FI83614B - Propelleraggregat. - Google Patents

Description

1 83614

POTKURIKONEIKKO

Esillä oleva keksintö koskee potkurikoneikkoa erilaisten uivien alusten eteenpäin kuljettamiseksi 5 ja/tai ohjaamiseksi, jollaisia aluksia ovat ennenkaikkea erikoisalukset kuten sukeltajien alukset, nosturialuk-set, alukset kaapelien ja putkijohtojen laskemiseksi ja nostamiseksi, edelleen uivat telakat, ponttonit ja erikoisesti erityyppiset offshore-lautat. Potkurikoneik-10 ko on sinänsä tunnettua tyyppiä, jota tavallisesti kutsutaan pyörittäväksi sysäimeksi tai thrusteriksi, ja joka käsittää potkurin, joka on varustettu potkuria ympäröivällä potkurisuukappaleella ja on asennettu potkuriakselille, joka on laakeroitu vaihdelaatikon 15 koteloon, joka sisältää kulmavaihteen, jonka kautta potkuriakseli on kytketty käyttöakseliin, joka ulottuu putkimaisen kannattimen läpi, jonka alapää on yhdistetty vaihdelaatikon koteloon tämän kannattamiseksi. Kannattimen yläpää on järjestetty asennettavaksi uivan aluksen 20 rungon pohjaosassa olevaan aukkoon niin, että käyttöak-seli voidaan kytkeä yhteen uivan aluksen rungon sisälle järjestetyn käyttökoneiston kanssa. Pyöritettävissä thrustereissa on tällöin kannatin asennettu siten sanottuun aukkoon rungon pohjassa, että kannattimen, vaih-25 delaatikon kotelon, potkurin ja potkurisuukappaleen muodostamaa yksikköä voidaan rungon sisälle järjestetyllä kääntökoneistolla kääntää käyttöakselin kanssa yhteen sattuvan kääntöakselin ympäri niin, että koneikon kehittämä potkurivoima voidaan suunnata mielivaltaiseen 30 suuntaan. Tällaista potkurikoneikkoa käytetään yhä suuremmassa laajuudessa ennen kaikkea uivien alusten monissa erilaisissa tyypeissä, joita käytetään offshore-teollisuudessa. Potkurikoneikkoja käytetään tällöin kyseisen uivan aluksen eteenpäin kuljettamiseen ja/tai 35 asemointiin, ts aseman pitämiseen määrätyllä työpaikalla vaihtelevissa sääoloissa.

Kuvio 1 oheisessa piirustuksessa esittää esi- 2 83614 merkkinä ja kaavamaisesti sivukuvana nykyisenlaisen potkurikoneikon tavanomaista suoritusmuotoa. Kuten edellä on mainittu, käsittää tämä potkurikoneikko potkurin 1/ jota samankeskisesti ympäröi kiinteä potkuri-5 suukappale 2, ja joka on asennettu potkuriakselille, joka on laakeroitu vaihdelaatikon koteloon 3. Tämä vaihdelaatikon kotelo 3 sisältää kulmavaihteen, jonka kautta potkuriakseli on kytketty pystysuoraan käyttöak-seliin, joka ulottuu putkimaisen kannattimen 4 läpi/ 10 joka on yhdistetty vaihdelaatikon koteloon 3 ja kannattaa sitä. Kannattimen 4 yläpää on asennettavissa aukkoon 5 kyseisen uivan aluksen vain osittain esitetyn rungon 7 pohjaosassa 6. Kannattimen 4 läpi ulottuva käyttöak-seli voidaan kytkeä rungon sisälle järjestettyyn käyt-15 tökoneistoon, jota yleisesti on merkitty viitenumerolla 8, potkurin käyttämiseksi. Edelleen rungon sisällä on yleisesti viitenumerolla 9 merkitty kääntökoneisto, joka voidaan kytkeä asennuslaitteeseen kääntyvästi laakeroituun kannattimeen 4 niin, että koko kannattimes-20 ta 4/ vaihdelaatikon kotelosta 3, potkurisuukappaleesta 2 ja potkurista 1 muodostuvaa yksikköä voidaan kääntää pystysuoran, käyttöakselin kanssa yhteen sattuvan kään-töakselin ympäri. Tällä tavoin voidaan siis potkurivoima asettaa mihin tahansa haluttuun suuntaan.

25 Niinkuin kuviossa 1 on kaavamaisesti esitetty potkurisuukappaleesta 2 lähtevällä, potkurin 1 kehittämällä potkurisuihkulla on tietty hajonta eli diver-genssi. Paikallaan seisovassa vedessä on potkurisuihkun hajaantumiskulma a n. 10°. Seurauksena tästä potkuri-30 suihkun divergenssistä tai hajonnasta, syntyy tällaisen potkurikoneikon useimmissa käytännöllisissä sovellutuksissa tiettyjä tehohäviöitä, ns interferenssihäviöitä, riippuen siitä, että potkurisuihku pyyhkii rungon lähellä olevia laitapintoja.

