FI82007B

FI82007B - PROPELLERANORDNING.

Info

Publication number: FI82007B
Application number: FI871339A
Authority: FI
Inventors: Reino Salo
Original assignee: Hollming Oy
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1990-09-28
Also published as: FI871339L; SE8801102L; SE465079B; CA1314440C; SE8801102D0; FI871339A0; FI82007C

Description

82007 1 Potkurilaite82007 1 Propeller unit

Propelleranordning 5Propelleranordning 5

Keksinnön kohteena on alukseen tarkoitettu käännettävä potkurilaite, jossa käyttöteho potkurilaitteen vaakasuuntaiselta käyttöakselilta potkurin-akselille ja potkurille tuodaan yläkulmavaihteen, pystyakselin ja alakulma-10 vaihteen välityksellä ja joka potkurilaite on aluksen ohjaamista varten käännettävissä pystysuuntaisen akselin ympäri.The invention relates to a reversible propeller device for a ship, in which the driving power from the horizontal drive axis of the propeller device to the propeller shaft and the propeller is supplied via an upper bevel gear, a vertical shaft and a lower bevel gear, and which propeller device is rotatable about a vertical axis.

Ankarissa jääolosuhteissa liikkuvilla aluksilla, erityisesti jäänmurtajilla, saattavat jäistä aiheutuvat kuormitukset kasvattaa potkurin momentin 15 huomattavasti avoveslkuormaa suuremmaksi. Potkurin iskeytyessä jääkappa-lelsiin tai potkurin joutuessa tiiviiseen jääsohjoon propulslokoneistoa rasittavat nopeasti muuttuvat kuormitukset. Ääritapauksissa voi kuormituksista aiheutuva momentti kasvaa niin suureksi, että potkuri pysähtyy.On ships operating in severe ice conditions, especially icebreakers, ice loads may increase the propeller torque 15 significantly above the open water load. When a propeller strikes an ice pack or a propeller enters a tight ice guide, the propulsion machinery is subjected to rapidly changing loads. In extreme cases, the torque due to loads can increase to such an extent that the propeller stops.

Jotta laitteet kestäisivät ja jotta voima potkurissa olisi riittävä 20 asetetun tehtävän suorittamiseen, on koneisto ylimitoitettava siihen nähden, mitä alus tarvitsisi sulassa vedessä etenemiseen. Jos käyttö-moottorin ja potkurin välisessä akselilinjassa el ole ylimomenttisuojaa, on potkurin pysähtymisestä väistämättömänä seurauksena myös käyttömoottorln pysähtyminen.In order for the equipment to last and for the power in the propeller to be sufficient to perform the 20 set tasks, the machinery must be oversized in relation to what the vessel would need to move in molten water. If there is no overvoltage protection on the shaft line el between the drive motor and the propeller, the stopping of the propeller will inevitably result in the stopping of the drive motor.

2525

Edellä mainittuja kuormitustapauksia varten ja potkurin saamien Iskujen valmentamiseksi sekä suuren vääntömomentin aikaansaamiseksi ryntäily-tllantelssa on propulslokoneistona nykyisin käytetty yleisesti dlesel-sähkölstä käyttökoneietoa. Dieeel-sähköisen koneiston etuna on hyvä 30 kestävyys sekä se, että koneisto antaa suuren momentin myös alhaisella kierrosluvulla. Haittapuolina ovat toisaalta suuri paino, korkeat hankintakustannukset sekä huonompi hyötysuhde. Diesel-sähköinen koneisto on epätaloudellinen käytössä myös monimutkaisten laitteiden vaatiman huollon johdosta.For the above-mentioned load cases and in order to prepare the impacts received by the propeller and to provide a high torque in the rush, the dlesel-electric drive machine data has now been commonly used as the propulsion mechanism. The advantage of the Dieeel electric machine is its good durability and the fact that the machine delivers high torque even at low speeds. The disadvantages are, on the other hand, the high weight, the high acquisition costs and the lower efficiency. Diesel-electric machinery is also uneconomical in use due to the maintenance required for complex equipment.

Voimansiirrossa yleensä ja erityisesti ajoneuvojen voimansiirron yhteydessä on ajoneuvojen käyttökustannusten alentamiseksi alettu käyttää 35 2 82007 1 erilaisia energian varastointijärjestelmiä, joihin varastoidaan ajoneuvon käyttöjärjestelmän ylimääräinen energia esim. jarrutuksen aikana. Liikkeelle lähdettäessä ja kiihdytettäessä on tällaisessa järjestelmässä energia vapautettavissa varastosta hyötykäyttöön. Tällaisena energia-5 varastona on käytetty mm. vauhtipyöriä, paineakkuja ja vastaavia. Energia-varastoina toimivia vauhtipyöräjärjestelmiä on yritetty kehitellä myös jäänmurtajia varten, mutta tähän mennessä ei onnistunutta ja hyvin toimivaa järjestelmää ole kyetty saamaan aikaan.In the transmission of vehicles in general and in the transmission of vehicles in particular, in order to reduce the operating costs of vehicles, 35 2 82007 1 various energy storage systems have been used to store excess energy in the vehicle's operating system, eg during braking. When starting and accelerating, in such a system, energy can be released from storage for recovery. As such an energy-5 storage, e.g. flywheels, pressure accumulators and the like. Attempts have also been made to develop flywheel systems that act as energy stores for icebreakers, but so far no successful and well-functioning system has been achieved.

