NO336513B1 - System for innfesting av en propellerdyse til en konstruksjon som utgjør et fartøy eller en del av dette - Google Patents

Abstract

Et system for innfesting av en propellerdyse (4) til en konstruksjon (5) omfattende et fartøy eller en del av dette. Dysen (4) omgir en propell som er opplagret i konstruksjonen (5). Systemet omfatter minst ett første innfestingspunkt (2) for innfesting av dysen til konstruksjonen hovedsakelig for opptak av trykkrefter, minst ett andre innfestingspunkt (3') for innfesting av dysen (4) til konstruksjonen (5) for opptak av strekk krefter, og minst ett stag (1) innfestet i minst ett staginnfestingspunkt (1') på dysen (4), for opptak av strekkrefter, forløpende mellom dysen (4) og konstruksjonen (5).

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører et system for innfesting av en propelldyse til en konstruksjon som utgjør et fartøy eller en del av dette ved hjelp av et system omfattende strekkstag. Konstruksjoner av denne type omfatter typisk en asimutpropell av både trekkende og skyvende type, men oppfinnelsen kan også benyttes i forhold til innfesting av dyse til skrog for konvensjonelle aksel-ledninger. Frem til nå har det vært vanlig å feste propellerdyser for asimut-propellere mot et girhus med kraftige stålplater som boltes og sveises. Dette er tid-krevende prosesser, og ved slike prosesser er det en risiko for påføring av mekaniske spenninger som kan resultere i varige deformasjoner og spennings-utløsning. Videre kan disse spenningene resultere i utmattelsesbrudd og uønskede geometrier. Under produksjon er det videre en risiko forbundet med gnistover-slag mot vitale deler som lagre og tannhjul hvilket kan bidra til å redusere system-ets levetid betraktelig.

Disse innfestingsmetodene kan også representere hydrodynamiske blok-keringseffekter ettersom de hindrer vannets passering. Vannets passeringsevne er en viktig forutsetning for at dysen skal gi den ønskede tilleggskraften som er hen-sikten med denne type ekstrautstyr i forhold til en propell uten dyse. Ved dyseinnfesting i henhold til tidligere kjent teknikk for dyseinnfesting, tas en del areal som er viktig for generering av tilleggskraften bort. Videre blir tilleggsmotstanden stor og det er fare for separasjon av strømningen (avløsning) i og rundt dysen.

Fra DE 200 21 466 U1 fremgår det et fartøy med en propell i en propelldyse anordnet utvendig i forhold til et skrog. Propelldysen er direkte innfestet i et undervannshus via innfestinger over og under en omdreiningsakse av propellen.

Fra EP 0816221 A2 fremgår det en fremdriftsanordning for et fartøy som skal gå i is, der en trekkende asimutpropeller med dyse fremgår.

Fra RU 2128126 fremgår det en dobbel asimutpropeller med dyser innfestet i et girhus.

Ingen av disse publikasjonene viser imidlertid et innfestingssystem i henhold til den foreliggende oppfinnelsen.

Den foreliggende oppfinnelsen foreslår en alternativ løsning til dette der disse ulempene reduseres ved at utstrekningen av innfestingselementer i propell-strømmen reduseres, og ved at det gis enkle og forutsigbare mekaniske spenningsforhold.

Således vedrører oppfinnelsen et system for innfesting av en propellerdyse til en konstruksjon. Konstruksjonen kan omfatte et fartøy eller en del av dette. Typiske anvendelsesområder kan være supplyskip, slepebåter, isbrytere, dyna-miske posisjoneringssystemer for plattformer etc, der dysen omgir en propell som er opplagret i konstruksjonen. Systemet omfatter minst ett første innfestingspunkt for innfesting av dysen til konstruksjonen hovedsakelig for opptak av trykk krefter.

