NL2006560C2 - Verplaatsbare aandrijfeenheid, schip voorzien daarvan en werkwijze daarvoor. - Google Patents

Description

VERPLAATSBARE AANDRIJFEENHEID, SCHIP VOORZIEN DAARVAN EN

WERKWIJZE DAARVOOR

De onderhavige uitvinding betreft een verplaatsbare 5 aandrijfeenheid. Een dergelijke aandrijfeenheid kan worden gebruikt voor het aandrijven van een object, meer in het bijzonder voor het aandrijven van een schip, en nog meer in het bijzonder voor het aandrijven van een transportschip geschikt voor het transporteren van een lading, zoals 10 containers.

In de praktijk gebruikte vracht- en transportschepen worden aangedreven door scheepsmotoren waarbij energie afkomstig is van fossiele brandstof. Door de eindige voorraad van de fossiele brandstoffen is er belang voor het 15 gebruik van een andere energiebron voor de aandrijving van andere objecten, zoals schepen.

In het verleden zijn een aantal alternatieven bedacht die zijn gebaseerd op het zogeheten Magnus-effect, waaronder het gebruik van zogeheten "Turbo Sails" en een "Flettner 20 rotor". Deze alternatieven hebben geen toepassing op enige serieuze schaal gevonden, mede veroorzaakt door de gebruiksonvriendelijkheid van deze systemen, als ook de ineffectiviteit ten aanzien van kosten en opbrengsten.

De onderhavige uitvinding heeft als doel een verbeterde 25 aandrijfeenheid te voorzien waarmee bovengenoemde problemen geheel of gedeeltelijk worden opgelost.

Daartoe verschaft de onderhavige uitvinding een verplaatsbare aandrijfeenheid, de aandrijfeenheid omvattende: 30 - een holle staander; met de staander verbonden rotatiemiddelen voor het in hoofdzaak om de langsas van de staander roteren daarvan; 2 ten minste één in de staander aangebrachte inlaatopening en ten minste één uitlaatopening; ten minste één in de staande aangebrachte ventilator geschikt voor het aanzuigen door de 5 inlaatopening; en met de staander verbonden oprichtmiddelen voor het oprichten van de staander uit een in hoofdzaak horizontale rustpositie naar een tweede in hoofdzaak verticale actieve positie.

10 In gebruik vormt de staander een holle cilinder of buis met bij voorkeur een ronde of ovaalvormige doorsnede. De staander is voorzien van een aantal ventilatie-openingen en bij voorkeur van een uitstekend profiel dat in hoofdzaak in verticale richting over in hoofdzaak de gehele hoogte van de 15 staander loopt. Op een voor de vakman bekende wijze ontstaat door afbuiging van de luchtstroom door de staander een luchtdrukverschil waarmee een zogeheten liftkracht en een "drag" kracht wordt bewerkstelligd. Om de gewenste afbuiging van de luchtstrook te realiseren is een ventilator voorzien 20 in het binnenste van de holle staander. Met behulp van de ventilator wordt lucht door de één of meer ventilatieopeningen in het inwendige van de staander gezogen en via de uitlaatopeningen op andere posities weer uitgelaten. Deze uitlaatopeningen bevinden zich bij voorkeur 25 aan de bovenzijde en/of aan de onderzijde van de staander waar een bodemplaat is voorzien, geschikt voor het uitblazen van de ingezogen luchtstroom.

In geval van toepassing op of bij een schip is de aandrijfeenheid volgens de vinding geplaatst op het schip.

30 Hierbij is sprake van een werkelijke wind Vw en een vaarwind of bewegingswind Vs die samen de schijnbare wind Va vormen (zie ook figuur 2). Indien gebruik gemaakt wordt van een ovaalachtige vorm voor de staander wordt deze op het schip 3 gepositioneerd met een hoek a ten opzichte van de schijnbare windrichting Va. Door gebruik te maken van de aandrijfeenheid wordt een liftkracht Fi en een "drag" kracht Fd gerealiseerd. De schijnbare windhoek 15 is de zogeheten "Angle of attack".

5 Met behulp van de rotatiemiddelen is de staander te roteren zodanig dat altijd een zo optimaal mogelijke hoek a gerealiseerd kan worden. In een verderop besproken situatie wordt een liftcoëfficiënt Vi van 6, 8 en een drag-coëfficient Cd van 1,95 een voorwaartse kracht opgewekt bij een 10 schijnbare windhoek 15 van zo'n 16°.

Bij voorkeur ligt de "Angle of attack", ofwel hoek a, tussen de 0-10°, bij voorkeur tussen de 3-6°, en met de meeste voorkeur bedraagt deze hoek zo'n 4°. Het is gebleken dat deze relatief kleine hoek a de hoogste liftcoëfficiënt 15 tot gevolg heeft en daarmee tot de beste prestaties leidt bij alle realistische afzuigsnelheden, bijvoorbeeld in het bereik van 0 tot 2 m/s. Hiermee wordt de efficiënte van de aandrijfeenheid volgens de vinding verder vergroot.

