NL1020119C1

NL1020119C1 - Water jet propulsion device for ship, has propeller diameter equal to half diameter of round opening for device in ship wall

Info

Publication number: NL1020119C1
Application number: NL1020119A
Authority: NL
Inventors: Jan Veth
Original assignee: Veth Motoren B V
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2003-09-10

Abstract

The diameter of the propeller (6) is equal to half the diameter of the round opening for the device in the ship wall (5) when viewed in the direction of the propeller rotation axis (D). A casing (7, 11) is secured around the opening on the inside of the ship wall. A jet pipe (P) rotatable about an axis (C) is located inside the casing, the rotation axis extending at right angles to the ship wall. The propeller rotation axis intersects with the jet pipe rotation axis.

Description

Waterstraal-aandrijfinrichtingWater jet drive device

De uitvinding betreft een waterstraal-aandrijfinrichting in overeenstemming met conclusie 1. Een dergelijke inrichting is bekend uit EP A 0241730. Het nadeel 5 van de bekende inrichting is dat de diameter van de schroef klein is waardoor de met de inrichting uit te oefenen kracht beperkt is.The invention relates to a water jet drive device according to claim 1. Such a device is known from EP A 0241730. The drawback of the known device is that the diameter of the screw is small, so that the force to be exerted with the device is limited .

Teneinde dit nadeel te vermijden is de inrichting uitgevoerd in overeenstemming met het kenmerk van conclu-10 sie 1. Door de propeller zo groot uit te voeren dat de aanstroming de helft van de cirkelvormige opening betreft ontstaat een aanstroming naar de propeller met een zo groot mogelijke aanzuigkanaal waardoor de aanstroomsnel-heid zo laag mogelijk kan blijven en de propeller het 15 meest efficiënt kan werken.In order to avoid this disadvantage, the device is designed in accordance with the feature of claim 1. By designing the propeller so large that the inflow is half the circular opening, an inflow to the propeller is created with the greatest possible suction channel through which the flow rate can remain as low as possible and the propeller can work most efficiently.

In overeenstemming met een verbetering is de aandrijf inrichting uitgevoerd overeenkomstig conclusie 2. Door dit snijpunt boven de tandwielkast te brengen kan de rotatieas van de propeller verder naar buiten gebracht 20 worden waarbij het vlak van de propeller een kleine hoek met de scheepswand kan houden en de diameter van de propeller groot kan blijven.In accordance with an improvement, the driving device is designed in accordance with claim 2. By bringing this point of intersection above the gearbox, the axis of rotation of the propeller can be brought further out, whereby the plane of the propeller can hold a small angle with the ship's wall and the diameter of the propeller can remain large.

In overeenstemming met een verbetering is de aandrijf inrichting uitgevoerd overeenkomstig conclusie 3.In accordance with an improvement, the driving device is designed in accordance with claim 3.

25 Hierdoor kan het water met minimale weerstand naar de propeller stromen waarbij wervelingen en dergelijke in het aanzuigkanaal vermeden worden.As a result, the water can flow to the propeller with minimal resistance, while swirls and the like in the suction channel are avoided.

In overeenstemming met een verbetering is de inrichting uitgevoerd overeenkomstig conclusie 4. Hierdoor kan 30 het water over een zo groot mogelijk oppervlak naar de propeller toestromen waardoor de opgewekte kracht door de aandrijfinrichting zo groot mogelijk is.In accordance with an improvement, the device is designed in accordance with claim 4. This allows the water to flow over as large a surface as possible to the propeller, whereby the force generated by the drive device is as large as possible.

1020119 21020119 2

In overeenstemming met een verbetering is de aandrijf inrichting uitgevoerd overeenkomstig conclusie 5. Hierdoor kunnen de aandrijfas en de propelleras met elkaar gekoppeld worden voordat ze elkaar snijden en kan de 5 bouwhoogte beperkt blijven. Dit is een groot voordeel bij het inbouwen in een schip.In accordance with an improvement, the drive device is designed in accordance with claim 5. This allows the drive shaft and the propeller shaft to be coupled to each other before they intersect and the overall height can be limited. This is a big advantage when installing in a ship.

In overeenstemming met een verbetering is de aandrijf inrichting uitgevoerd overeenkomstig conclusie 6. Hierdoor kan de aandrijfinrichting licht uitgevoerd wor-10 den, wat het laadvermogen van het schip gunstig beïnvloed.In accordance with an improvement, the driving device is designed according to claim 6. This allows the driving device to be of a light construction, which has a favorable effect on the loading capacity of the ship.

