NO334694B1 - Anordning i et motroterende fremdriftssystem (CRP). - Google Patents

Abstract

I et motroterende fremdriftssystem (eRP) hvor akterpropellen (22) og forpropellen (6) har motsatte rotasjonsretninger og akter- og forpropellene er anordnet mot hverandre, er forpropellen anordnet med en navkapsel (30) hvori minst to likt fordelte strømningsplater (28) er anordnet på kapselen (30) og hvor strømningsplatene (28) strekker seg radielt ut fra kapselen (30).

Description

Søknaden vedrører en anordning i et motroterende frem driftssystem (CRP).

Fremdriftssystemet er vanligvis plassert i den akterenden i et marint fartøy. Propellene er utstyrt med navkapsel som normalt dekker propellfesteboltene. Sirkulasjo-nen av vann rundt hvert forovervendende propellblad former en strømvirvel nær navet før de samles til én navstrømvirvel. Denne navstrømvirvelkavitasjonen er kjent for å være svært skadelig for fremdriftsenheten og roret bak hovedpropellen. Navvirvelen er i seg selv erosiv, men kan også indusere andre skadelige former for kavitasjon på konstruksjonen, foreksempel på propellenheten eller akterpropell-bladet.

Spesielt ved CRP-fremdriftskonseptet, hvor en annen propell er anordnet nært hovedpropellen, kan dette forårsake omfattende skader. Justering av fremdriftsenheten er ikke helt tilstrekkelig på grunn av erosive navvirvler. Disse vil forkorte vedli-keholdsintervallene til fremdriftssystemet, noe som øker de totale kostnadene.

En vanlig metode å unngå navvirvelkavitasjon på, er ved bruk av en butt kapsel etter propellen som fjerner navvirvler som oppstår grunnet stor spredning etter navkapselen. I tilfeller med motroterende propell, kan denne metoden ikke brukes, siden spredningen utløser kavitasjon på akterpropellene, spesielt når akterror-propell kjøres i styremodus, slik at rorpropellen dreies med en vinkel. Dermed er for- og akterpropellene ikke koaksiale og bladene til akterpropellen vil under sin rotasjon krysse separasjonssonen.

Kjent teknikk på området fremgår av WO 01/54971, EP 0255136, EP 0758606 og DE 606119. Særlig viser WO 01/54971 et motroterende frem driftssystem omfattende en akterpropell installert på en dreibar rorpropell, og en forpropell. Propellene er anordnet langs samme aksielle linje, har motsatte rotasjonsretninger, og er anordnet mot hverandre, og hvor forpropellen håret nav med kapsel.

Følgelig er det en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en ny anordning som løser problemene forårsaket av strømvirvler. Denne hensikten opp-nås for CRP-systemet ved trekk som angitt i kravene 1 og 11.

Ytterligere fordelaktige modifiseringer av oppfinnelsen erkarakterisert vedtrekkene i de uselvstendige krav.

Oppfinnelsen vil redusere eller fjerne de ovenfor nevnte problemene ved CRP-fremdriftskonseptet og dermed beskytte akterpropellen og hele frem driftsenheten mot skader. Oppfinnelsen vil bedre evnen til å styre fremdriftsenheten bak forpropellene uten skader fra erosiv navvortexkavitasjon og uten farlig kavitasjon på bladene etter navet av frem overrettet kavitasjon. Dette vil føre til en lenger levetid og redusere reparasjonskostnadene til fremdriftsenheten.

Oppfinnelsen er basert på en idé om å bryte strømmen av virvler forårsaket av bladene på forpropellen. Navkapselen til propellen har et ytre utseende som mer de-taljert er formet slik at det består av minst to likt fordelte strømningsplater som rager ut fra den ytre overflaten til navkapselen. Antallet strømningsplater er i prak-sis ikke høyere enn åtte, mens fire strømningsplater gir det mest effektive resulta-tet.

På den annen side bør kapselen selv være godt strømlinjeformet med forholdet mellom kapseldiameter og kapsellengde på ikke mer enn to. Dette frembringer et fravær av utviklet separasjon etter navkapselen med plater og gjør det mulig å fjerne bladkavitasjon i separasjonssonen etter fornavet når rorpropellen ikke er koaksial med forpropellen.

Fraværet av navvivler tillater en sikker drift av akterpropellen og den styrbare fremdriftsenheten. Oppfinnelsen er fordelaktig å implementere, siden det ikke kre-ver ytterligere endringer av strukturen, driften av fremdriftssystemet eller dens periferienheter. Videre kan oppfinnelsen tilpasses også til fremdriftsanordninger i bruk, siden oppfinnelsen hovedsakelig utføres ved en spesiell utforming av en sepa-rat komponent.

