FI112853B - Aluksen propulsiojärjestely ja -menetelmä - Google Patents

Description

112853

Aluksen propulsiojärjestely ja -menetelmä Framdrivningsarrangemang och -förfarande vid fartyg

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen propulsiojärjestely. Etenkin keksinnön kohteena on sellainen veden ainakin osittain ympäröimä aluksen propulsio- ja/tai ohjausyksikköjärjestely, joka käsittää yksikön seinämien muodostamassa olennaisesti suljetussa kammiossa olevan sähkö-moottorin, johon liittyvään potkuriakseliin on sovitettu mainitun kammion ulkopuolella oleva potkuri- tai senkaltainen laite sähkömoottorin tehon siirtämiseksi liike-energiana ympäröivään veteen. Keksinnön kohteena on edelleen patenttivaatimuksen 8 johdannon mukainen menetelmä nestevirtauksien hallitsemiseksi aluksen propulsioyksikön yhteydessä. Erityisesti keksinnön kohteena on menetelmä nestevirtauksien hallitsemiseksi edellä esitetyssä aluksen propulsio- ja/tai ohjausyksikössä.

Tunnetaan ennestään aluksien tai senkaltaisten veden pinnalla liikkuvien laitteiden propulsioyksiköitä, jotka käsittävät aluksen varsinaisen rungon ulkopuolella olevan olennaisesti suljetun kammion, johon on sijoitettu useimmiten sähköinen moottori. Moottorin akseli toimii joko suoraan tai sopivan vaihteiston kautta potkuriakselina, johon kammion ulkopuolella ; ' on sovitettu potkuri moottorin tehon muuntamiseksi alusta työntäväksi vesivirraksi. Uudenaikaisimmissa järjestelyissä tällainen kammio on lisäksi sovitettu vertikaaliakselin ympäri : / kiertyväksi, jolloin laite samalla toimii sekä aluksen pro pulsio- että sen ohjausvälineenä. Tällaisia laitteita hakija toimittaa tavaramerkillä Azipod^tm^ .

Tällaiset n.k. podit sijaitsevat ainakin olennaiselta osaltaan ··> < vedenpinnan alla, jolloin niistä yleensä on pystyakseliputken tai senkaltaisen kautta yhteys aluksen rungon sisätilaan. Ainakin aluksen ollessa vedessä kulku esim. huoltoa varten tapahtuu tämän yhteyden kautta, mikä usein on varsin hankalaa. Koska järjestelyyn kuitenkin liittyy vedenalainen akseli- 2 Λ Ί O o r -/

( \ZqOO

järjestely, jossa akselin osa on kammion sisällä ja osa sen ulkona, on tietty vuotomahdollisuus aina olemassa, jolloin tällainen vuoto on havaittava ja veden pinnan mahdollinen nousu kammiossa estettävä. Koska kammio usein sijaitsee olennaisen kylmässä vedessä on samaten olemassa riski, että esim. jäähdytysilmassa esiintyvä kosteus tiivistyy kammion seinämiin, mistä myös seuraa veden kerääntymistä kammion pohjalle. Näistä syistä on järjestely toistaiseksi edellyttänyt kammioon järjestettäviä erityisiä valvonta- ja pumppausjärjestelyitä.

Samaten esiintyy myös käytön aikana tarvetta suorittaa kammiossa moottorin ja muun laitteiston toimintaan liittyviä erilaisia huoltotoimenpiteitä, joiden tarkoituksena on toisaalta tiiveyden varmistaminen ja toisaalta erilaisten voitelu- ja senkaltaisten toimintojen jatkuva ylläpitäminen.

Edellä olevien haittojen poistamiseksi ja propulsiolaitteen käyttöolosuhteiden yksinkertaisen, luotettavan ja käytössä helpon hallintajärjestelyn aikaansaamiseksi on kehittetty keksinnön mukainen järjestely, jonka tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisista patenttivaatimuksista ja etenkin itse-näisten vaatimusten tunnusmerkkiosista. Näin ollen keksinnön mukainen propulsio- ja/tai ohj ausyksikköj är j estely tunnetaan siitä, että siihen liittyy välineet mainitun olennaisesti suljetun kammion paineistamiseksi ilmalla tai muulla sopivasti kaasumaisella väliaineella. Vastaavasti keksinnön mukainen ’···* menetelmä nestevirtojen hallitsemiseksi tunnetaan siitä, että mainittu olennaisesti suljettu kammio tiivistetään toisaalta ulkoapäin tulevaa vedenpainetta ja toisaalta vastaavasti aluk-: ^ sen muita tiloja vastaan, että kammio paineistetaan virtaa-: valla väliaineella, että suoritetaan kammiossa vallitsevan . paineen tarkkailua, ja että valvotaan kammiosta paineen johdosta hallitusti poistuvan väliaineen koostumusta.

