NL193087C

NL193087C - Rudder propeller for a ship.

Info

Publication number: NL193087C
Application number: NL9101696A
Authority: NL
Inventors: Norbert Von Der Stein
Original assignee: Stein Norbert V D
Priority date: 1990-10-13
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1998-10-05
Also published as: NL9101696A; NL193087B

Description

1 1930871 193087

Roerpropeller voor een schipRudder propeller for a ship

De uitvinding heeft betrekking op een roerpropeller voor een schip of drijflichaam, in het bijzonder een binnenschip, met een straalbuis als ommanteling van een schroef, waarbij de roerpropeller onder de bodem 5 van het schip is aangebracht en de nagenoeg horizontale schroefas wordt ondersteund door een in hoofdzaak verticaal lopend huis dat eveneens de straalbuis draagt en welke schroefas wordt aangedreven door een ermee verbonden, in het huis aangebracht, drijfwerk dat is gekoppeld met een zich door het huis heen uitstrekkende, in hoofdzaak verticaal lopende, aandrijfas en welk huis verzwenkbaar is om een in hoofdzaak verticaal lopende draaiingsas.The invention relates to a rudder propeller for a ship or floating body, in particular an inland vessel, with a jet tube as a casing for a propeller, wherein the rudder propeller is arranged under the bottom of the ship and the substantially horizontal propeller shaft is supported by a substantially vertically running housing which also carries the nozzle and which propeller shaft is driven by an associated gear mounted in the housing which is coupled to a driving shaft extending substantially substantially vertically through the housing and which housing is pivotable to axis of rotation running substantially vertically.

10 Een dergelijke roerpropeller is bekend uit de Britse octrooiaanvrage 2.179.312. Hierbij strekt de straalbuis zich rondom de gehele schroef uit en het bovenste punt. ervan zal zich op enige afstand onder de bodem van het schip moeten bevinden om rotatie van de straalbuis mogelijk te maken. Het bezwaar hiervan is dat, om de diepgang van het schip binnen bepaalde grenzen te houden, de diameter van de schroef kleiner zal zijn dan de optimale waarde, die gewenst is voor het verkrijgen van een hoog rendement ervan.Such a rudder propeller is known from British patent application 2,179,312. The nozzle extends around the entire screw and the top point. it will have to be some distance below the bottom of the vessel to allow rotation of the nozzle. The drawback of this is that, in order to keep the draft of the ship within certain limits, the diameter of the screw will be smaller than the optimum value, which is desired for obtaining a high efficiency thereof.

15 De uitvinding beoogt nu dit bezwaar op te heffen en voorziet er daartoe in, dat de straalbuis is uitgevoerd als een deelring zodanig dat de binnencirkel van de deelring bij benadering tangentiaal raakt aan een scheidingsvlak tussen de scheepsbodem en de daarlangs lopende stroming en de door de bladtippen van de schroef beschreven cirkel eveneens nagenoeg aan het genoemde scheidingsvlak raakt.The object of the invention is now to eliminate this drawback and to that end provides that the nozzle is designed as a partial ring, such that the inner circle of the partial ring is tangentially tangent to an interface between the ship's bottom and the flow running past it. blade tips of the screw described circle also practically touches said interface.

Gebleken is dat het ontbreken van het bovenste deel van de straalbuis nauwelijks nadelen met zich 20 brengt. Bij een volledige straalbuis zal door de aanwezigheid van de bodem van het schip en van het huis waarmee de straalbuis is verbonden de stroming bij de bovenzijde van de straalbuis toch worden verstoord en zal de werking van de straalbuis daar ter plaatse gebrekkig zijn.It has been found that the absence of the upper part of the jet tube hardly entails any disadvantages. In the case of a complete nozzle, the flow at the top of the nozzle will nevertheless be disturbed due to the presence of the bottom of the ship and of the housing to which the nozzle is connected, and the operation of the nozzle at that location will be defective.