Ifølge et trekk ved oppfinnelsen er det installert en godt strømlinjeformet navkapsel på forpropellen mellom to propeller for å unngå separasjon etter fornavet.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen har navkapselen til forpropellen, strømnings-plater som er rette og lik hverandre. Dette gir en optimal effekt og en balansert utforming.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen er antallet strømplater uavhengig av antallet blad på forpropellen og posisjonen til strømningsplatene er uavhengige av posisjonen til bladene på forpropellen. Dette trekket forenkler prosjektering og montering av navkapselen, siden det ikke er noe behov for å rette inn strømningsplatene til bladene på propellen. Den samme oppbyggingen av navkapselen kan brukes i for-skjellige propellkonfigurasjoner.

Et annet ytterligere trekk ved oppfinnelsen er at den diametrale avstanden mellom kantspissene til platene er i området 0,4-2 ganger maksimum navdiameter. Innen dette området er effektiviteten til den oppfunne anordningen spesielt fordelaktig.

Strømningsplatene er festet til navkapselen enten ved å bli fastgjort på navet til sveising eller ved hjelp av bolter. Størrelsen og formen på strømningsplatene er lett å endre og variere hvis dette er nødvendig, avhengig av respektive betingelser. Hvis strømningsplatene brukes på fartøy i bruk, kan denne muligheten være attrak-tiv. Alternativt kan navkapselen støpes som ett stykke med strømningsplatene, hvorved navkapselen kan behandles som et helhetlig stykke.

Ifølge ytterligere fordelaktige trekk, er akterpropellen dreibar og akterpropellen brukes til å drive fremover og styre fartøyet.

Detaljer ved en foretrukket utførelse, så vel som fordeler og videre trekk ved oppfinnelsen vil komme frem fra den følgende beskrivelsen og fra figurene. I figurene: - Figur 1 viser en skjematisk skisse av et CRP arrangement ifølge oppfinnelsen.

- Figur 2a er et sidesnitt av en navkapsel ifølge oppfinnelsen.

- Figur 2b viser en skisse av en navkapsel som i figur 2a, sett forfra.

Figur 1 viseren fremdriftsinnretning 2 med motroterende propeller (CRP), plassert under skroget på fartøyet. Hovedfremdriftspropellen, også kalt en forpropell 6, er anordnet på hoveddrivaksen 8 som er holdt oppe via lager til skroget 4 på skipet. Forpropellen 6 drives for eksempel av en drivenhet slik som en dieselmotor, direkte eller via et elektrisk drivorgan som drives av en dieselgeneratorenhet ved hjelp av en frekvensomformer, ifølge velkjent teknikk. Drivenheten og lagrene og andre trekk ved kraftoverføringen bruker vanlig, godt kjent teknikk. Det er ingen grunn til å forklare denne i detalj for å forstå oppfinnelsen. Forpropellen 6 omfatter et nav 10 anordnet på drivaksen 8 og propellbladet 12 festet til navet 10. Antallet blader, helningen til bladene og størrelsen på bladene bestemmes ved dimensjonering av fremdriftssystemet for skip og kan variere fra tilfelle til tilfelle. Helningen på bladene kan også være regulerbar.

Skroget 4 til skipet er utformet slik at bunnen av skroget krummer over forpropellen 8 og bunnen fortsetter på et høyere nivå etter forpropellen. Dermed er bunnen 14 på den bakerste delen av skipet høyere enn bunnen 16 på skipet foran forpropellen. Under bunnen 14 er det anordnet en dreibar styreanordning 18 som består av en asimut propellenhet, som for eksempel en AZIPOD® enhet, som styrer og driver fartøyet fremover. Styreanordningen 18 omfatter en aksel 20 som er under-støttet for å være dreibar 360° rundt sin vertikale akse. En strømlinjeformet kled-ning 21 som dekker drivmotoren til styrepropellen 22, er festet under akselen 20. Styrepropellen 22 drives av drivaksen 24 som er plassert på samme nivå som ak-sen 8 til forpropellen.

Ifølge CRP-konseptet vender den strømlinjeformede navkapselen 30 til forpropellen 6 og navkapselen 26 til styrepropellen 22 mot hverandre og forpropellen 6 og styrepropellen 22 roterer i motsatt retning når skipet beveger seg forover. Når man skal endre retningen på skipet, dreies styreanordningen 18 rundt den vertikale ak-sen til akslingen 20 med den hensikt å utføre den ønskede styrehandlingen.

De roterende planene eller bladene til for- og styrepropellene er lenger fra hverandre enn den doble diameteren til forpropellen når propellene vender mot hverandre. Navkapselen til forpropellen 6 og navkapselen 26 til styrepropellen er dermed plassert mye nærmere hverandre. Strømvirvlene og spenningen forårsaket av dette påvirker derved i stor grad navkapselen til forpropellen og også styrepropellen. Ifølge teoriene bak den foreliggende oppfinnelsen er navvirvelkavitasjonen og ak-terpropellbladkavitasjonen med deres skadelige effekter minimalisert ved å anordne et godt strømlinjeformet nav 30 etter forpropellen og strømningsplater 28 på navkapselen 30.

