NO168881B - Kombinert ror- og propellinnretning. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en kombinert ror- og propellinnretning for fremdrift, styring og manøvrering av konvensjonelle skip og andre typer vannfartøyer, som heretter ganske enkelt vil bli betegnet som fartøyer.

Kombinerte ror- og propellinnretninger, såkalte aktive ror, er tidligere kjent, der det på det dreibare rorbladet er montert et lagerhus for en horisontal propellaksel for en propell som vanligvis ligger bak rorbladets bakkant, slik at vannstrømmen fra propellen strømmer forbi på begge sider av rorbladet, og slik at propellen følger med dreiebevegelsen av rorbladet under styring og manøvrering av fartøyet. Propellen blir vanligvis drevet av en elektrisk motor som er anordnet i propellens lagerhus. Ved slike aktive ror er det primære formål å frembringe en vannstrøm forbi roret for derved å øke eller høyne styre- eller roreffekten, spesielt ved lav hastig-het.

Det er også tidligere kjent såkalte rorpropeller eller rorfremdrivere, der propellen er opplagret i et lagerhus som er fast forbundet med roret. Propellen blir vanligvis plassert foran den fremre kant på roret og drives enten ved hjelp av en elektrisk motor som er anordnet inne i lagerhuset eller via en i lagerhuset anordnet vinkelveksel, som forbinder propellakselen med en vertikal drivaksel som strekker seg oppad gjennom en rørformet dreieaksel for ror-propell-kombinasjonen og er koblet til en drivmaskin i fartøyet. Ved denne sistnevnte type av kombinerte ror- og propellanordninger har propellen en fremdriftsfunksjon i tillegg til styrefunksjonen.

Slike kombinerte ror- og propellanordninger av sistnevnte type byr på mange fordeler og kan spesielt fordelaktig benyttes sammen med hovedfremdrifts- eller forpropellen, idet den kombinerte ror- og propellanordning fortrinnsvis plasseres rett etter og koaksialt på linje med hovedpropellen. I dette tilfellet drives hovedpropellen og propellen i den kombinerte ror- og propellanordning i motsattev rotasjonsretninger. Det er herunder funnet at den totale propellvirkningsgraden for fremdrift av fartøyet kan forbedres vesentlig på denne måte.

De før nevnte kjente ror- og propellanordninger hvor propellen er fast forbundet med roret og deltar i dreie-bevegelser av roret ved styring og manøvrering av fartøyet, er imidlertid beheftet med en rekke alvorlige ulemper. Når for eksempel roret dreies og derved den på roret fast monterte propellen, vil propellbladene bli utsatt for økede dynamiske krefter og større dreiemoment, fordi propellens akseretning ikke lenger ligger parallell med fartøyets bevegelsesretning i vannet. Disse dynamiske krefter og dreiemomentet på propellbladene er meget store ved stor fart og store rorvinkler og krever med hensyn på utmattingsrisikoen kraftige forsterkninger av propellbladene og disses festeanordninger samt propellnavet. Det skal i denne sammenheng bemerkes at de dynamiske krefter og dreiemomentet på propellen roterer. Den nødvendige forsterkning av propellbladene, disses festeanordninger og propellnavet medfører økede propellkostnader, idet økningen av propellnavets diameter minsker propellens virkningsgrad.

Når en slik kjent ror- og propellanordning benyttes sammen med en foran anordnet hovedpropell, er det en ytterligere ulempe at når roret dreies, vil propellen som er festet til dette, ved rorbevegelse bli forflyttet bort fra en stilling rett aktenfor og koaksialt med hovedpropellen, og dette vil selv ved moderate rorvinkler minske den ønskede og økede totalvirkningsgraden for to etter hverandre anordnede og med motsatte rotasjonsretninger drevne propeller.

Det er derfor et formål med foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en forbedret kombinert ror- og propellanordning som ikke er beheftet med de foran nevnte ulemper, men som forøvrig vil by på de samme fordeler som for en rorpropell- eller rorfremdriveranordning, og som også med en spesiell fordel kan benyttes sammen med en hovedpropell med motsatt rotasjon-retning, men som likevel kan benyttes alene for fremdrift, styring og manøvrering av konvensjonelle skip eller andre typer vannfartøyer.

