FI77419B

FI77419B - PROPELLER MED DYSA.

Info

Publication number: FI77419B
Application number: FI861370A
Authority: FI
Inventors: Hans Bjoerkestam; Sauli Immonen
Original assignee: Waertsilae Meriteollisuus
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1988-11-30
Also published as: FI861370A0; FI861370A; FI77419C

Description

7741 97741 9

SUULAKEPOTKURI - PROPELLER MED DYSAPROPELLER MED DYSA

Keksinnön kohteena on suulakepotkuri jääolosuhteita varten, joka suulakepotkurilaite käsittää ympäröivän suulakkeen.The invention relates to an extruder for ice conditions, which extruder device comprises a surrounding nozzle.

Suulakepotkurin epäkohtana voidaan pitää sen taipumusta 5 mennä tukkoon suuren jäälautan osuessa siihen ja jäädessä suulakkeen eteen estäen veden pääsyn potkuriin. Tämän seurauksena potkurin aikaansaama työntö vähenee ja pot-kurilapoihin, akseliin ja laakereihin kohdistuu tällöin suuria rasituksia.The disadvantage of the nozzle propeller is its tendency 5 to become blocked when a large ice floe hits it and stays in front of the nozzle, preventing water from entering the propeller. As a result, the thrust provided by the propeller is reduced and the strainer blades, shaft and bearings are then subjected to high stresses.

10 Ennestään tunnetaan suulakepotkurien yhteydessä laitejär- jestelyjä, joilla on pyritty estämään jään tunkeutuminen suulakkeeseen. Tunnetaan ratkaisu, jossa potkurin suojaksi virtauksen eteen on asetettu suojahäkki. Kyseinen suoja-häkki estää suurehkojen esineiden kulkeutumisen potkurivir-15 ran mukana suulakkeen sisälle. Suurena ongelmana kysei sessä ratkaisussa on, että suojahäkki aiheuttaa suuren virtausvastuksen heikentäen siten potkurin hyötysuhdetta. Suojaverkkoratkaisujen haittapuolena voidaan myös pitää sitä, että niiden verkostot tukkeutuvat helposti jääsohjol-20 la.In connection with nozzle propellers, device arrangements are already known which have been used to prevent ice from penetrating the nozzle. A solution is known in which a protective cage is placed in front of the flow to protect the propeller. This protective cage prevents larger objects from entering the nozzle with the propeller stream. A major problem with this solution is that the protective cage causes a high flow resistance, thus reducing the efficiency of the propeller. A disadvantage of safety net solutions can also be considered is that their networks are easily clogged by ice.

Tunnetaan myös laiteratkaisu, jossa potkurisuulakkeen edessä on käytetty laivarunkoon kiinteästi toisesta päästä kiinnitettyjä ja toisesta päästä suulakekehään kiinnitettyjä eviä. Haittana tällöin on kyseisten suojaevien aiheutta-25 ma virtausvastus. Kyseisessä ratkaisussa suojaevät sijaitse vat virtauksen kohtaavilta etureunoiltaan jokseenkin kohtisuorassa virtaukseen nähden. Suuret jääkimpaleet jäävät tällöin eviin kiinni ja tukkivat siten suulakkeen.An apparatus solution is also known in which, in front of the propeller nozzle, fins fixed to one part of the ship's hull and attached to the nozzle ring at the other end are used. The disadvantage in this case is the flow resistance of these protective shields. In this solution, the shields are located at their leading edges of the flow approximately perpendicular to the flow. Large pieces of ice then get caught in the fins and thus clog the nozzle.

Tunnetaan myös laiteratkaisu, jossa potkurisuulake on 30 muotoiltu sisäpinnaltaan sellaiseksi, että potkurilapojen kärki murskaa potkurilavan ja suulakkeen väliin kiilautuvan jäälohkareen. Kyseiset suulakkeen sisäiset epätasaisuudet 7741 9 2 toimivat kyseistä kiilautumista estävinä osina ja jäätä murskaavana teränä. Potkurisuulake on voitu myös muodostaa siten, että suulakkeen etureuna ainakin yhdessä kohdassa on vedetty taaksepäin niin, että potkurin siipien etureuna 5 mainitussa kohdassa ulottuu suulakkeen etureunan eteen.An apparatus solution is also known in which the propeller nozzle 30 is shaped on its inner surface such that the tip of the propeller blades crushes a block of ice wedged between the propeller blade and the nozzle. These internal irregularities in the nozzle 7741 9 2 act as parts to prevent this wedging and as an ice-crushing blade. The propeller nozzle can also be formed in such a way that the front edge of the nozzle is pulled back at at least one point so that the front edge 5 of the propeller blades at said point extends in front of the front edge of the nozzle.