JO Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan aluksia varten sellainen dleselkäyttö, jolla on saavutettavissa samat edut kuin diesel-sähköisellä käyttöjärjestelmällä, mutta joka on diesel-sähköisiä käyttöjärjestelmiä olennaisesti edullisempi sekä yksinkertaisempi. Tämän toteuttamiseksi on keksinnölle pääasiassa tunnusomaista se, että potkurilaite Ί5 on varustettu energiavarastona toimivalla, yläkulmavaihteen yhteyteen sijoitetulla vauhtipyörällä, joka on kytketty potkurilaitteen yläkulma-vaihteeseen luisto- ja irrotuskytkiminä toimivien kytkinten välityksellä, jotka on ohjattu toimimaan siten, että halutussa tilanteessa on pyörimisenergiaa varastoitavissa vauhtipyörään ja olosuhteiden niin 2Q vaatiessa energia on vapautettavissa vauhtipyörästä yläkulmavaihteen kautta pyörittämään potkuria.It is an object of the present invention to provide a delsel drive for ships which has the same advantages as a diesel-electric drive system, but which is substantially cheaper and simpler than diesel-electric drive systems. In order to achieve this, the invention is mainly characterized in that the propeller device Ί5 is provided with an energy storage flywheel connected to the upper bevel gear, which is connected to the upper bevel gear of the propeller device by means of slip and release switches conditions so 2Q require energy to be released from the flywheel through the upper bevel gear to rotate the propeller.

Ennestään tunnettuihin aluksissa käytettäviin käyttöjärjestelmiin verrattuna esillä olevalla keksinnöllä saavutetaan useita etuja, joista 25 voidaan tuoda esiin mm. edullinen hankintahinta, taloudellinen käyttö, yksinkertainen rakenne ja hyvä hyötysuhde. Keksinnön mukainen järjestelmä on lisäksi varsin helposti automatisoitavissa esim. elektroniikkaa hyväksikäyttäen siten, että mikäli aluksessa on useampia potkurilaitteita, voidaan niiden toiminnat kytkeä synkronisesti toisiinsa automatiikan avulla.Compared to previously known operating systems used in ships, the present invention achieves several advantages, of which 25 can be highlighted e.g. low purchase price, economical use, simple structure and good efficiency. In addition, the system according to the invention can be automated quite easily, e.g. by utilizing electronics, so that if there are several propeller devices on board, their functions can be connected synchronously to each other by means of automation.

3030

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkin avulla oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla.The invention will now be described, by way of example, with reference to the figures of the accompanying drawing.

Kuvio 1 esittää kaaviomaisena leikkauskuvana sivultapäin katsottuna 35 keksinnön mukaista potkurilaitetta.Figure 1 shows a schematic sectional side view of 35 propeller devices according to the invention.

Kuvio 2 on suurennettu osakuva kuviosta 1 ja se esittää tehonkulkua keksinnön mukaisessa järjestelmässä.Fig. 2 is an enlarged fragmentary view of Fig. 1 and shows the power flow in the system according to the invention.