Det i første rekke karakteristiske trekk for den kombinerte ror- og propellanordning ifølge oppfinnelsen fremgår av det følgende krav 1. Fordelaktige utførelsesformer og videre-utviklinger av den kombinerte ror- og propellanordning har de karakteristiske trekk som fremgår av de uselvstendige kravene.

Oppfinnelsen skal nå beskrives mer detaljert med henvis-ning til de medfølgende tegninger, som viser noen som eksempel anførte utførelsesformer, og hvor: Fig. 1 er et skjematisk oppriss, delvis i aksielt snitt, av et første utførelseseksempel av en kombinert ror- og propellanordning ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser på lignende måte en variant av utførelses-formen ifølge fig. 1,

fig. 3 viser på lignende måte en annen variant av utførel-sesformen ifølge fig. 1,

fig. 4 viser skjematisk og på lignende måte som på fig. 1, en andre utførelsesform av en ror- og propellkombinasjon ifølge oppfinnelsen, og

fig. 5 viser skjematisk og på lignende måte som på fig. 1, en tredje utførelsesform av en ror- og propellkombinasjon ifølge oppfinnelsen.

Den som eksempel og skjematisk på fig. 1 viste ror- og propellanordning ifølge oppfinnelsen omfatter et ror som generelt er betegnet med 1 og en propellenhet generelt betegnet med 2, som er plassert under bunnflaten 3 på et skip eller et annet sjøgående fartøy, f.eks. ved akterenden på et konvensjonelt skip eller sjøgående fartøy, idet skroget er bare delvis vist og da meget skjematisk.

Den på fig. 1 som eksempel og skjematisk viste ror- og propellanordning omfatter et ror som generelt er betegnet med henvisningstallet 1 og en propellenhet med 2, som er anordnet under bunnflaten 3 på skroget av skipet eller et annet vann-fartøy, f.eks. ved akterenden på et konvensjonelt skip eller sjøgående fartøy, idet skroget bare er delvis eller skjematisk vist. Roret l har en rørformet rorstamme 4 som strekker seg opp gjennom en åpning i bunnen 3 på skroget, og som er dreibart opplagret i og oppebåret av et lagersete 5 som omgir åpningen. Propellenheten 2 omfatter på lignende måte som for en såkalt roterbar thruster en propell 6 som «r montert på en ende av en horisontal propellaksel som er opplagret i huset 9, som i den viste utførelsesform antas å omfatte et vinkelvekselarrangement som forbinder propellen med en vertikal drivaksel 7. Driv-akselen 7 strekker seg fra vinkelvekselen i huset 9 og opp gjennom et rørformet stag 8 hvis nedre ende er festet til huset 9 og bærer dette. Den vertikale drivaksel 7 som driver propellen 6, er på passende og kjent måte (ikke vist) koblet til propellens drivmaskin (ikke vist), som er anordnet i fartøyet. Propellenhetens 2 bærestag 8 er dreibart opplagret og oppebåret i rorets rørformede rorstamme 4. I den som eksempel viste utførelsesform er propellenhetens hus 9 videre utstyrt med en nedadrettet lagertapp 10 som er dreibart lagret i den under huset 9 liggende del av roret 1. Dette medfører en forsterkning av såvel roret 1 som propellenheten 2 mot de opptredende krefter og er ikke nødvendig i alle tilfeller.

Inne i fartøyets skrog er den øvre enden av rorets 1 rørformede rorstamme 4 fast forbundet med en tannkrans 11 som er dreibart opplagret i en fast del 12 av skroget, og som er i inngrep med et tannhjul 13. Tannhjulet 13 drives av tilhørende styremotorer 14 for dreining av tannkransen 11 og dermed også rorstammen 4 og roret 1 på samme måte som for et konvensjonelt styremaskineri.

Anordningen ifølge oppfinnelsen omfatter videre en innretning som selektivt kan låse bærestaget 8 og dermed hele propellenheten 2 enten til skroget 12 på fartøyet i minst en gitt og fast posisjon, eller til rorstammen 4 for dreining sammen med denne. I den viste utførelsesform kan denne innretning omfatte en eller flere hydraulisk, pneumatisk eller elektrisk opererte stempler 15 med tapper som stikker frem fra begge sider av stemplene, og som kan forskyves mellom to forskjellige stillinger.

