FI125786B - Vesialuksen pakoputkijärjestely - Google Patents

Description

VESIALUKSEN PAKOPUTKIJÄRJESTELY

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen vesialuksen pakoputkijärjestely, joka käsittää joukon pakoputkia tai vastaavia, jotka on tuettu vesialuksen runkoon.

Laivakoneistot kuten pää- ja apukoneet, jätteenpolttolaitokset yms. polttimet ja kattilat tuottavat pakokaasuja tai muita poistokaasuja. Nämä johdetaan yleensä erilliseen savupiippuun, jonka sisällä voi kulkea useita yksittäisiä pakoputkia tai vastaavia poistokanavia mainituista eri lähteistä. Tässä yhteydessä näihin kaikkiin viitataan termillä pakoputki. Pakoputkien yläpäät pyritään sijoittamaan niin korkealle, että pakokaasut kulkeutuvat laivaa ympäröivän ilmavirran mukana. Kokemusperäisesti arvioidaan tai tuulitunnelikokein selvitetään, millä korkeudella sijaitsee turbulenttisen rajakerroksen ja ns. häiriöttömän ilmavirtauksen raja. Pakoputket tulisi, mikäli mahdollista, ulottaa tämän rajan yläpuolelle. Matkustajalaivoissa ja erityisesti suurissa risteilylaivoissa on tärkeätä, että pakokaasujen haittavaikutukset kuten noki ja haju minimoidaan matkustajien käytössä olevilla ulkokansilla. Tyypillisesti pakoputket ulottuvat merkittävästi varsinaisen kansirakennuksen ja ylimpien oleskelukansien yläpuolelle. Laivakoon kasvaessa savukaasujen poisto on sijoitettava entistä korkeammalle meren pintaan nähden, jotta yllä kuvattu tavoite saavutettaisiin.

Useilla meriväylillä, salmissa, kanavissa ja satama-alueilla laivojen ns. alikulkukorkeus on rajoitettu siltojen, sähköjohtojen, köysiratojen tai vastaavien rakennelmien takia. Useimmiten etenkin matkustajalaivoissa pakoputki on laivan korkein kohta, joten alikulkurajoitukset muodostavat esteen laivan koon ja korkeuden kasvattamiselle.

Koska laivan koneiston käyttöä ei mm. turvallisuussyistä voida keskeyttää, ei voida hyväksyä esimerkiksi saranoituja tai irrotettavia pakoputkia. Tavallisin ratkaisu on ottaa huomioon alikulkurajoitukset ja suunnitella pakoputket määrätyn maksimikorkeuden mukaan. Tästä usein seuraa, että tyydytään pienempään ja/tai matalampaan alukseen kuin olisi muuten edullista. Usein myös tingitään vaatimuksesta ulottaa pakoputket edellä mainitun rajakerroksen yläpuolelle. Tällöin joudutaan hyväksymään savujen häiritsevä laskeutuminen kansialueille.

Pakokaasujen kulkeutumista mainitun turbulenttisen rajakerroksen yläpuolelle voidaan edesauttaa erilaisin keinoin. Eräs tapa on suurentaa pakoputken kaasuvirran nopeutta kuristamalla pakokaasuvirtausta, mikä tosin haittaa moottorien toimintaa. Voidaan myös järjestää pakokaasuvirtausta tukeva ilmavirtaus esimerkiksi erilaisin virtausohjaimin tai johtamalla tuuletuksen poistoilmaa pakokaasujen kanssa samansuuntaisesti. Näiden keinojen vaikutukset ovat rajallisia ja ne ovat useimmiten jo muutenkin käytössä.

Pakokaasujen johtaminen veden alle on toteutettu lähinnä sota-aluksissa, mutta se tuo mukanaan monia moottoriteknisiä haittoja, koska tällöin pakokaasujen ns. vastapaine on suurempi.

