NO336075B1

NO336075B1 - Fremdriftssystem for fartøy.

Info

Publication number: NO336075B1
Application number: NO20033420A
Authority: NO
Inventors: Thomas Schüller
Original assignee: Sbs Schmitt Boote Und Schwimmende Anlagen Gmbh
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2015-05-04
Also published as: CN1496317A; WO2002062658A1; DE50200751D1; DE10104680A1; PT1355822E; DK1355822T3; KR100521519B1; ATE272529T1; ZA200305937B; EP1355822B1; ES2225759T3; NO20033420D0; US7040941B2; JP2004532151A; PL201796B1; NO20033420L; KR20030096253A; EP1355822A1; CN1289350C; AU2002240916B2

Description

Den foreliggende oppfinnelsen er innenfor området fremdrift for skip og vedrører et fremdriftssystem for et fartøy.

Som innenfor alle tekniske områder, gjør også skipsbygningsindustrien en innsats for å heve effektiviteten til et fartøys fremdriftssystem. I tillegg er det, særlig for innlandsnavigasjon, et økende behov for å frembringe raske fartøyer som danner minst mulig bølger ved høy hastighet. Det har blitt demonstrert at bølger som slår mot kystlinje ikke bare påvirker forsterkningene i disse, men skader også biotoper som er plassert ved kysten, og forstyrrer særlig hekkeadferden til fugler i reder i nærheten.

I tillegg, møter særlig innlandsnavigasjon problemet ved å måtte unngå forurensing forårsaket av smøremidler som er nødvendig å benytte for roterende deler av et fartøys fremdriftssystem, hvorved slike smøremidler kan frigjøres til vannet dersom disse delene ligger nedenfor vannoverflaten under operasjon av fartøyets fremdriftssystem. Nærmest alle kjente motordrevne fartøyssystemer møter dette problemet.

I US 4.004.544 A omtales en rorløs motorbåt, der motorbåten drives og styres av to tverrhjul som også fungerer som trekkhjul for å få motorbåten over sandbanker. Akterenden av motorbåten er tilveiebrakt med et par langsgående tunneler som er symmetrisk anordnet i forhold til kjølen. Hvert hjul er anordnet i sin respektive tunnel, på en rotasjonsakse som er anordnet ovenfor skrogets bunnlinje, hvorved bare den nedre delen av hjulet stikker frem under bunnlinjen.

US 4.846.091 A vedrører en lineær propellanordning som kan benyttes for fremdrift av amfibiekjøretøy eller for væskepumping, der propellanordningen har en endeløs ytre overflate med hovedsakelig samme bredde, og videre er anordnet for å være bevegelig langs en på forhånd bestemt bane hovedsakelig perpendikulært på bredden. Minst en rad av avstandsplasserte blad strekker seg langs lengden av den ytre overflaten og rager utover fra denne, der hvert blad er anordnet med en bestemt vinkel i forhold til banen.

US 5.013.269 A vedrører et modulært navigasjonsfartøy med roterende flytere, der navigasjonsfartøyet omfatter en fremre modul som ender i en forstavn, en sentral modul i form av en senkekasse og en bakre modul, der de tre modulene blir satt sammen stivt ved hjelp av fjernbare forbindelseselementer. Modulene er tilveiebrakt med sidevegger som på en uavbrutt måte er forbundet sammen for å danne et skrog.

Hensikten med denne oppfinnelsen er å frembringe et effektivt fartøysfremdriftssystem som også tar inn i betraktning de ovenfor nevnte problemer.

Denne hensikten løses ved et fartøysfremdriftssystem i overensstemmelse med oppfinnelsen som oppviser en fremdriftsanordning neddykket i det minste delvis i vann, hvilken roterer omkring i det minste en rotasjonsakse hovedsakelig beliggende perpendikulært på fremdriftsretningen, og som også inkluderer et deksel som delvis innelukker fremdriftsanordningen, hvorved slikt deksel og fremdriftsanordning sammen danner en vannførende strømningskanal når fremdriftsanordningen opereres.

Fartøysfremdriftssystemet i overensstemmelse med oppfinnelsen har en fremdriftsanordning for eksempel et roterende drevet hjul eller et roterende drevet belte. Denne roterende fremdriftsanordning er innelukket ved sin ytre omkretsoverflate av et deksel som imidlertid ikke innelukker hele omkretsen av fremdriftsanordningen. Fremdriftsanordningen kommer derimot tvert om i direkte kontakt med det omgivende vann nedenfor vannlinjen for fartøyet som skal drives. Med fartøysfremdriftssystemet i overensstemmelse med oppfinnelsen, er avstanden mellom dekselet og fremdriftsanordningen valgt slik at, når fremdriftsanordningen opereres, så føres vannet som omgir fartøyet av fremdriftsanordningen inn i spalten mellom den fremre ende av fremdriftsanordningen og dekselet og luft der tvinges ut av spalten. Dette skjer i det minste, som beskrevet nedenfor i nærmere detalj, i det tilfellet som skal vurderes som en foretrukket utførelsesform, hvor dekselet strekker seg nedenfor vannlinjen uavhengig av belastningsforholdene til fartøyet og den øvre kant av dekselet er arrangert over vannlinjen også uavhengig av belastningsforholdene til fartøyet, med andre ord, hvor også luft i det minste er til stede mellom omkretsoverflaten av fremdriftsanordningen og dekselet før fremdriftsanordningen opereres.