Kyseinen järjestely estää jääkimpaleiden pinoutumisen suulakkeen etureunoja vasten. Haittana kyseisessä ratkaisussa voidaan pitää sitä, että järjestely ei estä jääkimpaleiden kulkeutumista suulakkeiden sisälle, vaan 10 kyseiset suulakkeen sisälle kulkeutuneet jäälohkareet täytyy murskata potkurin suorittaman työn avulla, jolloin propulsiohyötysuhde pienenee. Hakemusjulkaisusta DE 2606448 tunnetaan jäätä murskaavat terät, jotka on kiinnitetty suulakkeen sisäpintaan ja on suunnattu sisäänpäin suulak-15 keessa.This arrangement prevents the ice cubes from stacking against the leading edges of the nozzle. A disadvantage of this solution is that the arrangement does not prevent the passage of ice cubes inside the nozzles, but the ice blocks caught inside the nozzle must be crushed by the work done by the propeller, whereby the propulsion efficiency is reduced. DE 2606448 discloses ice-crushing blades which are attached to the inner surface of the nozzle and are directed inwards in the nozzle.

Keksinnön päämääränä on sellainen suulakepotkurijärjestely, jossa on vältetty mainitut tunnetun tekniikan haitat ja jossa ratkaisussa estetään jäälauttojen kulkeutuminen suulakkeen sisään edestä tai takaa. Keksinnön päämääränä on 20 siten suulakepotkuri, joka ylläpitää työntövoimaa vaikeis sakin olosuhteissa ja jossa potkurirakenteessa on estetty suurien jäälauttojen sisään kulkeutuminen, jolloin estetään suurien jäälauttojen potkuriin, sen akseliin ja laakereihin kohdistamat rasitukset ja vähennetään suurien jäälauttojen 25 aiheuttamia haittavaikutuksia.It is an object of the invention to provide an extruder arrangement which avoids the said disadvantages of the prior art and in which the solution prevents ice boards from entering the nozzle from the front or rear. It is therefore an object of the invention to provide an extruder which maintains thrust even in difficult conditions and in which the propeller structure is prevented from entering large ice floes, thereby preventing stresses on the propeller, its shaft and bearings by large ice floes and reducing the adverse effects of large ice floes.

Keksinnön päämäärät saavutetaan laiteratkaisulla, jolle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että suulakkeen etuja/tai takareunassa on reunan eteen ulkonevia jääpiikkejä, jotka on sovitettu murskaamaan niihin osuva jäälautta 30 ja/tai jotka on sovitettu jättämään se asentoon, jossa jääpiikkien kiinnittämän jäälautan ja suulakkeen väliin jää virtaustie suulakkeen sisälle.The objects of the invention are achieved by a device solution which is mainly characterized in that the front and / or rear edge of the nozzle have ice spikes projecting in front of the edge, adapted to crush the ice board 30 and / or to leave it in a position where the ice spike is connected to the ice floe inside the nozzle.

Keksinnön muut tunnuspiirteet on esitetty patenttivaatimuksissa 2-6.Other features of the invention are set out in claims 2-6.

Il 3 7741 9Il 3 7741 9

Keksinnön mukaisesti on kukin jääpiikki muodostettu edullisesti levyosasta, jossa on jäätä murskaava etureuna. Levyosa ulkonee suulakerakenteesta. Keksinnön mukaisesti ovat kukin jääpiikki pintatasoltaan sovitettu siten suulakepotkurin 5 suulakkeen etu- ja/tai takareunaan, että se aiheuttaa mahdollisimman pienen virtausvastuksen. Jääpiikkien kiinnittäminen potkurisuulakkeeseen tapahtuu esimerkiksi edullisesti hitsaamalla. Jääpiikkien pituus on murto-osa potkurlsuulak-keen pituudesta, joka on laskettu suulakkeen etureunasta 10 sen takareunaan. Varustettaessa tavanomainen suulake jäätä murskaavin mainitunlaisin jääpiikkirakentein jäävät myös lisämateriaalikustannukset vähäisiksi.According to the invention, each ice spike is preferably formed of a plate portion having an ice-crushing leading edge. The plate part protrudes from the nozzle structure. According to the invention, each ice spike is arranged at its surface level at the front and / or rear edge of the nozzle of the nozzle 5 so as to cause the lowest possible flow resistance. The attachment of the ice spikes to the propeller nozzle takes place, for example, preferably by welding. The length of the ice spikes is a fraction of the length of the propeller nozzle calculated from the front edge 10 of the nozzle to its rear edge. When equipping a conventional nozzle with such ice-crushing ice spike structures, the additional material costs are also low.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheiseen piirustuksien kuvioissa esitettyihin 15 keksinnön eräisiin edullisiin suoritusmuotoihin, joihin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.The invention will now be described in detail with reference to some preferred embodiments of the invention shown in the accompanying drawings, to which, however, the invention is not intended to be exclusively limited.

