FI112058B - Laivankäyttökoneisto ruoripotkurein - Google Patents

Description

1 112058

Laivankäyttökoneisto ruoripotkurein -Skeppsdrivmaskineri med roderpropeller

Keksintö koskee laivankäyttökoneistoa, jossa on käyttökone ja ruori-kaksois-potkuri, jota potkuria käytetään käyttökoneistolla käyttöakseleiden, kulmavaihtei-5 den ja vaihteen ulostuloakseleiden kautta, jolloin potkurit on kiertymisvarmasti liitetty ulostuloakseleihin.

Tätä lajia oleva laivankäyttökoneisto tunnetaan patenttijulkaisusta DE 870 655. Laivan sisälle järjestetyn käyttökoneen teho johdetaan pystysuuntaisesti järjestettyyn käyttöakseliin, jonka alapää on johdettu ulkopuolelle laivan pohjan läpi, ja 10 siitä edelleen kulmavaihteiden kautta vaakasuorasti järjestettyihin ulostuloakseleihin, joissa kulloinkin on kulmavaihteesta etäällä olevassa päässä laivan työntövoimaan käytetty laivan potkuri. Sellainen laitos voidaan toteuttaa ruoripotkurina, siten että pystysuoraksi järjestetyn akselin yläpäähän ei johdeta pelkästään käyttötehoa, vaan että siihen voidaan järjestää toimimoottorin vaikutus siten, että käyttöakselia 15 samankeskisesti ympäröivää vaippaputkea voidaan kääntää käyttöakselin keskiviivan ympäri 360° eli täysin ympäri. Jos toimimoottorin annetaan vaikuttaa, niin laivan potkurit lopuksi kääntyvät käyttöakselin keskiviivan ympäri, jolloin ei pelkästään muunneta käyttökoneen tehoa työntötehoksi, vaan tarjoutuu myös mahdollisuus käyttöjärjestelmän veden alaisia osien 360 asteen kääntämisen avulla käyttää 20 käyttötehoa myös laivan ohjaamiseen. Tunnetussa laitteessa kumpaankin potkuriin • · •,:.: on kulloinkin liitetty kulmavaihde ja kulloinenkin ulostuloakseli. Näin ollen mo- •: · lempiä potkureita voidaan käyttää toisistaan riippumatta. Tällaisen käyttölaitteiston : * · ’; tekniset kustannukset eivät kuitenkaan ole suhteessa hyötyyn, joka kummankin . * * ·. potkurin erillisellä toimintatavalla voidaan saavuttaa.

* · * ” 25 Toisessa aikaisemmin tunnetussa potkurijärjestelyssä laivan käyttöä varten yhden : tai kahden, vaippaputken ympäröimän käyttöakselin alapäähän on järjestetty välissä olevan kulmavoimansiirron välityksellä kaksi vaakasuoraa potkuriakselia, ja pot-: ·.. kuriakselin kulmavoimansiirrosta poispäin olevaan päähän on kulloinkin kierto- : : ’: varmasti liitetty toinen potkureista. Kulmavoimansiirto on toteutettu siten, että 30 pystyakselin tai -akseleiden alapään tai vastaavasti päiden ja vaakasuorien akselei- den väliin on järjestetty kulmavoimansiirron kulmavaihde. Molemmat potkuriak-' ·; · ’ selit, jotka samalla ovat vaihteen ulostuloakseleita, on järjestetty tämän käyttölaite- : ‘ . kotelon toiselle puolelle, tai käyttökotelon kummallekin puolelle on järjestetty toi- : \ j nen potkuriakseleista, ja vastaavasti johdettu ulos käyttölaitekotelosta. Jos molem- 35 mat potkuriakselit ja näin ollen potkurit ovat käyttölaitekotelon samalla puolella, niin toinen näistä akseleista ympäröi samankeskisesti toista akselia onton akselin 112058 2 muodossa. Potkurit on tehty erilaisiksi, erityisesti siten, että joka tapauksessa pyörimissuunta ja potkurin halkaisija, todennäköisesti kuitenkin myös siipien lukumäärä, ovat erilaiset (GB 2 190 344).