Door het voorzien van oprichtmiddelen kan de staander 20 tussen een in hoofdzaak horizontale rustpositie naar een tweede verticale en actieve positie worden bewogen. In geval van toepassing bij een schip is de in hoofdzaak horizontale rustpositie in hoofdzaak parallel aan het scheepsdek. De in hoofdzaak verticale actieve positie is in hoofdzaak 25 loodrecht op het scheepsdek. Door het voorzien van de oprichtmiddelen wordt bewerkstelligd dat de aandrijfeenheid bijvoorbeeld opgericht kan worden op volle zee. Hiermee wordt een effectief gebruik van deze aandrijfeenheid mogelijk, aangezien er geen hinder is bij het passeren van 30 bijvoorbeeld bruggen in een haven.

Een bijzonder bijkomend voordeel wordt bewerkstelligd dat in de in hoofdzaak horizontale rusttoestand de aandrijfeenheid geen hinder oplevert bij het laden en lossen 4 van de goederen uit het schip. Hiermee wordt ook een gebruiksvriendelijke toepassing mogelijk.

Bij voorkeur is de staander vervaardigd van aluminium en/of composiet materialen. Hiermee wordt een lichtgewicht 5 staander gerealiseerd, zodanig dat het oprichten van de staander en het neerlaten van de staander wordt vereenvoudigd. De rotatiemiddelen omvatten bijvoorbeeld een bodemplaat waarop de staander roteerbaar is, en daarbij een handmatige of automatische aandrijving voor het uitvoeren 10 van deze rotatie. Deze rotatie is nodig om de staander in geval van een niet volledig cirkelvormige uitvoering te positioneren voor het realiseren van de gewenste hoek ot.

Door de met de verplaatsbare aandrijfeenheid gerealiseerde fossiele brandstofbesparing wordt een direct 15 kostenvoordeel bewerkstelligd. Tevens wordt een ecologisch voordeel bewerkstelligd door de reductie van het gebruik van de fossiele brandstof. Een verder ecologisch voordeel is de reductie in de emissies van NOx en CO2. Door het gebruik van de oprichtmiddelen wordt naast het bewerkstelligen van een 20 gebruiksvriendelijke toepassing ook de weerstand ten gevolge van de windbelasting bij het manoeuvreren in bijvoorbeeld de haven sterk gereduceerd. Hierdoor wordt de manoeuvreerbaarheid van het schip verder vergroot en worden op volle zee de volledige voordelen van de aandrijving 25 gerealiseerd.

Voorts wordt door het gebruik van de oprichtmiddelen het mogelijk om de aandrijfeenheid volgens de uitvinding te verplaatsen. Hiermee behoort het bijvoorbeeld tot de mogelijkheden om de positionering van de aandrijfeenheid af 30 te stemmen op het type belading die met het schip wordt getransporteerd. Ook behoort het tot de mogelijkheden om de aandrijfeenheid ten behoeve van het laden en lossen 5 eenvoudigweg van het schip te halen zodat eenvoudig toegang tot bijvoorbeeld een ruim wordt verkregen.

In een voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding omvat de aandrijfeenheid een 5 behuizing waarin de staander op betrekkelijk eenvoudige wijze kan worden weggeborgen bij bijvoorbeeld het laden en lossen van een schip voorzien van een dergelijke aandrij feenheid.

Door de behuizing te voorzien in de vorm van 10 bijvoorbeeld een container, bijvoorbeeld een zeecontainer van gangbare afmetingen, is ook de verplaatsing van de gehele aandrijfeenheid sterk vereenvoudigd. Dit geldt in het bijzonder bij toepassing op een schip, waarbij bij het laden en lossen aanwezige kranen op het schip en/of de kaden 15 geschikt zijn voor het aanpakken van containers van dit type.

Door het voorzien van containers met gangbare afmetingen bij een scheepstoepassing volgens de vinding wordt een grotere flexibiliteit verkregen door toepassing 20 van de aandrijfeenheid. Zo behoort het bijvoorbeeld tot de mogelijkheden om de aandrijfeenheid afhankelijk van de route of de belading op een gewenste en meest geschikte positie te plaatsen op een schip. Zo behoort het bijvoorbeeld ook tot de mogelijkheden voor een reder om dergelijke eenheden te 25 huren afhankelijk van de route en de windverwachting. Door deze grotere flexibiliteit van het systeem volgens de vinding wordt de toepasbaarheid en gebruiksvriendelijkheid verder vergroot.

Bij voorkeur is de behuizing voorzien van 30 koppelmiddelen voor het koppelen van de behuizing aan een object. In geval van een scheepstoepassing wordt de behuizing bij voorkeur gevormd door de container. Deze container wordt bij voorkeur vastgezet op het scheepdek van 6 het schip. Hiermee wordt een fixatie bewerkstelligd van de verplaatsbare aandrijfeenheid ten opzichte van het object.

In een voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding omvat de aandrijfeenheid 5 verbindingsmiddelen voor het realiseren van een verbinding met een externe besturing.

