FI128844B - Järjestely vesikulkuneuvon kölirakenteen säätöön - Google Patents

Abstract

Keksinnön kohteena on järjestely vesikulkuneuvon liikutettavan kölirakenteen säätöön, jolloin tarkoituksena on erityisesti liikutettavan kölirakenteen kölievän kääntäminen virtauksen suhteen purjehduksen aikana, jolloin evän profiilin kohtauskulma virtauksen suhteen voidaan säätää ja siihen syntyy siten säädettävä nostevoima.

Description

Järjestely vesikulkuneuvon kölirakenteen säätöön Keksinnön tausta Keksinnön kohteena on järjestely vesikulkuneuvon kölirakenteen säätöön, jolloin tarkoituksena on erityisesti sekä liikutettavalla kölirakenteella varustetun vesikulkuneuvon pituussuuntaa vastaan kohtisuorassa pystytasossa tapahtuvan kallistuman kontrollointi mahdollistamalla toimielimien avulla kölirakenteen — kääntyminen ja painopisteen siirtyminen sivusuunnassa erilleen vesikulkuneuvon keskilinjasta ja kölirakenteen kohtauskulmaa säätämällä kallistumaa oikaisevan voimamomentin aikaansaamiseksi että vesikulkuneuvon runkoon vaikuttavan nostavan voimamomentin aikaansaaminen veden virtausta hyödyntäen.

— Purjeisiin kohdistuvalla painevoimalla on useimmiten sivusuuntainen voimakomponentti, joka pyrkii paitsi kallistamaan myös siirtämään venettä sivusuuntaan. Purjeisiin kohdistuvan painevoiman sivusuuntainen voimakomponentti on usein huomattavasti suurempi kuin venettä eteenpäin vievä voimakomponentti.

— Sivusuuntaisen liikkeen estämiseksi purjeveneissä käytetään vakauttamiselintä, yleensä kölievää, johon vaikuttava painevoima vastustaa veneen sivusuuntaista siirtymistä. Painevoima syntyy siitä, kun tavanomainen kiinteällä kölievällä varustettu vene kulkee vedessä sivusuuntaan, jolloin kölievän keskilinjan ja kulkusuunnan välille syntyy kohtauskulma. Painevoiman sivusuuntainen voimakomponentti on sitä — suurempi mitä suurempi on kölievän kohtauskulma ja mitä suurempi on veneen o vauhti. Kölievän kohtauskulma on tyypillisesti nollasta kuuteen astetta, mutta O hetkellisesti se voi olla jopa yli kymmenen astetta.

O W Purjeisiin vaikuttavan painevoiman sivusuuntaisen voimakomponentin aiheuttamaa T 30 — haitallista kallistusta vastustaa momenttivaikutus, joka syntyy vastavoimana veneen E runkoon vaikuttavasta nostevoimasta ja painovoimasta. Momenttivaikutus on sitä © suurempi, mitä vakaampi veneen runkomuoto on, mitä alempana veneen painopiste K on ja edelleen mitä painavampi vene on. Tämän johdosta yksirunkoiset purjeveneet = varustetaan yleensä painavalla kölievällä, minkä ansiosta veneen paino kasvaa ja N 35 — painopiste siirtyy alemmas. Painolastin osuus koko veneen painosta saattaa olla yli 50 % ja tavanomaisesti se on vähintään 25 %. Usein paino keskitetään kölievän ja/tai sen alaosassa 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 välillä.

— Kallistusta voidaan estää myös mm. käyttämällä liikutettavaa kölievää ja/tai kölin painolastibulbia, jonka avulla painopistettä siirretään sivusuuntaan. Tällöin saadaan painolastia hyödynnettyä tehokkaammin ja sen haittavaikutukset jäävät vähäisemmiksi. Suurten painolastien siirto saattaa kuitenkin vaatia käytännössä melkoisesti energiaa ja voimaa, varsinkin jos painolastia siirretään myös — korkeussuunnassa, jolloin painovoima itsessään vastustaa siirtymistä. Purjeveneissä painolastin siirtäminen kallistuman vähentämiseksi suo kiistattomasti etuja. Tarvittava laitekanta aiheuttaa kuitenkin aina kustannuksia ja saattaa myös hidastaa 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 vedenvastuksen määräävänä tekijänä on kappaleen märkäpinta. Mitä suurempi on kappaleen märkäpinta, sitä suurempi vedenvastus kappaleella on.

Vakauden parantamisen tarkoituksena on näin ollen ensinnäkin kallistuman minimoiminen ja veneen nopeuden lisääminen. Toisaalta tällainen vakauden parantaminen edesauttaa myös veneen suunnittelua ja toteutusta siten, että se on valmistettavissa tavanomaista merkittävästi kevyemmäksi. Lisäksi keksinnön tarkoitus on hyödyntää vakauttamiselintä, esimerkiksi kölievää, tehokkaammin vesikulkuneuvon painon ja veden aiheuttaman vastuksen 3 optimoinnissa ja sitten nopeuden nostamiseksi. 6 = 30 Kuvioiden lyhyt selostus

E Oo Seuraavaksi selostus liitteenä olevista kuvioista: + S Kuvassa 1 esitetään profiili virtauksessa. Ylempi profiili on virtaussuunnan mukainen, N 35 — alempi profiili on esitetty kohtauskulmassa a, esimerkissä noin neljä astetta.