Lopuksi toinen tekniikan tason julkaisu (DE 35 08 203) koskee johtolaitteen toteu-5 tusta potkurilla varustettua laivankäyttökoneistoa varten työntövoiman lisäämiseksi tai vastaavasti polttoaineen kulutuksen pienentämiseksi, ja näin ollen se koskee esillä olevaa keksintöä vain niiden tunnusmerkkien osalta, joilla esillä oleva keksintö tarkoituksenmukaisesti toteutetaan.

Keksinnön tehtävänä on kehittää alussa mainittua lajia olevaa laivankäyttökoneis-10 toa, joka suuren hyötysuhteen aikaansaaden on valmistustekniseltä rakenteeltaan yksinkertainen.

Tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkein.

Tällöin molempia potkureita käytetään samalla tavalla toimien vain yhden kulma-vaihteen ja yhden käyttöakseliston avulla. Tällöin aikaansaadaan tekniikan tasoon 15 nähden oleellisesti yksinkertaisempi ja vaurioille vähemmän altis käyttökoneisto, jonka avulla lisäksi rakennetilavuus selvästi pienenee.

Johtolaitteen avulla vältetään suureksi osaksi kavitaation aiheuttamat energianhä-viöt, koska johtolaite ohjaa etupotkurin muodostamaa jälkipyörrettä ottaen näin talteen hävinnyttä energiaa.

• · ’ · ‘' 20 Eräs johtolaite tosin tunnetaan patenttijulkaisusta DE 293 611, mutta tällöin on • · · • · ·: kuitenkin kyseessä potkurijärjestely vaakasuorin käyttöakselein, eli potkurijärjes- : telmä ilman ruori toimintaa.

• · j ·. Kulmavaihde ja ulostuloakseli ovat yleensä kotelon ympäröimät, joka samalla |... toimii ulostuloakselin ja kulmavaihteen laakerointina. Keksinnön mukaisen toteu- 25 tuksen mukaan tämä kotelo muodostaa johtolaitteen kanssa kiinteän yksikön, kun taas käyttöakselia ympäröivä vaippaputki edullisesti on toteutettu johtosiipenä.

: ’ ’ Tällöin potkureiden välistä aluetta käytetään virtaustekniikan kannalta optimaali- ’. * · sesti hyväksi tehokasta johtolaitetta varten.

Johtolaite voi yksinkertaisessa suoritusmuodossa muodostua kahdesta potkurin ‘ ·; ’ 30 pyörimisakselin ympärille 180 asteen keskinäiseen kulmaan järjestetystä johtosii- : ‘ . vestä, jotka ulottuvat säteen suunnassa potkurin pyörimisakselista. Luonnollisesti ;' · 11 on myös mahdollista järjestää enemmän kuin kaksi johtosiipeä, jotka sijaitsevat pyörähdyssymmetrisesti potkurin pyörimisakselin ympärillä.

112058 3

Johtosiivillä on edullisesti kaareva kantotasoprofiili, jolloin virtausteknisesti osoittautuu erittäin edulliseksi, jos kaarevuus muodostuu esipyörre- ja jälkipyörrekaare-vuudesta. Tällöin voidaan etupotkurin jälkipyörre suunnata tehokkaasti ja etupot-kurin jälkipyörteeseen menettämä energia voidaan ottaa talteen johtosiiven ympäri 5 virtauksen aikaansaamana työntövoimana.

Johtosiipien vaikutuksen täyttä hyödyntämistä varten johtosiipien pituus määritetään yhtä suureksi kuin potkurin kärjen ympyrän säde.

