NL1036117C - Scheepsaandrijving. - Google Patents

Description

, r

SCHEEPSAANDRIJVING

5

De uitvinding betreft een scheepsaandrijving. Voor de aandrijving van een schip is een schroef de meest bekende voortstuwingsmethode. Een dergelijke schroef veroorzaakt veel turbulentie achter het schip, waardoor het rendement 10 beperkt is. Bovendien is het over te brengen vermogen beperkt. Wanneer de schroef met teveel vermogen aangedreven wordt, zal er turbulentie optreden waardoor een deel van het vermogen omgezet wordt in turbulentie in het water en niet gebruikt wordt voor voortstuwing van het schip.

15 Een andere gebruikte methode om een schip voort te stuwen is door middel van een zogenaamde voith-schneider propeller, waarbij ten minste één blad met een in hoofdzaak vliegtuigvleugelvormige dwarsdoorsnede verticaal in het water is geplaatst en een beweging uitvoert, die gelijkend 20 is aan de beweging die vissen gebruiken om zichzelf door het water voort te stuwen. Om het voor elkaar te krijgen dat het blad de gewenste beweging uitvoert, is het blad op afstand van een centrale as aangebracht en kan rond deze centrale as roteren. Door middel van een stangenstelsel wordt de stand 25 van het blad afhankelijk van de rotatiehoek aangepast.

Het nadeel van de voith-schneider propeller is dat de bladen verticaal staan en derhalve beperkt zijn in lengte. Hierdoor kan slechts een beperkte hoeveelheid vermogen overgebracht worden op de bladen en omgezet worden 30 in een voortstuwende kracht. Deze voith-schneider propeller wordt dan ook vaak gebruikt als stuurschroef en niet als hoofdaandrijving.

1036117 , τ 2 WO-A-98/32652 beschrijft een scheepsaandrijving met langwerpige bladen, die zich horizontaal uitstrekken.

Ook hier wordt de stand van de bladen afhankelijk van de rotatie aangepast, zodat een beweging uitgevoerd wordt 5 gelijk de voortstuwingsbeweging van vissen of gelijk een walvisstaart. Het nadeel van deze constructie is dat de aandrijfas zich horizontaal uitstrekt waardoor de overbrenging van een boven de scheepsaandrijving gelegen motor gecompliceerd is. Daarnaast kan met een dergelijke 10 constructie, in tegenstelling tot een voith-schneider propeller niet gestuurd worden. Het is dan ook bij de constructie volgens WO-A-98/32652 noodzakelijk om nog een roer aan te brengen of aanvullende stuurmotoren.

Verder is het voor het besturen van een schip 15 bekend om naast het gebruikelijke roer een draaibare gondel onder het schip aan te brengen, in welke gondel een conventionele scheepsaandrijving is aangebracht. Een dergelijke gondel wordt in het vak ook wel "POD" of "Azipod" genoemd. Door het draaien van de gondel kan de stuwkracht 20 gedraaid worden en daarmee kan het schip aangestuurd worden.

Het is nu een doel van de uitvinding om een scheepsaandrijving te verschaffen met als voordeel het rendement van de "walvisstaart" aandrijving en waarbij verder de hierboven genoemde nadelen verminderd of zelfs 25 voorkomen worden.

Dit doel wordt bereikt met een scheepsaandrijving volgens de uitvinding omvattende een onder een schip aan te brengen gondel, waarbij de gondel een centrale, horizontale as heeft en ten minste één parallel aan de horizontale as 30 van de gondel uitstrekkend blad, waarbij het blad rond de centrale as beweegbaar is, zodanig dat de hartlijn van het ten minste één blad een in hoofdzaak cilindermantelvormige baan beschrijft, en verstellingsmiddelen voor het verstellen I ' 3 van de invalshoek van het ten minste één blad, ten einde het ten minste één blad een voortstuwende beweging te laten maken door gelijktijdige beweging van het blad rond de centrale as en door verstelling van het blad.

