FI67521B - Roder foer vattenfarkoster och flytande anordningar - Google Patents

Description

ΙΜ2Τ*Ι [B] mxKWULUTUSjULKAlSU ,Ίη0Λ

ΪΑ 1 ' UTLÄGGNINGSSKIUFT D/DZ I

C Patent’-! zyl.ir.z 10 -1 lv35 ^ ^ (51) k».il/taco.3 B 63 H 25/38 SUOMI—FINLAND (21) ρ«·*«ιιι·ιμμ·ι»—feMMmMa** 791381 (22) H*k«mtap*hf» — Ameknlngidkf 27.04.79 ' ' (23) ANtupaM—GlMghacsdaf 27.04.79 (41) Tullut JuIUmW — Uhrit offwtllg 11 i 1 jn

Patentti* ja rekisterihallitus .. _ ________ ._,, ,, „ .

, .__ . ^_, (44) NShtMMpwion |t teuLlulkatoMi pvm.—

Patent- och registarstyralsan v AmM» utiigd och «Ukrift·#. public**} 31.12.84 (32)(33)(31) Pyy«**t*y «tuoikaut—togird prtoriut 10.05.78

Saksan Li ittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2820355.6 Toteennäytetty-Styrkt (71) Jastram-Werke GmbH KG, Billwerder Billdeich 603, 2050 Hamburg 80,

Saksan Liittotasava1ta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Peter Jastram, Wentorf, Claus Jastram, Hamburg, Jochim Brix, Hamburg, Friedrich Weiss, Ahrensburg, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (74) Oy Kolster Ab (54) Peräsin vesialuksia ja kelluvia laitteita varten - Roder för vatten-farkoster och flytande anordningar Tämä keksintö liittyy vesialuksen tai kelluvan laitteen peräsimeen, jossa on evä, jota voidaan kääntää peräsinlavasta riippumatta .

Peräsimet ovat säännönmukaisesti ohjauslaitteita, joita on yksittäin tai lukuisammin asennettu aluksen perään ja jotka aikaansaavat, yhdessä potkurivaikutuksen kanssa tai ilman sitä, perä-sinkulmaan asetettuina, aluksen ohjaamiseen tarvittavan peräsin-vaikutuksen. Peräsiminä voidaan kuitenkin myös pitää hallintalaitteita, jotka on asennettu aluksen keulaosaan ja esimerkiksi pora-lauttojen jalkoihin puoliksi vedenalaisten alusten kellukkeisiin.

Vesialukset ja kelluvat laitteet kiinteiksi tai liikkuviksi uppoumakappaleiksi ja -rakenteiksi, merellä sijaitseviksi lavoiksi tai porauslavoiksi. Hinattavat alukset, kuten kuljetusponttoo-nit ja proomut sekä uivat telakat katsotaan myös vesialuksiksi ja kelluviksi laitteiksi.

On tunnettua, että 2/3 peräsinvaikutuksesta saadaan aikaan — - r "..: 2 67521 imupuolella ja 1/3 painepuolella. Riippuen peräsimen puolien suhteesta sekä siitä, sijaitseeko peräsin potkurivirrassa tai sen ulkopuolella, esiintyy virtauksen irtoamista imupuolella, kun pe-räsinkulma on 15-35°. Tämän estämiseksi käytetään lentokoneissa solasiivekkeitä, kun taas laivanrakennuksessa, missä peräsimen molempien puolien tulee vaikuttaa, ovat käyttökelpoisiksi osoittautuneet konekäyttöiset ja siten lepuutettavat roottorit, jotka on sijoitettu joko peräsimen etureunaan tai moniosaisten taipeiden sisään.

Sellaisten roottoreiden käyttövoima on erittäin vähäinen verrattuna saavutettavissa olevaan vaikutukseen. Aluksen peräsimen painepuolen vaikutusta voidaan parantaa asentamalla evät peräsimen takareunaan, niin että niitä voidaan pakko-ohjatusti säätää tai käyttää ja niinmuodoin kytkeä irti peräsimen takareunasta.

Peräsimen lavan voimaparin erottamiseksi peräsintukin voimaparista tunnetaan johdepääperäsimet sekä puolittain saranoitu-vat peräsimet. Eräs tunnettu peräsinasennelma käsittää onton akselin, joka absorboi taivuttavan voimaparin, sekä samankeskeisesti sen sisällä kulkevan umpiakselin, joka siirtää vääntömomentin peräsimeen.