Kertaluontoinen savupiipun ja/tai siinä olevien pakoputkien purkaminen ja kokoaminen vaatii poistokaasuja tuottavien koneiden ja laitteiden pysäyttämisen, mikä on työlästä eikä liene käytännössä mahdollista mm. turvallisuussyistä.

Saranoidulla mekanismilla kaadettava savupiippu tai pakoputki vaatii paljon tilaa ja massiivisen kaatomekanismin. Tässäkin vaadittaisiin poistokaasuja tuottavien koneiden ja laitteiden pysäyttäminen, mikä ei liene käytännössä mahdollista mm. turvallisuussyistä. On myös otettava huomioon mittakaava, sillä suuren matkustajalaivan pakoputket ovat vastaavasti suurikokoisia ja painavia.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laivan tai vastaavan vesialuksen savupiippuratkaisu, joka minimoi edellä mainittuja tunnetun tekniikan ongelmia. Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada erityisesti suuriin laivoihin soveltuva savupiippuratkaisu, jonka avulla laivan alikulkukorkeutta voidaan pienentää tilanteen mukaan nopeasti ja helposti ilman tarvetta pysäyttää laivan koneita ja laitteita.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 ja muissa vaatimuksissa tarkemmin esitetyllä tavalla.

Keksinnön perusajatuksen mukaisesti pakoputket kiinnitetään yhteiseen apurunkoon ryhmäksi, jota liikutetaan mekaanisesti pakoputkien suuntaisesti, jolloin apurunkoonsa kiinnitetyt pakoputket liukuvat toistensa suhteen sisäkkäin. Keksinnön mukaisesti kukin pakoputki tai vastaava käsittää erillisen alaosan, joka on kiinteästi tuettu aluksen runkoon ja joka on yhteydessä pakokaasulähteeseen, sekä yläosan, joka on liukuvasti järjestetty alaosaan nähden, mieluiten osaksi alaosan päälle. Pakoputket tai vastaavat on järjestetty pakoputkiryhmäksi, jonka pakoputkien tai vastaavien yläosat on tuettu erilliseen pakoputkiryhmän runko-osaan, joka on varustettu voimansiirtovälineillä pakoputkien tai vastaavien yläosien siirtämiseksi alaosiin nähden.

Keksinnön avulla pako- ja poistokaasukanaviston korkeutta ja samalla laivan alikulkukorkeutta voidaan säätää kaasuvirtauksia keskeyttämättä koneiston ja laitteiden ollessa käytössä. Järjestely ei vaadi juurikaan lisätilaa ja sen etuna on myös korkeuden muuttamisen nopeus, helppous, huomaamattomuus varsinkin matkustajien kannalta sekä aikaansaatavien toimenpiteiden vaarattomuus verrattuna ennestään tunnettuihin ratkaisuihin.

Käytännön edullisessa sovellusmuodossa pakoputkiryhmä käsittää joukon pakoputkia, joiden yläosat on tuettu toisiinsa pareittain ja näin aikaansaadut pakoputkiparit on järjestetty peräkkäin. Pakoputkiryhmän runko-osa on tällöin edullisesti järjestetty pakoputkiparien pakoputkien väliin. Runko-osaan kuuluu vesialuksen runkoon kiinnitetty tukirunko ja siihen siirrettävästi tuettu apurunko, johon pakoputkien tai vastaavien yläosat on tuettu. Näin saadaan lujuusteknisesti stabiili ja kompakti liikuteltava kokonaisuus.

Voimansiirtovälineet käsittävät edullisesti pakoputkiryhmän apurunkoon tuetun hammastangon, johon on järjestetty välitettäväksi voimaa sen siirtämiseksi putkien pituussuuntaisesti.

Pakoputkiryhmän pakoputket on järjestetty vinoon kulmaan aluksen rungon suhteen. Vastaavasti pakoputkiryhmän runko-osa on muodoltaan pääasiallisesti vinosuunnikas. Ratkaisu on varsinkin ilmanvastuksen kannalta edullinen.