5 Door het verschaffen van een gondel en door het vanaf de gondel horizontaal laten uitstrekken van ten minste één blad wordt de aandrijving van het blad vereenvoudigd. De aandrijving vindt vanaf slechts één zijde van het blad plaats en het is dan ook niet noodzakelijk, zoals bij de 10 stand van techniek, in het bijzonder WO-A-98/32652, aan weerszijden van het blad een lagering te voorzien met bijbehorende aandrijving.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de scheepsaandrijving volgens de uitvinding is het ten minste 15 één blad gekoppeld met de centrale as en is op de centrale as een cilindervormige lineaire motor aangebracht voor het aandrijven van de as. Deze lineaire motor kan in de gondel zijn ondergebracht. Het voordeel van een lineaire motor is dat een hoog vermogen overgebracht kan worden op de centrale 20 as in een relatief beperkte ruimte. De aandrijving van de lineaire motor vindt plaats door middel van electriciteit, die via kabels aangevoerd kan worden. Het verschaffen van de electriciteit kan plaatsvinden door een ergens op het schip aangebrachte generator. Hierdoor is het bovendien niet meer 25 noodzakelijk dat de generator zich in de buurt van de scheepsaandrijving bevindt, zoals dit gebruikelijk is bij aandrijving door middel van een verbrandingsmotor. Een aanvullend voordeel is dat de generator zodanig afgesteld kan worden dat er een maximaal rendement behaald wordt en 30 dat bovendien de uitstoot van verbrandingsgassen geminimaliseerd wordt. Dit in combinatie met de efficiënte beweging van de "walvisstaart"-achtige aandrijving zorgt voor een zeer efficiënte scheepsaandrijving.

1 ’ 4

In een uitvoeringsvorm is de gondel opgehangen aan een bevestigingskolom voor bevestiging aan een schip. Bij voorkeur is de gondel rond een verticale as draaibaar opgehangen aan deze bevestigingskolom. Hierdoor wordt het 5 mogelijk om naast een efficiënte aandrijving tevens een stuurfunctie te voorzien met de scheepsaandrijving volgens de uitvinding.

In een andere uitvoeringsvorm van de scheepsaandrijving volgens de uitvinding is op het uiteinde 10 van de centrale as een schijfvormige plaat aangebracht, waarbij ten minste één blad gelagerd is in de schijfvormige plaat. Door het gebruik van een schijfvormige plaat is het makkelijker om de gondel goed af te dichten, terwijl een goede overbrenging van het vermogen van de centrale as op 15 het ten minste één blad kan plaatsvinden.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de scheepsaandrijving volgens de uitvinding is aan weerszijden van de centrale as een schijfvormige plaat aangebracht en is in elke plaat ten minste één, bij voorkeur vier, blad(en) 20 gelagerd. Hierdoor ontstaat een symmetrische constructie en kan bovendien het vermogen beter verdeeld worden over de verschillende bladen waardoor een gelijkmatigere aandrijving ontstaat.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de 25 scheepsaandrijving volgens de uitvinding is op de centrale as een bedieningstandwiel gelagerd, dat via een tandwielstelsel gekoppeld is met het ten minste één blad, zodanig dat door rotatie van het bedieningstandwiel het ten minste één blad versteld wordt. Het voordeel hiervan is dat 30 het aantal meedraaiende onderdelen op de centrale as en de bijbehorende schijf beperkt blijft. Bovendien kan een eventuele servomotor voor het aandrijven van het bedieningstandwiel op een andere meer geschikte plaat ί » 5 gesitueerd worden, dan bijvoorbeeld direct gekoppeld aan het ten minste één blad. Bovendien wordt het door deze constructie met bedieningstandwiel en tandwielstelsel mogelijk om het bedieningstandwiel via een verticale, zich 5 door de bevestigingskolom uitstrekkende as te koppelen met een servomotor. Hierdoor wordt de servomotor buiten de gondel geplaatst, bij voorkeur in het schip zelf en kan door een geschikte aansturing van de servomotor een gewenst bewegingspatroon van het ten minste één blad verkregen 10 worden. Zo is het mogelijk om de bladen, bij een constante rotatie zodanig aan te sturen dat het schip vooruit, dan wel achteruit (of wel geremd) of niet voortgestuwd wordt.

In weer een andere uitvoeringsvorm van de scheepsaandrijving volgens de uitvinding omvattende 15 verstellingsmiddelen een curvebaan en is aan het ten minste één blad een nok aangebracht, die in de curvebaan steekt. Door middel van de curvebaan kan een eenvoudige verstelling van de bladen verkregen worden afhankelijk van de rotatiehoek van de bladen. Hiermee wordt een 20 kosteneffectieve scheepsaandrijving verkregen.

Bij voorkeur is de curvebaan vast aangebracht ten opzichte van de draaibare centrale as.

In weer een andere uitvoeringsvorm van de scheepsaandrijving volgens de uitvinding heeft het ten 25 minste één blad in dwarsdoorsnede een vliegtuigvleugelprofiel.

Deze en andere kenmerken van de uitvinding worden nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen.