: * ·: Seuraavassa esitetään keksintö yksityiskohtaisemmin erääseen esimerkinomaiseen suoritusmuotoon ja sitä esittävään kaavio-maiseen piirustukseen viitaten.

3 112853

Kuvion mukaisesti on aluksen rungon 1 ulkopuolelle järjestetty veden olennaisesti ympäröimä propulsioyksikkö 3, joka käsittää ainakin ympärillä olevaa vesimassaa 2 vasten olennaisesti suljetun kammion 4, jossa on sähkömoottori 5 tai senkaltainen aluksen liikuttamiseksi tarkoitettu voimayksikkö, jota ei tässä sen enempää selitetä. Kuviossa varsin kaaviomaisesti esitetyn sähkömoottorin 5 laakereiden 6 varassa pyörittämään akseliin 7 on sovitettu yksi tai useampi potkuriväline 8, jota samoin sinänsä tunnettuna on esitetty ainoastaan kaaviomaisesti. Potkuriväline 8 muuttaa sinänsä tunnetulla tavalla moottorin 5 akselille välittämän pyöritysenergian alusta työntäväksi vesivirtaukseksi.

Propulsioyksikkö 3 on edullisesti sovitettu aluksen runkoon 1 ylärungon 9 yhteyteen muodostetun pystyakselin kautta käännettävästä, jolloin potkurivirta samalla on propulsioyksikköä kääntämällä suunnattavissa sivusuunnassa, minkä ansiosta alukseen vaikuttavan työntövoiman suunnanmuutos on käytettävissä hyväksi aluksen ohjaukseen. Tämä sinänsä tunnettu rakenne ei kuitenkaan ole tämän keksinnön kannalta olennainen, vaan kek-sinnön mukainen järjestely on sovellettavissa myös esim.

, kääntymättömiin propulsiojärjestelyihin. Näille on kuitenkin . yhteistä, että propulsiojärjestely muodostaa oman kammionsa 4, josta olennainen osa yleensä sijaitsee vedessä 2 vedenpinnan alapuolella.

Jotta kammiossa 4 olevat laitteet 5, 6, 7 säilyisivät kuivina on akseliin 7 liittyen sovitettu akselitiiviste 10 estämään : veden kulkemista ympäröivästä vesimassasta 2 akselia 7 pitkin kammioon 4. Tällaisilla akselitiivisteillä 10 on käytännössä t * vaikeata saavuttaa täydellinen tiivistys, koska tiivisteessä liittyvät toisiinsa toisaalta kammion 4 kiinteät seinämä- tms. rakenteet ja toisaalta pyörivä akseli 7. Näin ollen ilmenee akselitiivisteessä 10 ainakin kulumisen myötä tietty väljyys, mikä samalla tarjoaa kammion ulkopuolella olevalle vedelle pääsyn kammioon 4 siten, että kammion 4 pohjalle vähitellen 4 112055 kerääntyy vettä, joka on poistettava erityisjärjestelyin. Vastaavasti on laakereiden 6 voitelu useimmiten vaikea toteuttaa pitkällä tähtäyksellä täysin tiiviiksi, jolloin laakereistakin ajan myötä yleensä tippuu voiteluainetta, joka sekin on poistettava kammiosta.

Keksinnön mukaisella järjestelyllä molemmat tavallaan puut-tellisesta tiiveydestä johtuvat ongelmat on ratkaistu yksinkertaisesti ja luotettavasti. Käytännössä tämä merkitsee, että kammioon keinotekoisesti muodostetaan ylipaine, joka optimaalisessa tilanteessa vastaa vähintään sitä ulkoista painetta, joka vallitsee etenkin kammion 4 ulkopuolella 2 ja joissakin edullisissa tapauksissa myös sitä painetta, joka vallitsee laakereiden 6 painevoitelujärjestelmässä (ei erityisesti esitetty kuviossa). Edullisesti viimeksi mainittu paine on erikseen sovitettu vastaamaan sitä keskimääräistä vedenpainetta, joka kammion 4 ulkopuolella vallitsee akselitiivistyksen 10 tasolla. Tällä tavalla kammiota 4 sopivasti paineistamalla voidaan käytännössä eliminoida veden kulku akselitiivisteen 10 kautta kammioon 4.

