NL1027548C2 - Rotorinrichting en aandrijfinrichting voorzien van een dergelijke rotorinrichting voor een vaartuig. - Google Patents

Description

\

ROTORINRICHTING EN AANDRIJFINRICHTING VOORZIEN VAN EEN DERGELIJKE ROTORINRICHTING VOOR EEN VAARTUIG

De uitvinding heeft betrekking op een rotorinrichting, omvattend een roteerbare schijf met een aandrijfas, een met de roteerbare schijf concentrisch en tegen rotatie geborgd vast tandwiel, ten minste een met de roteerbare schijf 5 gekoppeld rotorblad dat roteerbaar is om een loodrecht op het vlak van de schijf gerichte rotatie-as en dat star is gekoppeld met een om die rotatie-as roteerbaar tandwiel, en een overbrenging voor het koppelen van het vaste tandwiel en het roteerbare tandwiel op zodanige wijze dat het rotorblad 10 bij een volledige omwenteling van de schijf een halve omwenteling om zijn rotatie-as uitvoert.

Een dergelijke rotorinrichting is bekend uit de Duitse octrooiaanvrage DE 42 16 531 Al. Deze bekende rotorinrichting is toepasbaar voor het voortstuwen van een object in een 15 fluïde medium, bijvoorbeeld van vaartuig in water, waarbij de rotorinrichting is gekoppeld met een aandrijfinrichting, of voor het opwekken van energie, waarbij de rotorinrichting wordt aangedreven door het stromende medium en is gekoppeld met een generatorinrichting. In beide toepassingen staat de 20 aandrijfas loodrecht op de de stromingsrichting van het medium. Beschreven wordt een rotorinrichting waarbij het vaste tandwiel en het roteerbare tandwiel zijn gekoppeld door een tussentandwiel, waarbij het vaste tandwiel en het tussentandwiel eenzelfde grootte hebben, en het roteerbare 25 tandwiel twee maal zo groot is.

De bekende rotorinrichting heeft het nadeel dat de afmetingen ervan, die onder meer worden bepaald door de grootte van het over te dragen vermogen, bij bepaalde toepassingen onaanvaardbaar groot zijn. De bekende 30 rotorinrichting is bijvoorbeeld ongeschikt voor het voortstuwen van relatief grote binnenvaartschepen, met bijvoorbeeld een breedte van 10 m, omdat deze rotorinrichting bij het vereiste over te brengen vermogen te groot en te 1 02754 8 < 2 zwaar is voor deze schepen.

Het is een doel van de uitvinding een rotorinrichting te verschaffen die in relatie tot het over te brengen vermogen compact en licht in gewicht is.

5 Het is voorts een doel een dergelijke inrichting te verschaffen die betrouwbaar en duurzaam in gebruik is, die eenvoudig in onderhoud is en waarvan de exploitatiekosten laag zijn.

Dit doel wordt bereikt met een rotorinrichting van het in 10 de aanhef omschreven type, waarvan overeenkomstig de uitvinding de aandrijfas een holle as is en het vaste tandwiel vast is gekoppeld met een zich door de holle as uitstrekkende borgas voor het borgen van het vaste tandwiel tegen rotatie ten opzichte van de roteerbare schijf.

15 De combinatie van een holle aandrijfas en een daarin opgenomen borgas biedt het voordeel dat de rotorinrichting kan worden voorzien van een vast tandwiel en een aandrijfas die beide een relatief grote diameter bezitten, wat de combinatie in het bijzonder geschikt maakt voor het 20 overbrengen van relatief grote vermogens.

In een uitvoeringsvorm van een rotorinrichting overeenkomstig de uitvinding omvat de overbrenging een ketting of riem, of omvat deze ten minste een tandwiel.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de overbrenging ten 25 minste twee onderling vast gekoppelde concentrische tussentandwielen, waarbij een eerste tussentandwiel in aangrijping is met het vaste tandwiel, en een tweede tussentandwiel in aangrijping is met het roteerbare tandwiel.

Een dergelijke rotorinrichting biedt het voordeel dat 30 deze solide van constructie en derhalve bijzonder betrouwbaar in gebruik is, en weinig onderhoud vereist.

In weer een uitvoeringsvorm heeft het vaste tandwiel een diameter die ten minste twee derde van de diameter van het roteerbare tandwiel bedraagt.

35 Bij een eerste toepassing van de rotorinrichting volgens de uitvinding voor het voortstuwen van een vaartuig wordt de rotorinrichting aan de achtersteven van het vaartuig 1 027548 3 geplaatst, waarbij de aandrijfas verticaal gericht is, en zich een aantal rotorbladen, bijvoorbeeld vier stuks, verticaal neerwaarts vanaf de roteerbare schijf onder de waterspiegel uitstrekt.

