FI79991B - Propelleranordning foer ett fartyg. - Google Patents

Description

79991 1 Potkurilaite alusta varten

Propelleranurdning för ett fartyg 5 Keksinnön kohteena on potkurilaite alusta varten, johon potkurilaittee-seen kuuluu kaksi potkuria jotka on järjestetty yhteiselle pyörimisakselille pyörinhän vastakkaisiin pyörimissuuntiin ja joiden potkureiden olennaisesti vaakasuuntaisille potkurinakseleille tuodaan käyttövoima pystyakselin ja kulmavaihteen välityksellä.

10

Vastakkaisiin pyörimissuuntiin pyörimään järjestetyillä potkureilla varustetut potkurilaitteet ovat ennestään tunnettuja. Sijoittamalla samaan potkurilaitteeseen aksiaalisesti peräkkäin kaksi potkuria, jotka on järjestetty pyörimään vastakkaisiin pyörimissuuntiin, pystytään etumaisen potku-15 rin jättövirran pyörteisiin sitoutuneesta energiasta valtaosa käyttämään hyödyksi takimmaisessa potkurissa mitoittamalla se sopivasti. Tällöin kummankin potkurin kuormitus pienenee ja vastaavasti kavitaatio-olosuhteet tulevat edullisemmiksi sekä potkurilaitteen hyötysuhde kasvaa. Koska hyötysuhde saadaan paremmaksi, voidaan käyttää pienempiä potkurin halkaisijoita, 20 mistä on seurauksena se, että tällaisella potkurilaitteella varustettu alus pystyy toimimaan myös matalissa vesistöolosuhteissa. Tällaisilla potkurilaitteilla saavutetaan suuret työntövoimat tavanomaisiin potkuri-laitteisiin verrattuna pienillä potkurihalkaisijoilla ja toisaalta päästöön potkurilaitceen hyvän hyötysuhteen ansiosta suureen työntövoimaan tavan-25 omaisia järjestelmiä pienemmillä konetehoilla. Tällä saadaan järjestelmän kustannukset pienemmiksi. Vastakkain pyörivillä potkureilla varustettuja potkurilaitteita on aikaisemmin esitetty mm. US-patenteissa 2 691 356, 2 987 031, 3 094 967 ja DE-patenttijulkaisussa 870 655 sekä DE-kuulutusjul-kaisussa 1 145 048. US-julkaisussa 4 074 652 on lisäksi esitetty ratkai-30 su, jossa potkurilaitteen potkurit on järjestetty tunnelimaisen elimen sisään. Tässä julkaisussa potkurit pyörivät kuitenkin samaan suuntaan.

Erittäin edullisena tällaista vastakkainpyörivillä potkureilla varustettua potkuriiaitetta voidaan pitää silloin, kun kumpikin potkurilaitteen 35 potkureista on järjestetty samalle puolelle potkurilaitteen kultnavaih-detta, eli silloin kun molemmat potkurit ovat joko vetäviä tai työntäviä. Tällöin ei potkurilaitteen kulmavaihde aiheuta häiriövirtauksia takim- 2 79991 ^ maiseen potkuriin, vaan etummaisen potkurin jättövirran pyörteisiin sitoutunut energia voidaan paremmin käyttää hyödyksi takimmaisessa potkurissa. Tällainen järjestely on aikaisemmin esitetty esimerkiksi SE-patentissa 433 599.

5

Toisaalta on ennestään tunnettua käyttää yhdellä potkurilla varustetun potkurilaitteen yhteydessä rengasmaista, p>otkurin ympärille tulevaa pot-kurisuulaketta potkurin virtausolosuhteiden muuttamiseksi. Potkurisuula-ketta käytetään yleensä potkurin työntövoiman parantamiseksi erityisesti 10 pienillä nopeuksilla, joissa potkurisuulaketta käytetään kiihdyttämään potkurivirtausta paremman työnnön aikaansaamiseksi. Tällaista järjestelyä käytetään yleisesti esimerkiksi hinaajissa. Koska potkurisuulakkeel-la saadaan työntövoimaa parannettua, voidaan potkurilaitteen yhteydessä käyttää halkaisijaltaan pienempää potkuria, verrattuna tilanteeseen, että 15 käytettäisiin ilman potkurisuulaketta olevaa potkuria. Tällainen potkuri-suulakkeella varustettu potkurilaite on esitetty aikaisemmin esimerkiksi FI-patenttihakemuksessa 830 373. Edellä kuvattujen potkurilaitteiden yhteisenä etuna on lisäksi se, että ne voidaan yksinkertaisesti järjestää käännettäviksi, jolloin niitä voidaan käyttää aluksen ohjaamiseen.