Kuviossa 1 on esitetty suulakepotkurilaite kuvion 2 nuolen D suuntaan katsottuna. Kuviossa potkuri on esitetty kaa-viomaisesti.1 shows a suulakepotkurilaite the direction of arrow D of Figure 2 in the direction of view. The figure shows the propeller schematically.

20 Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen suulakepotkurilaite sivultapäin. Suulakkeen sisällä oleva potkuri on esitetty kaaviomaisesti pistekatkoviivoin.Figure 2 shows a side view of an extruder device according to the invention. The propeller inside the nozzle is shown schematically in dotted lines.

Kuviossa 3 on esitetty suulake jääpiikkeineen osittais-kuvantona leikkauksena pitkin kuvion 1 linjaa I-I.Figure 3 is a partial sectional view of the die with ice spikes taken along line I-I of Figure 1.

25 Kuviossa 1 ja 2 esitetty keksinnön mukainen suulakepot kurilaite 10 käsittää potkuria ympäröivän suulakkeen 11. Suulake 11 käsittää ulkopuolisen suulakepinnan 11a ja potkurin puoleisen sisäsuulakepinnan 11b. Ulkopuolinen suulakepinta 11a on olennaisesti ja edullisesti suora 30 pinta. Suulakepinta 11b sensijaan muodostuu edullisesti suorasta suulakepintaosuudesta llb^ ja siihen liittyvästä kaarevasta suulakkeen etureunan 12 puoleisesta pintaosuu-desta Hb2· Potkuri 16 on sovitettu sijaitsemaan suulakkeen 7741 9 4 11 sisällä kehämäisen suulakkeen 11 etureunan 12 ja takareunan 13 välisellä alueella. Kuvioissa ei ole tarkemmin esitetty potkurin 16 käyttölaitteistoja ja kuviossa 2 on potkurikin esitetty vain kaaviomaisesti.The nozzle control disc device 10 according to the invention shown in Figures 1 and 2 comprises a nozzle 11 surrounding the propeller. The nozzle 11 comprises an outer nozzle surface 11a and a propeller-side inner nozzle surface 11b. The outer die surface 11a is a substantially and preferably straight surface 30. The nozzle surface 11b, on the other hand, preferably consists of a straight nozzle surface portion 11b1 and an associated curved nozzle leading edge side portion Hb2 · The propeller 16 is adapted to be located inside the nozzle 7741 9 4 11 in the region between the leading edge 12 and trailing edge 13 of the circumferential nozzle. The actuators of the propeller 16 are not shown in more detail in the figures, and in Figure 2 the propeller is also shown only schematically.

5 Suulake 11 on tuettu joko kiinteästi laivan tai muun vastaavan laitteen runkoon, tai se voi olla tuettu kyseiseen runkoon kääntyvästi käsittäen tällöin tuenta-ja/tai kääntölaakerivälineet. Ohjauspotkurikäytössä suulake 11 käsittäen tuenta- ja/tai kääntölaakerointivälineet on 10 pyöritettävissä pyöritysakselin ympäri. Tuenta- ja/tai kääntölaakerointivälineet muodostuvat edullisesti alatuen-nasta ja ylätuennasta. Tuennat voivat käsittää tällöin suulakkeen kiinnitys- ja/tai laakerointitapit ja laakeroin-tiholkit.The nozzle 11 is either fixedly supported on the hull of a ship or other similar device, or it can be pivotally supported on said hull, in which case it comprises support and / or pivot bearing means. In steering propeller operation, the nozzle 11 comprising the support and / or pivot bearing means 10 is rotatable about an axis of rotation. The support and / or pivot bearing means preferably consist of a lower support and an upper support. The supports may then comprise nozzle mounting and / or bearing pins and bearing bushes.

