NL8520216A

NL8520216A - Aandrijving voor in tegengestelde richting roterende schroeven.

Info

Publication number: NL8520216A
Application number: NL8520216A
Authority: NL
Original assignee: Honkanen Max Gustaf Albert
Priority date: 1984-08-22
Filing date: 1985-07-08
Publication date: 1987-05-04
Also published as: FI75128B; DE3590393T1; GB2187516B; FI843301A0; WO1986001483A1; SE8700721D0; GB2187516A; DK174786D0; DK174786A; FI75128C; FI843301A; NO861552L; SE8700721L; AU4639785A; GB8703462D0; JPS61503022A

Description

\ . 8 52 0 2 1 6 > N.0.34342 - 1 -

Aandrijving voor in tegengestelde richting roterende schroeven.

Deze uitvinding heeft betrekking op een aandrijving voor in tegengestelde richting roterende schroeven, waarbij de as van de buitenste schroef wordt ondersteund door lagers in de holle as van de binnenste schroef.

5 Het werkprincipe van in tegengestelde richting roterende schroeven, de ene linksom en de andere rechtsom, die roteren op twee concentrische assen in tegengestelde richtingen is reeds ongeveer 100 jaar oud. De pysische funktie van het systeem is gebaseerd op het feit, dat de rotatieverliezen 10 van de voorste schroef gebruikt kunnen worden in de achterste schroef, waardoor het rendement van het systeem in het algemeen met 5 tot 10% verbeterd kan worden in vergelijking met conventionele schroeven. De traditionele toepassing van in tegengestelde richting roterende schroeven is bij 15 torpedo's geweest, waarbij behalve een goed rendement een moment-vrij aandrijfsysteem is vereist. Andere voordelen van in tegengestelde richting roterende schroeven in vergelijking met conventionele schroeven zijn een kleinere schroefdiameter, betere cavitatie-eigenschappen, een lager 20 trillingsniveau en betere stuurkwaliteiten.

In tegenstelling tot bovengenoemde voordelen heeft de in het algemeen ingewikkelde aandrijving geleid tot dure en niet-realiseerbare oplossingen. Dit is een gevolg van het feit dat de relatieve rotatiesnelheid tussen de 25 twee concentrische assen hoog is, waardoor het ontwerp van de lagers zeer gecompliceerd is.

Zwaar belaste schroeven hebben zoals bekend is een laag rendement, b.v. trawlers en sleepboten moeten werken met rendementen van ongeveer 40%. Indien het vermogen wordt 30 verdeeld tussen meerdere schroeven, wordt het rendement verbeterd, maar de stromingsomstandigheden bij een schroef ver naast de hartlijn van het schip zijn slechter dan die bij een midscheeps opgestelde schroef en het gehele voor-' deel gaat verloren.

ft K λ a 4 4 . É* IJ i i Ψ - 2 -

In tegengestelde richting werkende schroeven zijn bekend als een efficiënte aandrijfinrichting voor vaartuigen met hoge snelheid. Hun rendement is behalve op de verdeling van het vermogen tussen twee aandrijvingen 5 ook gebaseerd op het feit, dat de rotatieverliezen gedeel telijk geëlimineerd kunnen worden door een juiste kon-struktie van de schroeven.

De uitvinding heeft tot doel een nog meer efficiënte schroefinrichting te verschaffen dan hierboven, waardoor 10 zwaar belaste aandrijvingen nog efficiënter kunnen worden ontworpen. Dit wordt bereikt door tenminste vier schroeven te gebruiken. Bij een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding worden vier schroeven gebruikt, die als paren zijn opgesteld, zodat één paar trekt terwijl het andere 15 paar duwt, waarbij de schroeven van beide paren in tegen gestelde richtingen roteren. Met deze aandrijving met vier schroeven wordt een bevredigende verdeling van het vermogen bereikt en een besparing aan brandstof van 20 tot 25¾ kan bij zwaar belaste schepen worden bereikt.

20 Bij deze uitvoeringsvorm van de uitvinding, omvattende tenminste vier schroeven, kunnen de fotatieverliezen meer efficiënt worden gebruikt dan bij ieder bekende inrichting. Bovendien kan de schroefdiameter klein worden gehouden maar de stuwkracht zal toenemen als gevolg van een groter 25 aantal schroeven. In dit geval is het daarom gemakkelijk de aandrijving te monteren in de bodem van het schip. Vanwege de schroeven met kleinere diameters zal de aandrijving geen buitensporig aanhangsel vormen aan de buitenzijde van de bodem van het schip.

