FI79499C - Elastiskt lagrad propelleranordning. - Google Patents

Description

! 79499

Joustavasti laakeroitu potkurilaite Tämä keksintö koskee joustavasti laakeroitua potkurilaitetta aluksen kuljettamiseksi ja/tai ohjaamiseksi, etenkin sellaista laitetta, jossa potkuri vaikuttaa aluksen rungon läpi kulkevassa avoimessa tunnelissa, joka käsittää sisemmän tunneliputken, joka on samanakselisesti joustavasti laakeroitu ulompaan tunneliput-keen, joka on jäykästi kiinnitetty aluksen runkorakenteeseen, rengasmaisin raoin sisemmän ja ulomman tunne 1iputken välillä, joka rako sisältää ääntä vaimentavia välineitä.

Potkurilaite voi olla melkoisen korkean melu- ja värähtelytason aiheuttajana aluksessa. Potkuri laitteeseen ja tunneliputkeen syntyy mekaanisesti (laakereista, hammaspyöristä ja muista voiman-siirtokomponenteista) aiheutuvia voimaimpulsseja ja hydrodynaami-eesti (epähomogeenisesta virtauksesta potkuriin, kavitaatiosta ym. ) aiheutuvia voimaimpulsseja. Nämä voimaimpulssit aiheuttavat värähtelyä potkuri laitteeseen ja tunneliputkeen ja näiden komponenttien ollessa jäykästi yhdistetty runkoon, levivät värähtelyt runkorakenteeseen ja säteilevät akustisena meluna sisäosiin.

Nämä rakenteen levittämät värähtelyt voivat aiheuttaa melua, jolla on suuri intensiteetti ja leveä taajuusalue. Tyypillinen melutaso tavanomaiseen potkurirakenteeseen liittyvissä tiloissa on Θ0-90 dB(A).

Jos alue on rakennettu siten, että ihmisten täytyy oleskella tässä vyöhykkeessä, on tällainen melutaso hyväksymätön ympäristöhaitta.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan potkurilaite, joka on tehty sellaiseksi, että värähtelyt siirtyvät mahdollisimman vähäisessä määrin potkurilaitteesta/tunnelista aluksen runkoon, ja että melutaso viereisissä tiloissa täten voidaan pitää hyväksyttävällä tasolla. Samalla on otettava huomioon laitteen yksinkertainen asennus ja aluksen varmuus.

Huomattava melun ja värähtelyn vaimennus voidaan saada aikaan yhdistämällä potkurilaite jäykästi sisempään tunneliputkeen, 2 79499 joka sijoitetaan samanakselisesti ulompaan tunneliputkeen ja kiinnitettään siihen joustavan liitännän, nk. eristimen avulla. Tämä on tunnettu tapa koneiston aiheuttamien värähtelyjen eristämiseksi ympäristöstä. Sopeuttamalla eristimen joustavat ominaisuudet tunnettujen sääntöjen mukaisesti, voidaan huomattava osa potkurilaitteessa/sisätunnelissa syntyvästä värähtely-energiasta estää leviämästä runkorakenteeseen. Tämä toimenpide ei kuitenkaan ole yksin riittävä varmistamaan hyväksyttävät meluolosuhteet viereisissä tiloissa. Melun vaimentamiseksi edelleen on aikaisemmin ehdotettu sisemmän, joustavasti asennetun tunneliputken ja ulomman, jäykästi asennetun tunneli-putken välisen rengasmaisen raon tiivistäminen sisääntunkeu-tuvalta merivedeltä niin, että rengasrakoon tulee suljetuksi melua vaimentava ilmatilavuus.

Tällaisella rakenteella voidaan saada aikaan vaimennus, joka vähentää melutason viereisissä tiloissa suuruusluokaksi 15 dB(A).

Tällaisen rakenteen suurena epäkohtana on kuitenkin tiivisteet, jotka tarvitaan tunneliputkien väliin sisäänsuljetun ilmamäärän eristämiseksi, ja jotka paitsi että ne ovat välttämättä suuria, monimutkaisia ja täten kalliita myös ovat hyvin alttiita vaurioitumiselle ja puhkeamiselle.