Kuvassa 2 esitetään tavanomainen canting keel ratkaisu, jossa köliä voidaan kääntää puolelta toiselle venettä oikaisevan momentin aikaansaamiseksi, esimerksi keskiasennosta maksimissaan noin 40 astetta sivulle.

Kölin kääntämisellä vastustetaan tuulen ja purjeiden aiheuttamaa vastakkaisen suuntaista —momenttivaikutusta.

Kölin akseli on asetettu veneen keskilinjan suuntaisesti, jolloin köli on oleellisesti virtauksen suuntaisesti veneen kulkiessa keskilinjansa suuntaisesti.

Kölin akseli on kahden laakeripukin varassa ja akseli voi vain kiertyä akselinsa — ympäri mutta sitä ei voi kallistaa tai kääntää veneen keskilinjan suhteen.

Joten myös köli voi kääntyä veneen puolelta toiselle vain akselin kiertyessä mutta sitä ei voi aktiivisesti kallistaa tai kääntää veneen keskilinjan suhteen.

Erilaisissa purjehdustilanteissa kuten veneen kallistaessa tai sortaessa tuulen — mukana vene ei välttämättä kulje keskilinjansa suuntaan, jolloin köliin syntyy nostevoima.

Kölin akseli voi myös olla asennettu pysyvästi kallelleen esimerkiksi siten, että kölin etummainen laakeri on asennettu ylemmäs kuin taaempi, jolloin köliä sivulle käännettäessä köliin voi syntyä nostevoima.

Tyypillisesti näissä tilanteissa nostevoimat ovat suhteellisen pieniä, ne syntyvät passiivisesti purjehdustilanteissa ja — veneen muiden rakenteiden vaikutuksesta eikä niihin voi aktiivisesti vaikuttaa.

Kuvassa 3 on tavanomainen canting-keel ratkaisu edestäpäin kuvattuna.

Vene kallistaa esimerkissä noin 10 astetta tuulen ja purjeiden aiheuttaman momenttivaikutuksen johdosta ja tätä kallistumaa pyritään vastustamaan — vastakkaisen suuntaisella momenttivaikutuksella, joka on syntynyt kallistamalla köliä o kulman y verran akselinsa varassa, kuvan esimerkissä noin 40 astetta. 3 S Kuvassa 4a ja 4b on esitetty sivulta ja edestäpäin osittainen leikkaus keksinnön W mukaisesta köliratkaisusta, jossa keksintö on sovellettu canting-keel-rakenteeseen.

T 30 Tässä köliratkaisussa köliakseli on pallomaisten laakereiden varassa.

Kuvassa on E esitetty tilanne, jossa köliakseli on keskiasennossa veneen keskilinjan suuntaisesti. 3 = Ratkaisussa etumainen laakeri on kiinnitetty kahdella rullalaakerilla laakeroituun = epäkeskoon.

Epäkeskoa käännetään vivusta esimerkiksi taljoin tai käsin ja se N 35 — lukitaan kulloinkin haluttuun asentoon esimerkiksi taljoin tai muunlaisella sopivalla lukitusmekanismilla.

Köliakselin etuosan liike sivusuunnassa on estetty levyllä, jonka läpi akseli kulkee. Levyssä on pitkän mallinen aukko, jonka leveys on yhtä suuri kuin akselin paksuus ja joka sallii akselin siirtyä ylös-alas suunnassa mutta ei sivusuunnassa.

Kun epäkeskon vivusta käännetään, epäkesko pakottaa köliakselin etuosaa ylöspäin, tai vaihtoehtoisesti toiseen suuntaan käännettäessä, salli akselin etuosan laskea alaspäin painovoiman vaikutuksesta. Köliakselin kallistuskulman muutos edellyttää, että köliakseli on laakeroitu kuvissa näkyvin pallomaisin laakerein.

— Kuvassa 5a ja 5b on esitetty kuvia 4a ja 4b vastaavat kuvannot keksinnön mukaisesta köliratkaisusta tilanteessa, jossa epäkeskoa on käännetty kuvassa vastapäivään ja kölin akseli on poikennut pystysuunnassa kulman f verran veneen keskilinjasta, kuvan esimerkissä noin 4 astetta.

— Kuvassa 6a on esitetty keksinnön mukainen köliratkaisu sovellettu köliin, joka kääntyy pystysuuntaisen runkoakselijärjestelyn varassa. Kuvassa köliratkaisu esitetään läpileikkauksena sivusta.

Kuvassa 6b on esitetty yksityiskohtana esimerkkitoteutus kuvien 6a ja 6c mukaisissa — köliratkaisuissa käytetylle suuntauselimelle (221). Havainnollistamisen helpottamiseksi käytössä yhteen liitetyt osat on esitetty erillisinä ja kuvattu kahdesta suunnasta.

