FI59762C - Med hopfaellbara propellerblad foersedd propeller saerskilt foer segelbaot med stationaer motor - Google Patents

Description

------ -I ra, KUULUTUSJULKAISU _ _ _ , ^ (11) utlAggninosskrift 5 97 62 C MB Patentti .ty;:nr.:-ity 12 10 19J1 ' Patent moddelat ^ ^ (51) Kv.ik.3/int.ci.3 B 63 H 1/24 SUOMI—FINLAND (M) PM«ittlh<k«nMM — Pte*ntMieknln| 2125/7*+ (22) HakamltpUvl — Ana6knlng*daf 10.07 · 7*+

' ' (23) Alkuptlvi —Glttlghttsdaf 10.07.7U

(41) Tullut JulklMkal — Bllvlt offwitllf 12.01.75

Patentti- ja rekisterihallitut .... ..... , . ,, .., _ ^ _ . . , (441 Nlhtlvllulptnon fa kuuLlulkaliun pvm. —

Patent· och registerstyreleen An*ekan utlagd och uttskriftMi public·rad 30.06.81 (32)(33)(31) pyydetty «Μ«ΙΙ(·μ—fegtrd prtorHvt n. 07.7 3 23.IO.73 Iso-Britannia-Storbritannien(GB) 330UU/73, U9219/73 (71) Gori Vaa*k as, Dyrehavevej 38, BK-6000 Kolding, Tanska-Danmark(DK) (72) Nils Oluf Ehrenskjöld, Kolding, Torben Munk, Virum, Tanska-Danmark(DK) (7U) Berggren Oy Ab (5U) Kokoontaitettavilla potkurinsiivillä varustettu potkuri erityisesti purjeveneen pysyväksi asennettua moottoria varten - Med hopfällbara propellerblad försedd propeller särskilt för segelbät med stationär motor

Keksintö koskee aluksen potkuria, erityisesti veneitä varten, jossa on käyttöakselin päähän kiinnitetty potkurin napa, johon on tehty yksi tai useampia akselinsuuntaisia uurteita, sekä uurteisiin laakeroidut potkurinsiivekkeet, jotka voivat kääntyä akselien ympäri, jotka sijaitsevat ainakin likimäärin kohtisuorassa käyttöakselin keskiviivaan nähden. Tällaisia potkureita käytetään yleisesti apu-moottorilla varustetuissa purjeveneissä, joissa tavanomainen, kiin-" teillä siivekkeillä varustettu potkuri huomattavasti vastustaisi ve neen liikettä veden läpi, kun sillä ajetaan purjein. Tämän vastuksen pienentämiseksi on kehitetty potkureita, joiden siivekkeet on sillä tavoin kiinnitetty potkurin akseliin tai napaan, että ne pääsevät vapaasti kääntymään työasennon, jossa ne pistävät säteen suunnassa ulospäin navasta, ja lepoasennon välillä, jossa siivekkeet ovat kääntyneinä kokoon, peräänpäin, siten, että ne käytännöllisesti katsoen ovat potkurin akselin suuntaisina. Siivekkeet kääntyvät perään-päin veden paineen vaikutuksesta, kun vene kulkee eteenpäin moottorin seistessä. Tässä kokoonkäännetyssä asennossa siivekkeillä on vain hyvin pieni vesivastus. Kun moottori käynnistetään, siivekkeet kääntyvät ulospäin toiminta-asentoonsa keskipakovoiman vaikutuksesta.

2 59762

Ennestään tunnetut, kokoonkääntyvillä siivekkeillä varustetut potkurit on sovitettu sellaisiksi, että siivekkeet - kääntyessään ulospäin potkurin pyörinnän johdosta veneen kuljettamiseksi - joutuvat nojaamaan vastetta vastaan asennossa, jossa niiden keskiviivat muodostavat 90° kulman potkurin akselin kanssa. Toimiessaan siivekkeet vaikuttavat veteen peräänpäin suunnatulla paineella, jolloin siivekkeet itse työntyvät eteenpäin. Potkurin siivekkeet toimivat tällöin täysin samalla tavalla kuin tavanomaisen jäykän potkurin siivekkeet, ja potkurin siivekkeiden muotokin on sen vuoksi sama kuin tavanomaisessa potkurissa, niin että ne toimivat optimaalisti silloin kun ne ovat siinä asennossa, että niiden keskiviivat tekevät 90° kulman potkurin akselin kanssa.

