NL1039946C2 - Diverse aandrijvingen en uitvoeringen van de hexa-tetrahedron propeller. - Google Patents

Description

Titel: Diverse aandrijvingen en uitvoeringen van de Hexa-Tetrahedron propeller.

De uitvinding heeft betrekking op een nieuwe manier van 5 voortstuwing in- en pompen van- vloeibare, viscose en/of gasvormige media als water, olie, organische en biologische vloeistoffen, vloeibare en viscose voedingstoffen, plasma, vloeibaar zand en andere vloeistoffen als ook lucht en andere gassen.

Door de omkeerbaarheid van het systeem heeft de uitvinding 10 eveneens betrekking op een nieuwe manier van energie opwekking.

Voorts heeft de uitvinding betrekking op een nieuwe manier van water- en luchtregulering en ventilatiesystemen.

Door de lineaire schaalbaarheid heeft de uitvinding toepassingen op mega, mezzo, mini, micro en nano schaal.

15 Met de uitvinding is een nieuwe methode ontwikkeld die het mogelijk maakt, met groter en constant rendement en kleinere afmetingen vergeleken met de conventionele propellersystemen, vaartuigen, op en onder water en luchtvaart machines, voort te stuwen.

20 De rendementswinst van de "Hexa-Tetrahedron" rotor, ten opzichte van conventionele stuwsystemen, wordt met de uitvinding verkregen door het feit dat de voortstuwing van het medium vrijwel uitsluitend in unie-directionele- en longitudinale- of axiale richting plaatsvindt.

25 Volgens de uitvinding kan dit worden bereikt door een speciaal ontwikkeld principe van zes met scharnieren verbonden tetraëdervormige elementen geplaatst in een zeshoekig frame.

De benaming "Hexa-Tetrehedron" staat dan ook voor de zes "Tetrahedrons", die in een "Hexagone" vorm een gesloten zeshoek 30 vormen.

De ruimtelijk posities van de punten (A, B,C,D,E,F,G,H,I, J, K) van de Hexa-Tetrahedron (figuur IA.) kunnen beschreven worden met de formules aangegeven in figuur 1B. Deze formules kunnen, met de methoden uit de lineaire algebra, geïnterpreteerd worden en zijn 35 gebruikt voor de gecomputeriseerde simulatie van het visuele prototype.

2

De uitvinding betreft voorts de industriële toepassingen van deze, ook als caleidocyclus bekende, figuur. Hierbij worden de zes monolithische tetraëder vormige ruimtelijke lichamen van de Hexa-Tetrahedron vervangen door zes cirkelvormige en scharnierende 5 stuwbladen, die door deze scharnierende beweging, een hoofdzakelijk achterwaarts gericht drukbeeld leveren.(figuur l.A.(2))

De formules in figuur l.B. bevatten de beschrijving van de kinetische eigenschappen van deze zes cirkelvormige stuwbladen door middel van twee richtingsvectoren (Dvl en Dv2) en een steunvector 10 (Sv) als functie van een draaihoek (phi2), z-oriëntatie (o), fase (p) en locatie variabelen (labda en mu). Door variatie van de draaihoek (phi2) van 0 tot 360 graden, de z-oriëntatie (o)van 0,1,2,3,4,5 , de fase (p) nul of pi gedeeld door twee radialen en mu van nul tot een half en labda tussen min wortel een vierde min mu kwadraat en plus 15 wortel een vierde min mu kwadraat, te variëren kunnen met de formules alle x,y en z coördinaten in de ruimte op de stuwbladen berekend worden.

Figuur l.C. geeft in zijaanzicht de bewegingscurve en de rotatiehoeken van een enkele as (AB). Deze bewegingscurve staat in 20 de wiskunde bekend als cardioïde en wordt verkregen uit een tweevoudige rotatie.

In woorden vertellen de kinetische formules dat de beweging van de punten A en B (en dus de as AB) wordt verkregen uit een rotatie over de dubbele draaihoek (2xphi2) ten opzichte van het punt tussen 25 het midden en hoogste punt plus een rotatie tegengesteld over de enkele draaihoek (-phi2) ten opzichte van rotatiepunt in het midden van de as.