Ved hjelp av anordningen ifølge oppfinnelsen blir det mulig å låse propellenheten 2 i en fast posisjon under normal fremdrift av fartøyet, med propellakselen parallell med fremdriftsretningen for fartøyet og alltid beliggende rett aktenfor og koaksialt med forpropellen, hvis en slik skulle foreligge, mens roret 1 kan dreies ved hjelp av styremaskineriet 11, 13, 14 innenfor et normalt rorutslagsområde, f.eks. et område på 30-4 0 grader for å holde og styre en stø kurs. Derved elimineres alle de foran nevnte ulemper med de kjente kombinerte ror- og propellanordninger. Ved manøvrering av fartøyet ved lav fart kan på den annen side stemplene 15 plasseres i den andre av de to stillinger, der propellenhetens 2 bærestag 8 frigjøres fra skroget, og staget 8 blir i stedet forbundet med rorstammen 4. I denne tilstand kan roret 1 og propellenheten 2 dreies sammen ved hjelp av styremaskineriet 11, 13, 14 til en hvilken som helst vinkelposisjon, og hvis ønsket for eksempel 360 grader rundt. Herved oppnås det en meget god manøvrerbarhet ved at propellenhetenes trekkraft kan rettes inn i en hvilken som helst ønsket retning. Når propellenheten 2 på denne måte låses fast til roret 1, vil selvsagt og fortrinnsvis propellakselen strekke seg parallelt med rorplanet.

Fig. 2 og 3 viser varianter av den på fig. 1 og foran beskrevne utførelsesform ifølge oppfinnelsen, og viser primært at roret 1 kan være utformet på mange ulike måter med en anordning ifølge oppfinnelsen, f.eks. i samsvar med ror-overflaten som kreves for den aktuelle anvendelse.

Når en del av roret l, slik som vist med utførelsesformene ifølge fig. l og 3, ligger aktenfor den motstående ende av huset 9 i forhold til propellen 6, har denne ende av huset 9 fortrinnsvis en halvkuleform, slik som vist med utførelses-formen ifølge fig. 1 eller en halvsylindrisk form, slik som vist på fig. 3. Denne del av roret 1, som ligger aktenfor huset 9, har i tillegg en frontkant eller fremre kant som vender mot huset, og som er tilpasset til halvkuleformen eller den halvsylindriske form på huset, idet rorets dreiesentrum i hovedsaken faller sammen med sentrum for den halvkuleformede eller halvsylindrisk formede enden av huset 9. Videre kan den aktenfor huset 9 beliggende del av roret 1 være utformet eller forsynt med en fortykkelse eller såkalt bulb, som slutter seg strømlinjeformet til huset 9. Denne form medfører de minst mulige forstyrrelser i vannstrømmen forbi huset 9 og roret 1.

Ved utførelsesformer, der roret 1 ligger både over og under propellenheten 2, kan med fordel rorprofilen for den rordel som ligger over propellenheten 2 og profilen for rordelen under propellenhetene 2 ha en usymmetrisk form, med en slik innløpsvinkel og profilbue at rotasjonsstrømningen i propellstrålen reduseres. Derved forbedres propellens virkningsgrad.

I sin alminnelighet kan rordelen på en kombinert ror- og propellanordning ifølge oppfinnelsen utformes på mange forskjellige i og for seg kjente måter. Rorbladet kan for eksempel være utstyrt med en dreibar klaff ved akterenden for å forbedre roreffekten. Rordelen kan alternativt være utformet som et såkalt "rotating sylinder rudder", og i dette tilfellet er det på den fremre kant av rorbladet montert en roterende sylinder. Et annet alternativt er at rorbladet ved underkanten og/eller overkanten er utstyrt med i og for seg kjente ende-plater.

