NO135133B

NO135133B -

Info

Publication number: NO135133B
Application number: NO3212/73A
Authority: NO
Inventors: Zdenko Marincek
Original assignee: Zdenko Marincek
Priority date: 1973-08-13
Filing date: 1973-08-13
Publication date: 1976-11-08
Also published as: NO321273L; NO135133C

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et hydraulisk jet-fremdriftssystem i små, middelsstore og store skip om- The present invention relates to a hydraulic jet propulsion system in small, medium-sized and large ships about

fattende et flertall f reindriftsenheter, dvs. to par hydrauliske jet-fremdriftssett anordnet speilsymmetrisk om et vertikal- comprising a plurality of propulsion units, i.e. two pairs of hydraulic jet propulsion sets arranged mirror-symmetrically about a vertical

plan gjennom skipets lengdeakse og anordnet inne i skroget, plane through the longitudinal axis of the ship and arranged inside the hull,

hvilke fremdriftsenheter består av vannpumper drevet av konvensjonelle motorer idet vannpumpen til hver f reindriftsenhet med sin ene side er forbundet med en innløpskanal og med sin annen side med en utløpskanal, og hvor innløpskanalene til det første par fremdriftsenheter er anordnet ved skipets baug og deres utløpskanaler er anordnet nær det sted hvor skipets side- which propulsion units consist of water pumps driven by conventional engines, the water pump of each propulsion unit being connected on one side with an inlet channel and on the other side with an outlet channel, and where the inlet channels of the first pair of propulsion units are arranged at the bow of the ship and their outlet channels are arranged near the place where the ship's side-

vegger går over i baugen, og hvor utløpskanalene til det andre par fremdriftsenheter er anordnet ved skipets akterende samt at hver innløps- og utløpsåpning til innløps- og utløpskanalene er forsynt med et beskyttelsesnett. walls go into the bow, and where the outlet channels of the other pair of propulsion units are arranged at the stern of the ship and that each inlet and outlet opening to the inlet and outlet channels is provided with a protective net.

Det hydrauliske jet-fremdriftssystem ifølge den The hydraulic jet propulsion system according to it

foreliggende oppfinnelse atskiller seg fra de hittil kjente systemer ved det spesielle arrangement av det andre par jet-fremdrif tsenheter ved skipets akterende samt den spesielle ut- present invention differs from the previously known systems by the special arrangement of the second pair of jet propulsion units at the stern of the ship as well as the special out-

forming av hver fremdriftsenhet i både det første og andre par fremdriftsenheter samt passering av disse i skroget hvilket sikrer en bedre total fremdriftsvirkningsgrad samt bedret tonnasjeforhold enn det som er oppnådd ved hittil kjente systemer i praktisk bruk. shaping of each propulsion unit in both the first and second pair of propulsion units as well as the passage of these in the hull, which ensures a better overall propulsion efficiency as well as an improved tonnage ratio than has been achieved with previously known systems in practical use.

Den høyere totale hydrauliske virkningsgrad skyldes The higher total hydraulic efficiency is due

liten skyvehastighet av vannstrålen som kun er noe høyere enn skipets marsjhastighet samt et parallelt strømningsmønster av vannstrålen i utløpskanalen. small thrust speed of the water jet which is only slightly higher than the ship's cruising speed as well as a parallel flow pattern of the water jet in the discharge channel.

Pumpen som benyttes i fremdriftsenhetene ifølge The pump used in the propulsion units according to

den foreliggende oppfinnelse, er hovedsakelig en i og for seg kjent aksialpropellerpumpe som ble modifisert i samsvar med den foreliggende oppfinnelse på en slik måte at de dreibart regulerbare propellblad også kan dreies i negativ forstand ved et høyt spesielt om-flreiningstall pr. minutt, samt at den har et sett fast anordnede lede-vinger som sikrer et parallelt strømningsmønster i den utløpende stråle, hvorved denne paralellstrømning sikrer en meget god hydraulisk virkningsgrad. the present invention, is mainly an axial propeller pump known in and of itself which was modified in accordance with the present invention in such a way that the rotatably adjustable propeller blades can also be turned in a negative sense at a high special revolution rate per minute, and that it has a set of fixed guide vanes which ensure a parallel flow pattern in the outgoing jet, whereby this parallel flow ensures a very good hydraulic efficiency.