15 Potkuri 16 voi olla sovitettu niin suulakkeen 11 sisälle, että pyörityskäyttö on tuotu suoraan laivan kulkusuunnan suuntaista akselia myöten potkuriin 16 tai riippuen sovellutuksesta voi pyöritys olla tuotu kulmavaihteen kautta suulakkaan 11 läpi.The propeller 16 may be arranged inside the nozzle 11 so that the rotational drive is introduced directly into the propeller 16 along the axis parallel to the direction of travel of the ship or, depending on the application, the rotation may be introduced through the nozzle 11 through the bevel gear.

20 Kuviossa 1 ja 2 on esitetty keksinnön mukaiset jääpiikit 20. Jääpiikit 20 on sovitettu edullisesti suulakkeen 11 etureunaan 12. Jääpiikkejä 20 on kuvioiden 1-3 suoritusmuodossa 8 kappaletta ja ne sijaitsevat edullisesti {suulakkeessa 11 tasavälein ja siten noin 45e:een jaotuksella.Figures 1 and 2 show ice spikes 20 according to the invention. The ice spikes 20 are preferably arranged on the leading edge 12 of the nozzle 11. There are 8 ice spikes 20 in the embodiment of Figures 1-3 and are preferably located in the nozzle 11 at regular intervals and thus with a distribution of about 45e.

25 Kuvioiden 1, 2 ja 3 sovellutuksessa on kukin jääpiikki edullisesti muodostettu levyosasta, joka ulkonee suulake-reunasta 12. Jääpiikissä 20 on potkurin puoleinen eli suulakkeen sisäsivun puoleinen reuna 21, joka on terävässä kulmassa β potkurin pyörintä-akselin x suuntaiseen akseliin 30 x' nähden. Kulma β on edullisimmin välillä 0-60°. Jääpii kissä 20 toinen reuna 22 ollen kulmassa a potkurin pyö-rintäakselin x suuntaiseen akseliin x" nähden. Kulma a on edullisesti 20°:een ja 60°:een välilä. Kyseisiä reunoja 22 ja 21 yhdistää jäätä murskaava etureuna 23, joka on olen-In the embodiment of Figures 1, 2 and 3, each ice spike is preferably formed of a plate portion projecting from the nozzle edge 12. The ice spike 20 has a propeller-side or nozzle-side edge 21 at an acute angle β to the axis x x 'of the propeller rotation axis x . The angle β is most preferably between 0-60 °. The second edge 22 of the ice cap 20 is at an angle α to the axis x "parallel to the axis of rotation x of the propeller. The angle α is preferably between 20 ° and 60 °. These edges 22 and 21 are connected by an ice-crushing leading edge 23 which is essentially

IIII

5 7741 9 naisesti kohtisuorassa suulakkeeseen tulevaan tai siitä poistuvaan virtaukseen nähden. Toiseen reunaosuuteen 22 liittyy jokseenkin x-akselin suuntainen lyhyempi reunaosuus 24 ja siihen edelleen suulakkeen 11 etureunan 12 pintaan 5 11a liittyvä reunaosuus 25. Kyseisten reunojen 21 ja 22 suuntauksella kasvatetaan jääpiikin kokoa niin, että siitä saadaan lujuudellisesti riittävän vahva.5 7741 9 perpendicular to the flow into or out of the nozzle. The second edge portion 22 is associated with an approximately x-axis shorter edge portion 24 and further associated with an edge portion 25 associated with the surface 5 11a of the front edge 12 of the nozzle 11. The orientation of said edges 21 and 22 increases the size of the ice peak to be strong enough.

Jääpiikki 20 on edullisimmin hitsattu kiinni hitsisaumoin 27 suulakkeeseen 11. Jääpiikin 20 päällyspinnat 26a, 26b on 10 sovitettu rajoittumaan suulakkeen ulkopuoliseen pintaan 11a etureunan 12 kohdalta ja tankoon 17 edullisesti pyörötan-koon sekä suulakkeen sisäpuoliseen suulakepintaan 11b sen kaarevaan osuuteen llb2· Jääpiikit voidaan muodostaa myös valuna valamalla ne 15 esimerkiksi yhtenä kappaleena suulakkeen kanssa. Jääpiikit voidaan tehdä myös takomalla.The ice spike 20 is most preferably welded to the die 11 by weld seams 27. The top surfaces 26a, 26b 10 of the ice spike 20 are arranged to abut the outer surface 11a of the die at the leading edge 12 and the rod 17 preferably to a circular rod and the inner die surface 11b by casting them 15, for example, in one piece with the die. Ice spikes can also be made by forging.