Kuvassa 6c on esitetty keksinnön mukainen köliratkaisu sovellettu köliin, joka — kääntyy pystysuuntaisen runkoakselijärjestelyn varassa. Kuvassa köliratkaisu esitetään sivusta katsottuna ja tilanteessa, jossa köliä on käännetty sivulle ja 3 kölivarren profiilia on suunnattu hieman ylöspäin. & N Kuvassa 6d on esitetty kuvien 6a ja 6c keksinnön mukainen, apuvoimatoimisiin = 30 — suuntauselimiin perustuva järjestelyn yksityiskohtia ylhäältä katsottuna. z Oo Kuvassa 7 esitetään köliakselin kallistuksen vaikutus evän asentoon veden = virtauksen suhteen, kun köliä on kallistettu sivulle. Kun Köli on keskiasennossa, > vaikutusta ei ole, koska profiilin kohtauskulma ei muutu. Mutta kun köliä ryhdytään N 35 — kääntämään sivusuunnassa, evälle alkaa syntyä kohtauskulmaa a. Jos köliä kantattaisiin 90 astetta, evän kohtauskulma olisi sama kuin akselin kallistus.

Kuvassa 7 on siten esitetty vene edestä tilanteessa, jossa epäkeskolla on köliakselia poikkeutettu noin 6 astetta nostamalla etummaista laakeria. Köliä on käännetty noin 40 astetta sivulle. Kuvassa on esitetty leikkaustaso (x4), joka leikkaa kölin suorassa kulmassa. 5 Edelleen kuvassa on esitetty tason (x4) leikkaama kölin pinta siten, että läpileikkauksessa profiilin alapää vastaa kölin etureunaa. Kuvan mukaan poikkeuttamalla köliakselia 6 astetta epäkeskolla ja kiertämällä köliä akselinsa suhteen 40 astetta, kölievälle syntyy 4 asteen kohtauskulma ja nostevoima.

Kuvassa 8 esitetään keksinnön mukaiseen köliin syntyvät nostevoimat. Kuvassa 9 esitetään keksinnön mukainen kölirakenne, jossa painolasti on sisällytetty kölivarteen.

Kuvioiden yksityiskohtainen selostus tapahtuu seuraavissa kappaleissa. Tekniikan taso Veneen vakauttamiseen perusratkaisu on kiinteä köli ja tästä suoraan johdatettu nostoköli, jonka tarkoitus on lähinnä suuren syväyksen haittojen tilapäinen eliminointi rantautumisessa ja maantiekuljetuksessa. Veneen vakauttamiseen ja kölirakenteiden optimointiin liittyviä ratkaisuja löytyy myös — esimerkiksi sellaisin konstruktioin toteutettuina, joissa kölirakenne on järjestetty purjeveneen keskilinjalle pituussuuntaisen akselin ympäri kiertyväksi, mitä edustaa S ns. canting keel. Tämän tyyppisillä ratkaisuilla kölin kääntöakselin suunta on kiinteä a eikä siten kohtauskulmaa pysty säätämään esimerkiksi purjehdustilanteen mukaan. = 30 Patenttijulkaisussa EP 1 741 624 on esitetty toteutustapoja yllä mainitulle, E pituussuuntaisen akselin ympäri kiertyvälle canting keel -ratkaisulle. 3 = Siitä eriävä mekanismi on kuvattu patenttijulkaisussa FR 99 01 546, jossa kyseisen > dokumentin alussa kuvatulla tavalla toteutettu purjeveneen köliratkaisussa N 35 — kölirakenne on järjestetty liikkumaan sivusuunnassa erilleen vesikulkuneuvon keskilinjasta oleellisesti keskilinjan suuntaisena yhdensuuntaissiirtona. Kyseisessä ratkaisussa keskitytään painolastin sijaintiin, eikä siinä hyödynnetä veden virtauksessa sijaitsevan profiilin säätömahdollisuuksia. Seuraavaksi esitetään keksintö yksityiskohtaisesti.

Keksinnön lyhyt selostus Painava köli on yksirunkoisessa purjeveneessä hyödyllinen, koska sen avulla — pystytään hyödyntämään enemmän purjeisiin syntynyttä painevoimaa, joka syntyy tuulen vaikutuksesta. Painavalla kölillä estetään lisäksi purjevenettä kaatumasta tuulen vaikutuksesta. Painavasta kölistä on toisaalta myös haittaa erityisesti veneen suorituskyvylle.

— Koska painavasta kölistä ei ole kaikissa tilanteissa hyötyä, esimerkiksi myötätuulessa, jolloin purjeisiin kohdistuvalla voimalla ei ole sivusuuntaista voimakomponenttia, olisi näissä tilanteissa edullista pyrkiä aiheuttamaan kölievään kulloisessakin tilanteessa tarvittava nostevoima, joka kompensoi kölirakenteen painoa.

