NL2014873A - Roerpropeller met permanente magneet motor. - Google Patents

Abstract

Roerpropeller voor het voortstuwen van een scheepsvaartuig, omvattende een scheepsschroef, een langwerpige waterdichte behuizing omvattende een langwerpige permanente magneetmotor met een aandrijfas en ingericht voor het aandrijven van de scheepsschroef, waarbij de langwerpige permanente magneetmotor in langsrichting direct achter de scheepsschroef is georiënteerd, waarbij de scheepsschroef op een einde van de aandrijfas is gemonteerd, waarbij de permanente magneetmotor met de hierop gemonteerde scheepsschroef is ingericht voor het verschaffen van een vermogen tussen de 10 kilowatt en 800 kilowatt, en een roer-ondersteuningsorgaan star verbonden met de behuizing, en ingericht voor het dragen van de scheepsschroef en de langwerpige waterdichte behuizing.

Description

Korte aanduiding: Roerpropeller met permanente magneet motor Beschrijving

De uitvinding heeft betrekking op een roerpropeller voor het voorstuwen van een scheepsvaartuig, omvattende een scheepsschroef, een motor met een aandrijfas voor het aandrijven van de scheepsschroef, en een roer-ondersteuningorgaan voor het dragen van de scheepsschroef.

Dergelijke roerpropellers zijn reeds bekend en worden vaak toegepast voor de voortstuwing en besturing van scheepsvaartuigen die een grote wendbaarheid moeten bezitten. Deze reeds bekende roerpropellers omvatten een huis, een ingaande as die verbonden kan worden met de motor en tenminste een uitgaande as waarop een schroef is gemonteerd, waarbij de hartlijnen van de ingaande as en de uitgaande as in hoofdzaak in hetzelfde vlak zijn gelegen en loodrecht op elkaar staan, alsmede een tussen de ingaande as en de uitgaande as aangebrachte haakse tandwieloverbrenging.

Een nadeel van deze bekende roerpropellers is dat de tandwieloverbrenging vaak een complex aspect is, wat gevoelig is voor onderhoud en reparaties.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om bovenstaande nadelen op te vangen.

Dit doel wordt bereikt, in een eerste aspect daarvan, doordat de uitvinding een roerpropeller omvat voor het voortstuwen, in een voortstuwingsrichting, van een scheepsvaartuig, omvattende: een scheepsschroef; een langwerpige waterdichte behuizing; een roer-ondersteuningsorgaan star verbonden met de behuizing, en ingericht voor het onderwater houden van de scheepsschroef en de langwerpige waterdichte behuizing, waarbij de langwerpige waterdichte behuizing omvat een langwerpige permanente magneetmotor met een aandrijfas en ingericht voor het aandrijven van de scheepsschroef, waarbij de permanente magneetmotor met de hierop gemonteerde scheepsschroef is ingericht voor het verschaffen van een vermogen tussen de 10 kilowatt en 800 kilowatt, waarbij de langwerpige permanente magneetmotor in het verlengde direct voor, in voortstuwrichting, de scheepsschroef is georiënteerd, waarbij de scheepsschroef op een einde van de aandrijfas is gemonteerd.

Het was een inzicht van de uitvinding dat de scheepsschroef direct op de aandrijfas van de motor kan worden gemonteerd, waardoor de motor, vervat in de behuizing, in gebruik dus in het water gelegen is.

De roerpropeller omvat verder een langwerpige permanente magneetmotor, dat wil zeggen een motor met permanente magneet. Het gebruik van een permanente magneetmotor staat haaks op de gedachtegang van een vakman, aangezien de vorm van een permanente magneetmotor over het algemeen niet geschikt is om direct achter, of voor, de scheepsroer te plaatsen. De generieke vorm van een permanente magneetvorm is niet aqua-dynamisch, waardoor de toepassing van een dergelijke elektromotor direct achter de scheepsroer niet voor de hand ligt.