.·. Käytännössä kammion 4 paineistus on suoritettavissa eri tavoil-: la, joista kuvio esittää erään edullisen esimerkin. Kuvion mukainen järjestely käsittää näin ollen sopivasti erilliseen laitetilaan 11 sovitetut painelähdevälineet 12, jotka voivat käsittää kompressorin, painesäiliön tai senkaltaiset sinänsä tunnetut välineet, joita hallitusti ohjaa ohjausyksikkö 13. Painelähteeseen 12 liittyy edullisesti painelähteen paineistaman virtaavan väliaineen kuten ilman tai muun kaasun käsittely-välineet 14 kuten vedenerottimen tai senkaltaisen, joita tar-vittaessa voidaan ottaa käyttöön. Vaikka edullisimpana virtaa-, vana väliaineena yleensä pidetään kaasumaista ainetta, on 1 keksinnön mukainen järjestely eräissä erikoistapauksissa myös ;·* sovellettavissa nestemäisten väliaineiden kuten eräiden öljy-jen, jäähdytysnesteiden tai senkaltaisten avulla, tai kaasun ja nesteen yhteiskäytön avulla. Keksinnölle on kuitenkin tyypillistä, että kammion 4 koko suljettu sisätila on paineis- 112853 5 tettu kyseisen väliaineen avulla, joka näin ollen täyttää kammion 4 ainakin olennaisen osan. Erään suoritusmuodon mukaan keksinnön mukaista paineistusjärjestelyä käytetään myös hyväksi palosammutusjärjestelmän eräänä osana.

Edullisesti väliaineen kuten ilman tai muun kaasun tai vastaavan paine kammiossa on suurempi kuin ilmanpaine kammion yläpuolella olevassa aluksen tilassa 15, edullisesti vähintään olennaisesti sama kuin ympäröivän veden 2 paine potkuriakselin 7 tasalla. Tämä paine on yleensä selvästi suurempi kuin se paine, jolla pidetään yllä ilmavirtaus mahdollisesti ilma-jäähdytteisen sähkömoottorin jäähdyttämiseksi. Tyypillisesti painestuksen aiheuttama aine on suurempi kuin kammion 4 pohjan ja aluksen sisätilassa 15 sijaitsevan tason välinen hydrostaattinen paine, sopivasti suurempi kuin kammiota 4 ympäröivän veden hydrostaattinen paine ja edullisesti suurempi kuin ympäröivän veden dynaaminen paine mitattuna kammion pohjan korkeudelta. Tyypillisesti tällainen paine on suuruusluokkaa 0,1...1 bar yli sen paineen, joka vastaa hydrostaattista painetta akselitiviisteen 10 kohdalla. Esim. 4 metrin syvyydessä olevan hydrostaattisen paineen edellyttämä ylipaine ilmanpaineeseen verrattuna olisi tällöin keksinnön mukaisesti suuruusluokkaa 0,5...1,4 bar.

Käytännössä kammion tiivistys ylipaineen muodostamisen mahdollistamiseksi on edullisesti sovitettu erillisen paineseinämän ··’ 16 avulla, jossa yleensä on tarvittavat tiivistettävissä ole vat kulkuaukot huoltoa varten (ei näytetty). Mainitun paine-seinämän 16 avulla on kammion 4 muodostama tila suljettavissa : i siten, että keksinnön mukainen ylipaine on pidettävissä yllä normallitapauksessa varsin vähäisellä energiankulutuksella.

. h Kuviossa paineseinämä 16 on havainnollisuuden takia esitetty h’ siten, että se sijaitsee ylärungon 9 keskellä, jolloin paineistettu osuus kammiosta 4 on esitetty rasteroinnin avulla.

. Ί Edullisesti paineseinämä 16 käytännössä sijaitsee kuviossa esitetystä poiketen aluksen rungon 1 ja ylärungon 9 rajapinnassa, mutta paineseinämä voi myös sijaita alempana esim.

6 112855 välittömästi moottorin 5 yläpuolella, tai vaihtoehtoisesti ylempänä esim. laitetilaan 11 seinämään liittyen. Paine-lähteestä 12 ulottuva syöttöjohto 17 on kuvion mukaisesti viety paineseinämän 16 läpi kammioon 4.

