NO312450B1 - Vannjetdrivaggregat for fartöy - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremdriftsanordning av vannjet-typen for et vannfartøy, ifølge kravinnledningen.

Som konvensjonelle fremdriftsanordninger av denne type, er det kjente anordninger (f.eks. JP 1-27517) i hvilke propellen er laget som et blad, og et antall av disse propellene er anordnet på en propellaksel, hvor propellene har ytre rør anordnet på ytre perifere deler for å gi trykk.

Dessuten er det beskrevet i JP 5-270486, en anordning som har et roterbart føringsblad anordnet ved et innløp for en sugekanal, for å endre retningen av innstrømmende vann til sugekanalen. Videre beskriver også JP 1-29200 en anordning som er utstyrt med et føringsblad for å lede eksternt vann til en finne som stikker ut under et sugeinnløp. Videre er det i JP 56-40078 for eksempel, også beskrevet en anordning i hvilken, når drivkraften blir redusert på grunn av at drivende materialer fester seg til et gitter på et sugeinnløp, en gaffelliknende del blir rotert bakover for å fjerne det drivende materiale.

Videre er det i JP 5-278683 også beskrevet en fremdriftsanordning i hvilken en avbøyningsplate er anordnet ved en bunnåpning, og en vannjet blir avbøyet forover med en roterbar klaff.

I konvensjonelle vannjet-fremdriftssystemer, skjønt høyhastighetsbevegelse er tillatt, siden bladbredden på skovlhjulet er kort, er det imidlertid et problem at det oppstår virvler med et økende turtall av skovlhjulet. Når hastigheten blir større, vil innstrømningsmengden av vann som kommer til en sugekanal ved en sideretning avta, og utvikle lavtrykksstrømningsregioner, som forårsaker kaviteringsfenomener på bladoverflatene av skovlhjulet, slik at det kan bli vibrasjoner og støy og en samtidig rulling. Og en anordning som har, som et middel for å hindre kavitasjon, et mobilt føringsblad plassert ved et sugeinnløp for å endre innstrømningsretningen til en sugekanal, kan dette utgjøre en hindring for innstrømningsvann i en høyhastighetsbevegelse. Og i en anordning som har et føringsblad anordnet utenfor et sugeinnløp, skjønt det er i stand til å øke innstrømningsmengden til en sugekanal, kan dette utgjøre en motstand mot vannstrømmen, når fartøyet beveger seg akterover eller gjør en sving, slik at det ikke oppnår en rask retningsendring.

Videre, i en anordning som er utstyrt med et gitter ved et sugeinnløp, skjønt det har en gunstig evne til å fjerne faste legemer så som drivende tre, kan slike materialer som har en fleksibel beskaffenhet feste seg til gitteret eller strømme inn i sugekanalen, og binde et skovlhjul, slik at den lavere ytelse forårsaker redusert drivkraft eller stopp. Og en anordning i hvilke vedhengende drivende materialer skal fjernes fra gitteret, er det nødvendig å redusere fartøyets hastighet, i tillegg til en manuell operasjon. Dessuten, i en anordning som har, ved en nedre del av en styresøyle, en avbøyningsplate anordnet for en revers driftsføring, kan den utgjøre motstand mot vannstrømmen ved høyhastig-hetsbevegelse.

Foreliggende oppfinnelse har som mål å frembringe en fremdriftsanordning som har en forbedret sugeytelse og en forbedret bevegelsesytelse, og en vannjet-fremdriftsanordning som fjerner drivende materialer som fester seg på et gitter under bevegelse, og som har liten reduksjon i revers drivkraft når den beveger seg akterover, og som er fri for plutselig bremsing eller lateral slipping når den utfører en endring mellom bevegelse forover og akterover. Dette oppnås med anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse slik den er definert med de i kravene anførte trekk.

I en fremdriftsanordning i hvilken et sugeinnløp er åpent ved fartøyets bunn i nærheten av akterenden, hvor vann som suges fra sugeinnløpet til en sugekanal blir satt under trykk av et skovlhjul anordnet i et skovlhjulhus, og en vannjet blir støtt ut fra en utløpskanal i en retning akterover fra akterenden, er det på skovlhjulakselen anordnet et antall spiralblader med skrå fase, hvilke spiralblader har sine ytre perifere deler nær en indre perifer overflate på skovlhjulhuset, for øket balanseringseffektivitet og øket volumetrisk effektivitet, og deres ytre perifere endedeler strekker seg til en sugeside, for at sugeinnløpet skal utformes bredt for øket sugeytelse, og for å tillate at drivende materialer som strømmer til sugeinnløpet passerer gjennom. Og en skålformet passasje er utformet med et lagerhus for skovlhjulakselen og skovlhjulhuset, og bak spiralbladene er det anordnet føringsblad som er utstyrt med et antall lange tvinnede føringsblad, slik at virvelstrømmer satt under trykk av spiralbladene blir ledet til å bli rette strømmer for øket fremdriftseffektivitet.