Keksintöä selitetään lähemmin piirustuksessa pelkistäen esitettyjen keksinnön suoritusesimerkkien avulla. Piirustuksessa: 10 kuva 1 esittää käyttölaitteen alapään pituusleikkauksena; kuva 2 esittää leikkauksen kuvan 1 viivaa II - II pitkin; kuva 3 esittää leikkauksen kuvan 1 viivaa III - III pitkin; kuva 4 esittää leikkauksen kuvan 1 viivaa IV - IV pitkin; ja kuva 5 esittää johtolaitteen toisen esimerkin.

15 Kuva 1 esittää ruori-kaksoispotkurina toteutetun laivankäyttökoneiston, jossa on laivan runkoon järjestetty käyttökoneisto ja pystysuora käyttöakseli 1 ja laivan rungon ulkopuolella olevat käyttöpotkurit.

* * ' ·'; * Tavalliseen tapaan, ja tämän takia kuvassa 1 esittämättä jääden, pystysuoran käyt- = töakselin 1 yläpäähän vaikuttaa käyttökoneisto, joka muodostuu moottorista ja : V 20 vaihteesta, niin että käyttöakseli 1 voidaan saattaa pyörimään säädettävällä kierros-: . : luvulla pituusakselinsa 2 ympäri. Käyttöakselin 1 alapäähän on kiertovarmasti liitet- i \. ty kulmavaihteen 3, 4 sisäänmeno-kartiopyörä 3, joka toiminnallisesti liittyy kul- :*·*; mavaihteen 3, 4 ulostulokartiopyörään 4. Ulostulokartiopyörään 4 liittyy kiertovar masti kumpaankin suuntaan ulottuva vaakasuora ulostuloakseli 5, jonka vapaisiin : ·. 25 päihin on kulloinkin kiertovarmasti liitetty potkuri 6,7. Potkurit ovat yleensä raken- teellisesti erilaiset, vaikka kärkiympyrät 14 yhtä suurella halkaisijalla sekä samanlaiset siipigeometriat ovat mahdollisia. Koska ne liittyvät samaan ulostuloakseliin : ‘.: 5, niillä on sama pyörimissuunta ja sama pyörimisnopeus, ja niillä on sama virtaus- : suunta, esimerkiksi nuolen A mukaan. Kulmavaihde 3, 4 on ympäröity kotelolla 9, : ·’ 30 johon ulostuloakseli 5 on pyörivästi laakeroitu kahden laakerin 10, 11 avulla. Tätä '. . koteloa 9 kannattaa pystysuoraa käyttöakselia 1 samankeskisesti ympäröivä, ja • ‘ ruoritoiminnan johdosta pituusakselinsa ympäri kääntyvä koteloputki 9a. Käyttöjär jestelmän veden alainen osa voidaan järjestää tunneliin 12.

112058 4

Etupotkuri 6 muodostaa poistovirtaukseen jäännös- eli jälkipyörteen, joka vastaa menetettyä energiaa. Etupotkurin poistovirtaus vaikuttaa takana olevaan, samaan suuntaan pyörivään potkuriin 7. Ilman potkurien 6, 7 välissä olevaa johtolaitetta edellä mainittu epäedullinen poistovirtaus johtaisi voimakkaampaan kavitaatioon ja 5 energiahäviöiden kasvamiseen.

Tämän energiahäviön vastapainoksi potkurien 6, 7 väliin on järjestetty johtolaite 8, jolla etupotkurin 6 jälkipyörre suunnataan. Menetetty energia otetaan tällöin talteen siten, että johtolaitteen ympärillä oleva virtaus muodostaa työntövoimaa. Lisäksi muodostuu etupyörre takapotkurin 7 suhteen, jotta se voi muuntaa suurempaa 10 energiaputousta. Tämän ehdon huomioonottamiseksi toisella potkurilla 7 voi edullisesti olla ensimmäisestä potkurista 6 poikkeava rakenteellinen toteutus.