De draaihoek phi2 in figuur l.C. verloopt als gevolg van de geometrische architectuur van de Hexa-Tetrahedron niet lineair van 0 30 tot 360 graden. Dit volgt wiskundig uit de analyse van de standhoeken van de bladen AB en CD die in 90 graden verschoven fase over de gehele periode orthogonaal ten opzichte van elkaar staan.

Vergelijkend (maar niet exact gelijk) met de rotatiehoeken van in de werktuigbouwkunde bekende cardan koppeling of universal joint 35 krijgen de stuwbladen een versnelling waarbij de snelheid het grootst is tijdens de omdraaiende beweging tegen het instromende medium.

3

Het kon bewezen worden dat de niet lineaire draaihoek phi2 wordt verkregen uit de lineaire draaihoek phi door oneindige superpositie van harmonische componenten van sinus(2phi), sinus(6phi), sinus(lOphi) enzovoort.

5 Deze harmonische componenten zijn sterk convergerend dusdanig dat bij drie harmonischen het residu of fout van de standhoeken van de orthogonale stuwbladen reeds in de orde van grootte slechts één miljoenste afwijkt van de perfecte orthogonale positie. De grafieken van de niet lineaire afhankelijkheid van phi2 en phi zijn 10 weergegeven in figuur. 1C.(1) De formule ter bepaling van de niet lineaire phi2 uit de lineaire phi is gegeven in figuur l.D.

De zes stuwbladen leveren, door hun beweging, middelpunt-symmetrische en in fase verschoven drukcomponenten die bij elkaar een pulserende drukgolf in de longitudinale- of axiale stuwrichting 15 bewerkstelligen.

Met deze kinetische formules kon het theoretische maximale stuwingrendement vastgesteld worden op meer dan 95%. Met andere woorden meer dan 95% van de energie die gebruikt wordt om de stuwbladen aan te drijven zal resulteren in een stuwkracht gericht 20 in longitudinale richting van de pomprichting of tegenovergesteld aan de vaar/vlieg richting. De verloren 5% van de aan het systeem toegevoegde energie is de weerstand (Engels Drag)van het systeem tegen het instromende medium.

Vergeleken met de meeste bestaande stuwingssystemen als 25 schroeven, propellers, centrifugaalpompen enzovoort is het stuwingssysteem vrij van een radiaal rotatiekoppel (Engels Torque). Deze "torque" als gevolg van een roterend uitstromend medium is verloren energie en is afhankelijk van de uitvoeringen en toerental.

De Hexa-Tetrahedron propeller werkt dus zonder "torque" en wekt 30 bij rotatie een pulserende drukgolf naar achteren zonder het medium te roteren.

Met de kinetische formules konden eveneens de stuwingeigenschappen als stuwkracht (Trust), spoed (Advance), volume verplaatsing (Dissplacement) bepaald worden als functie van de as-35 lengte van de stuwbladen, de vorm van de stuwbladen en het toerental van de aandrijvingen, (figuur 2A.).

4

In de tabellen van figuur 2B. is onder andere te zien dat een systeem met ronde stuwbladen met een diameter van 10 cm. per omwenteling bij benadering circa 9 liter van het medium over 48 cm zal verplaatsen en in water een stuwkracht van circa 4,3 Newton 5 levert. De gehele Hexa-Tetrahedron propeller zal bij deze afmetingen van de stuwbladen circa 25 cm diameter hebben.

De stuwkracht neemt tot de vierde macht toe met de toename van de diameter van de stuwbladen en kwadratisch met het toerental. Dit komt overeen met de propulsie wetten uit de hydromechanica.

10 Aangezien bij de Hexa-Tetrahedron propeller geen sprake is van centrifugale krachtencomponenten als bij de scheepschroef (Torque), is zowel het rendement als de compactheid van de Hexa-Tetrahedron propeller (diameter, trust verhouding) beduidend beter dan bij de conventionele scheepsschroef. Bijkomend voordeel ten opzichte van de 15 scheepsschroef is dat door het ontbreken van de centrifugale krachten het rendement onafhankelijk van de verhouding boegsnelheid en schroeftoerental is, hetgeen bij de scheepsschroef leidt tot een "optimaal" (beperkt) rendement bij één bepaalde rotatiesnelheid en lagere rendementen bij hogere en lagere rotatiesnelheden. Bij de 20 Hexa-Tetrahedron propeller is dit in theorie constant hoog over het hele toerental-snelheid-spectrum. De Hexa-Tetrahedron is dus lineair schaalbaar.