I denne forbindelse etterstrebes momentfrie forbindelser bortsett fra et moment i vertikalplanet tverrskips. Systemet omfatter videre minst ett andre innfestingspunkt for innfesting av dysen til konstruksjonen for opptak av strekkrefter; og minst ett stag innfestet i minst ett staginnfestingspunkt på dysen, for opptak av strekkrefter. Det minst ene staget forløper mellom dysen og konstruksjonen. Det minst ene staget kan typisk omfatte en strekkfisk for forspenning av staget. Staget er typisk en stålvaier eller stålstang. Syntetiske tau kan også benyttes ettersom disse i mange tilfeller har bedre utmatningsfastet og er mer motstandsdyktige mot spenningskorrosjon. Alternativt kan andre metoder for stagstramming benyttes. Staget kan for eksempel utkjøres av en gjenget stang som kan strammes med mutter på vanlig måte. Innfestingspunktene for stagene kan typisk omfatte kule-ledd for å sikre at det kun overføres strekkrefter til stagene. Stagenes forspenning kan utføres slik at det sikres at det alltid overføres strekk i stagene. Sensorer som måler strekk eller mekaniske spenninger, for eksempel strekklapper kan benyttes for å overvåke spenningsforholdene.

Det andre innfestingspunktet for innfesting av dysen kan omfatte en innfestingsdel forløpende mellom dysen og konstruksjonen. Denne innfestingsdelen kan for eksempel være et stivt element med en gjennomgående åpning for en bolt. Innfestingsdelens innfestinger i hver ende kan utføres slik at innfestingene kan beregnes som en hengsling. Innfestingsdelen skal primært ta opp strekkrefter, men kan også konstrueres for å kunne ta opp noe trykk, for eksempel som sikker-het om stagene skulle ryke. Delen kan også utformes slik at denne kan ta opp moment påført dysen i forhold til konstruksjonen. Slikt moment vil i hovedsak ut-gjøre en belastning sideveis på delen.

Det kan typisk være minst to første innfestingspunkter for opptak av trykkrefter, og disse vil typisk være plassert på hver side av det andre innfestingspunktet beskrevet over. Alternativt kan det som være minst to innfestingspunkter for opptak av strekkrefter, og disse kan være plassert på hver side av punktet for opptak av trykkrefter.

Dysen kan ha et hovedsakelig sirkulært tverrsnitt i et plan hovedsakelig parallelt med et plan definert av propellen. Dette planet vil typisk være parallelt med planene som defineres av åpningene gjennom dysen. Det sirkulære tverrsnittet har et senter hovedsaklig sammenfallende med en omdreiningsakse for propellen. Innfestingspunktenes plassering kan defineres i radielle retninger og i en avstand i forhold til propellens omdreiningsakse, slik at det dannes vinkler mellom radiene forløpende mellom innfestingspunktene og omdreiningsaksen for propellen. Radiene mellom de minst to første innfestingspunktene for opptak av strekkrefter og omdreiningsaksen kan være plassert på hver sin side av radien mellom omdreiningsaksen og det andre innfestingspunktet.

Det kan typisk være to eller flere stag for opptak av strekkrefter. Disse er innfestet i dysen i staginnfestingspunkter. Radiene mellom disse staginnfestingspunktene og omdreiningsaksen kan typisk danne en vinkel i størrelsesorden 120°. Antallet stag og deres innbyrdes plassering kan imidlertid varieres etter behov. Hvis det er flere stag, vil vinkelen mellom stagene seg i mellom eller stagene og de andre innfestingspunktene bli mindre. I mange tilfeller vil stagene ligge i tredje og fjerde kvadrant hvis en tenker seg et koordinatsystem med origo i propellens omdreiningsakse. Stagene han også benyttes for å sikre at ikke uønskede elementer kommer inn i propellen. Innfestingspunktet eller punktene for opptak av trykkrefter, trenger i noen tilfeller strengt tatt ikke å ta opp annet enn trykk, og kan utgjøres av to motstående flater som presses mot hverandre. Disse trenger ikke være innfestet i hverandre som sådan. Vinklene mellom radiene for staginnfestingspunktene og det andre innfestingspunktet kan være omtrent 120°. Forsøk har imidlertid vist at nøyaktig 120° ikke er det som gir de beste spenningsforholdene i alle situasjoner, og at stagene derfor kan være noe forskjøvet i forhold til dette.

