NO346879B1 - Et styr‐ og dybdejusterbart skovlhjul med vertikale skovleblader - Google Patents

Description

ET STYR‐ OG DYBDEJUSTERBART SKOVLHJUL MED VERTIKALE SKOVLEBLADER

Innledning

Oppfinnelsen er et styr‐ og dybdejusterbart skovlhjul hvor skovlhjulet blir montert på en hovedsakelig horisontal svingplate anordnet med løftesylindre og blir brukt som en styrbar fremdriftspropell på et fartøy. Skovlhjulet vil være opplagret i skovlhjulsbraketter, som også vil fungerer som vanntett beskyttelse til de roterende delene. Det styrbare skovlhjulet monteres hovedsakelig i akterkanten på fartøyet, nær den aktre perpendikulær, for å gi god manøvrerbarhet av fartøyet. Det styrbare skovlhjulet installeres med løftesylindre som kan regulere skovlebladenes dypgang i forhold til fartøyets lastelinje. Ved grunt farvann kan man også heve skovlebladenes dypgang for å gi fartøyet adgang.

Problemer knyttet til den kjente teknikk

Konvensjonelle skovlhjulsdrevne fartøyer har dårlig manøvrerbarhet. Skovlene står hovedsakelig opplagret i langskipsretning. Det medfører at fartøyet må enten installere ett eller flere ror for å manøvrere, eller så må det installeres ett skovlhjul på henholdsvis styrbord og babord side av fartøyets senterlinje.

Dypgangen på et fartøy vil være avhengig av skipets deplasement. Den vil ikke være konstant, men avhengig av lastkondisjonen på fartøyet. På et konvensjonelt fartøy med skrupropelldrivlinje kan man ikke regulere skrupropellens avstand til vannlinjen og det vil være effekttap av skrupropellens virkningsgrad i enkelte lastkondisjoner. Det samme gjelder for konvensjonelle skovlfartøy med fast installerte skovlhjul i vertikalretning.

Skovlhjul på et fartøy, vil naturlig vis løpe i vann. Jo mer kompleks et skovlhjul er, desto flere komponenter vil løpe i vann. Ved å bli utsatt for vann, vær, vind og sol vil levetiden på komponentene forringes.

Bakgrunnsteknikk på fagområdet

US 729397 A viser et roterbart skovlhjul som roterer om en horisontal aksel for fremdrift av fartøyet, men kan ikke ses å være dreibart om en vertikal akse for å kunne styre fartøyet. Skovlhjulet kan løftes ut av vannet, men kan ikke ses å være justerbart i forhold til ulike dybder på fartøyet.

US 2006/0189227 A1 viser et skovlhjul som roterer om den vertikale aksen perpendikulær med horisontalaksen for å styre fartøyet.

CN 106167082 A viser et ringformet (sykloids) skovlhjul som fremdriftspropell på et fartøy, der skovlebladene står vertikalt på skovlakselene ved rotasjon om skovlhjulsakselen.

US 5213528 A viser et skovlhjul som er roterbar om en horisontal aksel for fremdrift av fartøyet. Skovlhjulets blader er innrettet til å innta en vertikal stilling selv om skovlhjulet roterer om sin dreieakse. Skovlhjulet er dreibart om en vertikal akse for å kunne styre fartøyet. Skovlhjulet er også høydejusterbart ved at rammen kan heves og senkes i forhold til fartøyet.

WO 99/55581 A1 viser (se hele dokumentet) en katamaran med skovlhjul som er roterbar om en horisontal aksel for fremdrift av fartøyet. Skovlhjulets blader er faste, dvs. de er alltid rettet radielt på

skovlhjulets dreieakse. Skovlhjulet er dreibart om en vertikal akse for å kunne styre fartøyet. Det kan ikke ses å fremgå om eller hvordan skovlhjulet kan heves eller senkes.