De uitvinding wordt hierna toegelicht met behulp van een uitvoeringsvoorbeeld aan de hand van een tekening. In de tekening toont 15 Figuur 1 een zijaanzicht van een waterstraalaandrijving, Figuur 2 een bovenaanzicht van de waterstraalaandrijving van figuur 1,The invention is explained below with the aid of an exemplary embodiment with reference to a drawing. Figure 1 shows a side view of a water jet drive, Figure 2 shows a top view of the water jet drive of figure 1,

Figuur 3 een vooraanzicht van de waterstraalaandrijving van figuur 1, en 20 Figuur 4 de doorsnede IV-IV van figuur 2 en 3.Figure 3 shows a front view of the water jet drive of Figure 1, and Figure 4 shows the section IV-IV of Figures 2 and 3.

In de figuren 1, 2 en 3 zijn de verschillende aanzichten van een waterstraalaandrijving 1 getoond. De waterstraalaandri j ving 1 wordt aan de binnenzijde tegen een scheepswand 5 van een schip ingebouwd. De waterstraalaan-25 drijving 1 wordt bijvoorbeeld nabij de boeg van een schip ingebouwd en wordt dan gebruikt voor het sturen van het schip bij lage snelheid en/of voor ondersteunen van het manoeuvreren van het schip bijvoorbeeld bij afmeren. De aandrijving 1 heeft geen onderdelen die buiten de 30 scheepswand 5 uitsteken zodat de vaardiepte niet wordt beïnvloed.Figures 1, 2 and 3 show the different views of a water jet drive 1. The water jet drive 1 is installed on the inside against a ship's wall 5 of a ship. The water jet drive 1 is, for example, built in near the bow of a ship and is then used for steering the ship at low speed and / or for supporting the maneuvering of the ship, for example when mooring. The drive 1 has no parts protruding outside the ship's wall 5 so that the sailing depth is not affected.

De waterstraalaandrijving 1 heeft een in een straalpijp P gemonteerde propeller 6 die om een rotatieas D ro- 3 teerbaar is. Door het roteren van de propeller 6 ontstaat er een waterstroom door de straalpijp P met een instroom-richting A en een uitstroomrichting B en ten gevolge van deze waterstroom ontstaat er in het vlak evenwijdig aan 5 de scheepswand 5 een stuwkracht die bijvoorbeeld benut kan worden bij het manoeuvreren van het schip. Voor het verkrijgen van voldoende kracht evenwijdig aan de scheepswand 5 maakt de uitstroomrichting B een hoek van ongeveer 30 graden met de scheepswand 5. De richting van 10 de stuwkracht kan met behulp van een aandrijving 2 over 360 graden geroteerd worden door de straalpijp P om een rotatieas C te roteren. Voor het aandrijven van de propeller 6 wordt gebruik gemaakt van een niet getoonde motor die door middel van een koppelas 3 verbonden is met 15 een bovenste tandwielkast 17, waarvan een as op hierna aan te geven wijze is gekoppeld is met de propeller 6. De·— bovenste tandwielkast 17 steunt via een steunplaat 11 af -op een trommel 7, waarbij de steunplaat 11 verstevigd is met steunplaten 4. De trommel 7 is bijvoorbeeld door las-20 sen verbonden met de scheepswand 5. De overgang van de trommel 7 naar de scheepswand 5 kan haaks zijn uitgevoerd, of eventueel met een afronding en/of met een af-schuining zoals getoond in figuur 4.The water jet drive 1 has a propeller 6 mounted in a jet pipe P which is rotatable about an axis of rotation D. By rotating the propeller 6, a flow of water is created through the nozzle P with an inflow direction A and an outflow direction B, and as a result of this water flow, a thrust is created in the plane parallel to the ship wall 5 which can be utilized, for example, at maneuvering the ship. To obtain sufficient force parallel to the ship's wall 5, the outflow direction B makes an angle of about 30 degrees with the ship's wall 5. The direction of the thrust can be rotated 360 degrees through the nozzle P about a rotate axis C. For driving the propeller 6, use is made of a motor (not shown) which is connected by means of a coupling shaft 3 to an upper gearbox 17, an axis of which is coupled to the propeller 6 in the manner to be indicated hereinafter. - upper gearbox 17 is supported via a supporting plate 11 - onto a drum 7, wherein the supporting plate 11 is reinforced with supporting plates 4. The drum 7 is for instance welded to the ship's wall 5. The transition from the drum 7 to the ship wall 5 can be square, or optionally with a rounding and / or with a chamfer as shown in figure 4.

