NL1012159C1

NL1012159C1 - Propulsion device for a vessel.

Info

Publication number: NL1012159C1
Application number: NL1012159A
Authority: NL
Inventors: Kornelis Jacobus Poll
Original assignee: Drietand A V V
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2000-11-28
Also published as: WO2000073137A1; AU5254300A

Description

Voortstuwings-inrichting voor een vaartuig.Propulsion device for a vessel.

De uitvinding heeft betrekking op een voortstuwings-inrichting voor een vaartuig, welke inrichting een aantal propel lerbladen omvat die elk zijn voorzien van een in 5 lengterichting van het blad lopende as, waarbij de assen van de bladen draaibaar zijn aangebracht tussen twee evenwijdig aan en tegenover elkaar opgestelde schijven en de assen verdeeld over de omtrek en haaks op het vlak van de schijven staan, welke schijven direkt of indirekt met 10 elkaar zijn verbonden terwijl middelen aanwezig zijn voor het draaibaar ondersteunen en aandrijven van de schijven en de verdraaiing van de bladen om hun assen kan worden bestuurd in afhankelijkheid van parameters die worden gemeten tijdens het bedrijf van de voortstuwings-inrichting, waar-15 toe de as van elk blad is voorzien van een instelwiel, dat direkt dan wel indirekt is gekoppeld met een aandrijfwiel dat draaibaar is aangebracht op een deel van een as die zich uitstrekt door de hartlijn van de schijven, waarbij het instelwiel is gekoppeld met middelen voor het over een 20 bepaalde hoek heen en terug draaien ervan.The invention relates to a propulsion device for a vessel, which device comprises a number of propeller blades, each of which is provided with an axis running in the longitudinal direction of the blade, the axes of the blades being rotatably arranged between two parallel and opposite disposed discs and the shafts distributed circumferentially and perpendicular to the plane of the discs, the discs being directly or indirectly connected to each other while providing means for rotatably supporting and driving the discs and rotating the blades to their axles can be controlled in dependence on parameters measured during the operation of the propulsion device, the axis of each blade being provided with a setting wheel, which is directly or indirectly coupled to a driving wheel which is rotatably mounted on a portion of an axis extending through the centerline of the disks, with the setting wheel positioned With funds for rotating it back and forth through a certain angle.

Een dergelijke inrichting is bekend uit WO 98/32652. Daarbij is ervan uitgegaan dat gebruik wordt gemaakt van een ketting en dat het instelwiel en het aandrijfwiel het zelfde aantal tanden bezitten. Verder is aangegeven dat een 25 instelwiel over een bepaalde hoek heen en weer kan worden verdraaid door middel van een drukmedium-cilinder.Such a device is known from WO 98/32652. It is assumed that use is made of a chain and that the adjusting wheel and the driving wheel have the same number of teeth. It is furthermore indicated that a setting wheel can be rotated back and forth by a pressure medium cylinder at a certain angle.

Gevonden werd nu dat het voordelen biedt wanneer er in wordt voorzien, dat het instelwiel direkt of indirekt wordt aangedreven door middel van een servomotor en wel zodanig 30 dat de overbreng-verhouding tussen servomotor en instelwiel n : 1 bedraagt, waarbij n een geheel getal groter dan 1 is, en dat het instelwiel direkt of indirekt met de as van het betreffende blad is gekoppeld door middel van tandwielen zodanig dat de overbreng-verhouding van instelwiel naar 35 blad 1 : n bedraagt.It has now been found that it is advantageous if provision is made for the setting wheel to be driven directly or indirectly by means of a servo motor, such that the transmission ratio between the servo motor and the setting wheel is n: 1, n being an integer larger than 1, and that the adjusting wheel is directly or indirectly coupled to the axis of the relevant blade by means of gears such that the transfer ratio of the adjusting wheel to blade is 1: n.

In het bijzonder zal n daarbij gelijk zijn aan 2.In particular, n will be equal to 2.

Doordat dan het blad twee maal zo snel zal worden verdraaid als het instelwiel zal de hoekstand van het blad 110011^1-^9 2 snel kunnen worden gewijzigd. Hierdoor kunnnen alle gewenste bladinstel-patronen gemakkelijk worden gerealiseerd.Because the blade will then be rotated twice as fast as the control wheel, the angle of the blade 110011 ^ 1- ^ 9 2 can be changed quickly. This allows all desired blade adjustment patterns to be easily realized.

Doordat de overbreng-verhouding een geheel getal is zal elk blad na een gehele omwenteling van de voortstu-5 wings-inrichting weer dezelfde stand innemen.Since the transmission ratio is an integer, each blade will return to the same position after a complete revolution of the propulsion device.