Når fremdriftsanordningen opereres, så føres vannet som føres av fremdriftsanordningen inn i spalten mellom den fremre ende av fremdriftsanordningen og dekselet sammen med fremdriftsanordningen i rotasjonsretningen. Operasjon av fremdriftsanordningen resulterer derved i dannelse av en strømningskanal i spalten, hvor vannet føres i rotasjonsretningen av fremdriftsanordningen.

Effektiviteten av anordningen i overensstemmelse med oppfinnelsen ble evaluert i en statisk trekktest av oppfinneren. I en slik test er enten fartøyet eller en modell av dette festet til en stolpe, med en belastningscelle anbrakt i mellom, for å bestemme trekkraften pr. kraftenhet. Med konvensjonelle propeller, vanligvis også henvist til som skipspropeller, kan et kraftuttak på omkring 0,023 kg/W bestemmes i en statisk trekktest av denne type. Til sammenlikning genererte fartøysfremdriftssystemet i overensstemmelse med oppfinnelsen et maksimalt utløp på 0,054kg/W. Dette maksimale utløpet ble nådd med fartøysfremdriftssystemet i overensstemmelse med oppfinnelsen når strømningskanalen var full av vann. Følgelig tilbyr fartøysfremdriftssystemet i overensstemmelse med oppfinnelsen en hovedsakelig høyere grad av effektivitet sammenliknet med kjent fartøysfremdriftssystem er. Praktiske eksperimenter har i tillegg vist at ved den samme fremdriftsytelsen, det vil si den samme hastighet for fartøysmodellen, genererte fartøysfremdriftssystemet i overensstemmelse med oppfinnelsen en markant mindre hekkbølge enn det som ble generert av en konvensjonell propellfremdrift, hvilket særlig møter den krevede reduserte bølgedannelse, særlig for innenlands navigasjon. Imidlertid kan fartøysfremdriftssystemet i overensstemmelse med oppfinnelsen benyttes effektivt ikke bare for fartøyer for innenlands navigasjon.

Selv om fartøysfremdriftssystemet i overensstemmelse med oppfinnelsen, for eksempel en fremdriftsanordning som dreier på et belteformet vis, kan frembringes, hvilket enten kan dreie på en sirkulær bane, eller på et vis av et tankkjede med to motsatte anlagte lineære avsnitt og to motstående plasserte semisirkulære avsnitt, hvorved slik fremdriftsanordning er arrangert både utvendig og innvendig, i en avstand fra dekselsveggen, i en vannbærende kanal, for forenkling av konstruksjonen av fartøyets fremdriftssystem, er det foreslått å danne fremdriftsanordningen med en langs omkretsen lukket omkretsoverflate. I dette tilfellet er vann som sirkulerer i fremdriftsretningen, i den radielle retningen av fremdriftsanordningen, eksklusivt til stede mellom den ytre omkretsoverflate av fremdriftsanordningen og dekselet.

Oppbygningen av en strømningskanal så fort som mulig, som fører vann i retningen motsatt av fremdriftsretningen etter å ha startet fremdriftsanordningen, oppnås ved at strømningskanalen er avsmalende begrenset sideveis. Fremdriftsanordningen kan ha egnede former på sin omkretsoverflate for denne hensikt. Imidlertid, i overensstemmelse med en foretrukket ytterligere utvikling og for å forenkle den konstruktive utførelsesform av fartøysfremdriftssystemet, er det foreslått at omkretsoverflaten av fremdriftsanordningen kan være anbrakt sideveis med kantelementer som strekker seg forbi omkretsoverflaten og nesten opp til dekselet. Disse bindeelementene kan være arrangert, i overensstemmelse med en foretrukket ytterligere utvikling av oppfinnelsen, enten stasjonært i likhet med dekselet, for eksempel direkte på fartøyets skrog, eller i det minste stasjonært i forhold til fartøyets skrog. Alternativt er det foreslått å forbinde kantelementene med den roterende fremdriftsanordning.

For å fylle strømningskanalen ved oppstart av fremdriftsanordningen, og også i forhold til effektiviteten, har det vist seg å være fordelaktig å arrangere flere tenner bak hverandre på den ytre omkretsoverflate av fremdriftsanordningen.

Disse tennene bør være formet slik at de hjelper til med å transportere vannet fra omgivelsene inn i spalten mellom den fremre enden av fremdriftsanordningen og dekselet. Effektiviteten til fartøyets fremdriftssystem med forskjellig rotasjonsretninger kan påvirkes av tanngeometrien. For eksempel, dersom fartøyets fremdriftssystem i overensstemmelse med oppfinnelsen benyttes i et fartøy som et kryssdrev for manøvrering, og dersom det derfor er viktig å oppnå den samme effektiviteten i begge retninger av rotasjonen av fremdriftsanordningen, så er fortrinnsvis tenner med identisk formede ledende og følgende kanter arrangert på omkretsoverflaten av fremdriftsanordningen.