NO-patenttijulkaisusta 135 462 ja DE-hakemusjulkaisusta 2 803 336 tunnetaan edellä esitetynlaiset potkurilaitteet, mutta niissä on tunneliputkien välinen rengasrako täytetty ääntä absorboivalla materiaalilla, joka eliminoi tarpeen rengasraon eristämiseksi erikseen merivedeltä. Kumpikaan mainituista julkaisuista ei esitä konkreettista esimerkkiä tällaisesta absorboivasta materiaalista, mutta lienee selvää, että jotta se kykenee syrjättämään meriveden rengasraosta, tulee sen olla materiaalia, jossa on suljetut solut tai huokoset, kuten jäykkää vaahtomuovia tai sen tapaista. Pehmeä vaahtomuovi, siis vaahtomuovi, jossa on avoimet li 3 79499 huokoset, absorboi nimittäin huomattavassa määrin vettä sen sijaan, että se syrjäyttäisi sen, ja ääntä vaimentava vaikutus häviää tällöin. Sama pätee muuhun pehmeään ääntä vaimentavaan materiaaliin, kuten mineraalivillamattoihin tai sen tapaisiin nähden.

Ongelmana on kuitenkin, että ei edes jäykän vaahtomuovin tai sen tapaisen käyttö melua absorboivana, vettä syrjäyttävänä materiaalina rengasraossa anna haluttua vaikutusta. Tällainen materiaali kumoaa jäykkyytensä takia suurin piirtein tunneliputkien välisen liitännän joustavuuden sillä seurauksella, että potkurikäytön aiheuttama melu ja värähtelyt siirtyvät suuressa laajuudessa runkorakenteeseen. Käytännössä ovat tämän vuoksi kahdessa esitetyssä julkaisussa ehdotetut ratkaisut vähäarvoisia.

Tämän keksinnön mukainen potkurilaite käsittää edellä esitettyjen tunnettujen laitteiden pääpiirteet, siis potkuriaggregaatin, joka on jäykästi laakeroitu sisempään tunneliputkeen, joka on joustavasti laakearoitu samanakseliseen ulompaan tunneliputkeen, joka vuorostaan on jäykästi liitetty aluksen runkorakenteeseen, rengasmaisen raon muodostuessa sisemmän ja ulomman tunneliputken välissä .

Keksinnölle on uutta ja tunnusmerkillistä, että ääntä vaimentavat välineet muodostuvat erillisistä, kaasulla täytetyistä onteloista, jotka ainakin laitteen ollessa käytössä osittain täyttävät ren-gasrakoa tiivistämättä sitä ympäröivältä vedeltä rengasraossa.

Ontelolta muodostavat elimet, jotka esimerkiksi voivat olla erillisiä, ilmalla täytettyjä tyynyjä, joiden seinät ovat joustavaa ainetta, tai yksinkertaisesti ilmakuplia, jotka syntyvät syötettäessä jatkuvasti ilmaa rengasrakoon, eivät vaikuta jäy-kistävästi tunneliputkien väliseen joustavaan liitäntään, ja ne antavat samalla täysin halutun melun vaimennuksen. Norjan hydrodynaamisissa laboratorioissa Trondheimissa, suoritetut kokeet ovat nimittäin osoittaneet, että ilman ja veden seos tunneli-putkien välisessä rengasraossa antaa huomattavan melun vaimen- 4 79499 nuksen. Jo kun rengasraossa on 10% ilmaa ja loput vettä on vaimennus melu- ja värähtelyspektrin suuriitinalla osalla samaa suuruusluokkaa kuin jos rengasrako olisi täysin ilman täyttämä, siis tiivistetty merivedeltä.

Keksintö esitetään seuraavassa lähemmin viittaamalla piirustukseen, jossa kuva 1 esittää pystykuvana ja osittain leikattuna keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan rakennettua poikittain alukseen nähden asennettua potkurilaitetta, kuva 2 esittää leikkausta kuvan 1 viivaa II-II pitkin, kuva 3 esittää vastaavalla' tavalla kuin kuva 1 keksinnön toista sovellutusmuotoa, ja kuva 4 esittää leikkausta kuvan 3 viivaa IV-IV pitkin.

Piirustuksessa tarkoittaa 1 tavanomaista ohjauspotkuriaggre-gaattia, jonka potkuri 1' on sovitettu olennaisesti samanakse-lisesti aluksen pituusakseliin nähden poikittain kulkevaan, sisempään tunneliputkeen 2, johon potkuriaggregaatti 1 on ;· jäykästi kiinnitetty säteettäisten varsien 3 ja laitteen käyt- töakselin 5 putkivaipan 4 avulla. Sisäputki 2 on vuorostaan samanakselisesti joustavasti laakeroitu ulompaan tunneliputkeen 6 sellaisin välyksin sisäputken 2 ja ulkoputken 6 välillä, että niiden väliin muodostuu rengasmainen rako 7. Ulkoputki 6 on aukkojaan pitkin hitsattu aluksen runkorakenteeseen aluksen kyljen 8 kohdalla. Ulkoputki 8 voidaan myös edullisesti hitsata kiinni rungon muihin rakenne-elementteihin, kuten pitkit-täispalkkeihin, kölipalkkeihin ja tankin kanteen. Tämä lisää rungon jäykkyyttä ja lujuutta ja parantaa ulkoputken ominai-• ; suuksia joustavasti laakeroitujen värähtelevien massojen alus- tana.

