FI128843B - Järjestely vesikulkuneuvon vakauttamiseen - Google Patents

Abstract

Keksinnön kohteena on järjestely vesikulkuneuvon vakauttamiseen, jolloin tarkoituksena on erityisesti liikutettavalla kölirakenteella varustetun vesikulkuneuvon (101) pituussuuntaa vastaan kohtisuorassa pystytasossa tapahtuvan kallistuksen (a) kontrollointi mahdollistamalla toimielimien (207) avulla kölirakenteen kääntyminen ja painopisteen siirtyminen sivusuunnassa erilleen vesikulkuneuvon keskilinjasta kallistusta oikaisevan voimamomentin aikaansaamiseksi. Järjestelyyn kuuluu vesikulkuneuvon (101) runkoon kääntyvästi (w) kiinnitetty yksittäinen kölivarsi (103) ja sen vesikulkuneuvon pohjaan (201) kytkettyyn laakerointipäähän runkoakselijärjestely (202), joka on järjestetty voimaa välittävään yhteyteen toimielimien (207) kanssa.

Description

Järjestely vesikulkuneuvon vakauttamiseen Keksinnön tausta Keksinnön kohteena on järjestely vesikulkuneuvon vakaut- tamiseen, jolloin tarkoituksena on erityisesti liikutet- tavalla kölirakenteella varustetun vesikulkuneuvon pituussuuntaa vastaan kohtisuorassa pystytasossa tapah- tuvan kallistuman kontrollointi mahdollistamalla toimie- limien avulla kölirakenteen kääntyminen ja painopisteen siirtyminen sivusuunnassa erilleen vesikulkuneuvon kes- kilinjasta kallistumaa oikaisevan voimamomentin aikaan- saamiseksi.

Purjeisiin kohdistuvalla painevoimalla on useimmiten si- vusuuntainen voimakomponentti, joka pyrkii paitsi kallis- tamaan myös siirtämään venettä sivusuuntaan. Purjeisiin kohdistuvan painevoiman sivusuuntainen voimakomponentti on usein huomattavasti suurempi kuin venettä eteenpäin vievä voimakomponentti. Sivusuuntaisen liikkeen estämiseksi purjeveneissä käyte- tään kölievää, johon vaikuttava painevoima vastustaa ve- 3 25 neen sivusuuntaista siirtymistä. Painevoima syntyy siitä, O kun tavanomainen kiinteällä kölievällä varustettu vene W kulkee vedessä sivusuuntaan, jolloin kölievän keskilinjan > ja kulkusuunnan välille syntyy kohtauskulma. Painevoiman a sivusuuntainen voimakomponentti on sitä suurempi mitä O 30 suurempi on kölievän kohtauskulma ja mitä suurempi on = veneen vauhti. Kölievän kohtauskulma on tyypillisesti > nollasta kuuteen astetta, mutta hetkellisesti se voi olla jopa yli kymmenen astetta.

Purjeisiin vaikuttavan painevoiman sivusuuntaisen voima- komponentin aiheuttamaa haitallista kallistusta vastus- taa momenttivaikutus, joka syntyy vastavoimana veneen runkoon vaikuttavasta nostevoimasta. Momenttivaikutus on sitä suurempi, mitä vakaampi veneen runkomuoto on, mitä alempana veneen painopiste on ja edelleen mitä painavampi vene on. Tämän johdosta yksirunkoiset purjeveneet varus- tetaan yleensä painavalla kölievällä, minkä ansiosta ve- neen paino kasvaa ja painopiste siirtyy alemmas.

Painolastin osuus koko veneen painosta saattaa olla yli 50 prosenttia ja tavanomaisesti se on vähintään 25 pro- senttia. Usein paino keskitetään kölievän ja/tai sen ala- osassa sijaitsevaan paksunnukseen, ns. bulbiin. Luonnollisesti ylimääräinen paino lisää veden vastusta.

Näin ollen painolastilla on veneen nopeuden kannalta sekä hyvät että huonot puolensa, jolloin valittu painolastin määrä on aina kompromissi veneen eri ominaisuuksien vä- lillä.

Kallistusta voidaan estää myös mm. käyttämällä liikutet- tavaa kölievää ja/tai kölin painolastibulbia, jonka avulla painopistettä siirretään sivusuuntaan. Tällöin saadaan painolastia hyödynnettyä tehokkaammin ja sen o haittavaikutukset jäävät vähäisemmiksi. Suurten painolas- N 25 tien siirto saattaa kuitenkin vaatia käytännössä melkoi- a sesti energiaa ja voimaa, varsinkin jos painolastia W siirretään myös korkeussuunnassa, jolloin painovoima it- > sessään vastustaa siirtymistä.

= O 30 Purjeveneissä painolastin siirtäminen kallistuman vähen- = tämiseksi suo kiistattomasti etuja. Tarvittava laitekanta > aiheuttaa kuitenkin aina kustannuksia ja saattaa myös hi- dastaa veneen kulkua, jolloin on pohdittava laitteiden tuomaa hyötyä ja haittaa. Mikäli laitteisto lisää veneen märkäpintaa, on selvää, että laitteisto myös jarruttaa veneen kulkua.

Kappaleen märkäpinta on pinta-ala, joka on kosketuksissa virtaavan veden kanssa.

Hydrodynamiikan kannalta edullisesti muotoillun kappaleen aiheuttaman ve- denvastuksen määräävänä tekijänä on kappaleen märkäpinta.

Mitä suurempi on kappaleen märkäpinta, sitä suurempi ve- denvastus kappaleella on.

Vakauden parantamisen tarkoituksena on näin ollen ensin- näkin kallistuman minimoiminen ja veneen nopeuden lisää- minen.

Toisaalta tällainen vakauden parantaminen edesauttaa myös veneen suunnittelua ja toteutusta siten, että se on valmistettavissa tavanomaista merkittävästi kevyemmäksi ja/tai yksinkertaisemmaksi, esimerkiksi tar- vittavan laitekannan suhteen.

Tekniikan taso Edellä mainittuun tarkoitukseen liittyviä ratkaisuja löy- tyy esimerkiksi sellaisin konstruktioin toteutettuina, joissa kölirakenne on järjestetty esimerkiksi purjeveneen keskilinjalle pituussuuntaisen akselin ympäri kierty- väksi, mitä edustaa ns. canting keel.

Tämän tyyppisillä S 25 ratkaisuilla ei kuitenkaan kyetä aikaansaamaan riittävän a vakauttavaa vaikutusta veneen kallistuman vähentämiseksi W ilman huomattavasti tavanomaista suurempaa veneen sy- > väystä.

Tässä yhteydessä edellytetään lisäksi sangen mo- a nimutkaisia ja kalliita mekanismeja, jotka edellyttävät O 30 myös jatkuvaa seurantaa ja kunnossapitoa, jotta ko. rat- = kaisut pystyisivät erityisesti kosteissa olosuhteissa > hyödynnettyinä toimimaan luotettavasti.

Nykyiset kaupal- liset järjestelyt vaativat erillistä voimanlähdettä, mi- käli kyseessä on vähänkään isompi vene.

Patenttijulkaisussa EP 1 741 624 on esitetty toteutusta- poja yllä mainitulle, pituussuuntaisen akselin ympäri kiertyvälle canting keel -ratkaisulle.