Med et fartøysfremdriftssystem med en foretrukket rotasjonsretning som fremdriftsretning er tennene dannet på den ytre omkretsoverflate av fremdriftsanordningen fortrinnsvis dannet i likhet med sagtenner, det vil si den ledende og følgende kant av tennene har forskjellige skråstillinger. Det har vist seg fordelaktig for den ledende kant å være rettet radielt utad til den øvre toppen for å ha en mindre skråstilling enn den for den følgende kant som følger en slik ledende kant på den bakre side av tanntoppen og derfra rettet radielt innover. Den følgende kant kan til og med ha en skarp radiell gradient innover, det vil si at den bidrar ikke til omkretsoverflaten. Situasjonen er imidlertid forskjellig for den ledende kant. Ved sin stigende formede gradient, særlig med en rotasjonsretning for fremdrift, skal det omgivende vann presses inn i spalten mellom dekselet og omkretsoverflaten av fremdriftsanordningen. Når fremdriftsanordningen startes, resulterer en slik stigende formet skråstilling av den ledende kant i en forholdsvis rask dannelse av strøm i strømningskanalen.

Praktiske eksperimenter har videre vist at det er fordelaktig å forme tuppene av tennene med en bueformet profil i den aksielle retningen, som foreslår i en foretrukket ytterligere utvikling av oppfinnelsen.

I tillegg har det også vist seg å være fordelaktig å forme den ledende kant og/eller den følgende kant av tennene med en bueprofil i den aksielle retningen. Videre er det foretrukket å danne den ledende og/eller følgende kant av tennene med en bueformet konveks profil i omkretsretningen, hvorved en kombinasjon av de to foretrukne mål som er nevnt ovenfor, det vil si en sfærisk utførelsesform av den ledende og/eller følgende kant, er sett som fordelaktig i forhold til effektiviteten av fartøysfremdriftssystemet og også for å unngå bølger.

Som beskrevet ovenfor, med hensyn på oppstartsadferden for vanlige motorer for fartøysfremdriftssystemer, er det foretrukket å arrangere den øvre kant av dekselet over fartøyets vannlinje og å tillate den fremre og/eller bakre ender av dekselet å strekke seg nedenfor vannlinjen. Med en slik utførelsesform, og dersom fartøyets fremdriftssystem ikke er i operasjon, så eksisterer også luft i spalten mellom fremdriftsanordningen og dekselet, hvilken først tvinges ut av inntrengningen av vann i spalten når fremdriftsanordningen startes. Så lenge det er luft i strømningskanalen så er imidlertid motstanden i fremdriftsanordningen mot rotasjon forholdsvis lav. Dette passer til det lave startdreimomentet for vanlig motorer i fartøysfremdriftssystemer.

I forhold til effektiviteten har det vist seg å være fordelaktig for mengden vann som trekkes inn i spalten mellom fremdriftsanordningen og dekselet å trekkes inn i spalten og fjernes ut av denne med en forholdsvis høy grad av horisontal hastighet. På den andre side bør det være mulig for et bestemt omkretsavsnitt rundt fremdriftsanordningen å fritt kommunisere med det omgivende vann. Det har vist seg at den foretrukne dekningsvinkel for å dekke rundt fremdriftsanordningen er mellom 200° og 270°. I tillegg, i overensstemmelse med en foretrukket ytterligere utvikling av oppfinnelsen, er det foreslått at enden av dekselet som danner innløpet for strømningskanalen dannes med en bue rettet fremover og/eller at enden av dekselet som danner strømningskanalens utløp har en bue rettet bakover. For å oppnå god effektivitet har det vist seg å være fordelaktig å frembringe en minimal spalte mellom fremdriftsanordningen og dekselet med en størrelse på 2% til 10% fortrinnsvis 3% til 6% av diameteren av den roterende fremdriftsanordning. Den minimale spalten i den tidligere nevnte form, med den foretrukne utførelsesform nevnt ovenfor med tenner hvis tupper har en konveks bueform i den aksielle retningen, opptrer der hvor avstanden mellom tanntuppene og dekselet er minimal. Det skal bemerkes at dekselet for å oppnå god effektivitet kan formes forholdsvis enkelt, fortrinnsvis fra omkretsoverflaten av fremdriftsanordningen, fortrinnsvis også i den aksielle retningen. Når et hjul benyttes som fremdriftsanordningen er derved dekselet dannet sylindrisk, men åpent i et omkretsavsnitt.

I forhold til den best mulige effektive styring av et fartøy forsynt med fartøysfremdriftssystemet, er det videre foretrukket å arrangere fremdriftsanordningen perpendikulært på sin rotasjonsakse og understøttet roterbart omkring en styreakse, og også å frembringe en styreanordning for å styre rotasjonen av fremdriftsanordningen omkring styreaksen. Med en slik foretrukket utførelsesform kan drivretningen påvirkes ved å rotere fremdriftsanordningen omkring styreaksen uten behov for å arrangere, i tillegg, et ror på fartøyet. Videre kan den maksimale effektiviteten av fremdriftsanordningen utnyttes i både revers og fremover drivretning gjennom egnet rotasjons av fremdriftsanordningen.

For å tette fremdriftsanordningen på egnet vis og enkelt, dersom det er mulig, er en drivmotor arrangert forholdsvis nær fremdriftsanordningen, er det foretrukket å arrangere fremdriftsanordningen sammen med dekselet på en støtteplate gjennom hvilken fremdriftsanordningen rager frem, hvilken plate forsegles øverst med en hette. Hetten innelukker følgelig i det minste fremdriftsanordningen, men ikke nødvendigvis en mulig motor og smørende lagre eller slikt. Når fartøysfremdriftssystemet opereres, så er det periodevis vann innenfor hetten og i fremdriftsanordningsarealet. Her, er imidlertid ingen deler smurt med smøremiddel slik at ikke noe smøremiddel kan frigjøres til omgivende vann fra innenfor hetten.