5 Bij voorkeur wordt voor het voortstuwen van een vaartuig gebruik gemaakt van twee rotorinrichtingen aan de achtersteven, waarbij de roteerbare schijven in onderling tegengestelde richting omwentelen.

Bij een tweede toepassing van de rotorinrichting volgens 10 de uitvinding voor het voortstuwen van een vaartuig wordt de rotorinrichting aan de achtersteven van het vaartuig geplaatst, waarbij de aandrijfas horizontaal gericht is, en zich een aantal rotorbladen, bijvoorbeeld vier stuks, horizontaal vanaf de roteerbare schijf uitstrekt, waarbij 15 bijvoorbeeld telkens één rotorblad, dat ten opzichte van het schip een achterwaartse beweging uitvoert, zich onder de waterspiegel bevindt, en een tegenover dat ene rotorblad geplaatst ander rotorblad, dat ten opzichte van het schip een voorwaartse beweging uitvoert, zich boven de waterspiegel 20 bevindt.

In een uitvoeringsvorm van een rotorinrichting die in het bijzonder geschikt is voor het overbrengen van zeer grote vermogens omvat deze een met de eerste roteerbare schijf concentrische en synchroon gekoppelde tweede roteerbare 25 schijf met een tweede aandrijfas en een met de tweede roteerbare schijf concentrische en tegen rotatie geborgd tweede vast tandwiel, waarbij het rotorblad star gekoppeld is met een tweede roteerbaar tandwiel dat roteerbaar om de rotatie-as met de tweede vaste schijf is gekoppeld, op 30 zodanige wijze dat het rotorblad bij een volledige omwenteling van de eerste en de tweede schijf een halve omwenteling om zijn rotatie-as uitvoert.

Een rotorinrichting volgens deze uitvoeringsvorm, waarbij het ten minste ene rotorblad zich uitstrekt tussen twee 35 synchroon roteerbare schijven die elk zijn voorzien van een aandrijfas, is in het bijzonder geschikt voor het voortstuwen van een vaartuig, waarbij de rotorbladen en de aandrijfassen 1027548 4 horizontaal en dwars op de langsrichting van het vaartuig zijn gericht.

Een dergelijke rotorinrichting biedt het voordeel dat deze toepasbaar is over de volledige breedte van een 5 vaartuig, in het bijzonder wanneer de inrichting is voorzien van een rollenketting of getande riem voor het aandrijven van de rotorbladen, hetgeen in een optimaal rendement van de voorstuwingsinrichting resulteert. Daarnaast biedt een rotorinrichting volgens deze uitvoeringsvorm dat deze 10 toepasbaar is voor het voortstuwen van vaartuigen met zeer geringe diepgang, omdat alleen de rotorbladen die een voortstuwende beweging uitvoeren zich onder de waterspiegel moeten bevinden.

In een praktisch voordelige uitvoeringsvorm is de borgas 15 in omwentelingsrichting instelbaar voor het borgen van het vaste tandwiel in een vooraf bepaalde stand ten opzichte van de roteerbare schijf.

Een rotorinrichting waarbij het vaste tandwiel instelbaar is ten opzichte van de roteerbare schijf biedt het voordeel 20 dat de rotatiehoek van het ten minste ene rotorblad om zijn rotatie-as bij een bepaalde omwentelingshoek van de roteerbare schijf om zijn aandrijfas instelbaar is.

Een rotorinrichting met een instelbaar vast tandwiel is in het bijzonder geschikt te worden toegepast voor het 25 voortstuwen van een vaartuig, waarbij de rotorinrichting aan de achtersteven van het vaartuig wordt geplaatst, waarbij de aandrijfas verticaal gericht is, en zich een aantal rotorbladen, bijvoorbeeld vier stuks, verticaal neerwaarts vanaf de roteerbare schijf onder de waterspiegel uitstrekt.

30 Door de borgas en het daarmee gekoppelde vaste tandwiel ten opzichte van de roteerbare schijf te roteren wordt de voortuwingsrichting van het vaartuig gewijzigd: een rotatie van de borgas over bijvoorbeeld een hoek van 180° resulteert in een voortstuwingrichtng tegengesteld aan de 35 oorspronkelijke voortstuwingsrichting. Een dergelijke rotorinrichting is dus zowel voor het voortstuwen als sturen van vaartuigen geschikt.

1027548 5

Het ten minste ene rotorblad in een rotorinrichting volgens de uitvinding is bijvoorbeeld vervaardigd uit een metaal of uit een kunststof materiaal.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een 5 aandrijfinrichting voor een vaartuig die is voorzien van een hierboven beschreven rotorinrichting, in het bijzonder op een aandrijfinrichting die is voorzien van twee van dergelijke rotorinrichtingen, waarbij de rotorbladen zich in verticale richting uitstrekken, en de rotorinrichtingen zijn ingericht 10 voor het in tegengestelde richting doen roteren van de respectieve roteerbare schijven.

