FI95451C - Potkurikäyttöjärjestelmä - Google Patents

Description

1 95^5 "i

Potkurikäyttöjärjestelmä Tämän keksinnön kohteena on potkurikäyttöjärjestelmä alusta tai vastaavaa varten, joka järjestelmä käsittää 5 ensimmäisen sähkömoottorin, johon liittyy akseli, jolle on sovitettu ensimmäinen roottori ja ensimmäinen potkuri, toisen sähkömoottorin, johon liittyy putkimainen akseli, jolle on sovitettu toinen roottori ja toinen pot-10 kuri, jolloin ensimmäinen ja toinen sähkömoottori on sovitettu peräkkäin ja ensimmäisen moottorin akseli kulkee toisen moottorin roottorin ja siihen liittyvän putkimaisen akselin läpi koaksiaalisesti niiden kanssa, jolloin ensimmäinen ja toinen potkuri sijaitsevat peräkkäin, 15 ensimmäisen ja toisen teholähteen sähkötehon syöt tämiseksi vastaavasti ensimmäiselle ja toiselle moottorille ja ohjausyksikön ensimmäisen ja toisen teholähteen ja niiden kautta ensimmäisen ja toisen sähkömoottorin ohjaa-20 miseksi moottorien pyörittämiseksi joko samaan tai vastakkaiseen suuntaan toisiinsa nähden.

Kuten tunnettua, käyttämällä yhden tavanomaisen potkurin sijasta kahta potkuria, jotka on sovitettu peräkkäin pyörimään saman keskiakselin ympäri vastakkaisiin : 25 suuntiin, voidaan potkurin hyötysuhdetta parantaa merkittävästi. Tällaisen kaksoispotkurin avulla voidaan aluksen polttoainekustannuksissa saavuttaa noin 10-20 % säästö. Tunnetuissa kaksoispotkurikäyttöjärjestelmissä käytetään voimakoneina tavanomaisia laivojen voimakoneita, jotka . 30 pyörittävät lähtökohtaisesti yhtä akselia. Potkurin lähei-* syyteen aluksen rungon sisäpuolelle on kuitenkin sijoitet tu vaihde,tyypillisesti planeettavaihde, joka jakaa voiman kahdelle koaksiaaliselle, vastakkaisiin suuntiin pyörivälle akselille. Planeettavaihde toimii myös alennusvaihteena 35 muuttaen voimakoneen pyörimisnopeuden potkureille sopivak- 2 95^51 si. Täten potkureiden keskinäiset pyörimissuunnat samoin kuin niiden keskinäiset pyörimisnopeudet määräytyvät pla-neettavaihteen sovitusten mukaisesti eikä niitä voida enää käytön aikana muuttaa. Edelleen tällaisen potkurikäyttö-5 järjestelmän ongelmana on, että voimakoneen tai vaihteen vioittuminen usein johtaa tilanteeseen, jossa kumpaakaan potkuria ei voida enää käyttää.

Yllä johdantokappaleessa kuvatun kaltainen potkuri-käyttöjärjestelmä alusta tai vastaavaa varten kahden, kah-10 delle koaksiaaliselle akselille peräkkäin sovitetun, vastakkaisiin suuntiin pyöritettävissä olevan potkurin käyttämiseksi tunnetaan DE-hakemusjulkaisusta 1932929. Siinä moottoreiden pyörimisnopeutta ohjataan osin muuttamalla käyttöjärjestelmän teholähteinä toimivien generaattoreiden 15 pyörimisnopeutta niitä pyörittävien dieselmoottoreiden pyörimisnopeutta asettelemalla ja osin kierrosluvun ohjauslaitteen avulla. Dieselkäyttö mahdollistaa kierrosluvun asettelun alueella 100-30 %. Toisen moottorin kierros-lukua voidaan tässä tilanteessa, jossa siis ollaan diesel-20 moottorin pyörimisnopeuden ala-arvossa, asetella kierros-luvun ohjauslaitteen avulla aina nollaan asti ja edelleen saattaa pyörimään samaan suuntaan toisen potkurin kanssa. Tässä tunnetussa järjestelyssä nopeuden asettelu edellyttää, että moottoreiden teholähteenä on dieselmoottorin ja 25 generaattorin yhdistelmä. Lisäksi saavutettava pyörimisno peuden säätöalue ei ole täysin kattava eikä mahdollista moottoreiden toisistaan riippumatonta käyttöä ja nopeuden asettelua, mitä voidaan pitää kyseisen ratkaisun oleellisimpana puutteena. Alusten käyttöturvallisuuden kannalta . 30 olisi mitä suotavinta, että kumpaa tahansa moottoria voitaisiin käyttää toisistaan riippumattomasti.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on tuoda esiin potkurikäyttöjärjestelmä, jonka avulla kaksoispotkurin potkureita voidaan käyttää oleellisesti toisistaan riippu-35 mattomasti siten, että niille voidaan antaa halutut pyöri- 95*51 3 missuunnat samoinkuin halutut pyörimisnopeudet täysin toisistaan riippumatta. Tällöin saavutetaan myös tilanne, jossa kumpaa tahansa potkuria voidaan käyttää yksinäänkin.