30 Het is ook mogelijk de aandrijving op een eenvoudige wijze te monteren op een compas-stuwinrichting om te werken als een aktief roer, de aandrijving kan gemonteerd worden in een straalbuis of een leiding in de bodem van het schip om als een waterstraal te werken.

β a 2 1} 2 ! 6 - 3 -

Omdat de aandrijving meerdere schroeven omvat, kan deze voor verschillende toepassingen op een geschikte wijze worden ontworpen. De schroefdiameters zijn zo gekozen, dat de voorste schroefdiameter de grootste is en de achterste 5 de kleinste teneinde de schroeven binnen de stromingskon- traktie te houden. Bovendien kunnen verschillende rotatie-snelheden worden gekozen met behulp van een geschikte tandwielkast, waarbij gebruik wordt gemaakt van minder snelheid voor de voorste schroef en meer snelheid voor de 10 achterste. Het aantal bladen kan op dezelfde wijze worden gevarieerd, waarbij de voorste schroef het kleinste aantal bladen heeft en de achterste schroef het grootste aantal.

De spoedverdeling kan eveneens gevarieerd worden afhankelijk van de toepassing. De uitvinding is in meer details 15 beschreven onder verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin

Fig. 1 een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding in principe toont,

Fig. 2 een aandrijving volgens de uitvinding als een 20 waterstraal toont,

Fig. 3 een aandrijving volgens de uitvinding gemonteerd in de straalbuis van een compasstuwinrichting toont en

Fig. 4 een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding 25 toont.

In fig. 1 is een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding gemonteerd aan de achterzijde van een schip 1 en de aandrijving is via een haakse tandwielkast gekoppeld met een aandrijfinrichting (niet getoond). De uitgaande 30 as 7 van de aandrijfinrichting is door middel van een tandwielkast met kegelwielen gekoppeld met een transmissie as 8, die door de bodem van het schip heen steekt en die eindigt bij een tandwielkast met kegelwielen binnen het omhulsel 2 van de aandrijving. De tandwielkast omvat de 35 kegelwielen 9 en 10 op de transmissie-as 8, waarbij de 4 fl’i) | β

b 3 & U L I V

- 4 - genoemde tandwielen op een afstand van elkaar zijn opgesteld en de ondersteunende lagers van de transmissie-as 8 zijn in de nabijheid geplaatst.

Tussen de genoemde kegelwielen 9 en 10.eindigen 5 beide assen van de paren schroeven 3, 4 en 5, 6. De assen 13 van de buitenste schroeven 3,6 worden ondersteund door lagers binnen de holle assen 14 van de binnenste schroeven 4,5. Aan het vrije einde van de genoemde assen 13 en 14 bevinden zich de kegelwielen 11, die worden aangedreven 10 door het andere kegelwiel 9 van de transmissie-as 8. De buitenste schroeven 3 en 6 roteren daardoor in tegengestelde richtingen vanwege deze konstruktie. Aan het vrije einde van de binnenassen 13 bevinden zich ook kegelwielen 12, die worden aangedreven door het andere kegelwiel 10 15 van de transmissie-as 8. Ook de binnenste schroeven 4 en 5 roteren in tegengestelde richtingen als gevolg van de konstruktie en bovendien roteren de schroefparen 3, 4 en 5,6 in tegengestelde richting ten opzichte van elkaar.

Door gebruik te maken van het bovengenoemde concept, 20 wordt een zeer eenvoudige en werkzame mechanische kon struktie verkregen, die gemakkelijk gemonteerd kan worden aan het achterdeel van de bodem van het schip. Als gevolg van de kleine afmetingen kan de aandrijving gemakkelijk worden gemonteerd als een compasstuwinrichting, welke 25 als een draairichting zelf, geheel als een aktief roer kan werken.

Bij één uitvoeringsvorm van de uitvinding kan de aandrijving worden gemonteerd in een leiding aan de achter zijde van het schip, waardoor de aandrijving zal werken 30 als een waterstraal (fig. 2).

Een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is getoond in fig. 4, waar twee dubbele schroefaandrijvingen zijn gemonteerd in de bodem van het schip achter elkaar.