In figuur 4 is doorsnede IV-IV van de waterstraal-25 aandrijving 1 getoond. De propeller 6 is met behulp van een bevestigingsmoer 38 bevestigd op een propelleras 28.Figure 4 shows section IV-IV of the water jet drive 1. The propeller 6 is mounted on a propeller shaft 28 by means of a fastening nut 38.

De propelleras 28 is aan de bovenzijde gelagerd in een kegellager 25 en aan de onderzijde in lagers 31, de lagers 25 en 31 zijn bevestigd in een bus 27 die aan de on-30 derzijde is afgedicht met een afdichting 30. De bus 27 is onder een hoek bevestigd in een roterend onderdeksel 36 van een onderste tandwielkast. De onderste tandwielkast omvat verder een stationaire bovenhelft 35 die bevestigd is aan de steunplaat 11 en een deksel 12. De bovenste : - j 4 tandwielkast 17 is bevestigd op het deksel 12. Het roterende onderdeksel 36 is door middel van een lager met vertanding 26 gekoppeld aan de stationaire bovenhelft 35 en tussen het roterende onderdeksel 36 en de stationaire 5 bovenhelft 35 is een afdichting 10 aangebracht. Deze afdichting 10 is geschikt voor het verzorgen van de afdichting tussen de olie in de onderste tandwielkast en het water dat aan de onderzijde tegen de afdichting 10 drukt. Het roterende onderdeksel 36 wordt ten opzichte van de 10 stationaire bovenhelft 35 geroteerd door de aandrijving 2 waarvan de uitgaande as voorzien is van een rondsel 33 dat in ingrijping is met de vertanding van het lager met vertanding 26.The propeller shaft 28 is mounted at the top in a tapered roller bearing 25 and at the bottom in bearings 31, the bearings 25 and 31 are mounted in a bush 27 which is sealed at the bottom with a seal 30. The bush 27 is below a corner mounted in a rotating lower cover 36 of a lower gearbox. The lower gearbox further comprises a stationary upper half 35 which is attached to the support plate 11 and a cover 12. The upper gearbox 17 is mounted on the cover 12. The rotating lower cover 36 is coupled by means of a bearing with teeth 26 a seal 10 is provided on the stationary top half 35 and between the rotating bottom cover 36 and the stationary top half 35. This seal 10 is suitable for providing the seal between the oil in the lower gearbox and the water that presses against the seal 10 at the bottom. The rotating lower cover 36 is rotated relative to the stationary upper half 35 by the drive 2, the output shaft of which is provided with a pinion 33 which engages with the toothing of the bearing with toothing 26.

Aan de onderzijde van het roterende deksel 36 is de 15 straalpijp P bevestigd. De straalpijp P heeft een uitstroomkanaal 8 dat met behulp van steunplaten 9 aan het roterende deksel 36 is bevestigd. Aan het uitstroomkanaal 8 is een instroomkanaal 37 bevestigd. Zowel het uitstroomkanaal 8 als het instroomkanaal 37 zijn gemaakt van 20 plaatmateriaal waardoor een eenvoudige constructie met gewichtsbesparing mogelijk is. De diameter van het instroomkanaal 37 is ongeveer de helft van de diameter van de trommel 7 en de rand van het instroomkanaal 37 raakt aan de buitenzijde aan de rand van opening in de scheeps-25 wand 5.The nozzle P is attached to the underside of the rotating cover 36. The nozzle P has an outflow channel 8 which is attached to the rotating cover 36 by means of supporting plates 9. An inflow channel 37 is attached to the outflow channel 8. Both the outflow channel 8 and the inflow channel 37 are made of sheet material, whereby a simple construction with weight saving is possible. The diameter of the inflow channel 37 is approximately half the diameter of the drum 7 and the edge of the inflow channel 37 touches on the outside at the edge of opening in the ship's wall 5.