Echter, de uitvinder heeft ingezien dat het gebruik van een dergelijke permanente magneetmotor toch voordelen biedt, wanneer deze langwerpig is uitgevoerd. Er is ingezien dat de lengte van de permanente magneetmotor weinig invloed heeft op de voortstuwing van het scheepvaartuig door de scheepsschroef. Door de permanente magneetmotor substantieel langwerpig uit te voeren, kan de diameter van de magneetmotor worden beperkt, welke beperking juist een positieve invloed bewerkstelligt op de voorstuwing van het scheepsvaartuig door de scheepsschroef. Een kleine diameter van de permanente magneetmotor bevordert de aqua-dynamische eigenschap van de roerpropeller.

De uitvindingshoogte van de uitvinding wordt vergroot doordat de permanente magneetmotor een vermogen kan leveren tussen de 10 kilowatt en de 800 kilowatt. Een permanente magneetmotor met een vermogen in dat bereik heeft als voordeel dat deze efficiënt langwerpig kan worden uitgevoerd.

De roerpropeller volgens de onderhavige uitvinding kan gebruikt worden op verschillende vaartuigen. De roerpropeller is uitzonderlijk geschikt voor middelgrote vaartuigen, zoals duwboten, veerponten, splijtbakken, passagiersboten, werkplatforms of boten voor de mosselvisserij.

Volgens de onderhavige uitvinding is de scheepsschroef op een einde van de aandrijfas gemonteerd. De aandrijfas kan ook bijvoorbeeld een as van de motor en een schroefas van de scheepsschroef omvatten, welke assen vervolgens met elkaar zijn verbonden. Als zodanig is in ieder geval de scheepsschroef in lijn met de aandrijfas georiënteerd.

In een voorbeeld heeft de scheepsschroef een diameter van tussen 45cm - 55cm heeft, en de langwerpige waterdichte behuizing een maximale diameter van tussen 10cm - 22cm heeft, bij voorkeur tussen 20cm - 22cm.

Zoals hierboven reeds vermeld, wordt de efficiëntie van de roerpropeller mede bepaald door de diameter van de behuizing van de permanente magneetmotor. Het blijkt mogelijk te zijn om een permanente magneetmotor te verschaffen met een vermogen van om en nabij de 55 kilowatt, waarbij de diameter van de behuizing van de permanente magneetmotor tussen 20cm - 22cm haalbaar is. Bij een dergelijke uitvoering, is het voordelig wanneer de diameter van de scheepsschroef tussen de 45cm - 55cm is, zodanig dat de behuizing niet al te grote invloed heeft op de efficiëntie van het voorstuwen van het scheepsvaartuig.

In een ander voorbeeld heeft de langwerpige waterdichte behuizing een lengte van tussen 90cm - 120cm, bij voorkeur tussen 100cm - 110cm.

In een nog ander voorbeeld neemt de diameter van de langwerpige waterdichte behuizing richting het einde van de aandrijfas af.

De langwerpige waterdichte behuizing kan dus in hoofdzaak kokervormig of cilindervormig zijn, waarbij een kopse einde van de behuizing aan de zijde de scheepsschroef een kleinere diameter heeft dan de maximum diameter van de langwerpige waterdichte behuizing. Aangezien de diameter van de behuizing richting de scheepsschroef afneemt, wordt er een opvullingsruimte verschaft tussen een deel van het scheepsschroef en de behuizing. Deze opvullingsruimte heeft het positieve effect dat de aqua dynamica van de roerpropeller wordt vergroot.

De diameter van de langwerpige waterdichte behuizing kan richting het einde van de aandrijfas geleidelijk afnemen, wat de aqua dynamica van de roerpropeller nog verder bevordert. Als het ware wordt de effectieve permanente magneetmotor verder van het scheepsschroef geplaatst. Bij voorkeur loopt de diameter geleidelijk af over een lengte van tussen 10cm - 40cm, bij voorkeur tussen 15cm - 25cm.

In een verder voorbeeld omvat de roerpropeller hoogte-instelmiddelen, waarbij de behuizing via de hoogte-instelmiddelen star met het roer-ondersteuningsorgaan is verbonden zodanig dat een afstand tussen het roer-ondersteuningsorgaan en de behuizing kan worden ingesteld.

Het voordeel hiervan is dat de diepte waarop de behuizing en de scheepsschroef in gebruik het water ingaan ingesteld kan worden, zodat, bijvoorbeeld, het scheepsvaartuig over ondiepe wateren kan varen.