Door het instelwiel uit te voeren als tandwiel en op de as van het blad eveneens een tandwiel ana te brengen kan de instelling van het blad nauwkeuriger tot stand worden gebracht.By designing the adjusting wheel as a gear wheel and also placing a gear wheel on the shaft of the blade, the adjustment of the blade can be made more accurately.

10 Ter overbrugging van de afstand tussen instelwiel en het tandwiel van het blad kan eventueel een tussenwiel worden toegepast.An intermediate wheel can optionally be used to bridge the distance between the adjusting wheel and the gear wheel of the blade.

Zoals bekend is een ketting-overbrenging gevoelig voor rek van de ketting zodat in het algemeen een kettingspanner 15 moet worden toegepast.As is known, a chain transmission is sensitive to chain stretching, so that in general a chain tensioner 15 must be used.

Verder wordt bij toepassing van de uitvinding het voordeel bereikt, dat de draairichting van het instelwiel niet behoeft te worden omgekeerd maar dat slechts de rota-tie-snelheid moet worden gewijzigd. Het instelwiel behoeft 20 dus niet tot stilstand te worden gebracht.Furthermore, when using the invention the advantage is achieved that the direction of rotation of the adjusting wheel does not have to be reversed, but that only the rotation speed has to be changed. Thus, the adjusting wheel need not be stopped.

De aangegeven maatregelen brengen aanmerkelijke voordelen voor de besturing van de inrichting met zich mee.The indicated measures bring considerable advantages for the control of the device.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van een uitvoerings-voorbeeld getoond in de tekening, waarin: 25 Fig. 1 schematisch een zijaanzicht toont van een deel van een voortstuwings-inrichting volgens de uitvinding met daarbij een deel van het vaartuig waaraan de inrichting is aangebracht;The invention is further elucidated on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing, in which: Fig. 1 schematically shows a side view of a part of a propulsion device according to the invention, with a part of the vessel to which the device is fitted;

Fig. 2 schematisch een achteraanzicht toont van een 30 deel van het vaartuig met een deel van de voortstuwings-inrichting volgens fig. 1; enFig. 2 schematically shows a rear view of a part of the vessel with a part of the propulsion device according to FIG. 1; and

Fig. 3 schematisch een mogelijkheid toont van de bewegingen die de bladen van de voortstuwings-inrichting volgens de fig. 1 en 2 ten opzichte van hun ondersteunings-35 schijven uit kunnen voeren.Fig. 3 schematically shows a possibility of the movements that the blades of the propulsion device according to FIGS. 1 and 2 can make relative to their support disks.

De fig. 1 en 2 tonen een voortstuwings-inrichting 1 aangebracht aan een vaartuig 2 waartoe dit is voorzien van een holte 3.Figures 1 and 2 show a propulsion device 1 fitted to a vessel 2 for which it is provided with a cavity 3.

De voortstuwings-inrichting 1 omvat de schijven 4 ιοί 21 o e 3 waartussen zich de assen 5 uitstrekken die dienen voor het ondersteunen van de bladen 6. Van deze bladen 6 zijn er slechts enkele schematisch aangegeven. De assen 5 van de bladen 6 zijn verdraaibaar ten opzichte van de schijven 4 5 aangebracht. De schijven 4 zijn verbonden met de aandrijfas 7, die wordt ondersteund door de rompdelen 8, die de holte 3 zijdelings begrenzen. De as 7 kan op niet nader aangegeven wijze worden aangedreven vanaf een in het vaartuig opgestelde motor.The propulsion device 1 comprises the discs 4, 21 and 3, between which extend the shafts 5 which serve to support the blades 6. Only a few of these blades 6 are shown schematically. The shafts 5 of the blades 6 are rotatable relative to the discs 45. The discs 4 are connected to the drive shaft 7, which is supported by the body parts 8, which delimit the cavity 3 laterally. The shaft 7 can be driven in an unspecified manner from an engine installed in the vessel.