35 Käytettäessä tällaista potkurikoneikkoa off- shore-lautoilla, joilla usein on suhteellisen monimutkainen vedenalainen runko, joka muodostuu useista, 3 83614 toisistaan välin päähän järjestetyistä ponttoneista, voi interferenssihäviöitä syntyä myös siitä, että pot-kurisuihku yhdestä potkurikoneikosta, joka on asennettu yhdelle ponttonille, osuu toiseen ponttoniin. Tällaiset 5 offshore-lautat on edelleen useimmiten varustettu useilla potkurikoneikoilla, jolloin voi sattua, että pot-kurisuihku yhdestä potkurikoneikosta vaikuttaa toisen potkurikoneikon työskentelyolosuhteisiin, joka sijaitsee alavirtaan ensin mainitusta koneikosta. Myös tämä ai-10 heuttaa interferenssihäviöitä.

Edellä mainituista interferenssihäviöistä yhdistettynä on tuloksena, että käytettävissä oleva nettoteho asennetuista potkurikoneikoista jää pienemmäksi kuin bruttoteho, joka teoreettisesti pitäisi 15 saada, laskemalla yhteen maksimaalinen potkuriteho kullekin potkurikoneikolle, jos niiden oletetaan työskentelevän vapaassa vedessä. Ymmärretään edelleen, että nämä interferenssihäviöt vaihtelevat suuruudeltaan riippuen siitä, miten eri potkurikoneikot suunnataan. 20 Tyypillisessä laitteistossa tehohöviö on tavallisesti keskimäärin kierrosta kohti suuruusluokkaa 10 - 20 %, mutta tietyillä potkurikoneikkojen muodostelmilla ja suuntaamisilla voi syntyä vielä suurempia häviöitä, aina 30 % saakka.

25 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on sen tähden aikaansaada johdannossa ilmoitetun laatuinen potkurikoneikko, joka on muodostettu siten, että edellä selostetut interferenssihäviöt eliminoidaan tai niitä vähennetään olennaisesti.

30 Keksinnön mukaisesti tämä saavutetaan siten, että potkurisuukappale on varustettu sellaisilla elimillä ja/tai on muotoiltu siten, että potkurisuukappaleesta lähtevä potkurisuihku suunnataan hieman vinosti alaspäin suhteessa potkuriakselin suuntaan potkuriakselin ja 35 käyttöakselin tasossa. Useat erilaiset rakenteelliset muotoilut ovat keksinnön mukaisesti mahdollisia, pot-kurisuihkun sanotun suuntaamisen aikaansaamiseksi.

4 83614

Keksintöä kuvataan lähemmin seuraavassa, liittyen oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 on kuva edellä kuvaillusta tavanomaisesta pot-kurikoneikosta; 5 kuvio 2 esittää kaavamaisesti, samanlaisena sivukuvan kuin kuvio 1, keksinnön mukaisen potkurikoneikon ensimmäistä suoritusmuotoa; kuvio 3 esittää samalla tavoin keksinnön mukaisen pot-kurikoneikon toista suoritusmuotoa; 10 kuvio 4 esittää samalla tavoin keksinnön mukaisen pot-kurikoneikon kolmatta suoritusmuotoa; ja kuviot 5, 6 ja 7 esittävät kuviossa 2 periaatteessa esitetyn laatuisen suoritusmuodon erityisen edullista suoritusmuotoa.

15 Kuviossa 2 esimekkinä ja kaavamaisesti esitetty keksinnön mukainen potkurikoneikko on suureksi osaksi muodostettu aivan tavanomaisella tavalla, esimerkiksi kuten on esitetty kuviossa l. Keksinnön mukaisen pot-kurikoneikon kuviossa 2 esitetyssä suoritusmuodossa on 20 kuitenkin potkurisuukappale 2 lähtöpäässään alavirtaan potkurista 1 varustettu joukolla ohjaussiipiä 10, jotka on muodostettu ja järjestetty siten, että ne suuntaavat ulosmenevän potkurisuihkun hieman vinosti alaspäin suhteessa potkuriakselin suuntaan. Ohjaussiivet voisivat 25 olla säädettäviä niin, että potkurisuihkun ohjauskulmaa voidaan vaihdella. Tällöin voi olla edullista järjestää kaksi ryhmää ohjaussiipiä peräkkäin, joista ylävirtaan sijaitsevat ohjaussiivet ovat kiinteitä, samalla kun alavirtaan sijaitsevat ohjaussiivet ovat säädettäviä 30 potkurisuihkun ohjauskulman vaihtelemiseksi.