Het uiteindelijke operationele rendement wordt verder bepaald door het product van het stuwrendement van het stuwingprincipe, het 25 aandrijfrendement (wrijving, tandwielspeling etc.) en het hydrodynamische rendement van de stuwbladen (mate van werveling van het medium en eventueel cavitatie). Dit zal per aandrijvingprincipe sterk verschillen.

Volgens de wetten van de hydrodynamica en de bekende "actuator 30 disk theory" wordt het maximaal haalbare stuwingsrendement van een ideaal stuwingssysteem bepaald door de zogenaamde "trust coëfficiënt" (Ct)volgens de formule: "rendement is het quotiënt van twee en één plus de wortel uit één plus de trust coëfficiënt". Met de stuwing van de Hexa Tetrahedron wordt dit ideale stuwingsrendement in hoge 35 mate bereikt. De Hexa Tetrahedron stuwing is door de torque vrije werking wezenlijk anders dan elk radiaal roterend systeem.

5

De hydrodynamische parameters zijn vervolgens met de wetten van de actuator disk theorie en momentum theorie voorspeld een weergegeven in figuur 2.C.

De stuwbeweging en eigenschappen volgens de kinetische formules 5 en prestaties als aangegeven vormen conclusie 1 van deze octrooibeschrijving.

De uitvinding heeft voorts betrekking op de mogelijkheden naast een zeshoek ook andere even veelhoekvormen op vergelijkbare manieren 10 aan te drijven. De zeshoek is de eerste wiskundig plausibele vorm die met de in de hierna beschreven aandrijvingen aangestuurd kan worden. Alle even veelhoeken (acht, tien etc.) kunnen gerealiseerd worden. De zeshoek is echter de enige gesloten vorm en daarmee de meest compacte met de beste verhouding van stuwoppervlakte en 15 diameter. Figuur 3. toont de achthoekvorm (Octa-Tetrahedron) met de grotere tussenruimte van de bladen. Een dergelijk systeem met acht of meerdere even aantal bladen kan eveneens zinvol zijn voor toepassingen waarbij kunstmatige stroming moet worden gecreëerd in water met levende organismen die dan vrij door de tussenruimte 20 kunnen meebewegen. Ook voor deze systemen komt het stuwingrendement op c. a. 95% .

De uitvinding heeft betrekking op de mogelijkheid de aandrijving volledig mechanisch uit te voeren met lineaire rotatie 25 op zes fixatiepunten (FP) volgens de geometrie als in figuur 4.A. aangegeven. Het is vastgesteld en bewezen dat de Hexa-Tetrahedron gefixeerd kan worden aan de "vaste wereld" op deze fixatie punten doordat de afstand van deze punten tot de middelpunten van de assen AB en CD gedurende de gehele rotatie constant is. Gezamenlijk vormen 30 de fixatiepunten de "vaste wereld punten" van het gehele systeem. Deze vaste wereld punten kunnen allen gebruikt worden voor de ophanging, mechanische aandrijving en krachtenoverbrenging van de Hexa-Tetrahedron. Deze aangrijpingspunten kunnen afhankelijk van de toepassing en krachtenbelasting uitgevoerd worden met tandwielen, 35 rollagers en of hydraulische motoren (gerotor). Hiervoor moet het hexagon meer ruimte krijgen en zal de diameter groter worden dan in de formules van de aangegeven coördinaten. Figuur 5. geeft aan dat 6 indien er op de fixatie punten een additionele lengte wordt gebruikt voor de mechanische ophanging en aandrijving, de straal van het hexagon dan met 2X deze lengte toeneemt. Evenzo zal een ophanging/aandrijving op de rotatie as zelf die een additionele 5 lengte langs de x-as vereist leiden tot een toename van de straal van het hexagon van de wortel uit drie maal deze lengte.

De eerder aangegeven wiskundige niet lineairiteit van de aandrijving op de punten in figuur 1B.(1) is vergelijkbaar, (maar is niet exact gelijk) met de niet lineaire rotatie die ontstaat bij een 10 kruiskoppeling (Cardan koppeling) onder een hoek van 30 graden.

Dit kon wiskundig bewezen worden door berekeningen met methoden uit de lineaire algebra gebruik makend van kruisproducten en inwendige producten van de vectoren die de posities van de assen van de stuwbladen bepalen.