10 Voor het verdraaien van een blad 6 ten opzichte van de schijven 4 kan de as 5 van een blad 6 zijn voorzien van een tandwiel 9 dat in aangrijping is met een tussenwiel 10, dat op zijn beurt in aangrijping is met een instelwiel 11 dat draaibaar is aangebracht op de aandrijfas 7. Met het in-15 stelwiel 11 kan een kettingwiel 12 zijn verbonden, waarover een ketting 13 loopt, die de verbinding tot stand brengt met een servomotor 14, die daartoe is voorzien van een kettingwiel 15. De servomotor 14 is vast verbonden met een deel van de romp 8 en kan zowel elektrisch als hydraulisch 20 worden aangedreven.10 For rotating a blade 6 relative to the disks 4, the shaft 5 of a blade 6 can be provided with a gear 9 which engages an intermediate wheel 10, which in turn engages a setting wheel 11 which is rotatable is mounted on the drive shaft 7. The adjusting wheel 11 can be connected to a sprocket 12, over which runs a chain 13, which establishes the connection with a servo motor 14, which is provided for this purpose with a sprocket wheel 15. The servo motor 14 is fixedly connected to a part of the hull 8 and can be driven both electrically and hydraulically.

Zoals boven gezegd zal het instelwiel 11 een aantal tanden bezitten dat het tweevoud is van het aantal tanden van het tandwiel 9 dat is verbonden met een blad 6, zodat de overbreng-verhouding 1 : 2 bedraagt. Het met het instel-25 wiel 11 verbonden kettingwiel 12 heeft een aantal tanden dat het tweevoud is van het aantal tanden van het kettingwiel 15 van de servomotor 14 zodat de overbreng-verhouding 2 : 1 bedraagt.As mentioned above, the setting wheel 11 will have a number of teeth that is twice the number of teeth of the gear 9 connected to a blade 6, so that the transmission ratio is 1: 2. The sprocket wheel 12 connected to the adjusting wheel 11 has a number of teeth that is twice the number of teeth of the sprocket wheel 15 of the servo motor 14, so that the transmission ratio is 2: 1.

Het zal duidelijk zijn dat een tandwiel 9, verbonden 30 met de as 5 van een ander blad 6, zich naast het tandwiel 9, dan wel tandwielen, van de andere assen 5 moet bevinden. Op overeenkomstige wijze zullen de instelwielen 11 zich naast elkaar op de as 7 bevinden.It will be clear that a gear 9, connected to the shaft 5 of another blade 6, must be located next to the gear 9, or gears, of the other shafts 5. Similarly, the adjusting wheels 11 will be next to each other on the shaft 7.

Eventueel kan, op niet nader in de tekening getoonde 35 wijze, een instelwiel 11 zijn verbonden met een bus die draaibaar is op de aandrijfas 7 en zich naar buiten toe uitstrekt zodat de bediening ervan op afstand van het instelwiel 11 plaats kan vinden. Het instelwiel 11 van een andere as 5 kan dan eveneens zijn voorzien van een bus die 1012159 4 draaibaar is op de bus van een ander instelwiel. Op deze wijze kan worden bereikt, dat de middelen voor het verdraaien van de diverse instelwielen 11 en de daar naar toe lopende, niet nader aangegeven, leidingen zich dicht bij 5 elkaar bevinden.Optionally, in a manner not shown in the drawing, a setting wheel 11 can be connected to a sleeve which is rotatable on the drive shaft 7 and extends outwardly so that it can be operated at a distance from the setting wheel 11. The setting wheel 11 of another shaft 5 can then also be provided with a sleeve which is rotatable on the sleeve of another setting wheel. In this way it can be achieved that the means for rotating the various adjusting wheels 11 and the conduits leading to them (not further specified) are located close to each other.

Figuur 3 toont de wijze waarop de bladen 6 ten opzichte van de schijven 4 worden verdraaid. De voortbewegings-richting van het vaartuig is aangeduid met V en de draairichting van de schijven met S. De dwarsdoorsnede van een 10 blad is geprofileerd en de neus van het profiel bevindt zich steeds bij het voorste einde van de pijlen P.Figure 3 shows the way in which the blades 6 are rotated relative to the discs 4. The direction of travel of the vessel is indicated with V and the direction of rotation of the discs with S. The cross section of a blade is profiled and the nose of the profile is always at the front end of the arrows P.

Bij de beweging van de bladen door het water heen wordt plaatselijk bij het bladoppervlak een overdruk opgewekt, aangeduid met +, en een onderdruk, aangeduid met -, 15 aan het tegenover liggende oppervlak van het blad.As the blades move through the water, an overpressure is indicated locally at the blade surface, denoted by +, and an underpressure, denoted by -, 15 at the opposite surface of the blade.