Yllä mainitun tavoitteen toteuttavalle keksinnön 5 mukaiselle potkurikäyttöjärjestelmälle on tunnusomaista, että ensimmäinen ja toinen teholähde käsittävät ensimmäisen ja toisen taajuusmuuttajan, ja että ohjausyksikkö käsittää välineet taajuusmuuttajien ohjaamiseksi siten, että moottoreiden pyörimissuunta samoinkuin niiden pyörimisno-10 peudet nollasta aina nimelliseen nopeuteen asti ovat valittavissa kummankin moottorin toisistaan riippumattoman käytön mahdollistamiseksi.

Keksinnön mukaisessa järjestelmässä on siis menetelty siten, että kummallakin potkurilla on itse asiassa 15 oma voimakoneensa eli oma sähkömoottorinsa ja kun näitä sähkömoottoreita syötetään omalla taajuusmuuttajallaan, voidaan moottoreiden pyörimisnopeudet samoinkuin pyörimissuunnat valita vapaasti. Edelleen tällainen kahden moottorin ratkaisu antaa mahdollisuuden jommankumman moottorin 20 käyttämiseen myös yksinään. Täten toisen moottorin vaurioituessa voidaan toista potkuria edelleen pyörittää haluttuun suuntaan halutulla nopeudella.

Edullisesti keksinnön mukaisessa järjestelmässä ensimmäinen ja toinen sähkömoottori käsittävät yhteisen 25 ulkovaipan. Tällä tavoin tarvittavasta kaksoismoottorista saadaan kompakti kokonaisuus, jonka tilantarve ei kovinkaan merkittävästi poikkea yhden moottorin tilantarpeesta. Tällöin on edelleen edullista, että ensimmäisen moottorin akseli on tuettu laakerilla toisen moottorin roottoriin 30 vastakkainpyörivän laakerin välityksellä.

Keksinnön mukainen potkurikäyttöjärjestelmä eroaa oleellisesti tavanomaisesta planeettavaihdetta käyttävästä potkurikäyttöjärjestelmästä samoinkuin tunnetusta diesel-sähköisestä kaksimoottorijärjestelmästä. Verrattuna täl-35 laisiin potkurikäyttöjärjestelmiin voidaan keksinnön mukaisen järjestelmän etuina mainita seuraavat merkittävät 4 95*5! seikat: - molempien potkureiden pyörimisnopeudet ja -suunnat ovat vaihtosuuntaajakäytön ansiosta vapaasti valittavissa ja aseteltavissa portaattomasti aina nollasta nimel- 5 liseen nopeuteen asti; - kaikissa kuormitustilassa potkureiden keskinäinen pyörimisnopeus voidaan valita sellaiseksi, että saavutetaan paras hyötysuhde tai työntövoima; - järjestelmässä ei käytetä planeettavaihdetta tai 10 muutakaan alennusvaihdetta eri suuntaisten nopeuksien aikaansaamiseksi tai voimakoneen pyörimisnopeuden muuttamiseksi potkureille sopivaksi eli järjestelmä on täydellisesti vaihteeton; - tarvittaessa järjestelmää voidaan käyttää vain 15 yhdellä potkurilla, kummalla hyvänsä.

Seuraavassa keksinnön mukaista potkurikäyttöjärjestelmää kuvataan yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen 20 potkurikäyttöjärjestelmän periaatteellisen rakenteen, kuvio 2 esittää keksinnön mukaiseen potkurikäyttö-järjestelmään sisältyvän moottorin ensimmäisen esimerkinomaisen suoritusmuodon ja kuvio 3 esittää keksinnön mukaiseen potkurikäyttö-* 25 järjestelmään sisältyvän moottorin toisen esimerkinomaisen suoritusmuodon.