På en perifer del med åpen front, på sugeinnløpet til sugekanalen er det plassert en strømningsinnføringsdel av en buet form sett fra siden av fartøyets skrog, for å få vannstrømmene ved en nedre del av fartøyet under fart ledet i en bue langs strøm-ningsinnføringsdelen til sugeinnløpet, slik at vannstrømmen kommer jevnt inn også til en fremre del av sugekanalen i fartsretningen. I en sentral sone av sugeinnløpet er det anordnet en stabiliseringsplate, hvilken stabiliseringsplate er festet på fremre og bakre endedeler av sugeinnløpet 4, slik at det stikker under fartøyets bunn, for innretning av sugevannstrømmen til sugekanalen og for å hindre lateral slipping i en sving. I en for-akter retning av sugeinnløpet er det parallelle mobile gitter, som har sine akterender roterende dreibare på den bakre periferi av sugeinnløpet, og det er anordnet en fartssensor for fartøyet for å detektere fartøyets hastighet, og en omdreiningstallsensor for å detektere turtallet for spiralbladene, og videre en rotasjonsanordning som kan opereres, når fartøyet har en lavere hastighet under en innstilt verdi beregnet under prøvene fra antallet omdreininger av spiralbladene, for å forårsake at de mobile gitre går bort fra sugeinnløpet for sugekanalen for å fjerne drivende materiale fra gitrene med vannstrøm, under fart, for å gjenvinne fremdriftsytelsen.

Bak utløpskanalen er det dessuten anordnet en styredyse, hvilken styredyse har et revers utløp plassert i en bunndel av det, hvilket revers utløp er utstyrt, ved periferien ved en akterendeåpning, en vekslingsventil som er dreibart festet ved en baseendedel av den, slik at reversutløpet og et utløp på baksiden er i stand til å åpnes og lukkes, for en reduksjon av en revers drivkraft som skal minimaliseres under fart akterover. Det er også anordnet en turtallkontrollanordning som reagerer på vekslingsventilen når den roteres for veksling mellom bevegelse forover og akterover, for å redusere antallet omdreininger av spiralbladene og for at et forutbestemt tidsintervall skal gå før man gjenvinner antallet omdreininger, hvilken turtallkontrollanordning er sammenlåst med rotasjonsanordningen for å hindre plutselig bremsing av fartøyet og lateral slipping.

' Et antall spiralblader er viklet på en skovlhjulaksel anordnet ved akterenden, og et skovlhjulhus plassert over ytre perifere deler av spiralbladene. Skovlhjulhuset er utstyrt med traktformede sugeinnløp, et ellipseformet legeme og et utløp med en sammentrukket åpning, med en anordning som er utstyrt, på en innvendig perifer overflate bar sugeutløpet og på en innvendig perifer overflate foran utløpet, et antall vertikale innretningsplater som strekker seg i aksial retning fra skovlhjulakselen og et antall føringsblad for innretning av virvelstrømmer i aksial retning av skovlhjulakselen, for å

unngå påvirkning av kompliserte strømmer av vann nær akterenden, og spesielt med spiralbladene laget som skrå strømningsblad for økt drivkraft.

I den foran beskrevne utforming blir en vannmengde, så som sjøvann, suget opp fra sugekanalen for å leveres til startenden på spiralbladene når spiralbladene roteres. Det innstrømmende vann blir så satt under trykk når den kontinuerlige spiralbladover-flate av spiralbladene blir akselerert, for å overføres langs den skålliknende passasje av skovlbladhuset. Deretter blir de akselererte spiralvirvlende strømmer ført langs de vridde føringsblad i aksial retning av skovlhjulakselen, slik at de blir innrettet, for å støtes ut som en vannjet fra utstøterutløpet, akterover fra akterenden. En utløpssenterlinje er således i hovedsak det samme som en vannoverflate, med minimalisert løft, som tillater direkte bruk av vannstrømmene under trykk som er øket av spiralbladene. Og med de spiralformede blad som har ytre perifere endedeler som strekker seg til sugesiden, er det definert et vidt sugeinnløp så vel som en vid passasje for en forbedret sugeytelse, og for å tillate drivende gjenstander å passere gjennom, og å hindre at spiralbladene blir bundet, som av fibrer.

Når fartøyet er i fart, har vannstrømmene langs fartøyets bunndel lavt trykk bak den buede strøminnføringsdel utformet på frontåpningens perifere del av sugeinnløpet. Derfor blir vannstrømmene langs fartøyets bunndel suget til lavtrykksområdet og ført langs den ytre perifere overflate av strøminnføringsdelen, og strømmer inn i sugekanalen. Når man sjalter til høyhastighetsbevegelse, har den strøminnførende del de lavere trykk bak den, med øket vanninnstrømningsmengde. Følgelig unngår man at sugekanalen blir negativ i trykk ved den fremre del, hindrer kavitasjon, og tillater skovlhjulet å holde en sugeytelse. Den stabiliseringsplate som er anordnet i den sentrale sone av sugeinnløpet tjener som en hindring mot en forstyrrelse av innstrømmende vann til sugeinnløpet, og mot rulling i bevegelser med stor hastighet.