I denne foretrukne ytterligere utvikling er støtteplaten opptatt i en fordypning som er roterbart understøttet i fartøyets skrog og åpent i bunnen, og fremdriftsanordningen rager igjennom denne, hvorved en tetning er anbrakt mellom støtteplaten og fordypningen. Denne tetningen kan for eksempel være dannet av en belg. I denne utførelsesform kommer det omgivende vann simpelthen til undersiden av fordypningen, undersiden av delplaten og inn i området som er avseglet av hetten. Smøremiddelforurensing av vannet gjennom kontakt med smøremiddelkomponenter kan derved unngås, for eksempel ved å gjøre alle lagerkomponentene i en drivaksel eller rotasjonsaksel vanntette med hetten.

Den ovenfor nevnte foretrukne utførelsesform er selvfølgelig ytterligere utviklet fortrinnsvis ved at hetten danner dekselet. I dette tilfellet tjener seksjonen av hetten som radielt omgir fremdriftsanordningen samtidig som dekselet, for å begrense spalten rundt omkretsen av fremdriftsanordningen.

For å kompensere for gyrokreftene som genereres når fremdriftsanordningen roterer under full kraft, er det videre foretrukket å arrangere støtteplaten med et rotasjonsorgan på fordypningen slik at i det minste en skråstillingsdemper er forbundet mellom. Gyrokreftene som utvikles når fremdriftsanordningen dreies omkring styreaksen kan derved motvirkes gjennom bestemt dreining av støtteplaten mot motstanden av skråstillingsdemperen, hvilket derved forhindrer disse kreftene fra å direkte overføres til fartøysskroget.

Adferden til fartøysfremdriftssystemet i overensstemmelse med oppfinnelsen kan styres, i overensstemmelse med en foretrukket ytterligere utvikling, ved at en spaltesettmekanisme er anbrakt for justering av avstanden mellom fremdriftsanordningen og dekselet. Med denne spaltesettemekanismen kan høyden av strømningskanalen endres i fartøyets fremdriftssystem i overensstemmelse med oppfinnelsen, for eksempel for å påvirke mengden av vann som strømmer rundt i strømningskanalen ved en konstant motorhastighet (operasjonspunkt for drivmotoren). Derfor kan dannelsen av bølger ved fartøyets hekk endres uten å måtte endre operasjonspunktet for drivmotoren.

For å tilpasse fremdriftssystemet for fartøyet til ulike navigasjonskanaldybder, særlig for innlands navigasjon, i overensstemmelse med en foretrukket ytterligere utvikling av oppfinnelsen, er det foreslått å inkludere en

neddykningsjusteringsanordning for høydejustering av både fremdriftsanordningen og dekselet. Ved en slik justeringsanordning kan den neddykkede dybde for fremdriftsanordning i det omgivende vann påvirkes uten samtidig å endre spalten som danner strømningskanalen. En neddykkingsjusteringsanordning av denne type er særlig foretrukket dersom fremdriftsanordningen rager forbi bunnen av fartøyets skrog. Særlig, med fremdriftsanordninger for fartøys navigasjon i svært grunt vann eller fartøyer som går på grunn med tidevann, hvis fremdriftsorganer på grunn av dette likevel ikke skal skades, er det virkelig mulig å danne fremdriftsanordningen

slik at rotasjonsaksen strekker seg i den vertikale retning, det vil si fremdriftsanordningen rager igjennom siden av fartøyet.

Med det vanlige arrangementet av fremdriftsanordningen på undersiden av fartøyets skrog, i forhold til best mulig oppdrift for fartøyet, særlig for raske planende båter, er det foretrukket å frembringe på de fremre ender av fremdriftsanordningen i hvert tilfelle i det minste en flyter som skråner ned fra fremdriftsanordningen fortrinnsvis i den aksielle retningen av rotasjonsaksen. En flyter skråformet på slikt vis er fortrinnsvis forbundet direkte med den fremre ende av fremdriftsanordningen og har en diameter i dette arealet hovedsakelig lik den for fremdriftsanordningen. Av hensyn til strømningsdynamikk er diameteren skrånende i den aksielle retning av rotasjonsaksen, hvorved flyteren er dannet fortrinnsvis konisk i form, med en ytre overflate opprinnelig konveks i bueformen ved fremdriftsanordningen og etterfulgt av en rett ytre overflate eller av en som er konkavt buet. En flyter formet på dette vis, fortrinnsvis formet som et lukket hult legeme, resulterer imidlertid ikke alene i bedre oppdrift for fartøyet, men hever også i tillegg fartøyet under sin bevegelse og på grunn av krefter som motvirker flyteren. For å unngå friksjonstap mellom det påstrømmende vannstrøm og flyteren, og derved heve effektiviteten, er det videre foretrukket å arrangere flyteren slik at den er fritt roterbar på rotasjonsaksen eller på drivakselen til fremdriftsanordningen.