Løsningen ifølge den foreliggende oppfinnelse setter spesielt store skip istand til å manøvrere uavhengig i havner, samt at det oppnås hydraulisk bremsing av skip samt mindre motstand under fart. The solution according to the present invention enables particularly large ships to maneuver independently in ports, as well as achieving hydraulic braking of ships and less resistance during speed.

Fremdriftsenheten ifølge den foreliggende oppfinnelse som er beregnet som hoved- og eneste fremdriftsenheter, kan og-så nyttes som manøvreringsinnretninger ved å forandre strømningshas-tigheten til fremdriftsvannet i hver enkelt fremdriftsenhet, hvorved en slik forandring av strømningen må være i en passende kombinasjon avhengig av den ønskede eller nødvendige manøvrering. The propulsion unit according to the present invention, which is intended as the main and only propulsion unit, can also be used as maneuvering devices by changing the flow rate of the propulsion water in each individual propulsion unit, whereby such a change in the flow must be in a suitable combination depending on the desired or necessary maneuvering.

I denne mulighet for manøvrering er inkludert variasjon av hastighet ved konstant kurs, variasjon av kurs ved alle hastigheter, og endog manøvrering av skip fra stillstand, sånn som f.eks. perpendikulær avgang fra en brygge eller dreining omkring omkring et punkt. This possibility for maneuvering includes variation of speed at a constant course, variation of course at all speeds, and even maneuvering of the ship from standstill, such as e.g. perpendicular departure from a pier or turning around a point.

Ved en samtidig reorientering av fremdriftsvann-strømmen i alle fremdriftsenhetene kan det utføres en såkalt hydraulisk bremsing av skipet. By simultaneously reorienting the propulsion water flow in all the propulsion units, a so-called hydraulic braking of the ship can be carried out.

Skipets hastighet kan styres ved variasjon av strømningshastigheten til fremdriftsvannet, hvilket igjen kan oppnås ved å dreie de regulerbare blader i propellerpumpen. The ship's speed can be controlled by varying the flow rate of the propulsion water, which in turn can be achieved by turning the adjustable blades in the propeller pump.

En motsatt strømning av fremdriftsvann gjennom fremdriftsenhetens kanaler er gjort mulig ved negativ dreining av propellerpumpens regulerbare blader, mens pumpeakselens omdreinings-retning forblir den samme. An opposite flow of propulsion water through the propulsion unit's channels is made possible by negative rotation of the propeller pump's adjustable blades, while the direction of rotation of the pump shaft remains the same.

På grunn av et slikt arrangement kan akselerasjon eller deakselerasjon eller endog bremsing av skipet oppnås uten å forandre fremdriftsenhetenes rotasjonshastighet eller rotasjonsretning. Ved stopp av skipet kun for en kort tid (f.eks. for manøvreringsfor-mål), kan fremdriftsenhetens motor løpe med normal hastighet idet kun de regulerbare blad blir dreid til en nøytral stilling i hvilken bladene ikke frembringer noen vannstrøm. Hele styringen av skipet utstyrt med fremdriftsenheter i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, oppnås ved å styre de regulerbare blad til rotoren i hver enkelt fremdriftsenhet. I slike arrangementer er det ikke behov for reversible motorer. Due to such an arrangement, acceleration or deceleration or even braking of the ship can be achieved without changing the rotational speed or direction of rotation of the propulsion units. When stopping the ship only for a short time (eg for maneuvering purposes), the propulsion unit's engine can run at normal speed with only the adjustable blades being turned to a neutral position in which the blades do not produce any water flow. The entire control of the ship equipped with propulsion units in accordance with the present invention is achieved by controlling the adjustable blades of the rotor in each individual propulsion unit. In such arrangements there is no need for reversible motors.

Ved et hensiktsmessig arrangement av innløps- og utløpsåpninger oppnås en reduksjon av motstand under navigering, og med et hensiktsmessig arrangement av innløpsåpningene ved skipets baug blir fenomenet med baugbølge eliminert. With an appropriate arrangement of inlet and outlet openings, a reduction of resistance is achieved during navigation, and with an appropriate arrangement of the inlet openings at the ship's bow, the bow wave phenomenon is eliminated.