Drivende materialer som har en tendens til å strømme inn i sugekanalen blir hindret av gitrene, eller fanget slik at de holdes fra å strømme inn i skovlhjulhuset. Imidlertid, når tiden går, blir sugeinnløpet blokkert med drivende materialer som er fanget av gitrene, og forårsaker redusert sugeytelse og redusert fremdrift. Når således fartøyets hastighet blir redusert i forhold til turtallet av spiralbladene slik at bevegelseshastigheten blir redusert til under den innstilte verdi, blir gitrene automatisk rotert fra sugeinnløpet, bakover fra fartsretningen, slik at drivende materialer som er festet på gitrene blir vasket bort med vannstrømmen ved bunnen av fartøyet under fart, før gitrene blir rotert for å festes på sugeinnløpet. Ved å gjøre dette blir det en økning i sugeytelse, som tillater gjenvinning av hastigheten.

Deretter blir vannet som er satt under trykk og akselerert ved spiralbladene, støtt ut ved akterenden av styredysen, og på grunn av reaksjonskreftene ved utstøtingstrykket blir fartøyet drevet forover. Når fartøyet skal stoppes eller drives akterover, blir vekslingsventilen som stenger av reversutløpet av styringsdysen rotert mot utløpet, slik at utløpet blir stengt av sjalteventilen, og vannet under trykk blir støtt ut skrått nedover i fartsretningen og tillater rask veksling av full fart forover til stopp eller full fart akterover. Dessuten kan turtallet for spiralbladene reduseres i en forutbestemt tid under en veksling mellom bevegelse forover og akterover ved turtall-kontrollanordningen på spiralbladene, slik at man unngår en plutselig bremsing av fartøyet, og en samtidig bruk av stabiliseringsplaten for å hindre en skyvning av fartøyet. Videre, siden en drivkraftveksleinnretning er plassert inne i styringsdysen, gir den nesten ikke vannmotstand under fart forover. I tillegg, ved bevegelse akterover, blir utstøtt vann holdt fra spredning, uten å redusere drivkraften.