Een bijzonder voordeel van de rotorinrichting als scheepsvoortstuwing is dat deze, in tegenstelling tot de bekende scheepsschroef, geen cavitatie veroorzaakt.

15 De uitvinding zal in het volgende worden toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden, onder verwijzing naar de tekeningen.

In de tekeningen tonen

Fig. 1 in opengebroken perspectivisch aanzicht een 20 uitvoeringsvorm van een rotorinrichting volgens de uitvinding met een vericale aandrijfas, die in het bijzonder geschikt is voor het voortstuwen van een vaartuig,

Fig. 2 in onderaanzicht de roteerbare schijf van de in fig. 1 getoonde rotorinrichting, voorzien van vast tandwiel, 25 tussentandwielen en vast met de rotorbladen gekoppelde roteerbare tandwielen, en

Fig. 3a-3d in schematisch bovenaanzicht een vaartuig voorzien van twee rotorinrichtingen volgens fig. 1.

In de figuren worden overeenkomstige onderdelen aangeduid 30 door dezelfde verwijzingsgetallen.

Fig. 1 toont een rotorinrichting 1 met een roteerbare schijf 2 met een holle aandrijfas 3, een vast tandwiel 4 dat tegen rotatie ten opzichte van de schijf 2 geborgd is door middel van een as 5 die zich uitstrekt door de holle as 3 en 35 de schijf 2, twee (van in totaal vier) rotorbladen 6, 7 die roteerbaar zijn om loodrecht op het vlak van de schijf 2 gerichte rotatie-assen 10 en die elk star zijn gekoppeld met 1 02754 8 6 om die rotatie-assen 10 roteerbare respectieve tandwielen 11. De roteerbare tandwielen 11 zijn met het vaste tandwiel 4 gekoppeld door middel van twee onderling vast gekoppelde concentrische tussentandwielen 12, 13, waarbij een eerste 5 tussentandwiel 12 in aangrijping is met het vaste tandwiel 4, en een tweede tussentandwiel 13 in aangrijping is met het roteerbare tandwiel 11. De tandwielen 11-14 zijn zodanig gedimensioneeerd dat de rotorbladen 6, 7 bij een volledige omwenteling van de schijf 2 een halve omwenteling om hun 10 respectieve rotatie-assen 10 uitvoeren. Het vaste tandwiel 4 heeft in dit voorbeeld een diameter die ca. 75% van de diameter van de roteerbare tandwielen 11 bedraagt.

Fig. 2 toont de roteerbare schijf 2 van fig. 1 in onderaanzicht, met vast tandwiel 4, tussentandwielen 12 en 15 vier rotorbladen 6, 7, 8, 9 die vast zijn gekoppeld met vier respectieve roteerbare tandwielen 11. De overbrenging 4, 12, 13, 11 is zodanig gedimensioneerd dat elk van de tandwielen 11 een halve omwenteling uitvoert bij een volledige omwenteling van de schijf 2. De pijlen 15, 16 geven de 20 rotatierichtingen van respectievelijk de roteerbare tandwielen 11 en de tussentandwielen 12 aan bij een rotatie linksom, voorgesteld door pijl 14, van de schijf 2. Duidelijk is te zien hoe bij een omwenteling over een hoek van 90° van de schijf 2 de de rotorbladen 6-9 telkens over een hoek van 25 45° roteren om een as loodrecht op het vlak van de schijf 2. In de afgebeelde stand van de rotorbladen 6-9 is de rotorinrichting bijvoorbeeld geschikt in horizontale stand van de aandrijfas 3 (getoond in fig..1) te worden toegepast voor het voorstuwen van een vaartuig, waarbij de 30 rotorinrichting 2 op zodanige hoogte ten opzichte van de waterspiegel aan het schip is bevestigd, dat het bovenste rotorblad 9 zich boven de waterspiegel bevindt, het voorste (in de figuur linker) rotorblad 6 juist in het water wordt gedompeld, het onderste rotorblad 7 onder water is gedompeld 35 en een achterwaartse, voortstuwende beweging uitvoert, en het achterste (in de figuur rechter) rotorblad 8 juist uit het water wordt gehaald. In figuur 2 is eveneens eenvoudig in te 1 02754 8 « 7 zien dat door een wijziging van de stand van het vaste tandwiel 4 in omtreksrichting ten opzichte van de roteerbare schijf 2 de stand van elk van de rotorbladen 6-9 wordt gewijzigd. De mogelijkheid de stand van de rotorbladen 6-9 5 ten opzichte van de schijf 2 te wijzigen maakt het mogelijk de rotorinrichting 2 toe te passen voor zowel het voortstuwen als het sturen van een vaartuig.