Figuur 1 toont in perspectivisch aanzicht de 30 scheepsaandrijving volgens de uitvinding aangebracht onder een schip.

, } 6

Figuur 2 toont schematisch in perspectivisch aanzicht en met gedeeltelijk weggenomen delen de scheepsaandrijving volgens figuur 1.

Figuur 3 toont schematisch in dwarsdoorsnede de 5 scheepsaandrijving volgens figuur 1.

Figuur 4 toont in dwarsdoorsnede aanzicht een detail van de scheepsaandrijving volgens figuur 1.

Figuur 5 toont in dwarsdoorsnede aanzicht een tweede detail van een scheepsaandrijving volgens figuur 1.

10 Figuren 6A-6C tonen de nulstand detectie voor de lineaire motor van de scheepsaandrijving volgens figuur 1.

In figuur 1 is in perspectivisch aanzicht een schip 1 met aan de onderzijde een gondel 2 getoond. Deze gondel is via een bevestigingskolom 3 draaibaar met het 15 schip 1 verbonden.

Aan weerszijden van de gondel 2 steken horizontaal bladen 4 uit. Deze bladen 4 zijn gelagerd in een draaibare schijf 5.

In figuur 2 is in perspectivisch aanzicht en met 20 gedeeltelijk weggenomen delen de aandrijving volgens de uitvinding nader getoond. De schijf 2 is vast aangebracht op een centrale as 6. Op deze centrale as 6 zijn vier bedieningstandwielen 7 draaibaar gelagerd, die vervolgens elk via een tandwielstelsel 8, 9, 10, 11 respectievelijk met 25 één van de bladen 4 is verbonden. Door verdraaiing van het bedieningstandwiel 7 kan zo de stand van een blad 4 aangepast worden.

De verstelling van de bedieningstandwielen 7 vindt hier plaats door middel van steekassen 12, die door de 30 bevestigingskolom 3 steken en via een haakse overbrenging 13 met het respectieve bedieningstandwiel 7 zijn verbonden. Hoewel in figuur 2 slechts één zijde getoond is, wordt door middel van de steekassen 12 en de haakse overbrenging 13 7 gelijktijdig het overeenkomstige bedieningstandwiel 7 van de andere zijde bediend. Het is natuurlijk ook mogelijk om de bladen aan weerszijden van de gondel 2 afzonderlijk van elkaar in stand te verstellen.

5 In figuur 3 is een dwarsdoorsnede aanzicht getoond van de scheepsaandrijving. Uit deze figuur is duidelijk dat afhankelijk van de rotatiehoek van de bladen 4, de stand van de bladen 4 is aangepast. Deze verstelling van de bladen vindt plaats door middel van servomotoren 14, die via de 10 steekassen 12 met de respectieve bedieningstandwielen 7 zijn verbonden. De servomotoren zijn bevestigd aan de bevestigingskolom 3, zodat de bladen versteld kunnen worden tijdens rotatie van de gondel 2.

In figuren 4 en 5 zijn in dwarsdoorsnede aanzicht 15 details getoond van de scheepsaandrijving volgens de uitvinding. In figuur 4 is het uiteinde van een blad 4 te zien, dat via lagers 15, 16 gelagerd is in de schijf 2. Het uiteinde van de as van het blad 4 is gekoppeld met een kooi 17, die gekoppeld is met het tandwielstelsel 11. De schijf 2 20 is verder gelagerd via de lagers 18, 19 op het frame 20 van de gondel 2. De schijf 5 is langs de omtrek voorzien van een magnetenpakket 21, dat samenwerkt met spoelen 22, die in het frame 20 zijn aangebracht. Deze magneten 21 en de spoelen 22 vormen een lineaire motor waarmee de schijf 5 en aldus de 25 bladen 4 aangedreven kunnen worden.

Met name in figuur 5 is duidelijk dat de bedieningstandwielen 7 gelagerd zijn op de centrale as 6 en via de haakse overbrenging 13 en steekas 12 bediend kunnen worden. Hierdoor is het mogelijk om elk van de vier 30 verschillende bladen 4 afzonderlijk in stand te verstellen. In combinatie met een geschikte aansturing van de servomotoren 14 kan zo elk gewenst bewegingspatroon van de bladen 4 verkregen worden.

8

Hoewel in de figuren 4 en 5 slechts één enkele lineaire motor is getoond, worden bij voorkeur twee synchroon motoren gebruikt, die via de centrale as 6 met elkaar star zijn verbonden.

