FI76977C

FI76977C - Propellerdrivararrangemang Foer fartyg eller motsvarande

Info

Publication number: FI76977C
Application number: FI870670A
Authority: FI
Inventors: Kauko Jaervinen; Ingmar Waltzer
Original assignee: Abb Stroemberg Drives Oy
Priority date: 1987-02-18
Filing date: 1987-02-18
Publication date: 1996-02-13
Also published as: FI870670A0; FI76977B

Description

1 769771 76977

Potkurikäyttöjärjestely laivaa tai vastaavaa varten Tämän keksinnön kohteena on potkurikäyttöjärjeste-y laivaa tai vastaavaa varten käsittäen sähkömoottorin, sen akselille suoraan tai vaihteen välityksellä sovitetun potkurin, ja vedenpitävän, tiivistetyllä akseliläpivien-nilla varustetun yleisesti lieriömäisen kammion, johon säh-komoottori akseleineen on sovitettu.The present invention relates to a propeller drive arrangement γ for a ship or the like, comprising an electric motor, a propeller mounted directly or via a gear on its shaft, and a waterproof, generally cylindrical chamber with a sealed shaft bushing, in which an electric motor is connected.

Tavanomaiset tunnetut potkurikäyttöjärjestelyt on 0 toteutettu siten, että sähkömoottori on sijoitettu aluksen rungon sisään ja sen akseli on viety vedenpitäväksi tiivistetyn läpiviennin kautta aluksen ulkopuolelle ja akselin päähän on kiinnitetty potkuri. Tällaisen rakenteen avulla voidaan välittää erittäin suuriakin akselitehoja 15 erityisesti, jos akselille ei ole sovitettu vaihdetta, ja tällaista rakennetta käytetäänkin esimerkiksi suurimman kokoluokan jäänmurtajissa. Tällaista potkurikäyttöjärjestelyä käytettäessä joudutaan kuitenkin alus varustamaan ehkä useillakin pieniemmillä apupotkureilla ja toisaalta 20 Petäsinlaitteillä, jotta alusta voidaan ohjata riittävän tarkasti. Tällaiset apupotkurikäytöt ja toisaalta peräsin-laitteiden herkkä vaurioituvuus erityisesti jäänmurtajien yhteydessä tekevät tällaisesta laitteistosta kalliin ja usein huoltoa vaativan. Samat ongelmat liittyvät myös joh-25 dannossa mainitun kaltaiseen, DE-hakemusjulkaisusta 24 06 548 tunnettuun potkurikäyttöjärjestelyyn.Conventional known propeller drive arrangements are implemented in such a way that the electric motor is placed inside the hull of the vessel and its shaft is carried watertight through a sealed bushing outside the vessel and a propeller is attached to the end of the shaft. Such a structure can be used to transmit even very high shaft powers 15, especially if no gear is fitted to the shaft, and such a structure is used, for example, in icebreakers of the largest size. However, when using such a propeller drive arrangement, the vessel may need to be equipped with several smaller auxiliary propellers and, on the other hand, 20 Petäsin devices in order to be able to steer the vessel with sufficient precision. Such auxiliary propeller drives, on the other hand, and the sensitive damage to rudder equipment, especially in connection with icebreakers, make such equipment expensive and often maintenance-intensive. The same problems also relate to a propeller drive arrangement such as that mentioned in DE-25, known from DE-A-24 06 548.

Yllä mainittuja ongelmia on pyritty poistamaan tekemällä potkuri käännettäväksi, jolloin kuitenkin mootto-nn ja potkurin väliseen akseliin täytyy sijoittaa useita murtoniveliä ja vaihteita, jotka sallivat potkurin muodostamisen käännettäväksi. On esitetty myös rakenteita, jois-moottori on sijoitettu suoraan potkurin yläpuolelle jolloin murtoniveIillä varustetusta akselista on päästy eroon, mutta kuitenkin edelleen tarvitaan vaihde tai eri-35 näisiä hammaspyöriä voiman välittämiseksi moottorin akselilta potkurin akselille. Tällaiset vaihde- ja hammaspyö- 2 76977 rävälitykset kuitenkin aina jossain määrin rajoittavat välitettävissä olevia tehoja. Siten esimerkiksi niinkin suurten tehojen kuin 10 MW välittämiseen, jollaisia suunnitteilla olevissa jäänmurtajissa on ajateltu käytettäväksi, 5 ei voida ajatella siirrettäväksi tällaisten välitysten kautta. ,Attempts have been made to eliminate the above-mentioned problems by making the propeller reversible, in which case, however, several fraction joints and gears must be placed on the shaft between the engine and the propeller, which allow the propeller to be formed for reversible. Structures have also been shown in which the motor is located directly above the propeller, whereby a shaft with fractured joints has been eliminated, but a gear or different gears are still required to transmit power from the motor shaft to the propeller shaft. However, such gear and gear transmissions always limit to some extent the powers that can be transmitted. Thus, for example, for the transmission of powers as high as 10 MW, such as those intended for use in planned icebreakers, 5 it is not conceivable to transmit through such transmissions. ,