Fig. 3a-3d tonen in schematisch bovenaanzicht een vaartuig 17 voorzien van twee rotorinrichtingen volgens fig. 10 1 met schijven 2, 2', waarbij de respectieve aandrijfassen 3, 3' verticaal gericht zijn. De schijven 2, 2' roteren volgens de respectieve pijlen 14, 14' in tegengestelde richting; de voorstuwingsrichting van het vaartuig 17 wordt bepaald door de stand van de rotorbladen 6-9, 6'-9' ten opzichte van de 15 respectieve schijven 2, 2', en is in de figuren 3a-3d weergegeven door de respectieve pijlen 18, 19, 20, 21. Opgemerkt wordt dat de stand van de rotorbladen 6-9, 6'-9' ten opzichte van de schijven 2, 2' instelbaar is, maar dat de onderlinge stand van de bladen 6-9, 6'-9' binnen eenzelfde 20 rotorinrichting 2, 2' niet variabel is, en wordt bepaald door de dimensionering van de respectieve overbrengingen.

1027548

Claims (11)

1. Rotorinrichting (1), omvattend een roteerbare schijf (2, 2') met een aandrijfas (3, 3')/ een met de roteerbare schijf (2, 2') concentrisch en tegen rotatie geborgd vast tandwiel (4), ten minste een met de roteerbare schijf (2, 2') 5 gekoppeld rotorblad (6-9, 6'-9') dat roteerbaar is om een loodrecht op het vlak van de schijf (2, 2') gerichte rotatie-as (10) en dat star is gekoppeld met een om die rotatie-as (10) roteerbaar tandwiel (11), en een overbrenging voor het koppelen van het vaste tandwiel (4) en het roteerbare 10 tandwiel (11) op zodanige wijze dat het rotorblad (6-9, 6'-9') bij een volledige omwenteling van de schijf (2, 2') een halve omwenteling om zijn rotatie-as (10) uitvoert, met het kenmerk, dat de aandrijfas een holle as (3) is en het vaste tandwiel (4) vast is gekoppeld met een zich door de holle as 15 (3) uitstrekkende borgas (5) voor het borgen van het vaste tandwiel (4) tegen rotatie ten opzichte van de roteerbare schijf (2, 2 ').

2. Rotorinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de overbrenging een ketting of riem omvat.

3. Rotorinrichting (1) volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de overbrenging ten minste een tandwiel (12, 13) omvat.

4. Rotorinrichting (1) volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de overbrenging ten minste twee onderling vast 25 gekoppelde concentrische tussentandwielen (12, 13) omvat, waarbij een eerste tussentandwiel (12) in aangrijping is met het vaste tandwiel (4), en een tweede tussentandwiel (13) in aangrijping is met het roteerbare tandwiel (11).

5. Rotorinrichting (1) volgens een der conclusies 1-4, 30 met het kenmerk, dat het vaste tandwiel (4) een diameter heeft die ten minste twee derde van de diameter van het roteerbare tandwiel (11) bedraagt.

6. Rotorinrichting volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat deze een met de eerste roteerbare schijf 1027548 concentrische en synchroon gekoppelde tweede roteerbare schijf met een tweede aandrijfas en een met de tweede roteerbare schijf concentrische en tegen rotatie geborgd tweede vast tandwiel omvat, waarbij het rotorblad star 5 gekoppeld is met een tweede roteerbaar tandwiel dat roteerbaar om de rotatie-as met de tweede vaste schijf is gekoppeld, op zodanige wijze dat het rotorblad bij een volledige omwenteling van de eerste en de tweede schijf een halve omwenteling om zijn rotatie-as uitvoert.

7. Rotorinrichting (1) volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de borgas (5) in omwentelingsrichting instelbaar is voor het borgen van het vaste tandwiel (4) in een vooraf bepaalde stand ten opzichte van de roteerbare schij f (2, 2 ' ) .

8. Rotorinrichting (1) volgens een der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat het rotorblad (6-9, 6'-9') is vervaardigd uit een metaal.

9. Rotorinrichting (1) volgens een der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat het rotorblad (6-9, 6'-9') is 20 vervaardigd uit een kunststof materiaal.

10. Aandrijfinrichting voor een vaartuig (17), met het kenmerk, dat deze is voorzien van een rotorinrichting (1) volgens een der conclusies 1-9.

11. Aandrijfinrichting voor een vaartuig (17), met het 25 kenmerk, dat deze is voorzien van twee rotorinrichtingen (1) volgens een der conclusies 1-9, waarbij de rotorbladen (6-9, 6'-9') zich in verticale richting uitstrekken, en de rotorinrichtingen zijn ingericht voor het in tegengestelde richting doen roteren van de respectieve roteerbare schijven 30 (2, 2')· 1027548