Erityisen hyvin keksintö sopii köleihin, joissa kölin painopistettä siirretään veneen puolelta toiselle venettä oikaisevan momenttivaikutuksen maksimoimiseksi ja joissa sen tähden käännetään tai kallistetaan kölievää pois veneen keskilinjasta. Esimerkkinä köliratkaisusta, johon menetelmä erityisesti voitaisiin hyödyntää, on canting keel. Kun kölievä on käännetty esimerkiksi 40 astetta ja huomioidaan vielä veneen mahdollinen kallistuma, mahdollisella kölievään tuotetulla nostevoimalla on S suuri ylöspäin suuntautunut voimakomponentti, joka kompensoi tehokkaasti kölin N .

6 painoa.

= 30 — Köliin kohdistuva nostevoima voi olla huomattavan suuri. Tyypillinen köli voisi painaa E 1000 kiloa ja sen sivusuunnasta projisoitu pinta-ala voisi olla 1,4 m?. Jo 8 solmun Oo nopeudella ja 4 asteen kohtauskulmalla tällaiseen köliin kohdistuva nostevoima olisi = lähes 5000 N.

5

O N 35 — Menetelmällä on erittäin suuri merkitys. Tyypillinen purjevene on hidas, koska se ei voi ylittää liukukynnystä. Liukukynnystä ei pystytä ylittämään, koska käytössä on liian vähän voimaa ja liikaa painoa. Paino-ongelmaa voidaan ratkaista synnyttämällä erilaisilla evillä nostevoimaa, jotka kompensoivat painovoiman vaikutusta. Erityisen edullista sekä hydrodynaamisesti, rakenteellisesti sekä taloudellisesti on, jos tuo nostevoima voidaan synnyttää usein miten välttämättömällä ja jo olemassa olevalla painolastikölillä, joka on jo valmiiksi rakenteellisesti luja, siinä on iso pinta-ala, josta seuraa suuri voima, eikä veteen tarvita siltä osin uusia jarruttavia osia. Keksinnön mukaisessa järjestelyssä kölievää käännettään virtauksen suhteen tarvittaessa purjehduksen aikana, jolloin evä on epäsymmetrinen virtauksen suhteen ja siihen syntyy nostevoima.

Nostevoima voidaan tuottaa ja hyödyntää joko siten, että köliin kohdistuvalla nostevoimalla kompensoidaan köliin ja veneeseen kohdistuvan painovoiman vaikutusta vastakkaisen suuntaisella voimavaikutuksella tai sitten, että kölin painon venettä oikaisevaa vaikutusta tehostetaan aiheuttamalla painovoiman suuntainen — voimavaikutus kölievään. Keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon yksityiskohtainen selostus — Keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukainen kölirakenne esitetään kuviossa 4a ja 4b (periaatekuva edestä ja sivusta, köliakseli perusasennossa) ja 5a ja 5b (periaatekuva edestä ja sivusta, köliakseli kallistettu 4 astetta). Kölirakenteen periaate on esitetty kuviossa 4a ja 4b. Laite koostuu kääntömekanismiin ripustetusta pitkänomaisesta, profiiliksi muotoiltusta kölivarresta (103), jonka alapäähän on kiinnitetty painolastibulbi (105). Kölivarren (103) ripustus- ja kääntömekanismiin kuuluvat akselitapit (410), joilla kölivarren (103) yläpää on S laakeroitu pallomaisiin laakereihin (409), siten että kölivarsi (103) ja sen mukana a painolastibulbi (105) voidaan kallistaa oleellisesti sivusuuntaan veneen keskilinjaan N nähden. = 30 E Kölin kallistukseen tarvittavan voiman tuottaa kallistuselin (405), esimerkiksi Oo hydrauliikkasylinteri, joka on kiinnitetty yhdestä päästä veneen runkoon sopivalla = tavalla vahvasti ankkuroituun kiinnityspisteeseen (406) ja toisesta päästä kölivarren > yläpäähän, jolloin kääntymisliikkeeseen tarvittava vipuvarsi toteutuu laakeritappien N 35 — (410) ja kölivarren yläpään väliin.