In een nog verder voorbeeld omvat het roer-ondersteuningsorgaan stuurmiddelen voor het, in gebruik, om een in hoofdzaak verticale as zwenken van de behuizing en de scheepsschroef ten opzichte van het roer-ondersteuningsorgaan.

Door het om de verticale as zwenken van de behuizing en de scheepsschroef ten opzichte van het roer-ondersteuningsorgaan kan de richting van het voorstuwen door de roerpropeller worden aangepast wat vervolgens de richting van het scheepsvaartuig beïnvloed.

In een ander voorbeeld omvat het roer-ondersteuningsorgaan zwenkmiddelen voor het, in gebruik, om een in hoofdzaak horizontale as zwenken van de behuizing en de scheepsschroef ten opzichte van het roer-ondersteuningsorgaan.

Dit voorbeeld maakt het mogelijk om, in gebruik, ten minste de scheepsschroef tot boven het water uit te laten komen.

In een tweede aspect voorziet de uitvinding in een scheepsvaartuig die één of meer roerpropellers volgens een van de voorgaande voorbeelden omvat, waarbij het scheepsvaartuig bijvoorbeeld een duwboot, veerpoint, splijtbak, passagiersboot, werkplatform of boot voor de mosselvisserij is.

De naamgeving van de verschillende aspecten van de roerpropeller, het scheepsvaartuig dient niet letterlijk te worden geïnterpreteerd. Met de gekozen naamgeving is slechts beoogd de achter het betreffende aspect liggende gedachte bondig te verwoorden.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de bijgesloten figuren, welke slechts ter illustratie van de uitvinding dienen en niet als een beperking hiervan mogen worden uitgelegd.

In de figuren, zijn dezelfde referentiecijfers voor dezelfde aspecten gebruikt om de leesbaarheid daarvan te verbeteren.

Figuur 1 toont schematisch, perspectivisch, een roerpropeller 1 volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding.

De roerpropeller 1 is ingericht voor het voortstuwen, in een voortstuwingsrichting 2, van een scheepsvaartuig. Bij voorkeur zijn dit middelgrote schepen of boten, zoals vissersboten, passagiersboten, veerponten of iets soortgelijks. Dergelijke schepen kunnen één of meer roerpropeller 1 volgens de onderhavige uitvinding omvatten.

De roerpropeller 1 omvat een aantal organen, zoals een scheepsschroef 6, een langwerpige waterdichte behuizing 8 en een roer-ondersteuningsorgaan 4, welke organen hieronder nader worden toegelicht.

De scheepsschroef 6 bestaat bijvoorbeeld uit op een naaf geplaatste bladen 14 die een schroefoppervlak beschrijven, vergelijkbaar met een ventilator of een vliegtuigschroef. Doordat de bladen 14 onder een hoek staan ten opzichte van de voortstuwingsrichting 2 wordt een kracht opgewekt. Deze kracht heeft een voorwaartse, in voortstuwingsrichting 2 gerichte, stuwkracht, welke het scheepsvaartuig voortstuwt. Als alternatief, of als aanvulling daarop, kan de kracht ook in achterwaartse, tegen de voorstuwingsrichting 2 gerichte, stuwkracht, omvatten. Dergelijke scheepsschroeven 6 bestaan in vele vormen, vaak afhankelijk van het specifieke type scheepsvaartuig. De meest voorkomende typen zijn open schroeven, straalbuisschroeven en hek en boogschroeven. Een speciaal type schroef is de roerpropeller 1, waarbij de schroef 6 in een behuizing is geplaatst, die zelf kan roteren zodat deze allen kanten op kan stuwen.

Het roer-ondersteuningsorgaan 4 is start verbonden met de langwerpige behuizing 8, en is ingericht voor het onder water houden van de scheepsschroef 6 en de langwerpige waterdichte behuizing 8. Het roer-ondersteuningsorgaan 4 is zelf, normaal gesproken, boven het water geplaatst.