Siitä eriävä mekanismi on kuvattu patenttijulkaisussa FR 99 01 546, jossa kyseisen dokumentin alussa kuvatulla tavalla toteutettu purjeveneen köliratkaisussa kölira- kenne on järjestetty liikkumaan sivusuunnassa erilleen vesikulkuneuvon keskilinjasta oleellisesti keskilinjan suuntaisena yhdensuuntaissiirtona. Kyseinen ratkaisu on käytännön sovellutuksia silmällä pitäen sangen monimut- kainen, koska siinä kölirakennetta liikutetaan kahdella purjeveneen keskilinjalle peräkkäin kääntyvästi kytke- tyllä nivelvarrella, minkä vuoksi kyseinen konstruktio on lisäksi sangen raskastekoinen. Toisaalta tosiasia on se, että painolasti on edullista saada mahdollisimman alas. Tässä ratkaisussa nivelvarret ovat vaakatasossa ja veneen rungon sisäpuolella. Mikäli painolasti halutaan saada alas, edellyttää rakenne myös pystyasennossa olevia rakenteita, esimerkiksi kahta kö- lievää, jolloin rakenteilla on suuri märkäpinta verrat- tuna yhteen nivelvarteen. Painolastin aiheuttamien 3 25 suurten rasitusten vuoksi myös näiden pystyrakenteiden on O oltava erittäin vahvoja. a I Edelleen kansainvälisessä julkaisussa WO 87/00812 esi- a tetty ratkaisu perustuu oleellisesti siihen, että purje- O 30 veneen masto on järjestetty tuulen vaikutuksesta = purjeveneen rungon suhteen kallistuvaksi. Tämän kallis- > tusliikkeen kompensoimiseksi ko. ratkaisuun sisältyvät maston kallistumaa seuraavat toimielimet, jotka edelleen liikuttavat veneen pohjalla olevaa vastapainojärjestelvyä,

joka voi olla joko veneen sisäpuolella tai sitten veneen ulkopuolella köliin yhdistettynä. Tässä ratkaisussa on suuri määrä hydraulisylintereitä eri puolella venettä, joista osa toimii täysin ympäristöolosuhteiden, kuten sa- 5 teen ja meriveden armoilla, minkä vuoksi ne edellyttävät sangen huolellista ja jatkuvaa seurantaa ja kunnossapi- toa. Kuvioiden lyhyt selostus Seuraavaksi selostus liitteenä olevista kuvista: Kuvassa la on esitetty periaatteellisena poikkileikkausku- vantona eräällä keksinnön mukaisella järjestelyllä varustettu purjevene, kuvassa 1b on esitetty periaatteellisena poikkileikkausku- vantona kuvan la mukaiseen, eräällä keksinnön mu- kaisella järjestelyllä varustettuun purjeveneeseen kohdistuvia voimavaikutuksia, S 25 kuvassa 2a

N O on esitetty eräs edullinen keksinnön mukainen, me- W kaanisiin suuntauselimiin perustuva järjestely si- > vukuvantona, = O 30 kuvassa 2b = on esitetty eräs edullinen keksinnön mukainen, > apuvoimatoimisiin suuntauselimiin perustuva jär- jestely sivukuvantona,

kuvassa 2c on esitetty eräs edullinen keksinnön mukainen; apuvoimatoimisiin suuntauselimiin perustuva jär- jestely ylhäältä katsottuna, kuvassa 2d on esitetty eräs edullinen keksinnön mukainen, apuvoimatoimisiin suuntauselimiin perustuva jär- jestely sivusta katsottuna, köli sivulle käänty- neenä. kuvassa 2e on esitetty erään edullisen keksinnön mukaisen, kuvissa 2b, 2c ja 2d esitetyn apuvoimatoimisiin suuntauselimiin perustuvan järjestelyn yksityis- kohtia, helpommaksi havainnollistamiseksi erik- seen esitettynä, kuvassa 2£f on esitetty eräs edullinen keksinnön mukainen, apuvoimatoimisiin suuntauselimiin perustuva jär- jestely sivukuvantona, kuvassa 2g

O N 25 on esitetty eräs edullinen keksinnön mukainen, a apuvoimatoimisiin suuntauselimiin perustuva jär- W jestely sivukuvantona,

T a kuvassa 3 O 30 on esitetty sivukuvanto kuviossa 2a esitetyn tyyp- = pisellä järjestelyllä varustetusta purjeveneestä, & kuvassa 4a on esitetty eräällä keksinnön mukaisella järjes- telyllä varustettu purjevene alapuolisena kuvan- tona, kuvassa 4b on esitetty kuvan 4a mukaisen, eräällä keksinnön mukaisella järjestelyllä varustettuun purjevenee- seen kohdistuvia voimavaikutuksia, kuvassa 5a on esitetty edelleen eräs keksinnön mukaiseen jär- jestelyyn kuuluva liikkuva kölirakenne ylhäältä katsottuna, kuvassa 5b on esitetty kuvan 5a, keksinnön mukaisen järjes- telyyn kohdistuvia voimavaikutuksia. Keksinnön lyhyt selostus Nyt esillä olevan keksinnön mukaisen järjestelyn tarkoi- tuksena on saada aikaan ratkaiseva parannus edellä esi- o tettyihin ongelmiin ja siten kohottaa oleellisesti alalla O 25 vaikuttavaa tekniikan tasoa.

O W Keksinnön mukaisen järjestelyn tärkeimpinä etuina mainit- > takoon sen edellyttämän laitekannan ja sen soveltamisen a yksinkertaisuus ja tehokkuus, jolloin äärimmäisen yksin- O 30 kertaisin mekanismein on mahdollista toteuttaa mahdolli- = simman pienellä voimankäytöllä toimivat toimielimet > kölirakenteen kääntämiseksi tai siirtämiseksi siten, että se pystyy pitämään veneen kallistuman halutuissa ra- joissa.

Yksi keksinnön toteutustapa on siis kölirakenteen siirto pienellä ulkopuolisella voimalähteellä, mutta keksintö on toteutettavissa sangen yksinkertaisin periaattein myös täysin omavoimaisin ratkaisuin esim. jakamalla siirtoa vastustava köli kahdeksi eväksi. Keksinnön mukainen jär- jestely ei edellytä tavanomaista suurempaa huolto- ja kunnossapitotarvetta, eikä erityistä seurantaa, sen toi- miessa mahdollisimman pienellä voimankäytöllä.

Patenttijulkaisun FR 99 01 546 mukaisesta ratkaisusta poiketen nyt esillä oleva keksintö käsittää ainoastaan yhden kölivarren, johon voidaan yhdistää painolasti ja/tai sijoittaa painolastia alapään painolastibulbiin. Trigonometristen lainalaisuuksien johdosta tämä yksi kö- livarsi on vain alle 15 prosenttia pidempi, kuin mitä on em. ranskalaisen ratkaisun yksi nivelvarsi yhtä suurella varsien sivusuuntaisella ulottuvuudella. Trigonometrisillä funktioilla sin ja cos voidaan verrata vaakatasossa olevaa kölivartta ja kölivartta, joka on vaakatasoon nähden jossakin kulmassa a. Olkoon vaakata- sossa olevan kölivarren pituus L. Kölivartta kallistet- o taessa kulma a kasvaa. Kölivarren alapään ja siihen O 25 mahdollisesti kiinnitetyn painolastibulbin siirtymän pys- O tysuunnassa määrittelee funktio sin(a)x L. Kulman a ol- N lessa suhteellisen pieni, niin kulman a kasvaessa siirtyy E painolastibulbi suhteellisen paljon alaspäin. Kulman ao LO ollessa vaikkapa 30 astetta, on painolastibulbi siirtynyt = 30 jo matkan 0,5 x L alaspäin. Kölivarren ulottuvuuden vaa- = katasossa määrittelee puolestaan funktio cos(a) x L. Kul- - man o ollessa suhteellisen pieni, pienenee kölivarren ulottuvuus kulman a kasvaessa vain vähän. Kulman «a ollessa esim. 30 astetta, on kölivarren ulottuvuus sivu- suunnassa noin 0,866 x L eli ainoastaan noin 14 % pienempi verrattuna tilanteeseen, että varsi on vaakatasossa.