Keksinnön mukaisen järjestelyn erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti on järjestely sellainen, että kammioon 4 esim. sen pohjalle mahdollisesti kerääntyvä kosteus on ylipainetta hyväksi käyttäen poistettavissa kammiosta esim. pohjalle viedyn poistoputken 18 jatkeen 19 kautta, joka kuviossa on esitetty katkoviivalla. Tähän poistoputkeen 18 on sopivasti järjestettävissä myös esim. kammion 4 hätäpumppausvälineet (ei näytetty) ja poistuvaa ainetta analysoivat välineet 20 vuodon havaitsemiseksi, sekä venttiilivälineet 26 putken sulkemiseksi paineen ylläpitämiseksi kammiossa 4. Keksinnön erään suoritusmuodon (ei erikseen näytetty) mukaisesti on poistoputki 18, 19 sovitettu osaksi paineistetun väliaineen kiertojärjestelmää, jolloin esim. kiertävästä paineistuskaasusta jatkuvasti poistetaan käsittelyvälineiden 14 avulla kosteus, samalla kun valvotaan kammion 4 tiiveys siten, että havaitaan paineistetussa kiertävässä väliaineessa mahdollisesti ilmenevä vesi tai öljy. Samaten on yleensä tärkeätä, että itse paineistuksen toiminta valvotaan, mitä on kuviossa kaaviomaisesti osoitettu paine-·. . t mittarilla 21 ja hälytyssignaaliulostulolla 22.

. . I · f- ·

Lisää redundanttisuutta saavutetaan kuviossa esitetyllä akselr-tiivistejärjestelyllä, joka käsittää ylimääräisen öljysäiliön 23. Tämä öljysäiliö 23 on edullisesti paineistettu 24 samasta paineistusjärjestelmästä kuin kammio 4 yleensä, jolloin öljyä : erityisesti saatetaan 25 kulkemaan akselitiivisteelle 10. Näin voidaan painaistuksen avulla tietyissä tapauksissa, erityisesti käyttämällä ilmaa kevyempää kaasua, lisäksi saavuttaa hankaushäviöiden pienentymistä etenkin akselitiivisteessä 10. Paineistamalla painovoimainen öljysäiliö 23 samaan paineeseen ;·; kammion 4 kanssa saavutetaan akselitiivisteelle 10 ylipaine ' sekä kammion 4 että vesimassan 2 suhteen. Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan on järjestely taas sellainen, 112853 7 että paineellisen väliaineen syöttö on ainakin joltain osin viety erillisten voideltavien kohteiden läheisyyteen, jolloin järjestelmän kautta on kohdistettavissa esim. öljysumua tiivisteeseen 10 tai muuhun kammiossa 4 olevaan kohteeseen.

Keksinnön vielä eräässä (ei näytetyssä) suoritusmuodossa on järjestely lisäksi sellainen, että paineistusta käytetään edellä esitettyjen periaatteiden mukaisesti aktiivisesti hyväksi muiden toimintojen kuten laakereiden 6 öljynvaihdon toteuttamiseksi. Siinä tapauksessa laakeriöljy poistetaan esim. erillisiä putkistoja pitkin paineistuksen avulla ylös laitehuoneeseen 11. Vastaavasti öljyntäyttö voidaan suorittaa joko käyttämällä paineistettua öljyä tai esim. poistamalla kammiosta 4 paineistus, jolloin öljy voidaan täyttää paino-voimaisesti.

Edellä on esitetty järjestely, jossa kammioon 4 liittyy ainoastaan yksi potkuriväline 8, mutta on selvää, että keksintö on sovellettavisa myös sellaisissa järjestelyissä, missä potku-reiden lukumäärä on suurempi, esim. siten, että akselin 7 kummassakin päässä on potkuri. Vastaavalla tavalla on keksintö muunneltavissa monella muullakin tavalla oheisten patentti-vaatimusten puitteissa.

Claims (10)