Il 3 82007 1 Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaista potkurilaitetta, jossa viitenumerolla 1 on merkitty potkurilaitteen käyttöakselia, jolle teho tuodaan potkurilaitteen käyttömoottorilta (ei esitetty), joka on esim. tavanomaiseen tapaan dieselmoottori. Potkurilaitteen käyttöakseli 1 on 5 yhdistetty yläkulmavaihteen 2 välityksellä pystyakselille, joka kuvion 1 mukaisesti on kaksiosainen siten, että se käsittää pystyakselin ylemmän osan 3A ja alemman osan 3B. Pystyakselin 3A,3B alapäähän on järjestetty alakulmavaihde 4, jonka kautta teho siirretään potkurinakselille 5 ja siitä edelleen potkurille 6. Keksinnön mukainen potkurilaite on lisäksi 10 aluksen ohjaamista varten järjestetty käännettäväksi pystysuuntaisen akselin ympäri, joka yhtyy pystyakseliin 3A,3B. Tältä osin keksinnön mukainen potkurilaite on näin ollen tavanomainen ja ennestään tunnettu ja tällaisia potkurilaitteita on aikaisemmin esitetty mm. suomalaisissa patenttihakemuksissa 830373 ja 853173.Fig. 3 82007 1 Fig. 1 schematically shows a propeller device according to the invention, in which reference numeral 1 denotes a propeller device drive shaft, to which power is supplied from a propeller device drive motor (not shown), which is e.g. a diesel engine in a conventional manner. The drive shaft 1 of the propeller device is connected via an upper bevel gear 2 to a vertical shaft, which according to Fig. 1 is in two parts so as to comprise an upper part 3A and a lower part 3B of the vertical shaft. At the lower end of the vertical shaft 3A, 3B a lower angle gear 4 is arranged, through which power is transferred to the propeller shaft 5 and further to the propeller 6. The propeller device according to the invention is further arranged to turn the vessel 10 about a vertical axis coinciding with the vertical shaft 3A, 3B. In this respect, the propeller device according to the invention is thus conventional and already known, and such propeller devices have previously been described e.g. in Finnish patent applications 830373 and 853173.

1515

Edellä esitettyyn potkurilaitteeseen on liitetty energiavarastona toimiva vauhtipyörä 10, joka on kuviossa 1 esitetyssä esimerkissä sijoitettu voimansiirtoakselin linjaan A-A potkurikone!ston ja yläkulmavaihteen 2 taakse ja tuettu samaan peruselementtiin, johon myös itse potkurilaite 20 on tuettu. Tällaista vauhtipyörän 10 sijoitusta voidaan keksinnön mukaisen potkurilaitteen kannalta pitää edullisimpana, joskin myös muut sijoitusvaihtoehdot ovat mahdollisia. Vauhtipyörä 10 on kytketty potkuri-laitteen käyttöakselille 1 kytkinten 11,12,13 välityksellä, jotka kuvioiden suoritusmuodossa on esitetty täysin kaavioi1isesti. Kuvioiden kaaviolli-25 sessa esityksessä on potkurilaitteen käyttöakselille 1 asennettu kiinteästi voimalevy 11, joka siis pyörii aina samalla nopeudella potkuri-laitteen käyttöakselin 1 kanssa. Voimalevyn 11 kummallekin puolelle on järjestetty kytkimet 12,13, joista ensimmäinen kytkin 12 on liitetty kiinteästi akseliholkkiin 15, joka käyttää yläkulmavaihdetta 2. Potkuri-30 laitteen käyttöakselilta 1 teho siirretään näin ollen yläkulmavailiteelle 2 edellä mainitun ensimmäisen kytkimen 12 kautta. Voimalevyn 11 vastakkaiselle puolelle on puolestaan järjestetty toinen kytkin 13, joka on liitetty vauhtipyörän akselille 14. Molemmat kytkimet 12 ja 13 toimivat sekä irrotuskytkiminä että luisto- tai liukukytkiminä siten, että irrotus-35 kytkentämahdollisuuden ansiosta ovat toisaalta yläkulmavaihde 2 ja toisaalta vauhtipyörä 10 kytkettävissä täydellisesti irti potkurilaitteen käyttö-akselilta 1. Luistokytkentämahdollisuudella on puolestaan saatu aikaan 4 82007 1 se, että ensimmäinen kytkin 12 toimii samalla potkurilaitteen käyttömoot-torin ylikuormitussuojana. Ensimmäiselle kytkimelle 12 voi lisäksi olla ennalta määrätty luistomomentin raja-arvo sen mukaan, miten suurien momenttien sallitaan kulkeutua potkurilta käyttömoottorille koko voimansiirto-5 linjan läpi. Toisen kytkimen 13 luistotoimintamahdollisuuden ansiosta voidaan vauhtipyörä 10 puolestaan kytkeä voimansiirtolinjaan joustavasti. Energiavarastona toimiva vauhtipyörä 10 on piirustuksen kuvioissa esitetty täysin kaaviollisena, mutta se voi rakenteeltaan olla esim. täysin yhtenäinen kappale, joka on kytketty jäykästi vauhtipyörän akseliin 14. Toisaalta 10 voi vauhtipyörään 10 olle liitetty ylennysvaihde, jonka avulla vauhtipyörä 10 saadaan pyörimään suuremmalla nopeudella kuin vauhtipyörän akseli 14 tai potkurilaitteen käyttöakseli 1. Tällä jälkimmäisellä vaihtoehdolla saadaan aikaan se etu, että saman energiamäärän varastoimiseksi voidaan käyttää kooltaan huomattavasti pienempää vauhtipyörää.Attached to the above propeller device is a flywheel 10 acting as an energy store, which in the example shown in Fig. 1 is placed on the transmission shaft line A-A behind the propeller machine and the upper bevel gear 2 and supported on the same basic element on which the propeller device 20 itself is supported. Such a positioning of the flywheel 10 can be considered the most advantageous for the propeller device according to the invention, although other placement options are also possible. The flywheel 10 is connected to the drive shaft 1 of the propeller device by means of switches 11,12,13, which in the embodiment of the figures are shown completely diagrammatically. In the schematic representation of the figures, a power plate 11 is fixedly mounted on the drive shaft 1 of the propeller device, which thus always rotates at the same speed as the drive shaft 1 of the propeller device. Switches 12,13 are arranged on each side of the power plate 11, of which the first switch 12 is fixedly connected to a shaft sleeve 15 which drives an upper angle gear 2. The power from the drive shaft 1 of the propeller-30 is thus transferred to the upper angle switch 2 via the first switch 12 mentioned above. On the opposite side of the power plate 11, in turn, a second switch 13 is arranged, which is connected to the flywheel shaft 14. Both switches 12 and 13 act as disconnecting switches and sliding or sliding switches, so that the upper-bevel gear 2 and the reverse gear 10 can be disengaged. from the drive shaft 1 of the propeller device. The first clutch 12 may further have a predetermined slip torque limit depending on how large torques are allowed to travel from the propeller to the drive motor through the entire transmission line. Thanks to the possibility of sliding operation of the second clutch 13, the flywheel 10 can in turn be flexibly connected to the transmission line. The energy storage flywheel 10 is shown in the figures of the drawing in a completely schematic manner, but it can be e.g. a fully integrated body rigidly connected to the flywheel shaft 14. On the other hand 10 14 or propeller drive shaft 1. The latter option has the advantage that a significantly smaller flywheel can be used to store the same amount of energy.