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin tuoda esiin uusi potkurikäyttöjärjestely, jolla yllämainitut ongelmat voidaan välttää ja aikaansaada käännettävä potkuri, 10 johon ei kuitenkaan liity oleellisia akselitehoa rajoittavia tekijöitä. Tämä on toteutettu keksinnön mukaisella potkurikäyttöjärjestelyllä, jolle on tunnusomaista, että sähkömoottorin akseleineen sisältävä kammio on putkiakse-lilla tuettu kiertyväksi laivan runkoon. Tällä tavoin po 15 kuri voidaan asentaa tarvittaessa suoraan sähkömoottorin akselille ja kuitenkin potkuria voidaan kääntää aluksen ohjattavuuden aikaansaamiseksi. Edullisesti putkiakseli on laakeroitu aluksen runkoon tuetun tukikorokkeen varaan, jonka yläpää on aluksen vesirajan yläpuolella. Talla ta-20 voin putkiakselin ja tukikorokkeen välistä tilaa ei tarvitse välttämättä tiivistää vesitiiviksi, koska tukikoro ke päättyy vasta vesirajan yläpuolelle.It is therefore an object of the present invention to provide a new propeller drive arrangement by which the above-mentioned problems can be avoided and a reversible propeller 10 can be provided, which, however, does not involve essential shaft power limiting factors. This is realized by a propeller drive arrangement according to the invention, which is characterized in that the chamber containing the shafts of the electric motor is supported by a tubular shaft for rotation into the hull of the ship. In this way, the po 15 can be mounted directly on the shaft of the electric motor, if necessary, and yet the propeller can be turned to provide maneuverability for the vessel. Preferably, the tubular shaft is mounted on a support platform supported on the hull of the vessel, the upper end of which is above the waterline of the vessel. With this, the space between the pipe axis of the ta-20 butter and the support platform does not necessarily have to be sealed watertight, because the support platform ke only ends above the waterline.

seuraavassa keksinnön mukaista potkurikäyttöjarjes-telyä kuvataan yksityiskohtaisemmin viitaten oheisiin pii-25 rustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen potkurikäyttöjärjestelyn, kuvio 2 havainnollistaa kuvion 1 mukaisen potku kävttöjärjestelyn kääntyvyyttä ja ^ .....In the following, the propeller drive arrangement according to the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 schematically shows a propeller drive arrangement according to the invention, Fig. 2 illustrates the pivotability of the propulsion arrangement according to Fig. 1 and

30 kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen potkurikayttojar jestelyn sovitettuna aluksen peräosan alle.Figure 3 shows a propeller drive arrangement according to the invention fitted under the stern of a vessel.

Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti keksinnön mukaisen laivan tai vastaavan vesikulkuneuvon potkurikayt- töjärjestely osittain aukileikattuna. Siinä sahkömoott 35 1 akseleineen 2 on sovitettu vedenpitävään, tiivistetylläFigure 1 shows schematically the propeller drive arrangement of a ship or similar watercraft according to the invention in a partially sectioned view. In it, the electric motor 35 1 with its shafts 2 is adapted to be waterproof, sealed

IIII

3 76977 akseliläpiviennillä 5 varustettuun yleisesti lieriömäiseen kammioon 6, joka on putkiakselilla 7 tuettu kiertyväksi laivan runkoon 8. Kuviossa 1 on potkurin 4 ja moottorin akselin 2 väliin sovitettu akselia tukeva painelaakeri 3.3 76977 to a generally cylindrical chamber 6 provided with a shaft bushing 5, which is supported by a tubular shaft 7 for rotation in the hull 8. In Fig. 1 a shaft bearing thrust bearing 3 is arranged between the propeller 4 and the engine shaft 2.