Det er videre mulig å tilveiebringe en meget mer effektiv grenselagvannstrøm rundt skroget ved hjelp av en hensiktsmessig anbringelse av nevnte innløps- og utløpsåpninger langsmed skroget, og spesielt i skipets akterparti. It is also possible to provide a much more efficient boundary layer water flow around the hull by means of an appropriate placement of said inlet and outlet openings along the hull, and especially in the stern of the ship.

Anbringelsen, formen og antallet av,fremdriftsenheter i samsvar med oppfinnelsen er basert på den lavest mulige spesifikke belastning av propellerpumpens blad for å redusere faren for kavitasjon og- for å sikre en større total hydraulisk virkningsgrad. The placement, shape and number of propulsion units in accordance with the invention are based on the lowest possible specific load on the propeller pump blade to reduce the risk of cavitation and to ensure a greater overall hydraulic efficiency.

Den totale hydrauliske virkningsgrad avhenger av The total hydraulic efficiency depends on

en større vannstrømning hvis utstrømningshastighet fra fremdriftsenhetene er relativt liten i sammenlikning med skipets navigerings-hastighet. a larger water flow whose outflow velocity from the propulsion units is relatively small compared to the ship's navigation speed.

Por å sikre denne større strøm av fremdriftsvann, er det nødvendig med en større diameter på inntaks- og utløpskanalene så vel som en større diameter på propellerpumpen i sammenlikning med hittil kjente utførelsesformer. In order to ensure this larger flow of propulsion water, a larger diameter of the intake and outlet channels as well as a larger diameter of the propeller pump are required compared to previously known embodiments.

Imidlertid for at dimensjonene til f reindrifts-enhetene i samsvar med dån foreliggende oppfinnelse skal holdes innenfor rasjonelle grenser, må innløps- og utløpskanalene ha en konisk form som konvergerer mot propellerpumpen. Avsmalningen eller konisi-teten til slike kanaler er ifølge oppfinnelsen optimal ved en vinkel på 8° som vist i den etterfølgende tegning. However, in order for the dimensions of the pure drive units in accordance with the present invention to be kept within rational limits, the inlet and outlet channels must have a conical shape that converges towards the propeller pump. According to the invention, the tapering or conicity of such channels is optimal at an angle of 8° as shown in the following drawing.

Slike innløps- og utløpskanaler gjør det mulig å oppnå en bedre total hydraulisk virkningsgrad, og en større fremdrifts-kratft i sammenlikning med fremdriftskrefter som hittil er oppnådd. Konsekvensen av alle de omtalte foranstaltninger er et betraktelig nedsatt brenselforbruk. Such inlet and outlet channels make it possible to achieve a better overall hydraulic efficiency, and a greater propulsive force compared to propulsive forces that have been achieved so far. The consequence of all the measures mentioned is a considerable reduction in fuel consumption.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er dette oppnådd ved hjelp av de karakteristiske trekk som er angitt i karakteristikken til det etterfølgende krav. According to the present invention, this is achieved by means of the characteristic features which are indicated in the characteristic of the following claim.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etter-følgende i forbindelse med et skjematisk utførelseseksempel av fremdriftssystemet anordnet i små, middels store og store skip med henvisning til den etterfølgende tegning som viser et delvis horisontalt tverrsnitt av et arrangement av to jet-fremdriftssett i baugen og to i akterenden av skipet, hvilke jet-fremdriftssett er anordnet speilsymmetrisk om skipets lengdeakse og har sine sugeinntak og fremdriftsutløpsåpninger i de hosliggende sidevegger. The invention will be described in more detail in the following in connection with a schematic embodiment of the propulsion system arranged in small, medium-sized and large ships with reference to the following drawing which shows a partial horizontal cross-section of an arrangement of two jet propulsion sets in the bow and two at the stern of the ship, which jet propulsion sets are arranged mirror-symmetrically about the ship's longitudinal axis and have their suction inlets and propulsion outlet openings in the adjacent side walls.