Jääpiikit 20 toimivat seuraavasti. Kun jäälautta osuu jääpiikkiin 20, vaikuttaa jääpiikki etureunallaan 23 siten, että se murtaa jään ja jäälautta hajoaa. Siinä tapauksessa, 20 että jäälautta on niin suuri, että se ei hajoa, pitää jääpiikki 20 jäälautan irti suulakkeen 11 etureunasta 12 sellaisessa asennossa, että jäälautan ja suulakkeen väliin jää rako, josta vesi pääsee virtaamaan.The ice spikes 20 operate as follows. When the ice floe hits the ice spike 20, the ice spike acts at its leading edge 23 so that it breaks the ice and the ice floe breaks. In the case 20 that the ice floe is so large that it does not break, the ice spike 20 keeps the ice floe off the front edge 12 of the nozzle 11 in such a position that a gap is left between the ice floe and the nozzle from which water can flow.

Kun jääpiikit 20 on tässä suoritusmuodossa tehty levy-25 mäisistä osista, on jääpiikit 20 sovitettu suulakkeen 11 etu- ja/tai takareunoihin 12, 13 siten, että jääpiikkien 20 pintatasot 26a, 26b sijaitsevat kohtisuorasti suulakkeen 11 potkurin 16 pyörintäakseliin x nähden kohtisuoriin vir-tauspoikkileikkaustasoihin nähden. Etuna tällöin on, että 30 jääpiikit 20 muodostavat mahdollisimman pienen virtausvas tuksen.When the ice spikes 20 are made of plate-like portions in this embodiment, the ice spikes 20 are arranged on the front and / or rear edges 12, 13 of the nozzle 11 so that the surface planes 26a, 26b of the ice spikes 20 are perpendicular to the flow plane transverse to the rotation axis x of the nozzle 11. in relation to. The advantage in this case is that the ice spikes 20 form the lowest possible flow resistance.

Eräässä toisessa keksinnön edullisessa suoritusmuodossa on levymäiset jääpiikit sovitettu tasoiltaan sellaiseen viistoonIn another preferred embodiment of the invention, the plate-shaped ice spikes are arranged at an angle to such a slope.

Claims

7741 9 at an angle to the flow to the nozzle, so that the flow inside the nozzle and to the propeller is caused to swirl in the opposite direction to the direction of rotation of the propeller, thereby improving the efficiency of the propeller.

An extruder (10) for ice conditions, comprising a nozzle (11) surrounding the propeller (16), characterized in that the front and / or rear edge (12, 13) of the nozzle (11) has ice spikes (20) projecting in front of the edge, which are adapted to crush the ice floe hitting them and / or adapted to leave it in a position in which there is a free flow path 25 between the ice floe fixed by the ice spikes (20) and the nozzle (11) inside the nozzle (11).

Nozzle propeller according to claim 1, characterized in that the ice spikes (20) are arranged to protrude from the nozzle edge (12 and / or 13) and to be attached substantially at one end to the nozzle edge (12 and / or 13).

Nozzle propeller according to Claim 1 or 2, K 7741 9, characterized in that the ice spike (20) is a wedge-shaped or toothed part.

Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the ice spike (20) is a straight plate part 5 comprising parallel surface surfaces (26a, 26b).

Extruder according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the ice spike (20) has an ice-crushing leading edge (23).

According to the invention, an embodiment is also possible in which the ice spikes 20 are arranged only on the rear edge 13 or both the rear edge 13 and the front edge 12 of the nozzle 11. In this case, when the propeller is used in the opposite direction and the flow direction changes inside the nozzle, in this suction direction of the propeller. Figures 1-3 show a preferred embodiment of the invention, but it is clear that the ice spikes can also be shaped so as to be wedge-shaped, sharp edge portions. The ice spike can advantageously also be a toothed part.

Nozzle propeller according to one of the preceding claims, characterized in that the ice spike (20) is connected to the nozzle (11) by welding and in such a way that it engages the outer surface (11a) of the nozzle and the propeller-side surface (11b) of the fuse.