Näin ollen kulman & ollessa edullisesti esim. 30 - 40 astetta menetetään kölivarren ulottuvuudesta vain vähän ja saadaan painopistettä kuitenkin riittävästi alaspäin, missä yhteydessä patenttijulkaisun FR 99 01 546 ratkaisu tarvitsee siis kuitenkin kaksi nivelvartta ja lisäksi pystyrakenteet päästäkseen yhtä kauas alas ja sivulle painolastibulbinsa kanssa.

Ns. omavoimaisesti ja omatoimisesti varustetuilla toimie- limillä toteutettu keksinnön mukainen järjestely poikkeaa esim. kansainvälisessä julkaisussa WO 87/00812 esitetystä ratkaisusta ensinnäkin nyt esillä olevassa keksinnössä eräänä edullisena sovellutuksena hyödynnetyllä kahden evän järjestelyllä, jolla siirretään kölirakennetta ve- sikulkuneuvon keskilinjasta oleellisesti vedestä välit- tyvällä voimavaikutuksella maston kallistuman aiheuttaman voimavaikutuksen sijasta. Edellä mainitun kansainvälisen julkaisun mukaisessa ratkaisussa ei toimintaperiaate ole nyt esillä olevaa keksintöä vastaava myöskään liikkuvan o kölin osalta, koska siinä on esitetty myös vastapainona O 25 toimivan liikkuvan kölin ohjauksen perustuvan edelleen o hydraulijärjestelmään, minkä toiminta puolestaan perus- W tuu edellä selitetyn mukaisesti maston kallistumaa seu- > raaviin toimielimiin.

Za a < 30 Kölivarren (103) pituus on edullisena sovellutuksena 25 5 - 150 3, edullisesti 50 - 80 3 vesikulkuneuvon (101) > suurimmasta leveydestä.

Edelleen edullisena sovellutuksena on kölivarsi (103) järjestetty esim. kuviin 2a, 2b ja 3 viitaten sivusuun- nassa katsottuna kaltevaan asentoon, esimerkiksi 30 — 70°, edullisesti 407 kulmaan vaakatasoon nähden, ja kiertymään (w) oleellisesti pystysuoran akselin ympäri vastakkaisiin suuntiin. Kuvassa 1b on esitetty painovoiman vaikutus veneeseen kahtena voimana. Voima (g) on painovoima, joka vaikuttaa veneen painolastibulbiin ja liikkuviin kölirakenteisiin. Voima (G) on painovoima, joka vaikuttaa kaikkiin muihin veneen rakenteisiin. (gi) on voiman (g) veneen pystylin- jaan nähden kohtisuora voimakomponentti. Tällaisessa kek- sinnön mukaisessa konstruktiossa painolastibulbin siirtymä (dz) ei ole riippuvainen veneen syväyksestä. Näin ollen matalalla uivan yksirunkoisen purjeveneen painolas- tibulbia voidaan siirtää sivusuunnassa pitkän matkaa. Painolastibulbia siirrettäessä veneen painopiste ei myös- kään nouse, jolloin (d;) säilyy vakiona. Kun köliraken- netta ja painolastibulbia siirretään pystyakselin varassa, painolastibulbi ei liiku pystysuorassa suun- nassa, paitsi veneen kallistuessa. Näin ollen painolas- tibulbin siirtämiseen ei tarvita suuria voimia (vrt. o Canting-keel, jossa massa nostetaan kääntäessään köli si- O 25 vulle).

O W Seuraavassa on selvitystä nyt esillä olevan keksinnön mu- > kaisen järjestelyn toiminnasta ja eduista suhteessa ole- a massa oleviin kaupallisiin canting-keeleihin ja O 30 tavalliseen eväköliin. 5 > Tavanomaisilla canting-keeleillä on vaikeaa päästä yli 35 asteen kallistuskulman, mikä tuottaa epäedulliset sylin- terikulmat, vaatii suuria voimia, korkeaa rakennetta veneen sisätiloissa, ja käytännössä todennäköisesti myös ylimääräisiä sylintereitä.

Canting-keeleissä tarvitaan suuria sylintereitä, suuria voimia ja paljon energiaa.

Veneen runkoon nähden poikit- tain olevat suuret sylinterit aiheuttavat kynnyksiä ja vaikeuttavat tai estävät liikkumista ja tilojen hyödyn- tämistä veneen sisällä.

Keksinnön mukaisessa järjeste- lyssä, hydrauliikkaa käyttävässä toteutusmuodossa sylinterit ovat pieniä, ne sijaitsevat lähellä veneen pohjaa, ja sylinterivoimat ovat murto-osa canting-keeliin verrattuna.

Tunnetun tekniikan mukaiset ratkaisut vaativat syvän evän, mikä canting-keelin osalta tarkoittaa erittäin suurta syväystä.

Keksintö mahdollistaa normaalin syväyk- sen.

Keksinnön mukaisesti järjestetty vesikulkuneuvo on myös karilleajossa pehmeä.

Jos kölivarsi on sivuasennossa, se joustaa erittäin pitkän matkan taaksepäin ylikuormavent- tiilin päästäessä painetta pois törmättäessä esim. ki- veen.

Pahin tilanne on kuitenkin silloin, kun vene jää matalikolle, jolloin aallokko nostaa venettä ja junttaa 3 25 sitä pohjaa vastaan.

Tällöin perinteinen eväköli painau- O tuu ennen pitkää pohjasta läpi.

Keksinnön mukaisessa jär- W jestelyssä kölivarren akseli sen sijaan joustaa ja > ensisijaisesti vääntyy, mutta vene jää kuitenkin pin- = nalle.

O 30 = Canting-keeleissä köli on aina pystyssä, kohtisuoraan > virtausta vastaan.

Keksinnön mukaisen järjestelyn mukai- nen kölivarsi on ainoastaan silloin kohtisuorassa vir- tausta vastaan, kun tarvitaan maksimaalinen oikaiseva momentti. Muulloin kölivarsi on kallistuneena taaksepäin; jolloin sen otsapinta on pienempi ja myös vedenvastus on pienempi.

Keksinnön mukaisen järjestelyn edullisia sovellutuksia on esitetty siihen kohdistuvissa epäitsenäisissä patentti- vaatimuksissa.

Keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon yksityiskohtainen selostus Keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukainen järjestely vesikulkuneuvon vakauttamiseen esitetään kuviossa la (pe- riaatekuva poikittaisena läpileikkauksena), kuviossa 1b (kuvion la periaatekuva havainnollistetuilla voimavaiku- tuksilla), kuviossa 4a (periaatekuva alapuolisena kuvan- tona), kuviossa 4b (kuvion 4a periaatekuva havainnollistetuilla kohtauskulmilla ja voimavaikutuk- silla), kuviossa 5a (periaatekuva kölirakenteesta) sekä kuviossa 5b (kuvion 5a periaatekuva havainnollistetuilla voimavaikutuksilla).

Järjestelyn tarkoituksena on liikutettavalla köliraken- 3 25 teella, erityisesti kääntyvällä kölivarrella (103) ja O painolastibulbilla (105) varustetun, ainakin osittain W omavoimaisen vesikulkuneuvon (101), kuten purjeveneen tai > vastaavan pituussuuntaa vastaan kohtisuorassa pystyta- E sossa tapahtuvan kallistuksen (a) kontrollointi mahdol- < 30 listamalla toimielimien (207), esimerkiksi köysitaljojen, 5 kierre- tai hammastankojen tai hydrauliikan avulla run- > koakselijärjestelyllä (202) tuetun kölivarren (103) kään- tyminen ja painolastibulbin (105) siirtyminen sivusuunnassa erilleen vesikulkuneuvon keskilinjasta;

edullisesti oleellisesti veneen keskilinjan suuntaisena yhdensuuntaissiirtona, kallistusta oikaisevan voimamo- mentin aikaansaamiseksi. Järjestelyyn kuuluu vesikulku- neuvon (101) runkoon, edullisesti vesikulkuneuvon pohjaan (201) runkoakselijärjestelyllä (202) kääntyvästi kiinni- tetty yksittäinen kölivarsi (103), jonka alapäähän on kytketty painolastibulbi (105) ja joka on järjestetty voimaa välittävään yhteyteen toimielimien (207) kanssa. Vesikulkuneuvon pohjaan (201) on järjestetty edullisena sovellutuksena edelleen kuvassa 3 esitettyyn sivukuvan- toon viitaten esimerkiksi kiinteä kölievä (102) ja pai- nolastibulbiin (105) oleellisesti pystysuuntainen lisäevä (104).