Når spiralbladene roterer, blir vann så som sjøvann suget fra sugeinnløpet i skovlhjulhuset, ført langs innretningsplaten til inngangsenden på spiralbladene, og overført langs rekken av vridde føringsoverflater av spiralbladene, idet vannet blir satt under trykk for å akselereres ved føringsoverflatene. Deretter blir den akselererte vann-strøm sluppet forbi føringsbladene for å renne som innrettede strømmer i skovlhjulets aksialretning, og støtes ut akterover fra den sammentrukne åpning av utløpet som ytterligere akselererte jetstrømmer, av hvilket en reaksjonskraft driver fartøyets skrog. Følgelig kan det hindres at vannstrømmer blir spredt og forårsaker kompliserte strømmer av vann fra nærheten av fartøyets akterende.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor figur 1 viser et delvis utsnitt sett fra siden av et fartøy i hvilket en vannjet-fremdriftsanordning er plassert, figur 2 viser et sideriss av en vannjet-fremdriftsanordning ifølge oppfinnelsen, figur 3 viser et sideriss som viser et skovlhjul og føringsblad av fremdriftsanordningen ifølge oppfinnelsen, tatt ut fra huset, figur 4 viser et sideriss i snitt, som viser en sugekanal av en vesentlig del av fremdriftsanordningen ifølge oppfinnelsen, og en arbeidstilstand for et mobilt gitter anordnet på sugekanalen, figur 5 viser et grunnriss, sett nedenfra, som viser et sugeinnløp for sugekanalen i fremdriftsanordningen ifølge oppfinnelsen, med et mobilt gitter festet på det, figur 6 viser et blokkdiagram av en skjematisk anordning av en styringsinnretning for en retnings-sjalteanordning og en anordning for å fjerne drivende materialer ifølge oppfinnelsen, figur 7 viser et flytdiagram av prosessoperasjoner av anordningen for fjerning av drivende materialer ifølge oppfinnelsen, figur 8 viser et sideriss av en anordning for sjalting av drivkraften ifølge oppfinnelsen, figur 9 viser et flytdiagram av prosessoperasjoner for drivkraft-sjalteanordningen ifølge oppfinnelsen, figur 10 viser et skjematisk sideriss, i snitt, som viser en annen fremdriftsanordning for fartøyer ifølge oppfinnelsen, og figur 11 viser et sideriss, i snitt med en vesentlig del av fremdriftsanordningen på figur 10, hvor et skovlhjulhus og spiralblader er anordnet.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives i mer detalj under henvisning til tegningene, der på figuT 1 henvisningstallet 1 viser et fartøy, hvor en motor 2 plassert ved akterenden av fartøyet 1 er tilkoplet en vannjet-fremdirftsanordning 3, hvor vann blir suget fra under fartøyets bunn og satt under trykk og akselerert, og en vannjet blir støtt bakover fra akterenden slik at reaksjonskraften fra denne driver fartøyet 1. Av fremdriftsanordningen 3 skal en detaljert beskrivelse gis under henvisning til figur 2. Ved bunnen av fartøyet 1, er det anordnet en sugekanal 5 som har et sugeinnløp 4, ved en skrå posisjon i forhold til fartsretningen, slik at vann så som sjøvann, som suges fra sugeinnløpet 4 har en økende strømningsmengde, når hastigheten blir høy. Henvisningstallet 6 er et skovlhjulhus kontinuerlig anordnet på sugekanalen 5, og en skovlhjulaksel 7 horisontalt anordnet i skovlhjulhuset 6 er koplet til en drivaksel 8 på motoren 2. Og på et nav 9 anordnet på skovlhjulakselen 7, er det akselsymmetrisk spiralviklet tre spiralblader 10 med en faseforskjell på 120° som vist på figur 3, med kontinuerlig vridde bladoverflater 10a for å sette trykk på og akselerere vannstrømmer i spiralsentrifugale retninger. En ytre perifer del 10b av spiralbladet 10 er plassert nær en indre perifer overflate av skovlhjulhuset 6, og spiralbladene 10 er i et antall som vil forbedre volumetrisk effektivitet og balanseeffektivitet. Ytre perifere endedeler 10c av spiralbladene 10 er dessuten forlenget til en sugeside, slik at det gjør sugeinnløpet for spiralbladene 10 videre for øket sugeytelse, og samtidig for å hindre at drivende materialer som strømmer inn i sugekanalen 5 blokkerer sugedelene av spiralbladene 10. Videre, når spiralbladoverflatene 10a har en stor bredde, vil innstrømmende fibrer eller liknende bli hindret fra å feste seg. Spiralbladene 10 kan være i et antall på fire i henhold til størrelsen på fartøyets skrog. Den indre perifere overflate av skovlhjulhuset 6 danner en parabolform som vist på figur 2, og en skålliknende passasje er dannet med skovlhjulhuset 6, navet 9 på skovlhjulakselen 7 og et lagerhus 11 på skovlhjulakselen 7.1 en passasje bak spiralbladene 10, er det anordnet totalt fire lange vridde føringsblad 12 forbundet ved begge ender med skovlhjulhuset 6 og lagerhuset 11 på skovlhjulakselen 7. Som vist på figur 3, er føringsbladene 12 laget ved inngangsenden slik at de er spiralformet lik spiralbladene 10, og ved utgangsenden slik at de er parallelle med en aksial linje av skovlhjulakselen 7, for å danne en passasje for utretning slik at spiralvirvelstrømmer av vann som er satt under trykk og akselerert av spiralbladene 10 blir ført slik at de blir parabolske ved inngangsenden av føringsbladene 12 og omformet til rette strømmer ved utgangsenden av føringsbanene 12, for å få vann under trykk ut fra utløpet 14 av en utløpskanal 13 som er innsnevret slik at den er åpen.

Sugeinnløpet 4 på sugekanalen 5 har en perifer del av åpningen på frontenden, en strøminnførende del 15 som er utformet slik at den er buet i sideriss som vist på figur 2 og 4. Ved strøminnføringsdelen 15, blir vannstrømmen som strømmer under fartøyets bunn suget bak strøminnføringsdelen 15, hvor et lavt trykk blir utviklet på grunn av vannstrømmene under fart, slik at de blir ført av en overflate på strøminnføringsdelen 15, og tillater at vannet blir levert til det fremre trinn av sugekanalen 5, sett i fartsretningen, hvor et lavtrykksområde vil oppstå. Sugeinnløpet har dessuten i en sentral sone en stabiliseringsplate 16, festet med endene til fremre og bakre åpningskanter av sugeinnløpet 15 slik at den stikker ned under fartøyets bunn, men den strekker seg i en for-akter retning. Stabiliseirngsplaten 16 er for å hindre forstyrrelse av vannstrømmen som strømmer inn i sugekanalen 5 og for å hindre rulling under høyhastighetsbevegelse, så vel som for å hindre lateral slipping når fartøyet endrer retning. Videre, som vist på figur 4 og 5, har sugeinnløpet 4 et antall faste gitre 17 som danner en bro mellom fremre og bakre åpningskanter på sugeinnløpet 4, parallelt med stabiliseirngsplaten 16. Videre, mellom de faste gitre 17, er det anordnet mobile gitre 18 for å stoppe innstrømning av drivende materialer til sugeinnløpet 4. Ved den bakre åpningskant av sugeinnløpet 4 er det anordnet lagre 20. Som vist på figur 5, understøtter lagrene 20 roterbart en støttearm 19, som har de mobile gitre 18 festet til den ved sine baseender. Støttearmen 19 er forbundet ved en ende til en ende av en veivaksel 21, hvilken veivaksel 21 er forbundet med den andre ende til et stempel 23 av en aktiveringssylinder 22. Når stempelet 23 utvides, skilles det mobile gitter 18 fra sugeinnløpet 4 av sugekanalen 5, roterer bakover i forhold til fartøyets fartsretning; slik at drivende materialer blir vasket bort fra de mobile gitre 18 med vannstrømmen under fart. Når stempelet 23 trekkes tilbake, blir de mobile gitre tilpasset sugeinnløpet 4.