Det har vist seg å være fordelaktig særlig med raske fullglidende båter å frembringe en fortykning på den radielle ytre ende av fremdriftsanordningen. Denne fortykningen, hvilken er forbundet med fremdriftsanordningen og som dekker fremdriftsanordningen på en sopphattliknende måte, rager frem forbi omkretsen av flyteren i det minste delvis. Det har vist seg at på grunn av den høye effektiviteten til fartøyets fremdriftssystem i overensstemmelse med oppfinnelsen, så kan fartøyer formet som planende båter og understøttet av oppdriftseffekten av flyterne heve seg langt nok ut av vannet med full kraft at de hovedsakelig står i kontakt med vannet simpelthen gjennom de sopphattformede fortykninger. Fortrinnsvis er fartøyets fremdriftssystemer i overensstemmelse med oppfinnelsen for denne hensikt forsynt slik at to fremdriftssystemer i hvert tilfelle er arrangert ved fartøyets fremre ende og to ved dets bakre. I dette tilfelle danner det totale av fire fremdriftsanordninger samtidig fremdriftsdeler ved full kraft så vel som de deler som, for eksempel, med en hydrofoil, bærer fartøyets belastning på vannet. I den forbindelse er det foretrukket å danne de sopphattformede fortykningene så hydrodynamiske som mulig slik at deres ytre omkretsoverflate fortrinnsvis danner den kontinuerlige fortsettelsen av den ytre omkretsoverflate av flyteren.

Blant aktuelle utførelsesformer skal det også vises til at fremdriftsanordningen kan innbefatte et roterende drevet hjul og eller innbefatte et roterende drevet belte. Videre kan kantelementene og dekselet være arrangert stasjonært. Kantelementene kan være forbundet med den roterende fremdriftsanordning. Den bakre ende av dekselet kan danne innløpet for strømningskanalen og har en bue rettet fremover. Den fremre ende av dekselet kan danne utløpet for strømningskanalen og har en bue rettet bakover. Den øvre kant av dekselet kan være arrangert over vannlinjen av fartøyet og den fremre og/eller bakre ende av dekselet strekker seg nedenfor vannlinjen. Fremdriftsanordningen er roterbar om en styreakse perpendikulær på sin rotasjonsakse og en kontrollanordningen er anbrakt for å styre rotasjonen av fremdriftsanordningen omkring styreaksen. Fremdriftsanordningen kan sammen med dekselet være arrangert på en støtteplate gjennom hvilken fremdriftsanordningen rager frem, hvorved den øvre overflate av støtteplaten er forseglet med en hette og støtteplaten er opptatt i en fordypning med en åpen bunn og fordypningen er roterbart understøttet i fartøyets skrog og fremdriftsanordningen rager igjennom fordypningen og en tetning er anbrakt mellom støtteplaten og fordypningen.

Hetten kan danne dekselet. Støtteplaten er, ved anvendelse av i det minste en mellomliggende skråstillingsdemper, understøttet på fordypningen slik at den kan dreies. Spaltejusteringsanordningen kan være anbrakt for å justere fremdriftsanordningen i forhold til dekselet.

Fartøysfremdriftssystem ifølge oppfinnelsen kan oppvise en

neddykningsdybdejusteringsanordning for justering av høyden av fremdriftsanordningen og dekselet. En flyter kan være anbrakt på de fremre ender av fremdriftsanordningen i hvert tilfelle og slike flytere er skråformet,fteé fortrinnsvis i den aksielle retningen av rotasjonsaksen, bort fra fremdriftsanordningen. Flyterne kan være understøttet på et fritt roterende vis på rotasjonsaksen eller på drivakselen av fremdriftsanordningen.

På den radielle ytre ende av fremdriftsanordningen kan det være frembrakt en fortykning hvilken er forbundet med fremdriftsanordningen og hvilken dekker fremdriftsanordningen på et sopphattformet vis og som, i det minste delvis, langs omkretsen rager frem forbi flyterne.

Ytterligere detaljer, fordeler og kjennetegn ved oppfinnelsen blir klarere fra den etterfølgende beskrivelse av utførelsesformer sammen med figurene hvor det er vist følgende: Fig. 1 viser et sideriss av et fartøy med en første utførelsesform av et fartøyfremdriftssystem i overensstemmelse med oppfinnelsen; Fig. 2 viser et riss nedenfra av et fartøy som avbildet på figur 1; Fig. 3 viser et frontriss av utførelsesformen avbildet på figur 1 med dekkplaten delvis bortskåret; Fig. 4 viser snittet IV-IV i overensstemmelse med illustrasjonen på figur 3; Fig. 5 viser et sideriss av et fartøy med en ytterligere utførelsesform av fartøyets fremdriftssystem i overensstemmelse med oppfinnelsen;

Fig. 6 viser et riss nedenfra av fartøyet avbildet på figur 5; og

Fig. 7 viser et delvis riss forfra av utførelsesformen i et fartøyfremdriftssystem avbildet på figur 6. Figur 1 viser et sideriss av et fartøy 2 formet som fortrengende fartøy for forskjellig neddykningsdybder. De forskjellige neddykningsdybder er gjenkjennbare fra de forskjelllige vannlinjene W for forskjellige lasteforhold. Ved hekken av fartøyet 2 er det et fartøysfremdrifts system 4 i overensstemmelse med den første utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Som essensielle komponenter i dette fartøysfremdriftssystemet 4 er en fremdriftsanordning dannet som et tannhjul 6 så vel som et deksel 8 som innelukker i det minste tannhjulet 6 langs omkretsen er anbrakt. Rotasjonsaksen 10 for tannhjulet 6 strekker seg i den viste utførelsesform, i den horisontale retning og ellers perpendikulært på fremdriftsretningen V, det vil si ved rette vinkler på lengdeaksen av fartøyet 2.