15 Door deze analyse kan de aandrijving plaatvinden met afzonderlijke motoren of bijvoorbeeld een twaalfhoekige Cardan ring. (figuur 4.B.). De tandwielen van deze Cardan ring (figuur 4.B.(1)) zijn op de fixatiepunten gemonteerd en worden lineair met een constante rotatiesnelheid aangedreven.

20 Voorts betreft de uitvinding de mogelijkheid om de geometrische positie van de bladen om en om (figuur 6.A) in een haakse hoek ten opzichte van elkaar te houden door de bladen aan hun uiteinden met de scharnierende kruiskoppeling (figuur 6.B.) aan elkaar vast te zetten. Het stuwblad scharniert zodoende in de wiskundig bepaalde 25 positie bij een lineaire aandrijving van de fixatiepunten met een conventionele tandwieloverbrenging.

Figuur 6.C. toont de diverse scharnierende bewegingen in de verschillende punten en assen. De gehele beweging over een draaihoek phil bestaat uit achtereenvolgens:

30 1. een scharnierende rotatie op het middelpunt van as AB

(x=0,y=l/2,z=0) over een hoek van pi gedeeld door drie maal sinus phil in het vlak z=0(figuur 6.C.(1)), 2. een scharnierende rotatie over de z-as (x=0,y=0)over een hoek van minus pi gedeeld door drie maal cosinus phil 35 (figuur 6.C.(2)), 7 3. een rotatie op het middelpunt van de as AB (x=0,y=l/2,z=0) over een hoek van minus phi2 in het vlak x=0 (figuur 6.C.(3) ) , 4. een rotatie op het punt x=0, y=3/4 ,z=0 over een hoek van 5 twee maal phi2 in het vlak x=0 ((figuur 6.C.(4)).

Hierbij zijn phil en phi2 bepaald in de formules van figuur l.A. Gezien vanaf het vooraanzicht (z=0) geven de vier operaties in Lineaire Algebra de stand van de bladen als aangegeven in figuur 6.C.(5). Figuur 6.C. geeft de operaties aan voor phil gelijk aan 45 10 graden. Figuur 6.D. geeft een tabel met de data voor diverse andere hoeken t&m 90 graden. De draaihoeken van 90 graden tot 360 graden worden bepaald uit de symetrie-eigenschappen van de Hexa-Tetrahedron vanuit de informatie in deze tabel.

De scharnierende koppeling van de stuwvlakken (stuwbladen) kan 15 op diverse manieren gerealiseerd worden en biedt vele mogelijkheden van uitvoeringen die allemaal het zelfde resultaat hebben; namelijk de longitudinale stuwende beweging van de stuwbladen als beschreven in de voorgaande tekst en de formules in de figuren l.A. t&m I.D..

Figuur l.A. geeft enkele mogelijke uitvoeringen van een 20 mechanisch aangedreven Hexa-Tetrahedron propeller met een 12 hoekige Cardan ring. De hoofdaandrijving kan triviaal eventueel conisch of longitudinaal aan één van de lineaire cardanassen aangebracht worden en met een conventionele motor in rotatie gebracht worden. De "filter rotator" in deze afbeelding is een onbelast door de stroming 25 meedraaiende rotor die eventuele grote objecten in het water als organismen, boomtakken en ijs zal wegfilteren buiten de propeller. Objecten kleiner dan de filter ingang zullen vrij in de ruimte tussen de bladen doorstromen.

Een mogelijke uitvoering gebruikmakend van directe aandrijving 30 met elektromotoren (figuur 7.B.(l))op de fixatiepunten is weergegeven in figuur 7.B..De volledige stapsgewijze constructie van deze versie is weergeven in figuur 18.A t&m 18.H..

Aan de hand van figuur 7.C. kan de werking van de mechanische en direct aangedreven Hexa-Tetrahedron als volgt uitgelegd worden; 35 Twaalf (elektro)motoren 7.C.(1) zijn gemonteerd in een hexagonisch frame 7.C.(2). Deze motoren drijven tandwieloverbrengingen 7.C.(3). aan die de rotatie op de 8 fixatiepunten 7.C.(4). realiseert. Door de glijdende en scharnierende ringen 7.C.(5). in de stuwbladen 7.C.(6). maken deze bladen op de scharnierassen 7.C.(7). De beweging als wiskundig beschreven in de figuren l.A t&m l.D.