Ved bunnen av fartøyet 1, som vist på figur 4, er det anordnet en pitotrørtype hastighetsføler 24 for å detektere hastigheten av fartøyet 1. For drivakselen 8 på motoren 2 er det anordnet en turtallføler 25 for å detektere turtallet av spiralbladene 10. Deteksjonssignalene for fartøyets hastighetsføler 24 og turtallføleren 25 blir overført som vist på figur 6 til en sentral prosessorenhet (CPU). I den sentrale prosessorenhet er det anordnet en hukommelse (ROM) for et program, som beregner en bevegelseshastighet for fartøyet 1 fra turtallet av spiralbladene 10, setter opp en tillatt reduksjonshastighet til en blokkering av gitrene 17 og 18 ved sugeinnløpet 4 og lagrer denne innstilte verdi, og når en abnormalitet detekteres, blir et styringssignal sendt til aktiveringssylinderen 22. De kontrolldata som skal lagres i hukommelsen for aritmetiske operasjoner er vist på figur 7: en referansehastighet VI beregnet på basis av turtallet av spiralbladene 10 som en første innstilling, den virkelige hastighet V2 av fartøyet 1, og en tillatt grensehastighet V når fartøyets hastighet er redusert med drivende materialer som er festet på gitrene 17 og 18. Og deteksjonssignalet for fartøyets hastighetsføler 24 på bevegelseshastigheten og deteksjonssignalet for turtallføleren 25 gjennomgår en sammenlikningsberegning, og når en forutinnstilt differensialhastighet er slik at V > VI - V2, dvs innenfor en tillatt grense, med en bestemmelse av ingen blokkering av gitrene 17 og 18 på grunn av drivende materiale, blir farten holdt som den er. Og hvis V < VI - V2, dvs hvis den tillatte grense er overskredet, vil et kommandosignal bli overført til en elektromagnetisk ventil av en hydraulisk krets, som forårsaker at stempelet 23 av aktiveringssylinderen 22 går ut, for å rotere de mobile gitre 18 bakover i forhold til fartsretningen. Og drivende materiale som er festet på gitrene 17 og 18 blir dermed vasket av, og støv og liknende blir vasket bort fra de mobile gitre 18 ved vannmotstand. Deretter, etter at en forutbestemt tid har gått, blir den elektromagnetiske ventil operert slik at stempelet 23 blir trukket tilbake, slik at de mobile gitre 18 blir rotert for å tilpasse sugeinnløpet 4. På denne måte kan anordningen fjerne drivende materiale fra gitrene 17 og 18 uten å redusere fartøyets hastighet. Ved enden av utløpskanalen 13, som vist på figur 8, er det anordnet en styringsdyse 26 som ligger rundt utløpet 14 for utløpskanalen 13. Ved styringsdysen 26, vil dens utløp 27 støte ut vann under trykk fra utløpskanalen 13, hvis reaksjonskraft driver fartøyet fremover. Ved en bunndel av styringsdysen 26, er det anordnet reversutløp 28, og en sjalteventil 29 innrettet for en åpne-lukke-operasjon av utløpet 27 og reversutløpet 28.

Sjalteventilen 29 er roterbart dreiet ved en baseende på en støttestang 30 anordnet ved en åpning nær endekanten av reversutløpet 28, hvor en ende av en leddstang 31 er forbundet. Leddstangen 31 har et dreiepunkt ved den andre ende og en endedel av et stempel 33 av en aktiveringssylinder 32. Når stempelet 33 trekkes tilbake, vil sjalteventilen 29 stenge reversutløpet 28 på styringsdysen 26, slik at vannjeten kommer ut fra utløpet 27 for å gi fartøyet fart forover. På den annen side, for fartøyet 1 som beveger seg forover skal falle av akterover, blir det tilbaketrukne stempel 33 ført ut, slik at sjalteventilen 29 roteres for å stenge utløpet 27. På denne måte, blir vannjeten presset ut fra reversutløpet 28, skrått nedover fra fartsretningen, for at fartøyet 1 skal sjalte fra bevegelse forover til bevegelse akterover. Sjalteventilen 29 er innrettet, når fartøyet 1 er i fart forover, for å passe tett sammen med bunndelen av styringsdysen 26 uten påvirkning av utpressingen av vannstrømmer, og også når fartøyet faller av akterover, er det slik at utpresset vann ikke blir spredt, når vannjeten har sin retning endret i styringsdysen 26.

