NO337466B1 - Fremdriftsenhet for skip omfattende en motorkasse for installasjon under skipets skrog - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en marin fremdriftsenhet omfattende:

- I det minste en pod (propulsion oriented drive) som er mekanisk forbundet med et bærebein som er konstruert for montering under skroget av et skip; - En propell som er plassert ved den aktre ende av poden og som har i det minste to blader, og som er begrenset til å rotere med en overføringsaksel som er forbundet med en motor eller en maskin; og - Et arrangement av i det minste tre strømningsledende finner som er festet til poden, hvilket arrangement danner en ring som er hovedsakelig perpendikulær på podens lengdeakse.

Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en fremdriftsenhet av en kompakt, dreibart

montert podtype hvor bærebeinet er konstruert for å være dreibart montert under skroget av skipet. De "forre" eller "fremre" og "aktre" eller "bakre" partier av poden er definert i forhold til baugen og hekken av skipet, det vil si at det forre eller fremre parti av poden peker mot skipets baug, i det minste når fremdriftsenheten driver skipet forover. I de fleste dreibart monterte fremdriftsenheter av podtypen, så som for eksempel fremdriftsenheten beskrevet i W099/14113, er propellen anbrakt ved den forre ende av poden, til forskjell fra en fremdriftsenhet ifølge oppfinnelsen.

Generelt sett er konvensjonelle marine fremdriftsenheter av den dreibart monterte podtype ikke konstruert for å arbeide i skipets kjølvann og har derfor et bærebein som er langt nok til at propellen befinner seg utenfor kjølvannets grensesjikt. Slike konvensjonelle dreibart monterte fremdriftsenheter av podtypen er vanligvis voluminøse, i det minste på grunn av den store plass som er nødvendig mellom skipets skrog og enhetens propell. Videre er slike fremdriftsenheter vanligvis gjenstand for vibrasjon og kavitasjonsfenomener, idet kavitasjonen spesielt gjør seg gjeldende når fremdriftsenheten svinger. Kavitasjon er et fenomen som frigjør eksplosive bobler av vanndamp ved endene av propellens blader. I marin hydrodynamikk reduserer kavitasjon fremdrifts-systemenes ytelse, skaper vibrasjon, bevirker erosjon av de roterende partier og utstråler støy som reduserer skipets akustiske diskresjon.

Fra visse tidligere kjente dokumenter og spesielt fra EP 1 270 404, er det kjent at det eksisterer en fremdriftsenhet som definert ovenfor hvor en propell av en hjelpefrem driftsenhet av den kompakte, dreibart monterte podtype er plassert ved den aktre ende av poden. Videre er propellen konstruert for å arbeide i kjølvannet av en annen propell eller "hovedpropell", som er montert på en fast aksel anordnet under skipets skrog. Hovedpropellen er konstruert for å gi hoveddelen av fremdriftskraften, for eksempel ved hjelp av en dieselmotor installert i skipet, mens hjelpepropellen av fremdriftspoden er konstruert til å levere enten ytterligere fremdriftskraft eller styrekraft dersom fremdriftspoden dreies for styring av skipet. I versjonene med et arrangement av finner rundt poden er arrangementet av finner enten plassert på det fremre parti av poden eller lengre bak, men ikke lengre bak enn det sentrale parti av bærebeinet. Formålet med finnene er å forbedre fremdriftseffekten ved å gjenvinne den aksiale komponent av rotasjonsener-gien fra virvelen som dannes av hovedpropellen, og de må derfor befinne seg relativt nær hovedpropellen. Det er mulig å innrette finnene slik at de skrår i liten grad i forhold til podens akse for å øke energigjenvinningen.

Selv om en slik dreibart montert fremdriftspod er spesielt kompakt, forblir den totale fremdriftsenhet innbefattende hovedpropellen voluminøs og krever relativt stort dyptgående under skroget, slik også konvensjonelle dreibart monterte fremdriftsenheter av podtypen gjør.