Vähintään toisen laakeritapin (410) laakeri (409), kuvion 4a sivukuvan esimerkissä oikeanpuoleinen, on kiinnitetty siirtoelimeen (403), joka mahdollistaa siihen kiinnitetyn laakerin (409) siirtämisen pois keskilinjasta, edullisesti laakerin nostamisen ja/tai laskemisen. Siirtoelin (403) voidaan esimerkiksi toteuttaa epäkeskolevynä ja siihen — kiinnitetyllä säätövarrella (407), jota kääntämällä saranointipiste siirretään pois keskilinjasta, edullisesti ylös tai alas. Käyttäessään siirtoelimenä säätövartta (407), sen liikuttamiseen tarvittava voima voidaan tuottaa esimerkiksi säätököyden avulla, joka voidaan ohjata käyttäjälle sopivaan käyttöpaikkaan veneen pohjaan (201) kiinnitettyjen kääntöpyörien (404) avulla ja lukita sopivalla tavalla, esimerkiksi — köysilukolla. Siirtoelintä (403) voidaan vaihtoehtoisesti toteuttaa myös hydraulisesti esimerkiksi hydraulisylinterillä, sähköisesti esimerkiksi hammastangolla tai kuljetusruuvilla, mekaanisesti taljoilla tai muunlaisella sopivalla tavalla. Kuviot 5a ja 5b esittävät saman, keksinnön mukaisen kölirakenteen periaatekuvana — edestäja sivusta, mutta kuvioista 4a ja 4b poiketen köliakseli on kallistettu 4 astetta. Kuten kuvion 4a sivukuva, myös kuvion 5b sivukuva on esitetty niin, että oikea puoli on kölin etu- ja vasen takaosa. Köliakselin kallistus on toteutettu nostamalla kuvion 5a sivukuvassa oikeanpuoleinen — laakeri (409) siirtoelimellä (403), esimerkiksi epäkeskolevyllä ja säätövarrella (407) perusasennosta, jossa molempien laakeritappien (410) laakerit ovat samalla korkeudella ja köliakseli sivukuvassa vaakatasossa, sellaiseen asentoon, jossa sivukuvassa oikeanpuoleinen laakeri (409) on sen verran ylempänä, että köliakseli asettuu neljän asteen kulmaan vaakatasosta ylöspäin mitattuna.

Kun säätövarresta (407) käännetään, epäkesko pakottaa köliakselin etuosaa S ylöspäin, tai vaihtoehtoisesti toiseen suuntaan käännettäessä, salli akselin etuosan a laskea alaspäin painovoiman vaikutuksesta. Köliakselin kallistuskulman muutos N edellyttää, että köliakseli on laakeroitu kuvissa näkyvin pallomaisin laakerein (409). = 30 E Kölivarren (103) ja painolastibulbin (105) ollessa keskiasennossa köliakselin Oo kallistuksella ei juurikaan ole vaikutuksia, koska kölivarren (401) profiili on edelleen = käytännössä kohtisuoraan virtauksessa, mutta kääntämällä köli kallistuselimellä (405) D keskiasennosta sivullepäin, muodostuu profiilille kohtauskulma, joka aiheuttaa N 35 — nostevoiman. Tässä esimerkissä nostevoiman suunta ”nostaa” köliä kuten kuviossa 8 voimana Fr esitetty. Mikäli kölin etureunan laakeria (409) lasketaan ja köliakseli kallistuu kuviossa 5 esitetyn neljän asteen ylöspäin sijasta esimerkiksi neljä astetta alaspäin, kallistaessa köli sivulle nostevoiman suunta olisi päinvastainen kuin kuviossa 8 voimalle Fr esitetty suunta. Kuvioissa 4a ja 4b sekä 5a ja 5b esitetyssä rakenteessa on edullisesti siirrettävän — laakerin (409) yhteyteen asennettu levy tai muu ohjain (408) pitkulaisella aukolla, jonka läpi laakeritappi (410) kulkee. Ohjaimen leveys on yhtä suuri kuin laakeritapin paksuus mukaan lukien normaali pyörimiseen tarvittu akselivälys ja ohjain siten sallii akselin siirtymistä ylös-alas suunnassa, mutta ei sivusuunnassa.

— Vaikka kuvioissa 4a ja 4b sekä 5a ja 5b esitetyssä esimerkissä siirretään sivukuvassa oikeanpuoleinen laakeri (409), keksinnön voi toteuttaa yhtä hyvin myös sivukuvassa vasemmanpuoleista laakeria tai molempia laakereita sopivasti siirtämällä. Kölin virtausominaisuuksiin vaikuttava suure on yllä mainittu köliakselin kallistuskulma.

— Kuvioissa 4a ja 4b sekä 5a ja 5b esitetyssä rakenteessa köliakseli eli kölivarren (401) kääntöakseli on toteutettu kahdella laakeritapilla (410), mutta se voidaan yhtä hyvin toteuttaa myös yhdellä kölivarren läpi kulkevalla akselilla. Molemmissa tapauksissa on sopivalla tavalla otettava huomioon, että laakereiden (409) etäisyys toisistaan hieman kasvaa köliakselia kallistaessa, esimerkiksi varaamalla akseliin tai — akselitappiin hieman lisäpituutta.