Som vist på figur 8, er aktiveringssylinderen 32 av sjalteventilen 29 i kontakt med innsiden av styringsdysen 26, utstyrt med en operasjonsdetektor 34. Operasjonsdetektoren 34 detekterer en påbegynt glidning av aktiveringsstangen 35 forbundet med stempelet 33, og overfører et deteksjonssignal på dette, som vist på figur 6, til den sentrale prosessorenhet (CPU). På den annen side, er den sentrale prosessorenhet utstyrt med en hukommelse (ROM) av et program som er ansvarlig for deteksjon av en påbegynt glidning av stempelet 33 for å redusere turtallet for spiralbladene 10, og etter at en viss tid er gått, å forårsake en gjenvinning av turtallet. Som vist på figur 9, blir først en arm for forover/akterover-bevegelse endret fra forover-bevegelse til akterover-bevegelse, når operasjonen av aktiveringssylinderen 32 detekteres av operasjonsdetektoren 34, eller når et deteksjonssignal blir overført til den sentrale prosessorenhet. På basis av dette signal, blir en åpning for en brenselinjeksjonsdyse justert for å redusere turtallet av spiralbladene 10, slik at fartøyet får en redusert hastighet, og samtidig blir sjalteventilen 29 rotert mot utløpet 27 av styredysen 26, for å stenge utløpet 27. Deretter blir brenselinjeksjonsdysen åpnet igjen, for å øke turtallet for spiralbladene 10. Deretter, med vannjeten presset skrått nedover i forhold til en bevegelsesretning forover, vil fartøyet bevege seg akterover. På denne måte, i denne anordning blir turtallet av spiralbladene 10 redusert under en veksling mellom bevegelse forover og bevegelse akterover, for å hindre at det oppstår en plutselig bremsing og trykk på far-tøyets skrog. Henvisningstallet 36 er en aktiveringssylinder for å rotere styringsdysen 26 til venstre og høyre for å endre fartøyets fartsretning.

Som beskrevet ovenfor, er denne vannjet-fremdriftsanordning slik at den har spiralformede blad og et sugeinnløp av et skovlhjul som er stort, slik at sugeytelsen er god, og kontinuerlig kontakt av bladoverflatene utfører en trykkøkning og akselerasjon, og tillater således bevegelse med stor hastighet. I konvensjonelle vannjet-fremdriftsanordninger, når turtallet av et skovlhjul øker, på grunn av at skovlhjulet har smale bladoverflater, blir det utviklet virvler og lavtrykksområder av vannstrømmer som strømmer inn til sugekanalen, og forårsaker et kavitasjonsfenomen på bladoverflatene, hvilket produserer vibrasjoner og støy. De ytre perifere deler av spiralbladene er plassert nær den indre perifere overflate av et skovlhjulhus, og deres ytre perifere endedeler strekker seg til sugesiden, og derfor blir sugeinnløpet til spiralbladene forstørret, ved forbedret sugeytelse så vel som med øket sugestrømning på grunn av innføringseffekten av spiralbladene med kontinuerlig kontakt, hvilket tillater bevegelse med stor hastighet. Dessuten, fordi en passasje med en skålliknende form og lange vridde føringsblad er anordnet for innretning bak spiralbladene, blir spiral-virvelstrømmer ledet til å bli rette strømmer som tillater en øket fremdriftseffektivitet. Siden en buet strøm-innføringsdel er anordnet ved den fremre endeåpning av sugeinnløpet, blir vannstrømmene under fart ledet til en fremre del av en sugekanal, hvor områder med lavt trykk har en tendens til å oppstå, slik at vannstrømmene strømmer jevnt til sugekanalen, og hindrer kavitasjon. Videre, med en stabiliseringsplate ved sugeinnløpet, er det oppnådd en innretning av sugevannstrømmen til sugekanalen, hvilket hindrer rulling av fartøyet, så vel som lateral glidning ved endring av fartsretningen.

Når gitrene har drivende materialer festet til dem med redusert sugeytelse, kan slikt materiale automatisk fjernes fra gitrene. I konvensjonelle anordninger som har en sugekanal utstyrt med gitter, er det nødvendig å stoppe fartøyet eller å redusere hastigheten for å arbeide med å fjerne drivende materialer fra gitrene. En differensialhastighet blir imidlertid ikke beregnet mellom en referansehastighet og en målt hastighet, og mobile gitre blir rotert bakover for å tillate bruk av det gjennomstrømmende vann for bakover-bortvasking av støv og liknende som har festet seg på gitrene, uten behov for redusert hastighet eller manuelt arbeid for å fjerne drivende materialer. Dessuten kan bevegelse forover eller akterover oppnås ved å operere en sjalteventil anordnet inne i en styringsdyse. I konvensjonelle anordninger utgjør en sjalteinnretning en motstand mot vannet under fart forover, mens den foreliggende oppfinnelse er slik at, på grunn av at ingen sjalteinnretning utgjør en motstand mot vannstrømmen under fart, kan bevegelse forover eller akterover utføres uten å redusere drivkraften. Og under en endring av bevegelsesretning, i en forutbestemt tid har skovlhjulet et redusert turtall, og fartøyet har redusert hastighet før en sjalteing mellom bevegelse forover og bevegelse akterover, slik at fartøyet unngår en plutselig bremsing eller en lateral glidning.