Et formål med oppfinnelsen er å redusere dyptgående under skroget av et skip som har i det minste en fremdriftsenhet med en propell montert på en pod, sammenlignet med

dyptgående for tidligere kjente løsninger. For dette formål søker oppfinnelsen å tilveiebringe en fremdriftsenhet som kan bringes nærmere skroget, og mer spesielt en enhet av den kompakte, dreibart monterte podtypen. For å forbedre den vertikale kompakthet av fremdriftsenheten er det et formål med oppfinnelsen å redusere høyden av podens bærebein for å bringe propellen så nær skroget som mulig, samtidig med at kavitasjonsfenomener unngås. Endelig er det et formål med oppfinnelsen å øke virkningsgraden av fremdriftsenheten og å redusere omkostningene ved denne, i det minste hva gjelder enhetens fremdriftsdel.

For å oppnå disse formål tilveiebringer oppfinnelsen en kompakt fremdriftsenhet som

fungerer etter prinsippet av en aksialstrømmende pumpe eller skruepumpe, det vil si den driver skipet fremover ved å tvinge vann gjennom en dyse. Skruepumpen er inspirert av jetmotorer for fly, spesielt når det gjelder å kontrollere den innkommende strømning, og den benytter et system som virker på tilbakestrømningen av vann for å unngå kavitasjonsfenomener. En skruepumpe virker ved væskestrømningsrate, mens en konvensjonell propell virker ved væskeskyvkraft. Det skal bemerkes at prinsippet med fremdrift ved hjelp av skruepumpe har i og for seg vært benyttet i lang tid i fremdriftssystemer for

undervannsbåter, og at plasseringen av en skruepumpe i kjølvannet av en undervannsbåt gjør det mulig å oppnå god virkningsgrad samtidig med at akustisk interferens reduse-res. Det er også kjent, spesielt fra US 4 600 394, at det foreligger anvendelser av skrue-pumpeteknologi for marine utenbordsmotorer og innenbordsmotorer.

Naturligvis er det ikke tilstrekkelig kun å omgi en konvensjonell propell med et dyseformet stykke av en strømlinjeformet kanal for å oppnå en skruepumpe. Det er velkjent fra teknikkens stand, for eksempel fra US 6 062 925, at fremdriftskraften av en propell montert på en pod kan økes ved lav hastighet ved å installere et dyseformet stykke av en strømlinjeformet kanal rundt propellen. Imidlertid gjør en slik installasjon det ikke mulig å oppnå en skruepumpe fordi spesielt formen av bladene i en skruepumpe er spesielle for denne teknologi og atskiller seg betydelig fra utformingene benyttet for konvensjonelle propeller.

Endelig er det fra DE 101 58320 kjent at det eksisterer en dreibart montert marin fremdriftsenhet av podtypen som benytter en skruepumpe hvis rotorpropell eller "skovlhjul" er anordnet rundt statoren av pumpens elektromotor. Motoren er således fullstendig omgitt av pumpens dyse, hvilken dyse er festet til bærebeinet av den dreibart monterte podenhet. Ved denne utførelse øker diameteren av rotorpropellen nødvendigvis med økende motorstørrelse og således også med økende motorkraft. For en sterk motor (for eksempel omtrent 10 megawatt (MW)), vil den resulterende dimensjon for rotorpropellen kreve at dysediameteren blir relativt stor for å gi et tverrsnittsareal som er stort nok for strømningsraten av vann gjennom pumpen.

Denne utførelse resulterer i en hydrodynamisk slepekraft (drag) som er relativt høyt for propellenheten og som derved gir en meget dårlig fremdriftseffektivitet, noe som er en stor ulempe. Dertil er det definitivt vanskeligere å kjøle elektromotoren, spesielt når motoren er en sterk motor, enn i en konvensjonell dreibart montert podenhet, hvor motorene er installert inne i poden og i avstand fra propellen. I en konvensjonell dreibart montert podenhet er det kjent at motoren kan kjøles av en tvunget sirkulasjon av luft som bringes i poden fra skipet via innsiden av bærebeinet.

Selv om slik en dreibart montert podenhet med skruepumpe gjør det mulig å oppnå en-kelte av den foreliggende oppfinnelses formål, spesielt å unngå kavitasjonsfenomener, gjør den det ikke mulig å oppnå en fremdriftsenhet, og spesielt en sterk enhet, som er relativt kompakt hva gjelder diameter og som har en fremdriftseffektivitet som er i det minste lik fremdriftseffektiviteten av en konvensjonell dreibart montert podenhet med samme ytelse. Et formål med foreliggende oppfinnelse er også å avhjelpe ulempene ved utformingen av en slik dreibart montert podenhet av skruepumpetypen.