Käytännön edullisessa sovellusmuodossa pakoputken alaosaan on edelleen järjestetty liukurivoilla varustettu ohjainholkki alaosan tukemiseksi yläosaan. Ohjainholkin liukuripojen materiaali on pienen kitkakertoimen ja lämpölaajenemiskertoimen omaavaa materiaalia, esimerkiksi laakeripronssia. Mahdollisen kulumisen kannalta on edullista, että ohjainholkki on vaihdettavissa.

Turvallisuuden kannalta on edullista, että pakoputken alaosa on lämpöeristetty.

Pakoputken alaosa ja yläosa on edullisesti valmistettu hapon kestävästä teräksestä.

Pakoputken yläosan alapäähän voidaan järjestää veden keräilemiseksi vesikouru tai vastaava sekä ainakin yksi poistoaukko. Lisäksi pakoputken yläosan alempaan päähän voidaan järjestää laippa tai vastaava, joka yhdessä alaosassa olevan olakkeen kanssa muodostaa olennaisesti kaasutiiviin liitoksen, kun pakoputken yläosa on ylemmässä ääriasennossa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti viitaten oheisiin kaaviomaisiin piirustuksiin, joissa - kuvio 1 esittää yleisesti periaatekuvana keksinnön mukaista vesialuksen pakoputkijärjestelyä, - kuvio 2a esittää erästä keksinnön mukaista pakoputkijärjestelyä, joka vastaa kuvion 1 kohdan II - Il leikkausta, - kuvio 2b esittää kuvion 2a sovellusmuotoa pakoputkijärjestely alas lasketussa asennossa, - kuvio 3a esittää kuvion 2a leikkausta lila-lila, - kuvio 3b esittää kuvion 2b leikkausta lllb-lllb, - kuvio 4 esittää kuvion 1 osasuurennosta kohdasta IV, - kuvio 5 esittää kuvion 1 osasuurennosta kohdasta V, - kuvio 6 esittää leikkausta kuvion 1 kohdasta VI, - kuvio 7 esittää kuvion 6 leikkausta VII-VII, - kuvio 8 esittää kuvion 3a leikkausta VIII-VIII, ja - kuvio 9 esittää kuvion 3a osasuurennosta IX-IX.

Piirustuksissa pakoputket 1 - 6 on järjestetty pakoputkiryhmäksi. Kussakin pakoputkessa on kaksi osaa siten, että pakoputkien yläosat 1a - 6a on teleskooppimaisesti järjestetty pakoputkien alaosien 1 b - 6b päälle ja ovat niihin nähden siirrettävät. Näin pakoputkien korkeutta voidaan muuttaa tarpeen mukaan. Pakoputkien alaosat 1b - 6b on kiinnitetty vesialuksen runkoon 11 ja ne on sinänsä tunnetulla tavalla yhteydessä vesialuksen pakokaasu- tai vastaaviin poistokaasulähteisiin (ei näytetty).

Pakoputkien 1 - 6 käsittämä pakoputkiryhmä on tuettu erilliseen runko-osaan 7 siten, että pakoputkien yläosat 1a - 6a on tukien 1c ja 1d jne. avulla tuettu runko-osaan 7 kuuluvaan apurunkoon 7a, joka on siirrettävästi tuettu vesialuksen runkoon 11 kiinnitettyyn tukirunkoon 7b. Kuten kuvioista 2a, 2b, 3a ja 3b käy ilmi runko-osaan 7 voi lisäksi kuulua pakoputkiryhmän ympärillä oleva kehikkomainen lisärunko-osa 7c, niin että pakoputkiryhmä on kaikissa tilanteissa riittävästi tuettu, kun otetaan huomioon esimerkiksi sen paino, tuuliolosuhteet jne.