I det følgende skal det beskrives en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Figur 10 og 11 viser et eksempel på et tilfelle i hvilket en fremdriftsanordning ikke er montert i et fartøys skrog, men installert utenfor. På figur 10 betegner henvisningstallet 41 et fartøys skrog, på hvilket akterenden er utstyrt med en motor 42 og en drivaksel 43 av motoren 42 er forbundet via en kopling 44 med en skovlhjulaksel 45 som stikker utenfor fartøyet. Som vist på figur 11, ved en ende av skovlhjulakselen 45, er det anordnet et konisk nav 46, forbundet ved dets spisse ende med en sirkelrundt konusliknende form, med skovlhjulakselen 45. Navet 46 er utstyrt med et antall spiralblad 47, hvilke spiralblad 47 har sine endedeler festet med fasene forskjøvet i perifer retning ved like intervaller. I denne utførelse er det viklet et par spiralblad 47, hvor spiralbladene 47 kan være tre eller fire, slik at de har en øket balanseeffektivitet, og også gir redusert vibrasjon.

I en ytre perifer sone av spiralbladene 47, er det plassert et skovlhjulhus 48, og ytre perifere deler av spiralbladene 47 er anordnet nær en indre perifer overflate av skovlhjulhuset 48. Skovlhjulhuset 48 har et sugeinnløp 48a som er traktformet slik at vannet kan strømme inn, avhengig av en strømningshastighet på grunn av sugekraften av spiralbladene 47 i rotasjon. En del 48b av skovlhjulhuset 48 er utformet med en ellipsoidformet bule slik at vannstrømmen har øket trykk på grunn av sentrifugalkrefter av spiralbladene 47 langs navet 46 og legemet 48b av skovlhjulhuset 48. Ved å øke antallet spiralblader 47 til tre eller fire, kan man oppnå en øket volumetrisk effektivitet og en økende innstrømningsmengde til skovlhjulhuset, så vel som et øket utløpstrykk.

Ved akterenden av skovlhjulhuset 48 er det anordnet et utløp 48c som er innsnevret til åpningen slik at vannstrømmen som er satt under trykk og akselerert ved spiralbladene 47 blir ytterligere akselerert for å presses ut som jetstrømmer akterover fra akterenden, og deres reaksjonskrefter driver fartøyets skrog forover.

Videre har skovlhjulhuset 48, bakenfor sugeinnløpet 48a og en indre perifer overflate foran utløpsåpningen 48c, et antall vertikale innretningsplater 49 som strekker seg i aksial retning fra skovlhjulakselen og føringsbladene 50 for å rette virvelstrømmer i aksial retning av skovlhjulakselen, slik at vannstrømmer som suges inn i skovlhjulhuset 48 blir levert til inngangsdelene til spiralbladene 47, og satt under trykk og akselerert slik at virvelstrømmer blir tømt ut fra endedelene av spiralbladene 47 som innrettede strømmer langs aksialretningen til skovlhjulakselen. Referansetallet 51 er et hengerblad for å henge ned fra skovlhjulhuset 48 fra fartøyets skrog 41, hvilket hengerblad er anordnet parallelt med aksen til skovlhjulakselen for å danne en begrensning mot kompliserte strømmer av vann som flyter nær akterenden. Henvisningstallet 52 er en hette for festing av spiralbladene 47, hvilken hette 52 imidlertid kan benyttes som understøttelsesmetall for føringsbladene 50, siden deres nedre deler kan være sammenkoplet. Henvisningstallet 53 er et ror for fartøyskroget 51.

I en slik fremdriftsanordning, når spiralbladene 47 roterer, blir vann suget fra sugeinnløpet 48a i skovlhjulhuset 48. Vannet blir levert langs retningsplatene 49 til begynnelsen på spiralbladene 47, og transportert langs kontinuerlig vridde overflater på spiralbladene 47, satt under trykk og akselerert ved føringsoverflatene. Deretter blir akselererte vannstrømmer omformet av føringsbladene 50 til rette vannstrømmer i retning av rotasjonsakselen, som blir presset akterover som ytterligere akselererte jetstrømmer fra utløpet 48c som er åpent, og deres reaksjonskrefter driver fartøyets skrog forover. Følgelig blir vannstrømmer hindret fra å bli spredt og forårsake kompliserte strømmer av vann nær akterenden, slik at vannstrømmen får øket trykk uten å slippe ut i alle retninger, og blir presset ut akterover for å gi en øket drivkraft. Videre, siden skovlhjulhuset er anordnet i den ytre perifere sone av spiralbladene, blir vannstrømmene nær akterenden hindret fra å bli opprørt, med redusert vibrasjon og redusert støy.