For disse formål tilveiebringer oppfinnelsen en fremdriftsenhet som definert innled-ningsvis, som erkarakterisert vedat den videre omfatter en dyse som omslutter i det minste delvis propellen og nevnte ring av finner, at hver av nevnte blader har en ende med en kant som kommer i flukt med innerveggen av dysen slik at propellen utgjør rotoren av en skruepumpe, og at nevnte ring av finner ligger innenfor en sone som befinner seg mellom det sentrale parti av bærebeinet og propellen.

Arrangementet som dannes av finnene og dysen utgjør statoren av skruepumpen. En skruepumpe roterer vanligvis 50 % til 100 % raskere enn en konvensjonell propell med tilsvarende ytelse, noe som gjør det mulig å redusere med 50 % til 100 % dreiemomen-tet av drivmotoren eller maskinen for propellen og derved tillate en reduksjon av diameteren av motoren eller maskinen med fra 20 % til 40 % (for en elektromotor) i forhold til en konvensjonell dreibart montert podenhet. I en fremdriftsenhet ifølge oppfinnelsen gjør reduksjonen i motorens diameter det mulig å redusere diameteren av poden og vekten av enheten for utførelser hvor motoren er anbrakt inne i poden. Reduksjonen av podens diameter gjør det mulig å redusere den hydrodynamiske slepekraft av fremdriftsenheten og således øke dens fremdriftseffektivitet.

Dertil vil motoren og det meste av volumet av poden være anbrakt oppstrøms for skruepumpen i forhold til vannstrømningen. Dette muliggjør at propellen kan ha et nav som er relativt kompakt, og det kan således oppnåes et tverrsnittsareal for propellen og pumpen som er tilstrekkelig uten at det blir nødvendig å redusere hydrodynamisk strømning ved å øke diameteren av dysen i for stor grad. Med en elektromotor som har en effekt som er høyere enn 10 MW anbrakt inne i poden kan man med en fremdriftsenhet ifølge oppfinnelsen normalt oppnås med en dyse hvis innerdiameter, det vil si hovedsakelig lik propellens diameter, på omtrent den dobbelte diameter av poden. Dette gjør det mulig å ha et tverrsnittsareal for propellen som er tilstrekkelig til å garantere god strømningsrate av vann gjennom pumpen, samtidig med at den hydrodynamiske slepemotstanden for fremdriftsenheten blir relativt lav sammenlignet med apparatet ifølge DE 101 58320.

Endelig vil det faktum at det er mulig for skruepumpen å arbeide i skipets kjølvann uten at det oppstår noe kavitasjonsfenomen, gjøre det mulig å redusere høyden av bærebeinet, for derved også å bidra til å gjøre enheten mer kompakt. Skruepumpen kan bringes nærmere skipets skrog fordi den ikke overfører noen trykkpulser som skaper vibrasjon om bord på skipet. Dette kan forklares for det første ved det faktum at vannstrømningen dannes av skruepumpens stator, noe som gjør det mulig å gjøre vannets ankomsthastig-het ved rotoren jevn i kammeret som atskiller rotoren fra statoren. De resterende trykk - pulser som dannes av skruepumpen er derfor relativt små. Dertil blir nevnte resterende pulser dempet ved pumpens dyse, og deres innvirkning på skipets skrog er tilstrekkelig lav til ikke å generere vibrasjoner om bord på skipet.

Skrogets dyptgående kan således gjøres mindre enn med en konvensjonell dreibart

montert podenhet, noe som muliggjør større fleksibilitet i valget av skipets hekkfasong. Dertil vil det faktum at skruepumpen er plassert inne i grensesjiktet for skipets kjølvann gi fordel av økt fremdriftseffektivitet i forhold til den fremdriftseffektivitet som dannes av skruepumper anbrakt utenfor grensesjiktet. Inne i grensesjiktet er vannhastigheten ved innløpet til skruepumpen redusert i forhold til hastigheten med en utforming hvor skruepumpen er plassert utenfor grensesjiktet, noe som øker differensialet mellom has-tighetene ved henholdsvis utløpet av dysen og innløpet av pumpen, for derved å øke skyvkraften som dannes av pumpens rotor. Det skal bemerkes at tykkelsen av grensesjiktet øker med økende skipshastighet og skipsstørrelse. Ved skipets vanlige marsj hastighet er størrelsen av kjølvannet større, og fremdriftseffektiviteten er således øket i forhold til fremdriftseffektiviteten ved lavere hastigheter.