Zoals blijkt uit fig. 3 voeren de bladen 6 slechts een relatief geringe verdraaiing uit ten opzichte van het horizontale vlak. De meeste voortstuwingskracht wordt door een blad opgewekt bij beweging ervan over de twee gebieden aan-20 gegeven met het woord "lift". Bij beweging over het onderste en bovenste gebied wordt weinig of geen stuwkracht opgewekt, dan wel slechts weerstand veroorzaakt.As can be seen from Fig. 3, the blades 6 perform only a relatively small rotation relative to the horizontal plane. Most propulsion force is generated by a blade as it moves across the two areas indicated by the word "lift". When moving over the lower and upper areas, little or no thrust is generated, or only creates resistance.

Het zal duidelijk zijn, dat in het linker deel van fig. 3 het blad op andere wijze wordt belast dan in het 25 rechter deel daarvan. De overdruk bevindt zich namelijk aan de andere zijde van het blad. Het zal dan ook gewenst zijn het blad symmetrisch ten opzichte van het door de koorde gaande middenvlak uit te voeren. Het rendement van een dergelijk blad zal mogelijk iets lager zijn dan van een 30 blad met een niet-symmetrische dwarsdoorsnede.It will be clear that in the left part of Fig. 3 the blade is loaded differently than in the right part thereof. The overpressure is located on the other side of the sheet. It will therefore be desirable to make the blade symmetrical with respect to the central plane passing through the chord. The efficiency of such a blade may be slightly lower than that of a blade with a non-symmetrical cross section.

Het is niet noodzakelijk, dat de schijven 4 door middel van de aandrijfas 7 met elkaar zijn verbonden. De mogelijkheid bestaat de schijven te ondersteunen door enkele, over de omtrek ervan verdeeld staande, rollen. Deze 35 kunnen bijvoorbeeld zijn uitgevoerd in de vorm van tandwielen die grijpen in een vertanding van de schijven. Van de tandwielen waarop de schijven rusten kan er tenminste één worden aangedreven en de tandwielen kunnen worden ondersteund door delen van het vaartuig. Er is dan in wezen geen 101 2159 5 direkte vaste verbinding tussen de schijven aanwezig maar slechts een verbinding door de assen 5 van de propellerbla-den 6, die ten opzichte van de schijven verdraaibaar zijn.It is not necessary that the discs 4 are connected to each other by means of the drive shaft 7. It is possible to support the discs by means of a few rollers distributed over their circumference. These can for instance be designed in the form of gear wheels which engage in a toothing of the discs. At least one of the gears on which the disks rest can be driven and the gears can be supported by parts of the vessel. In that case there is essentially no direct fixed connection between the discs, but only a connection through the shafts 5 of the propeller blades 6, which are rotatable relative to the discs.

Het zal duidelijk zijn, dat slechts een mogelijke 5 uitvoeringsvorm van een voortstuwings-inrichting volgens de uitvinding in de tekening is getoond en in het bovenstaande beschreven en dat, zoals reeds hiervoor aangegeven, wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder buiten de uitvin-dings-gedachte te vallen, zoals deze in de conclusies is 10 aangegeven.It will be clear that only a possible embodiment of a propulsion device according to the invention is shown in the drawing and described above and that, as already indicated above, changes can be made without departing from the inventive idea. as stated in the claims.

conclusies 1 0 1 21 59claims 1 0 1 21 59

Claims

A propulsion device for a vessel (2), which device comprises a number of propeller blades (6), each of which is provided with a shaft (5) running in the longitudinal direction of the blade, the axes of the blades being rotatably arranged between two discs parallel to and opposite each other (4) and the shafts (5) distributed circumferentially and perpendicular to the plane of the discs (4), the discs (4) being directly or indirectly connected while means are provided for rotatably supporting and driving the discs and the rotation of the blades (6) about their axes (5) can be controlled depending on parameters measured during the operation of the propulsion device, including the axis (5) of each blade (6) is provided with a setting wheel (11), which is directly or indirectly coupled to a drive wheel (12) rotatably mounted on a part of a shaft (7) extending through the center line of the discs (4 ), the setting wheel being coupled by 20 means (12-15) for turning it back and forth through a certain angle, characterized in that the setting wheel (11) is driven directly or indirectly by means of a servo motor (14) in such a way that the transmission ratio between the servomotor and the adjusting wheel (11) is η: 1, where n is an integer greater than 1, and that the adjusting wheel (11) is directly or indirectly with the axis (5) of the relevant blade (6) is coupled by means of gears (9, 10) such that the transfer ratio from setting wheel to blade is 1: n.

Propulsion device according to claim 1, characterized in that n equals 2.

Propulsion device according to claim 1 or 2, characterized in that the distance between the adjusting wheel (11) and the gear (9) located on the shaft (5) of the blade (9) is bridged by a intermediate wheel (10). 1012159