NL8700999A - Voortstuwingsinrichting voor een vaartuig. - Google Patents

Description

,

Voortstuwingsinrichting voor een vaartuig.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een voortstuwingsinrichting voor een vaartuig, welke inrichting twee schroeven omvat die zijn aangebracht om op een gemeenschappelijke draaiingsas te roteren in 5 tegengestelde richtingen, waarbij de aandrijfkracht op de nagenoeg horizontale assen van de schroeven wordt overgebracht door een vertikale as en een haakse overbrenging.

Voortstuwingsinrichtingen voorzien van schroeven die in tegengestelde richtingen draaien zijn op zich 10 bekend. Wanneer twee schroeven op dezelfde voortstuwingsinrichting worden gemonteerd in axiale richting achter elkaar om in tegengestelde richtingen te draaien, kan van een groot deel van de energie die zich bevindt in de wervels van de afgaande stroming van de voorste schroef 15 gebruik worden gemaakt voor de achterste schroef bij een geschikt ontwerp daarvan. De belasting op beide schroeven zal dan verminderen en de cavitatie-omstandigheden zullen worden verbeterd terwijl het rendement, van de voortstuwingsinrichting zal toenemen. Bij een toenemend rende-20 ment is het mogelijk schroeven met kleinere diameter te gebruiken. Dit heeft ten gevolge dat een vaartuig voorzien van dit type voortstuwingsinrichting geschikt is om in ondiepe wateren te opereren. Deze voortstuwingsinrichtingen verschaffen hoge voortstuwingskrachten in vergelijking 25 met de bekende voortstuwingsinrichtingen met kleinere schroefdiameters. Anderzijds kunnen, ten gevolge van het hogere rendement van de voortstuwingsinrichting, motoren met een geringer vermogen worden gebruikt dan bij de conventionele stelsels. Hierdoor zullen de totale kosten 30 van het stelsel worden verlaagd. Voortstuwingsinrichtingen met tegengesteld draaiende schroeven zijn bijvoorbeeld reeds beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 2.691.356; 2.987.031 en 3.094.967 en inde Duitse octrooischriften 870.655 en 1.145.048.

35 Dit type voortstuwingsinrichting, voorzien van schroeven die in tegengestelde richting roteren, kan als bijzonder geschikt worden beschouwd wanneer beide schroeven 870 099 9 * * - 2 - < van de voortstuwingsinrichting aan dezelfde zijde van de haakse overbrenging van de voortstuwingsinrichting zijn aangebracht, d.w.z. wanner beide schroeven hetzij trekken of wel duwen. De haakse overbrenging van de voortstu-5 wingsinrichting zal dan geen stromingen opwekken diê de werking van de achterste schroef beïnvloeden. In plaats daarvan kan de energie aanwezig in de wervels van de afgaande stroming van de voorste schroef beter worden gebruikt bij de achterste schroef.

10 Deze inrichting is reeds eerder beschreven bij voorbeeld in het Zweedse octrooischrift 433.599.

Anderzijds werd een dergelijke inrichting ook reeds gebruikt waarbij voor het wijzigen van de stromings-omstandigheden van de schroef een ringvormige stroombuis 15· rond de schroef werd aangebracht. Een stroombuis wordt gewoonlijk gebruikt voor het verbeteren van de stuwkracht van de schroef in het bijzonder bij geringe snelheden, waarbij de stroombuis wordt gebruikt voor het versnellen van de schroefstroom voor het opwekken van een hogere 20 stuwkracht. Een dergelijke inrichting wordt bijvoorbeeld veel toegepast bij sleepboten.. Daar een stroombuis de stuwkracht verbetert, kan men, bij toepassing daarvan op een voortstuwingsinrichting, een schroef met kleinere diameter toepassen in vergelijking met de toestand waarbij 25 een schroef zonder stroombuis wordt toegepast. Dit type voortstuwingsinrichting, voorzien van een stroombuis, is bijvoorbeeld beschreven in de Finse octrooiaanvrage 830.373. Een gemeenschappelijk voordeel van de hiervoor beschreven voortstuwingsinrichtingen is dat zij eenvoudig 30 draaibaar kunnen worden gemaakt, zodat zij kunnen worden gebruikt voor het besturen van het vaartuig.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een nieuw type voortstuwingsinrichting waarmee alle voordelen van de tot nu toe bekende voort-35 stuwingsinrichtingen worden verkregen, maar waarvan het rendement en de stuwkracht belangrijk beter zijn dan die van de bekende inrichtingen. Tot dit doel is het hoofdkenmerk van de onderhavige uitvinding dat de voortstuwingsinrichting is voorzien van tenminste één ring-40 vormige schroef-stroombuis op zodanige wijze, dat tenminste " -Λ 8700999 - 3 - ' * één van de schroeven van de voortstuwingsinrichting. zodanig is aangebracht dat hij binnen de stroombuis draait.