Johtolaite 8 muodostuu kuvan 1 mukaan kahdesta johtosiivestä 8a ja 8b, jolloin johtosiipi 8a muodostuu koteloputkesta 9a, joka ympäröi pystysuoraa käyttöakselia. Toinen johtosiipi 8b sijaitsee vaakasuoraa ulostuloakselia 5 ympäröivän kotelon 9 15 alapuolella 9b, eli 180 asteen kulmassa ensimmäisen johtosiiven suhteen. Nämä kaksi johtosiipeä 8a, 8b muodostavat kotelokokonaisuuden 9, 9a kanssa saman ra-kenneyksikön.

Kuvat 2 ja 3 esittävät ylemmän johtosiiven 8a ja vastaavasti alemman johtosiiven 8b poikkileikkauksen. Niiden mukaan johtosiivillä on kaareva kantotasoprofiili, 20 jolla on esipyörrekaarevuus a virtauksen poikkeuttamiseksi toista potkuria 7 varten, . . ja jälkipyörrekaarevuus β ensimmäisen potkurin 6 jälkipyörteen ohjaamiseksi.

• · 1 · · ·· · Johtosiipien 8a, 8b pituus L vastaa potkurien 6, 7 kärkiympyrän 14 sädettä R, kuten | ‘. ·; kuvassa 4 on esitetty.

' · · ·' Kuva 5 esittää samanlaisessa poikkileikkauksessa kuin kuva 4 johtolaitteen toisen ! 25 esimerkin. Tässä esimerkissä on kahden sijasta kolme johtosiipeä 15, 16, 17, jotka !; : on järjestetty pyörähdyssymmetrisesti potkurien 6, 7 yhteisen pyörimisakselin ym pärille. Johtolaite voi luonnollisesti muodostua myös useammasta kuin kolmesta johtosiivestä.

Claims (6)

5 112058

1. Laivankäyttökoneisto, jossa on käyttökone ja ruori-kaksoispotkuri, jota potkuria käytetään käyttökoneistolla käyttöakseleiden, kulmavaihteiden ja vaihteen ulostulo-akseleiden kautta, jolloin potkurit on kiertymisvarmasti liitetty ulostuloakseleihin, 5 tunnettu siitä, että on järjestetty vain yksi kulmavaihdeporras (3, 4), sisäänmeno- puolelta liittyy käyttöakseliin (1) ja ulostulopuolelta liittyy ulostuloakseliin (5), jolloin ulostuloakseli (5) on johdettu ulos kulmavaihteen kummaltakin puolelta, että ulostuloakselin päihin on kulloinkin järjestetty potkuri (6, 7), ja että potkurien väliin on järjestetty johtolaite (8; 15, 16, 17).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttökoneisto, tunnettu siitä, että johtolaite (8; 15, 16, 17) sekä kulmavaihteen (3, 4) ja ulostuloakselin (5) ympäröivä kotelo (9) muodostavat yhden kiinteän yksikön.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen käyttökoneisto, tunnettu siitä, että johto-laitteessa (8; 15, 16, 17) on ainakin kaksi johtosiipeä (8a, 8b; 15, 16, 17), jotka on 15 järjestetty pyörähdyssymmetrisesti kummankin potkurin (6, 7) yhteisen pyörimisakselin ympärille, ja että johtosiipien kaarevassa kantotasoprofiilissa on sekä esi-pyörre- että jälkipyörrekaarevuus (α, β).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen käyttökoneisto, tunnettu siitä, että pystysuoraa käyttöakselia (1) ympäröivä koteloputki (9a) on muodostettu joh- 20 tosiiveksi (8a).

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen käyttökoneisto, tunnettu siitä, että johto- ;·/; siipien (8a, 8b; 15, 16, 17) säteen suuntainen pituus (L) vastaa likimain potkurien ’ (6, 7) kärkiympyrän (14) sädettä (R). i' ·..

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen käyttökoneisto, tunnettu siitä, , ·: ·. 25 että laivan ulkopuolella sijaitseva käyttökoneiston osa on tunnelissa (12). » · * I * I 1 ’ ’': » . · 6 112058