Door het voorzien van verbindingsmiddelen wordt bewerkstelligd dat de besturing van de aandrijfeenheid bijvoorbeeld vanuit de stuurhut van het schip plaats kan 10 vinden. In feite wordt hiermee een koppeling tussen de aandrijfeenheid en de stuurhut van het schip gerealiseerd. Hierdoor behoort het tot de mogelijkheden om de instellingen van de aandrijfheideenheid, zoals de "angle of attack" en de ventilatorsnelheid, handmatig of automatisch aan te sturen 15 en eventueel te regelen afhankelijk van bijvoorbeeld windrichting, vaarrichting, windkracht, belading. Bijkomend is het mogelijk de oprichtmiddelen, bijvoorbeeld in de vorm van één of meer hydraulische actuatoren aan te sturen vanuit de stuurhut. Dit kan bijvoorbeeld worden gebruikt bij het 20 binnenlopen van een haven.

In een voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding omvat de behuizing een verbindingsgestel voor het verbinden van de eenheid met een tweede eenheid.

25 Door een combinatie van afzonderlijke eenheden wordt de stabiliteit van het geheel verder vergroot. Bij voorkeur worden de aandrijfeenheden paarsgewijs verbonden, bijvoorbeeld door een zijwand van een container uit te klappen en onderling te verbinden, of door een additionele 30 arm te voorzien aan deze containers die bevestigbaar is aan de andere eenheid.

7

In een voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding omvat de staander onderling scharnierbare staandersegmenten.

Door het voorzien van onderling scharnierbare 5 staandersegmenten kan de staander in hoogterichting worden samengevouwen. Hiermee wordt bij voorkeur bewerkstelligd dat de staander in een zeecontainer plaatsbaar is in een rustpositie. Hiermee kan met een beperkt volume van de zeecontainer toch een significante hoogte van de staander 10 gerealiseerd kan worden.

In een alternatieve voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding omvat de staander uitschuifbare staandersegmenten.

Door het voorzien van uitschuifbare staandersegmenten 15 kan een telescopische staander worden gerealiseerd. Hiermee kan met een beperkt volume van een zeecontainer de staander worden opgeborgen, terwijl met het telescopisch effect in de actieve positie een significante hoogte van de staander gerealiseerd kan worden. Ook is het mogelijk om een 20 combinatie van uitschuifbare en scharnierbare staandersegmenten te gebruiken zodanig dat een nog grotere hoogte realiseerbaar is.

In een verdere voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding is de ten minste ene 25 inlaatopening afsluitbaar.

Bij voorkeur is aan weerzijden van een staander in het bijzonder in geval van een ovaalvormige staande één of meer inlaatopeningen voorzien. In een momenteel geprefereerde uitvoeringsvorm is aan beide kanten of zijden van de 30 cilinder een geperforeerde verticale strook voorzien die daarmee een soort ventilatiestrook bewerkstelligd welke in hoofdzaak loopt vanaf de voet tot aan de top van de staander. Afhankelijk van de windrichting ten opzichte van 8 de vaarrichting wordt één van de beide ventilatiestroken afgesloten door een bij voorkeur verplaatsbaar profiel met daarop een uitstekende rand. Op deze wijze wordt de staander, en daarmee de aandrijfeenheid volgens de vinding, 5 bruikbaar voor bijna alle vaarrichtingen van het schip onafhankelijk van de heersende werkelijke windrichting.

In een verdere voordelige voorkeursuitvoerinsgvorm volgens de onderhavige uitvinding omvat de aandrijfeenheid een handbediening voor het aansturen van de rotatiemiddelen 10 en/of de oprichtmiddelen.

Door het voorzien van een handbediening wordt een noodbediening mogelijk indien bijvoorbeeld een vermogenstoevoer aan de aandrijfeenheid wegvalt. Ook is het mogelijk om deze handmatige bediening als alternatief voor 15 de aandrijfeenheid in te zetten zodat een relatief goedkope uitvoering wordt gerealiseerd.

In een verdere voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding omvat de eenheid een luchtleiding voor het in gebruik werkzaam verbinden van de 20 ventilator in de staander met de machinekamer.

Door de met de ventilator in de staander aangezogen luchtstroom door te leiden naar de luchtinlaat van bijvoorbeeld de machinekamer van het schip wordt bewerkstelligd dat het benodigde vermogen voor de 25 aandrijfeenheid wordt verminderd of zelfs dat geheel geen additioneel vermogen is vereist. Een schip vereist in de praktijk voor de machinekamer een luchtinlaat. Hierbij wordt lucht aangevoerd, waarbij veelal gebruik wordt gemaakt van ventilatoren. Door volgens de vinding in plaats van 30 dergelijke conventionele ventilatoren hiervoor de ventilator(en) van de aandrijfeenheid te benutten is geen of minimaal additioneel vermogen nodig voor het aandrijven van de ventilator. Hiermee wordt de effectiviteit van de 9 aandrijfeenheid vergroot en kan de opgewekte kracht ook zo volledig mogelijk worden benut voor het aandrijven van een object, zoals een schip. Overigens behoort het tot de mogelijkheden om een dergelijke koppeling tussen de 5 ventilator van de staander van de aandrijfeenheid en de machinekamer ook toe te passen op een vast opgestelde staander en/of vast opgestelde aandrijfeenheid.