Gewezen kan nog worden op de Britse octrooiaanvrage 2.008.518, waaruit het bekend is de straalbuis, die de schroef omringt, over te laten gaan in de romp van het schip zodat de door de tippen van de 25 schroefbladen beschreven cirkel de romp raakt. De straalbuis neemt daarbij echter een vaste stand in daar het bovenste, nagenoeg half ronde, deel ervan ook deel uitmaakt van de romp.Reference can be made to British patent application 2,008,518, from which it is known to let the jet tube surrounding the propeller transition into the hull of the ship so that the circle described by the tips of the propeller blades touches the hull. However, the nozzle adopts a fixed position in that the upper, almost semicircular, part of it also forms part of the fuselage.

Volgens een uitwerking van de uitvinding kan een eenvoudige uitvoeringsvorm worden verkregen wanneer de vrije einden van de als straalbuis dienende deelring, in het gebied van het scheidingsvlak, door middel van een plaatvormig bevestigingseiement met het huis van de aandrijving zijn verbonden.According to an elaboration of the invention, a simple embodiment can be obtained when the free ends of the dividing ring serving as a nozzle, in the region of the interface, are connected to the housing of the drive by means of a plate-shaped fastening element.

30 In het bijzonder kan er dan in worden voorzien, dat het scheidingsvlak nabij de draaiingsas van het huis wordt gevormd door een met het huis verbonden schijfvormig lichaam, dat het huis met de deelring verbindt en dat is opgenomen in een cilindrische uitsparing in de scheepsromp dan wel in de deelring van de roerpropeller en waarvan het bodemvlak in één vlak ligt met het buitenoppervlak van de scheepsromp. Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding kan daarbij het schijfvormige lichaam cilindrisch zijn en 35 een vlakke bodem bezitten. De mogelijkheid bestaat echter ook het bodemvlak convex dan wel concaaf uit te voeren.In particular, provision can then be made for the interface near the axis of rotation of the housing to be formed by a disc-shaped body connected to the housing, which connects the housing to the dividing ring and which is accommodated in a cylindrical recess in the ship's hull. in the part ring of the rudder propeller, the bottom surface of which is flush with the outer surface of the hull. According to an embodiment of the invention, the disc-shaped body can thereby be cylindrical and have a flat bottom. However, it is also possible to make the bottom surface convex or concave.

In het laatste geval kan het bodemvlak van het cilindrische schijfvormige lichaam, in het gebied waar dit is verbonden met de, de straalbuis vormende, deelring plaatselijk een verhoogd deel bezitten. Hierdoor kan een gunstig stromingsbeeld worden verkregen.In the latter case, the bottom surface of the cylindrical disc-shaped body, in the area where it is connected to the part ring forming the nozzle, may locally have an elevated part. A favorable flow pattern can hereby be obtained.

40 Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding kan de scheepsbodem enigszins tunnelvormig zijn uitgevoerd en kan het, door het bodemvlak van het schijfvormige lichaam gevormde, topvlak ervan een langwerpige ovale omtreksvorm verkrijgen door zijdelings van onder af overlappende vaststaande geleidingssegmenten en/of door voor en achter ter hoogte van het topvlak op de deelring van de roerpropeller aansluitende vlakke sikkelvormige delen van de vaste tunnelwand.According to an embodiment of the invention, the bottom of the ship can be slightly tunnel-shaped and its top surface, formed by the bottom surface of the disc-shaped body, can obtain an elongated oval circumferential shape by means of laterally overlapping fixed guide segments and / or by front and rear ends. height of the top plane on the part ring of the rudder propeller connecting flat sickle-shaped parts of the fixed tunnel wall.

45 Verder kan er in worden voorzien, dat bij een concaaf gebogen vorm van het bodemvlak van het schijfvormige lichaam, bij benadering corresponderend met een zwakke langswelving van een tunnelvlak, het verschil in welving van de bodem van het schijfvormige lichaam en een sterkere dwarswelving van het tunnelvlak wordt overbrugd door zijdelingse, vaststaande geleidingssegmenten die het schijfvormige lichaam van onder af gedeeltelijk overlappen.45 Furthermore, it can be provided that, with a concave curved shape of the bottom face of the disc-shaped body, approximately corresponding to a weak longitudinal curvature of a tunnel face, the difference in curvature of the bottom of the disc-shaped body and a stronger transverse curvature of the tunnel face is bridged by lateral, fixed guide segments partially overlapping the disc-shaped body from below.

