NL8902944A

NL8902944A - Apparaat voor de verdeling van het vermogen en omkering van de draairichting voor contra-roterende schroeven.

Info

Publication number: NL8902944A
Application number: NL8902944A
Authority: NL
Original assignee: Gunsteren & Gelling Marine Pro
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1989-11-29
Publication date: 1991-06-17

Description

Apparaat voor de verdeling van het vermogen en omkering van de draairichting voor contra-roterende schroeven.

De uitvinding heeft betrekking op scheepsvoortstuwing door middel van twee contra-roterende schroeven en in het bijzonder op het apparaat waarmee het vermogen wordt verdeeld over de twee schroeven en de draairichting wordt omgezet in twee tegengestelde rotatiebewegingen.

Contra-roterende schroeven kunnen het voortstuwings-rendement verbeteren in de orde van 10%. Tot voor kort is echter toepassing beperkt gebleven tot kleine installaties en speciale gevallen zoals torpedo's, vanwege de technische problemen verbonden aan de lagers en het omkeer-mechanisme van grote contra-roterende schroeveninstallaties. Twee grote Japanse ondernemingen stellen dat zij deze problemen hebben overwonnen en dat zij de praktische uitvoerbaarheid hebben aangetoond in een ware-grootte prototype. In deze twee toepassingen, en in alle andere voorstellen tot dusverre voor grote contra-roterende schroeveninstallties, heeft het omkeermechanisme tandwielen, die conventioneel kunnen zijn of van het epi-cyclische type. Tandwielen lijden aan slijtage en vermoeiing, vooral wanneer zij direct gekoppeld zijn aan een laag-toerige dieselmotor. Om die reden geven scheepseigenaren de voorkeur aan directe aandrijving waarin geen tandwielen nodig zijn.

Het doel van de onderhavige uitvinding is contra-roterende schroeven mogelijk te maken zonder dat tandwielen nodig zijn en wel door middel van een binnenboords apparaat waarin het vermogen wordt verdeeld over de twee schroeven en de draairichting wordt omgezet in twee tegenstelde rotatiebewegingen.

Gewezen kan nog worden op US-A-4.050.849. Dit beschrijft een buitenboords hydrokinetisch apparaat zonder tandwielen, dat ten gevolge van de plaatsing buitenboord zeewater gebruikt als vloeistofmedium. Dit brengt corrosieproblemen met zich mee, die zelfs nog ernstiger zijn dan voornoemde slijtage- en vermoeiingsproblemen van tandwielen. Een andere bekende wijze van het splitsen van het vermogen en omkeren van de rotatie is door middel van diesel-elektrische aandrijving die echter duur is en ernstige nadelen met zich meebrengt ten aanzien van het rendement van de overbrenging en ook wat betreft het gewicht van de installatie. De onderhavige uitvinding geeft een oplossing voor het probleem van het splitsen van het vermogen en het omkeren van de draairichting zonder tandwielen toe te passen en wel door een binnen-boords hydrokinetisch apparaat - hierna genoemd "omkeer-apparaat" - dat olie of een olie-achtige vloeistof gebruikt als vloeistofmedium zoals in de bekende praktijk van vloeistofkoppelingen en koppelomvormers van conventionele enkelschroefinstallaties.

De uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden, weergegeven in de tekening, waarin:

Fig.l schematisch de hoofdonderdelen toont van de schroeven-opstelling waarbij gebruik is gemaakt van een apparaat volgens de onderhavige uitvinding;

Fig.2 schematisch een doorsnede toont over een deel van een apparaat volgens de uitvinding;

Fig.3 een doorsnede toont over een deel van een gewijzigde uitvoeringsvorm van een apparaat volgens de uitvinding; en

Fig.4 een doorsnede toont volgens de lijn IV-IV van fig.3.

