NO132581B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en skyvekraft-

forsterker for en båt eller et fartøy.

Fremdrift av gjenstander, såsom skip og fly oppnås ved .utstråling av en fluidumstrøm bakover. Den kraft som følger med denne forandring av bevegelsesmengden, overføres til det fartøy som frembringer samme. Utstrålingsstrømmen kan være frem-bragt ved hjelp av en propeller, som i de fleste skip og noen fly, eller ved høytrykksdyser som mates fra hydrodynamiske pumper eller kompressorer alt etter utførelsen.

For en slik enkel reaksjonsdriftsenhet kreves store hastigheter for å gi den nødvendige trykkraft. Dette innebærer et forholdsvis stort tap av energi og virkningsgrad på grunn av den største hastighet i fluidumet ved avløp. Den optimale virkningsgrad for en bestemt tilført energi oppnås ved en stor utstrømning ved en liten hastighet, styrt ved det faktum at trykkraft bestemmes ved differansen mellom utstrømningshastighet og fartøyets hastighet. Når det gjelder skip medfører dette store propellere som roterer med liten hastighet. Den optimale løsning på dette område er oppnådd for store bulkskip ved å

skaffe passende strømningsbetingelser for propelleren.

For å øke trykkraften fra propelleren på skip har det vært anvendt ledeplater som omgir propelleren. Det av propelleren innsugende vann trekker også omgivende vann gjennom ledeplatens inngang. Den hastighet som induseres i vannet "ved den forreste flate av ledeplaten, reduserer trykket på samme. Forskjellen mellom dette og det statiske trykk som foreligger ved enheten, bevirker ytterligere trykk i retning av skipets bevegelse.

Slike forsterkere er nyttige for fartøy ved liten hastighet,

såsom slepebåter og store bulkskip.

Når trykkraftkilden eller enheten er mindre i dia-

meter og har forholdsvis stor hastighet, f.eks. som for en driv-ende dyse, kan en lignende ledeplate anvendes som den beskrevet ovenfor, med tillegg av en bakover rettet sylindrisk forlengelse av ledeplaten, idet forlengelsen tjener som et blanderør. Hvis f.eks. ledeplaten omgir en drivdyse, er således dysens diameter en eller annen brøkdel av blanderørets diameter, idet dette forhold bestemmer andelen av fluidum som trekkes gjenneom den utvidede inngang i forhold til den som strømmer gjennom drivdysen. Blanderørets lengde må være noen ganger dets diameter for å gi optimal virkningsgrad for det som i virkeligheten er en ejektor eller vannstrålepumpe.

Forsterkningen av trykkraften i tilfelle av blanderøret skriver seg frå det reduserte trykk på den utvidede inngang til ledeplaten gjennom den bevegelsesmengde som gis det vann som trek-tes inn i røret og trykkes ut ved en eller annen hastighet mellom den i drivdysen og for det innsugede fluidum. På samme måte som for den førstnevnte ledeplate, vil den økede trykkraft avta med eventuell økning av fartøyets hastighet på grunn av den innledende bevegelsesmengde som allerede foreligger i fluidumet ved inngang i blanderøret pluss de økede tap ved kjølevann og friksjon for enheten.

Eventuelle ledeplater eller blanderør anvendt hittil

på skip eller i fly har nødvendigvis vært åpne mot kraften av vannet eller i luften når fartøyet beveges fremover. Etter hvert som hastigheten Øker er det vanskeligere å tilføre bevegelsesmengde til fluidumet når et bestemt punkt er passert. Som bemerket ovenfor er dette ikke noe stort problem for saktegående fartøy med stor hastighet på strålestrømmen.