1515

Kuviossa 2 on esitetty kaaviollisesti tehonkulkukaavio keksinnön mukaisessa järjestelmässä. Teho tuodaan käyttömoottorilta potkurilaitteen käyttöakselille 1 ja tätä on kuviossa 2 havainnollistettu nuolilla B1 ja B2. Kytkinten 12 ja 13 avulla teho voidaan välittää potkurilaitteen käyttö-20 akselilta 1 joko nuolien Dl ja D2 mukaisesti yläkulmavaihteelle 2 ja siltä edelleen pystyakselille 3A tai sitten nuolen Cl mukaisesti vauhtipyörälle 10. Tehonkulku voi myös olla järjestetty siten, että teho siirretään potkurilaitteen käyttöakselilta 1 samanaikaisesti sekä vauhtipyörälle 10 että pystyakselille 3A ja siitä edelleen potkurille 6. Vauhtipyörältä 10 25 voidaan teho puolestaan siirtää nuolen C2 mukaisesti kytkinten 13 ja 12 kautta pystyakselille 3A silloin, kun vauhtipyörän 10 energiavarastoa puretaan. On luonnollisesti selvää, että energiavarastoa purettaessa voidaan tehoa siirtää samanaikaisesti myös potkurilaitteen käyttöakselilta 1 pystyakselille 3A.Figure 2 schematically shows a power flow diagram in a system according to the invention. Power is supplied from the drive motor to the drive shaft 1 of the propeller device and this is illustrated in Figure 2 by arrows B1 and B2. by means of the switches 12 and 13, power can be transmitted to the propeller device's operation 20 from the shaft 1 either in the direction of arrows D in accordance with D 2 yläkulmavaihteelle 2 and from it further to the vertical axis 3A, and then the direction of arrow C in accordance with the flywheel 10. The power lift can also be arranged so that power is transferred to the propeller unit drive shaft 1 simultaneously, and flywheel 10 and the vertical axis 3A, and then to flywheel mass 10 to the propeller 6. 25 can turn the power transfer in accordance with the direction of the arrow C2 through the switches 13 and 12, the vertical axis 3A, when the flywheel energy storage 10 is released. It is, of course, clear that when discharging the energy storage, power can also be transferred simultaneously from the drive shaft 1 of the propeller device to the vertical shaft 3A.

3030

Keksinnön mukainen ratkaisu perustuu edellä esitetyn mukaisesti liike-energiavarastona käytettävään vauhtipyörään 10, jonka energiaa voidaan käyttää momenttina hetkellisten ylikuormien voittamiseen. Keksinnön mukaiseen laitteeseen kuuluva ensimmäinen kytkin 12 toimii toisaalta 35 käyttömoottorin suojausellmenä suuriin ylikuormiin nähden ja toisaalta se sallii akseliston eri osien, eli potkurilaitteen käyttöakselin 1 ja akseliholkin 15 välille pyörimisnopeuseron ja muuttaa siten syntyvänAccording to the above, the solution according to the invention is based on a flywheel 10 used as a kinetic energy store, the energy of which can be used as a torque to overcome momentary overloads. The first clutch 12 belonging to the device according to the invention, on the one hand, acts as a protection motor for the drive motor against large overloads and, on the other hand, allows a different speed difference between the different parts of the shaft assembly, i.e. the propeller drive shaft 1 and the shaft sleeve 15.