De langwerpige waterdichte behuizing 8 omvat een langwerpige permanente magneetmotor 7 met een aandrijfas 10 en is ingericht voor het aandrijven van de scheepsschroef 6, waarbij de permanente magneetmotor 7 met de hierop gemonteerde scheepsschroef 6 is ingericht voor het verschaffen van een vermogen tussen de 10 kilowatt en 800 kilowatt, waarbij de langwerpige permanente magneetmotor 7 in het verlengde direct voor, in voortstuwrichting 2, de scheepsschroef 6 is georiënteerd, waarbij de scheepsschroef 6 op een einde van de aandrijfas 10 is gemonteerd.

Bij voorkeur heeft de scheepsschroef 6 een diameter 15 van tussen 45cm en 55cm, bij voorkeur ongeveer 50 cm. Scheepsschroeven 6 met een dergelijke afmeting zijn uitermate geschikt voor gebruik bij middelgrote schepen of boten. De uitvinder heeft ingezien dat het voordelig is wanneer, bij een dergelijke afmeting van een scheepsschroef 6, de langwerpige waterdichte behuizing 8 een maximale diameter 9 heeft van tussen de 20cm - 22cm. Er is ingezien dat het mogelijk is om een permanente magneetmotor 7 met dusdanige afmetingen te verschaffen dat deze in een dergelijke waterdichte behuizing 8 past.

Aangezien een traditionele vorm van een permanente magneetmotor 7 in principe niet geschikt is voor het monteren van de permanente magneetmotor 7 rechtstreeks op de as van de scheepsroer, heeft de uitvinder gezien dat dit het efficiëntst kan worden opgevangen door de magneetmotor langwerpig uit te voeren. Een langere magneetmotor heeft weinig invloed op de aqua dynamica, i.e. de stromingsweerstand. Hierdoor is bij voorkeur de lengte 11 van de langwerpige waterdichte behuizing 8 ten minste 90cm, bij voorkeur tussen 90cm - 120 cm, bij nog meer voorkeur tussen 100cm - 110cm.

Om de aqua dynamica, d.w.z. de stromingsweerstand, van de roerpropeller 1 te verbeteren, heeft de uitvinder ingezien dat de diameter 9 van de waterdichte behuizing 8 richting het einde van de aandrijfas 10, dus richting de scheepsschroef 6, afneemt 13. Dit heeft als effect dat er een ruimte 16 wordt gecreëerd, zodat de stroming van water efficiënter, met winder weerstand, langs de waterdichte behuizing 8 richting de scheepsschroef 6 kan vloeien.

In een voorkeuruitvoeringsvorm neemt de diameter 9 van de langwerpige waterdichte behuizing 8 geleidelijk af 13 richting het einde van de aandrijfas 10, wat de stromingsweerstand nog verder doet afnemen. Bij voorkeur loopt de diameter 9 geleidelijk af over een lengte 12 van tussen 10cm - 40cm, bij voorkeur tussen 15cm - 25cm.

Verder omvat de roerpropeller 1 hoogte-instelmiddelen 5, waarbij de behuizing 8 door middel van de hoogte-instelmiddelen 5 star met het roer-ondersteuningsorgaan 4 is verbonden zodanig dat een afstand 17 tussen het roer-ondersteuningsorgaan 4 en de langwerpige behuizing 8 kan worden ingesteld. Hierdoor kan de diepte waarmee de scheepsschroef 6 in het water komt te liggen worden ingesteld.

Het roer-ondersteuningsorgaan 4 omvat verder stuurmiddelen 3 voor het, in gebruik, om een in hoofdzaak verticale as zwenken van de behuizing 8 en de scheepsschroef 6 ten opzichte van het roer-ondersteuningsorgaan 4.

Daarnaast kan het roer-ondersteuningsorgaan 4 zwenkmiddelen 5 omvatten voor het, in gebruik, om een in hoofdzaak horizontale as zwenken van de langwerpige behuizing 8 en de daaraan gemonteerde scheepsschroef 6, ten opzichte van het roer-ondersteuningsorgaan 4.

De uitvinding voorziet ook in een scheepsvaartuig welke één of meer roerpropellers 1 volgens de onderhavige uitvinding omvat.

Volgens de onderhavige uitvinding is de permanente magneetmotor 7 met de hieraan gemonteerde scheepsschroef 6 ingericht voor het verschaffen van een vermogen tussen de 10 kilowatt en 800 kilowatt. Deze aspecten worden vervolgens, onder verwijzing naar tabel 1, verder toegelicht.

kW, is zespolig bij een aansluiting van 400 volt, heeft een koppel van 7100NM, een maximum diameter 9 van 38 centimeter, en de lengte van de motor is ongeveer 1400mm.