Edelleen edullisena sovellutuksena on kölirankenteen ja kölivarren (103) yhteyteen järjestetty erityisesti kuvaan 2a viitaten mekaaniset, kuten hihna-, ketju-, nivelvar- sivälitteiset tai vastaavat, suuntauselimet (204, 205, 211) painolastibulbin (105) ja/tai lisäevän (104) pituus- suunnan pitämiseksi oleellisesti vesikulkuneuvon keski- linjan suuntaisena. Suuntauselimet voidaan esimerkiksi toteuttaa nivelvarren S 25 (211) avulla, joka kulkee kölivarren (103) sisällä ja a joka on kiinnitetty painolastibulbiin (105) niin, että W painolastibulbin laakerin (215) varassa kääntyvä paino- > lastibulbin (105) voidaan suunnata halutulla tavalla, a edullisesti niin, että painolastibulbin (105) pituus- O 30 suunta pidetään oleellisesti vesikulkuneuvon keskilinjan = suuntaisena. Suuntaus tapahtuu esimerkiksi ohjauskammella > (204), joka lukitaan haluttuun asentoon lukitusmekanis- milla (205).

Kuvissa 2a ja 4a esitettyyn viitaten, keksinnön mukainen,

mekaanisin suuntauselimin toteutettu järjestely perustuu yhteen veneen pohjalle runkoon toteutettuun runkoakseli-

järjestelyyn (202), johon on kytketty kölivarsi (103) si-

ten, että kölivarsi on käännettävissä oleellisesti pystysuoran pystyakselin ympäri.

Kölivarteen (103), edul-

lisesti sen yläpäähän, on mahdollista kytkeä edelleen esim. kääntöpyörä (203) kölivarren kääntämiseksi.

Kään-

töpyörän (203) yhteyteen on edelleen mahdollista liittää esimerkiksi toimielimiä (207), esim. yksi tai useampi köysitalja, kierre- tai hammastanko tai hydrauliik-

kasylinteri, jonka avulla voidaan säätää kölivarren (103)

asentoa tai lukita se paikalleen.

Kölivarsi (103) voi olla vaakatasossa tai sitten se voi olla vaakatasoon näh-

den sopivassa kulmassa.

Hydrodynaamisten seikkojen vuoksi ja koska painopiste on edullista saada mahdollisimman alas, on edullista järjestää se kuvassa 2a esitettyyn viitaten noin 30 - 70, edullisesti 40 asteen kulmaan (b)

vaakatasoon nähden.

Edelleen kölivarteen (103) on toteu-

tettu laakerijärjestely myös sen toiseen päähän, esimer-

kiksi muotoilemalla tai kiinnittämällä toinen pystyakseli, jonka varaan on laakeroitu laakerilla (215)

painolastibulbi (105). Kölivarren (103) ympärille voidaan o edullisesti muodostaa ohjausevä tai profiili (212) vir- N 25 tausvastuksen minimoimiseksi, joka kääntyilee virtauksen a mukana vapaasti.

On luonnollisesti mahdollista varustaa W se esim. lukitustapilla, joka pitää sen veneen keskilin- > jan suuntaisena ja josta sitä voi tarvittaessa kääntää, a jolloin vaikutus on sama kuin painolastibulbiin kiinni- O 30 tetyllä evällä (104). Lisäksi kuvissa 5a ja 5b sekä 2a = esitetyssä esimerkkiratkaisussa on kölivarren (103) kään- > tyminen estetty toimieliminä (207) sovitetuina kahdella taljalla, joista lähtevät köydet kiertyvät kääntöpyörän

(203) ympäri.

Köysien päät on edullisesti kiinnitetty lopuksi kääntöpyörään (203). Vaihtoehtoisesti kölivarren (103) kääntäminen voidaan toteuttaa myös muilla järjes- telyillä, esim. sähköisesti, paineväliainetoimisesti, polttomoottoritoimisesti tai vastaavasti.

Kuvan 2a mukaisen kölivarren (103) kääntyessä keskiasen- nosta molempiin suuntiin, sen päähän kiinnitetty paino- lastibulbi (105) liikkuu veneen keskilinjaan nähden, jolloin myös veneen painopiste siirtyy sivusuuntaan. Kö- livarren (103) kääntymiskulma keskiasennosta sivuille voi olla voi olla 0-90 astetta, edullisesti enintään 76 as- tetta per puoli, ja luonnollisesti koko kääntymiskulma puolelta toiselle (w) on kaksinkertainen astemäärä. Koska painolastibulbi (105) kääntyy kölivarren (103) mu- kana veneen runkoon järjestettyyn, oleellisesti pystysuo- rassa suunnassa olevan laakerin toteuttavan runkoakselijärjestelyn (202) varassa, liikkuvat kölivarsi (103) ja painolastibulbi (105) veneeseen nähden vaakata- sossa. Veneen kallistuessa kölivartta (103) ja painolas- tibulbia (105) joudutaan tosin siirtämään ylämäkeen, mikä on normaalilla käyttöalueella tyypillisesti suurimmillaan astetta, useimmiten kuitenkin huomattavasti vähemmän. Painolastibulbin siirtäminen mahdollisimman vaakatasossa S 25 on edullista siksi, että silloin sen liikutteluun tarvi- a taan vähän voimaa ja energiaa. Tällöin toimielimiin (207) W tarvittavat laitteet jäävät pieniksi ja keveiksi ja vene > on omavoimaisempi. Edelleen painolastibulbia kannattaa a siirtää pystyakselin varassa veneeseen nähden vaakata- O 30 sossa, koska tällöin sitä voidaan siirtää sivusuunnassa = pitkän matkaa, ilman että veneen syväys olisi kriittinen > tekijä. Edelleen, kun painopistettä siirretään vaakata- sossa, se pysyy aina alhaalla, toisin kuin aikaisemmin mainitussa ns. canting-keel-järjestelyssä,;, jossa on veneen pituussuuntainen akseli ja köliä kipataan puolelta toiselle. Silloin köli kipattuna veneen painopiste nou- see, minkä vuoksi avomeripursia koskevat itseoikaisuvaa- teet edellyttävät painon lisäämistä.

Erityisesti kuvan 2a mukaisessa järjestelyssä on edelleen edullisesti suuntauselimet (204, 205, 211), sopivalla säätömahdollisuudella, esimerkiksi ohjauskammella varus- tettu voimansiirtomenetelmä kuten esimerkiksi kardaaniak- selisto, edellä kuvattujen runkoakselijärjestelyn (202) ja kölivarren (103) sisällä. Suuntauselimien (211) toinen pää on kiinteästi kiinnitetty painolastibulbiin (105). Suuntauselimien (204, 205, 211) tehtävänä on pitää pai- nolastibulbi (105) halutussa suunnassa veneen keskilin- jaan nähden. Kölivarren (103) kääntyessä puolelta toiselle, suuntauselimet pitävät painolastibulbin aina samassa suunnassa veneen keskilinjaan nähden, suuntaus- elimien ohjauskampi (204) pidetään liikkumattomana veneen runkoon nähden. Ohjauskammesta (204) kääntämällä voidaan painolastibulbi (105) kääntää veneen keskilinjaan nähden. Ohjauskampi (204) voidaan varustaa lukitusmekanismilla (205), esimerkiksi lukitustapilla ja nupilla, josta nos- tamalla lukitus vapautuu ja ohjauskampea (204) voidaan kääntää. Kääntämiseen ei vaadita suuria voimia tai paljon 3 25 energiaa. 2 a - Keksinnön toisen suoritusmuodon yksityiskohtainen selos- Za a tus O 30 = Edellä mainittuun nähden vaihtoehtoisena sovellutuksena > kuvaan 2f viitaten, painolastibulbi (105) voidaan myös toteuttaa ilman lisäevää (104).