IIII

5 82007 1 häviötehon lämmöksi. Muodostuva lämpöenergia voidaan siirtää tarvittaessa esim. öljyn ja jäähdyttimen avulla joko meriveteen, jollaisena jäähdyttlmenä voi olla myös potkurilaitteen vedenalainen osa tai muulla jäähdyttimellä hyötykäyttöön. Ensimmäisen kytkimen 12 luistomoraentin 5 raja-arvo voidaan määrätä esim. sen mukaan, miten suurien momenttien sallitaan kulkeutua potkurilta käyttömoottorille koko voimansiirtolinjan läpi. Potkurilaitteen käyttöakselin 1 ja vauhtipyörän 10 välillä olevan luistokytkimenä toimivan toisen kytkimen 13 avulla voidaan vauhtipyörä 10 haluttaessa kytkeä irti systeemistä tai se voidaan kiihdyttää asteit-10 tain maksiminopeuteensa, esim. käynnistysvaiheessa.5 82007 1 for heat dissipation heat. If necessary, the thermal energy generated can be transferred, for example, by means of oil and a cooler, either to seawater, which can also be the underwater part of the propeller device as a cooler, or with another cooler for recovery. The limit value of the slip morent 5 of the first clutch 12 can be determined, for example, according to how large moments are allowed to pass from the propeller to the drive motor through the entire transmission line. By means of a second switch 13 acting as a slip switch between the drive shaft 1 of the propeller device and the flywheel 10, the flywheel 10 can be disconnected from the system if desired or it can be gradually accelerated to its maximum speed, e.g. during the start-up phase.

Seuraavaksi tarkastellaan keksinnön mukaisen laitteiston toimintaa aluksi tilanteessa, jossa ensimmäisen kytkimen 12 sallittua luistomomenttia ei ylitetä. Potkurin 6 kuormituksen ylittäessä moottorin antaman momentin 15 esim. jääolosuhteissa ajettaessa hidastaa momenttien ero koko järjestelmää hidastuvuudella, joka on verrannollinen sekä momenttieron suuruuteen että järjestelmän massahitausmomenttiin. Tällöin saadaan vauhtipyörän 10 antaman suuremman hitausmomentin ansiosta hidastuvuutta pienennettyä, mistä on etua varsinkin lyhytaikaisilla ylikuormilla, koska moottorin pyorimis-20 nopeusvaihtelut jäävät pienemmiksi. Ylikuorman kestoajan ollessa pitempi hidastuu järjestelmän pyörimisnopeus, kunnes saavutetaan tasapainotila moottorin antaman momentin ja kuormamomentin välillä, ts. kunnes momentit ovat yhtä suuret. Ensimmäisen kytkimen 12 luistoa voidaan säätää moottorin pyörimisnopeuden mukaan siten, että moottorin pyörimisnopeuden alentuessa 25 määrättyyn, säädettävissä olevaan rajakierroslukuun, pienennetään ensimmäisen kytkimen 12 luistomomentti moottorin antaman momentin suuruiseksi, jolloin moottori jatkaa pyörimistään kyseessä olevalla rajanopeudella. Ensimmäisen kytkimen 12 toisiopuoli eli potkurin 6 puoleinen akseliston osa (akseliholkki 15) sen sijaan hidastuu tällöin toisiopuolen massahitau-30 teen ja momenttieroon verrannollisella hidastuvuudella, kunnes potkuri 6 pysähtyy tai ylikuormitus loppuu. Ylikuorman päätyttyä voidaan kierrosluku palauttaa alkuperäiseen arvoon usealla eri tavalla riippuen siitä, miten kytkinten 12 ja 13 kytkeytymistä ja luistoa säädetään. Tämä voidaan hoitaa esim. siten, että vauhtipyörä 10 kytketään toisella kytkimellä 13 irti 35 voimansiirrosta ja kiihdytetään ensin ensimmäisen kytkimen 12 ensiö- ja toisiopuolien pyörimisnopeudet yhtä suuriksi ja kasvatetaan tämän jälkeen moottorin ja potkurin 6 pyörimisnopeudet alkuperäiseen tai haluttuun arvoon.Next, the operation of the apparatus according to the invention will be considered first in a situation in which the permissible slip torque of the first switch 12 is not exceeded. When the load of the propeller 6 exceeds the torque 15 given by the motor, e.g. when driving in ice conditions, the difference in torques slows down the whole system with a deceleration proportional to both the magnitude of the torque difference and the mass moment of inertia of the system. In this case, due to the higher moment of inertia produced by the flywheel 10, the deceleration can be reduced, which has an advantage, especially at short-term overloads, because the speed variations of the motor rotation-20 remain smaller. As the duration of the overload is longer, the rotational speed of the system slows down until a balance is reached between the torque provided by the motor and the load torque, ie until the torques are equal. The slip of the first clutch 12 can be adjusted to the engine speed so that as the engine speed decreases to a certain adjustable limit speed, the slip torque of the first clutch 12 is reduced to the torque provided by the engine, allowing the engine to continue rotating at that limit speed. secondary side 12 of the first clutch 6 a propeller-hand part of the axle (shaft 15) instead of the secondary side is thereby slowed down massahitau I-30 and the torque difference proportional to the deceleration until the screw 6 is stopped or the overload ends. At the end of the overload, the speed can be reset to the original value in several different ways, depending on how the engagement and slip of the switches 12 and 13 are adjusted. This can be done, for example, by disengaging the flywheel 10 with the second clutch 13 from the transmission 35 and first accelerating the rotational speeds of the primary and secondary sides of the first clutch 12 and then increasing the rotational speeds of the motor and propeller 6 to the original or desired value.