Dekselet 8 er formet sylinderisk, det vil si med overflater som strekker seg sideveis parallelt med rotasjonsaksen 10. Dekselet 8 innelukker tannhjulet 6 med en omløpsvinkel på omkring 240°. Dekselet 8 har en fremre ende, det vil si baugende, 12, og en bakre ende, det vil si hekk, 14. Begge ender 12, 14 avsluttes ved omtrent samme høyde og er i plan med undersiden av fartøyets skrog 16. Mellom de to endene 12, 14 rager tannhjulet 6 forbi undersiden av fartøyets skrog 16.

I det nedre riss av fartøyskroget 16 i overensstemmelse med figur 2, er innholdsrommet for tannhjulet tydelig gjenkjennbart. Dette innholdsrommet er omkretsmessig begrenset av dekselet 8 og er sideveis dannet med stasjonære sidevegger 18, 20. Sideveggene 18, 20 er forbundet med fartøyets skrog 16 og er brakt gjennom av drivakselen 22 plassert i rotasjonsaksen for tannhjulet, som beskrevet i det etterfølgende i nærmere detalj og med henvisning til fig. 3.

Figur 3 viser et riss forfra av et fartøysfremdriftssystem som illustrert på figur 1 og 2. Drivakselen 22 er understøttet på begge sider av lagre 24, 26 henholdsvis. Ved en ende av drivakselen 22, bak lageret 26, er det et vinkelgir 28 hvis ende på kraftsiden er forbundet med en hver ønsket type av motor 30, slik som en elektrisk motor.

Sideveggene 18, 20 danner en U-formet innelukning rundt det tannsatte hjulet 6, og deres undersider er sveiset til fartøyets skrog 16. Drivakselen 22 går igjennom sideveggene 18, 20 og er forseglet mot disse med egnede tetninger. En horisontalt beliggende tverrstivning 32, som løper parallelt med rotasjonsaksen 10 for drivakselen 22, av hetten 34 dannet på denne måten, danner dekselet 8 som delvis innelukker det tannsatte hjulet 6 langs omkretsen. Hetten 34 er dannet i to deler, hvorved den nedre del 36 innbefatter tetningen og kanalen for drivakselen 22 og er fast forbundet med fartøyets skrog, mens den øvre del 38, hvilken er forbundet med og tettet mot den nedre del 36 med en flens 40, kan fjernes for vedlikeholdshensikt. Plasseringen av skjøten mellom den øvre del 38 og den nedre del 36 er fortrinnsvis valgt slik at det tillater den øvre del å fjernes under enhver lastetilstand uten at vann strømmer inn i fartøyskroget 16.

På figur 3 kan det gjenkjennes at tannhjulet 6 er sideveis omgitt av kantelementer 42, 44. Disse kantelementene 42, 44 er ringformede og er fast forbundet med det roterende tannhjulet 6. Med deres radielle ytre ender strekker kantelementene 42, 44 seg forbi omkretsoverflaten av tannhjulet 6 og nesten opp til dekselet 8.

Tannhjulet 6 oppviser flere tenner 46 på sin omkretsoverflate som har en konveks gradient i den aksielle retningen i forhold til rotasjonsaksen 10. På figur 3 er tanntuppen 48 på den øverste tann 46 tydelig gjenkjennbar.

Detaljer ved omkretsutformingen av tannhjulet er gjenkjennbar fra figur 4. Denne viser et snitt langs linjen IV-IV i overensstemmelse med illustrasjonen på figur 3 og tjener delvis til å opplyse utførelsesformen av tennene 46. Rotasjonsretningen D i hovedretningen av fremdriften av fartøyet, det vil si den bestemte rotasjonsretning for tannhjulet 6 når fartøyet beveger seg fremover, er markert med en buet pil D. Hver tann 46 har en ledende kant 50 og en følgende kant 52. I forhold til omkretsen av tannhjulet 6 har den ledende kant 50 en lavere stigning enn den følgende kant 52. Hver tann 46 på tannhjulet 6 er identisk formet. De ledende kanter 50 og de følgende kanter 52 er konvekst formet i forhold til den aksielle forlengelsen av rotasjonsaksen 10. Følgelig avbilder den indre serraterte kontur på figur 4 den ytre aksielle omriss av tannhjulet 6, mens det ytre serraterte konturen på figur 4 reflekterer omkretskonturen i midten (i forhold til retningen av bredden av tannen).

Ved siden av den ovenfor nevnte konvekse utførelsesform i den aksielle retningen er de ledende og følgende kanter 50, 52 henholdsvis, også konvekst formet i omkretsretningen. Resultatet er at kantene 50, 52 på den respektive tannen 46 er dannet sfærisk. Buen i den aksielle retningen er vist skjematisk på figur 2.

Utførelsesformen vist på figur 4 har skiveformede kantelementer 42, 44 mellom hvilke plateformet metall er sveiset, hvilket danner de ledende og følgende kater 50, 52. De ledende og følgende kanter 50, 52 på tennene 46 danner en langs omkretsen lukket omkretsoverflate av tannhjulet 6.