Apurunko 7a on varustettu kummastakin päästään hammastangolla 8, joka on voimansiirtoyhteydessä sopivan moottorin 10 pyörittämään hammasrattaaseen 9. Näin apurunko 7a on siirrettävissä tukirunkoon 7b nähden, jolloin sannalla aikaansaadaan savupiippujen yläosien 1a - 6a siirtyminen alaosien 1b - 6b suhteen. Tätä on havainnollistettu kuvioissa 2a ja 2b sekä kuvioissa 3a ja 3b. Luonnollisesti apurungon 7a kummankin pään siirtoliikkeet ja moottorien toiminta on synkronoitava keskenään, jotta siirtyminen tapahtuu samanaikaisesti ja mahdollisimman juoheasti. Koska pakoputkiryhmän yläosien 1a - 6a ja apurungon 7a muodostama siirrettävä kokonaisuus voi käytännössä olla varsin painava, sen yläasento voidaan tarpeen mukaan varmistaa erillisillä lukituselimillä, esimerkiksi koneellisesti ohjatuilla vaarnapulteilla tai vastaavilla (ei tarkemmin näytetty).

Kuten kuvioista käy ilmi, tukirunko 7b voi edullisesti olla kourumainen, niin että apurunko 7a siirtyy sen sisään pakoputkiryhmän korkeutta pienennettäessä. Samoin kuvista käy ilmi, että apurunkoon 7a kuuluu joukko jäykiste-elimiä, jotka voivat sijaita myös kolmiomaisesti poikittain rakennelmaan nähden (vrt. kuviot 2a ja 2b), niin että apurunko muodostaa lujuusteknisesti riittävän jäykän tukevan rakenteen.

Apurungon 7a siirtämistä varten tukirungossa 7b on sopivilla liukupinnoilla varustettuja ohjauselimiä 12 kuten kuvista 8 ja 9 käy ilmi. Vastaavasti pakoputken alaosassa voi olla ohjausholkki (6e kuviossa 6), sen tukemiseksi pakoputken yläosaan. Ohjausholkki on edullisesti laakeripronssia ja sen kiinnittäminen voidaan järjestää niin, että se on vaihdettavaksi. Itse pakoputket voivat edullisesti olla haponkestävää terästä, joka on omiaan ehkäisemään nokeentumista kylmänäkin. Pakoputken tiivistys voidaan hoitaa yläosan ja alaosan riittävällä limittäisyydellä, materiaalivalinnoilla ja sopivilla välyksillä.

Toisaalta ohjausholkki (6e) voidaan varustaa liukurivoilla 13, kuten on esitetty kuviossa 7. Tällöin voidaan pakokaasujen vuodon estämiseksi käyttää hyväksi ns. ejektorivaikutusta, jonka seurauksena vedetään puhdasta ilmaa savupiippuun liitoskohdasta. Pakoputkeen mahdollisesti kerääntyvän veden poisjohtamiseksi sen yläosan alapäähän voidaan järjestää vesikouru tai vastaava sekä ainakin yksi poistoputki (ei tarkemmin näytetty). Pakoputken alaosa voidaan myös varustaa lämpöeristyksellä 14, kuten on esitetty kuviossa 6. Tällä tavoin kuumista pakokaasuista huolimatta pakoputken alaosan pinta pysyy vastaavasti viileämpänä.

Kuten kuvioista 2a ja 2b käy ilmi pakoputket voivat olla myös keskenään eri kokoiset sen mukaan, mistä lähteistä ja millaisella volyymivirtauksella pakokaasuja tai laajemmin poistokaasuja on poistettava. Kuvioissa esitetty sovellusmuoto pakoputkien järjestämiseksi pareittain pakoputkiryhmäksi on varsinkin tilankäytön kannalta edullinen, koska se voidaan järjestää vesialuksen pituussuuntaisesti ja pakoputkiryhmän runko-osa voi olla pakoputkiparien välissä. Tällainen pakoputkiryhmä voidaan järjestää vesialuksen pituussuunnassa symmetrisesti sen kummallekin puolelle. Pakoputkiryhmä voi myös kuvioissa esitetyllä tavalla olla vino siten, että runko-osa muodostaa vinosuunnikkaan. Tämä on varsinkin tuulen vastuksen kannalta edullinen ratkaisu, mutta luonnollisesti pakoputket voivat ulottua myös suoraan ylös vesialuksen rungosta.