O N O N O N

I Za a © + ~ o

O N

Keksinnön toisen suoritusmuodon yksityiskohtainen selostus Keksinnön toisen suoritusmuodon mukainen kölirakenne esitetään kuvioissa 6a ja 6b. Kuten keksinnön ensimmäisessä suoritusmuodossa, myös toisessa suoritusmuodossa tarkoitus on köliprofiilin suunnan säätö veden virtaussuuntaan nähden ja siten kölirakenteen tehokkaampi ja monipuolisempi hyödyntäminen. Erona ensimmäiseen suoritusmuotoon, jossa keksintö sovelletaan ns. canting keelin — peruskonseptiin, toisessa suoritusmuodossa keksintö toteutetaan erilaisella kölirakenteella, jossa köli käännetään veneen rungon tasoon nähden oleellisesti pystysuoran akselin ympäri. Keksinnön toisen suoritusmuodon periaatekuva on esitetty kuviossa 6a kölirakenteen — poikkileikkauksena veneen pituussunnassa. Kuten kuviossa 6a kölirakenteessa esitetty, kölivarsi (103) ja painolastibulbi (105) voidaan toteuttaa myös niin, että hydrodynaamisesti edullisella profiililla varustettu kölivarsi (103) on käännettävissä runkoakselijärjestelyyn (202) integroiduilla — 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 laakereilla (307, 308) siten, että se on käännettävissä veneen tasoon nähden oleellisesti pystysuoran akselin (X2) ympäri, mahdollistaen siten kölivarren — (103) kääntämisen ja painolastibulbin (105) siirtämisen veneen keskisuuntaan nähden sivulle.

O 3 Sd Tällöin on kölivarren (103) ja runkoakselijärjestelyn (202) yhteyteen edullisesti N järjestetty apuvoimatoimiset, kuten sähköisesti, paineväliainetoimisesti, = 30 — polttomoottoritoimisesti ja/tai vastaavasti, käytettävät toimielimet (207) ja/tai E suuntauselimet (221) ja (222) kölivarren (103) ja/tai painolastibulbin (105) Oo suuntaamiseen virtauksen suhteen, esimerkiksi otsapinnan minimoimiseksi tai = halutun suuntaisen nostevoiman tuottamiseksi kölin profiililla. > Edullinen sovellutus toimielimille (207) on runkoakselijärjestelyyn (202) voimaa N 35 — välittävästi kytketty hydraulisylinteri.

Tässä yhteydessä edullisena sovellutuksena kuuluu suuntauselimiin ensimmäinen toimielin (221) kölivarren (103) kiertämiseksi pituusakselinsa (X1) suhteen kölivarren (103) otsapinnan minimoimiseksi virtausvastuksen kannalta tai halutun suuntaisen nostevoiman tuottamiseksi kölin profiililla.

Tässä yhteydessä edelleen edullisena sovellutuksena kuuluu suuntauselimiin painolastibulbia (105) kölivarren (103) suhteen kääntävä toinen toimielin (222). Toinen toimielin (222) voidaan toteuttaa esimerkiksi sähkömoottorilla, joka on järjestetty karavetoperiaatteella liikuttamaan kölivarren (103) sisällä kulkevaa — käyttöakselia (311) pituussuunnassa eli akselin (X1) suunnassa painolastibulbin (105) liikuttamiseksi nivelpisteen (320) suhteen kölivarteen (103) nähden, kuviossa 6a esitettyyn kulman (€) verran.

Kuvion 6a mukaisessa sovellutuksessa toimieliminä (207) käytetty hydraulisylinteri — kääntää kölivartta (103) pystyakselin (X2) suhteen ja painolastibulbi (105) siirtyy sivulle. Ko. sovellutuksessa oleva ensimmäinen suuntauselin (221) kääntää kölivartta (103) akselin (X1) suhteen siten, että kölivarren profiili on veden virtaussuuntaan nähden halutussa kohtauskulmassa. Toimielimen (207) kääntäessä kölivartta (103) enimmillään tyypillisesti alle 90 astetta, esim. edullisesti noin +/- 76 astetta, — ensimmäisen suuntauselimen (221) on käännettävä kölivartta (103) akselin (X1) suhteen kölivarren profiilin pitämiseksi oleellisesti kohtisuoraan veden virtaussuuntaan nähden tai halutun kohtauskulman asettamiseksi. Ko. suuntauselimen toinen pää on kiinnitetty sopivalla monisuuntaisesti liikkuvalla nivelellä (401), esimerkiksi pallonivelellä, veneen rungossa kiinni olevaan — säätöelimeen (313).

S Suuntauselin (221) voidaan toteuttaa esimerkiksi haarukkamaisena, jossa holkin a (403) sisälle on pituussuunnassa liikkuvasti ja akselinsa ympäri kääntyvästi asennettu N tankomainen osa (402) kiinnikkeineen. Tällainen suuntauselimen toteutusesimerkki = 30 on esitetty kuviossa 6b periaatekuvantona kahdesta suunnasta, siten että käytössä E yhteenliitetty haarukka- ja tankomainen osa on kuviossa esitetty erikseen.

3

O &

Kun nivelen (401) keskipiste on köliakselilla (X3), kölivarren (103) kohtauskulma veden virtauksen suhteen pysyy kölivartta kääntäessä muuttumattomana.

Köliakseli (X3) kulkee akselien (X1) eli kölivarren pituusakselin ja (X2) eli kölivarren pystysuoran kääntöakselin leikkauspisteen kautta ja se on yhdensuuntainen veneen — keskilinjan kanssa.

Nivel (401) on kiinnitetty pituudeltaan muuttuvaan yhdistyskappaleeseen (402), esimerkiksi tappiin, joka liikkuu holkin sisällä lineaarisesti ja kääntyy vapaasti.