20 SE-patenttihakemuksessa 8305066-6 on aikaisemmin esitetty potkurilait-teisto, johon kuuluu vastakkain pyörivät potkurit, jotka on sovitettu yhteisen potkurisuulakkeen sisään. Tämän järjestelyn haittapuolena on kuitenkin se, että kummankin potkurin halkaisijan tulee olla lähes 25 yhtä suuret, koska muutoin pockurisuulakkeesta tulee liiaksi suppeneva, mikä on virtauksen kannalta haitallista. Lisäksi potkurisuulake on aksiaalisuunnassa jouduttu konstruoimaan erittäin pitkäksi.

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen 30 potkurilaite, jolla saavutetaan kaikki ne edut kuin ennestään tunnetuilla tekniikan tason mukaisilla potkurilaitteillakin, mutta jonka keksinnön mukaisen laitteen hyötysuhde ja työntövoima on ennestään tunnettuja potkurilaitteita olennaisesti parempi. Tämän toteuttamiseksi on keksinnölle pääasiassa tunnusomaista se, että potkurilaitteen potkureista ai-35 nak in ensimmäinen/toinen potkuri on varustettu aksiaalisuunnassa toi-sen/ensimmäisen potkurin nlkopuolella olevalla pyörimättömällä rengasmaisella potkurisuulakkeella, jonka sisään mainittu ensimmäinen/toinen potkuri on järjestetty pyörimään.

3 79991 1 Keksinnön eduista ennestään tunnettuihin ratkaisuihin nähden voidaan tuoda esiin mm se, että keksinnön mukaisella potkurilaitteella saavutetaan erittäin suuri työntövoima ennestään tunnettuihin potkurilaitteisiin nähden olennaisesti pienemmällä potkurinhalkaisijalla. Toisin sanoen keksin-5 nön mukaisen potkurilaitteen hyötysuhde on ennestään tunnettuja ratkaisuja olennaisesti parempi. Olennaisena etuna on lisäksi se, että keksinnön mukainen potkurilaite on yksinkertaisesti järjestettävissä käännettäväksi, jolloin potkurilaitetta voidaan käyttää aluksen ohjaamiseen.

10 Keksintöä selostetaan seuraavassa oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla, joissa on kaaviomaisesti esitetty keksinnön mukaisen potkuri-laitteen eri suoritusmuotoja.

Kuviot lA-lh esittävät keksinnön mukaisen potkurilaitteen eri suoritus-15 muotoja, joissa kumpikin potkurilaitteessa käytettävistä potkureista on järjestetty työntäväksi.

Kuviot 2A-2C esittävät keksinnön mukaisen potkurilaitteen suoritusmuotoja, joissa toinen potkurilaitteessa käytettävistä potkureista on työn-20 täva ja toinen vetävä.

Aluksi viitataan kuvioihin IA ja IB, joissa keksinnön mukaista potkuri-laitetta on yleisesti merkitty viitenumerolla 10. Potkuri]aitteeseen 10 tuodaan voima tavanomaiseen tapaan pystyakselilla 12, jolta se kulma-25 vaihteen 11 välityksellä välitetään edelleen potkurien 13 ja 14 akseleille. Kuvioissa IA ja IB on kumpikin potkurilaitteen 10 potkureista 13 ja 14 järjestetty työntäväksi. Potkurit 13 ja 14 on järjestetty pyörimään vastakkaisiin pyörimissuuntiin, esimerkiksi samaan tapaan kuin SE-patentissa 433 599 on esitetty. Potkureiden akselit on näin ollen 30 laakeroitu sisäkkäin samakeskeisesti siten, että ensimmäisen potkurin 13 eli etupotkurin akseli on holkkimainen ja se on sovitettu toisen potkurin 14 eli takapotkurin akselin päälie ja laakeroitu siihen pyörivästi. Kuten edellä todettiin, potkureiden 13 ja 14 akseleita pyöritetään kulma-vaihteen 11 välityksellä vastakkaisiin pyörimissuuntiin.