In principe is deze toepassing gelijk aan die weergegeven 35 in fig. 1 met de uitzondering, dat de schroefparen mechanisch van elkaar zijn gescheiden. Pysisch werken zij echter p p n % j Ê. b tl 4', Ιί«. 1 te

V

- 5 - geheel op dezelfde wijze. In fig. 4 zijn alle schroeven duwende schroeven. Het zal duidelijk zijn, dat de aandrijvingen zodanig kunnen zijn ingericht, dat één paar schroeven duwt en het andere paar trekt.

5 Het vermogen van de aandrijfinrichting kan dus ver deeld worden tussen vier schroeven met als gevolg een kleinere dimensie van de individuele schroeven zonder dat de totale stuwkracht van de aandrijving wordt verminderd. Bovendien kunnen de rotatieverliezen effektief geëlimineerd 10 worden met als gevolg een beter rendement dan bij de con ventionele inrichting. De aandrijving is daardoor ideaal geschikt voor zware drift met een ander extra voordeel, nl. dat de aandrijving als geheel op de best mogelijke wijze kan worden ontworpen om zich aan te passen aan iedere 15 individuele toepassing. In dat geval kunnen vele variaties nodig zijn, waarbij de variabelen gevormd kunnen worden door de schroefdiameters, het aantal bladen, de rotatie-snelheid van de schroeven, de spoedverdelingen, de rotatie-richtingen enzovoort.

20 De toepassing van de aandrijving is in het algemeen zodanig, dat, gezien vanaf de boeg van het schip, de diameter van de eerste schroef het grootste is, het aantal bladen het kleinste en de rotatiesnelheid het laagste, en deze relaties variëren in de richting van de laatste schroef, 25 zodanig dat de diameter van de laatste schroef het kleinste is, het aantal bladen het grootste en de rotatiesnelheid het grootste. Bovendien is het natuurlijk mogelijk het aantal bladen te variëren, de bladvorm en de spoedverdeling alles afhankelijk van de werkelijke toepassing.

30 De rotatierichtingen worden zodanig gekozen, dat de zijkrachten verminderd worden, wanneer het schip een bocht maakt. De rotatiesnelheden kunnen bovendien iets verschillend van elkaar worden gekozen om behulpzaam te zijn bij het oplossen van smeer- en trillingsproblemen.

35 De aandrijving is zeer geschikt voor zwaar belaste toepassingen, zoals sleepboten, trawlers en vrachtschepen, maar andere toepassingen zijn vanzelfsprekend eveneens mogelijk.

85 2 0 2 1 6

Claims

1. Aandrijving voor in tegengestelde richting roterende schroeven (3-6), waarbij de assen (13) van de buitenste schroeven worden ondersteund door lagers binnen de holle assen (14) van de binnenste schroeven, omvattende tenminste 5 vier van dergelijke schroeven (3-6).

2. Aandrijving voor in tegengestelde richting roterende schroeven volgens conclusie 1, omvattende vier schroeven die als twee paren (3,4 en 5, 6) zijn opgesteld, waarvan het ene paar trekt en het andere paar duwt, waarbij ieder 10 van de genoemde schroeven in een tegengestelde richting ten opzichte van de aangrenzende schroeven roteren.

3. Aandrijving voor in tegengestelde richting roterende schroeven volgens conclusie 2, omvattende een transmissie-as (8) met twee op de tegenover elkaar liggende einden 15 van de schroefassen .(13 en 14) geplaatste kegelwielen (9 en 10), waarvan er één (9) een continue verbinding heeft met de kegelwielen (11) op de assen (14) van de binnenste schroeven (4 en 5) en de andere (10) met de kegelwielen (12) op de assen (13) van de buitenste 20 schroeven (3 en 6).

4. Aandrijving voor in tegengestelde richting roterende schroeven volgens conclusie 1 omvattende schroeven (3-6) met verminderende diameters vanaf de eerste schroef (6) naar de laatste (3), gezien vanaf de boeg van het schip.

5. Aandrijving van in tegengestelde richting roterende schroeven volgens conclusie 1, omvattende schroeven (3-6) met toenemende rotatiesnelheid vanaf de eerste schroef (6) naar de laatste gezien vanaf de boeg van het schip.

6. Aandrijving voor in tegengestelde richting roterende 30 schroeven volgens conclusie 1, omvattende schroeven (3-6) met een toenemend aantal bladen vanaf de eerste schroef (6) naar de laatste (3) gezien vanaf de boeg van het schip. β ï? Λ Λ Λ Λ Λ § D & fj i I ©