6 82007 1 Tämän jälkeen voidaan toisella kytkimellä 13 kytkeä vauhtipyörä 10 takaisin voimansiirtoon ja kiihdyttää vauhtipyörän pyörimisnopeus potkurilaitteen käyttöakselin 1 määräämälle pyörimisnopeudelle. Toisaalta voidaan järjestelmän pyörimisnopeudet palauttaa alkuperäiseen tai haluttuun arvoon siten, 5 että ensin kytketään potkuri 6 irti voimansiirrosta ensimmäisen kytkimen 12 avulla ja kiihdytetään vauhtipyörä 10 maksimipyörintänopeuteensa, eli ladataan vauhtipyörän 10 energiavarasto täyteen. Tämän jälkeen voidaan potkuri 6 kytkeä takaisin voimansiirtoon ensimmäisellä kytkimellä 12, jolloin ensimmäisen kytkimen 12 kautta johdetaan sekä vauhtipyörän 10 10 että käyttomoottorin antamat momentit potkurille 6. Hetkellisesti saadaan näin ollen potkurille 6 sen pyörittämiseksi välitettyä momentti, joka on huomattavasti moottorin antamaa momenttia suurempi.6 82007 1 The second clutch 13 can then be used to reconnect the flywheel 10 to the transmission and to accelerate the rotation of the flywheel to the speed determined by the drive shaft 1 of the propeller device. On the other hand, the rotational speeds of the system can be restored to the original or desired value 5 by first disconnecting the propeller 6 from the transmission by means of the first clutch 12 and accelerating the flywheel 10 to its maximum rotational speed, i.e. fully charging the flywheel 10. The propeller 6 can then be reconnected to the transmission by a first clutch 12, whereby the torques provided by both the flywheel 10 10 and the drive motor are transmitted to the propeller 6 via the first clutch 12. A momentarily significantly higher than the torque provided by the motor.

Kun potkuriin 6 kohdistuva kuormitus on niin suuri, että sen aikaansaama 15 momentti ensimmäisessä kytkimessä 12 kasvaa suuremmaksi kuin säädetty lulstomomentin arvo, alkaa ensimmäinen kytkin 12 luistaa ja mainitun kytkimen 12 enslöpuoli eli potkurilaitteen käyttöakseli 1 ja toisiopuoli eli akseliholkki 15 hidastuvat eri suuruisilla hidastuvuuksien arvoilla. Ensiö-puolen hidastuvuus on verrannollinen kyseessä olevan lulstomomentin ja 20 moottorin antaman momentin väliseen momenttieroon sekä ensiöpuolen massa-hitausmomenttiin. Toislopuolen hidastuvuus puolestaan on verrannollinen lulstomomentin ja kucrmamomentin väliseen eroon sekä toislopuolen massa-hitausmomenttiin. Mikäli kuormitus kestää niin kauan, että moottorin alin rajakierrosluku saavutetaan, pienenee luistomomentti ensimmäisessä kytki-25 messä 12 moottorin antaman momentin suuruiseksi ja ensiöpuolen hidastuminen päättyy. Tämän jälkeen voidaan menetellä esim. siten, että vauhtipyörän 10 energiavarasto ladataan täyteen edellä kuvatulla tavalla, minkä jälkeen aluksella ryhdytään rynnäkköön käyttäen moottorin ja vauhtipyörän 10 yhteistä voimaa joustavasti kytkettynä.When the load on the propeller 6 is so great that its torque 15 in the first clutch 12 increases greater than the set value of the torque, the first clutch 12 starts to slip and the first side of said clutch 12, i.e. the propeller drive shaft 1 and the secondary side or shaft sleeve 15, decelerate with different decelerations. Primary-side deceleration is proportional to the lulstomomentin 20 and the motor torque by the torque difference between the primary side and the mass moment of inertia. Toislopuolen deceleration, in turn, is proportional to the difference between the lulstomomentin and kucrmamomentin toislopuolen and the mass moment of inertia. If the load takes so long that the engine rotation speed lowest limit is reached, the reduced torque when the first switch 25 hereto marrow torque of the engine 12 and the primary-side slowdown ends. After this, it is possible to proceed, for example, by fully charging the energy storage of the flywheel 10 as described above, after which the ship is attacked using the joint force of the motor and the flywheel 10 flexibly connected.