Ifølge en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen er fire strømningsplater 28 montert

symmetrisk eller med lik avstand mellom hverandre på den ytre overflaten av navkapselen 30 som vist i figurene 2a og 2b. Figuren 2a er et sidesnitt og figur 2b er et snitt sett forfra av navkapselen, når man ser fra akterenden til fartøyet. Navkapselen har en lengde L og diameter D hvorved forholdet D/L ikke er høyere enn 2. Strømningsplatene er rette plater som er sveist eller festet med bolter til overflaten på hovedpropellen av kapselen 2. Strømningsplatene 2 kan også støpes sammen med hele propellnavkapselen. Strømningsplaten monteres på hele lengden av kap-

seloverflaten og strømningsplatene er knyttet til hverandre på utsiden av kapsel-overflaten og strekker seg litt over toppkanten av kapselen. I dette eksempelet er høyden til strømningsplaten ikke større enn de radielle dimensjonene til kapselen. Dermed strekker ikke strømningsplaten seg utover diameteren til navkapselen. Strømningsplatene rager ut i en radiell retning fra navkapseloverflaten og de instal-leres i retningen til propellaksen uten noen helning. Det har blitt vist at avstanden mellom kantspissene til strømningsplatene kan variere i området 0,4 til 2 ganger maksimal navdiameter D. Følgelig tilsvarer dette området rundt 0,12 til 0,4 ganger propelldiameteren.

Antallet strømningsplater er ikke bundet opp til antallet propellblad og kan varieres fra to til åtte mens fire strømningsplater er funnet å være fordelaktig. Posisjonering av strømningsplatene er heller ikke bundet til posisjonen til propellbladene, men de kan være sammenfallende eller på siden av hverandre.

Oppfinnelsen har blitt beskrevet over ved å bruke en variant som eksempel. Oppfinnelsen kan ha mange andre utførelser, hvor omfanget av oppfinnelsen er definert i kravene.

Claims (11)

1. Innretning i et motroterende fremdriftssystem (CRP), hvilket frem driftssystem omfatter en akterpropell (22) installert på en dreibar rorpropell (18) og en forpropell (6) installert på en aksel (8) eller på en rorpropell, hvilke propeller er anordnet i hovedsakelig samme aksielle linje hvorved akterpropellen (22) og forpropellen (6) har motsatte rotasjonsretninger og akter og forpropellene er anordnet mot hverandre, og hvor propellene har et nav med en kapsel, karakterisert vedat minst to likt fordelte strømningsplater (28) er anordnet på kapselen (30) til forpropellen (6) og at strømningsplatene (28) strekker seg radielt ut fra kapselen (30).

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert vedat fornavkapselen (30) er godt strømlinje-formet.

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat fornavkapselen (30) har en diameter til lengdeforhold som ikke er høyere enn 2.

4. Innretning ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert vedat strømningsplatene (28) er rette og lik hverandre.

5. Innretning ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert vedat antallet strømningsplater (28) er uavhengig av blader (12) på forpropellen (6) og posisjonen til strømningsplatene (28) er uavhengige av posisjonen til bladene på forpropellen.

6. Innretning ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert vedat avstanden mellom kantspissene til platene (28) er i området 0,4 til 2 ganger maksimum navdiameter.

7. Innretning ifølge et av kravene 1 til 6, karakterisert vedat platene (28) er integrert med kapselen (30).

8. Innretning ifølge et av kravene 1 til 6, karakterisert vedat platene (28) er festet til kapselen (30) ved sveising eller med bolter.

9. Innretning ifølge et av kravene 1 til 8, karakterisert vedat akterpropellen (22) er dreibar og at akterpropellen (22) brukes til å drive frem og styre fartøyet.

10. Innretning i følge kravene 1 til 9, karakterisert vedat akterpropellen (22) som kommer etter forpropellen (6) har en strømlinjeformet kapsel (26).

11. Innretning i et motroterende fremdriftssystem (CRP) omfattende en akterpropell (22) montert på en dreibar rorpropell (18) og en forpropell (6) montert på en aksel (8) eller en rorpropell hvorved akterpropellen og forpropellen er anordnet på hovedsaklig samme aksielle linje, hvor akterpropellen (22) og forpropellen (6) har motsatte rotasjonsretninger og akter- og forpropellene er anordnet mot hverandre, hvori propellene har et nav med en kapsel, hvorved minst to likt fordelte strøm-ningsplater (28) er anordnet på kapselen (30) til forpropellen (6) og strømningspla-tene (28) strekker seg radielt ut fra kapselen (30).