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukaisen potkuri-käyttöjärjestelmän periaatteellinen lohkokaavio. Tämä pot-kurikäyttöjärjestelmä käsittää ensimmäisen ja toisen pot-: 3Ό kurin 1 ja 2, jotka on sovitettu peräkkäin ja pyörimään samanakselisesti. Potkureita 1 ja 2 pyöritetään vastaavasti akseleilla 3 ja 4, joista akseli 4 on putkimainen ja sovitettu koaksiaalisesti akselin 3 kanssa. Näitä akseleita 3 ja 4 pyöritetään vastaavasti sähkömoottoreilla 5 ja 35 6. Moottorin 5 akseli on tuotu moottorin 6 roottorin läpi,

II

5 95Λ5! jotta sen akseli 3 saadaan koaksiaaliseksi moottorin 6 akselin 4 kanssa. Moottoreiden 5 ja 6 pyörimisnopeuksia tarkkaillaan takometreillä Tl ja T2. Moottoreita 5 ja 6 syötetään sähköverkosta N, joka voi olla synnytetty esi-5 merkiksi dieselsähköisesti, vaihtosuuntaajien 7 ja 8 välityksellä. Näiden vaihtosuuntaajien avulla moottoreiden 5 ja 6 pyörimissuunta samoinkuin niiden pyörimisnopeudet nollasta aina nimelliseen nopeuteen asti ovat täysin vapaasti valittavissa. Näitä vaihtosuuntaajia 7 ja 8 ohja-10 taan ohjausyksiköllä 9, joka vastaanottaa tiedon moottoreiden 5 ja 6 pyörimisnopeuksista takometreiltä Tl ja T2. Ohjausyksikkö 9 kykenee optimoimaan moottoreiden 5 ja 6 keskinäiset pyörimisnopeudet ja -suunnat kulloistakin käyttötapaa vastaaviksi. Tätä kulloinkin haluttua käyttö-15 tapaa koskeva tieto ohjausyksikölle 9 annetaan ohjausyksikköön 9 liittyvältä käyttölaitteelta 13.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukaiseen potkuri-käyttöjärjestelmään sisältyvien moottoreiden 5 ja 6 keskinäinen kytkentä silloin, kun moottoreina käytetään kahta 20 erillistä sähkömoottoria 5 ja 6. Tällöin moottorin 5 akseli 3 on tuotu laippaliitoksen 14 jälkeen moottorin 6 roottorin 10 läpi koaksiaalisesti tämän roottorin 10 ja siihen liittyvän putkimaisen akselin 4 kanssa. Akselin 3 pyörimistä tarkkaillaan potkuriin 1 nähden vastakkaiseen päähän 25 sovitetun takometrin Tl avulla. Akselin 4 pyörimistä tarkkaillaan puolestaan sen ulkopintaa seuraamaan sovitetun takometrin T2 avulla, joka on sovitettu moottorin 6 ja potkurin 2 väliseen akselin 4 osuuteen suhteellisen lähelle itse moottoria 6.

: 30 Kuten kuviossa 2 on esitetty, on akseli 3 laakeroi tu toisaalta potkuriin 1 nähden vastakkaisen päänsä läheisyydestä laakerilla 15, joka myös ottaa vastaan potkurin 1 aksiaalivoiman, kohdasta, jossa akseli 3 tulee ulos moottorista 5 laakerilla 25, ja vielä akselin toisen pään lä-35 heisyydestä laakerilla 16. Laakeri 16 tukeutuu tällöin ak- 6 95/15^ selin 4 sisäpintaan. Vastaavalta kohtaa akseli 4 on laakerilla 17 laakeroitu sopivaan laakeripukkiin 18. Akselin 4 toinen laakeri 19, joka myös ottaa vastaan potkurin 2 aksiaalivoiman, on sovitettu kohtaan, jossa tämä akseli 4 5 tulee ulos moottorista 6. Potkuriin 2 nähden vastakkaisesta päästä akseli 4 on laakeroitu laakerilla 26.

Jotta potkurit 1 ja 2 voidaan huollon aikana irrottaa ja akselit 3 ja 4 katkaista, on laakeripukin 18 ja moottorin 6 väliseen akselien osuuteen sijoitettu toisaal-10 ta laippaliitos 20 putkimaisen akselin 4 katkaisemista varten ja kytky 21 akselin 3 katkaisemista varten. Tämä kytky 21 voi olla esimerkiksi paineväliaineen avulla irrotettavissa oleva mekaaninen puristuskytky.

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön mukaiseen potkuri-15 käyttöjärjestelmään sovitettaessa olevan moottorin toinen suoritusmuoto. Tämä moottori on eräänlainen kaksoismootto— ri, jossa saman ulkovaipan 11 sisään on sovitettu kahdet roottorit ja staattorit. Tällöin sähkömoottori 5 käsittää roottorin 22 ja staattorin 23 ja moottori 6 puolestaan 20 roottorin 11 ja staattorin 24. Tätä moottorin kaksoisrakennetta lukuunottamatta kuviossa 3 kuvattu rakenne vastaa muilta osin kuviossa 2 kuvattua rakennetta ja täten myös sen vastaavat rakenneosat on numeroitu kuvion 2 suoritusmuotoa vastaavasti.