Keksinnön kolmannen suoritusmuodon yksityiskohtainen se- lostus Edellä mainittuun nähden vaihtoehtoisena sovellutuksena kuviin la, 3 ja 4a ja 4b viitaten, vakauttamisjärjestely voidaan toteuttaa myös olennaisesti omavoimaisena, hyö- dyntäen kahta kölievää (102) ja (104).

Kuvassa 4b on tuulen suuntaa merkitty nuolella (WD). Ku- van tilanteessa evät (104) ja (102) liikkuvat vedessä siten, että evien keskilinja ei ole yhdensuuntainen kul- kusuunnan kanssa. Evillä on kohtauskulmat (a) ja (r) ja eviin kohdistuvat painevoimat (Fa) ja (F.). Normaalilla käyttöalueella evään kohdistuva painevoima kasvaa koh- tauskulman kasvaessa.

Kuvan 4b mukaisessa tilanteessa on evää (104) käännetty viisi astetta myötäpäivään veneen keskilinjaan nähden, jolloin veneen sivusuuntaista liikettä vastustaa voima Fa + Fy. Veneen sivusuuntainen liike on tasapainossa, kun sivusuuntainen liike on tasaista, ei kiihtyvää. Kuvassa 4b veneen sivusuuntainen liike on esitetty olevan liike- tasapainossa ja veneen pohjassa olevan evän (102) koh- S 25 tauskulman ollevan silloin kolme astetta ja kölivarren a (103) päässä olevan painolastibulbissa (105) sijaitsevan W toisen evän (104) kahdeksan astetta.

T a Sivusuuntainen liiketasapaino olisi saavutettavissa myös, O 30 kun evää (104) olisi käännetty 5 astetta vastapäivään.

= Tällöin veneen kurssi keskilinjaan nähden poikkeaisi ku- > van tilanteesta ja sen voitaisiin olettaa olevan vaikkapa 7 astetta. Molemmissa tapauksissa voimien Fa + Fr summa olisi yhtä suuri. Keksinnön mukaisen järjestelyn toista evää (104) kääntelemällä voidaan vaikuttaa evien keski- näiseen voimajakaumaan ja sitä kautta toiseen evään koh- distuvaan painevoimaan (vastaavalla tavalla voitaisiin näin ollen rakentaa myös ensimmäinen evä (102) käänty- väksi). Kuvan lb ja 5b mukaisesti pystyakselin momenttitasapainon kuvan tilanteessa määrittelee yhtälö Fy, x Li - Lp x Fr — 13 X gi.

Voima gl on silloin siis bulbin painovoiman venee- seen nähden vaakasuora voimakomponentti, johon liittyvä painopiste on havainnollistettu näissä kuvissa pyöreällä symbolilla.

Mikäli määritellään kiertovaikutus myötäpäi- vään positiiviseksi, on kuvan tilanteessa F, x 1, < 0 ja gr X Lz > 0. Mikäli kuvan tilanteessa halutaan siirtää painolastibulbia kauemmas, eli kiertää akselia vastapäi- vään, olisi edullista, jos F. x Lp + g1 x L3s < 0. Tällöin kölivarren lukitsemiseen käytettävillä taljoilla ei olisi tarvetta tuottaa voimaa varren kääntämiseksi.

Riittäisi, että jännityksen alaisesta taljasta vapautettaisiin köyttä.

Vastaavasti mikäli haluttaisiin siirtää painolas- tibulbia kohti veneen keskilinjaa, olisi edullista, jos Fr x Lo + gi x L3 > 0. o Momenttivaikutuksen gi x Ls suunta ja suuruus johtuu pur- O 25 jehdustilanteesta ja siihen voidaan vaikuttaa esimerkiksi O veneen suuntaa muuttamalla, mikä ei aina ole mahdollista W tai ainakaan tarkoituksenmukaisesta.

Momenttivaikutuksen > F. x L, suuntaa ja suuruutta voidaan näin ollen muuttaa E yksinkertaisemmin toista evää (104) kääntämällä, jolloin < 30 sen avulla voidaan sen sijaan helposti ja yksinkertai- 5 sesti vaikuttaa voimaan F, ja sitä kautta pystyakselin > momenttitasapainoon.

Painolastibulbiin (105) asennetun liikkuvan evän (104) lisäksi on veneen pohjaan kiinnitetty edullisesti kiinteä kölievä (102). Eviin kohdistuvien painevoimien yhteenlas- ketut sivusuuntaiset voimavaikutukset vastustavat veneen sivusuuntaista siirtymistä. Liiketasapainossa näiden evien yhteenlaskettu sivusuuntainen voimavaikutus on yhtä suuri kuin purjeisiin vaikuttavien painevoimien vastak- kaisen suuntainen voimavaikutus. Jatkuvassa purjehduk- sessa, kun ei ole tarvetta muuttaa painolastibulbin paikkaa, voi olla edullista pitää siihen kiinnitettyä evää jonkin verran kääntyneenä, esim. kaksi astetta jom- paan kumpaan suuntaan. Näin voidaan säätää evien yhteen- laskettu vedenvastus optimaaliseksi.

Mikäli liiketasapainossa jomman kumman evän kohtauskulmaa muutetaan, muuttuu tähän evään kohdistuva painevoima ja sen sivusuuntainen voimakomponentti. Jotta vene saavut- taisi uudelleen liiketasapainonsa, on toisen evän koh- tauskulman muututtava siten, että tähän toiseen evään kohdistuvan painevoiman sivusuuntainen voimavaikutus muuttuu itseisarvoltaan saman verran mutta vastakkaiseen suuntaan.

Esimerkiksi kun ohjauskammesta käännetään siten, että S 25 painolastibulbiin (105) kiinnitetyn evän (104) kohtaus- a kulma suurenee, kasvaa tähän evään kohdistuva painevoima W lähes lineaarisesti kohtauskulman funktiona. Tällöin ve- > neen sivusuuntainen liike vähenee, jolloin kiinteän evän a (102) kohtauskulma pienenee ja kiinteän evän sivusuuntai- O 30 nen voimavaikutus vähenee. Liiketasapainossa eviin koh- = distuvien painevoimien yhteenlaskettu sivusuuntainen > voimavaikutus on kutakuinkin yhtä suuri kuin ennen bul- biin kiinnitetyn evän kääntämistä. Tällöin on kiinteään evään kohdistuva painevoima kuitenkin vähentynyt ja bulbiin kiinnitettyyn evään kohdistuva painevoima kasva- nut. Vastaava tapahtumaketju tapahtuu vastakkaisin seu- rauksin, kun ohjauskammesta kääntämällä pienennetään bulbiin kiinnitetyn evän (104) kohtauskulmaa.