I en kompakt fremdriftsenhet ifølge oppfinnelsen utgjør finnene strømningsledere for skruepumpene. Det ringformede arrangement av finnene ligger innenfor en sone som befinner seg longitudinelt aktenfor det sentrale parti av bærebeinet for å være tilstrekkelig nær propellen. I den foreliggende anvendelse blir det sentrale parti av bærebeinet definert som det parti som innbefatter et hulrom som står i forbindelse med innsiden av skipets skrog.

En fremdriftsenhet ifølge oppfinnelsen er spesielt egnet for et skip hvor bærebeinet for poden er konstruert for dreibar montering under skipets skrog, slik at fremdriftsenheten er av den dreibart monterte podtype. I et skip utstyrt med flere fremdriftsenheter ifølge oppfinnelsen er det mulig å ha i det minste en enhet av den dreibart monterte podtype som er montert slik at den kan dreie seg 360° og er plassert ved hekken av skipet i skipets kjølvann for å kunne styre skipet på samme måte som et ror, og eventuelt for å kunne tilveiebringe en bremseskyvkraft uten reversering av rotasjonsretningen av enhetens rotor.

Oppfinnelsen, dens karakteristiske trekk og dens fordeler vil fremgå tydeligere av føl-gende beskrivelse gitt med henvisning til følgende figurer, hvor:

Figur 1 er et skjematisk snittbilde av en fremdriftsenhet ifølge oppfinnelsen av den dreibart monterte podtype, tatt som et vertikalplan som inneholder podens lengdeakse; Figur 2 er et skjematisk perspektivisk bilde av fremdriftsenheten på figur 1; Figur 3 er et skjematisk grunnriss av en annen fremdriftsenhet ifølge oppfinnelsen, hvor den aktre ende av bærebeinet utgjør en strømningsledende finne; og Figur 4 er et skjematisk frontriss av en annen fremdriftsenhet ifølge oppfinnelsen og av den dreibart monterte podtype, omfattende to identiske fremdriftsenheter anbrakt ved siden av hverandre. Figur 1 viser en fremdriftsenhet 1 ifølge oppfinnelsen sett fra siden i lengdesnitt i et plan gjennom lengdeaksen X av poden 2 og av dreieaksen 6 av enheten 1. Enheten 1 er installert under skroget 10 av et skip, og poden 2 er på vanlig måte forbundet med et

bærebein 3 som er montert for å kunne dreie seg i et vanntett lager 9 som forløper gjennom skipets skrog. I den foretrukne utførelse vist på figuren er poden 2 dimensjonert til å inneholde en elektromotor 8, hvis rotor (ikke vist) er innrettet til å rotere med drivak-selen 11 av propellen 4. Akselen 11 holdes på aksen X ved hjelp av lageret 12. På kjent måte er poden og bærebeinet 3 strømlinjeformet for å optimalisere den hydrodynamiske strømning av det strømmende vann representert ved pilene F.

Som kjent fra teknikkens stand, kan man også forestille seg en utførelse hvor motoren er plassert inne i skipets skrog, hvor et vinklet mekanisk overføringssystem er anordnet for å overføre motorens rotasjon til propellens drivaksel. Videre er det i en fremdriftsenhet ifølge oppfinnelsen ikke nødvendig at beinet understøtter poden slik at den er dreibart montert i forhold til skipets skrog. I en utførelse med et fast bærebein er det mulig å tenke seg i det minste et annet fast bein som forbinder dysen direkte med skroget og som forsterker dens mekaniske kobling mellom fremdriftsenheten og skroget. Nevnte andre bein kan være av liten størrelse fordi dysen fortrinnsvis befinner seg meget nær skroget. Skipet kan da styres ved hjelp av spesielle retningsorganer som er uavhengig av fremdriftsenheten, eller man kan benytte seg av det prinsipp som er vist i EP 1 270 404 som benytter en vinkeljusterbar hjelpefremdriftsenhet av den kompakte dreibart monterte podtype.