Naturligvis kan propellen i en kombinert ror- og propellanordning ifølge oppfinnelsen enten ha faste blad eller innstillbare blad. I det sistnevnte tilfellet kan variasjons-området for propellbladenes stigningsvinkel være så stort at bladene kan innstilles i det vesentlige parallelt med propell-aksen, dvs. i kjølvannet. Dette er spesielt fordelaktig hvis det kan tenkes forhold der skipet eller et lignende vannfartøy drives frem uten bruk av propellen 6, for eksempel ved hjelp av en forpropell. Ved en anordning ifølge oppfinnelsen kan videre propellenheten omfatte to propeller, som kan være motsatt roterende propeller, i stedet for en enkelt propell, slik som i de viste og beskrevne utførelsesformer.

I stedet for at propellen 6 drives fra et inne i fartøyets skrog anordnet drivmaskineri via en vertikal drivaksel 7 og en inne i huset 9 anordnet vinkelveksel, kan propellen 6 drives ved hjelp av en drivmotor som er anordnet inne i huset 9 og er koblet til propellakselen, og denne drivmotor kan passende være en elektrisk eller hydraulisk motor.

Fig. 4 viser skjematisk og på lignende måte som på fig. 1 en annen utførelsesform for en kombinert ror- og propellanordning ifølge oppfinnelsen. Denne utførelsesform skiller seg fra den ifølge fig. 1 til 3 viste utførelsesform ved at selve propellenhetens 2 stag 8 ved den øvre kant er tilsluttet en tannkrans 16 som er i drivinngrep med et antall tannhjul 18, som igjen drives av et tilsvarende antall styremotorer 17 som er koblet til tannhjulene 18. I denne utførelsesform er såvel rorstammen 4 og propellenhetens 2 stag 8 koblet til styremaskineriet 11, 13, 14 respektive 16, 17, 18 inne i fartøyet, slik at roret 1 og propellenheten 2 kan dreies og innstilles i ulike retninger uavhengig av hverandre. Derved kan naturligvis samtlige av de foran beskrevne fordeler med utførelsesformen ifølge fig. 1 oppnås, og samtidig oppnås den ytterligere fordel at roret l og propellenheten 2 får full frihet til å innta de nøyaktige innbyrdes stillinger som er mest passende i enhver situasjon og under enhver driftstilstand.

Fig. 5 viser skjematisk og på lignende måte som fig. 1 en ytterligere utførelsesform av en anordning ifølge oppfinnelsen. I denne utførelsesform er propellenhetens 2 bærestag 8 direkte opplagret og oppebåret i setet 5 i fartøyets skrog, og topp-enden av staget er koblet til styremaskineriet 11, 13, 14, slik at propellenheten 2 kan innstilles i en hvilken som helst ønsket retning. I dette tilfellet er roret 1 dreibart lagret på og oppebåret av propellenhetens 2 bærestag 8.

Inne i propellenhetens 2 hus 9 er det anordnet et styremaskineri (ikke vist detaljert), og ved hjelp av dette kan roret 1 dreies i forhold til propellenheten 2 for å holde og styre fartøyet på stø kurs under normal fremdrift av fartøyet, hvor propellenheten 2 ved hjelp av styremaskineriet 11, 13, 14 holdes i en fast stilling i forhold til fartøyet, og hvor propellakselen holdes parallell med fremdriftsretningen for fartøyet. Dette rorstyremaskineri kan for eksempel omfatte servomotor som er koblet til roret 1, f.eks. ved hjelp av en veiv 19 og en koblingsblokk som løper i et spor 20 utformet i roret 1. En slik styremaskin, f.eks. i form av servomotorer, for dreining av roret 1 i forhold til propellenhetens 2 bærestag 8, kan også plasseres på den øvre ende av bærestaget 8 inne i fartøysskroget, og kan være koblet til det dreibare ror 1 ved hjelp av en koblingsstang, som strekker seg aksialt gjennom det rørformede bærestag 8 og som ved den nedre ende bærer en veiv, lignende veiven 19.

Som det fremgår klart av det' foranstående er det mange ulike utførelsesformer av den kombinerte ror- og propellanordning ifølge oppfinnelsen, og det er også mulig med varianter og modifikasjoner av de som er vist <p>g beskrevet. Anordningen ifølge oppfinnelsen behøver for eksempel ikke nødvendigvis å være montert under bunnen av fartøysskroget, men kan i stedet være montert bak akterenden av fartøyet, der den oppebæres og opplagres i et lagerhus fast tilknyttet skrogets hekkbjelke.