Potkurilaitteessa käytettävien potkureiden 13 ja 14 koko on valittu ennestään tunnettuun tapaan siten, että ensimmäisen potkurin 13 halkaisija on 35 4 79991 ^ suurempi kuin toisen potkurin 14 halkaisija, jolloin ensimmäisen potkurin 13 eli etupotkurin siipien kärkipyörteet eivät aiheuta toisessa potkurissa 14 eli takapotkurissa kavitaatiota tai värähtelyjä. Toisessa potkurissa 14 eli takapotkurissa on lisäksi ennestään tunnetusti edullista 5 käyttää suurempaa siipilukua kuin ensimmäisessä potkurissa 13 eli etu-potkurissa. Toisen potkurin 14 siipiluku on edullisesti valittu yhtä suuremmaksi kuin ensimmäisen potkurin 13 siipiluku, mikä on erittäin tärkeää potkureiden 13 ja 14 siipien välisen harmonisen värähtelyn välttämiseksi. Nämä mitoitusperiaatteet pätevät yleisesti ottaen kaikkiin 10 keksinnön mukaisiin potkurilaitteen eri suoritusmuotoihin.

Kuviossa IA on esitetty keksinnön mukaisen potkurilaitteen 10 ensimmäinen suoritusmuoto. Kuvion IA mukaisesti on potkurilaite 10 varustettu edellä kuvatulla tavalla eri pyörimissuuntiin pyörimään järjestetyillä 15 potkureilla 13 ja 14. Tässä suoritusmuodossa on ensimmäinen potkuri 13 eli etupotkuri järjestetty potkurisuulakkeen 15H sisään ja toinen potkuri 14 eli takapotkuri on järjestetty avopotkuriksi. Tätä järjestelyä voitanee pitää keksinnön kannalta edullisimpana. Tämä johtuu siitä, että etupotkurin kohdalla veden virtausnopeus on hitaampi kuin takapotkurin 20 kohdalla, jolloin suulakkeen antama lisätyöntövoima on myös suurempi. Ensimmäisen potkurin 13 sijainti potkurisuulakkeen 15B sisällä eli aksiaalisuunnassa potkurisuulakkeen tuloreunan 16B ja jättöreunan 17B välisellä alueella on edullisesti valittu siten, että ensimmäinen potkuri 13 sijaitsee potkurisuulakkeen 15B aksiaalisen pituuden puolivälin 25 ja jättöreunan 17B välisellä alueella. Ensimmäisen potkurin 13 tällaisella sijoittamisella potkurisuulakkeessa 15R on potkurisuulakkeen 15B ensimmäiselle potkurille 13 antama työntövoiman lisäys maksimissaan. Kuvioon ei ole merkitty elimiä, joilla potkurisuulake 15B on tuettu itse potkurilaitteeseen 10, mutta tuentaelimet voi olla järjestetty millä 30 tahansa sopivalla tavalla.