I utførelsen vist på figur 1 er det vanntette laget 9 konstruert slik at bærebeinet 3 dreies for å virke som et ror for styring av skipet. Bærebeinet 3 kan monteres for å kunne dreie seg opp til 180<0>i forhold til den normale fremdriftsretning vist på figuren for å kunne innta en "bremsende" fremdriftsposisjon hvor skyvkraften er motsatt skipets forover-bevegelse. Imidlertid kan også en slik "bremsemodus" også oppnås ved et bærebein 3 som ikke er dreibart eller bare dreier seg i liten grad ved å skape en betydelig skyvkraft akterover ved å reversere rotasjonsretningen av propellen 4.

For implementering av skruepumpen innbefatter fremdriftsenheten et arrangement av strømningsledende finner så som 52 og 53, som er festet til poden 2, idet arrangementet danner en ring 5 som står hovedsakelig vinkelrett på aksen X av poden og ligger innenfor en sone Zx plassert longitudinelt mellom bærebeinet 3 og propellen 4. Generelt sett ligger nevnte sone Zx i en fremdriftsenhet ifølge oppfinnelsen mellom det sentrale parti av bærebeinet og propellen, slik det er forklart nedenfor under henvisning til figur 3. Fortrinnsvis er ringen 5 dannet med i det minste 5 finner, og propellen 4 er forsynet med i det minste 3 blader 14. Nevnte strømningsledende finner må være anbrakt nær nok propellen til å rette vannstrømningslinjene som ankommer propellen i riktige retninger. Disse er ikke nødvendigvis identiske.

Dertil omgir en dyse 6 propellen 4 og ringen 5 av finner. Som beskrevet nedenfor med henvisning til figur 2, er innløpsprofilen av dysen 6 og vinkelplasseringen av hver finne fortrinnsvis innrettet til skipets kjølvannsform ved dettes marsj hastighet. Det skal bemerkes at dysen medvirker til den totale skyvkraft ved hjelp av sin eget luft. Propellen har et nav 13 som tvinges til å rotere med akselen 11, og på hvilken bladene 14 er montert. Hvert blad 14 har en ende med en kant 7 som flukter med innerveggen av dysen. Ringen 5 og dysen 6 utgjør således skruepumpens stator, idet propellen 4 utgjør pumpens rotor.

Dysen har med fordel et tverrsnitt som smalner gradvis av i retning akterover og har en konvergerende eller divergerende form som er tilpasset som en funksjon av den marsj-fart som skipet er konstruert for, med det formål å øke fremdriftseffektiviteten. Dertil har finnene på konvensjonell måte skrånende profiler for å redusere deres hydrodynamiske motstand. Som vist på figur 1, er resultatet at det ikke er nødvendig for front-partiet av dysen å strekke seg over hele den longitudinelle sone Zx for ringens 5 plassering. Den fremre grense av nevnte sone er representert ved en prikkete linje på samme punkt langs aksen X som finnenes fremre ender. Det er mulig å tenke seg bruk av finner som er enda mer strømlinjeformet for betydelig å øke den longitudinelle dybde av sonen Zx for finneringens 5 plassering.

I det minste tre av de strømningsledende finner, og fortrinnsvis alle fem finer av ringen 5, benyttes for å sikre at dysen 6 er fast forbundet med poden 2. Symmetriaksen av dysen sammenfaller hovedsakelig med lengdeaksen X av poden, noe som gjør det mulig å ha en liten klaring mellom kantene 7 av endene av propellens blader 14 og innerveggen av dysen. I utførelsen beskrevet under henvisning til figur 1 er bladene 14 alle identiske, og endekanten 7 av et blad som ligger i flukt med dysen defineres av to spisse vinkler for å maksimalisere den krummede lengde i flukt i dysen i forhold til den totale lengde av bladets periferi. Det er kjent at en slik vinkelform på bladenes endekant er en fordel for skruepumper. Pumperotoren som utgjøres av propellen 4 har i det minste to blader 14. Simuleringer som er utført i form av beregninger har vist at det ikke er fordelaktig å ha en rotor utformet med et enkelt, skrueformet blad som benyttes i prinsippet vist i US 4 600 394.