Fig.l toont schematisch de hoofdbestanddelen van de contra-roterende schroeven-opstelling, bestaande uit hoofdmotor 1 met uitgaande as 2 die is verbonden aan ingaande as 3 van het omkeerapparaat 4 dat op zijn beurt twee uitgaande assen 5 en 6 heeft. De binnenas 5 is verbonden met de achterschroef 9, waarvan de stuwkracht wordt overgebracht op omkeerapparaat 4 door stuw-blok 7. De holle buitenas 6 is verbonden met de voorschroef 10 waarvan de stuwkracht wordt overgebracht op omkeerapparaat 4 door stuwblok 8. De achterschroef 9 en voorschroef 10 worden ondersteund in het achterschip door lagers 11 en 12. Het is ook mogelijk om één van de stuwblokken 7 en 8 weg te laten. Het omkeerapparaat 4 zal nu worden beschreven aan de hand van bijgaande fig.

2, 3 en 4 .

Fig.2 toont een opstelling waarin de schoepen 21 van de primaire rotor op massieve as 3 de vloeistof direct doen instromen op de schoepen van de secundaire rotor 22 op de holle as 6. De stromingsrichting is met een pijl aangegeven. Stationaire delen zijn in zwart aangegeven, delen die roteren met de achterschroef zijn Noord-Oost gearceerd; delen die roteren met de voorschroef Noord-West gearceerd aangegeven. Lagers zijn gestippeld weergegeven. De schoepen 22 van de secundaire rotor doen de vloeistof instromen op de stationaire schoepen 23 die het balancerend koppel overbrengen op omkeerapparaat 4. De stuwkracht van binnenas 5 en buitenas 6 worden overgebracht op omkeerapparaat 4 via stuwblokken 7 en 8. Het is ook mogelijk om één van de stuwblokken 7 en 8 weg te laten.

Fig.3 en 4 tonen een opstelling waarin de schoepen 31 van de primaire rotor de vloeistof doen instromen op de stationaire schoepen 3 die het balancerend koppel overbrengen op omkeerapparaat 4. De stuwkracht van binnenas 5 en buitenas 6 wordt op analoge wijze overgebracht op omkeerapparaat 4 via stuwblokken 7 en 8. Ook in deze opstelling is het mogelijk éên van de stuwblokken 7 en 8 weg te laten.

De bovenomschreven en in fig. 2, 3 en 4 geschetste apparaten zijn hydrokinetische stromingsmachines van het radiale type omdat de stroming zijn beweging gedeeltelijk ontleent aan centrifugaalkrachten. Bij lage rotatie-snelheden kunnen stromingsmachines van het axiale of van het gemengde type de voorkeur hebben. Bij een axiale stromingsmachine ontleent de stroming zijn beweging aan de schoepwerking van de primaire rotor en niet aan centrifugaalkrachten .

Het is gebruikelijk contra-roterende schroeven te ontwerpen voor gelijk vermogen en toerental. In dat geval komt het percentage energieverliezen in het omkeerapparaat voor 50% tot uitdrukking in het totale rendement van de contra-roterende schroeveninstallatie. Om de rotatie in de volgstroom te elimineren - hetgeen grotendeels de rendementswinst van contra-roterende schroeven bepaalt -is het voldoende dat het koppel van voorschroef en achter-schroef gelijk is. Door een lager toerental aan de voorschroef toe te kennen dan aan de achterschroef komen de energieverliezen in het omkeerapparaat voor minder dan 50% tot uitdrukking in het totale rendement. Bijvoorbeeld, wanneer - bij gelijke koppels - het vermogen van de voorschroef slechts 70% bedraagt van dat van de achterschroef, dan komen de energieverliezen in het omkeerapparaat slechts voor 41% tot uitdrukking in het totale rendement. Om deze reden kan het aantrekkelijk zijn om -in tegenstelling tot de praktijk tot dusver - een lager toerental voor de voorschroef te kiezen dan voor de achterschroef, terwijl de koppels ongeveer gelijk worden gehouden.

Claims

2. Apparaat volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de schoepen van de primaire rotor de vloeistof direct doen instromen op de schoepen van de secundaire rotor, die op hun beurt de vloeistof doen instromen op stationaire schoepen.
3. Apparaat volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de schoepen van de primiare rotor de vloeistof doen instromen op de stationaire schoepen die, op hun beurt, de vloeistof doen instromen op de schoepen van de secundaire rotor.
4. Apparaat volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het toerental van de secundaire rotor die verbonden is aan de voorschroef tenminste 10% lager is dan dat van de primaire rotor die verbonden is met de achterschroef, terwijl de koppels ongeveer gelijk zijn.