Arrangementet av fremdriftssett i samsvar med den utførelsesform som er vist i tegningen sikrer et mer effektivt arrangement av strømnings linjer omkring skipet for å redusere dets bevegelsesmotstand. The arrangement of propulsion sets in accordance with the embodiment shown in the drawing ensures a more efficient arrangement of flow lines around the ship to reduce its resistance to movement.

De to sugeinntak til fremdriftssettene som er arrangert speilsymmetrisk, kan for den utførelsesform når det er påkrevet, bli anbrakt ved baugen slik at sugeinntakene kommer til å ligge ved siden av hverandre. The two suction intakes for the propulsion sets, which are arranged mirror-symmetrically, can, for the embodiment when required, be placed at the bow so that the suction intakes will lie next to each other.

I tegningen er baugen angitt med 41, den høyre sidevegg med 44, og skipets bevegelsesretning er vist med en pil' plassert i skipets lengdeakse. Sugerøret som passerer inn i pumpen 2d, er angitt med ld og utløpsrøret med 3d. Akselen 21d kan svinges i en vinkel B mot skipets indre eller mot dets In the drawing, the bow is indicated by 41, the right side wall by 44, and the ship's direction of movement is shown with an arrow placed in the ship's longitudinal axis. The suction pipe passing into the pump 2d is indicated by ld and the discharge pipe by 3d. The shaft 21d can be swung at an angle B towards the inside of the ship or towards it

sidevegg. side wall.

Arrangementet av paret av fremdriftssett plassert ved skipets akterende kan i samsvar med behovene for skipets hydrauliske egenskaper, ha sugeinntakene plassert nærmere midten av sideveggene eller nærmere skipets akterende. Skipets høyre sidevegg 44' går via en avrunding over i akterenden 43. Suge-røret er angitt med tallet le, pumpen med 2e og utløpsrøret med 3e. Pumpens drivaksel 21e kan svinges i en vinkel 8.mot side-veggen eller mot skipets indre. Utformningen av akterenden 43 har ingen innflytelse på det essensielle ved den foreliggende oppfinnelse. The arrangement of the pair of propulsion sets located at the ship's stern can, in accordance with the needs of the ship's hydraulic properties, have the suction intakes located closer to the center of the side walls or closer to the ship's stern. The ship's right side wall 44' goes via a rounding into the stern end 43. The suction pipe is indicated by the number le, the pump by 2e and the discharge pipe by 3e. The pump's drive shaft 21e can be swung at an angle 8. towards the side wall or towards the interior of the ship. The design of the aft end 43 has no influence on the essentials of the present invention.

De essensielle komponentdeler til fremdriftsfestene er forsynt med de samme henvisningstall med tilføyde bokstaver e,d for deres spesielle plassering i forhold til skipsskroget. The essential component parts of the propulsion mounts are provided with the same reference numbers with added letters e,d for their particular location in relation to the ship's hull.

De viktigste komponenter til hvert fremdriftssett er sugerøret 1, propellpumpen 2, utløpsrøret 3 og drivakselen 21. Skipet og dets deler er angitt med h og sugeinntakets beskyttelsesnett med 12. Vannstrømmens retning er angitt med piler uten henvisningstall. The most important components of each propulsion set are the suction pipe 1, the propeller pump 2, the discharge pipe 3 and the drive shaft 21. The ship and its parts are indicated by h and the suction inlet protective net by 12. The direction of the water flow is indicated by arrows without reference numbers.

Likeledes og fortsatt innenfor oppfinnelsens ramme, Likewise and still within the framework of the invention,

er den detaljerte bestemmelse av sugerørets form og konisitet, propellpumpens form og størrelse, utløpsrørets form og konisitet, idet disse parametere blir nøyaktig bestemt etterat formålet med utformningen er blitt nøyaktig definert, f.eks. plasseringen og antallet av fremdriftssett. is the detailed determination of the shape and taper of the suction pipe, the shape and size of the propeller pump, the shape and taper of the outlet pipe, these parameters being precisely determined after the purpose of the design has been precisely defined, e.g. the location and number of progress sets.