5 Om nu beide lineaire motoren gelijktijdig aan te kunnen drijven zonder dat er een frictie ontstaat tussen de twee motoren, is het noodzakelijk dat de nulstand van de schijf 5 gevonden wordt alvorens deze met volle vermogen van de lineaire motoren aangedreven wordt. De schijf 5 (zie 10 figuur 6A) is voorzien van een vertanding 23. Door middel van een sensor 24 kan de vertanding 23 gedetecteerd worden en kan zo de relatieve beweging van de schijf 5 bij gehouden worden en daarmee de lineaire motor aangestuurd worden. Om nu de absolute nulstand van de schijf 5 te kunnen bepalen, 15 is in de schijf 5 een uitsparing 25 aangebracht (zie figuur 6B). Tegen de rand waar de uitsparing 25 is aangebracht, is verder een draaibare schijf 26 voorzien, die van twee kleine nokken 27 en twee grote nokken 28 is voorzien. Door de schijf 26 door middel van het stelsel 29 in een 20 draairichting om voorspanning te brengen, zal bij rotatie van de schijf 5 één van de nokken 27 tegen de binnenrand aanliggen. Zodra de nok 27 in de uitsparing 25 valt, zal de schijf 26 doordraaien en zal de nok 28 tegen de binnenrand van de schijf 5 aan vallen. Hiermee is dan de nulstand 25 bepaald en kan vervolgens aan de hand van de vertanding 23 de lineaire motor 21, 22 aangedreven worden.

Tevens is de nulstand van belang om eventueel bladen te kunnen monteren en demonteren in de juiste positie en draait de hoofdaandrijving niet mee met het aandraaien of 30 lossen van de bladbouten.

1036117

Claims (12)

1. Scheepsaandrijving omvattende een onder een schip aan te brengen gondel, waarbij de gondel een centrale, horizontale as heeft en ten minste één parallel aan de 10 horizontale as van de gondel uitstrekkend blad, waarbij het blad rond de centrale as beweegbaar is, zodanig dat de hartlijn van het ten minste één blad een in hoofdzaak cilindermantelvormige baan beschrijft, en verstellingsmiddelen voor het verstellen van de invalshoek 15 van het ten minste één blad, ten einde het ten minste één blad een voortstuwende beweging te laten maken door gelijktijdige beweging van het blad rond de centrale as en door verstelling van het blad.

2. Scheepsaandrijving volgens conclusie 1, waarbij 20 het ten minste één blad gekoppeld is met de centrale as en waarbij een cilindervormige lineaire motor is aangebracht op de centrale as voor het aandrijven van de as.

3. Scheepsaandrijving volgens conclusie 1 of 2, waarbij de gondel is opgehangen aan een bevestigingskolom 25 voor bevestiging aan een schip.

4. Scheepsaandrijving volgens conclusie 3, waarbij de gondel rond een verticale as draaibaar is opgehangen aan de bevestigingskolom.

5. Scheepsaandrijving volgens één van de 30 voorgaande conclusies, waarbij op het uiteinde van de centrale as een schijfvormige plaat is aangebracht en waarbij het ten minste één blad gelagerd is in de schijfvormige plaat. 1036117

5 CONCLUSIES

6. Scheepsaandrijving volgens conclusie 5, waarbij aan weerszijden van de centrale as een schijfvormige plaat is aangebracht en waarbij in elke plaat ten minste één, bij voorkeur vier, bladen zijn gelagerd.

7. Scheepsaandrijving volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij op de centrale as een bedieningstandwiel is gelagerd, dat via een tandwielstelsel gekoppeld is met het ten minste één blad, zodanig dat door rotatie van het bedieningstandwiel het ten minste één blad 10 versteld wordt.

8. Scheepsaandrijving volgens conclusie 7, waarbij het bedieningstandwiel aangedreven wordt door een servomotor.

9. Scheepsaandrijving volgens conclusie 8 en de 15 conclusies 3 of 4, waarbij de servomotor en het bedieningstandwiel via een verticale, zich door de bevestigingskolom uitstrekkende as zijn gekoppeld.

10. Scheepsaandrijving volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de verstellingsmiddelen een 20 curvebaan omvatten en waarbij aan het ten minste één blad een nok is aangebracht, die in de cruvebaan steekt.

11. Scheepsaandrijving volgens conclusie 10, waarbij de curvebaan vast is aangebracht ten opzichte van de draaibare centrale as.

12. Scheepsaandrijving volgens één van de voorgaande conclusies waarbij het ten minste één blad in dwarsdoorsnede een vliegtuigvleugelprofiel heeft. 1036117