Kuviossa 3 keksinnön mukaisen potkurikoneikon erimerkkinä esitetyssä suoritusmuodossa saavutetaan samanlainen tulos sillä, että potkurisuukappale 2 on asetettu vinosti niin, että sen keskiakseli muodostaaa 35 kulman potkuriakselin suuntaan nähden ja potkurisuihku suunnataan hieman vinosti alaspäin suhteessa potkuriak-seliin.

5 83614

Kuviossa 4 esitetyssä keksinnön mukaisen pot-kurikoneikon suoritusmuodossa saavutetaan vinosti alaspäin suunnattu potkurisuihku siten, että potkurisuukap-pale 2 on lähtöpäästään pidennetty vinosti alaspäin 5 suunnatulla suukappaleella 11.

Lähtevän potkurisuihkun suunnan ja potkuriak-selin suunnan välinen kulma valitaan sopivasti alueelta 5 - 15 ‘, esim. n. 10°. Potkurisuihkun suuntaamisella hieman vinosti alaspäin syntyy luonnollisesti tietty 10 vähentyminen potkurisuihkun vaakasuorassa voimakomponen-tissa, mutta sanotulla välillä tämä vähentyminen on vain suuruusluokkaa l - 3 %. Ohjaussiivillä varustetussa laitteessa syntyy myös tietty tehohäviö virtausvastuksen seurauksena, jonka ohjaussiivet aiheuttavat.

15 On kuitenkin osoittautunut, että potkurisuihkua potkurisuukappaleen lähtöpäässä ohjaavan ohjaussiipijär-jestelyn erikoisella muodostamisella on mahdollista eliminoida edellä mainitut haitat niin, että potkuri-suihkun toivottu ohjautuminen tapahtuu täysin ilman 20 työntövoimahäviötä, tai selvästi pienemmällä, n. 1 % nimellistyöntövoiman lisäyksellä, verrattuna siihen, ettei mitään ohjaussiipijärjestelyä ole.

Kuviot 5, 6 ja 7 esittävät esimerkkinä sellaisen erikoisen edullisen ohjaussiipijärjestelyn teko-25 tapaa, jolloin kuvio 5 esittää järjestelyä nähtynä suoraan takaapäin, kuvio 6 esittää leikkausta laitteiston läpi pitkin linjaa VI - VI kuviossa 5 ja kuvio 7 esittää leikkausta yhden ohjaussiiven läpi pitkin linjaa VII - VII kuviossa 5.

30 Tälle erikoiselle ohjaussiipijärjestelylle on ominaista se, että se käsittää sekä joukon vaakasuoria ohjaussiipiä 11, jotka on asetettu vinoon, potkurisuihkun ohjaamiseksi suuntaan vinosti alaspäin että joukon säteettäisiä ohjaussiipiä 12, joiden tehtävänä on elimi-35 noida potkurin kehittämä pyörimisliike potkurisuihkussa. Ohjaussiipiä 11 ja 12 kannattaa ulompi rengas 13, joka on kiinnitetty kuviossa 6 vain kaavamaisesti ja osittain 6 83614 esitettyyn potkurisuukappaleeseen 2, ja sisempi rengas 14.

Sekä vaakasuorilla ohjaussiivillä 11 että säteettäisillä ohjaussiivillä 12 on sopivasti käyristet-5 ty, "siivenmuotoinen" profiili, kuten on esitetty kuviossa 6 tai 7. Vaakasuorien ohjaussiipien lähtökulma β voi olla välillä 5 - 20', samalla kun säteettäisten ohjaussiipien tulokulma γ voi olla esim. suuruusluokkaa 2' .

10 Sekä rakenteellisista että toiminnallisista syistä on osoittautunut edulliseksi sijoittaa vaakasuorat ohjaussiivet li pääasiassa vain potkurisuukappaleen 2 lähtöaukon ylempään puoliskoon, samalla kun säteet-täiset ohjaussiivet 12 on sijoitettu ennen kaikkea pot-15 kurisuukappaleen 2 lähtöaukon alempaan puoliskoon.

Kuvioissa 5-7 esitetyssä suoritusmuodossa on rengas 13 edelleen pitkin kehänsä ylempää osaa varustettu ns lakinlipalla 15 so vinosti sisäänpäin kohti potkurisuukappaleen 2 keskiakselia suunnatulla levylaipal-20 la, joka muötävaikuttaa potkurisuihkun ohjaamiseen suuntaan vinosti alaspäin.

Kuvioissa 5-7 esitetyssä suoritusmuodossa ovat vaakasuorat ohjaussiivet 11 ja säteettäiset ohjaussiivet 12 järjestetyt olennaisesti samaan tasoon, mutta 25 tämä ei ole ehdoton vaatimus, vaan ne voisivat myös olla järjestetyt eri tasoihin, esim. säteettäiset oh-jauesiivet asetettuina ylävirtaan vaakasuorista ohjaus-siivistä. Ymmärretään myös, että myös muut ohjaussiipi-järjestelyn suoritusmuodot sekä vaakasuorilla että 30 säteettäisillä ohjaussiivillä ovat mahdollisia.