Keksintö ei ole rajoitettu esitettyihin sovellusmuotoihin, vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (11)

1. Vesialuksen pakoputkijärjestely, joka käsittää joukon pakoputkia tai vastaavia, jotka on tuettu vesialuksen runkoon, tunnettu siitä, että kukin pakoputki tai vastaava (1-6) käsittää erillisen alaosan (1b-6b), joka on kiinteästi tuettu aluksen runkoon (11) ja joka on yhteydessä pakokaasulähteeseen, sekä yläosan (1a-6a), joka on liukuvasti järjestetty alaosaan (1b-6b) nähden, mieluiten osaksi alaosan päälle, ja että pakoputket tai vastaavat (1-6) on järjestetty pakoputkiryhmäksi, jonka pakoputkien tai vastaavien yläosat (1a-6a) on tuettu erilliseen pakoputkiryhmän runko-osaan (7), joka on varustettu voimansiirtovälineillä (8,9,10) pakoputkien tai vastaavien yläosien (1a-6a) siirtämiseksi alaosiin (1b-6b) nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pakoputkijärjestely, tunnettu siitä, että pakoputkiryhmä käsittää joukon pakoputkia (1-6), joiden yläosat (1a-6a)on tuettu toisiinsa pareittain ja näin aikaansaadut pakoputkiparit on järjestetty peräkkäin, ja että pakoputkiryhmän runko-osa (7) on järjestetty pakoputkiparien pakoputkien (1-6) väliin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen pakoputkijärjestely, tunnettu siitä, että pakoputkiryhmän runko-osaan (7) kuuluu vesialuksen runkoon (11) kiinnitetty tukirunko (7b) ja siihen siirrettävästi tuettu apurunko (7a), johon pakoputkien tai vastaavien yläosat (1a-6a) on tuettu.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen pakoputkijärjestely, tunnettu siitä, että mainitut voimansiirtovälineet (8,9,10) käsittävät mainittuun apurunkoon tuetun hammastangon (8), johon on järjestetty välitettäväksi voimaa (9,10) sen siirtämiseksi pakoputkien (1-6) pituussuuntaisesti.

5. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen pakoputkijärjestely, tunnettu siitä, että pakoputkiryhmän pakoputket (1-6) on järjestetty vinoon kulmaan vesialuksen rungon (11) suhteen ja että pakoputkiryhmän runko-osa (7) on muodoltaan pääasiallisesti vinosuunnikas.

6. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen pakoputkijärjestely, tunnettu siitä, että pakoputken alaosaan (6b) on järjestetty liukurivoilla (13) varustettu ohjainholkki (6e) alaosan (6b) tukemiseksi yläosaan (6a), ja että ohjainholkin liukuripojen (13) materiaali on pienen kitkakertoimen ja lämpölaajenemiskertoimen omaavaa materiaalia, esimerkiksi laakeripronssia.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen pakoputkijärjestely, tunnettu siitä, että mainittu ohjainholkki (6e) on vaihdettavissa.

8. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen pakoputkijärjestely, tunnettu siitä, että pakoputken alaosa (6b) on lämpöeristetty (14).

9. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen pakoputkijärjestely, tunnettu siitä, että pakoputken alaosa (1b-6b) ja yläosa (1a-6a) on valmistettu hapon kestävästä teräksestä.

10. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen pakoputkijärjestely, tunnettu siitä, että pakoputken yläosan (1a-6a) alapäähän on järjestetty veden keräilemiseksi vesikouru tai vastaava sekä ainakin yksi poistoaukko. H.Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen pakoputkijärjestely, tunnettu siitä, että pakoputken yläosan (1a-6a) alempaan päähän on järjestetty laippa tai vastaava, joka yhdessä alaosassa (1b-6b) olevan olakkeen kanssa muodostaa olennaisesti kaasutiiviin liitoksen kun pakoputken yläosa (1a-6a) on ylemmässä ääriasennossa.