Yleensä on laivan peräsimen sivupinta rajoitettu. Sen korkeutta rajoittaa yläpäässä lanneviiva ja alapäässä minimietäisyys alustuesta. Pidentämisen estää laivan takareuna ja minimietäisyys potkurista sekä pitkien peräsimien epäedullinen hydrodynaaminen vaikutus peräsinvoiman suurenemiseen funktiona peräsinkulmasta.

Siten ei pelkästään sivupinnan suurentaminen ole aina sopiva tai käytännöllinen keino peräsinvoiman lisäämiseksi. Lisäksi kasvattaisi tämä vastusta, teräksen painoa ja peräsimen voimapareja.

Myös työntöominaisuudet huononisivat johtuen tästä välttämättä aiheutuvasta profiilin paksunemisesta.

Tämän keksinnön päämääränä on tarjota vesialukseen, erityisesti suureen tai melko suureen vesialukseen, peräsin, joka toimii normaalina yksirunkoisena peräsimenä tavanomaisilla ajo-nopeuksella ja joka, silloin kun on tarpeellista, eli liikuttaessa hitaasti, vaarallisilla alueilla tai matalassa vedessä, voidaan muuttaa suurtehoperäsimeksi, jonka painepuolen vaikutus kasvaa ja imupuolta voidaan säätää peräsimen osia aktivoimalla.

67521 Tämän päämäärän saavuttamiseksi ehdotetaan peräsintä, jolle keksinnön mukaan on luonteenomaista, että vähintään yksi sinänsä tunnetun roottorin muotoinen, aktivoitu osa on sovitettu pääperäsimen etureunaan ja/tai tämän ja evän väliin tai pääperä-simen ja sen eteen sijoitetun, sinänsä tunnetun kiinteän rakenteen, kuten johtopään väliin, ja siitä että jokainen roottori pyörii riippuen pääperäsimen asetuksesta virtaussuuntaan nähden.

Keksinnön mukaisen peräsinrakenteen etuna on, että laivan peräsin on varustettu osilla, joita käytetään ja jotka lepuutetaan peräsimen sisäpuolelta. Näihin aktivoituihin lisäosiin kuuluu roottorit imupuolen ohjaamiseksi sekä evät painepuolen tehon lisäämiseksi. Tässä suurtehoperäsimessä ei tarvita mitään erityisiä vahvistuksia peräsimen tai laivan kiinnityskohtiin, koska peräsintä voidaan käyttää tavanomaisena yksirunkoisena peräsimenä, kun ajetaan normaaleilla nopeuksilla. Kun seurataan jotain reittiä, on mahdollista jopa ohjata laivaa pelkästään evän avulla, jolloin liikkumaton peräsin toimii lisäkölinä ja lisää siten aluksen reit-tivakavuutta olennaisesti. Vain alhaisilla nopeuksilla, jolloin peräsimen teho tunnetulla tavalla heikkenee, aktivoidaan roottori ja evä, niin että suurtehoperäsimen koko teho otetaan käyttöön.

Jos pääperäsin on juuttunut, voidaan kääntyvää evää käyttää hätä-peräsimenä. Jos juuttunut pääperäsin ei ole laivan pituussuunnassa, voidaan siitä aiheutuva haitallinen perävaikutus ainakin osittain estää kiertämällä roottoria vastakkaiseen suuntaan, ohjaamisen helpottamiseksi evän avulla. Lisäksi on todettu, että ylisuuri, yli 35° peräsinkulma on erityisen edullinen.

Siten on keksinnön mukainen peräsin huomattava parannus tähän saakka tunnettuihin peräsinjärjestelyihin verrattuna. Pohjimmiltaan auttaa tämä peräsin selviytymään vaarallisista tilanteista ja välttämään merellä seuraukset onnettomuuksista, joista jotkut voivat johtua peräsimen toimintahäiriöistä tai potkuriviasta.