Onder de voordelen van de uitvinding, in vergelijking met de bekende oplossingen, is dat een voort-5 stuwingsinrichting volgens de uitvinding een zeer hoge stuwkracht levert bij een aanmerkelijk kleinere diameter van de schroef dan die welke vereist is bij de bekende voortstuwingsinrichtingen voor een gelijke stuwkracht.

Het rendement van de voortstuwingsinrichting volgens de 10 onderhavige uitvinding is dus, met andere woorden, aanmerkelijk hoger dan het rendement van de bekende stelsels.

Een ander belangrijk voordeel is, dat een voortstuwings-. inrichting volgens de uitvinding gemakkelijk draaibaar kan worden gemaakt, zodat de voortstuwingsinrichting kan 15 worden gebruikt voor het besturen van het vaartuig.

De uitvinding wordt nu meer in detail beschreven aan de hand van de tekening, waarin schematisch verschillende uitvoeringsvormen zijn weergegeven en waarin:

Fig.IA-1C verschillende uitvoeringsvormen tonen 20 van een voortstuwingsinrichting waarbij de beide schroeven van het duwtype zijn? en

Fig.2A-2D verschillende uitvoeringsvormen tonen van een voortstuwingsinrichting waarbij van de voortstuwingsinrichting de ene schroef van het duwtype en de 25 andere van het trektype is.

Allereerst zij verwezen naar de fig.1A tot'1C waarin een voortstuwingsinrichting volgens de uitvinding in het algemeen is aangeduid met het verwijzingscijfer 10.

Aan de besturingsinrichting wordt op bekende wijze vermogen 30 toegevoerd via een vertikale as 12, vanwaar het wordt afgenomen door een haakse overbrenging 11 en toegevoerd aan de assen van de schroeven 13 en 14. In de fig.TA tot 1C zijn beide schroeven 13 en 14 van de voortstuwingsinrichting 10 van het duwtype. De schroeven 13 en 14 zijn 35 zodanig aangebracht dat zij in tegengestelde richtingen draaien, zoals dit bijvoorbeeld is beschreven in het Zweedse octrooischrift 433.599. De schroefassen zijn daartoe coaxiaal aangebracht, de ene binnen de andere, op zodanige wijze dat de as van de eerste schroef 13 ofwel de 40 voorste schroef buisvormig is en zich bevindt op de as van 8700999 i· \ - 4 - de tweede schroef 14 ofwel de achterste schroef door middel van legers zodat hij daar om heen kan draaien. Zoals boven gezegd worden de assen van de schroeven 13 en 14 geroteerd door middel van een haakse overbrenging 11 in 5 tegengestelde draairichtingen.

De afmetingen van de schroeven 13 en 14, gebruikt bij de voortstuwingsinrichtingen,zijn op bekende wijze zodanig gekozen dat de diameter van de eerste schroef 13 ofwel de voorste schroef groter is dan de diameter 10 van de tweede schroef 14, zodat de tipwervels van de voorste schroefbladen geen cavitatie veroorzaken bij de tweede schroef 14 ofwel de achterste schroef. Zoals bekend is het eveneens geschikt om een groter aantal bladen toe te passen bij de tweede schroef 14 dan bij de eerste 15 ofwel voorste schroef 13. Het aantal bladen van de tweede schroef 14 zal bij voorkeur één hoger zijn dan het aantal bladen van de eerste schroef 13. Dit is zeer belangrijk voor het vermijden van harmonische vibraties tussen de bladen van de schroeven 13 en 14. Deze dimensionerings-20 principes gelden in het algemeen voor alle uitvoeringsvormen van een voortstuwingsinrichting volgens de onderhavige uitvinding.