Sen sijaan kun potkuri pyörii vastakkaiseen suuntaan venettä peruutettaessa, potkurin teho on olennaisesti pienempi, mikä johtuu veden reaktiovoimasta, joka pyrkii kääntämään potkurinsiivekkeet kokoon. Tällöin keskipakovoima kuitenkin vaikuttaa potkurinsiivekkeisiin voimalla, joka pyrkii kääntämään ne toiminta-asentoon. Näistä olosuhteista on käytännössä seurauksena se, että siivekkeet peruutuksen aikana asettuvat asentoon, jossa niiden keskiviivat muodostavat 50-70° kulman potkurin keskiviivan peräänpäin olevan jatkeen kanssa.

Tässä asennossa potkurin tehokas läpimitta on 15-20 % pienentynyt. Koska tehon kulutus on suhteellinen läpimitan 5· potenssiin, potkuri pystyy tällöin toimimaan vain alle 30 %:lla siitä tehosta, jolla se toimii eteenpäin ajettaessa. Tästä johtuu se, että tähän mennessä tunnetut, kokoonkääntyvillä siivekkeillä varustetut potkurit eivät ole tehokkaita peruutettaessa.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan kokoonkääntyvillä siivekkeillä varustettu potkuri veneitä varten, jonka potkurin resultoiva teho peruutettaessa ja eteenpäin ajettaessa on olennaisesti suurempi kuin tämän tyyppisten ennestään tunnettujen potkureiden. Tämä saavutetaan sillä, mikä on ilmaistu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkki-osassa. Potkurin siivekkeet voivat siis kääntyä kokoonkäännetystä asennostaan ei ainoastaan mainittuun 90°-asentoon, vaan sen ylikin. Siivekkeet eivät näin ollen asetu, eivät peruutettaessa eivätkä eteenpäin ajettaessa, mainittuun 90°-asentoon. Kun potkurin siivekkeet on muotoiltu niin, että niiden teho on suurimmillaan, kun ne ovat kääntyneinä esim. 110-130° pois kokoonkääntyneestä asennosta, potkurilla on likimäärin sama teho peruutettaessa, jolloin siivekkeet ovat asen- 3 59762 nossa, jossa ne ovat kääntyneinä 50-70° pois kokoonkääntyneestä asennosta, edellyttäen, että potkurin siivekkeiden muoto on sovitettu tämän funktion mukaiseksi.

Keksintö koskee myös potkurin siivekettä edellä selitetyn tyyppistä potkuria varten. Tärkeätä on, että tällaisen potkurin siivekkeillä on riittävän suuri massa, jotta ne kääntyvät toiminta-asentoonsa keskipakovoiman vaikutuksesta. Pienehköjen alusten ja veneiden potkurinsiivekkeet valmistetaan kuitenkin etupäässä keveistä aineista kuten muovista, ja tällaisilla siivekkeillä ei ole riittävän suurta massaa kokoonkääntyvissä potkureissa käyttöä varten. Painavampaa ainetta oleva, esim. pronssinen kokoonkääntyvä potkuri olisi olennaisesti kalliimpi kuin normaali, kiinteäsiivekkeinen potkuri, ei ainoastaan siivekkeiden erikoisen kääntyviksi asentamisen, vaan myös jokaisen potkurinsiivekkeen välttämätön, työlään jälkityöstön johdosta. Patenttivaatimuksen 2 mukaan saavutetaan se, että voidaan käyttää muovisia tai mitä tahansa muuta kevyttä ainetta olevia potkurinsiivek-keitä.