Sisäputken 2 ja ulkoputken 6 välinen joustava liitäntä 9 on rakennettu ja mitoitettu silmälläpitäen ulkoputkeen 6 laakeroidusta värähtelevästä järjestelmästä (sisempi tunneliputki 2 potkurilaitteineen 1 ja liitäntäelimineen 3,4) peräisin ole-

II

5 79499 vien värähtelyjen parasta mahdollista eristystä. Liitäntä voi muodostua täysiaineista elastcrieeriainetta olevista joustavista elementeistä ("kumieristimistä") ja/tai elastomeeriai-netta olevista kaasulla täytetyistä tyynyistä ("pneumaattisista eristimistä"). Viimemainittua tyyppiä oleva eristin on erikoisen edullinen, koska se antaa käynnistys- ja pysähdysvaiheessa läpikulkevan resonanssitaajuuden hyvän vaimennuksen. Alan ammattimies voi vaikeudetta toteuttaa tällaisen ylikriittisen joustavan laakeroinnin. Piirustuksessa on tämä joustava liitäntä tästä syystä esitetty vain puhtaasti kaaviollisena esimerkkinä kaksoisjousielementtien 9’, 9' muodossa, jotka vaikuttavat sisäputkessa 2 ja ulkoputkessa 6 olevia säteettäisiä vasteita 10,11 vasten, jotka on sopivalla tavalla jaettu pitkin putkien kehää.

.. . Keksinnön mukaan potkurilaite käsittää elimiä, joiden vaiku tuksesta saadaan aikaan useita erillisiä, kaasulla täytettyjä ontelolta veteen, joka käytön aikana täyttää rengasraon 7.

Kuvissa 1 ja 2 esitetyssä esimerkissä nämä elimet muodostuvat useista erillisistä elementeistä eli "tyynyistä" 12, joista : : jokainen käsittää kaasulla täytetyn ontelon 12'. Tyynyt 12 on jaettu pitkin rengasrakoa 7 ja ne syrjäyttävät osan siinä olevasta vedestä. Näiden tyynyjen tulee olla valmistettu joustavasta aineesta ohutseinäisiksi, ja niiden muotoilun on oltava sellainen, että niiden "omajäykkyys" (kuorijäykkyys) on mahdol-! . lisimman pieni. Tämä merkitsee, että on vältettävä pallomaisia tyynyjä.

Näiden kaasulla täytettyjen tyynyjen joustavuusominaisuudet lähenevät veden ympäröimän kaasukuplan ominaisuuksia.

Esitetyssä esimerkissä nämä kaasulla täytetyt tyynyt 12 ovat muodoltaan lieriömäisiä, seinien ollessa ohutta elastomeeri-ainetta. Ne on sopivimmin täytetty ilmalla, mutta haluttaessa voidaan käyttää myös muuta kaasua.

6 79499

Sisempään tunneliputken 2 laivan kyljen kohdalla olevaan aukkoon on muodostettu vinosti ulospäin taivutettu reunaosa 13, joka sen lisäksi, että se varmistaa pienen pyörteilyn tunnelin läpi vir-taavassa vesivirrassa ja täten pienemmän melun, myös vaikuttaa ilmatyynyjä 12 paikoillaan pitävästä raossa 7. Reunaosa 13 päätyy kuitenkin selvin välyksin ulompaan tunneliputkeen 6 nähden salliakseen sisäputken 2 suhteellisen vapaan liikkumisen. Reunaosaan 13 voi olla järjestetty yksi tai useampi luukku tai kansi (ei esitetty) ilmatyynyjen paikoilleen sijoittamiseksi ja mahdollisesti vaihtamiseksi.