Fig.lA toont de eerste uitvoeringsvorm van een voortstuwingsinrichting volgens de uitvinding. Zoals 25 weergegeven is de voortstuwingsinrichting 10 voorzien van schroeven 13 en 14 die in tegengestelde richtingen kunnen draaien. De inrichting 10 is eveneens voorzien van een stroombuis 15a, die in axiale richting lang genoeg is om beide schroeven 13 en 14 van de inrichting 10 te over-30 dekken. De axiale lengte van de stroombuis 15a is dus zodanig dat beide schroeven 13 en 14 in axiale richting zich bevinden tussen de voorrand 16a en de achterrand 17a van de stroombuis. De onderdelen waardoor de stroombuis 15a wordt ondersteund ten opzichte van de voortstuwings-35 inrichting 10 zelf zijn in de tekening niet weergegeven maar kunnen op bekende wijze zijn uitgevoerd.

Fig.1B toont een andere uitvoeringsvorm van de voortstuwingsinrichting 10 volgens de uitvinding. Bij deze uitvoeringsvorm bevindt de eerste schroef 13 ofwel de 40 voorste schroef zich binnen de stroombuis 15b en de tweede Λ 8700999 *r =i - 5 - efwel achterste schroef 14 is uitgevoerd als een open schroef. Deze inrichting kan worden beschouwd als de meest gunstige vanuit het gezichtspunt van de uitvinding. Dit is het geval omdat bij de voorste schroef het water lang-5 zamer stroomt dan bij de achterste schroef, terwijl de aanvullende stuwkracht geleverd door de stroombuis eveneens groter is. De plaats van de eerste schroef 13 binnen de stroombuis 15b, d.w.z. axiaal tussen de voorrand 16b en de achterrand 17b van de stroombuis, wordt bij voorkeur 10 zodanig gekozen, dat de eerste schroef 13 zich bevindt tussen het midden van de axiale lengte van de stroombuis 15b en de achterrand 17b daarvan. Door de eerste schroef 13 op deze wijze binnen de stroombuis 15b aan te brengen, wordt een maximale aanvullende stuwkracht verkregen van 15 de eerste schroef 13 door middel van de stroombuis 15b.

Fig.lC toont een andere alternatieve uitvoeringsvorm van een voortstuwingsinrichting 10 volgens de uitvinding. Bij deze uitvoeringsvorm is de eerste ofwel voorste schroef 13 uitgevoerd als een open schroef en de 20 tweede ofwel achterste schroef 14 is aangebracht binnen de stroombuis 15c. Bij lage snelheden is de inrichting volgens fig.1C.niet zo gunstig als de uitvoeringsvorm weergegeven in fig.1B, maar de uitvoeringsvorm volgens fig.1C is wel gunstiger bij hogere snelheden. Bij de uit-25 voeringsvorm volgens fig.1C bevindt de tweede schroef 14 zich binnen de stroombuis 1Sc, d.w.z. axiaal in het gebied tussen de voorste rand 16c en de achterste rand 17c van de stroombuis op zodanige wijze, dat de schroef 14 op gunstige wijze is aangebracht in het gebied tussen 30 het axiale midden en de achterrand 17c van de stroombuis 15c. Evenals fig.lA tonen noch de fig.1B en 1C de onderdelen waarmee de stroombuizen 15b respectievelijk 15c worden ondersteund door de voortstuwingsinrichting 10.

De betreffende elementen kunnen op elke geschikte wijze 35 zijn uitgevoerd en aangebracht.