Utførelsesformen vist på figur 1 til 4 opereres som følger: i en ikke operativ tilstand, det vil si når tannhjulet 6 ikke dreies, er det luft i spalten 54 over vannlinjen mellom dekselet 8 og tannhjulet 6, hvorved formen av tverrsnittet av spalten endres i omkretsretningen med stigningen av de ledende og følgende kanter 50, 52. Under start for å bevege seg fremover (fremdriftsretning "V"), roteres tannhjulet 6 i retningen av rotasjonen i overensstemmelse med pilen D. Først dreier tannhjulet 6 sakte på grunn av sitt rotasjonsmoment og bærer det omgivende vann inn i spalten 54 ved hjelp av en fremre ledende kant 50 på den respektive tann 46. Med en økende rotasjonshastighet for tannhjulet 6, fjernes luften i spalten 54 fullstendig i rotasjonsretningen av tannhjulet 6. Vannet strømmer kontinuerlig rundt i spalten 54 i rotasjonsretningen D. Med andre ord resulterer operasjon av tannhjulet 6 i at en vannførende strømningskanal dannes mellom tannhjulet og dekselet 8. Strømmen i strømningskanalen strekker seg fra den bakre ende 14 opp til den fremre ende 12 av kanalen, det vil si i retningen av fremdriften V. Vannet føres inn i spalten 54 av den ledende kant 50 ved en horisontal hastighetskomponent som er antatt å være egnet for å bevege fartøyet fremover, og det slipper likeledes ut av spalten 54 ved en horisontal hastighetskomponent som er antatt å være egnet for likeledes å bevege fartøyet 2 i fremdriftsretningen V, det vil si fremover.

Fig. 5 til 7 viser en andre utførelsesform av et fartøysfremdriftssystem i overensstemmelse med oppfinnelsen. Som vist på figur 5 og 6 er denne utførelsesformen bygget inn i et fartøy 2 formet som en fullgliderbåt. Nærmere presist uttrykt er fire identiske utførelsesformer av fartøysfremdriftssystemet i overensstemmelse med oppfinnelsen bygget inn i fartøyet 2. Det er i hvert tilfelle to av fartøysfremdriftssystemene 4a plassert i den tverrgående retningen i nærheten av hver andre i baugen av fartøyet 2, og to fartøysfremdriftssystemer 4b er plassert i den tverrgående retningen i nærheten av hverandre ved hekken av fartøyet 2. Med fartøyet illustrert på figur 5 og 6 kan et separat ror frembringes ettersom fartøysfremdriftssystemene i hvert tilfelle er styrbare.

Detaljer ved dette styrearrangementet kan ses på figur 7. For hvert fartøysfremdriftssystem 4a er en sirkulær forsenkning 60 anbrakt på undersiden av fartøyets skrog 16, hvert kantet av sidevegger 56 som strekker seg over vannlinjen W. I det sylinderiske indre rom som derved er dannet, er det en fordypning 48 med sin sidevegg 60 som strekker seg parallelt med sideveggen 56 i skroget 16. Undersiden av fordypningen 58 har en sirkulær forsenkning 62 gjennom hvilken tannhjulet 6 og flyterne 46 rager frem, som beskrevet i nærmere detalj nedenfor. Gjennom lagrene 66 er fordypningen 58, i forhold til fartøyskroget, roterbart anbrakt omkring en rotasjonsakse S. Denne rotasjonen av fordypningen 58 innenfor fartøysskroget 16 er kontrollert av en kontrollanordning som ikke er vist i detalj for styring av den respektive rotasjonsretning. Hver av fremdriftsanordningene 4a, 4b kan roteres uavhengig av hverandre omkring styreaksen S.

Fordypingen 58 opptar en støtteplate 68 som også har en sirkulær forsenkning 70 gjennom hvilken tannhjulet 6 og flyterne 64 rager frem. Støtteplaten 68 bærer lagrene 24, 26 og også motoren 30. Mellom baseplaten for fordypningen 58 og umiddelbart i nærheten av forsenkningen 62, og støtteplaten 68, er det tilveiebrakt en tetning dannet som en belg 72, hvilken omgir forsenkningene 62, 70 og hindrer derved inntrengningen av vann mellom baseplaten 68 og undersiden av fordypningen 58 til den sistnevnte.

Hetten 34 stiger fra siden av støtteplaten 68 og peker vekk fra vannet. Også i denne utførelsesformen rager drivakselen 22 igjennom hetten 34. Lagrene 24, 26 er plassert utenfor hetten 34.

Også i denne utførelsesform er tannhjulet 6 forbundet med drivakselen 22 på et torsjonsstivt vis, og kantelementene 42, 44 er likeledes forsynt torsjonsstivt til tannhjulet 6. Plassert ved siden av sidene av kantelementene 42, 44 er de respektive flytere 64, hvilke gjennom lagrene 74 er understøttet på drivakselen 22 på et fritt roterbart vis.