De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een schip voorzien van een verplaatsbare aandrijfeenheid 10 zoals bovenstaand beschreven.

Een dergelijk schip, zoals een vracht- en transportschip, biedt dezelfde effecten en voordelen als beschreven voor de verplaatsbare aandrijfeenheid. Bij voorkeur is het schip voorzien van belastingverdelers voor 15 het verdelen van de belasting ten gevolge van het gebruik van de eenheid volgens de vinding over het schip. Dergelijke belastingsverdelers worden bijvoorbeeld gerealiseerd door zogeheten "resting pads" en/of zogeheten "quick-acting cleats". Hiermee worden de krachten beter verdeeld en te 20 grote puntbelastingen vermeden. Het schip maakt bij voorkeur gebruik van een luchtleiding tussen de staander en de luchtinlaat van de machinekamer, zoals hiervoor beschreven, om daarmee de totale energie-efficiënte van het schip te vergroten. Dit wordt gerealiseerd door de aanwezige 25 luchtaanzuigbehoefte van de machinekamer te voorzien met behulp van de aandrijfeenheid volgens de vinding.

De uitvinding heeft voorts tevens betrekking op een werkwijze voor het aandrijven van een verplaatsbaar object, omvattende de stappen: 30 - het plaatsen van een verplaatsbare aandrijfeenheid zoals bovenstaand beschreven; - het oprichten van de staander; en - het aandrijven van het object.

10

Een dergelijke werkwijze biedt dezelfde voordelen en effecten als beschreven voor de verplaatsbare aandrijfeenheid en/of het schip voorzien daarvan. Het object betreft bij voorkeur een schip en het aandrijven van dit 5 schip omvat bijvoorbeeld de stappen van het aanzetten of activeren van de ventilator en het positioneren van de staander waarbij onder meer rekening wordt gehouden met de vaarrichting en de heersende werkelijke windrichting.

Hierbij wordt in geval van een schip bij voorkeur gebruik 10 gemaakt van de besturing vanuit de stuurhut. Bij voorkeur wordt met behulp van koppelmiddelen een aandrijfeenheid gekoppeld aan een bijvoorbeeld naastgelegen aandrijfeenheid. Hiermee wordt de stabiliteit verder vergroot. Daarnaast maakt de werkwijze bij voorkeur gebruik van met de 15 ventilator in de staander aangezogen lucht voor de benodigde lucht in de machinekamer van een schip, bij de scheepstoepassing. Hiermee wordt de totale aandrijving van het object verder verbeterd vanuit energie oogpunt.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de 20 uitvinding worden toegelicht aan de hand van voorkeursuitvoeringsvoorbeelden daarvan, waarbij wordt verwezen naar de bijgevoegde tekeningen, waarin tonen:

Figuur 1 een aanzicht van een schip voorzien van een aantal aandrijfeenheden volgens de vinding; 25 Figuur 2 een aanzicht van krachten en snelheden;

Figuur 3 een bovenaanzicht van de aandrijfeenheid uit figuur 1;

Figuur 4 de resultaten met de aandrijfeenheid uit figuur 3; 30 Figuur 5 en 6A en 6B uitvoer van de staander uit figuren 1 en 3;

Figuur 7 een bovenaanzicht van een schip voorzien van een viertal aandrijfeenheden volgens de vinding; 11

Figuur 8 een doorsnede van het schip uit figuur 7;

Figuur 9 een verdere doorsnede uit figuur 7;

Figuur 10 een aanzicht van de container voor de aandrijfeenheid uit figuur 9; 5 Figuur 11 een aanzicht van de paarsgewijze uitvoering van een tweetal aandrijfeenheden volgens de vinding;

Figuur 12 een paarsgewijze uitvoering uit figuur 11; en

Figuren 13 en 14 detailaanzichten van de paarsgewijze uitvoering.

10 Een schip 2 met een machinekamer en een stuurhut (figuur 1) is voorzien van een viertal aandrijfeenheden 4. Schip 2 heeft een voorzijde 6, een achterzijde 8 en een stuurhut 10 die is gepositioneerd aan de achterzijde 8 van schip 2. De aandrijfeenheden 4 zijn voorzien op scheepsdek 15 12. Schip 2 heeft een vaarrichting in hoofdzaak in lengterichting 14 van schip 2 (figuur 2). Hierbij is sprake van een soort vaarwind Vs. In de getoonde uitvoeringsvorm is er een werkelijke wind Vw in hoofdzaak haaks op schip 2. Dit leidt tot een schijnbare wind Va. Aandrijfeenheid 4 wordt 20 gepositioneerd onder een hoek a met deze schijnbare wind richting Va. Deze schijnbare windrichting Va maakt een hoek 15 met de vaarwind Vs. In de getoonde positionering van aandrijving 4 op schip 2 resulteert een liftkracht Fi en zogeheten "drag" kracht Fd.