Kort beskrivelse av de vedlagte figurer:

Figur 1 viser en asimut-propell påmontert en dyse, innfestet i forhold til oppfinnelsen, sett fra siden; Figur 2 tilsvarer figur 1, i perspektiv; Figur 3 viser løsningen på figur 1 i et plan vinkelrett på figur 1; Figur 4 viser en asimutpropell påmontert en dyse, innfestet i henhold til en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen, i perspektiv; Figur 5 viser asimutpropellen på figur 4, forfra; Figur 6 viser en asimutpropell påmontert en dyse, innfestet i henhold til enda en alternativ utførelsesform avoppfinnelsen, i perspektiv; og

Figur 7 viser asimutpropellen på figur 6, forfra.

Detaljert beskrivelse av en utførelsesform av oppfinnelsen med henvisning til de vedlagte figurer: Figur 1 viser en typisk asimut-enhet med en konstruksjon 5 omfattende et girhus og en andel for innfesting i et fartøy, typisk en båt eller et skip. En dyse 4 er innfestet i konstruksjonen 5 og er plassert rundt en propell (ikke vist) med et innfestingssystem i henhold til oppfinnelsen. Innfestingssystemet omfatter strekkstag 1 mellom dysen 4 og konstruksjonen 5, forløpende fra et staginnfestingspunkt V på dysen 4 og til et staginnfestingspunkt 1" på konstruksjonen 5. En brakett 2 som utgjør et første innfestingspunkt 2' for opptak av trykkrefter, eller krefter i motsatt retning i forhold til kreftene som påføres av stagene 1 og innfestingsdel 3, inn-fester dysen 4 til konstruksjonen 5 via en bolt 6, eller en annen mekanisme som hindrer at festet tar opp vesentlig moment om bolten 6. Et andre strekkinnfestingspunkt 3' på dysen 4 fester en innfestingsdel 3 i dysen 4 via en bolt 7, og til konstruksjonen 5 via en bolt 8 i et andre strekkinnfestingspunkt 3" på konstruksjonen. Innfestingsdelen 3 mellom dysen 4 og konstruksjonen 5 sikrer enkle mekaniske spenningsforhold i strekkinnfestingspunktet 3'. Alternativt kunne innfestingspunktet 3' på dysen være innfestet direkte i innfestingspunkt 3". Imidlertid ville dette kreve finere produksjonstoleranser og vil kunne føre til mer kompliserte spenningsforhold.

Boltene 6, 7 og 8 gjør at innfestingspunktene 2', 2", 3', 3" mellom dysen 4 og konstruksjonen 5 ikke overfører vesentlig moment i en retning om boltene og kan betraktes som hengslet. Således, resulterer denne innfestingen i at spenningsforholdene mellom innfestingspunktene for dysen 4 til konstruksjonen 5 er enkle, oversiktlige og forutsigbare. Strekkstagene 1 er forspent mellom dysen 4 og konstruksjonen 5 mellom staginnfestingspunktene V og 1" for å sikre enkle spenningsforhold og for å hindre vibrasjoner eller annen uønsket bevegelse mellom kon struksjonen 5 og dysen 4. Strekkstagenes 1 forspenning sikrer at innfestingsdelen 3 kun opptar strekkrefter.