Piirustukset esittävät keksinnön kohdetta esimerkin avulla. Piirustuksissa esittää kuvio 1 horisontaalileikkausta peräsimestä, joka käsittää peräsinosan sekä evän, jonka peräsinosan eteen on asennettu roottori, kuvio 2 esittää horisontaalileikkausta peräsimestä, joka käsittää peräsinosan, johon on saranoitu evä ja jonka edessä on joh-depylväs, roottorin ollessa asennettu johdepylvään ja peräsinosan väliin, _ _._ι:__ j— 4 67521 kuvio 3 esittää horisontaalileikkausta peräsimestä, joka käsittää johdepylvään, peräsinosan ja evän ja jossa roottori on johdepylvään ja peräsinosan välissä sekä jossa toinen roottori on peräsinosan ja evän välissä, kuvio 4 esittää horisontaalileikkausta peräsimestä, joka käsittää peräsinosan siihen saranoituine evineen ja jossa roottori on sijoitettu peräsinosan ja evän väliin, kuvio 5 esittää evätyyppistä tasapainotettua peräsintä, jonka etureunaan on asennettu roottori, sivulta katsottuna, kuvio 6 esittää sivulta katsottuna evätyyppistä puoliksi tasapainotettua peräsintä, jonka etureunaan on asennettu roottori, ja kuvio 7 esittää pitkittäisleikkausta peräsinosasta, jossa on evä sekä laite evän kiinnittämiseksi.

Kuvioissa 1-4 esitetyt, osittain tasapainossa olevat peräsimet voivat olla rakenteeltaan lapaperäsimiä tai osittain saranoituja peräsimiä (kuviot 5 ja 6). Peräsimen sivupinta voi olla vakioprofiilinen suorakulmio, kuten on esitetty, mutta se voi olla myös vinokulmainen, ja profiili voi yleensä myös muuttua poikkipinnaltaan pituuden funktiona. Takareuna voi myös olla pyöristetty pystysuunnassa.

Kuvioissa 1-4 on tulovirran suuntaa peräsimeen nähden merkitty nuolilla X.

Kuviot 2 ja 3 esittävät kiinteään osaan kiinnitettyjä, epätasapainossa olevia, peräsimiä. Jos nämä osat ovat rakenteeltaan vapaastiseisovia ja profiloituja (kuten näkyy), ovat peräsimet niinsanottuja johdeperäsimiä. Jos osa on laivan peräsintukki tai kiinteä rakenne poraustasanteella, -lautalla tai kelluvalla lautalla tai niiden puomilla, on kysymyksessä niinsanottu kölinkanta-peräsin. Myös näiden peräsimien sivupinnat voivat olla suora- tai vinokulmaisia, tai niiden takareunat voivat olla korkeussuunnassa pyöristettyjä.

Kuten kuvioissa 1-4 esitetyistä keksinnönmukaisen peräsimen 10 suoritusmuodoista näkyy, koostuu peräsin peräsinosasta, johon on kiinnitetty evä, joka pannaan toimimaan ja kytketään irti peräsimen sisäpuolelta.

Kuviossa 1 merkitään peräsimen 10 peräsinosaa numerolla 11 ja evää numerolla 12. Jotta voitaisiin parantaa kuvion 1 mukaisten, osittain tasapainossa olevien, peräsimien imupuolen virtausta, on 5 67521 peräsimen etureunassa konevoimalla käyvä roottori 15 (kuvio 5).

Jos kuitenkin tämän suoritusmuodon peräsin on puoliksi saranoitu (kuvio 6), asennetaan roottori tällaisessa suoritusmuodossa ainoastaan peräsimen etureunan liikkuvaan alaosaan.

Virtauksen taipuman parantamiseksi kuvioiden 3 ja 4 suoritusmuodoissa on peräsinosan 31 tai 41 ja sen evän 32 tai 42 välissä roottori 33 tai 43, joka voidaan saattaa toimimaan tai lepuuttaa peräsimen sisäpuolelta. Tämä roottori liikkuu osoitettuun pyörimissuuntaan, kun peräsin asetetaan päin virtauksen suuntaa, kuten näkyy. Jos peräsin asetetaan vastakkaiseen suuntaan, vaihtuu roottorin pyörimisliike sen mukaisesti.

Kuvioiden 2 ja 3 suoritusmuotojen mukaisesti voi peräsinosas-sa 21 tai 31 olla johdepää tai kiinteä osa 24 tai 34, joka on asennettu peräsinosan eteen. Silloin on peräsinosan 21 tai 31 ja johteen tai kiinteän osan 24 tai 34 väliin asennettu roottori 25 tai 35, jonka kiertosuunta on valittu sen mukaan, missä asemassa peräsin on tulovirtaan nähden, aivan samalla tavoin kuin ylläkuvatuissa roottoreissa 33 ja 43. Imupuolella tulee roottorin pinnan liikkua samaan suuntaan kuin tulovirta.