25 In de getoonde uitvoeringsvorm heeft aandrijfeenheid 4 een staander voorzien van een tweetal stellen openingen 16 (figuur 3). Afhankelijk van de windrichting wordt één stel openingen 16 met behulp van een roteerbare afdichtplaat 18, met daarop een uitstekende rand 20, afgedicht. Op deze wijze 30 wordt aan de juiste zijde van staander 22 een onderdruk gerealiseerd waarmee een voorwaartse kracht bewerkstelligd kan worden. De vorm van staander 22 wordt gerealiseerd door een combinatie van een cirkelvorm 24 en een vaan- of 12 staartdeel 26. In het inwendige van holle staander 22 is een ventilator 28 voorzien.

Staander 22 heeft in een mogelijke uitvoeringsvorm een lengte van zo'n 2,75 meter en een breedte van zo'n 2 meter.

5 Vervolgens is voor deze uitvoering bij verschillende aanzuigsnelheden van lucht door openingen 16 met behulp van ventilator 28 gekeken naar de verhouding tussen de zogeheten "angle of attack" ofwel hoek a en de liftcoëfficiënt Ci in relatie tot de "drag" coëfficiënt Cd (figuur 4). Hieruit 10 volgt dat bij een hoek a, tussen 0-10° een relatief lage afzuigsnelheid reeds voldoet. Hierbij is gebleken dat er een optimum ligt bij een hoek a van zo'n 4° en af zuigsnelheid van zo'n 0,5 tot 1 m/s.

In een mogelijke uitvoeringsvorm van de aandrijfeenheid 15 30 (figuur 5) is een staander 32 met behulp van scharnieren 34 voorzien van afzonderlijke staandersegmenten 36. Staander 32 is plaatsbaar in een zeecontainer 38. Hierbij is afdichtplaat 18 met rand of vaan 20 ook in of aan segmenten 36 voorzien. In container 38 is tevens een bodemplaat 40 20 voorzien waarop rotatiemiddelen 42 geplaatst kunnen worden zodat de gewenste hoek a realiseerbaar is.

In een alternatieve uitvoeringsvorm is aandrijfeenheid 42 (figuren 6A en 6B) middels staander 44 voorzien van een aantal telescopisch in elkaar schuifbare segmenten 46. Door 25 telescopische werking van segmenten 46 kan de gehele staander 44 in een container 38 worden gepositioneerd. Dit geldt in de getoonde uitvoeringsvorm tevens voor bodem 40.

Ook behoort het tot de mogelijkheden om de uitvoeringsvormen van de aandrijfeenheden 30, 42 te combineren.

30 In een getoonde uitvoeringsvorm van een schip 2 bevindt zich een viertal aandrijfeenheden 4 (47) op het dek 12 van schip 2. Dek 12 wordt hierbij gevormd door een aantal dekluiken 48 waarop een viertal containers 30 is geplaatst.

13

Containers 30 bevatten de staanders 22 van aandrijfeenheden 4. In een mogelijke uitvoeringsvorm bevindt de staander 22 zich op een schip 2 in de actieve positie. Staander 22 is voorzien van een opening 16 waardoor lucht wordt aangezogen 5 met behulp van ventilator 28 (figuur 8). In de getoonde uitvoeringsvorm is ventilator 28 voorzien in de top van staander 22. Als alternatief of in combinatie daarmee kan een ventilator 28 ook aan de onderzijde worden voorzien. Dit heeft als bijkomend voordeel dat het zwaartepunt van de 10 staander dichterbij het scheepsdek 12 ligt.

In een dwarsdoorsnede van schip 2 (figuur 9) bevinden zich een tweetal aandrijfeenheden 4 op een in lengterichting van schip 2 gezien zelfde positie, waarbij de aandrijfeenheden 4 zijn geplaatst in een tweetal containers 15 30. In de getoonde uitvoeringsvorm komt de werkelijke wind Vw in dwarsrichting op schip 2. In de getoonde uitvoeringsvorm leidt dit tot een windkracht van zo'n 12 ton statische belasting en bij windvlagen tot wel 24 ton dynamische belasting. Voor het aanzuigen van de lucht kan een 20 ventilator van 2 x 45 kW worden gebruikt. Container 30 (figuur 10) van aandrijfeenheid 4 kan ook worden voorzien van zonnepanelen 50 om naast het benutten van windenergie ook zonne-energie op te kunnen vangen. Hiermee wordt een geïntegreerd systeem verkregen.

25 In een alternatieve uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een aandrijfeenheid 52 in gebruik werkzaam verbonden met een tweede aandrijfeenheid 54 (figuren 11-14). In de getoonde uitvoeringsvorm bevinden de aandrijfeenheden 52, 54 zich elk in een container 56, waarbij staanders 58 zijn 30 voorzien. Container 56 is voorzien van een arm 60 die in de getoonde uitvoeringsvorm met scharnier 62 is verbonden aan container 56. Aan het andere uiteinde 64 is arm 60 koppelbaar aan de andere aandrijfeenheid 54, 56. In de 14 getoonde uitvoeringsvorm wordt in de ruimte tussen de beide containers 56 gebruik gemaakt van zonnepanelen 66 (zie ook element 50 in figuur 10) voor het opwekken van zonne-energie. In de paarsgewijze uitvoering 67 wordt met behulp 5 van armen 60, scharnieren 62 en koppelingen 68 een volledig gestel gevormd waarmee een grote stijfheid bewerkstelligd kan worden.