Det er således et formål med foreliggende oppfinnelse å skaffe en skyvekraftforsterker som er virksom både for hurtig-gående og saktegående fartøy som har haveddrivenheter med enten høy eller lav hastighet.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er dette oppnådd med en skyvekraftforsterker for båt eller fartøy som utmerker seg ved en ledeanordning som omgir skyvekraftenheten og som har en trompetformet utvidet inngang anbragt tett inntil skroget eller fartøyveggen og bevirker at fluidum, såsom vann eller luft, trer inn i ledeanordnin-, gen radialt, og derved forsterker skyvekraften fra kraftenheten ved å redusere det fluidumtrykk som virker på den forreste flate av den trctpétformede utvidede inngang, idet skroget eller fartøyveggen nærmest den utvidede inngang er gjort ru for å redusere hastig.^ heten av det fluidum som trer inn i den utvidede inngang umiddelbart inntil skroget eller veggen.

Det fordel som oppnås ved å anbringe den utvidede , inngang til ledeplaten tett inntil skroget av et fartøy, er at hastighetene for et fluidum som suges inn, økes, særlig ved den ytre diameter av den utvidede inngang. Denne økning av hastigheten er støtte ved den utvidede kant enn ved veggen eller skroget av et fartøy.Dette vil føre til et større trykkdifferensial som vil føre til en ytterligere øket trykkraft.

En annen fordel ved at fluidumet må tre inn i ledeplaten hovedsakelig radialt eller loddrett på dennes akse, er at fluidumet til å begynne med vil bevege seg fremover med fartøyets hastighet Dette utgjør en bevegelsesmengde som fartøyet må frembringe, men denne akterover rettede kraft foreligger i ethvert tilfelle med mindre fartøyets akterområde er strømlinjeformet. Når dette vann med fremover rettet bevegelsesmengde trykkes ut fra den bakre ende av ledeplaten, bevirker forandringen av bevegelsesmengden trykkraften. Denne trykkraft er meget større enn den som er disponibel når det innsugede vann er statisk før innføringen og den avtar derfor ikke særlig meget når fartøyets hastighet øker.

For bedre forståelse av oppfinnelsen skal imidlertid i det følgende denne beskrives nærmere under henvis-ning til tegningene, samtidig som det skal bemerkes at oppfinnelsen ikke er begrenset til de her viste spesielle utførelsesformer. På tegningene er fig. 1 et skjematisk snitt av en form av skyvekraftforsterker, fig. 2 er et delsnitt i større målestokk av forsterkeren på fig. 1, fig. 3 er et skjematisk snitt av en annen utførelsesform av forsterkeren, fig. 4 er et forslag til anordning av forsterkere ved akterdelen av ét fartøy, fig. 5 viser et forslag til anordning av forsterkere langs skroget av et fartøy, og fig. 6 viser monteringen av forsterkere med variabel retning for anvendelse til fremdrift og manøvrering av et fartøy.

I den på fig. 1 viste utførelsesform er forsterkeren forsynt med en ledeplate 11 som har er utvidet eller trompetformet inngang 12, idet ledeplaten omgir en drivdyse 13 og den utvidede inngang 12 av ledeplaten er anbragt tett inntil veggen eller skroget 14 av fartøyet, slik at fluidum trer inn i ledeplaten hovedsakelig radialt eller loddrett på dennes akse. Den bakre ende av ledeplaten 11 er fortrinnsvis forlenget bakover med en sylindrisk rørformet forlengelse 15 som tjener som blanderør, idet lengden av ledeplaten med forlengelse er meget større enn den indre diameter av den utvidede inngang 12. Da den utvidede inngang 12 er anbragt tett inntil skroget 14 som allerede forklart, blir hastigheten av det fluidum som trekkes inn i ledeplaten, økt, og økningen av hastigheten er større ved den utvidede kant 17 enn ved skroget 14. For å redusere eventuell stor hastighet nær skroget 14, hvilken ville bevirke en kraft mot akterenden, kan skroget 14 være hydraulisk ruet ved anvendelsen, f.eks. av fremspring 16 som vist på fig. 2, slik at hastighetene nærmest skroget 14 blir redusert. Den ytre omkrets av den utvidede inngang 12 er fortrinnsvis forsynt med en skarp kant antydet ved 17 eller som et alternativ forsynt med et lite, fremoverrettet fremspring 18 for at grenseskiktet 3v fluidum hurtig skal utvides over den buede overflate av

den utvidede inngang 12. Dette øker den utviklede skyvekraft.