Claims (7)

1. Fremdritfsanordning av vannjet-typen for et vannfartøy (1), som induktivt suger vann ved fartøyets bunn og virvler, trykksetter og ensretter vannet for å generere vannstråler og støter vannstrålene ut bakut fra fartøyets akterende for å oppnå fremdrift, omfattende en kanaldel (5,6,13) som har en skrå sugekanaldel (5) med et vannsugingsinnløp (4) som åpner ved fartøyets bunn, en løpehjul-husdel (6) som er forbundet med sugekanaldelen (5) og er utformet med en perifer overflate som utgjør en moderat kurve, og en utstøtningskanaldel (13) forbundet med løpehjul-husdelen (6) og utformet med et vannjet-utstøtningsutløp (14) rettet mot fartøyets akterende, et lagerhus (11) anordnet på løpehjul-husdelen (6) på kanaldelen, en løpehjulaksel (7) som har en ende understøttet av lagerhuset (11) og en annen ende utenfor kanaldelen, et nav (11) anordnet på løpehjulakselen (7), flere spiralblader (10) utformet med hhv en indre perifer del viklet på navet (9) og en ytre perifer del (10) nær løpehjul-husdelens (6) indre perifere flate, og utformet for virvling, for å presse vann som er sugd via kanaldelen (5), og et antall føringsblader (12) som hvert er forbundet med hhv en radialt ytre ende med løpehjul-husdelen (6), og en radial indre ende med lagerhuset (11), hver utformet hhv ved en oppstrømsende for å være spiralformet og ved en nedstrømsende for å være parallelle med løpehjulakselens (7) akse, og utformet for å ensrette vannet som virvles og presses av spiralbladene (10), karakterisert ved at hvert spiralblads (10) ytre perifere

del (10b) er skråstilt i forhold til løpehjulakselen (7) og strekker seg på skrå og krysser navet (9) i et sideriss for å ha en ytre perifer endedel (10c) ragende ut mot sugekanaldelen (5), forbi navet (9) slik at spiralbladene (10) frembringer induksjonseffekten.

2. Fremdriftsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en buet vanninnføringsdel (15) anordnet på en del av fartøyets bunn ved den fremre ende av sugeinnløpet (4) på sugekanaldelen (5).

3. Fremdriftsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en gitterdel (18,19) som er dreibart anordnet på delen av fartøyets bunn ved en bakre kant av sugeinnløpet (4) på sugedukdelen (5) og en buet mekanisme (21,22,23) for å aktivere gitterdelen (18,19) til å rotere sugeinnløpets (4) bakre kant.

4. Fremdriftsanordning ifølge krav 3, karakterisert ved at den omfatter en hastighetssensor (24) for å detektere fartøyets hastighet i vannet, en turtallsensor (25) for å detektere spiralbladenes (10) turtall, og en kontroller for å styre aktiveringsmekanismen (21,22,23) av gitterdelen (18,19) som respons på bevegelseshastigheten (V2) av vannfartøyet detektert ved fartøyets hastighetssensor (24) og et antall omdreininger av spiralbladene (10) detektert ved turtallsensoren (25).

5. Fremdriftsanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at kontrolleren styrer aktiveringsmekanismen (21,22,23) slik at gitterdelen (18,19) roterer ved en posisjon fra sugeinnløpet (14) når en forutinnstilt verdi (V) overskrides ved en forskjell (V1-V2) mellom den detekterte bevegelseshastighet (V2) for vannfartøyet og en bevegelseshastighet (VI) av vannfartøyet, beregnet fra det detekterte antall omdreininger av spiralbladene (10).

6. Fremdriftsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en styringsdyse (26) operativt montert ved en oppstrømsende av denne til et ejektorutløp (14) ejektorkanaldelen (13), hvor styringsdysen (26) har et ejektorutløp (27) ved en nedstrømsende, og en operasjonsmekanisme (36) for å operere styringsdysen (26) til å roteres for å endre fartøyets bevegelsesretning.

7. Fremdriftsanordning ifølge krav 6, karakterisert ved at den omfatter et revers ejektorutløp (28) utformet ved en nedside av styringsdysen (26), mellom ejektorutløpet (14) på ejektorkanaldelen (13) og ejektorutløpet (27) på styringsdysen (26), en ventildel (30, 29) operativt montert på styringsdysen (26), en drivmekanisme (31,32,33,34,25) for å drive ventildelen (30,29) til å beveges mellom en ventilposisjon for å stenge revers-ejektorutløpet (28) og en ventilposisjon for å stenge ejektorutløpet (27) på styringsdysen (26), og en kontroller for å kontrollere drivmekanismen.