De fig.2A en 2B tonen verschillende uitvoeringsvormen van een voortstuwingsinrichting 20 volgens de uitvinding. Bij deze is de eerste schroef 23 van de voortstuwingsinrichting uitgevoerd om te duwen en de tweede 40 schroef 24 om te trekken. Het vermogen wordt aan de voort- 8700999 ' ' ' - 6 - stuwingsinrichting 20 toegevoerd door middel van de verti-kale as 22 en het vermogen wordt overgebracht door middel van de haakse overbrenging 21 op de assen van de schroeven 23 en 24.

5 Bij de uitvoeringsvorm volgens fig.2A is de eerste schroef 23, zijnde de trekkende schroef, uitgevoerd als een open schroef en de tweede schroef 24 ofwel de duwende schroef, is aangebracht binnen de stroombuis 25a.

De tweede schroef 24 is in axiale richting aangebracht 10 tussen de voorrand 26a en de achterrand 27a op zodanige wijze dat hij zich in het bijzonder bevindt in het gebied tussen het midden van de axiale lengte van de stroombuis 25a en de achterrand 27a. Bij deze inrichting worden alle voordelen verkregen als boven beschreven aan de hand 15 van de fig.1A tot 1C.

Bij de uitvoeringsvorm volgens fig.2B, die in hoge mate overeenkomt met de uitvoeringsvorm volgens fig.2A, is eveneens de eerste schroef 23 de trekkende voorste schroef, die is aangebracht binnen de stroombuis 20 25b. Bij deze uitvoeringsvorm'zijn echter twee stroom- buizen 25a en 25b gebruikt bij de voortstuwingsinrichting 20. De eerste schroef 23 is dus aangebracht binnen de stroombuis 25b op zodanige wijze dat hij, in axiale richting, zich bevindt tussen de voorrand 26b en de achter-25 rand 27b van de stroombuis. 25b en wel in het gebied tussen het midden van de axiale lengte van de stroombuis en de achterrand 27b.

Een voortstuwingsinrichting weergegeven in fig.2C verschilt van die weergegeven in de fig.2A en 2B 30 daarin, dat hierbij de eerste schroef 23 de trekkende voorste schroef is en is aangebracht binnen de stroombuis 25c, terwijl de andere schroef 24, de duwende achterste schroef, is uitgevoerd als een open schroef. Bij deze uitvoeringsvorm bevindt de eerste schroef 23 zich binnen 35 de stroombuis 25c op dezelfde wijze als bij de voorafgaande uitvoeringsvorm, d.w.z. op zodanige wijze dat hij in axiale richting is aangebracht tussen de voorrand 26c en de achterrand 27c van de stroombuis 25c en wel in het gebied tussen het midden van de axiale lengte van 40 de stroombuis 25c en de achterrand 27c daarvan.

8700999 -7-.

Fig.2D toont een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding waarbij zowel de eerste schroef 23 als de tweede schroef 24 zich bevinden binnen een gemeenschappelijke stroombuis 25d. Deze uitvoeringsvorm 5 is niet zo gunstig als de hiervoor beschrevene daar, ten gevolge van het ontwerp van de voortstuwingsinrichting 20, de stroombuis 25d onvermijdelijk zeer lang moet zijn.

De plaats van de schroeven 23 en 24 binnen de stroombuis 25d is dus niet de best mogelijke, daar bij deze uit-10 voeringsvorm de eerste schroef 23 zich nabij de voorrand 26d van de stroombuis 25d zal bevinden, terwijl de tweede schroef 24 zich zal bevinden nabij de achterrand 27d van de stroombuis.