Bij plaatsing van de container 30 met staander 58 op het scheepsdek 12 wordt voor het verdelen van de belasting 10 gebruik gemaakt van zogeheten van "load spreaders" 70 die de belasting doorgeeft aan dekluiken 48. Dekluiken 48 geven de krachten vervolgens door aan de rest van schip 2 met behulp van zogeheten "support pads" 72 en "quick acting cleats" 74. In de zijwanden van container 30 bevinden zich nog zogeheten 15 "rat holes" 76. Container 30 is verder voorzien van een aansluiting voor een luchtleiding 78 waarmee aangezogen lucht wordt doorgeleid naar de machinekamer van schip 2.

Voor vertrek van een schip 2 wordt een container 30 geplaatst op scheepsdek 12. Vervolgens wordt, bijvoorbeeld 20 met een hydraulische aandrijving, de staander 58 opgericht vanuit een rusttoestand in container 30 naar een actieve toestand. Met behulp van de rotatiemiddelen 42 wordt staander 58 gepositioneerd ten opzichte van de vaarrichting Vs en werkelijke windrichting Vw. Hierbij wordt de hoek a 25 ingesteld. Op deze wijze kan op efficiënte en effectieve wijze een stuwend effect voor schip 2 worden gerealiseerd waardoor het brandstofverbruik wordt beperkt.

Voor het analyseren van het effect van de aandrijfeenheden 4 bij een schip 2 wordt voor een tweetal 30 concepten voor de aandrijfeenheid 4 gekeken naar een retourreis Rotterdam - Türkü in Finland. Uitgaande van 35,5 retourreizen per jaar wordt hiermee een haalbaar jaareffect bepaald. Hierbij wordt uitgegaan van de volgende gegevens 15 voor het referentieschip van Lpp 84,94 m (moulded), Bm van 14,4 m (moulded), Dm van 7,85 m (moulded), Draught summer load van 5,8 m (from base), displacement van 5960 ton, deadweight van zo'n 4510 ton, L hold van 62,3 m, B hold van 5 11,7 m, en H hold van 8,14 m. De geometrie van de concepten is als volgt: Voor Concept 1 (figuur 5)

Hoogte (m) 10 + 10 = 20

Diameter x (m) 2,25

Diameter y (m) 1,2

Area (m2) 4 5

Hoogte * Diameter x

Lengte flap (m) 0,3

Diameter y/4

Gewicht (ton) 11

Hoogte container (m) 2,7 (High Cube)

Lengte container (m) 12,2

Tabel 1. Afmetingen concept 1.

Dit eerste concept bestaat uit 2 delen die op elkaar geklapt kunnen worden in de container. Voordeel in de 10 constructie van dit concept is dat de twee delen precies op elkaar aansluiten en dat het oprichtingssysteem relatief simpel is. Het nadeel van deze constructie is dat de mast niet zo hoog is, daardoor blijft het oppervlak vrij klein. Concept 2 (figuur 6A en B)

Hoogte (m) 10 + 9,5 + 9 = 28,5

Diameter x (m) 2,25; 2,15; 2,05

Diameter y (m) 1,2; 1,1; 1,0

Area (m2) 61,4

Hoogte * Diameter x

Lengte flap (m) 0,3

Diameter y/4

Gewicht (ton) 15

Hoogte container (m) 2,4

Lengte container (m) 12,2 15 Tabel 2. Afmetingen concept 2 16

Concept 2 bestaat uit 3 delen die in elkaar geschoven worden als de aandrijfeenheid, ofwel de "WCU", niet in gebruik is. De uitstekende plaat aan de zijkant is met een scharnier op het profiel bevestigd, zo kan het ingeklapt 5 worden als de cilinders in elkaar geschoven worden. Het voordeel van dit concept is dat het in ingeschoven toestand klein is, en in uitgevouwen toestand juist groot. Een nadeel is dat de overgangen tussen de verschillende delen van de cilinder afgesloten moeten worden. En de delen van het 10 beweegbare profiel moeten perfect op elkaar aansluiten en als één geheel kunnen bewegen.

De analyse wordt uitgevoerd door de reis zonder eenheden 4 te vergelijken met het tweetal concepten. De gegevens van deze analyse voor beide concepten worden hierna 15 vermeld.

De voortstuwende krachten van de twee concepten zijn in de tabellen hieronder weergegeven. Het is duidelijk te zien dat het grotere model, concept 2, meer voortstuwende krachten genereert. Ook is te zien dat in deel lb van de 20 reis de meest gunstige wind staat.