Holkkiin on kiinnitetty yksityiskohtaa esittävässä kuviossa 6b edestä ja sivulta kuvattu haarukka (404), joka on yhdistetty edelleen kölivarteen akselitapilla, joka kulkee kölivarren läpi.

Nivel (401), tappi (402), holkki (403) ja haarukka (404) on esitetty yksityiskohtana edestä ja sivusta kuviossa 6b.

Mikäli nivelen (401) keskipiste nostetaan tai lasketaan säätöelimellä (313) suhteessa yllä kuvattuun köliakseliin (X3), kölivarren (103) ja sen profiilin kohtauskulma veden virtauksen suhteen muuttuu.

Kohtauskulmaa säätämällä voidaan siten säätää — profiiliin kohdistuvaa nostevoimaa.

Painolastibulbi (105) on liitetty kölivarteen (103) akselitapilla (320), jonka varassa painolastibulbia (105) voidaan kääntää kuvan 6a mukaisesti kulman (€) verran kölivarren leikkauspinnan tasossa, kuvan esimerkissä maksimissaan noin 36 astetta. — Toisen suuntauselimen (222) toteutuksena voidaan esimerkiksi käyttää sähkömoottoria, johon on kytketty kuularuuvi ja joka liikuttaa kuvassa 6a esitetyn mukaisesti kölivarren sisälle sijoitettua käyttöakselia (311) lineaarisesti akselin (X1) suuntaisesti.

Käyttöakselin liikkuessa lineaarisesti se kääntää bulbia akselitapin varassa, enimmillään 30-40 astetta, edullisesti enimmillään noin 36 astetta, — toimielimen (207), esimerkiksi hydraulisylinterin toteuttaman kääntökulman vasemmalle ja oikealle sivulle ollessa hieman alle 90 astetta, edullisesti esim. +/- 76 3 astetta. oO N Toimielimen (207), esimerkiksi hydraulisylinterin kääntäessä kölivartta akselin (X2) = 30 — suhteen ja ensimmäisen suuntauselimen (221) kääntäessä kölivartta akselin (X1) E suhteen, painolastibulbin (105) kohtauskulma veden virtauksen suhteen muuttuu.

Oo Kääntämällä samanaikaisesti painolastibulbia (105) toisella suuntauselimella (222), = esimerkiksi sähkömoottorin avulla käyttöakselin (311) välityksellä kölivarren (103) > määrittämässä pystytasossa, saadaan painolastibulbin (105) suunta pidetty N 35 — haluttuna, esimerkiksi otsapinta pidettyä veden virtauksen suhteen mahdollisimman pienenä ja siten veden vastuksen kannalta edullisena.

Keksinnön kolmannen suoritusmuodon yksityiskohtainen selostus Edellä mainittuun nähden vaihtoehtoisena sovellutuksena kuvioon 9 viitaten, kölirakenne voidaan toteuttaa myös niin, että kölipaino on integroitu käännettävään — kölivarteen (103), jolloin erillistä, laakerin avulla kiinnitettyä painolastibulbia (105) ei tarvita. Silloin ei myöskään tarvita bulbin suuntaukseen liittyvää käyttöakselia (311) ja toista suuntauselintä (222). Koska kölivarsi on tässäkin sovellutuksessa muotoiltu profiiliksi, profiilin — suuntaamisen periaate on sama kuin toisessa suoritusmuodossa. Ensimmäinen suuntauselin (221) kääntää kölivartta (103) akselin (X1) suhteen siten, että kölivarren profiilin kohtauskulma veden virtaukseen suhteen on halutun suuruinen, esimerkiksi joko niin, että veden virtausta vastaan oleva otsapinta on mahdollisimman pieni ja kölivarsi on vedenvastuksen kannalta siten optimaalisessa asennossa tai niin, että — köliprofiili on halutussa kohtauskulmassa, jolloin voidaan säätää köliin kohdistuvaa nostevoimaa. Kuten kuviossa 9 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 perusajatuksen puitteissa muunnella kulloistenkin käyttötarkoitusten ja sovellutusten mukaisesti. Näin ollen on ensinnäkin selvää, että edellä kuvatun tyyppisessä ratkaisussa käytetyt tekniset toimilaitteet ja mekanismit — voidaan toteuttaa hyvinkin monilla tavoin esim. yhdistämällä mekaanisia ja hydraulisia toimintoja tai hyödyntämällä esim. akkutoimisesti käytettäviä yksittäisiä S toimi- tai ohjauslaitteita. a On myöskin selvää, että esimerkiksi mittausantureita ja reaaliaikaisia tai taulukoituja N mittaustuloksia käyttämällä voidaan tehostaa ja avustaa tai automatisoida keksinnön = 30 — mukaisen kölirakenteen käyttöä eri käyttö- ja purjehdustilanteissa. z

S 5 &

Claims (15)

Patenttivaatimukset:

1. Järjestely vesikulkuneuvon kölirakenteen säätöön, jolloin tarkoituksena on erityisesti liikutettavalla kölievällä varustetun, ainakin osittain omavoimaisen vesikulkuneuvon (101), — kuten purjeveneen tai vastaavan, pituussuuntaa vastaan kohtisuorassa pystytasossa tapahtuvan kallistuksen hallintaan tarkoitetun kölievän säätö, tunnettu siitä, että järjestelyyn kuuluu vähintään yksi suuntauselin (221), jolla säädetään kölievän profiilin kohtauskulma veden virtaussuuntaan nähden, että kölievän liikuttaminen on toteutettu kiinnittämällä kölievän yläosa oleellisesti veneen — pituussuuntaisen akselin ympäri pyörivään laakerimekanismiin (409) ja kallistamalla kölievän alaosa kallistuselimen (405) avulla sivullepäin ja että profiilin kohtauskulman säätö on toteutettu kallistamalla kölievän yläosan kääntöakseli siten, että se veneen (101) sivusta katsottuna poikkeaa alkuperäisestä suunnastaan.

2. Vaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kölievä sisältää liikkuvan, ainakin osittain profiiliksi muotoiltuun kölivarren (103).

3. Vaatimuksen 2 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kölievän kölivarren (103) alapäähän on asennettu painolastibulbi (105).

4. Vaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että profiilin kohtauskulman säätö on toteutettu kallistamalla kölievän yläosan kääntöakseli siirtämällä vähintään yksi kölievän tukilaakerista (409) veneen (101) sivusta katsottuna ylös- tai alaspäin.

5. Vaatimuksen 4 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että tukilaakerin (409) siirto veneen S (101) sivusta katsottuna ylös- tai alaspäin on toteutettu siirtoelimellä (403), joka hallitusti a siirtää laakerin sijaintia halutun määrän ylös tai alas. = 30

6. Vaatimuksen 4 tai 5 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että tukilaakeria (409) veneen E (101) sivusta katsottuna ylös- tai alaspäin siirtävä siirtoelin (403) on toteutettu tukilaakerin © (409) sijoituksella epäkeskolevyyn (403) ja kääntöakselin pakottamisella rakolevyllä (408) = veneen ylhäältä katsottuna keskiasentoon, siten että epäkeskolevyä (403) kääntämällä > laakerin sijainti siirtyy halutun määrän ylös tai alas. N 35

7. Järjestely vesikulkuneuvon kölirakenteen säätöön, jolloin tarkoituksena on erityisesti liikutettavalla kölievällä varustetun, ainakin osittain omavoimaisen vesikulkuneuvon (101),

kuten purjeveneen tai vastaavan, pituussuuntaa vastaan kohtisuorassa pystytasossa tapahtuvan kallistuksen hallintaan tarkoitetun kölievän säätö, tunnettu siitä, että järjestelyyn kuuluu vähintään yksi suuntauselin (221), jolla säädetään kölievän profiilin kohtauskulma veden virtaussuuntaan nähden ja että kölievän liikuttaminen on toteutettu kiinnittämällä — kölievän yläosa veneen tasoon nähden oleellisesti pystysuoran akselin (x2) ympäri pyörivään laakerimekanismiin (307, 309) ja kääntämällä kölievä tämän akselin (x2) ympäri.

8. Vaatimuksen 7 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kölievä sisältää liikkuvan, ainakin osittain profiiliksi muotoiltuun kölivarren (103).

9. Vaatimuksen 8 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kölievän kölivarren (103) alapäähän on asennettu painolastibulbi (105).

10. Vaatimuksen 7, 8 tai 9 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kölievän liikuttaminen on — toteutettu kölirakenteiden kääntyvään osaan ja veneen (101) runkoon kiinnitetyllä toimielimillä (207).

11. Vaatimuksen 9 tai 10 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että toimielimet (207) on toteutettu yhdellä tai useammalla hydraulisylinterillä.

12. Vaatimuksen 9, 10 tai 11 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kölivarsi (103) ja siten myös varren profiili on laakeroitu (302, 303) kölivarren suuntaisen akselin (x1) ympäri kääntyväksi.

13. Vaatimuksen 12 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että kölivarren (103) etureuna on ensimmäisellä suuntauselimellä (221) kytketty osoittamaan säätöelimellä (313) asetettua 3 referenssipistettä siten, että kääntäessä kölivartta (103) pystylaakerilla (307, 309), varsi ja S varren profiili pakotetusti myös kääntyy kölivarren suuntaisen laakerin (302, 303) varassa N ensimmäisen suuntauselimen (221) pakottamana. N 30 E

14. Vaatimuksen 13 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että säätöelimellä (313) © ensimmäiselle suuntauselimelle (221) asetettua referenssipistettä voidaan säätää veneen = sivusta katsottuna ylös- tai alaspäin, vaikuttaen pystysuoran akselin (x2) ympäri pois > keskiasennosta käännetyn kölivarren (103) profiilin kohtauskulmaan. N 35

15. Vaatimuksen 13 tai 14 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että säätöelin (313) on toteutettu lukittavana vipuvarrena.