Moment som påføres dysen 4 av propellen og av andre forhold tas i hovedsak opp av brakettene 2 med innfestingspunktene 2', 2". Innfestingspunktene 2', 2" tar opp trykkspenninger, og er plassert på hver side av innfestingspunktet 3' som tar opp strekkspenninger. Innfestingspunkt 3' for strekkspenninger som er plassert mellom innfestingspunktene 2 for trykkspenninger, er innfestet i innfestingsdelen 3 som videre er innfestet i dysen 4 via bolten 7 og innfestet i den andre bolten 8 innfestet i konstruksjonen 5 i innfestingspunkt 3". Ved at innfestingsdelen 3 er innfestet med bolter 7, 8 på hver side, sikres at delen 3 og hovedsak overfører rent strekk.

Strekkstagene 1 sikrer også at kun strekk overføres i mellom innfestings-punkteneT på dysen 4 og 1" på konstruksjonen 5.

Fra figur 2 fremgår tydelig plasseringen av brakettene 2 med innfestingspunktene 2', 2" for opptak av trykk-krefter i forhold til innfestingspunkt 3' for innfestingsdelen 3 for strekk-krefter. Fra figuren fremgår videre hvordan innfestings-brakettene 2 festet med bolter 6 til konstruksjonen 5 i hovedsak vil være de som tar opp moment påført dysen 4 i forhold til konstruksjonen 5.

Fra figur 2 fremgår også tydelig bolt 7 for innfesting av innfestingspunkt 3' til dysen 4 og bolt 8 for innfesting av innfestingsdel 3 til konstruksjonen 5 i innfestingspunkt 3".

Fra figur 3 fremgår videre innfestingen av dysen 4 til konstruksjonen 5. På figur 3 er det stiplet linjer som indikerer vinkelen mellom innfestingselementene 1, 2, 3 i forhold til en akse representert ved en omdreiningsakse for en propell (ikke vist). På figur 3 fremgår vinkelen a mellom to stag 1 i sin ene ende innfestet i dysen 4 i innfestingspunkt 1', og i sin andre ende innfestet i konstruksjonen 5 i innfestingspunkt 1". En vinkel b mellom en linje forløpende mellom omdreiningsaksen for propellen og innfestingspunkt 1' og en linje forløpende mellom propellens omdreiningsakse og det andre innfestingspunktet 3' er plassert med vinkel c som er omtrent 120°.

Disse vinklene kan imidlertid varieres etter behov og etter spenningsforhold.

På figur 4 fremgår det en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen der en dyse 4 er innfestet i en konstruksjon 5 via stag 1 med innfestingspunkt 1" i dysen og 1" i konstruksjonen. Bolter 6 danner sammen med brakettene 2 med innfestingspunkter 2' og 2", en hengslet innfesting av dysens øvre del. Braketten 2 tar opp trykk. Innfestingsdelen 3 er vist som et fast element mellom dysen 4 og konstruksjonen 5, og tar opp krefter i motsatt retning av stagene 1. Figur 5 viser samme utførelse som figur 4, sett forfra. Innfestingsdelen 3 er vist som et plate-formet legeme fast innfestet i konstruksjonen 5 og dysen 4. Vinkelen mellom innfestingene 1', 1", 2', 2", 3', 3" samt stagene 1 og plasseringen av elementene fremgår tydelig.

På figur 6 fremgår det enda en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen der en dyse 4 er innfestet i en konstruksjon 5 via stag 1 med innfestingspunkt 1' i dysen 4 og 1" i konstruksjonen 5. Bolter 8 danner sammen med to innfestings-deler 3 en hengslet innfesting av dysens øvre del til konstruksjonen 5. Innfestingspunkt 2' er i denne utførelsen vist mellom et fast element mellom dysen 4 og konstruksjonen 5, som tar opp trykkrefter. I dette tilfellet omfatter brakett 2 kun elementer på konstruksjonen 5 og dysen 4 med motstående flater som kan oppta trykket. Uttrykket innfestingspunkt 2' kan i denne sammenheng være et punkt som kun er i stand til å oppta trykkrefter.