5050

In de tekening zijn uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding schematisch weergegeven. Daarin tonen: figuur 1 een aanzicht van de roerpropeller met straalbuis tangentiaal aangebracht, figuur 2 een zijaanzicht van een roerpropeller met een plaatvormig bevestigingseiement voor de straalbuis, 55 figuur 3 een aanzicht van een roerpropeller met een in de scheepsbodem ingelaten schijf of schijfvormig lichaam, figuur 4 een roerpropeller met schijf in de dwarsdoorsnede van de tunnel, met een zijaanzicht van de in 1193087 2 dwarsrichting gedraaide roerpropeller, figuur 5 een zijaanzicht van een roerpropeller met een schijf met concaaf bodemvlak, figuur 6 een uitvoeringsvorm met concaaf bodemvlak in overeenstemming met figuur 5, maar in combinatie met een gedeeltelijke convex gebogen deel, 5 figuur 7 een alternatieve uitvoeringsvorm corresponderend met figuur 5 met convex bodemvlak, figuren 8 tot 10 een langsdoorsnede, dwarsdoorsnede en bovenaanzicht van een vlakke schijf aangepast op de in de lengte lopende ovale waterlijnen van de tunnel; en figuur 11 een dwarsdoorsnede van een schroeftunnel met een schijf met een concaaf bodemvlak en geleidingssegmenten voor het compenseren van de verschillende welvingen in de langs- en dwarsrichting.Examples of embodiments of the invention are schematically shown in the drawing. In it: figure 1 shows a view of the rudder propeller with a jet tube, tangentially arranged, figure 2 a side view of a rudder propeller with a plate-shaped fastening element for the nozzle, 55 figure 3 a view of a rudder propeller with a disc or disc-shaped body embedded in the ship's bottom, figure 4 a rudder propeller with disc in the cross section of the tunnel, with a side view of the rudder propeller rotated in 1193087 2, figure 5 a side view of a rudder propeller with a disc with concave bottom surface, figure 6 an embodiment with concave bottom surface in accordance with figure 5 , but in combination with a partly convex curved part, figure 7 an alternative embodiment corresponding to figure 5 with convex bottom surface, figures 8 to 10 a longitudinal section, cross section and top view of a flat disc adapted to the longitudinal oval water lines of the tunnel; and Figure 11 shows a cross section of a screw tunnel with a disc with a concave bottom surface and guide segments for compensating for the different curves in the longitudinal and transverse directions.

Bij de weergegeven uitvoeringen is de schroef 1 aangebracht in een als deelring 2 uitgevoerde straalbuis, die een passend profiel 3 heeft. De schroef 1 is op een naaf 4 met een horizontale schroef 5 aangebracht en wordt via een drijfwerk lopend door een huis 6 aangedreven, waarbij het huis 6 om een verticale as 7 voor het verstellen van de schroef 1 met de straalbuis 2 draaibaar is.In the embodiments shown, the screw 1 is arranged in a jet tube designed as a partial ring 2, which has a matching profile 3. The screw 1 is mounted on a hub 4 with a horizontal screw 5 and is driven by a gear running through a housing 6, the housing 6 being rotatable about a vertical axis 7 for adjusting the screw 1 with the nozzle 2.

15 De schroef 1 en de straalbuis als deelring 2 zijn daarbij zodanig aangebracht, dat de binnencirkel 8 van de straalbuis resp. de daarmee bijna identieke bladtipcirkel van de schroef 1 elk het scheidingsvlak 9 tussen de stroming en de scheepsromp bij benadering tangentiaal raken.The screw 1 and the nozzle as part ring 2 are thereby arranged such that the inner circle 8 of the nozzle and resp. the almost identical blade tip circle of the propeller 1 each tangentially touches the interface 9 between the flow and the hull.