De propeller 6 heeft een diameter die ongeveer gelijk is aan de diameter van het instroomkanaal 37 en komt bij voorkeur overeen met de helft van de diameter van de trommel 7 en/of de opening in de scheepswand 5 gezien in 30 de richting van de rotatieas D. De hartlijn van het instroomkanaal 37 en de rotatieas D van de propeller 6 liggen in het verlengde van elkaar. De bus 27 steekt deels in de straalpijp P en in het bijzonder in het uitstroomkanaal 8, dat tussen de propeller 6 en de uitstroomope- 10 2 ó · · 4 5 ning ter plaatse van de bus 27 voorzien is van een gelei-dingsschot 29 voor het in de uitstroomrichting B geleiden van het water. In de uitstroomrichting B wordt het oppervlak van het uitstroomkanaal 8 haaks op de uitstroomrich-5 ting geleidelijk kleiner, zodat de uitstroomsnelheid ter plaatse van de uitstroomopening zo groot mogelijk is en daarmee de kracht op het schip. Aan de onderzijde van de waterstraalaandrijving 1 is een onderplaat 34 aangebracht met een ellipsvormige opening ter plaatse van het in-10 stroomkanaal 37 en een opening bij het uitstroomkanaal 8. De vorm van deze opening is aangepast aan de vorm van het uitstroomkanaal 8. Daarbij ligt de opening van het in-stroomkanaal 37 aan een zijde van en eventueel tegen de rotatieas C en de opening van het uitstroomkanaal 8 ligt 15 aan de andere zijde van de rotatieas C.The propeller 6 has a diameter that is approximately equal to the diameter of the inflow channel 37 and preferably corresponds to half the diameter of the drum 7 and / or the opening in the ship's wall 5 as viewed in the direction of the axis of rotation D The center line of the inflow channel 37 and the axis of rotation D of the propeller 6 are in line with each other. The bush 27 partially protrudes into the nozzle P and in particular into the outflow channel 8, which is provided with a guide baffle 29 at the location of the bush 27 between the propeller 6 and the outflow opening. guiding the water in the outflow direction B. In the outflow direction B, the area of the outflow channel 8 at right angles to the outflow direction gradually decreases, so that the outflow speed at the outflow opening is as high as possible and hence the force on the ship. On the underside of the water jet drive 1, a bottom plate 34 is provided with an elliptical opening at the location of the inflow channel 37 and an opening at the outflow channel 8. The shape of this opening is adapted to the shape of the outflow channel 8. the opening of the inflow channel 37 on one side of and possibly against the axis of rotation C and the opening of the outflow channel 8 lies on the other side of the axis of rotation C.

In de getoonde uitvoering is het instroomkanaal 37 cilindrisch en het omsluit de propeller 6. Het is echter ook mogelijk om het instroomkanaal 37 in de instroomrich-ting A gezien met een kleine hoek van bijvoorbeeld maxi-20 maal 6 tot 10 graden te laten vernauwen, waarbij er voor gezorgd wordt dat de vloeistofstroom naar de propeller 6 gelijkmatig kan plaatsvinden zodat geen cavitatie optreedt. Ter vermijding van beschadigen van de propeller 6 door meegezogen voorwerpen is in het instroomkanaal 37 in 25 het vlak van de scheepswand 5 een rooster 39 aangebracht.In the embodiment shown, the inflow channel 37 is cylindrical and it encloses the propeller 6. However, it is also possible to have the inflow channel 37 narrowed in the inflow direction A with a small angle of, for example, up to 20 times 6 to 10 degrees, ensuring that the liquid flow to the propeller 6 can take place evenly so that no cavitation occurs. In order to avoid damaging the propeller 6 by entrained objects, a grid 39 is arranged in the inflow channel 37 in the plane of the ship wall 5.

Voor aandrijving van de propeller 6 is in de onderste tandwielkast een kegelig tandwiel 24 voorzien dat met een moer 23 is aangebracht op het van de propeller 6 afgekeerde einde van de propelleras 28. Het kegelige tand-30 wiel 24 is in ingrijping met een cilindrisch rondsel 13 dat roteert om de rotatieas C. Een dergelijk kegelig tandwiel is speciaal ontwikkeld en wordt geleverd door Crown Gear BV onder de merknaam CYLKRO®. De tandvorm van het kegelige tandwiel 24 is bepaald door de vertanding 6 van dit cilindrische rondsel 13 en de hoek tussen de ro-tatieassen C en D. De hoek tussen deze rotatieassen bedraagt in de getoonde uitvoering ongeveer vijftien graden.For driving the propeller 6, a conical sprocket 24 is provided in the lower gear box, which is mounted with a nut 23 on the end of the propeller shaft 28 remote from the propeller 6. The conical sprocket wheel 24 engages with a cylindrical pinion. 13 that rotates about the axis of rotation C. Such a conical gear is specially developed and is supplied by Crown Gear BV under the brand name CYLKRO®. The tooth shape of the conical gear wheel 24 is determined by the toothing 6 of this cylindrical pinion 13 and the angle between the rotation axes C and D. The angle between these rotation axes in the embodiment shown is approximately fifteen degrees.