’·25 Kuviossa 3 esitetyssä kaksoismoottorissa ensimmäi sen moottorin 5 akseli 3 on laakeroitu potkuriin 1 nähden vastakkaisen päänsä läheisyydestä laakeripukkiin 15, joka myös ottaa vastaan potkurin 1 aksiaalivoiman, ja tämän jälkeen toisen moottorin 6 roottorin 10 suhteen laakerilla : 30 12 ja edelleen potkurin 1 läheisyydestä laakerilla 16 moottorin 6 akselin 4 sisäpintaan. Laakerin 12 välityksellä myös akselin 4 potkuriin 2 nähden vastakkainen pää tukeutuu akseliin 3. Lisäksi akseli 4 on tuettu kohdasta, josta se tulee ulos moottorista 6, laakerilla 19, joka 35 myös ottaa vastaan potkurin 2 aksiaalivoiman, ja samoin-

II

7 95^51 kuin kuvio 2 suoritusmuodossa laakerilla 17 laakeripukkiin 18 kohdassa, jossa akseli 3 tukeutuu akselin 4 sisäpintaan laakerin 16 välityksellä. Kuten edeltävästä havaitaan, mahdollistaa kaksoismoottorin käyttö akseleiden varsin te-5 hokkaan ja tasaisen tuennan koko niiden pituudelta ja myös moottorin kompaktin rakenteen. Yhteisen ulkovaipan ansiosta kaksoismoottorista tulee myös jossain määrin kevyempi kuin kahdesta erillisestä moottorista.

Yllä keksinnön mukaista potkurikäyttöjärjestelmää 10 on kuvattu vain kahden esimerkinomaisen suoritusmuodon avulla ja on ymmärrettävää, että siihen voidaan tehdä useita rakenteellisia muutoksia liittyen erityisesti sähkömoottoreiden ohjausjärjestelmään ja niiden mekaaniseen rakenteeseen, kuten akseleiden laakerointiin ja tuentaan 15 ja erilaisten kytkyjen tai laippaliitosten sijoitteluun ja rakenteeseen, poikkeamatta kuitenkaan oheisten patenttivaatimusten määrittelemästä suojapiiristä.

t t

Claims (3)

8 9545Ί

1. Potkurikäyttöjärjestelmä alusta tai vastaavaa varten, joka järjestelmä käsittää 5 ensimmäisen sähkömoottorin (5), johon liittyy akseli (3), jolle on sovitettu ensimmäinen roottori (22) ja ensimmäinen potkuri (1), toisen sähkömoottorin (6), johon liittyy putkimainen akseli (4), jolle on sovitettu toinen roottori (10) ja toi-10 nen potkuri (2), jolloin ensimmäinen ja toinen sähkömoottori (5,6) on sovitettu peräkkäin ja ensimmäisen moottorin (5) akseli (3) kulkee toisen moottorin (6) roottorin (10) ja siihen liittyvän putkimaisen akselin (4) läpi koaksiaa-lisesti niiden kanssa, jolloin ensimmäinen ja toinen potku-15 ri (1,2) sijaitsevat peräkkäin, ensimmäisen ja toisen teholähteen (7,8) sähkötehon syöttämiseksi vastaavasti ensimmäiselle ja toiselle moottorille (5,6) ja ohjausyksikön (9) ensimmäisen ja toisen teholähteen 20 (7,8) ja niiden kautta ensimmäisen ja toisen sähkömoottorin (5,6) ohjaamiseksi moottorien pyörittämiseksi joko samaan tai vastakkaiseen suuntaan toisiinsa nähden, tunnet-t u siitä, että ensimmäinen ja toinen teholähde käsittävät ensimmäi-* 25 sen ja toisen taajuusmuuttajan (7,8), ja että ohjausyksikkö käsittää välineet taajuusmuuttajien (7,8) ohjaamiseksi siten, että moottoreiden (5,6) pyörimissuunta samoinkuin niiden pyörimisnopeudet nollasta aina nimelliseen nopeuteen asti ovat valittavissa kummankin 30 moottorin toisistaan riippumattoman käytön mahdollistami-: seksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen potkurikäyttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja toinen sähkömoottori (5,6) käsittävät yhteisen ulkovaipan 35 (11). Il 9 95^5'!

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen potkurikäyttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen moottorin (5) akseli (3) on tuettu laakerilla (12) toisen moottorin (6) roottoriin (10). t 10 95*51