Kölieviä voi olla esitettyä useampia, minkä lisäksi myös ne voivat olla kääntyviä. Näin ollen esim. kahden evän ratkaisussa, voisi vaihtoehtoisesti kiinteä evä olla käännettävissä, jolloin painolastibulbia ei olisi tar- vetta kääntää. Erityisesti kuvan 2a mukaisen järjestelyn tarkoituksena on siis kääntää kölivartta (103) ja siirtää painolasti- bulbia (105) sivusuunnassa mahdollisimman omavoimaisesti ilman sen suurempaa tarvetta koneella tai ihmisvoimalla tuotettuun energiaan, jolloin purjeveneen toiminta perus- tuu lähinnä tuulivoiman hyödynnykseen. Merkittävimmät painolastibulbiin (105) ja siihen kiinni- tettyyn evään (104) vaikuttavat voimat, jotka vaikuttavat momenttitasapainoon, ovat painolastibulbiin (105) vaikut- tava painovoima sekä evään (104) kohdistuva painevoima ja varsinkin sen sivusuuntainen voimakomponentti.

O N 25 Painovoiman suuruus riippuu ensinnäkin veneen kallistuk- a sesta. Veneen miehistö voi vaikuttaa tietyssä määrin ve- W neen kallistuskulmaan ja siten painovoiman > voimavaikutuksen määrään, esimerkiksi purjeita säätämällä a ja veneen kurssia muuttamalla. Vaaditut toimenpiteet ovat O 30 kuitenkin suhteellisen suuria ja aikaa vieviä, eikä vene = tällöin purjehdi optimaalisesti valittuun suuntaan. Li- > säksi painovoiman vaikutussuunta ja suuruus runkoakseli- järjestelyn (202) momenttitasapainoon nähden ovat rajalliset. Painevoiman = suuruus riippuu puolestaan painolastibulbiin kiinnitetyn evän (104) kohtauskulmasta ja veneen vauhdista. Suuntauselimen ohjauskammesta (211) voidaan kääntää painolastibulbia (105) ja siihen kiinni- tettyä toista evää (104) yhtä helposti kuin peräsintä.

Ko. evää käännettäessä sen kohtauskulma muuttuu, jolloin myös siihen vaikuttavan painevoiman suuruus ja suunta muuttuvat, jolloin muuttuu myös runkoakselijärjestelyn momenttitasapaino.

Momenttitasapaino on sopiva runkoakselijärjestelyn oma- voimaiseksi kääntymiseksi silloin, kun painovoiman ja painevoiman yhteenlaskettu momenttivaikutus on haluttuun suuntaan eli siihen suuntaan kuin kulloinkin painolasti- bulbia halutaan siirtää. Tällöin kääntöpyörään tarvittava voima voi olla 0 N ja painolastibulbi siirtyy haluttuun suuntaan taljasta päästettäessä.

Tavanomainen purjehdustilanne on esimerkiksi sellainen, jossa vene kallistaa ja painolastibulbiin vaikuttaa pai- novoima. Tarvetta olisi kallistuksen vähentämiseen pai- nolastibulbia sivusuuntaan siirtämällä. Painovoiman momenttivaikutus on kuitenkin halutulle kääntymissuun- nalle vastainen. Keksinnön mukaisen järjestelyn toimivuu- o den edellytys on, että painolastibulbiin kiinnitettyyn N 25 evään (104) saadaan kohdistumaan riittävän suuri ja oi- a kean suuntainen painevoima kölivarren (103) kääntämiseksi W haluttuun suuntaan. Kyse on siitä, että painevoiman mo- > menttivaikutus runkoakselijärjestelyyn (202) nähden saa- a daan suuremmaksi kuin mitä painovoiman momenttivaikutus O 30 on.

O > Käytännössä kuvan 2a mukainen järjestely on näin ollen toteutettavissa erittäin kevyttoimiseksi, eikä painolas- tibulbin (105) siirto juurikaan vaadi esimerkiksi hydrauli- tai sähköenergiaa, vaan painolastibulbia voi- daan tyypillisissä purjehdustilanteissa siirtää yksinker- taisesti esim. evää (104) kääntämällä, esimerkiksi kun suhteellisen vakaan runkomuodon omaavan veneen painosta enintään 20 % on sijoitettu kääntyvän kölivarren (209) päähän, vene on vauhdissa ja veneen kallistus on alle 25 astetta. Purjehduksessa esiintyy tilanteita, joissa oma- voimaisuus ei kuitenkaan aina toteudu. Esimerkiksi kään- nöksen jälkeen saattaa veneen vauhti olla niin hidas, että riittävää painevoimaa evään ei synny. Mikäli tällöin halutaan painolastibulbia (105) siirtää, edellyttää se ulkoisesti esim. miehistön voimin, sähköisesti tai hyd- raulisesti tuotetun energian käyttämistä. Oleellista on kuitenkin se, että oikein käytettynä ja oikealla purjeh- dustekniikalla, lähes kaikki purjehdustilanteet on mah- dollista hoitaa vain evää kääntämällä. Seuraavassa on vielä lyhyt esimerkkikuvaus tässä esitetyn keksinnön vaihtoehtoisen sovellutuksen mukaisen järjes- telyn toiminnasta.

Vene purjehtii halutulla viiden asteen kallistumalla si- vutuuleen. Kölivartta (103) on käännetty 20 astetta tuu- len puolelle ja molemmat evät (104), (102) ja veneen keskilinja ovat yhdensuuntaiset. Tällöin esim. tuulien S 25 kääntyessä vastaisemmaksi ja voimistuessa aiheuttavat a sen, että vene kallistaakin 15 astetta. Kallistusta ha- W lutaan pienentää painolastibulbia (105) siirtämällä. Täl- > löin painolastibulbiin (105) kiinnitetyn toisen evän a (104) kohtauskulmaa voidaan suurentaa ko. evää esim. 4 O 30 astetta kääntämällä, jolloin siihen kohdistuu niin suuri = painevoima, että painevoiman sivusuuntainen voimakompo- > nentti ylittää painovoiman aiheuttaman vastakkaisen suun- taisen voimavaikutuksen. Kölivarteen (103) kohdistuva momenttitasapaino on tällöin sellainen, että kölivarsi kääntyy haluttuun suuntaan, kun kääntöpyörän (203) luki- tus vapautetaan. Tämän jälkeen sallitaan kölivarren kään- tyä esim. 60 asteen poikkeamaan, jolloin veneen kallistuma on jälleen esim. haluttu 5 astetta, minkä jäl- keen kääntöpyörä (203) lukittavissa ja evä (104) on kään- nettävissä takaisin keskiasentoonsa. Esim. tuulen voiman heikentyessä ja kääntyessä alkuperäi- seen suuntaansa, vene kallistuu tuulenpuolelle "väärään suuntaan” esim. 5 astetta. Tällöin on tarve kääntää kö- livarsi (103) alkuperäiseen esim. 20 asteen poikkeamaan. Tässä tapauksessa toista evää (104) käännetään esim. 8 astetta toiseen suuntaan, jolloin siihen vaikuttavan pai- nevoiman voimavaikutuksen suuntakin muuttuu. Koska vene sortaa tämän jälkeen esim. noin 2 astetta ja evää (104) on käännetty "vastakkaiseen suuntaan” esim. 8 astetta, on evän (104) kohtauskulma esim. 6 astetta. Kölivarteen (103) kohdistuva momenttitasapaino on tällöin sellainen, että varsi kääntyy haluttuun suuntaan, kun kääntöpyörän (203) lukitus vapautetaan. Tämän jälkeen sallitaan köli- varren (103) kääntyä esim. 20 asteen poikkeamaan, jolloin veneen kallistuma on jälleen haluttu 5 astetta, minkä jälkeen lukitaan kääntöpyörä (203) ja evä (104) käänne- tään takaisin keskiasentoon. 3 25