Het scheidingsvlak 9 kan, zoals in figuren 1 en 2 weergegeven, de vlakke bodem van een drijflichaam zijn. In een schroeftunnel vereist de draaistraal 10 van de straalbuis de vorming van een topvlak 11, zie 20 figuur 4, dat de tunnelhoogte 12 boven de basislijn 13 begrenst en samen met de wand van de tunnel 14 het scheidingsvlak 9 voor de stroming vormt.The interface 9, as shown in Figures 1 and 2, can be the flat bottom of a floating body. In a screw tunnel, the radius of rotation 10 of the nozzle requires the formation of a top face 11, see figure 4, that defines the tunnel height 12 above the baseline 13 and, together with the wall of the tunnel 14, forms the flow interface 9.

Bij de uitvoering volgens figuur 1 is de straalbuis 2 via bevestigingsbalken 15 vastgezet en de profiel-einden 16 zijn evenwijdig onder het scheidingsvlak 9 ten opzichte van het schip afgesneden. Natuurlijk kunnen de profieleinden ook worden afgerond of met eindschijven worden uitgevoerd.In the embodiment according to figure 1, the jet tube 2 is fixed via fastening beams 15 and the profile ends 16 are cut parallel to the vessel under the partition 9. The profile ends can of course also be rounded or fitted with end plates.

25 Volgens figuur 2 zijn de profieleinden 16 van de straalbuis 2 via een plaatvormig bevestigingselement 17 onder het scheidingsvlak 9 additioneel aan het huis 6 bevestigd, dat om de verticale as 7 draaibaar is.According to figure 2, the profile ends 16 of the nozzle 2 are additionally secured to the housing 6 via a plate-shaped fastening element 17 below the separating surface 9, which pivot is arranged about the vertical axis 7.

Een verdere uitvoering volgens figuur 3 bestaat in het aanbrengen van een schijfvormig lichaam als schijf 18, die als deel van het scheidingsvlak 9 in een cilindrische roerpropellerkoker 19 in één vlak liggend is aangebracht. De schijf 18 is concentrisch ten opzichte van de verticale as 7 aangebracht en vast met de 30 straalbuis 2 en het huis 6 verbonden. Eventueel is het mogelijk de volledige straalbuis 2 met zijn bovenste sector zodanig in de cilindrische schijf 18 te laten vallen, dat de tangentiale stand van de binnencirkel 6 van de straalbuis wordt verkregen.A further embodiment according to figure 3 consists in arranging a disc-shaped body as disc 18, which is arranged in one plane as part of the separating surface 9 in a cylindrical stirrer propeller sleeve 19. The disc 18 is arranged concentrically with respect to the vertical axis 7 and is fixedly connected to the nozzle 2 and the housing 6. Optionally, it is possible to drop the entire nozzle 2 with its upper sector into the cylindrical disc 18 in such a way that the tangential position of the inner circle 6 of the nozzle is obtained.

Een afdichting van de schijf 18 in de koker 19 kan aan zijn rand plaatsvinden. Als er in is voorzien de demontage en inbouw van de schijf en de straalbuis slechts van onder af uit te voeren, kan het huis 19 ook 35 als waterdichte verdieping in het scheidingsvlak 9 worden uitgevoerd.A sealing of the disc 18 in the sleeve 19 can take place at its edge. If provision is made for the disassembly and installation of the disc and the nozzle only to be carried out from below, the housing 19 can also be designed as a watertight recess in the partition 9.

Een verdere uitvoering volgens figuur 4 bestaat er in, dat de schijf 18 in de vast met de scheepsromp verbonden koker 19 is aangebracht, die tot boven de waterlijn 20 loopt en door een flensdeksel 21 aan het bovenste vaststaande deel 22 van het aggregaat is afgesloten. Bij deze uitvoering is het gehele aggregaat met de schijf 18 naar boven uithefbaar.A further embodiment according to figure 4 consists in that the disc 18 is arranged in the sleeve 19 fixedly connected to the hull, which extends above the waterline 20 and is closed by a flange cover 21 on the upper fixed part 22 of the unit. In this embodiment, the entire unit can be lifted upwards with the disc 18.