3030

Keksinnön mukaisen potkurilaitteen käytöstä on huomioitava vielä seuraavaa. Suurissa jääkuormissa ajettaessa on potkurllaitteessa vauhtipyörä 10 aina kytkettynä käyttöön tarkoitukseen sopivan ohjausjärjestelmän avulla. Toisaalta taas kun odotettavissa ei ole suuria ja/tai äkillisiä kuormi-35 tuksia, kuten esim. kesällä ajettaessa, vauhtipyörä 10 on kytketty täysin irti voimansiirrosta. Kuten edellä on jo todettu, voi kytkinten 12 ja 13 ja näin ollen myös vauhtipyörän 10 käytön ohjaus olla hoidettu automaat- 7 82007 1 tisesti esim. elektroniikkaa hyväksi käyttäen. Ohjausjärjestelmää varten on potkurilaitteeseen järjestetty sopiviin kohtiin esim. eri akseleiden vääntömomenttia ja pyörintänopeutta mittaavat anturit, joiden antamien impulssien mukaisesti ohjausjärjestelmä säätää kytkinten 12 ja 13 luistoa.The following must also be taken into account when using the propeller device according to the invention. When driving at high ice loads, the flywheel 10 is always engaged in the propeller device by means of a suitable control system. On the other hand, when no large and / or sudden loads are expected, such as when driving in summer, the flywheel 10 is completely disengaged from the transmission. As already stated above, the control of the operation of the switches 12 and 13 and thus also of the flywheel 10 can be taken care of automatically, e.g. by utilizing electronics. For the control system, sensors measuring the torque and the rotational speed of the various shafts are arranged in suitable places in the propeller device, for the impulses of which the control system adjusts the slip of the switches 12 and 13.

5 Piirustuksen kuvioissa on kytkimet 12 ia 13 esitetty täysin kaaviollisina, ja kytkiminä voidaan käyttää mitä tahansa kytkimiä, joilla tarvittavat luistot voidaan hallita ja jotka toimivat samalla irrotuskytkimi-nä. Moottorin ja potkurin 6 välisen kytkimen, eli ensimmäisen kytkimen 12 tulee lisäksi olla sellainen, että tämän kytkimen luiston avulla vol-10 daan säätää potkurin 6 pyörintänopeutta nollasta maksiraipyörintänopeu-teen moottorin pyörintänopeuden ollessa vakio tai silloin, kun moottorin pyörintänopeutta säädetään tyhjäkäyntinopeuden ja maksimipyörintänopeu-den välillä.In the figures of the drawing, the switches 12 and 13 are shown in a completely schematic manner, and any switches can be used as switches, with which the necessary slides can be controlled and which at the same time act as a disconnect switch. In addition, the switch between the motor and the propeller 6, i.e. the first switch 12, must be such that the slip of this switch allows the speed of the propeller 6 to be adjusted from zero to maximum rotational speed when the engine speed is constant or when the engine speed is adjusted between idle and maximum speed. .

15 Keksinnön mukaisella potkurilaitteella tai -laitteilla varustettuja aluksia voidaan käyttää jäävyöhykkeellä liikkuvina hinaajina tai puskijoina sekä järeillä koneistoilla varustettuja, varsinaiseksi jäänmurtajaksi rakennettuja aluksia, myös jäänmurtajina. Riittävän suurikokoiset, jääolosuhteisiin mitoitetut laitteet voidaan varustaa myös potkurisuulak-20 keella. Jos alus on varustettu kahdella tai useammalla keksinnön mukaisella potkurilaitteella, on laitteiden ohjausjärjestelmän oltava luonnollisesti muodostettu sellaiseksi, että ohjausjärjestelmä hoitaa potku-rilaitteiden kytkennän synkronisesti. Esimerkiksi jäissä ajettaessa on ohjausjärjestelmä sovitettu tällöin hoitamaan useamman potkurilaitceen 25 kytkennät samanaikaisesti siten, että aluksella voidaan jäissä esim.Vessels equipped with a propeller device or devices according to the invention can be used as tugs or buffers moving in the ice zone, as well as vessels equipped with robust machinery and built as an actual icebreaker, also as icebreakers. Sufficiently large devices designed for ice conditions can also be equipped with a propeller nozzle. If the vessel is equipped with two or more propeller devices according to the invention, the control system of the devices must, of course, be designed in such a way that the control system handles the connection of the propeller devices synchronously. For example, when driving on ice, the control system is then adapted to handle the connections of several propeller devices 25 simultaneously, so that on ice, e.g.