O W Keksinnön neljännen suoritusmuodon yksityiskohtainen se- = lostus

T a Edellä mainittuun nähden vaihtoehtoisena sovellutuksena O 30 kuvaan 2b viitaten, kölivarsi (103) ja painolastibulbi = (105) voidaan toteuttaa myös niin, että kölivarsi (103) > on käännettävissä runkoakselijärjestelyyn (202) integ- roiduilla laakereilla (302, 303) akselin (X1) ympäri. Runkoakselijärjestely (202) voidaan edullisesti sijoittaa olennaisesti vesikulkuneuvon hytin tai ruuman lattian (306) ja vesikulkuneuvon pohjan (201) väliseen tilaan. Runkoakselijärjestely (202) vuorostaan on tuettu laake- reilla (307, 309) siten, että se on käännettävissä akse- lin (X2) ympäri, mahdollistaen siten kölivarren (103) kääntämisen ja painolastibulbin (105) siirtämisen veneen keskisuuntaan nähden sivulle. Tällöin on kölivarren (103) ja frunkoakselijärjestelyn (202) yhteyteen edullisesti järjestetty apuvoimatoimiset, kuten sähköisesti, paineväliainetoimisesti, polttomoot- toritoimisesti ja/tai vastaavasti, käytettävät toimieli- met (207) ja ensimmäiset suuntauselimet (221) ja toiset suuntauselimet (222) kölivarren (103) ja/tai painolasti- bulbin (105) kääntämiseksi virtauksen suhteen, esimer- kiksi otsapinnan minimoimiseksi. Edullinen sovellutus toimielimille (207) on runkoakselijärjestelyyn (202) voi- maa välittävästi kytketty yksi tai useampi hydraulisylin- teri.

Tässä yhteydessä edullisena sovellutuksena kuuluu suun- tauselimiin ensimmäinen suuntauselin (221) kölivarren (103) kiertämiseksi pituusakselinsa (X1) suhteen, esimer- kiksi kölivarren (103) otsapinnan minimoimiseksi virtaus- 3 25 vastuksen kannalta.

O W Tässä yhteydessä edelleen edullisena sovellutuksena kuu- > luu suuntauselimiin painolastibulbia (105) kölivarren a (103) suhteen kääntävä toinen suuntauselin (222). Toinen 2 30 suuntauselin (222) voidaan toteuttaa esimerkiksi sähkö- = moottorilla, joka on järjestetty karavetoperiaatteella > liikuttamaan kölivarren (103) sisällä kulkevaa käyttöak- selia (311) pituussuunnassa eli akselin (X1) suunnassa painolastibulbin (105) liikuttamiseksi nivelpisteen (320)

suhteen, kölivarteen (103) nähden kuvassa 2b esitettyyn kulman (al) verran. Edellä mainituilla rakenteilla kuvan 2b mukaisessa rat- kaisussa kölivarren (103) ja painolastibulbin (105) 1ii- keradat ovat oleellisesti yhteneväiset verrattuna kuvan 2a ratkaisuun. Erityisesti kuvassa 2b esitettyyn, järjestelyyn viitaten siitä puuttuu kuvan 2a mukaiseen rakenteeseen verrattuna painolastibulbiin (105) kiinnitetty evä (104), joka ottaa vastaan sortovoimaa suurilla kölin poikkeamakulmilla. Myös kuvan 2b mukainen sovellutus voi luonnollisesti kä- sittää evän, jolloin omavoimaisuus voidaan toteuttaa sor- tovoimaa hyväksikäyttäen. Kuvassa 2b esitetty sovellutus on esim. kuvassa 2a esi- tettyyn sovellutukseen verrattuna edullisempi sikäli, että kuvassa 2b kölivarsi (103) voi olla umpiterästä. Teräksisen kölivarren taivutusjäykkyys on paljon suurempi kuin samanvahvuisen putken. Tällöin mahdollistetaan edel- leen litteämpi rakenne ja virtauksen kannalta edullisempi muoto ja siten pienempi märkäpinta ja otsapinta ja sitä kautta pienempi vedenvastus. 3 25 O Vedenvastukseen vaikuttaa paitsi kappaleen märkäpinta W myös kappaleen asento veden virtauksen suhteen. Evän, > painolastibulbin tai muun virtaviivaisesti muotoillun a kappaleen asento on edullinen ja vedenvastus pieni yleen- O 30 sä silloin, kun kappaleen otsapinta virtausta vastaan on = mahdollisimman pieni.

NM Kuvan 2b mukaisessa sovellutuksessa toimieliminä (207) käytetty hydraulisylinteri kääntää kölivartta (103)

pystyakselin (X2) suhteen ja painolastibulki (105) siir- tyy sivulle. Ko. sovellutuksessa oleva ensimmäinen suun- tauselin (221) kääntää kölivartta (103) akselin (X1) suhteen siten, että kölivarren kohtisuoraan virtausta vastaan oleva otsapinta on mahdollisimman pieni ja köli- varsi on vedenvastuksen kannalta siten optimaalisessa asennossa. Toimielimen (207) kääntäessä kölivartta (103) enimmillään +/- 90 astetta, ensimmäisen suuntauselimen (221) on käännettävä kölivartta (103) akselin (X1) suh- teen +/- 90 astetta. Edullisesti toimielin (207) kääntää kölivartta (103) enimmillään noin +/- 76 astetta. Ko. suuntauselimen (221) toinen pää on kiinnitetty sopivalla monisuuntaisesti liikkuvalla nivelellä (401), esimerkiksi pallonivelellä, veneen rungossa kiinni olevaan kiinnik- keeseen (312). Nivelen (401) keskipisteen on oltava kö- liakselilla (X3), jotta kölivarren (103) kohtauskulma veden virtauksen suhteen pysyy muuttumattomana. Köliak- seli (X3) kulkee akselien (X1) eli kölivarren pituusak- selin ja (X2) eli kölivarren pystysuoran kääntöakselin leikkauspisteen kautta ja se on yhdensuuntainen veneen keskilinjan kanssa. Nivel (401) on kiinnitetty yhdistys- kappaleeseen (402), esimerkiksi tappiin, joka liikkuu holkin sisällä lineaarisesti siten että suuntauselimen (221) pituus voi muuttua tarvittaessa. Holkkiin on kiin- 3 25 nitetty yksityiskohtaa esittävässä kuvassa 2e edestä ja O sivulta kuvattu haarukka (404), joka on yhdistetty edel- W leen kölivarteen akselitapilla, joka kulkee kölivarren > läpi. Nivel (401), tappi (402), holkki (403) ja haarukka a (404) on esitetty yksityiskohtana edestä ja sivusta ku- O 30 vassa 2e.

O > Painolastibulbi (105) on liitetty kölivarteen (103) ak- selitapilla (320), jonka varassa painolastibulbia (105) voidaan kääntää kuvan 2b kulman (al) mukaisesti,

enimmillään noin 25-45 astetta, edullisesti enimmillään noin 36 astetta, kuvan 2b mukaisesti kölivarren leikkaus- pinnan tasossa. Ensimmäisenä suuntauselimenä (221) käy- tetty sähkömoottori, johon on kytketty kuularuuvi, liikuttaa kuvassa 2b esitetyn mukaisesti kölivarren si- sälle sijoitettua käyttöakselia (311) lineaarisesti ak- selin (X1) suuntaisesti. Käyttöakselin (311) liikkuessa lineaarisesti se kääntää bulbia akselitapin varassa; enimmillään noin 36 astetta, toimielimen (207), esimer- kiksi hydraulisylinterin toteuttaman kölivarren (103) kääntökulman ollessa esim. +/- 76 astetta. Toimielimen (207), esimerkiksi hydraulisylinterin kään- täessä kölivartta akselin (X2) suhteen ja ensimmäisen suuntauselimen (221) kääntäessä kölivartta akselin (X1) suhteen, painolastibulbin (105) kohtauskulma veden vir- tauksen suhteen muuttuu. Kääntämällä samanaikaisesti pai- nolastibulbia (105) esimerkiksi sähkömoottorin avulla käyttöakselin (311) välityksellä kölivarren suhteen kö- livarren (103) määrittämässä pystytasossa, saadaan pai- nolastibulbi (105) suunnattua siten, että sen otsapinta on veden virtauksen suhteen mahdollisimman pieni ja siten veden vastuksen kannalta edullinen. SI 25

N O Keksinnön viidennen suoritusmuodon yksityiskohtainen se- W lostus

T a Edellä mainittuun nähden vaihtoehtoisena sovellutuksena O 30 kuvaan 2g viitaten, kölirakenne voidaan toteuttaa myös = niin, että kölipaino on integroitu käännettävään kölivar- > teen (103), jolloin erillistä, esimerkiksi laakerin avulla kiinnitettyä painolastibulbia (105) ei tarvita.

