en lededyse ifølge opfindelsen. Det kan tydeligt ses, at kurven B repræsenterer skruetrykvariationer, som er væsentligt mindre end de, 25 der repræsenteres af kurven A.

Dette viser, at når lededysen ifølge opfindelsen anvendes på et eksisterende skib, opnås en betydelig formindskelse af skrogvibrationer og støj inde i skibet.

30 7) Ved anvendelse af lededysen ifølge opfindelsen opnås i forhold til forholdene ved tidligere kendte skibe en stabilisering af agterstrømningsfeltet, hvilket medfører en betydelig forbedring af manøvreringsevnen.

35

DK 160926 B

15 1 det følgende skal yderligere eksempler på foretrukne udførelsesformer for lededysen ifølge opfindelsen beskrives.

I. Fig. 2 illustrerer i et tværskibs snit en hensigtsmæssig 5 indvendig diameter Dx for lededysen 2. Denne diameter bør være mindst 60% og maksimalt 150% af propellerens diameter for at få lededysen til at frembringe en fordelagtig indflydelse på propulsionsvirkningsgraden.

10 II. Fig. 4 viser en udførelsesform for lededysen ifølge opfindelsen, hvor hældningen af lededysens 2 yderside (vingeprofilens 2c flade side) i forhold til skrogets 1 centerlinie varierer rundt langs dysens 2 periferi, idet denne hældning er varieret for at opnå et optimum for 15 det pågældende skibsskrog under hensyntagen til ki mingshvirvlernes styrke og strømningsretnigen. I det viste udførelseseksempel er vingeprofilen 2c' ved det ne-derste fastgørelsessted på skroget rettet nedad i overensstemmelse med strømningsretningen.

20 III. Dersom man tager i betragtning den indbyrdes anbringelse af lededysen, skibets agterende og propelleren samt propellerdiameteren og så videre, kan der forekomme tilfælde, hvor den i fig. 1 viste tværsnitsform ikke nødven-25 digvis er den bedste. Fig. 5 viser således en lededyse, der er udformet specielt med henblik på at forøge propulsionsvirkningsgraden ved at sprede den langsomme strømningskomposant over hele arbejdsfladen for propelleren, og dysen har derfor ved den bageste endedel 2e’ 30 af tværsnittet 2e en diffusionsvinkel , der ligger i området 0-10°, fortrinsvis 3-5°, hvilket medfører en forøgelse af propulsionsvirkningsgraden.

IV. En lededyse ifølge opfindelsen er foretrukket cirkel-35 rund, som vist i fig. 6. Det kan imidlertid være påkræ-

DK 160926 B

16 vet at anvende en anden tværsnitsform under hensyntagen til skrogets form og strømningsfeltets tilstand eller på grund af teknisk/økonomiske forhold ved fremstillingen af lédedysen. Fig. 7 viser et ringformet organ 2, som er 5 trukket noget opad, så det har en vis lighed med en skråtstillet elipsebue. Denne form er velegnet, når skrogets bund er forholdsvis tilspidset.

V. En lededyse med cirkelrundt eller elipsebuet tværsnit er 10 i almindelighed vanskelig at fremstille. Med enklere og billigere produktionsteknik kan lededysen i stedet opbygges af et antal retliniede emner, som vist i fig. 8, eller man kan anvende både krumme og retliniede stykker.

15 VI. Tværsnittet af lededysen ifølge opfindelsen har fortrinsvis form af en strømliniet vingeprofil, således som det er vist i fig. 1 og 4. Imidlertid kan der også anvendes en tværsnitsform, der blot ligner strømlinie-formen. Det er således væsentligt lettere at fremstille 20 en dyse med en tværsnitsform, der er sammensat af rette linier og strømlinier end en med kun strømlinier. Fig. 9 viser en lededyse, som er udformet med henblik på at forenkle fremstillingen, idet dets profil for det meste udgøres af rette linier, der er sammensat til en profil, 25 der ligner en vingeprofil.

VII. Fig. 10 viser en udførelsesform for en lededyse 2 ifølge opfindelsen, der er monteret på agterenden af et skrog 1, som ikke er udformet med en under propelleren forlø-30 bende tå. I denne udførelsesform er den nederste del af lededysen 2 forbundet med skroget 1 ved hjælp af et bæreorgan 6. Et sådant arrangement kan med god virkning anvendes på skibe, hvor lededysens 2 nederste ender ikke kan fastgøres direkte til skroget.

35 i

DK 160926 B

17 VIII. Grundprincippet indebærer, at en lededyse ifølge opfindelsen er direkte fastgjort til skibets agterende og foran propelleren med mindst én af dens ender. Lededysen ifølge opfindelsen kan ikke blot anvendes alene, men og-5 så kombineret med organer ifølge tidligere kendt teknik som for eksempel agterfinner og/eller dysepropeller eller flere lededyser sammen på samme skib.

Fig. 11 viser en udførelsesform, hvor opfindelsen er anvendt 10 på et skib med tidligere kendte agterskibsfinner 9. I dette tilfælde styres eller påvirkes strømningen i det øverste område af agterskibets neddykkede del ved hjælp af agterskibsfinnerne 9, og propulsionsvirkningsgraden kan yderligere forøges ved at lede den langsomme komposant af strømningen omkring 15 skroget 1 ind i propellerens 3 arbejdsflade og sprede den over denne flade ved hjælp af lededysen ifølge opfindelsen.