Kokeet ovat osoittaneet, että tyydyttävän toimintakyvyn saavuttamiseksi ei ole välttämätöntä, että koko potkuri on valmistettu metallista, koska - mitä keskipakovoiman vaikutukseen tulee - on vähemmän tärkeätä, onko potkurinsiivekkeiden sisimmillä, lähinnä potkurin keskiviivaa olevilla osilla suuri massa vai ei. Kunhan sopiva osa siivekkeiden uloimmasta osasta on raskasta metallia, potkurinsiivekkeiden painopiste sijaitsee riittävän pitkän matkan päässä potkurin keskiviivalta, jotta siivekkeet kääntyvät ulos toiminta-asentoon, kun moottorin potkurinakselin pyörintä alkaa.

Keksintö selitetään seuraavassa lähemmin oheisen piirustuksen yhteydessä, jossa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen potkurin erästä so-vellutusmuotoa takaa nähtynä, kuviot 2a-d esittävät potkuria, siivekkeet eri asennoissa, sivulta nähtynä, kuvio 3 on diagramma, joka havainnollistaa uloskääntymismomenttia potkurinsiivekkeen kulman, so. siivekkeen keskiviivan ja potkurin keskiviivan peräänpäin ulottuvan jatkeen välisen kulman funktiona, kuvio esittää potkuria suuremmassa mittakaavassa sivulta nähtynä, ja kuviot 5 ja 6 esittävät kahta erilaista potkurinsiivekkeen sovellutusmuotoa edestä nähtynä.

Kuviot 1 ja 2 esittävät käyttöakseliin kiinnitettyä aluksen potkuria, jossa on napa 2 ja joukko potkurinsiivekkeitä 1, jotka on sillä 4 59762 tavoin laakeroitu kääntyviksi napaan 2, että ne kukin erikseen voivat vapaasti kääntyä potkurin akselin pituuskeskiviivan sisältävässä tasossa. Potkurinsiivekkeet on sinänsä tunnetulla tavalla yhdistetty toisiinsa mieluimmin toisiinsa lomistuvien hammassegmenttien avulla sillä tavoin, että niiden on pakko kääntyä yhdessä. Siivekkeet on muuten laakeroitu vapaasti kääntyviksi. Kuvio 2d esittää potkurin-siivekkeitä kokoonkääntyneinä, ja kuviot 2a-c esittävät siivekkeitä eri kulma-asennoissa.

Kuvion 3 käyrä A esittää potkurinsiivekkeisiin vaikuttavaa ulos-kääntymismomenttia, jolla keskipakovoima pyrkii kääntämään niitä ulospäin. Momentti on esitetty siivekkeiden kulma-asennon funktiona. 0°:ssa keskipakovoima on pieni, mutta riittävä panemaan siivekkeiden uloskääntyminen alkuun. 90°C:ssa keskipakovoima on suurimmillaan, mutta uloskääntymismomentti on pieni tai nolla, koska se tällöin vaikuttaa potkurinsiivekkeiden keskiviivan suunnassa.

Kun potkuri pyörii vedessä, siivekkeisiin vaikuttaa hydrodynaaminen reaktiovoima. Eteenpäin ajettaessa tämä voima tulee keskipakovoiman lisäksi, kunnes siivekkeet ovat saavuttaneet 90°-asennon. Tässä asennossa ja niissä siivekkeiden asennoissa, jossa siivekkeiden keskiviivojen ja käyttöakselin keskiviivan välinen kulma on yli 90°, hydrodynaaminen voima sen sijaan vaikuttaa keskipakovoimaa vastaan.· Katkoviivakäyrä B kuviossa 3 esittää hydrodynaamisen voiman johdosta potkurinsiivekkeeseen vaikuttavaa vääntömomenttia, joka eteenpäin ajettaessa pyrkii kääntämään siivekettä ulospäin siivekkeen uloskään-tymiskulmaan nähden. Sekä itse hydrodynaamisella voimalla että sen vääntömomentilla on suurin arvonsa siivekekulman ollessa 90°· Resul-toiva uloskääntymismomentti ilmenee käyrästä C. Potkurinsiivekkeet ovat tasapainossa sillä kohdalla kuviossa 3, jossa käyrillä A ja B on sama arvo, mutta vastakkainen etumerkki. Tällä kohdalla käyrä C leikkaa 0-viivan.