5 Myös vaihde voidaan tarvittaessa sovittaa moottorin 1 ja potkurin 4 väliin, mutta, kuten yllä mainittiin, tällainen vaihde ei ole lainkaan välttämätön vaan päinvastoin sitä ei saa eikä tarvitsekaan käyttää silloin, kun akselitehot ovat erittäin suuria, kuten jäänmurtajissa. Potkurin 4 10 pyörimisnopeutta voidaan tavanomaisella tavalla ohjata sähkömoottorin 1 pyörimisnopeutta ohjaamalla, joka voidaan toteuttaa joko invertterikäyttönä tai syklokonvertteri-käyttönä. Erityisesti syklokonvertterikäyttö tulee kysy-mukseen silloin, kun tehot ovat niinkin suuria kuin 10 MW. 15 Sähkömoottorin sähkönsyöttöön tarvitsemat kaapelit samoin kuin sen mahdollisesti tarvitseman jäähdytysveden syöttöjä poistoputket tuodaan kammioon 6 sen onton putkiakselin ^ hautta. Sijoittamalla nämä (ei esitetyt) sähkökaapelit ^a Putkiyhteydet putkiakselin 7 keskiakselin läheisyyteen, 20 ei kammion 6 kiertyminen potkuria käännettäessä juurikaan aiheuta ongelmia. Vedenpitävään, ja varsin tukevaksi rakennettuun kammioon 6 liittyvä putkiakseli 7 on viety aluksen pohjan 8 läpi ja tuettu yläpäästään kannatuslaa-kerilla 9 aluksen runkoon tuettuun tukikorokkeeseen 12.5 If necessary, the gear can also be fitted between the engine 1 and the propeller 4, but, as mentioned above, such a gear is not necessary at all but, on the contrary, must not and need not be used when the shaft power is very high, as in icebreakers. The rotational speed of the propeller 4 10 can be controlled in a conventional manner by controlling the rotational speed of the electric motor 1, which can be implemented either as an inverter drive or a cycloconverter drive. Cyclone converter operation in particular comes into question when the powers are as high as 10 MW. The cables required for the power supply of the electric motor, as well as the cooling water supplies which it may need, are discharged into the chamber 6 from its hollow pipe shaft. By placing these electrical cables (not shown) in the vicinity of the central axis of the tubular shaft 7, the rotation of the chamber 6 when turning the propeller causes little problem. The tubular shaft 7 associated with the waterproof and rather sturdy chamber 6 is passed through the bottom 8 of the vessel and supported at its upper end by a support bearing 9 on a support platform 12 supported on the hull of the vessel.

25 Kuviossa 1 on lisäksi esitetty tukilaakerit 10 ja 11, jotka sijaitsevat vastaavasti tukikorokkeen 12 yläosassa ja kohdassa, jossa putkiakseli 7 menee aluksen pohjan 8 läpi. Kiinnittämällä tukikoroke 12 vesitiiviisti aluksen pohjaan 8 ja tekemällä se niin korkeaksi, että kannatus-30 laakeri 9 saadaan aluksen vesirajan yläpuolella, ei putkiakselin 7 ja tukikorokkeen 12 väliä tarvitse välttämättä tiivistää. Haluttaessa tällainen tiivistys voidaan kuitenkin toteuttaa tavanomaisia tiivistysmenettelyjä käyttäen. Samalla tavoin moottorin 1 akseliläpivienti 5 voidaan to-35 teuttaa tavanomaisilla laivojen akseliläpivienneistä tunnetuilla vesivoideHui11a tiivisteillä. Kuviossa 1 kammion 6 ja aluksen pohjan 8 välisen putkiakselin 7 osuuden ympä- 4 76977 riiie on lisäksi liitetty muotokappale 13, joka ainoastaan antaa putkiakselille 7 tällä osuudella hydrodynaa-misemman muodon. Koska kuviossa 1 esitetty kammio 6 voi olla pituudeltaan jopa kymmenkunta mentriä, myös putkiak-5 selin 7 halkaisija on oleellinen, jolloin sen kautta voidaan suorittaa sähkömoottorin ja vaihteen huoltotoimenpiteitä myös aluksen normaalin käytön aikana.Figure 1 further shows the support bearings 10 and 11, which are located at the top of the support platform 12 and at the point where the pipe shaft 7 passes through the bottom 8 of the vessel, respectively. By attaching the support platform 12 watertight to the bottom 8 of the vessel and making it so high that the support-30 bearing 9 is obtained above the waterline of the vessel, it is not necessary to seal the space between the pipe shaft 7 and the support platform 12. However, if desired, such compaction can be accomplished using conventional compaction procedures. In the same way, the shaft bushing 5 of the engine 1 can be made with conventional watercraft seals known from ship shaft bushings. In Fig. 1, a shape piece 13 is further connected around the portion of the tubular shaft 7 between the chamber 6 and the bottom 8 of the vessel, which only gives the tubular shaft 7 a more hydrodynamic shape on this portion. Since the chamber 6 shown in Fig. 1 can be up to a dozen meters long, the diameter of the tube shaft 5 is also essential, so that maintenance operations of the electric motor and gear can be performed also during normal operation of the vessel.