40 De schijf 18 heeft volgens figuren 3 en 4 een vlakke bodem 23, die zich in het topvlak 11 bevindt.The disk 18 according to Figures 3 and 4 has a flat bottom 23, which is located in the top surface 11.

Een alternatieve uitvoering is in figuur 5 weergegeven, waarbij het bodemvlak van de schijf 18 een concaaf deel 24 heeft. Dit deel 24 dient voor een betere aanpassing op de vorm van de tunnel 14.An alternative embodiment is shown in figure 5, wherein the bottom surface of the disc 18 has a concave part 24. This part 24 serves for a better adaptation to the shape of the tunnel 14.

Bij de uitvoering volgens figuur 6 is dit concave deel 24 in het verbindingsgebied met de straalbuis 2 met een gedeeltelijke verhoging 26 gecombineerd. Bij deze uitvoering van het bodemvlak vindt derhalve een 45 afwijking van de rotatiesymmetrie plaats en het is mogelijk de door het bodemvlak gevormde plaatselijke tunnelvorm afhankelijk van de draaihoek om de verticale as 7 ten opzichte van het schip te veranderen. Verder wordt gedeeltelijk een soortgelijk effect verkregen als met het gebogen verloop van het gehele bodemvlak volgens de uitvoering van figuur 7.In the embodiment according to figure 6, this concave part 24 is combined with a partial elevation 26 in the connection area with the nozzle 2. In this embodiment of the bottom surface, therefore, a deviation from the rotation symmetry takes place and it is possible to change the local tunnel shape formed by the bottom surface depending on the angle of rotation about the vertical axis 7 with respect to the ship. Furthermore, a similar effect is partly obtained as with the curved course of the entire bottom surface according to the embodiment of figure 7.

Bij deze uitvoeringsvorm volgens figuur 7 heeft het bodemvlak van de schijf een convexe bocht 25. Men 50 heeft hierbij op het oog in de inloop van de stroming in de bovenste sector van de straalbuis 2 door een vernauwing van de stroomlijnen het trillings- en cavitatiegedrag van de propeller 1 te beïnvloeden.In this embodiment according to figure 7, the bottom surface of the disc has a convex bend 25. In view of the inflow of the flow into the upper sector of the nozzle 2, 50 has a visual view of the vibration and cavitation behavior of the streamlines by narrowing the streamlines. affect the propeller 1.

Om een aanpassing aan een in het algemeen gunstige langsovale tunnelvorm te verkrijgen is voorzien in een inrichting volgens figuren 8 tot 10. Voor een betere aanpassing van de tunnelwaterlijnen 27 wordt het topvlak 11, dat door de vlakke cirkelronde schijf 18 is gevormd, in een virtueel, d.w.z. voor de stroming 55 werkzaam topvlak 28 met langwerpig-ovale omtrek omgevormd. Daartoe wordt het topvlak 11 in de langsrichting van het schip naar voren en achter op de schacht 19 aansluitend, door sikkelvormige vlakke gebieden 29 van de vaste tunnelwand 14 verlengd.In order to obtain an adaptation to a generally favorable longitudinal oval tunnel shape, a device according to figures 8 to 10 is provided. For a better adaptation of the tunnel water lines 27, the top surface 11, which is formed by the flat circular disk 18, is formed in a virtual ie, top surface 28 acting for flow 55 is formed with an elongated-oval periphery. To this end, the top surface 11 is extended in the longitudinal direction of the ship forward and aft of the shaft 19, by sickle-shaped flat areas 29 of the fixed tunnel wall 14.

Claims

1. Rudder propeller for a ship or floating body, in particular an inland vessel, with a jet tube as a screw jacket, the rudder propeller being arranged under the bottom of the ship and the substantially horizontal propeller shaft being supported by a substantially vertically running housing which also carries the nozzle and which propeller shaft is driven by an associated gear mounted in the housing coupled to a substantially vertical drive shaft extending through the housing and which housing is pivotable about a substantially vertical running rotation axis, characterized in that the nozzle is designed as a dividing ring (2) such that the inner circle (8) of the dividing ring touches approximately tangentially to an interface (9) between the ship's bottom and the current flowing along it and the circle described by the blade tips of the screw (1) also almost touches the said interface (9).