Kun alus peruuttaa, hydrodynaaminen voima vastaa katkoviivaa D, ja käyrä E esittää resultoivaa voimaa. Niin kuin näkyy, tasapainopis-teet sijaitsevat molemmin puolin 90°-pistettä. Potkuri voi sen vuoksi olla konstruoitu ja muotoiltu sillä tavoin, että sen läpimitta ja nousu antavat normaalin toiminnan peruutettaessa ja vastaavasti eteenpäin ajettaessa silloin, kun potkurinsiivekkeet ovat ulos kääntyneinä likimäärin 65° ja vastaavasti 125°, jolloin varmistetaan maksimitehokkuus sekä eteenpäin ajettaessa että peruutettaessa.

5 59762

Sen lisäksi saavutetaan se etu, että potkuri itsestään asettuu vakiota potkurinakseliin vaikuttavaa vääntömomenttia vastaavasti kierros-luvun ollessa vakio, aluksen vauhdista riippumatta. Jos vauhti hidastuu vastuksen suurenemisen johdosta, niin tällöin myös potkurin-siivekkeisiin vaikuttava hydrodynaaminen voima suurenee, jolloin siivekkeet kääntyvät toiseen kulma-asentoon, joka vastaa suurempaa uloskääntymismomenttia, jolla keskipakovoima vaikuttaa siivekkeisiin. Tässä asennossa potkurin läpimitta on pienempi, niin että myös siivekkeisiin vaikuttava voima ja samoin potkurin akseliin vaikuttava vääntömomentti ovat pienemmät. Vauhdin ollessa hitaampi ja kierros-luvun vakio, potkurin akseliin vaikuttava vääntömomentti sen vuoksi suurenee vähemmän kuin tavanomaisessa potkurissa, mikä on tärkeätä silloin, kun potkuria pyörittää polttomoottori.

Keksintö ei ole rajoitettu veneiden ja laivojen potkureihin, sillä edellä selitetyt käytön aikaiset edut voidaan saavuttaa millä tahansa potkurielimellä siitä väliaineesta riippumatta, jossa potkuri toimii, ja siitä riippumatta, onko potkuri asennettu liikkumattomaan vai liikkuvaan osaan, so. onko sen tehtävänä liikuttaa väliainetta vai liikuttaa jotakin kappaletta väliaineessa.

Myös kuviossa 4 esitetyssä sovellutusmuodossa potkurissa on napa 2, johon on kääntyviksi laakeroitu kaksi potkurinsiivekettä 4, jotka voivat kääntyä täysin viivoin esitetyn toiminta-asennon ja katkoviivoin esitetyn lepoasennon välillä. Potkurinsiivekkeiden sisäosat voivat olla lomistuneina toisiinsa hammassegmenttien 6 avulla siivekkeiden kääntymisen samanaikaisuuden varmistamiseksi.

Kumpikin siiveke on laakeroitu kääntyväksi akselin 14 ympäri potkurin navassa 2 olevassa uurteessa 5. Uurteet ulottuvat akselin 14 molemmille puolille siten, että kumpikin siiveke voi kääntyä ulospäin katkoviivoilla esitetystä asennosta asentoon, joka vastaa yli 90° kulmaa.

Keksinnön mukaan suurin osa siivekkeistä 4 on valmistettu sopivasta muoviaineesta, mutta niiden uloin osa 8 on raskasta ainetta, esim. pronssia, ja ankkuroitu muoviosaan millä tahansa tarkoituksenmukaisella tavalla.