Jet-fremdriftssettene, spesielt rotoren til propellpumpen, blir fortrinnsvis montert så dypt som mulig inne i skipet for at de beste formål i forbindelse med kavitasjon blir oppfylt. Disse forhold blir også forbedret ved riktig dimen-sjonering av sugerøret, f.eks. ved riktig valg av dets tverrsnitt og konisitet, videre ved et adekvat valg av rotorblader i propellpumpen, dvs. med lavere spesifikke belastninger. The jet propulsion sets, especially the rotor of the propeller pump, are preferably mounted as deep as possible inside the ship in order to fulfill the best purposes in connection with cavitation. These conditions are also improved by properly dimensioning the suction tube, e.g. by the correct choice of its cross-section and taper, further by an adequate choice of rotor blades in the propeller pump, i.e. with lower specific loads.

Skipets bevegelse i retning av akterenden oppnås ved The ship's movement in the direction of the stern is achieved by

å dreie propellbladene i pumpen slik at den virker motsatt. Manøvreringen av et skip blir spesielt effektiv ved en øket strømning gjennom enkelte sett eller gjennom jet-fremdrifts-åpninger. to turn the propeller blades in the pump so that it works the opposite way. The maneuvering of a ship becomes particularly effective with an increased flow through certain sets or through jet propulsion openings.

Fordelene ved løsningen ifølge den foreliggende oppfinnelse ligger i muligheten for at store skip kan nytte en grunnere havn enn skip av samme størrelse med propelldrift. The advantages of the solution according to the present invention lie in the possibility that large ships can use a shallower harbor than ships of the same size with propeller drive.

En videre fordel er at et slikt skip kan manøvreres ved egen hjelp i havnen. Et stort antall jet-fremdriftssett resulterer i en lavere spesifikk belastning på rotoren, spesielt i forbindelse med store skip, og ved fordelaktig plassering av sugeinntakene og fremdriftsåpningene er det gjort mulig en reduksjon av skipets bevegelsesmotstand under fart samt at nye, effektive former for skipsutformning gjøres mulig. Løsningen ifølge den foreliggende oppfinnelse bevirker ikke vibrasjoner i skipet slik tilfellet er med propelldrevne skip. A further advantage is that such a ship can be maneuvered with its own help in the harbour. A large number of jet propulsion sets results in a lower specific load on the rotor, especially in connection with large ships, and by advantageous positioning of the suction intakes and propulsion openings, it is made possible to reduce the ship's movement resistance during speed and that new, efficient forms of ship design are made possible. The solution according to the present invention does not cause vibrations in the ship as is the case with propeller-driven ships.

Claims

Hydraulic jet propulsion system in small, medium and large ships comprising a plurality of propulsion units viz.

two pairs of hydraulic jet propulsion sets arranged mirror-symmetrically about a vertical plane through the ship's longitudinal axis and arranged inside the hull, which propulsion units consist of water pumps driven by conventional engines, the water pump of each propulsion unit being connected on one side to an inlet channel and on its other side to a outlet channel, and where the inlet channels of the first pair of propulsion units are arranged at the ship's bow and their outlet channels are arranged near the place where the ship's side walls merge into the bow, and where the outlet channels of the second pair of propulsion units are arranged at the ship's stern, and that each inlet and outlet opening to the inlet and outlet channels is provided with a protective net, characterized in that the inlet channel" (ld; le) of each jet propulsion unit converges towards the pump (2d; 2e) with a maximum cone angle of 8° (the angle between the channel walls is thus 8 + 8 = 16°),

and where the pump (2d;2e) is constructed as an axial propeller pump with a rotatable adjustable propeller blade for reversing the water jet without changing the pump's direction of rotation as well as for regulating the water jet flow rate, and that the outlet channels (3d;3e) of each jet propulsion unit diverges from the pump (2d;2e) with a maximum cone angle of 8° (the angle between the channel walls is thus 8 + 8 = 16°), and that the inlet channels (le) of the second pair of hydraulic jet propulsion units are arranged near that location where the side walls (44') merge into the aft section (43), as the first as well as the second pair of hydraulic jet propulsion units at the ship's bow (4l) and stern (43) are arranged as deep as possible in the hull and below the that said elements must lie in the same horizontal plane.