Kuviossa IB on esitetty keksinnön mukaisen potkurilaitteen 10 eräs toinen vaihtoehtoinen suoritusmuoto. Tässä suoritusmuodossa on ensimmäinen potkuri 13 eli etupotkuri järjestetty avopotkuriksi ja toinen potkuri 14 35 eli takapotkuri on järjestetty potkurisuulakkeen 15C sisään. Kuvion IB mukainen järjestely ei ole pieniä nopeuksia käytettäessä yhtä edullinen kuin kuvion IA suoritusmuoto, mutta kuviossa IB esitetty ratkaisu on 5 79991 ^ käyttökelpoinen suuremmilla nopeuksilla. Kuvion IB suoritusmuodossa on toinen potkuri 14 sovitettu potkurlsuulakkeen 15C sisään eli aksiaali-suunnassa potkurlsuulakkeen tuloreunan 16C ja jättöreunan 17C väliselle alueelle siten, että mainittu potkuri 14 sijaitsee edullisesti potkuri-5 suulakkeen 15C aksiaalisen pituuden puolivälin ja potkurlsuulakkeen jättöreunan 17C välisellä alueella. Kuten kuviossa IA ei myöskään kuviossa IB ole esitetty potkurisuulakkeiden kiinnityselimiä, mutta pot-kurisuulakkelden kiinnitys potkurilaitteeseen 10 voidaan hoitaa millä tahansa sopivalla tavalla.

10

Kuvioissa 2A-2C on esitetty eri suoritusmuotoja keksinnön mukaisesta pot-kurilaitteesta 20, joissa ensimmäinen potkurilaitteessa käytetyistä potkureista 23 on järjestetty vetäväksi ja toinen potkuri 24 työntäväksi. Potkurilaitteeseen 20 voima tuodaan pitkin pystyakselia 22 ja potkurilait-15 teessä olevalla kulmavaihteella 21 voimat välitetään edelleen potkureiden 23 ja 24 akseleille.

Kuviossa 2A on esitetty keksinnön mukaisen potkurilaitteen 20 eräs vaihtoehtoinen suoritusmuoto. Kuvion 2A suoritusesimerkin mukaisesti on potku-20 rilaitteen 20 ensimmäinen potkuri 23 eli vetävä etupotkuri järjestetty avopotkuriksi ja toinen potkuri 24 eli työntävä takapotkuri on sovitettu potkurlsuulakkeen 25A sisään. Toinen potkuri 24 on sovitettu aksiaalisuun-nassa potkurlsuulakkeen tuloreunan 26A ja jättöreunan 27A väliin siten, että se edullisesti sijaitsee potkurlsuulakkeen 25A aksiaalisen pituuden 25 puolivälin ja potkurlsuulakkeen 25A jättöreunan 27A välisellä alueella.

Tällä järjestelyllä saavutetaan ne edut, jotka selitettiin jo edellä kuvioihin IA ja IB viitaten.

Kuvion 2B mukainen suoritusmuoto vastaa muutoin kuviossa 2A esitettyä, 30 mutta kuvion 2B suoritusmuodossa on myös ensimmäinen potkuri 23 eli vetävä etupotkuri järjestetty potkurlsuulakkeen 25B sisään. Tämän suoritusmuodon mukaisesti käytetään potkurilaitteessa 20 näin ollen kahta potkuri-suulaketta 25A ja 25B. Myös ensimmäinen potkuri 23 on sopivasti sovitettu potkurlsuulakkeen 25B sisään siten, että se sijaitsee aksiaalisuunnassa 35 potkurlsuulakkeen 25B tuloreunan 26B ja jättöreunan 27B välissä suulakkeen aksiaalisen pituuden puolivälin ja jättöreunan 27B välisellä alueella.

6 79991 1 Kuvion 2C mukainen potkurilaite 20 poikkeaa kuvioissa 2A ja 2B esitetyistä siinä, että tässä suoritusmuodossa on ensimmäinen potkuri 23 eli vetävä etupotkuri järjestetty potkurisuulakken 25C sisään, kun taas toinen potkuri 24 eli työntävä takapotkuri on järjestetty avopotkuriksi. Ensimmäi-5 nen potkuri 23 on tässä suoritusmuodossa järjestetty potkurlsuulakkeen 25C sisään vastaavalla tavalla kuin edellisissäkin suoritusmuodoissa, eli siten, että aksiaalisuunnassa ensimmäinen potkuri 23 sijaitsee potku-risuulakkeen 25C tuloreunan 26C ja jättöreunan 27C välissä potkurisuulakkeen 25C aksiaalisen pituuden puolivälin ja jättöreunan 27C välisellä 10 alueella.

Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan soveltaa muullakin tavoin kuin on piirustuksen kuvioissa esitetty. Eräs mahdollisuus on sellainen, että potkurilaitteessa järjestetään kumpikin potkureista vetäväksi. Keksinnön 15 mukaista kaksoispotkuri-potkurisuulakeyhdistelmää voidaan soveltaa myös tavanomaisissa voimansiirtojärjestelyissä, eli tapauksissa, joissa voima tuodaan potkureille "pitkällä" potkurinakselilla. Tällaisissa tapauksissa voidaan voimansiirto järjestää esimerkiksi siten, että potkureille tuotu voima jaetaan voimansiirtolinjassa mahdollisimman lähellä potkureita, 20 esimerkiksi planeettavaihteen avulla ja käyttämällä koaksiaalisia potku-riakseleita. Tällainen voimansiirtojärjestely on kuitenkin monimutkainen ja hankala järjestää, minkä johdosta kaksoispotkuri-potkurisuulakeyhdis-telmän käyttö on huomattavasti edullisempaa ja yksinkertaisemmin järjestettävissä kuvioissa esitettyjen potkurilaitteiden 10 ja 20 yhteydessä 25 ja erityisesti kuvioiden IA ja IB suoritusmuodoissa, koska tällöin päästään erittäin lyhyisiin potkurinakseleihin. Potkurilaitteet 10 ja 20 voidaan lisäksi järjestää pystyakselin 12,22 ympäri käännettäviksi, jolloin niitä voidaan käyttää aluksen ohjaamiseen.

30 Edellä on keksintöä selostettu esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla. Tällä ei kuitenkaan haluta rajoittaa keksintöä vain kuvioissa esitettyjä esimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimuksien määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

II

35

Claims (6)

7 79991

1. Potkurilaite alusta varten, johon potkurilaitteeseen (10,20) kuuluu kaksi potkuria (13,14;23,24) jotka on järjestetty yhteiselle pyörimis- 5 akselille pyörimään vastakkaisiin pyörimissuuntiin ja joiden potkureiden (13,14;23,24) olennaisesti vaakasuuntaisille potkurinakseleille tuodaan käyttövoima pystyakselin (12; 22) ja kulmavaihteen (11;21) välityksellä, tunnettu siitä, että potkurilaitteen (10;20) potkureista ainakin ensimmäinen/toinen potkuri (13;23/14;24) on varustettu aksiaali- 10 suunnassa toisen/ensimmäisen potkurin (14;24/13;23) ulkopuolella olevalla pyörimättömällä rengasmaisella potkurisuulakkeella (15B;25B,25C/ 15C;25A), jonka sisään mainittu ensimmäinen/toinen potkuri (13;23/14;24) on järjestetty pyörimään.

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen potkurilaite, tunnettu siitä, että ensimmäinen potkuri (13;23) eli etupotkuri on järjestetty pyörimään potkurisuulakkeen (15B;25C) sisään ja toinen potkuri (14;24) on järjestetty avopotkuriksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen potkurilaite, tunnettu siitä, että ensimmäinen potkuri (13;23) eli etupotkuri on järjestetty avopotkuriksi ja toinen potkuri (14;24) on järjestetty pyörimään potkurisuulakkeen (15C;25A) sisään.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen potkurilaite, tunnettu siitä, että potkurisuulakkeen (15B,15C;25A,25B,25C) sisään pyörimään järjestetty potkuri (13,14;23,24) on sovitettu aksiaalisuun-nassa potkurisuulakkeen sisään potkurisuulakkeen aksiaalisen pituuden puolivälin ja potkurisuulakkeen jättöreunan (17B,17C;27A,27B,27C) vä- 30 liselle alueelle.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen potkurilaite, tunnettu siitä, että kumpaakin potkuria (23,24) varten on oma potkurisuulakkeensa (25A, 25B). 35

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen potkurilaite, tunnettu siitä, että potkurilaite (10;20) on järjestetty mainitun pystyakselin (12;22) suhteen käännettäväksi aluksen ohjaamista varten. 8 79991 Ί Patentkrav