5 Het cilindrische rondsel 13 maakt deel uit van een rondselas 14 die met een lager 32 gelagerd is in het roterende onderdeksel 36 en met een lager 22 gelagerd is in het deksel 12. De hartlijnen van het rondsel 13 en de rondselas 14 vallen samen met de rotatieas C. Op de rond-10 selas 14 die aan de van het rondsel 13 afgekeerde zijde eindigt in de bovenste tandwielkast 17 is in de bovenste tandwielkast 17 een kroonwiel 16 bevestigd. Het kroonwiel 16 is in ingrijping met een cilindrisch rondsel dat deel uit maakt van een rondselas 19. De rondselas 19 is gela-15 gerd in lagers 18 en 20 en is voorzien van een koppeling 21 waaraan de koppelas 3 gekoppeld kan worden. Aan de bovenste tandwielkast 17 is een oliepomp 15 bevestigd die gekoppeld is met de rondselas 19 en die er voor zorgt dat de verschillende tandwieloverbrengingen voorzien worden 20 van voldoende olie.The cylindrical pinion 13 forms part of a pinion shaft 14 which is mounted with a bearing 32 in the rotating lower cover 36 and with a bearing 22 is mounted in the cover 12. The center lines of the pinion 13 and the pinion shaft 14 coincide with the axis of rotation C. A crown gear 16 is mounted in the upper gear housing 17 on the side remote from the pinion 13 on the side remote from the pinion 13. The crown wheel 16 engages with a cylindrical pinion which forms part of a pinion shaft 19. The pinion shaft 19 is mounted in bearings 18 and 20 and is provided with a coupling 21 to which the coupling shaft 3 can be coupled. Attached to the upper gear box 17 is an oil pump 15 which is coupled to the pinion shaft 19 and which ensures that the various gear transmissions are provided with sufficient oil.

Claims

Water jet driving device (1) for exerting a force on a ship comprising a ship's wall (5) with a circular opening in the ship's wall 5 (5), a housing (7, 11, 35) which surrounds the circular opening is attached to the inside of the ship wall (5), a nozzle (P) rotatable within the housing and the ship wall about a first axis of rotation (C), the first axis of rotation (C) being perpendicular to the ship wall 10 and into the nozzle (P ) a propeller (6) mounted on a propeller shaft (28) which is also rotatable about a second axis of rotation (D) and wherein the second axis of rotation (D) intersects the first axis of rotation (C), characterized in that the propeller has a diameter that is over -15 corresponds to half the diameter of the circular opening viewed in the direction of the second axis of rotation.

2. Water jet driver according to claim 1, wherein the intersection of the first rotation axis with the second rotation axis is above the gearbox.

3. Water jet driver according to claim 1 or 2, wherein the jet pipe (P) comprises a more or less cylindrical suction channel (37) with a center line corresponding to the second axis of rotation (D) and a diameter corresponding to the diameter of the propeller (6).

4. Water jet drive device according to claim 1, 2 or 3, wherein the suction channel (37) ends in the plane of the ship's wall (5) with an opening that touches the circular opening in the ship's wall (5) and which optionally extends through up to the center of the circular opening in the ship's wall (5).

Water jet drive device according to any one of the preceding claims with a drive shaft (14) whose axis coincides with the first axis of rotation (C) and whose rotation is coupled to the rotation of the propeller shaft (28), the drive shaft (14) ) and the propeller shaft (28) are each provided with a gear (13, 24), which gears are in engagement with each other and wherein one of the gears (13) has a cylindrical tooth and the other gear (24) has a conical tooth .

A water jet drive device according to any one of the preceding claims wherein the jet tube 15 (P) is formed from plate material. 10 2-: ώ