De roerpropeller 1 getoond in figuur 1 omvat de permanente magneetmotor 7 met de specificaties zoals deze overeenkomen met model twee uit tabel 1. Dit model is geschikt voor het leveren van 55kW, is vierpolig bij een aansluiting van 400volt, heeft een koppel van ongeveer 330NM, een maximaal toerental van 1700rpm en een maximale diameter 9 van 170mm, waarbij de lengte van de magneetmotor ongeveer 550mm is. Eén van de voordelen van de onderhavige uitvinding is dat het gebruik van een permanente magneetmotor minder onderhoudsgevoelig is dan het gebruik van bijvoorbeeld verbrandingsmotoren.

Een ander voordeel is dat er geen onderhoud hoeft plaats te vinden op een assenstelsel, aangezien de motor rechtstreeks op de scheepsschroef is aangesloten.

De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de voorbeelden zoals hierboven zijn omschreven in samenhang met de figuur. Om de strekking van de uitvinding juist te kunnen waarderen zijn de navolgende conclusies relevant voor de beschermingsomvang.

Claims (9)

1. Roerpropeller voor het voortstuwen, in een voortstuwingsrichting, van een scheepsvaartuig, omvattende: een scheepsschroef; een langwerpige waterdichte behuizing; een roer-ondersteuningsorgaan star verbonden met de behuizing, en ingericht voor het onderwater houden van de scheepsschroef en de langwerpige waterdichte behuizing, waarbij de langwerpige waterdichte behuizing omvat een langwerpige permanente magneetmotor met een aandrijfas en ingericht voor het aandrijven van de scheepsschroef, waarbij de permanente magneetmotor met de hierop gemonteerde scheepsschroef is ingericht voor het verschaffen van een vermogen tussen de 10 kilowatt en 800 kilowatt, waarbij de langwerpige permanente magneetmotor in het verlengde direct voor, in voortstuwrichting, de scheepsschroef is georiënteerd, waarbij de scheepsschroef op een einde van de aandrijfas is gemonteerd.

2. Roerpropeller voor het voortstuwen van een scheepsvaartuig volgens conclusie 1, waarbij: de scheepsschroef een diameter van tussen 45cm - 55 cm heeft, en de langwerpige waterdichte behuizing een maximale diameter van tussen 10cm - 22cm heeft, bij voorkeur tussen 20cm - 22cm.

3. Roerpropeller voor het voortstuwen van een schaapsvaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de langwerpige waterdichte behuizing een lengte heeft van tussen 90cm - 120cm, bij voorkeur tussen 100cm -110cm.

4. Roerpropeller voor het voortstuwen van een scheepsvaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij een diameter van de langwerpige waterdichte behuizing richting het einde van de aandrijfas afneemt.

5. Roerpropeller voor het voortstuwen van een scheepsvaartuig volgens conclusie 4, waarbij de diameter van de langwerpige waterdichte behuizing richting het einde van de aandrijfas geleidelijk afneemt.

6. Roerpropeller voor het voortstuwen van een scheepsvaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de roerpropeller hoogte-instelmiddelen omvat, waarbij de behuizing via de hoogte-instelmiddelen star met het roer-ondersteuningsorgaan is verbonden zodanig dat een afstand tussen het roer-ondersteuningsorgaan en de behuizing kan worden ingesteld.

7. Roerpropeller voor het voorstuwen van een scheepsvaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het roer-ondersteuningsorgaan stuurmiddelen omvat voor het, in gebruik, om een in hoofdzaak verticale as zwenken van de behuizing en de scheepsschroef ten opzichte van het roer-ondersteuningsorgaan.

8. Roerpropeller voor het voortstuwen van een scheepsvaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het roer-ondersteuningsorgaan zwenkmiddelen omvat voor het, in gebruik, om een in hoofdzaak horizontale as zwenken van de behuizing en de scheepsschroef ten opzichte van het roer-ondersteuningsorgaan.

9. Scheepsvaartuig omvattende één of meer roerpropellers volgens een van de conclusies 1-8.