Hoveddrivenheten som vist på fig. 1 og 2/ er som nevnt et munnstykke eller dyse 13 matet fra en pumpe inne i fartøyet for å gi stor hastighet. Et alternativ til dysen 13 er en konvensjonell eller spesialkonstruert propeller 23 som vist på fig. 3, idet propelleren 23 er forsynt med en ledeplate 21 med en utvidet inngang 22 anbragt nær skroget 24 av fartøyet. I denne utførelsesform er imidlertid blanderøret 25 i stedet for en forlengelse ved den bakre ende av ledeplaten et adskilt hele med en utvidet inngang 20 som befinner seg nær inntil og til-støtende den utvidede inngang 22 av ledeplaten 21, idet lengden av røret 25 er meget større enn den indre diameter av dens utvidede inngang 20. I denne utførelsesform oppnås forsterkningen av det opprinnelige propellertrykk ved innsugning ved den forreste flate av ledeplaten 21 og tilleggssugevirkning ved den utvidede inngang 20. Den bakre flate av den utvidede inngang

22 av ledeplaten 21 er fortrinnsvis hydraulisk ruet på en tilsvarende måte og av tilsvarende grunner som for skroget 14 i

utførelsesformen på fig. 1 og 2.

Det kan ved hjelp av hydrodynamiske prinsipper vises at for laminære betingelser nær de utvidede innganger vil en virvlende bevegelse tilført den innover rettede radiale strøm-ning øke hastighetene nær overflatene av de utvidede innganger. Dette ville sannsynligvis gjelde for turbulent strømning, slik

a,t vinger 26 (fig. 3) anbragt rundt omkretsen av den utvidede åpning 20 nær den bakre flate av den utvidede inngang 22 like-ledes vil ytterligere øke differensialtrykket over samme. Ytterligere tilsvarende vinger eller skovler 27 mellom den utvidede inngang av ledeplaten og fartøyets skrog, i begge de på fig. 1 og 2 viste og den på fig. 3 viste utførelsesform kan være slik rettet at de forsterker virkningen av hoveddrivenhetene.

Det antas at det system som er beskrevet med hen-visning til fig. 3, med den lille klaring eller avstand mellom den utvidede inngang 20 og den utvidede inngang 22 represente-rer det kaskadeblandesystem som er foreslått tidligere. Imidlertid opphører likheten på grunn av den lange utførelse av blanderøret 25 som er nødvendig i foreliggende tilfelle. Hvis man skulle anvende et kaskadesystem, ville den totale lengde bli for stor.

Når det dreier seg om et vannmedium, som for skip, ville virkningsgraden under drift i høy grad avhenge av ute-lukkelsen av luft fra det innførte vann. Luftblandet vann ville ikke gi slik god forandring av bevegelsesmengden. Av denne grunn må forsterkerne være anbragt dypest mulig på fartøyets hekk.Enforeslått anordning for en stor "bulkcarrier" er an-

tydet på høyre side av fig. 4.