5 De aandrijvingen op de fixatiepunten met dedodecagonische cardanring en/of directe aandrijving met elektromotoren te samen met de overbrengingen en scharnierwerking in de bladen vormt conclusie 2 van deze octrooi aanvraag.

10 De uitvinding heeft voorts betrekking op een volledige elektromagnetische aandrijving door een geïntegreerde magnetische ringconstructie en inductiespoel in de stuwbladen.

De stuwbladen worden uitgevoerd met niet magnetisch materiaal (bijvoorbeeld koolstofvezel) en voorzien van een magnetische 15 ringkern bij voorkeur in het midden van de stuwbladen (figuur 8.A.). De scharnierende koppeling is voorzien van een inductiespoel die volgens de scharnierbeweging om de magnetische kern is gewikkeld. De kern kan vrij in het magnetisch veld bewegen.

De inductiespoel kan geheel geïsoleerd (galvanisch gescheiden) 20 van het medium (b.v. water) gehouden worden omdat deze niet volledig draaiend (n x 360 graden) maar scharnieren om plus en min 30 graden om de kruiskoppelingen op de fixatiepunten. De elektrische bedrading wordt in de mechanische assen gescheiden van het medium aangebracht. De rotatie aan de fixatiepunten kan gescheiden van het medium 25 uitgevoerd worden door een waterdicht lager met additioneel geleidende kogellagers in de fixatiepunten, (figuur 8.B.) De waterdichte fixatiepunten kunnen ook gerealiseerd worden door hoge luchtdruk leidingen waardoor tevens luchtsmering wordt verkregen.

Door de inductiespoelen in het systeem te voeden met een 30 elektrische stroom, die overeenkomt met de wiskundig bepaalde beweging van de scharnierwerking in de bladen (figuur 8.C.), maakt het systeem de in de figuren l.A t&m l.D. beschreven beweging.

Microprocessor gestuurde vermogenselektronica in een control unit zorgt voor een optimale geïntegreerde elektromechanische 35 aansturing, zonder mechanische tandwielen, overbrengingen en cardanring. Door gebruik te maken van puls breedte modulatie (Eng.

9 PWM) technieken kan het rendement van de elektromagnetische aandrijving geoptimaliseerd worden.

Figuur 9A. geeft de mogelijke elektronische schema's van de microprocessor gestuurde elektromagnetische aandrijving als 5 zogenaamd "embedded system". Dit bevat de puls breedte modulator (figuur 9A.(1)) die de vermogenssturing (figuur 9A.(2)) van de beide inductiespoelen regelt. De microprocessor (figuur 9A.(3)) leest bij elke fase van een "binaire graad" (0-360 graden wordt 0-256) de bijbehorende pulslengte uit het geheugen, berekent de bij de 10 gewenste snelheid behorende pulslengte en plaats deze in beide registers van de puls breedte modulator. De tabel van 256 fasemomenten en 256 snelheidsniveaus (64kByte) is berekend en wordt in het ROM geheugen geladen. Deze tabel is weergegeven in figuur 9.B.. De puls breedte modulator telt 256 klokpulsen en bepaalt de 15 lengte van de puls voor de beide inductiespoelen. De vermogens regelaars hebben twee ingangen (A,B). Hiermee wordt de veldrichting van het magnetische veld in de inductiespoelen bepaald.

Het rendement van de elektromagnetische aandrijving kan, afhankelijk van de kwaliteit van de uitvoering, zeer groot zijn (95— 20 99%).Bijkomend groot voordeel van de geïntegreerde elektromagnetische aandrijving is het feit dat de elektromotor geïntegreerd is in het stuwsysteem en niet aan boord geplaatst hoeft te worden.

De beschreven elektromagnetische aandrijving als "embedded 25 systeem" vormt conclusie 3 van deze octrooi aanvraag.

Figuur 10. geeft een transparant beeld van het systeem in de elektromagnetische uitvoering in verschillende faseposities.

De uitvinding betreft voorts de mogelijkheid de Hexa-30 Tetrahedron propeller hydraulisch of pneumatisch aan te drijven met een geïntegreerde hydraulische pomp/compressie kamer systeem.