Med fordel bestemmes avstanden DYmellom skruepumpens dyse 6 og skipets skrog 10 slik at propellen 4 arbeider optimalt i skipets kjølvann. Det er fordelaktig å anbringe fremdriftsenheten i skipets kjølvann mens man samtidig fortrinnsvis unngår det "vis-køse" kjølvann som oppviser en uforholdsmessig stor reduksjon i vannstrømmens hastighet i forhold til skipet. Fortrinnsvis forsøker man å posisjonere fremdriftsenheten i det parti av kjølvannet som gir en midlere reduksjon av strømningshastigheten på omtrent 15 %. I tillegg til fordelen som gjør det mulig å redusere høyden av bærebeinet 3 vil en slik plassering av skruepumpen gjøre det mulig å øke fremdriftseffektiviteten optimalt i forhold til den fremdriftseffektivitet som fåes ved plassering utenfor kjølvan-nets grensesjikt.

På figur 2 er fremdriftsenheten 1 ifølge oppfinnelsen sett i perspektiv for å vise tydeligere oppbygningen av propellen 4 og ringen 5 av strømningsledende finner. I dette eksempel har ringen 5 seks finner 50 til 55 for å rette vannstrømmen som entrer skruepumpen slik at den gir nevnte strømning et rotasjonsmoment som er hovedsakelig lik rotasjonsmomentet av rotoren, men som dreier i motsatt retning, slik at vannstrømmen ved utløpet av rotoren er uten rotasjonsenergi, for derved å gi fordelen av øket effekti-vitet av skruepumpen. Finnen 55 er skult av det akterparti av poden 2 på denne figuren.

Hver finne har en tilnærmet plan flate som har en bestemt vinkelposisjon i forhold til podens akse X. Vinkelplasseringens vinkel an av finnen defineres som den vinkel som dannes mellom finnens plan og aksens X. Hver finne, så som 52 eller 54, er festet til det akterparti av poden med en angulær posisjoneringsvinkel spesielt for denne, så som oc2eller oc4. Fortrinnsvis er hver enkel an bestemt på basis av skipets kjølvannskart ved dettes marsj hastighet, og hver enkel ocner således tilpasset som en funksjon av den innkommende vannstrøm for å lede det innkommende vann på rotoren, for således å unngå kavitasjonsfenomener. Innflytelsen av bærebeinet 3 på vannstrømmene som entrer dysen er tatt i betraktning, spesielt for bestemmelse av vinkelorienteringen oc2av finnen 52 som befinner seg akter for beinet 3. Dysens innløpsprofil er fortrinnsvis også bestemt på basis av skipets kjølvannskart ved dettes marsj hastighet.

Ved å rotere hurtigere enn en konvensjonell propell vil videre rotoren i fremdriftsenheten ifølge oppfinnelsen utvikle en mindre grad av dreiemoment, og dermed må av-bøyningen av strømmen i statoren forbli moderat for tilpasning av nevnte dreiemoment. Derfor er finnenes angulære posisjoneringsvinkler relativt små, og således er det mulig for vannet å passere gjennom i motsatt retning. Hver angulær posisjoneringsvinkel kan bestemmes for eksempel i området 3° til 15°, noe som gjør det mulig å oppnå tilstrekkelig skyvkraft akterover ved å reversere propellens 4 rotasjonsretning, idet vannstrøm-men som dannes av propellen da ikke blir nevneverdig forstyrret av finnene. Dertil kan en rotor hvor hvert av bladene har en rett generatrise tillater fullt nominelt dreiemoment når rotorene roterer i reversert retning, i motsetning til en konvensjonell propell av den vridde type, som eksempelvis beskrevet i US 6 371 726. Dette muliggjøres ved at de mekaniske påkjenninger blir godt fordelt over bladenes overflate, for derved å forbedre bremseskyvkraften. Det vil forståes at en gjenstand som har en rett generatrise dannes av en todimensjonal kontur som gjøres til gjenstand for en translasjonsbevegelse langs en rett linje som skjærer konturens plan.