Kuviosta 5 näkyy, miten siivekkeiden ulko-osassa 8 voi olla lohen-pyrstönmuotoinen osa 10, jonka avulla se on ankkuroitu siivekkeen muu- 6 59762 hun osaan, joka on valettu lohenpyrstönmuotoisen osan 10 ympärille. Siivekkeiden uloin osa 8 on lisäksi ankkuroitu metallisydämen 12 avulla, jonka sisäinen pääteosa on kiinnitetty hoikkiin 13, joka on laakeroitu kääntyväksi kääntymäakselille 14.

Kuvio 6 esittää potkurinsiivekettä, jossa on painava ulko-osa 8, joka on kokonaan suljettuna muoviaineen sisään. Siivekkeen painavan osan oikein keskistämiseksi valumuottiin ennen muovikappaleen valua, painavassa osassa 8 on väliketapit 16.

Tarkoituksenmukaisinta kuitenkin on, että vähintään jokin osa potku-rinsiivekkeen harkkomaisesta, painavasta ulko-osasta 8 on paljaana, koska mahdollisesti tarpeellinen painavan osan painon asettelu potkurin tasapainottamiseksi täten helpottuu.

Keksintö ei suinkaan ole rajoitettu edellä esitettyihin sovellutus-muotoihin, sillä kokoonkääntyvät potkurinsiivekkeet, joissa on painava ulko-osa ja keveämpää ainetta oleva muu osa, voi olla muotoiltu millä tahansa tarkoituksenmukaisella tavalla.

Claims (4)

1. 7 59762
2. 1. Potkuri, erityisesti veneeseen ja sitä tyyppiä, joka käsittää navan (2), joka on kiinnitetty käyttöakselin päähän ja joka on varustettu yhdellä tai usealla akselinsuuntaisella uurteella (b), joissa potkurin siivekkeet ovat taittuvasti nivelletyt akseleiden (14), jotka ovat ainakin suurin piirtein kohtisuorassa siivekkeiden pituussuuntaa ja käyttöakselin äkselisuuntaa vastaan, ympäri salliakseen sen, että kukin siiveke voi siirtyä aseman, joka on kohtisuorassa käyttöakselin akselisuuntaa vastaan ja aseman, joka on suurin piirtein samansuuntainen käyttöakselin akselisuunnan kanssa, välillä, kun siihen samanaikaisesti vaikuttaa keskipakovoima ja aksiaalinen voima, jonka aikaansaa väliaine, johon potkuri on asetettu, tunnet-t u siitä, että kukin uurteista (5) on käyttöakselin suuntainen niin pitkälle potkurin siivekkeen niveltapin (14) suhteen, että jokainen potkurin siiveke voi pyörimissuunnasta riippuen, ottaa asennon jommalle kummalle puolelle sitä asentoa, joka on kohtisuorassa käyttöakselin akselisuunnan suhteen.
3. 2. Potkurin siiveke patenttivaatimuksen 1 mukaiseen potkuriin, tunnettu siitä, että siiveke koostuu aineesta, jonka ominaispaino on alhainen, esimerkiksi muovista ja että siivekkeen ulommaiseen osaan on asennettu ominaispainoltaan korkea metalli-osa (8) niin, että syntyy keskipakovoima, joka on riittävän suuri ympäröivästä väliaineesta johtuvan, potkurin siivekkeeseen vaikuttavan, · aksiaalisen voiman suhteen, jotta potkurin siiveke asettuu optimaaliseen asentoon.
4. 1. Propeller, speciellt tili en bät, och av den typ som inbegri-per ett nav (2), vilket är fäst vid en drivaxels ände och vilket är försett med en eller flera, axiellt förlöpande slitsar (5), i vilka propellerbladen är vikbart ledade kring axlar (14), vilka förlöper ät-minstone ungefärligen vinkelrätt mot bladens längsriktning och mot drivaxelns axelriktning, för att medge att varje blad kan förflytta sig mellan ett läge vinkelrätt mot drivaxelns axelriktning och ett läge ungefärligen parallellt med drivaxelns axelriktning under samtidig päverkan frän centrifugalkraften och den axiella kraft som alstras av det medium i vilket propellern är placerad, kännetecknad av att var och en av skärorna (h)