Hydraulische motoren (Gerotor motor, schottenpomp, wormwielen etc.) kunnen uiteraard gebruikt worden om de aandrijvingen van de Cardanring en/of de tandwielen op de fixatiepunten te vervangen (als 35 in conclusie 2). Deze technieken worden door de uitvinders niet gezien als een innovatie in het kader van deze aanvraag omdat dit bestaande systemen zijn. Desalniettemin worden deze uitvoeringen 10 gemeld als mogelijkheid van aandrijving van de Hexa-Tetrahedron propeller.

Hydraulische motoren werken doorgaans bij zeer hoge krachtenmomenten en lage toerentallen en hebben een beperkt 5 rendement (typisch minder dan 85%).

De uitvinding voorziet in een geïntegreerde hydraulische aandrijving, waarbij de compressie/decompressie kamers in de stuwbladen zelf zijn aangebracht. Dit brengt, net als in de 10 elektromagnetische uitvoering, het krachtenmoment op de plaats waar het ook het best aangebracht kan worden; namelijk op de scharnierwerking van de gekoppelde stuwbladen zelf. Zodoende is mechanische overbrenging overbodig en ontstaan er minder verliezen.

Figuur 11. geeft een mogelijke uitvoering van het stuwblad met 15 een voorziening van een drukkamer. Het gekoppelde scharnierelement bevat de zuiger die door de scharnierwerking de drukkamers afwisselend groter en kleiner maakt door het hydraulische medium (bij voorkeur lucht of schoon water wegens milieu aspecten) in en uit te pompen. Het hydraulische buizensysteem wordt geïntegreerd in 20 de bewegende assen en door de fixatiepunten in de behuizing naar buiten gebracht.

Een hydraulische pomp (aan boord) brengt de gewenste drukvariatie (sinus en cosinus) aan die door het buizensysteem gepompt wordt en de zuiger in de bladen in beweging brengt.

25 Ten behoeve van deze uitvoering wordt in de fixatiepunten een "omkeer" inrichting aangebracht (figuur 12.) die precies in de juiste stand van de stuwbladen (namelijk; exact verticaal bij 0 graden) de stuwrichting in de drukkamers in de bladen omkeert.

In deze stand lijkt de rotatie op een dood punt te zitten, maar 30 omdat de naastliggende bladen dan precies op de maximale drukpositie zitten, trekken de bladen in het gehele systeem elkaar door de volledige rotatie.

Het hydraulische medium wordt onder een constante hoge druk gehouden door een compressorvat en ventiel, zoals deze conventioneel 35 bij hydraulische systemen worden gebruikt.

De hydraulische sinus/cosinus- pomp wordt verkregen uit het principe dat een sinusvormige zuig- en pompwerking kan worden 11 verkregen uit de samengestelde rotatie van een punt rond twee rotatieassen. (Dit is tevens het hoofdprincipe van de Hexa-Tetrahedron als beschreven in deze octrooiaanvraag).

Figuur 13. geeft het principe van deze beweging. De rotatie 5 rond het middelpunt (x=0,y=0) gecombineerd met een tegengestelde rotatie van dit middelpunt van twee keer de hoeksnelheid rond (x=0,y=0,5) maakt dat de zuiger een sinus-vormige beweging maakt in één richting (boven naar onder of onder naar boven afhankelijk van de rotatierichting). De zuiger-as maakt exact dezelfde cardioïde 10 beweging als de stuw-assen in de Hexa-Teraheder.

De uitvinding betreft de uitvoering van de beschreven sinus/cosinus pomp als stuwmotor die de vereiste drukvariatie in het buizensysteem aanbrengt.

Figuur 14. geeft het concept van deze pomp met hoofdaandrijving 15 (figuur 14(1)), drukcilinder (figuur 14(2)), dubbel- en contra roterende zuiger-as (figuur 14(3))en zuiger (figuur 14(4)). Door de hoofdaandrijving te roteren ontstaat de sinus-vormige drukvariatie in het systeem en stroomt het medium van de inlaat (figuur 14(5) naar de uitlaat (figuur 14(6)). De beide drukbeelden voor de assen 20 AB en CD worden verkregen door de pomp dubbel uit te voeren op dezefde hoofdaandrijving waarbij de zuigerassen haaks op elkaar geplaatst worden.