Propellens 4 blader 14 er vist med en mindre vridning, slik det kan sees av figur 2, og de har lett krummede generatriser, men naturligvis kan blader som har generatriser som er helt rette bli foretrukket for å øke bremsekraften ytterligere. Det vil også sees at endekanten 7 av et blad 14 som flukter med innerveggen av dysen 6 er krummet. Som vist på figur 1 vil det videre sees at dysens form konvergerer noe i retning akterover. Endelig kan det sees at dreieaksen Y som fremdriftsenheten 1 er montert for å dreie seg om, ikke nødvendigvis tilsvarer symmetriaksen for bærebeinet 3, og kan for eksempel være forskutt forover i den stilling som er vist ved aksen Y' på figur 2.

Simuleringer ved beregninger som er blitt foretatt av søkeren har gjort det mulig å etablere en sammenligning mellom en konvensjonell dreibart montert fremdriftsenhet av podtypen med en propell plassert ved den fremre ende av poden og en fremdriftsenhet ifølge oppfinnelsen som også er av den dreibart monterte podtype med en elektromotor anbrakt inne i poden. Eksempelvis har en slik fremdriftsenhet ifølge oppfinnelsen en pod 2 med en diameter på omtrent to meter og en dyse 6 som har en diameter på omtrent fire meter, med en motorkraft på omtrent 13 MW. Ringen 5 har syv strøm-ningsledende finner, og rotorpropellen 4 har fem blader 14. Antall omdreininger per minutt av rotoren er større enn to hundre. Med samme motorkraft gjør oppfinnelsen det mulig å redusere vekten av motoren med mer enn 50 %, og å redusere diameteren av propellen og diameteren av poden med mer enn 25 %. Dertil er den oppnådde reduksjon av dyptgående omtrent 3 meter, og effektiviteten av den dreibart monterte podenhet med skruepumpe er mer enn 5 % større enn effektiviteten av den konvensjonelle dreibart monterte podenhet. Totalt sett synes det derfor som fordelene som oppnås med oppfinnelsen i forhold til konvensjonelle marine dreibart monterte podenheter og marine skruepumpe fremdriftsenheter, er betydelige.

Figur 3 er et skjematisk planriss av en annen fremdriftsenhet 1' ifølge oppfinnelsen. Poden 2 og skruepumpen er vist i snitt i et horisontalt plan gjennom den horisontale akse X av poden, mens bærebeinet 3' er vist i snitt i et annet horisontalt plan som befinner seg over poden. Det akter endeparti 3'A av bærebeinet 3' utgjør en strømningsle-dende finne, idet dette parti oppviser en hovedsakelig plan flate som har en bestemt angulær posisjoneringsvinkel a' i forhold til podens akse X. Ringen 5 har i det minste to strømningsledende finner i likhet med finnene 50 til 55 vist på figurene 1 og 2, og har således en spesiell finne som utgjøres av partiet 3'A.

I en fremdriftsenhet ifølge oppfinnelsen er generelt sett sonen Zx som ringen av finner ligger i perpendikulært på podens lengdeakse X, plassert mellom det sentrale parti av bærebeinet og propellen, hvilket sentrale parti er forsynt med et hulrom som er anordnet i beinet og som står i forbindelse med innsiden av skipet. I utførelsen tilsvarende figur 3 er det sentrale parti C av bærebeinet 3' plassert hovedsakelig over motoren 8 installert inne i poden, og en tvunget sirkulasjon av luft mellom poden og det indre av skipet til-veiebringes i nevnte sentrale parti med en strømningsrate som er tilstrekkelig til å kjøle motoren.

Det akterendepartiet 3'A av bærebeinet kan være innrettet til å strekke seg oppad for å flukte med skipets skrog ved at det forløper over toppen av dysen 6, og i så fall er det nødvendig å tilveiebringe en utsparing i nevnte parti 3'A for å muliggjøre innføring av toppen av dysen slik at den kan holdes av partiet 3'A. Denne utførelse gjør det i en viss grad mulig å redusere den hydrodynamiske slepekraft av fremdriftsenheten, sammenlignet med utførelsen vist på figurene 1 og 2.