Kuviossa 2 on esitetty päältä nähtynä vedenpitävä kammio 6 ja sen päähän sovitettu potkuri 4. Kammion 6 10 putkiakselin 7 keskipisteen kääntymiskulmaa aluksen rungon suhteen on kuviossa 2 merkitty kulmalla ri. . vä aluksen ohjailtavuus saavutetaan silloin, kun tama cC + 180°. Tällöin laivaa voidaan ajaa sekä eteen että taakse jopa potkurin pyörimissuuntaa muuttamatta, mikä luon-15 nollisesti on helposti toteutettavissa sähkömoottorin sähkönsyötön napaisuutta muuttamalla.Fig. 2 shows a top view of a waterproof chamber 6 and a propeller 4 fitted to its end. The angle of rotation of the center of the tubular shaft 7 of the chamber 6 with respect to the hull of the vessel is indicated in Fig. 2 by the angle ri. . the maneuverability of the vessel is achieved when this cC + 180 °. In this case, the ship can be driven both forwards and backwards without even changing the direction of rotation of the propeller, which is naturally easily accomplished by changing the polarity of the power supply to the electric motor.

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön mukainen potkuri-käyttöjärjestely liitettynä suurehkon aluksen 14 perän alle. Tästä kuviosta 3 voidaan päätellä, että normaal' 20 potkuri 4 sijaitsee aluksen rungon puolella, jolloin se on varsin hyvin aluksen rungon suojaama. Toisaalta nähdään, että kammio 6 ja potkuri 4 ovat mittasuhteiltaan varsin suuria esimerkiksi kokonaispituudeltaan noin 15 m. Kuten on ymmärrettävää, tällaisia potkurikäyttöjärjeste-25 lyitä sijoitetaan yhteen laivaan useimmiten kaksi tai kolme jaettuina sopivasti sen perän leveydelle.Figure 3 shows a propeller drive arrangement according to the invention connected under the stern of a relatively large vessel 14. From this figure 3 it can be concluded that the normal propeller 4 is located on the hull side of the ship, whereby it is quite well protected by the hull of the ship. On the other hand, it can be seen that the chamber 6 and the propeller 4 are quite large in dimensions, for example with a total length of about 15 m. As will be appreciated, such propeller drive arrangements are usually placed on one ship, usually two or three divided suitably across its stern width.

yllä keksinnön mukaista potkurikäyttöjärjestelyä on kuvattu vain yhden esimerkinomaisen suoritusmuodon pohjalta ja se on esitetty liitettynä ainoastaan yhden-30 tyyppiseen alukseen. On kuitenkin ymmärrettävää, että keksinnön mukainen potkurikäyttöjärjestely tarjoaa varsin mielenkiintoisen vaihtoehdon, jota voidaan soveltaa hyvinkin erityyppisten alusten yhteydessä. Sitä voidaan esimer kiksi ajatella sovellettavaksi proomujen tai vastaavien 35 lastialusten yhteyteen siten, että potkurikäyttöjärjeste-the propeller drive arrangement according to the invention has been described above on the basis of only one exemplary embodiment and is shown connected to only one type of vessel. It is to be understood, however, that the propeller drive arrangement according to the invention offers a rather interesting alternative which can be applied to very different types of vessels. It can be considered, for example, to be applied to barges or similar 35 cargo ships so that the propeller drive system

IIII

5 76977 ly on sijoitettu aluksen varsinaisen rungon ulkopuolelle sijoitetun ristikkorakenteen varaan. Tällä tavoin aluksen runkoa voidaan paremmin hyödyntää lastitilana. Keksinnön mukainen potkurikäyttöjärjestely on myös raken- 5 1Uja ja Ylivertainen ja soveltuu siten käytet täväksi vaikeissakin olosuhteissa ja erityisesti silloin kun tarvitaan suuria akselitehoja.5 76977 ly is placed on a truss structure placed outside the actual hull of the vessel. In this way, the hull of the ship can be better utilized as cargo space. The propeller drive arrangement according to the invention is also structural and superior and is thus suitable for use even in difficult conditions and especially when high shaft powers are required.