Det er mulig at en flerdobbelt roranordning kan anvendes ved utløpene for blenderørene, men styring eller manøv-rering kan også bevirkes ved bare å anvende dyser på den ene side av hekken. Hvis det ikke foreligger tilstrekkelig disponibel plass på akterenden av et skip til å utvikle den ønskede skyvekraft, kan dyser og deres forsterkere anvendes ved å anordne dem i egnede fordypninger 29 langs sidene som vist på fig. 5 og på venstre side av fig. 4. Disse enheter er noe mindre effektive enn de som er vist i akterenden for skyvekraft^-

formål, på grunn av deres noe hellende vinkel i forhold til

skipets senterlinje. Imidlertid kan de være ytterst virk-somme ved manøvrering av fartøyet. Hvis f.eks. de enheter som befinner seg ved baugen, drives alene, utøves på skipet et kraftig svingemoment. Et mer elastisk fremdriftssystem ér vist på fig. 6, hvor drivenhetene ifølge oppfinnelsen er forbundet med en svingetapp 30 inne i passende kanaler 31 langs hver side av skipet. Hoveddrivenhetene, som kan være enten av dysetypen eller propellertypen,. kan være rettet bakover (S), mot babord eller styrbord (D) eller mot baugen (B) for reverseringsformål. Manøvrering kan således bevirkes uten bruken av slepebåter.

Det skal bemerkes at de ovenfor beskrevne forsterkere er beskrevet i forbindelse med et flytende medium. Det vil imidlertid være klart at luft kan være det drivénde og drevne medium, idet luften mates fratrykklufttanker, kompressorer eller ventilatorer i én vertikal, hellende eller horisontal retning. .I forbindelse med fly kan grunntanken med et blande-rør og dyser eller munnstykker fbr stor hastighet frembringe de nødvendige store luftvolumer og andre fordeler ved trykk-forskjell på ledeplate og utvidede innganger. Dette ville særlig være anvendelig for løftekrefter nødvendig i én drift av helikoptertypen. Enheter som vist på fig. 1 eller 3, som er rettet oppover, kan anvende munnstykker 13 eller:propellere 23 til å trekke luft gjennom blanderøret 15 eller 25. En stor, lastbærende plattform ville kreve flere slike skyve-kraftenhetér. En enkelt enhet kunne være konstruert for å løfte én mann og de nødvendige mekanismer for å.frembringe kraften. Han kunne da drive seg selv horisontalt ved å vippe plattformen eller ved hjelp av en sekundær propeller.

Claims (5)

1. Skyvekraftforsterker for båt eller fartøy som er forsynt med en kraftmaskin og drives ved en fluidumstråledrift, karakterisert ved en ledeanordning (11) som omgir skyvekraftenheten (13), og som har en trompetformet utvidet inngang (12) anbragt tett inntil skroget (14) eller fartøyveggen og bevirker at fluidum, såsom vann eller luft, trer inn i ledeanordningen (11) radialt og derved forsterker skyvekraften fra kraftenheten ved å redusere det fluidumtrykk som virker på den forreste flate av den trompetformet utvidede inngang, idet skroget eller fartøyveggen (14) nærmest den utvidede inngang (12) er gjort ru for å redusere hastigheten av det fiuidum som trer inn i den utvidede inngang umiddelbart inntil skroget eller veggen (14).

2. Forsterker ifølge krav 1, karakterisert ved at faste eller bevegelige sidevinger (26) er anbragt ved den nevnte utvidede inngang (12) for å bevirke radial eller hvirvlende strømning av det fluidum, for eksem-pel vann eller luft, som trer inn i den utvidede inngang.

3. Forsterker ifølge krav 1 eller 2, og hvor hoveddrivenheten er en propeller plasert i en dyse, karakterisert ved at ledeanordningen (11) er anbragt bakenfor en ledeplate (21) som omgir propelleren, idet ledeanordningens utvidede inngang (20) ligger tett inntil den utvidede inngang (22) av ledeplaten (21) som omgir propelleren (23).

4. Forsterker ifølge krav 3, karakterisert ved at den bakre flate av ledeplaten (21) som omgir propelleren, er gjort ru.

5. Forsterker ifølge krav 1,karakteris sert ved at skyvekraftenheten kan svinges på skroget for å forandre retningen av skyvekraften fra samme, og at forsterkeren er slik festet at den svinges sammen med skyvekraftenheten.