På figur 4 er et andre fremdriftssett 1" ifølge oppfinnelsen vist meget skjematisk og sett forfra i retning mot skipets hekk. Dette sett er av den dreibart monterte podtype og omfatter to identiske eller nesten identiske fremdriftsenheter anbrakt ved siden av hverandre. I dette eksempel er hver fremdriftsenhet identiske med enheten i fremdriftsenheten 1 eller 1' beskrevet ovenfor. De to fremdriftsenheter er mekanisk forbundet med et enkelt bærebein 3", som er montert for å dreie seg under skipets skrog 10. Bærebeinet 3" har form av en stjerne med tre grenser, og dets dreieakse Y" tilsvarer aksen av den bredeste grenen. Ytelsen av en fremdriftsenhet 1 eller 1' som vist på figurene 1 til 3 kan således nesten dobles uten å måtte utvikle en sterkere skruepumpe, og uten å måtte øke dyptgåendet, samtidig med en bevaring av fordelene av å ha kun et vanntett og dreibart monter lager 9 ført gjennom skipets skrog.

Claims (11)

1. Marint fremdriftssett (1, 11") omfattende: i det minste en pod (2) som er mekanisk forbundet med et bærebein (3, 3', 3") konstruert for montering under skroget (10) av et skip, og en propell (4) som er anbrakt ved den aktre ende av poden og som har i det minste to blader (14), og som er tvunget til å rotere med en overføringsaksel (11) forbundet med en motor eller en maskin (8),karakterisert vedat det videre omfatter et arrangement av i det minste tre strømningsledende finner (50 - 55, 3'A) som er festet til poden (2), hvilket arrangement danner en ring (5) som er hovedsakelig perpendikulær på lengdeaksen (X) av poden (2), en dyse (6) som omslutter i det minste delvis propellen (4) og nevnte ring (5) av finner, at hvert av nevnte blader (14) oppviser en ende med en kant (7) som flukter med innerveggen av dysen (6) slik at propellen (4) utgjør rotoren av en skruepumpe, og at nevnte ring (5) ligger innenfor en sone (Zx) som befinner seg mellom det sentrale parti av nevnte bærebein (3, 3', 3") og propellen.

2. Fremdriftssett ifølge krav 1, hvor nevnte dyse (6) er festet til poden (2) via i det minste fem finner (50-55, 3'A), og hvor propellen (4) har i det minste tre blader (14).

3. Fremdriftssett ifølge et av de foregående krav, hvor hver finne (50-55, 3'A) av nevnte ring (5) har en flate som er i det minste hovedsakelig plan og som har en bestemt angulær posisjoneringsvinkel (a0, ..., oc5, a') i forhold til podens (2) akse (X).

4. Fremdriftssett ifølge krav 3, hvor innløpsprofilen av nevnte dyse (6) og den angulære posisjonerings vinkelen (a0, ..., oc5, a') av finnen er tilpasset skipets kjøl-vannskart.

5. Fremdriftssett ifølge krav 3 eller 4, hvor den bestemte angulære posisjonerings-vinkelen (oco, ..., as, a') av hver finne ligger i området 3 ° til 15°.

6. Fremdriftssett ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor propellens (4) rotasjonsretning er reversibel for å kunne generere en bremseskyvkraft for bremsing av skipet.

7. Fremdriftssett ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor hvert av bladene (14) av propellpumpens rotor har en rett generatrise.

8. Fremdriftssett ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor den aktre ende (3'A) av nevnte bærebein (3') utgjør en av nevnte finner av nevnte ring (5).

9. Skip forsynt med i det minste et fremdriftssett (1, 1', 1") ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor bærebeinet (3, 3', 3") av settet er konstruert for montering på fast måte under skipets skrog (10).

10. Skip ifølge det foregående krav, hvor skipet er forsynt med i det minste et fremdriftssett (1, 1', 1") ifølge et hvilket som helst av de foregående krav 1-8, hvor bærebeinet (3, 3', 3") av settet er konstruert for dreibar montering under skipets skrog (10) slik at fremdriftssettet er av den dreibart monterte podtype.

11. Skip ifølge krav 9 eller 10, hvor avstanden (Dy) mellom nevnte dyse (6) og skipets skrog (10) er definert slik at propellen (4) arbeider optimalt i skipets kjølvann.