Flyterne 64 er hovedsakelig formet identisk med og har, i nærheten av tannhjulet 6, en diameter som omtrent tilsvarer den sistnevnte. Den ytre kontur av flyterne 64 er formet som følger i utførelsesformen som er vist: et første omkretsavsnitt 76 strekker seg parallelt med rotasjonsaksen 10, etterfulgt av et andre omkretsavsnitt 78 som hovedsakelig har en plan kontur som forløper mot rotasjonsaksen 10. Dette andre omkretsavsnittet 78 kan, i lys av en oppdrift som er så stor som mulig i flyterne 64 neddykket i vann, også formes på en utad konvekst formet måte. Det første omkretsavsnittet 76 er, på sin omkrets, omgitt av en fortykning 80 fast forbundet med tannhjulet 6. Innsiden av denne fortykningen 80 er sylinderisk formet. Fortykningen 80 strekker seg på begge sider av tannhjulet 6 og de allokerte kantelementene 42, 44 og opptrer i sopphattform i snittrisset vist på figur 7. Fortykningen 80 fortsetter sentralt i området ved tannhjulet 6 av overflatekonturen av tannen 46. Den ytre kontur av fortykningen 80 er kontinuerlig og uten trinn fortsatt av tanntuppen 48 på tannen.

Støtteplaten 68 holdes i fordypningen 58 og understøttes på dreibart vis i forhold til sistnevnte, og nærmere bestemt av mellomarrangementet til i det minste en skrådemper 82 dannet som en konvensjonell teleskopisk demper. En ende av demperen 82 er forbundet med den øvre ende av sideveggen 60, hvor dens andre ende er forbundet nært til støtteplaten 68.

Skrådempningen 82 tjener til å dempe dreiebevegelser omkring en dreieakse som strekker seg i den viste utførelsesform, i lengderetningen av fartøyet. Støtteplaten 68 er understøttet av lagre ved sin front og bakre ender sett i fremdriftsretningen, slik at den kan dreies for disse dreiebevegelser. Dreieaksen dannet på dette vis løper, i hvert tilfelle, rektangulært på rotasjonsaksen til motoren 30 og styreaksen S og krysser de to aksene ved deres felles krysningspunkt. Med utførelsesformen som er vist, er dette krysningspunktet i senter av tannhjulet 6.

I forhold til utførelsesformen av spalten 54 mellom kantelementene 42, 44 tilsvarer utførelsesformen vist på figur 5 til 7 til den tidligere diskuterte utførelsesformen på figur 1 til 4. Derved gjelder de tidligere utsagn om operasjon, men det skal bemerkes her at hetten 34 dekker et større område, inkludert flyterne 64.

Når fartøysfremdriftssystemet vist på figur 7 er dreiet omkring styreaksen S, resulterer dette, med operasjon av fartøysfremdriftssystemet, i en gyrokraft, på grunn av hvilken støtteplaten 68 dreier i forhold til fordypningen 58. Denne dreiebevegelsen er dempet av skråstillingsdemperen 82. På grunn av dette returneres støtteplaten 68 til sin opprinnelige posisjon vist på figur 2. Skråstillingsdemperen 82 forhindrer derved gyrokraften fra å overføres direkte til fartøysskroget.

Claims

1. Fartøysfremdriftssystem med en fremdriftsanordning (6) neddykket i det minste delvis i vann, hvilken fremdriftsanordning (6) roterer i det minste om en rotasjonsakse som ligger hovedsakelig perpendikulært på fremdriftsretningen (6), og med et deksel (8) som delvis omslutter fremdriftsanordningen (6),karakterisert vedat dekslet (8) er anbrakt slik i forhold til fremdriftsanordningen, at det ved drift av fremdriftsanordningen (6) dannes en spalte (54) mellom dekslet (8) og omkretsflaten av fremdriftsanordningen (6) som er fullstendig fylt med vann og hvor det dannes strøm i spalten (54) forløpende i fremdriftsanordningens (6) dreieretning.

2. Fartøysfremdriftssystem ifølge krav 1, karakterisert vedat fremdriftsanordningen (6) oppviser en langs omkretsen lukket omkretsoverflate.

3. Fartøysfremdriftssystem ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat omkretsoverflaten av fremdriftsanordningen (6) er kantet på sine sider av kantelementet (42, 44) som rager forbi slik omkretsoverflate og strekker seg nærmes opp til dekselet.

4. Fartøysfremdriftssystem ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat den ytre omkretsoverflate av fremdriftsanordningen (6) har flere tenner (56) arrangert etter hverandre.

5. Fartøysfremdriftssystem ifølge krav 4, karakterisert vedat hver tann (46) har en ledende kant (50) rettet radielt utad og en følgende kant (52) som strekker seg derfra, rettet radielt innad, og den ledende kant (50) har en gradient mindre enn den for den følgende kant (52).

6. Fartøysfremdriftssystem ifølge krav 4 eller 5, karakterisert vedat tanntuppen (48) på tannen (46) er dannet som en konveks bue i den aksielle retning.

7. Fartøysfremdriftssystem ifølge et av kravene 4 til 6, karakterisert vedat den ledende kant (50) og/eller den følgende kant (52) av tannen (46) er dannet som en konveks bue i den aksielle retningen.

8. Fartøysfremdriftssystem ifølge et av kravene 4 til 7, karakterisert vedat den ledende kant (50) og/eller den følgende kant (52) av tannen er formet som en konveks bue i omkretsretningen.

9. Fartøysfremdriftssystem ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat dekselet strekker seg med en omslagsvinkel på mellom 200° og 270° omkring fremdriftsanordningen (6).

10. Fartøysfremdriftssystem ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat mellom fremdriftsanordningen (6) og dekselet er en minimal spalte (54) dannet av 2% til 10%, fortrinnsvis 3% til 6%, av diameteren av den omgivende fremdriftsanordning (6).