Silloin ei myöskään ole tarvetta bulbin suuntaukseen liittyvälle käyttöakselille (311) ja toiselle suuntaus- elimelle (222). Koska kölivarsi on tässäkin sovellutuksessa muotoiltu virtaviivaiseksi, esimerkiksi profiiliksi, ensimmäinen suuntauselin (221) kääntää kölivartta (103) akselin (X1) suhteen siten, että kölivarren kohtisuoraan virtausta vastaan oleva otsapinta on mahdollisimman pieni ja köli- varsi on vedenvastuksen kannalta siten optimaalisessa asennossa. Kuten kuvassa 2g on esitetty, kölin massa on edullista sijoittaa mahdollisimman alas, jotta veneen painopiste olisi mahdollisen alhaalla ja oikaiseva voima mahdollisen suuri.

On selvää, että keksintö ei rajoitu edellä esitettyihin tai selitettyihin sovellutuksiin vaan sitä voidaan perus- ajatuksen puitteissa muunnella kulloistenkin käyttötar- koitusten ja sovellutusten mukaisesti. Näin ollen on ensinnäkin selvää, että edellä kuvatun tyyppisessä rat- kaisussa käytetyt tekniset toimilaitteet ja mekanismit voidaan toteuttaa hyvinkin monilla tavoin esim. yhdistä- mällä mekaanisia ja hydraulisia toimintoja tai hyödyntä- S 25 mällä esim. akkutoimisesti käytettäviä yksittäisiä toimi- a tai ohjauslaitteita. W On myöskin selvää, että esimerkiksi mittausantureita ja > reaaliaikaisia tai taulukoituja mittaustuloksia käyttä- a mällä voidaan tehostaa ja avustaa tai automatisoida kek- O 30 sinnön mukaisen kölirakenteen käyttöä eri käyttö- ja = purjehdustilanteissa.

NM

Claims (8)

Patenttivaatimukset:

1. Järjestely vesikulkuneuvon vakauttamiseen, jolloin tarkoituksena on erityisesti liikutettavalla köliraken- teella varustetun, ainakin osittain omavoimaisen vesi- kulkuneuvon (101), kuten purjeveneen tai vastaavan, pi- tuussuuntaa vastaan kohtisuorassa pystytasossa tapahtu- van kallistuksen kontrollointi mahdollistamalla toimie- limien (207) avulla kölirakenteen kääntyminen ja siten painopisteen siirtyminen sivusuunnassa erilleen vesikul- kuneuvon keskilinjasta kallistusta oikaisevan voimamo- mentin aikaansaamiseksi, tunnettu siitä, että kölirakenteeseen kuuluu kölivarsi (103), jonka veden- alaisen osan pituus on 25%-150% veneen leveydestä ja jonka painopiste pysyy oleellisesti veneen nähden vaaka- tasossa sijaitsevalla tasolla, järjestelyyn kuuluu yksittäinen runkoakselijärjestely (202), jonka määrittämän, oleellisesti veneen tasoon nähden pystysuoran akselin (X2) ympäri yksittäinen köli- varsi (103) kääntyy, kääntöliikkeen tapahtuessa oleelli- sesti veneen nähden vaakatasossa, kölivarsi (103) on järjestetty 30-70, edullisesti 40 as- teen kulmaan vaakatasoon nähden ja kiertymään sopivimmin S 25 suurimmillaan 60-80, edullisesti 76 astetta molemmille a sivuille vesikulkuneuvon keskilinjaan nähden, W kölivarren (103) yhteyteen on järjestetty ensimmäiset > suuntauselimet (221) kölivarren (103) kääntämiseksi kö- a livarren suuntaisen akselin (X1) ympäri ja O 30 kölivarren (103) yhteyteen järjestetyt ensimmäiset suun- = tauselimet (221) kääntävät kölivarren (103) siten, että > kölivarren profiili (103, 212) on veden virtaussuuntaan ja virtausvastuksen nähden aina edullisessa asennossa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kölivarsi (103) on järjestetty kiertymään (w) sivusuunnassa katsottuna oleellisesti pystysuoran akselin (x1) ympäri vastakkaisiin suuntiin.

3. Järjestely vesikulkuneuvon vakauttamiseen, jolloin tarkoituksena on erityisesti liikutettavalla köliraken- teella varustetun, ainakin osittain omavoimaisen vesi- kulkuneuvon (101), kuten purjeveneen tai vastaavan, pi- tuussuuntaa vastaan kohtisuorassa pystytasossa tapahtu- van kallistuksen kontrollointi mahdollistamalla toimie- limien (207) avulla kölirakenteen kääntyminen ja siten painopisteen siirtyminen sivusuunnassa erilleen vesikul- kuneuvon keskilinjasta kallistusta oikaisevan voimamo- mentin aikaansaamiseksi, tunnettu siitä, että kölirakenteeseen kuuluu kölivarsi (103), jonka veden- alaisen osan pituus on 25%-150% veneen leveydestä ja jonka painopiste pysyy oleellisesti veneen nähden vaaka- tasossa sijaitsevalla tasolla, järjestelyyn kuuluu yksittäinen runkoakselijärjestely (202), jonka määrittämän, oleellisesti veneen tasoon nähden pystysuoran akselin (X2) ympäri yksittäinen köli- 3 25 varsi (103) kääntyy, kääntöliikkeen tapahtuessa oleelli- O sesti veneen nähden vaakatasossa, W kölirakenteeseen kuuluu kölivarren (103) alapäähän kään- > tyvästi kiinnitetty painolastibulbi (105) ja = kölivarren (103) yhteyteen on järjestetty toiset suun- O 30 tauselimet (222) painolastibulbin (105) ja/tai lisäevän = (104) pituussuunnan pitämiseksi oleellisesti vesikulku- > neuvon keskilinjan suuntaisena tai halutussa kulmassa vesikulkuneuvon keskilinjaan nähden.

4. Patenttivaatimuksen 1, 4 tai 3 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että vesikulkuneuvon (101) pohjaan on järjestetty kölievä (102) ja kääntyvään kölirakenteeseen oleellisesti pystysuuntainen lisäevä (104).

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen järjestely; tunnettu siitä, että toiset suuntauselimet (222) kääntä- vät painolastibulbia (105) nivelpisteen (320) suhteen nivelvarren määrittämässä pystytasossa kölivarren (103) sisällä kulkevalla käyttöakselilla (311).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että toiset suuntauselimet (222) käsit- tävät sähkömoottorin, joka liikuttaa käyttöakselia (311) käyttöakselin pituussuunnassa karavetoperiaatteella.

7. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 4, 5 tai 6 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kölivarren (103) yhteyteen järjes- tetyt toimielimet (207) ja/tai suuntauselimet (222) ni- velvarren (103) ja/tai painolastibulbin (105) suuntami- seen ovat apuvoimatoimisia, kuten sähköisesti, painevä- liainetoimisesti, polttomoottoritoimisesti ja/tai vas- taavasti käytettävät. 3 25 O

8. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen järjestely, W tunnettu siitä, että kölivarren (103) kääntäminen tapah- > tuu oleellisesti omavoimaisesti vaikuttamalla kölievän = (102) ja lisäevän (104) väliseen painevoimajakaumaan O 30 säätämällä lisäevän (104) kohtauskulmaa. 5 &