Figur 7 viser samme utførelse som figur 6, sett forfra. Innfestingsdelene 3 er vist som legemer tilpasset for å ta opp strekk, fast innfestet i konstruksjonen 5 og dysen 4. Vinkelen mellom innfestingene 1', 1", 3', 3" brakett 2 samt stagene 1 og plasseringen av elementene fremgår tydelig.

I denne redegjørelsen er det benyttet utrykk som trykkrefter, trykk og strekk, for å beskrive hovedretningen på kreftene som opptrer under normale driftsforhold. Med dette menes driftsforhold der forspenningen er tilstrekklig til at det er strekk i innfestingsdel 3. Dette er det som er ansett som normale driftsforhold. Under uheldige driftsforhold kan selvsagt belastningen på dysen 4 overstige forspenningen slik at spenningsforholdene endrer seg og slik at for eksempel braketten 2 utsettes for strekk og innfestingsdelen utsettes for trykk. Imidlertid kan disse retningene avvike noe i forhold til rent strekk og rent trykk. Det påføres selvsagt også krefter på grunn av hydrodynamiske forhold, gravitasjon, mekaniske forhold etc. som må tas opp av festene.

Claims (6)

1. System for innfesting av en propellerdyse (4) til en konstruksjon (5) omfattende et fartøy eller en del av dette, der dysen (4) omgir en propell som er opplagret i konstruksjonen (5), med minst ett første innfestingspunkt (2') og minst ett andre innfestingspunkt (3') for innfesting av dysen til konstruksjonen,karakterisert vedat: det minst ene første innfestingspunkt (2') er tilpasset hovedsakelig for opptak av trykk krefter under normale driftsforhold og er hengslet til konstruksjonen (5); det minst ene andre innfestingspunkt (3') er tilpasset for opptak av strekkrefter når det første innfestingspunktet (2') tar opp trykkrefter og er hengslet til konstruksjonen (5); og minst ett stag (1) for forspenning er innfestet i minst ett staginnfestingspunkt (1') på dysen (4), for opptak av strekkrefter, forløpende mellom dysen (4) og konstruksjonen (5), slik at når staget er forspent opptar det første innfestingspunkt (2') trykkrefter og det andre innfestingspunkt (3'), strekkrefter.

2. System i henhold til krav 1, hvori det andre innfestingspunktet (3') for innfesting av dysen omfatter innfestingsdel (3) forløpende mellom dysen (4) og konstruksjonen (5).

3. System i henhold til krav 1, hvori det er minst to første innfestingspunkter (2', 2") for opptak av trykkrefter.

4. System i henhold til krav 3, hvori dysen (4) har et hovedsakelig sirkulært tverrsnitt i et plan hovedsakelig parallelt med et plan definert av propellen, idet det sirkulære tverrsnittet har et senter hovedsaklig sammenfallende med en omdreiningsakse for propellen og slik at innfestingspunktene ( V, 1", 2', 2", 3') kan plas-seres radielle retninger i forhold til propellens omdreiningsakse, og slik at det dannes vinkler (a, b, c) mellom radiene forløpende mellom innfestingspunktene (1', 1", 2', 2", 3') og omdreiningsaksen, idet radiene mellom de minst to første innfestingspunktene (2', 2") for opptak av trykkrefter og omdreiningsaksen er plassert på hver sin side av radien mellom omdreiningsaksen og det andre innfestingspunktet (3').

5. System i henhold til krav 4, hvori det er minst to stag (1) for opptak av strekkrefter, og disse er innfestet i dysen (4) i to staginnfestingspunkter (1') idet radiene mellom disse staginnfestingspunktene (1') og omdreiningsaksen danner en vinkel på omtrent 120°.

6. System i henhold til krav 5, hvori vinklene (b, c) mellom radiene for staginnfestingspunktene (1') og det andre innfestingspunktet (3') er omtrent 120°.