Sekä roottorit että evät voidaan saattaa toimimaan ja kytkeä irti mekanismeilla, jotka sinänsä ovat tunnettuja. Tähän tarvittavat laitteet voidaan sijoittaa sekä peräsinosan että evän sisään, ja myös staattorin sisään. Eväkulma, evän pituus ja roottorin pyörimisnopeus sovitetaan kyseessä olevaan sovellutukseen hydrodynamiikan sääntöjen mukaisesti. Kaikkia peräsimen osia ohjataan automaattisesti.

Evän 12, 22, 32 tai 42 laakeroimiseksi esitetään kuviossa 7 käyttö- ja säätölaite 140. Käyttö- ja säätölaitetta 140 selitetään tämän jälkeen viitaten evän 12 esimerkkisuoritusmuotoon.

Kuviossa 7 näkyy laivan runko 100, peräsintukki 15 ja perä-sinosa 11, joka on peräsinakselin 121 avulla yhdistetty peräsin-koneeseen 122. Peräsinosan evä 12 on saranoitu peräsinosaan 11 kohdissa 132, 133 ja se kiertyy akselin 131 ympäri.

Käyttö- ja säätölaite 140 käsittää ainakin yhden hydrauli-tai sähkömoottorin tai hydraulisylinterin, joiden jälkeen voi olla liitetty vaihteisto 145, mutta se voi myös olla rakenteeltaan root-torilaite tai ketjuvoimansiirto. Veto- ja säätölaite 140 on yhdistetty laivan rungossa olevaan ohjauslaitteeseen, jota ei piirustuksissa näy.

6 67521

Lisäksi voidaan peräsimen evä kiinnittää lukkolaitteen 150 ja 150a avulla, jolloin on mahdollista kiinnittää peräsinevä sellaiseen asentoon, että se on peräsinosan 11 suuntainen. Tämä lukkolaite merkitsee sitä, että peräsintä voidaan käyttää yksi-runkoisena. Lukkolaite voidaan kuitenkin sijoittaa myös ulkopuolelle.

Kukin peräsinevän lukkolaite 150 tai 150a käsittää mieluimmin hydrauliset lukituspultit, salvat, hihna- tai ketjujarrut tai niitä vastaavat 151. Tätä tarkoitusta varten oleva hydraulisylinte-ri on liitetty vastaavanrakenteiseen käyttö- ja ohjauslaitteeseen 154 johdon 153 välityksellä. Lukituslaitteen 150 tai 150a lukitus-pultti voidaan työntää vastaavanmuotoiseen reikään 155 peräsin-osassa 11, jos peräsinevä 12 pitää lukita paikalleen. Siinä tapauksessa, että lukituspulttien 151 hydraulijärjestelmä ei toimi, voidaan peräsinevä 12 lukita automaattisesti käyttämällä peräsinosaa 11. Sen vuoksi esijännittää lukituspulttia 151 puristusjousi 152, joka siirtää lukituspultin lukitusasentoon, jos tämän pultin 151 hydraulinen lukitusjärjestelmä ei toimi. Lukituslaitteen 150 tai 150a yleisjärjestely ja -rakenne on senkaltainen, että sisääntyönne-tyssä asennossa vaikuttaa lukituspultti 151 puristusjouseen 152 ja puristaa sitä kokoon. Hydraulijärjestelmä pitää lukituspulttia 151 tässä asennossa niinkauan kuin peräsinevä 12 liikkuu vapaasti.

Jos hydraulijärjestelmä ei toimi, siirtyy lukituspultti 151 lukitus-asentoon laajenevan puristusjousen 152 vaikutuksesta. Lukituspultin 151 sisääntyöntäminen ja irrotus voidaan myös suorittaa pelkästään hydraulikäytön avulla. Myös muut tekniset ratkaisut ovat mahdollisia. Lukituslaitteiden lukumäärä riippuu peräsimen korkeudesta.

Peräsinevän 12 käyttö- ja säätölaitetta 140 ei tarvitse sijoittaa itse peräsinevään. Käyttö- ja säätölaite 140 voidaan sijoittaa myös peräsinosaan 11. Samalla tavoin kuin käyttö- ja säätölaite 140 voi lukituslaite 150 tai 150a myös olla peräsinosassa 11, niin että lukitusosat 150 ja 150a työnnetään silloin peräsinevään 12. Lisäksi on mahdollista järjestää käyttö- ja säätölaite 140 niin, että voima voidaan siirtää kääntöakselista suoraan evään 12.