Fig. 12 viser en udførelsesform for lededysen ifølge opfindelsen, hvori agterskibsfinner 9 er bygget sammen med lededysen 2 20 således, at de strækker sig både forud og agterud i området for den øverste halvdel af lededysen 2. Dersom skrogets form er en sådan, at der opstår særligt voldsomme uregelmæssigheder i strømningsfeltet, er det muligt at forhindre eller undertrykke disse uregelmæssigheder ved at forlænge det ringformede 25 organ 2 over dettes samlede udstrækning; men i andre tilfælde kan man kombinere lededysen 2 med agt er skibs finner 9 som vist i denne udførelsesform og opnå en udligning af strømningsfeltet og en koncentration af medstrømmen med videre ved hjælp af lededysen 2 og yderligere at undertrykke eller forhindre ure-30 gelmæssighederne med agterfinnerne 9 uden at gøre dysen længere; men således at propulsionsvirkningsgraden forøges. Desuden vil agterskibsfinnerne 9, som er udliggere, når de ikke er kombineret med lededysen 2, og som derfor skal være ret solide og derfor tunge, hvorved de forøger skibets vægt, i denne ud-35 førelsesform kunne udføres væsentligt lettere, da de mekanisk

DK 160926B

18 set indgår som dele af lededysen 2. Den i fig. 12 viste udfø-relsesform kan modificeres, for eksempel kan agterfinnerne a-lene strække sig agterud i forhold til lededysen 2. En sådan udformning er især velegnet i de tilfælde, hvor skrogets form 5 er sådan, at der opstår særligt voldsomme uregelmæssigheder i strømningsfeltet ved det øverste område af agterskibets ned-dykkede del. Tilsvarende er den i fig. 12 viste udførelsesform især velegnet i de tilfælde, hvor skrogets særlige form ikke alene medfører voldsomme uregelmæssigheder i strømningsfeltet 10 ved det øverste område af agterskibets neddykkede del, men også i strømningen ved lededysens forreste og øverste del samt i den fra skrogets bund "opadrullende" strømning.

Fig. 13 viser skematisk en afføreIsesform, hvor en lededyse 2 15 er monteret foran en dysejpropeller, der omfatter en dyse 7, som er fastgjort til .js&irogets agterende i stilling omkring propelleren 3 ved hjælp af bæreorganer 8. I dette tilfælde sker der en multiplikation af virkningerne af den ringformede dyse 7 og af propelleren 3, hvilket medfører en forøgelse af 20 propulsionsvirkningsgraden, og der kan opnås en yderligere virkning, idet den strømning, som er gjort ensartet ved hjælp af lededysen ifølge opfindelsen, har en dæmpende indvirkning på erosion på indersiden af dysen 7 og på propellerens 3 o-verflade.

25

Fig. 14 viser en udførelsesform, hvor en lededyse 2 ifølge opfindelsen er monteret umiddelbart foran propelleren 3, og en yderligere lille lededyse 10 er monteret foran lededysen 2. Ved denne udførelsesform styres strømningen ved agterskibet i 30 to trin ved hjælp af de to lededyser 10, henholdsvis 2, hvilket medfører en yderligere forbedring af virkningen i forhold til virkningen af lededysegv2 alene.

-¾.

*

Claims (10)

19 DK 160926 B

1. Lededyse (2) til styring af et skibs kølvand til en propeller (3), hvilken lededyse (2) er anbragt ved skibets agterende 5 i afstand foran propelleren, kendetegnet ved, at dysens (2) længde (1) er størst foroven (lx) og aftager gradvis mod skibets bund, at dysen (2) er fastgjort direkte til skroget (1) på en sådan måde, at den på i det mindste ét af de steder, hvor den er fastgjort, overlapper dette med mindst 20% 10 af dens mindste længde (12) set i sideprojektion på skroget, og at dysevæggens tværsnitsprofil i hovedsagen er et bæreplanprofil, hvis konvekse side vender ind mod dysens (2) længdeakse.

2. Lededyse ifølge krav 1, kendetegnet ved, at dens mindste længde (^) er mindst 20% og maksimalt 100% af propellerens diameter.

3. Lededyse ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet 20 ved, at dysens (2) indvendige diameter (Dx) er mindst 60% og maksimalt 150% af propellerens (3) diameter.

4. Lededyse ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at ydersiden af dysens (2) profil i et længdesnit, med 25 skrogets længdeakse danner en vinkel (a), der er fra -10 -+30°.

5. Lededyse ifølge krav 4, kendetegnet ved, at vinklen (a) mellem skibets længdeakse og dysens (2) yderside 30 varierer fra dysens (2) øverste del til dennes nederste del på en sådan måde at dysens (2) yderside konvergerer mod et område agten for skroget (1) og over dettes længdeakse.

6. Lededyse ifølge de foranstående krav, kendeteg-35 net ved, at dysens indersideflade, begyndende omkring dy-

20 DK 160926 B selængdens midte, i dysens (2) agterste del er udformet med en diffusorvinkel (9).

7. Lededyse ifølge de foranstående krav, kendeteg- 5 net ved, at dysens (2) periferi i et snit lagt vinkelret på dysens akse består af cirkelbuer, ellipsebuer, rette liniestykker eller en kombination heraf.

8. Lededyse ifølge de foranstående krav, kendeteg- 10 net ved, at den konvekse side af dysens bæreplanprofil helt eller delvis består af rette liniestykker.

9. Lededyse ifølge de foranstående krav, kendetegnet ved, at dysens (2) øverste del er fastgjort direkte 15 til skroget (1), og at dens nederste del er fastgjort til et bæreorgan (6), der er forbundet med skroget (1).

10. Lededyse ifølge de foranstående krav, kendetegnet ved, at dysen (2) er kombineret og efter valg er sam- 20 menbygget med agterskibsfinner (9), en dysepropeller (3, 7) og/eller mindst yderligere én lededyse (10).