Concept 1

Resulterende voortstuwende kracht. 4 WCU's (kN)

Traject Rotterdam-Turku Turku-Rotterdam

Deel la: 33,7 32,6

Deel lb: 39,9 38,6

Deel 2: 26,2 26,6 "Deel 3: 19,6 18,8

Tabel 3. Kracht concept 1

Concept 2 17

Resulterende voortstuwende kracht. 4 WCU's (kN)

Traject Rotterdam-Turku Turku-Rotterdam

Deel la: 46,0 44,5

Deel lb: 54,4 52,6

Deel 2: 35,7 36,2

Deel 3: 26,8 25,6

Tabel 4. Kracht concept 2

De analyse resulteert in een kostenbesparing van deze vaarroute.

5 In de onderstaande tabel staat als voorbeeld de resulterende weerstand en het benodigd motorvermogen tijdens traject la op de heenreis. Bij beide concepten is de resulterende weerstand, en dus het benodigd motorvermogen, aanzienlijk lager dan zonder aandrijfeenheden (WCU's).

Resulterende Benodigd Totaal weerstand motorvermogen energieverbruik (traject la, (traject la, per retour (kWh) heenreis) (kNO heenreis) (kW)

Geen WCU's 98 91Ö 173 735

Concept 1 65 615 128 735

Concept 2 53 507 112 036 10 Tabel 5. Weerstand, motorvermogen en energieverbruik bij 4 WCU's.

Het brandstofverbruik is bij concept 1 verminderd met 26% en bij concept 2 met 36%.

Brandstofverbruik Brandstof- Brandstof- per retour (ton) besparing per besparing per retour (ton) jaar (ton)

Zonder WCU's 35,4

Concept 1 26,3 9,2 325,9

Concept 2 22,9 12,6 446,8

Tabel 6. Brandstof besparing zonder WCU en met 4 WCU's.

18

De brandstofprijzen waarmee gerekend is zijn de volgende (wisselkoers: 1 dollar = 0.72 euro):

Prijzen + wisselkoers: 11 maart 2011. Singapore Soort brandstof Dollar / m ton Euro / m ton IFO 380 638.5 46Ö LS 380 685.5 494 MDO 959 690.5

Tabel 7. Brandstofprijzen

De vrachtprijs van het referentieschip is gemiddeld 5 0.0047 euro/ton/zeemij1. Doordat er vier containers met aandrijfeenheden worden meegenomen is de ladingscapaciteit met 98 ton gedaald. Dit komt overeen met gederfde inkomsten per retour van 967 euro.

Aangezien de WCU's makkelijk in- en uitgeklapt kunnen 10 worden staan ze niet in de weg bij het laden en lossen van het schip.

De totale kostenbesparing op deze vaarroute bestaat uit de besparing in brandstofkosten minus de gereduceerde kosten vanwege de verminderde ladingscapaciteit.

15 Bij toepassing van concept 1 wordt 26% op de brandstofkosten bespaard en bij concept 2 36%. De brandstofkosten zonder WCU's komen namelijk uit op 578 767 euro per jaar, uitgaande van IFO 380.

Concept 1 Brandstof- Brandstof- Gederfde Kosten- Kostenbesparing besparing inkomsten besparing besparing per retour per retour per per per jaar (ton) (euro) retour retour (euro) (euro) (euro)

Brandstof IFO 380 972 4223 967 3256 115572 LS 380 972 4535 967 3568 126652 MDO % 2 6339 967 5372 190690

Tabel 8. Kostenbesparing bij vrachtprijs 0.0047 20 euro/ton/zeemij1 op basis van 4 WCU's.

19

Concept 2 Brandstof- Brandstof- Gederfde Kosten- Kostenbesparing besparing inkomsten besparing besparing per retour per retour per per per jaar (ton) (euro) retour retour (euro) (euro) (euro)

Brandstof IFO 380 12,6 5790 967 4823 171200 LS 380 12,6 6218 967 5251 186292 MDO 12,6 8691 967 7724 274192

Tabel 9. Kostenbesparing bij vrachtprijs 0.0047 euro/ton/zeemij1 op basis van 4 WCU's.

Op jaarbasis zijn besparingen van 115.000 tot meer dan 275.000 euro te behalen. En met stijgende brandstofprijzen 5 zullen deze besparingen alleen maar hoger worden.

Aangezien de WCU's zowel op nieuwe als bestaande schepen kunnen worden geïnstalleerd zijn er veel potentiële toepassingen.

De stuwkracht die door deze Wind Conversie Units wordt 10 geleverd hoeft dan niet door fossiele brandstoffen geleverd te worden. Op deze manier wordt er minder fossiele brandstof verstookt, wat resulteert in een lager CO2 en NOx uitstoot.

In de tabel hieronder staat hoeveel CO2 en NOx er minder wordt uitgestoten per jaar.

Energie- Brandstof/ Reductie Reductie belasting Uitstoot uitstoot per emissie-kosten motor per besparing jaar (ton) per jaar (euro) jaar (kWh) (%) NOx C02 NCÜ C02

Concept 1598*10' 26 22,4 958,8 11200 14382

Concept 2190*10' 36 30,7 1314,2 15350 19713 2 15 Tabel 10. Reductie van CO2 en NOx uitstoot per jaar per concept met 4 WCU's.