Een inrichting volgens de onderhavige uitvinding 15 kan ook op andere wijze zijn aangebracht dan als weergegeven in de tekening. Een mogelijkheid is om beide schroeven van de voortstuwingsinrichting uit te voeren als trekschroeven. Een voortstuwingsinrichting met twee schroeven kan eveneens worden toegepast bij bekende kracht-20 overbrengende inrichtingen, met andere woorden wanneer vermogen wordt overgebracht aan de schroeven met een "lange" schroefas. In deze gevallen kan de krachttrans-missie bijvoorbeeld zodanig worden uitgevoerd dat het aan de schroeven toegevoerde vermogen zo dicht mogelijk bij 25 de schroeven wordt verdeeld, bijvoorbeeld door middel van* een planeetwielenstelsel en door gebruik te maken van coaxiale schroefassen. Een dergelijk type aandrijving is echter complex en niet gemakkelijk uit te voeren zodat het gebruik van een dubbelschroefs stroombuiscombi-30 natie gunstiger wordt beschouwd en gemakkelijker is aan te brengen in combinatie met voortstuwingsinrichtingen 10 en 20 als weergegeven in de tekening en in het bijzonder in de uitvoeringsvormen volgens de fig.1A tot 1C, daar bij deze inrichtingen zeer korte schroefassen kunnen 35 worden gebruikt. De voortstuwingsinrichtingen kunnen eveneens zodanig zijn uitgevoerd dat zij om de vertikale as 12, 22 kunnen verdraaien, zodat zij kunnen worden gebruikt voor het besturen van het vaartuig.

Het zal duidelijk zijn dat slechts enkele voor-40 beelden van de uitvinding in de tekening zijn weergegeven 87 GO 99 9 - 8 - m' en in het bovenstaande zijn beschreven en dat de uitvinding daartoe niet beperkt is. Er kunnen vele wijzigingen worden aangebracht zonder buiten de uitvindingsgedachte te vallen.

-conclusies- _________Λ 8700999

Claims (9)

1. Voortstuwingsinrichting voor een vaartuig, welke twee schroeven omvat die zijn aangebracht om op een gemeenschappelijke draaiingsas te roteren in tegengestelde richtingen, waarbij de aandrijfkracht op de nagenoeg 5 horizontale assen van de schroeven wordt overgebracht door een vertikale as en een haakse overbrenging, met het kenmerk, dat de voortstuwingsinrichting (10,20) is voorzien van tenminste één ringvormige schroef-stroombuis (15a-15c; 25a-25d) op zodanige wijze dat 10 tenminste één van de schroeven (13,14;23,24) van de voortstuwingsinrichting (10,20) zodanig is aangebracht dat hij binnen de stroombuis draait,

2. Voortstuwingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste ofwel de 15 voorste schroef (13,23) zodanig is aangebracht dat hij draait binnen de stroombuis (15b,25c) en de tweede schroef (14,24) is uitgevoerd als een open schroef.

3. Voortstuwinginrichting volgens conclusie 1, met hetkenmerk, dat de eerste ofwel de voorste 20 schroef (13,23) is uitgevoerd als een open schroef en de tweede schroef (14,24) is aangebracht om te draaien binnen de stroombuis (15c,25a).

4. Voortstuwingsinrichting volgens één der voor gaande conclusies, met het kenmerk, dat de 25 schroef (13,14;23,24). die draait binnen de stroombuis (15,15c;25a,25c), in axiale richting gezien, is aangebracht binnen de stroombuis tussen het midden van de axiale lengte daarvan en de achterrand (17b, 17c; 27a,27c) ervan.

5. Voortstuwingsinrichting volgens conclusie 1, 30 met het kenmerk, dat zowel de eerste ofwel de voorste schroef (13,23) als de tweede ofwel de achterste schroef (14,24) zijn aangebracht binnen een stroombuis (15a,25a,25b,25d). 8700999 - 10-4

6. Voortstuwingsinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de schroeven (13,14; 23,24) zijn aangebracht binnen een gemeenschappelijke stroombuis (15a,25d).

7. Voortstuwingsinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat er een afzonderlijke stroombuis (25a, 25b) is voor beide schroeven (23,24).

8. Voortstuwingsinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de 10 voortstuwingsinrichting (10,20) zodanig is uitgevoerd dat hij om een vertikale as (12,22) draaibaar is ter besturing van het vaartuig.

9. Voortstuwingsinrichting als beschreven en/of weergegeven in de tekening. 8700999