Ymmärretään myös, että kuvioissa 2-7 esitettyjä erilaisia järjestelyjä lähtevän potkurisuihkun suuntaamiseksi vinosti alaspäin voidaan ajatella käytettävän samanaikaisesti erilaisina yhdistelminä keskenään. 35

Claims (12)

1. Potkurikoneikko uivan aluksen eteenpäinkul-jettamiseksi, ohjaamiseksi ja/tai asemoimiseksi, käsittäen potkurin (1), joka on varustettu potkuria ympäröi-5 väliä potkurisuukappaleella (2) ja on asennettu pot-kuriakselille, joka on laakeroitu vaihdelaatikon koteloon (3), joka sisältää kulmavaihteen, jonka kautta potkuriakseli on kytketty käyttöakseliin, joka ulottuu putkimaisen kannattimen (4) , jonka alapää on yhdistetty 10 vaihdelaatikon koteloon tämän kannattamiseksi ja jonka yläpää on järjestetty asennettavaksi uivan aluksen rungon (7) pohjaosan (6) aukkoon (5) kääntyvästi, jolloin potkuriakseli on suunnattu olennaisen vaakasuoraan, tunnettu siitä, että potkurisuukappale (2) on 15 varustettu elimillä ja/tai on muotoiltu potkurin pyöriessään kehittämän ja potkurisuukappaleesta ulosvir-taavan vesisuihkun suuntaamiseksi hieman vinosti alapäin suhteessa potkuriakselin suuntaan potkuriakselin ja käyttöakselin tasossa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen potkuriko- neikko, tunn ettu siitä, että potkurisuukappaleesta (2) lähtevän potkurisuihkun suunta muodostaa kulman potkuriakselin suunnan kanssa, joka on välillä 5° ja 15°.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen pot- kurikoneikko, tunn ettu siitä, että potkurisuukappale (2) on lähtöpäässään varustettu ohjaussiivillä (10), jotka ohjaavat potkurisuihkun vinosti alaspäin suhteessa potkuriakselin suuntaan.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen pot kurikone ikko, tunn ettu siitä, että potkurisuukappale (2) on asetettu vinoon niin, että sen keskiak-seli on suunnattu vinosti alaspäin suhteessa potkuriakselin suuntaan.

5. Patenttivaatimuksien 1 ja 2 mukainen pot- kurikoneikko, tunn ettu siitä, että potkurisuukappale (2) on lähtöpäässään varustettu suukappaleella 8 83614 (11), potkurisuihkun suuntaamiseksi vinosti alaspäin potkuriakselin suhteen.

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen potkurikoneikko, tunn ettu siitä, että ohjaussiivet ovat 5 säädettäviä.

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen potkurikoneikko, tunnettu siitä, että ohjaussiivet käsittävät osittain kiinteitä ohjaussiipiä ja osittain säädettäviä ohjaussiipiä, järjestettyinä alavirtaan kiin- 10 teistä ohjaussiivistä.

7 83614

8. Patenttivaatimuksen 3 mukainen potkurikoneikko, tunn ettu siitä, että potkurisuukappale on lähtöpäässään varustettu osaksi olennaisen vaakasuorilla ohjaussiivillä (li), jotka on asetettu vinoon 15 suhteessa potkuriakselin suuntaan, potkurisuihkun ohjaamiseksi vinosti alaspäin suhteessa potkuriakselin suuntaan, osaksi olennaisen säteettäisillä ohjaussiivillä (12), potkurisuihkun pyörimisen eliminoimiseksi.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen potkuriko-20 neikko, tunnettu siitä, että vaakasuorat ohjaussiivet (11) on sijoitettu pääasiassa potkurisuukappaleen lähtöaukon ylempään puoliskoon, samalla kun säteettäiset ohjaussiivet (12) on sijoitettu pääasiassa potkurisuu-kappaleen lähtöaukon alempaan puoliskoon.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen potkurikoneikko, tunnettu siitä, että vaakasuorat ohjaussiivet (11) on asetettu vinoon lähtökulmalla (β) 5 - 20*.

11. Patenttivaatimuksen 9-10 mukainen pot-30 kurikoneikko, tunnettu siitä, että potkurisuukappale on pitkin lähtöreunan ylempää osaa varustettu vinosti sisäänpäin kohti suukappaleen keskiakselia suunnatulla laipalla (15).

12. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 3 ja 35 8-11 mukainen potkurikoneikko, tunnettu siitä, että ohjaussiivillä (11, 12) on jonkin verran käyristet-ty, siivenmuotoinen poikkileikkaus. 9 83614