1. 8 11285ο
2. 1. Veden ainakin osittain ympäröimä aluksen propulsio- ja/tai ohjausyksikköjärjestely, joka käsittää yksikön seinämien muodostamassa olennaisesti suljetussa kammiossa (4) olevan sähkö-moottorin (5) , johon liittyvään potkuriakseliin (7) on sovitettu mainitun kammion (4) ulkopuolella oleva potkuri- tai senkaltainen laite (8) , tunnettu siitä, että järjestelyyn liittyy välineet (12, 17) mainitun olennaisesti suljetun kammion (4) paineistamiseksi ilmalla tai muulla paineistavalla kaasumaisella väliaineella siten, että kammiossa (4) vallitseva paine on sama tai suurempi kuin kammiota (4) ympäröivän veden hydrostaattinen paine potkuriakselin (7) kohdalla.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kammiossa (4) vallitseva paine on suurempi kuin paine kammion (4) yläpuolella olevassa aluksen tilassa (15) , sopivasti suurempi kuin kammion (4) pohjan ja aluksen sisätilassa (15) sijaitsevan poistoputken (18) tason välinen hydrostaattinen paine, sopivasti 0,1...1 bar suurempi kuin kammiota , : : (4) ympäröivän veden (2) hydrostaattinen paine potkuriakselin (7) korkeudella ja/tai suurempi kuin ympäröivän veden (2) dynaaminen paine mitattuna kammion (4) pohjan korkeudelta. .'•*t 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestely, t u n - Z! n e t t u siitä, että siihen liittyy paineensäätöyksikön (13) ohjaama painelähde (12) ja/tai välineet paineen muodostamiseksi väliaineessa ja välineet (17) paineen/väliaineen välittämiseksi kammioon (4), sekä välineet (16, 26) kammion (4) sulke-..· miseksi painetiiviisti aluksen muita tiloja (11, 15) vastaan.
4. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1...3 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely käsittää välineet (18) paineistavan väliaineen kierrättämiseksi kammion (4) ja/tai 112853 sen osan kautta takaisin kammion (4) ulkopuolelle, edullisesti painelähteen (12) sisääntuloon, sopivasti siten, että paineistavalla kaasumaisella väliaineella on paineistuksen lisäksi toinenkin kammiossa (4) olevia järjestelyitä palveleva ominaisuus.
5. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1...4 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely käsittää välineet (20) paineistavaan väliaineeseen mahdollisesti sekoittuneiden vieraiden aineiden havaitsemiseksi paluukierrosta (18, 19) ja sopivasti tällaisen aineiden erottamiseksi siitä ja/tai välineet niistä aiheutuvan hälytyksen antamiseksi.
6. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1...5 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely käsittää edullisesti paineistuksen kanssa yhdessä toimivat välineet (19, 23, 24, 25. muiden etenkin neste- tai kaasumaisten aineiden kuten öljyn, kaasun, veden ja/tai jäähdytysaineen tai senkaltaisen syöttämiseksi hallitulla tavalla suljettuun kammioon (4) ja/tai siinä oleviin laitteisiin (10) ja/tai vastaavasti täl- , laisten aineiden poistamiseksi siitä.
7. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1...6 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että paineellisen väliaineen syöttö (25) on järjestetty erityisesti sellaiseen kohtaan tai sen : läheisyyteen, missä on toteutettu toiminnallinen tiivistys ; kammion (4) ja ympäröivän veden (2) välillä, erityisesti potkuriakselin (7) painetiivistyksen (10) yhteyteen ja edulli-sesti siten, että paineistava väliaine sellaisenaan ja/tai siihen lisätyn aineen avulla myötävaikuttaa tiivistykseen ja/tai tiivisteen toimintaan.
8. 8. Menetelmä nestevirtauksien hallitsemiseksi veden ainakin osittain ympäröimässä aluksen propulsio- ja/tai ohjausyksikössä, joka yksikkö käsittää seinämien muodostamassa olennaisesti suljetussa kammiossa (4) olevan sähkömoottorin (5), johon liittyvään potkuriakseliin (7) on sovitettu mainitun olennai- Ί12853 sesti suljetun kammion (4) ulkopuolella oleva potkuri- tai senkaltainen laite (8), tunnettu siitä, että tiivistetään (10, 16, 26) mainittu olennaisesti suljettu kammio (4) toisaalta ulkoapäin tulevaa vedenpainetta ja toisaalta vastaavasti aluksen muita tiloja (11, 15) vastaan, että paineiste taan kammio virtaavan väliaineen avulla, että suoritetaan (13, 21) kammiossa (4) vallitsevan paineen tarkkailua, ja että valvotaan (20) kammiosta (4) paineen johdosta hallitusti poistuvan väliaineen koostumusta.
9. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kammiossa (4) ylläpidetään sellainen paine, joka olennaisesti sellaisenaan pystyy poistovälineiden (18, 19) kautta työntämään kammioon kertyviä ja/tai siihen syötettyjä nesteitä ulos kammiosta (4) ja/tai siinä olevista laitteista, etenkin laakereista (6).
10. 10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paine kohdistetaan (24) toista väliainetta kuten öljyä tai senkaltaista pitävään järjestelmään : (23) siten, että kyseistä väliainetta tehostetusti siirtyy ' 1 (25) haluttuun kohteeseen (10) kammiossa (4). * I 112853