Het verwachte rendement van de geïntegreerde hydraulische aandrijving zal hoger zijn dan 85% en wordt in belangrijke mate 25 bepaald door de weerstand die het hydraulische medium ondervindt in het gehele systeem relatief aan de te leveren stuwkracht in de bladen.

Een groot voordeel van hydraulische aandrijvingen is dat bij gebruik van milieu neutrale vloeistoffen en gassen als hydraulisch 30 medium (dus schoon water en lucht), de as-spelingen en ruimten tussen stuwbladen en scharnier inrichtingen zich vullen met het hydraulische medium. Dit maakt lagering overbodig en er ontstaat smering van de bewegende delen. Dit verlaagt slijtage, wrijving en onderhoud.

35 De beschreven geïntegreerde hydraulische aandrijving, met sinus/cosinus pomp, buizen systeem, omkeer inrichting in de 12 fixatiepunten en compressie/zuiger werking in de scharnieren van de stuwbladen, vormen conclusie 4 van deze octrooiaanvraag.

Figuur 15. geeft een uitvoeringsmogelijkheid van de Hexa-Tetrahedron als pneumatisch/hydraulisch systeem. Bijwijze van 5 illustratie is in deze uitvoering gebruik gemaakt van extra tussenschotten en een meedraaiend wiel op de rotatie-as. Hiermee krijgt het systeem meer vaste wereld punten en kunnen grotere krachten overgebracht worden.

10 De uitvinding betreft tevens de reciproque (omkeerbare) werking van de systemen van de conclusies 2,3 en 4 met dien verstande dat als de Hexa-Tertrahedron propeller in een van zichzelf stromend medium geplaatst wordt, de stuwbladen zullen roteren en de stromingsenergie omgezet worden in kinetische energie van de 15 stuwbladen. Deze zijn: kinetische rotatie energie in het geval van de mechanische cardan-aandrijving, elektrische energie in het geval van de elektromagnetische aandrijving en stroming/druk energie in het geval van de hydraulische aandrijving.

De Hexa-Tetrahedron propeller zal een goed alternatief zijn 20 voor waterkrachtcentrales en windmolens.

Omdat de uitwaartse stromingsdruk door het middelpunt geforceerd wordt ontstaan er geen wervelingen (windschaduw) en kunnen de molens op en turbines kortere afstand van elkaar geplaatst worden.

25

Tenslotte betreft de uitvinding de vorm van de stuwbladen als cirkelvormig blad met hydrodynamisch bepaalde profielen en de diverse varianten daarop alsmede de binnenwand van de straalbuis waarin de Hexa-Tetrahedron propeller geplaatst wordt ter verhoging 30 van het stuwrendement en hydrodynamische rendement.

Door een profiel op het stuw blad aan te brengen kan het stuwvermogen vergroot worden, doordat er naast weerstand ook lift ontstaat wegens het opgewekte drukverschil. Figuur 16. geeft een mogelijke uitvoering van het cirkelvormige blad met een profiel dat 35 onder bepaalde omstandigheden een verbeterd rendement levert.

Figuur 17. geeft de vorm van de binnenwand straalbuis die bepaald wordt door de geometrische baan van de stuwbladen.

Claims (2)

1. 5 Figuren 18.A t&m 18.H. geven tenslotte een stapsgewijze en conceptuele montage en constructie mogelijkheid uit de afzonderlijke onderdelen voor het gehele systeem als aangegeven in conclusie 2. De uitvoeringen van de systemen aangegeven in conclusies 3,4 en 5 volgen als varianten hierop triviaal uit de beschrijvingen in deze 10 aanvraag. Een hexagoon framewerk wordt gemonteerd uit zes afzonderlijke onderdelen (18.A). Twaalf (elektro- of hydraulische-) motoren worden in paren met 15 krimpmontage voorzien van tandwielen en in het hexagoon frame gemonteerd. (18.B.) De tandwielbehuizingen worden gelagerd, voorzien van tandwielen en aan het frame gemonteerd. (18.C.) De cardan joint op de fixatiepunten worden voorzien van lagers 20 en assen met glijringdelen voor in de stuwbladen (18.D.). De glijringdelen worden van glijlagers voorzien voor montage van de stuwbladen (18.E.). De stuwbladen met lagering worden op de glijringdelen gemonteerd. (18.F.)
2. 25 De Hexa-Tetrahedron (zonder straalbuis) is gereed. (18.G en 18 .H. )