Tunneliputkien 2,6 välinen rengasrako 7 on siis avoin aluksen kyljen kohdalla niin, että merivesi pääsee vapaasti tunkeutumaan sisään rakoon sijoitettujen ilmatyynyjen 12 väliin. Ainoa tarvittava tiivistys on pitkin ulomman tunneliputken aukkoa 14 josta potkurilaitteen käyttöakseli 5 on viety läpi. Esitetyssä esimerkissä tämä saadaan aikaan erittäin joustavalla, poikkileikkaukseltaan U-muotoisella tiivisterenkaalla 15, jonka sivupinnat asettuvat ulkoaukkoa 14 kiertävää laippaa 16 ja aukon 14 läpi selvin välyksin ulkoputken laipasta 16 viedyssä akseli-putken 4 jatkeessa 18 olevaa laippaa 17 vasten.

Siinä tapauksessa, että potkuria 11 käyttää sähkö- tai hydrauli-moottori (ei esitetty), voidaan käyttömoottori edullisesti asentaa jäykästi sisätunneliin 2 jäykästi yhdistettyyn laippaan, esimerkiksi akseliputken jatkeessa 18 olevaan laippaan 17 vastakkaiselle puolelle tiivisterenkaaseen 15 nähden.

Sopeuttamalla kaasulla täytettyjen onteloiden, esitetyssä esimerkissä ilmatyynyjen 12 tilavuusosuus suhteessa raossa 7 olevan veden tilavuuteen voidaan käytössä saavuttaa huomattava vähennys paineimpulssien siirtymisessä veden ja ilmatyynyjen seoksen läpi ulompaan tunneliputkeen 6. Jo kun ilmatyynyjen tilavuusosuus on 10%, aikaansaadaan taajuusspektrin osalla vaimennus, joka lähenee sitä, joka saadaan aikaan ilmalla täytetyllä raolla 7. Lisäämällä ilmatyynyjen tilavuusosuutta yli 10% saadaan aikaan vastaava vaimennus laajenevalla taajuusalueella.

Il 7 79499

Kuvissa 3 ja 4 on esitetty vaihtoehtoinen sovellutusmuoto. Siinä syötetään kaasukuplia 22 rengasrakoon 7 pumppaamalla kaasua (esimerkiksi ilmaa) ulomman tunneliputken seinässä olevista suuttimista 19. Järjestämällä sopiva lukumäärä tunneliputken alasivuun sopivasti sijoitettuja suuttimia ja yhdistämällä ne putkijohtojen 20 kautta ilmapumppuun 21 voidaan rakoon muodostaa kuplamatto.

Ilmaa täytyy syöttää jatkuvasti korvaamaan kulloinkin rengas-raon 7 päistä poistuva ilmamäärä.

On kuitenkin kyse pienistä ilmamääristä, joita syötetään alhaisella paineella (0,5 - 1 ik ylipainetta). Järjestelmä tarvitsee tästä syystä käytössä pieniä energiamääriä.

Tämän sovellutusmuodon lisäetuna on, että syötettyä ilmamäärää helposti voidaan säätää potkurilaitteen ollessa käytössä niin, että ilmamäärä voidaan säätää optimaaliseksi potkurin erilaisiin käyttöolosuhteisiin nähden.

Claims (4)

1. Joustavasti laakeroitu potkurilaite aluksen kuljettamiseksi ja/tai ohjaamiseksi, etenkin sellainen laite, jossa potkuri vaikuttaa aluksen rungon läpi kulkevassa avoimessa tunnelissa, joka käsittää sisemmän tunneliputken (2), joka on samanakseli-sesti joustavasti laakeroitu ulompaan tunneliputkeen (6), joka on jäykästi kiinnitetty aluksen runkorakenteeseen (8), rengasmaisin raoin (7) sisemmän ja ulomman tunneliputken välillä, joka rako sisältää ääntä vaimentavia välineitä, tunnettu siitä, että ääntä vaimentavat välineet muodostuvat erillisistä, kaasulla täytetyistä onteloista (12', 22), jotka ainakin laitteen ollessa käytössä osittain täyttävät rengasrakoa (7) tiivistämättä sitä ympäröivältä vedeltä rengasraossa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen potkurilaite, tunnettu siitä, että kaasulla täytetyt ontelot (12', 22) täyttävät vähintään 10% rengasraon (7) tilavuudesta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen potkurilaite, tunnettu siitä, että kaasulla täytetyt ontelot (12') muodostuvat ilmalla täytetyistä tyynyistä (12), joiden seinät ovat • ohutta elastomeeriainetta.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen potkurilaite, tunnettu siitä, että kaasulla täytetyt ontelot ovat ilma-kuplien (22) muodossa, jotka syntyvät rengasrakoon (7) jatkuvasti useista ilmasuuttimista (19) syötetystä ilmavirrasta, jotka suuttimet on jaettu ulomman tunneliputken (6) alasivua pitkin. Il