Rudder propeller according to claim 1, characterized in that the free ends (16) of the dividing ring (2) serving as a nozzle 35, in the region of the interface (9), by means of a plate-shaped fastening element (17) with the housing (6) of the drive are connected.

Rudder propeller according to claim 1, characterized in that the interface (9) near the axis of rotation of the housing (6) is formed by a disc-shaped body (18) connected to the housing, which housing (6) with the dividing ring ( 2) and which is accommodated in a cylindrical recess (19) in the hull or 40 in the part ring of the rudder propeller, the bottom surface of which (23) is flush with the outer surface of the hull.

3 193087 Simultaneously, the virtual width of the top face 11 is reduced. For this purpose, the underside of the rudder propeller sleeve 19 is lowered on the sides and - as is visible in figures 8 and 9 - connected a piece under the bottom of the disc to the lateral sloping tunnel wall. This creates an ideally tying line 30 of the cross-section of the tunnel (within the disc body only as a thought line), in the course of which the guiding segments 31 overlapping from below, close to the top surface 11 formed by the bottom of the disc be guided. These guide segments 31, which are clearly visible in cross-sectional view in Figure 9 and in cross-hatching in Figure 10, bridge the staircase created at the bottom of the sleeve 19, incidentally forming part of the partition 9 and thus providing the reduced width 32 of the virtual top face 28, 10 with which it obtains the desired oblong-oval contour that matches the water lines 27 of the tunnel. In the embodiment according to Fig. 11, a useful application of the guide segments 31 with an upwardly curved disc bottom with concave shape 24 is shown in a tunnel cross section. As the course of the longitudinal curvature 33 of the tunnel, indicated by dashed lines, makes clear, the concave part 24 of the bottom of the disc is substantially adapted to this weaker curvature. As a result, the sickle-shaped flat areas 29 in front of and behind the sleeve 19 are superfluous according to the embodiment of figures 8 and 10. The adaptation to the stronger transverse curvature 34 of the tunnel is achieved in that analogous to figure 9, the tube 19 continues on the sides further downwards and the step created there is leveled by guide segments 31. This also creates a virtual, approximately oval shape of the bottom of the disc here. 20

Rudder propeller according to claim 3, characterized in that the disk-shaped body (18) is cylindrical and has a flat bottom (23).

Rudder propeller according to claim 3 or 4, characterized in that the bottom surface of the cylindrical 45 disc-shaped body (18) has a convex shape (25).

Rudder propeller according to claim 3 or 4, characterized in that the bottom surface of the cylindrical disc-shaped body has a concave shape (24).

Rudder propeller according to claim 6, characterized in that the bottom surface of the cylindrical disc-shaped body (18) has locally a raised portion (26) in the area where it is connected to the nozzle ring (2) forming the jet tube. .

Rudder propeller according to claim 3 or 4, characterized in that the ship's bottom is slightly tunnel-shaped and that the top surface (11) formed by the bottom surface (23) of the disc-shaped body (18) obtains an elongated oval circumferential shape by Fixed guide elements (31) overlapping laterally from below and / or by flat sickle-shaped parts (29) of the fixed tunnel wall (14) connecting to the part ring (2) of 55 the rudder propeller at the height of the top surface (11) at the height of the top surface (11).

Rudder propeller according to claim 6, characterized in that with a concave curved shape (24) of the bottom surface of the disk-shaped body (18), approximately corresponding to a weak longitudinal curvature (33) of a tunnel surface, difference in curvature of the bottom of the disc-shaped body (18) and a stronger transverse curvature (34) of the tunnel face is bridged by lateral, fixed guide segments (31) which partially overlap the disc-shaped body (18) from below. Hereby 5 sheets drawing