Det er også lett å forstå at det finnes flere fremgangsmåter til å låse propellenheten selektivt enten til fartøys-skroget eller til den dreibare rordel, og at de beskrevne og viste fremgangsmåter for å låse propellenheten kun er eksempler på slike.

Claims (10)

1. Kombinert ror- og propellanordning for fremdrift, styring og manøvrering av et vannfartøy, omfattende en rorenhet med et ror (1) som kan dreies i forhold til vannfartøyet om en hovedsakelig vertikal aksel, og som er bygget sammen med en propellenhet (2), som omfatter en propell (6) anordnet på en i hovedsaken horisontal propellaksel som er roterbart opplagret i et hus (9) som er dreibart i forhold til vannfartøyet om en i hovedsaken vertikal aksel, karakterisert ved at den i hovedsaken vertikale dreieakse for roret (1) og for propellenheten (2) i det vesentlige faller sammen, og at propellenheten (2) alternativt holdes i en fast stilling i forhold til vannfartøyet uavhengig av dreiningen av roret (1) eller bringes til å rotere sammen med roret (1).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det dreibare roret (1) omfatter en rørformet rorstamme (4) som strekker seg oppad i vannfartøyet og er dreibart opplagret i dette, og at propellenheten (2) omfatter et stag (8) som ved sin nedre ende er fast montert i propellenhetens hus (9) og som strekker seg oppad gjennom den rørformede rorstamme (4) for roret (1) og er opplagret for dreining i rorstammen (4).

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at rorstammen (4) og staget (8) er koblet til individuelle styremaskiner (11, 13, 14 og 16, 17, 18) for individuell dreining av roret (1) respektive propellenheten (2) i forhold til vannfartøyet.

4. Anordningen ifølge krav 2, karakterisert ved at rorstammen (1) er koblet til en styremaskin (11, 13, 14) for dreining av roret (1) i forhold til vannfartøyet, og at organ (15) er anordnet for selektiv låsing av propellenhetens (2) stag (8) alternativt til rorets rorstamme (4) for dreining sammen med denne, eller til vannfartøyet (3, 12) i en eller flere faste stillinger.

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at propellenheten (2) omfatter et i hovedsaken vertikalt stag (8), hvis nedre ende er fast montert i og bærer propellenhetens (2) hus (9) og strekker seg oppad i og er opplagret og oppebåret for dreining i vannfartøyet (3), at roret (1) er opplagret for dreining i og er oppebåret av staget (8), at staget (8) er koblet til en styremaskin (11, 12, 13) for dreining av propellenheten (2) i forhold til vannfartøyet, og at propellenheten (2) omfatter organer (19, 20, 21) som er koblet til roret (1) for dreining av roret (1) i forhold til propellenhetens (2) stag (8).

6. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at propellenhetens (2) hus (9) er anordnet i en uttagning i roret (1), og at roret strekker seg både over og bak den i forhold til propellen (6) motsatte ende av propellenhetens (2) hus (9) og eventuelt til og med nedenfor dette.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at den i forhold til propellen motsatte ende av propellenhetens (2) hus (9) har en delsfærisk eller delsylindrisk form, og at den rordel som ligger bak denne ende av huset (9) har en fremre kant eller frontkant som er støttet opp til denne husende og en dreieakse som i hovedsaken faller sammen med krumningssenteret for denne delsfæriske eller delsylindriske form.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved-' at den bak propellenhetens (2) hus (9) beliggende del av roret'har en fortykning som slutter seg strømlinjeformet til huset (9).

9. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 6 til 8, karakterisert ved at den del av roret som ligger over propellenhetens (2) hus (9) og den del av roret som ligger under huset (9), har en asymmetrisk form med en innløps-vinkel og profilbue som er slik at en rotasjonsstrømning i propellstrålen motvirkes.

10. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9, karakterisert ved at propellenheten (2) omfatter to etter hverandre anordnede propeller som drives med motsatte rotasjonsretninger.