20

De NOx en CO2 emissies zijn als: . NOx: 6 tot 22 g/kWh (rekenwaarde 14 g/kWh) . CO2: 500 tot 700 g/kWh (uitgaande van 86% C in brandstof) (rekenwaarde 600 g/kWh) 5 De emissieprijzen van NOx en CO2 waarmee gerekend is zijn respectievelijk 500 en 15 €/ton. Zowel de emissies per kWh als de emissieprijzen zijn indicaties.

Ten gevolge van de gedaalde CO2 emissie zal ook de Energy Efficiency Design Index (EEDI) van het schip een stuk 10 lager worden. De EEDI is de CO2 emissie gedeeld door de verrichte transport arbeid van het schip. Voor concept 1 zal dit 26% lager worden en voor concept 2 36%.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan.

15 De gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies binnen de strekking waarvan vele modificaties denkbaar zijn. Zo behoort het bijvoorbeeld tot de mogelijkheden om de aandrijfeenheid volgens de uitvinding niet alleen op schepen toe te passen, echter, ook toepassing 20 op bijvoorbeeld voertuigen, zoals vrachtauto's, behoort tot de mogelijkheden. Tevens behoort het tot de mogelijkheden om de aandrijfeenheden volgens de vinding in te zetten bij bijvoorbeeld windmolens.

Claims (16)

1. Verplaatsbare aandrijfeenheid, omvattende: een holle staander; 5. met de staander verbonden rotatiemiddelen voor het in hoofdzaak om de langsas van de staander roteren daarvan; ten minste één in de staander aangebrachte inlaatopening en ten minste één uitlaatopening; 10. ten minste één in de staande aangebrachte ventilator geschikt voor het aanzuigen door de inlaatopening; en met de staander verbonden oprichtmiddelen voor het oprichten van de staander uit een in hoofdzaak 15 horizontale rustpositie naar een tweede in hoofdzaak verticale actieve positie.

2. Verplaatsbare aandrijfeenheid volgens één of meer van de voorgaande conclusies, waarin een hoek tussen de in 20 actieve stand in het in hoofdzaak horizontale vlak gelegen symmetrieas en de schijnbare windrichting ligt in het bereik van 0-10°, bij voorkeur 3-5°, en met de meeste voorkeur zo'n 4° bedraagt.

3. Verplaatsbare aandrijfeenheid volgens conclusie 1, verder omvattende een behuizing waarin de staander opbergbaar is in de rustpositie.

4. Verplaatsbare aandrijfeenheid volgens conclusie 3, 30 waarin de behuizing is voorzien van koppelmiddelen voor het koppelen van de behuizing aan een object.

5. Verplaatsbare aandrijfeenheid volgens één of meer van de voorgaande conclusies, verder omvattende verbindingsmiddelen voor het realiseren van een verbinding met een externe besturing. 5

6. Verplaatsbare aandrijfeenheid volgens één of meer van de voorgaande conclusies, verder omvattende een verbindingsgestel voor het verbinden van de eenheid met een tweede eenheid. 10

7. Verplaatsbare aandrijfeenheid volgens één of meer van de voorgaande conclusies, waarin de staander onderling scharnierbare staandersegmenten omvat.

8. Verplaatsbare aandrijfeenheid volgens één of meer van de voorgaande conclusies, waarin de staander uitschuifbare staandersegmenten omvat.

9. Verplaatsbare aandrijfeenheid volgens één of meer van 20 de voorgaande conclusies, waarin de ten minste ene inlaatopening afsluitbaar is.

10. Verplaatsbare aandrijfeenheid volgens één of meer van de voorgaande conclusies, verder omvattende een 25 handbediening voor het aansturen van de rotatiemiddelen en/of de oprichtmiddelen.

11. Verplaatsbare aandrijfeenheid volgens één of meer van de voorgaande conclusies, verder omvattende een 30 luchtleiding voor het leggen van een verbinding tussen de staander en een machinekamer.

12. Schip voorzien van een verplaatsbare aandrijfeenheid volgens één of meer van de voorgaande conclusies.

13. Schip volgens conclusie 12, verder omvattende een 5 scheepsdek voorzien van belastingverdelers voor het verdelen van de belasting ten gevolge van het gebruik van de eenheid over het schip.

14. Schip volgens conclusie 12 of 13, waarbij tussen de 10 aandrijfeenheid en een machinekamer van het schip een luchtleiding is voorzien zodanig dat met de aandrijfeenheid aangezogen lucht wordt gevoerd naar een luchtinlaat van de machinekamer.

15. Werkwijze voor het aandrijven van een verplaatsbaar object, omvattende de stappen: het plaatsen van een verplaatsbare aandrijfeenheid volgens één of meer van de conclusies 1-11; 20. het oprichten van de staander; en het aandrijven van het object.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, verder omvattende de stap van het met koppelmiddelen verbinden van twee 25 verplaatsbare aandrijfeenheden.