ryhtyä rynnäkköön käyttäen pääkoneiden ja kunkin potkurilaitteen vauhtipyörän yhteistä voimaa samanaikaisesti. Ohjausjärjestelmä voi tällöin edullisesti olla muodostettu ns. älykkääksi ohjausjärjestelmäksi, joka ohjaa kytkimiä automaattisesti tuntoelinten tai anturien antamien impuls-30 sien perusteella tehdyn ohjelman mukaisesti. Ohjausjärjestelmä ohjaa tällöin potkurilaitteiden toimintoja siten, että useampi laite yhdessä toimii älykkäästi maksimihyödyn saavuttamiseksi.launch an attack using the combined force of the main engines and the flywheel of each propeller unit simultaneously. The control system can then advantageously be formed by a so-called as an intelligent control system that automatically controls the switches according to a program based on impulses given by sensors or transducers. The control system then controls the functions of the propeller devices so that several devices work together intelligently to achieve maximum benefit.

Edellä olevassa selostuksessa on keksinnön mukaisen potkurilaitteen esitet-35 ty olevan erityisen sovelias jäissä ajoon. On kuitenkin ymmärrettävää, että keksinnön mukaisella potkurilaitteella saavutetaan vastaavanlaiset edut myös muussa yhteydessä, kuten esim. suistoalueilla ja vastaavissa 8 82007 1 matalissa vesissä ajettaessa, jossa potkurilaitteen kiinni juuttuminen hiekkaan on mahdollista. Vauhtipyörän 10 energiaa voidaan tällöin käyttää hyväksi kiinni juuttuneen potkurilaitteen irrottamiseen.In the above description, the propeller device according to the invention has been shown to be particularly suitable for driving on ice. However, it is to be understood that the propeller device according to the invention achieves similar advantages also in other contexts, such as, for example, when driving in estuaries and corresponding shallow waters, where it is possible for the propeller device to get stuck in the sand. The energy of the flywheel 10 can then be used to remove the stuck propeller device.

5 Edellä on keksintöä selostettu esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla. Tällä ei kuitenkaan haluta rajoittaa keksintöä vain kuvioissa esitettyä esimerkkiä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia seuraavlen patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention has been described above by way of example with reference to the figures of the accompanying drawing. However, it is not intended to limit the invention to the example shown in the figures, but many modifications are possible within the scope of the inventive idea defined by the following claims.

10 15 20 25 30 3510 15 20 25 30 35

IIII

Claims

9 82007

A reversible propeller device for a ship, in which power from the horizontal drive shaft (1) of the propeller device to the propeller shaft 5 (5) and propeller (6) is supplied via upper angle gear (2), vertical shaft (3A, 3B) and lower angle gear (4) rotatable about a vertical axis, characterized in that the propeller device is provided with an energy storage flywheel 10 (10) connected to the upper bevel gear (2), which is connected to the upper bevel gear of the propeller device via sliding and disconnecting switches (12,13) , that in the desired situation the rotational energy can be stored in the flywheel (10) and when the conditions so require the energy can be released from the flywheel (10) via the upper bevel gear (2) to rotate the propeller (6).

1 Claims

Device according to claim 1, characterized in that the switches (12, 13) comprise two switches, of which the second switch (13) is arranged between the drive shaft (1) of the propeller device and the flywheel (10) 20 and the first switch (12) is arranged on the drive shaft. (1) and the upper bevel gear (2) so that when loading the energy storage of the flywheel (10) the power is transferred from the drive shaft (1) via the second switch (13) directly to the flywheel and when discharging the energy storage the power is transferred from the flywheel (10) to each switch (13,12) through the upper corner-25 to the gear (2) and thence to the propeller (6).

Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the flywheel (10) on the one hand and the transmission line (2-6) from the drive shaft (1) to the propeller (6) can be flexibly connected to the drive shaft (1) either together or separately.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the flywheel (10) and the clutches (12, 13) are arranged flush with the drive shaft (A-A) on the drive shaft (1). 35

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control of the switches (12, 13) is arranged to operate automatically according to a program based on the impulses given by the sensors and in that several devices work together intelligently to achieve a drag advantage. 5 10 15 20 25 30 II 35 il 82007