BR PI0904730 A2 viser et skovlhjul som er roterbar om en horisontal aksel for fremdrift av fartøyet. Skovlhjulets blader er innrettet til å innta en vertikal stilling selv om skovlhjulet roterer om sin dreieakse. Skovlhjulet er dreibart om en vertikal akse for å kunne styre fartøyet. Skovlhjulet er også høydejusterbart ved at hydrauliske stempler kan heve og senke skovlhjulet i forhold til fartøyet.

Oppsummering av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er angitt i det vedlagte selvstendige krav 1. Foretrukne utførelser er angitt i de underordnede krav 2‐9.

Kort figurforklaring

Utførelser av oppfinnelsen gjengitt i de vedlagte figurtegninger, hvor

Figur 1 viser en utførelse av et skovlhjul i følge oppfinnelsen utstyrt med sentrerte vertikalblader. Her er det vist et snitt av skovlhjulet i langskipsretning og ikke de styrbare skovlhjulsbrakettene som inngår i oppfinnelsen. Figuren illustrerer hvordan skovlebladene (7) vil stå i en vinkelrett oppstilling mens skovlplaten (1.1) og skovlhjulsakslene (3) rotere om skovlhjulsakselen (3). Figuren viser skovlhjulet med sentrerte vertikalblader som omfatter skovlhjulsplate (1.1), skovlhjulslager (2), akselregisterhjul (8), 5. skovlakselsenter (6 ex) (4), 5. registerhjul (6), skovlhjulsaksel (3), 4. skovlakselsenter (4), 2. skovlregisterhjul (6), 3. skovlaksel (4), 2. skovlakselsenter (4), 2. skovlregisterhjul (6), registerbelte, registerkjede (5.1), 1. skovleblad(6 ex) (7), 1. skovlregisterhjul (6 ex) (6), 1. skovlaksel (6 ex) (3), 6. skovlaksel (6 ex) (3), 6. registerhjul (6) og 4. skovlregisterhjul (6).

Figur 2 viser en utførelse av drivlinjen i følge oppfinnelsen utført med skovhjulsmotor (12), drivreim/drivkjede (10) og skovldrivhjul (11). Figuren er vist med to stykker drivlinjer for å ikke skape for mye torsjonsmoment på skovlhjulsakslene (3). Figuren viser skovlhjulssnitt med drivlinjen som omfatter skovlhjulsmotor (12), registerhjul (6), drivreim / drivkjede (10), skovldrivhjul (11), akselregisterhjul (8), skovlaksel (3), registerbelte / registerkjede (5), skovleblad (7), skovlhjulsplate (1.1) og skovlhjulslager (2).

Figur 3 A og B illustrerer en utførelse av et styr‐ og dybdejusterbart skovlhjul i følge oppfinnelsen utstyrt med svingskive (16) og skovlbraketter (9) og løftesylindre (19). Figurene viser hvordan svingskiven (16) er opplagret med svingkranslager (17), som også kan fungere som trhustlager. Svingskiven (16) er utstyrt med en tannkrans (14) som drives av en styremotor (16) og svinkranstørnehjul (15), som også kan fungere som et horisontaltlager lager for å ta opp kreftene i horisontalplanet. Skovlhjulsbrakettene (9) er montert i underkant av svingskiven (16) og de omslutter de roterende delene, som vist på Figur 1 og 2, så de ikke løper i vann. Svingskiven (13) er anordnet med løftesylindre (19) og opplagringsskive (18) enten på undersiden ref. Figur 3 A eller på oversiden ref. Figur 3 B. Skovlehjulsbladenes (7) dypgang reguleres av løftesylindrene (19) i forholdet til skipets lastekondisjon (fribord). Figur 3 A viser styr‐ og dybdejusterbart skovlhjul med svingskive, skovlbraketter og løftesylindre, hvor løftesylindrene med opplagringsskiven er montert under svingskiven. Figuren viser svingkranslager (17), svingskive (13), opplagringsskive (18), løftesylinder (19), tannkrans (14), svingkranstørnehjul (15), styremotor (16) og skovlhjulsbrakett (9). Figur 3 B viser styr‐ og dybdejusterbart skovlhjul med svingskive, skovlbraketter og løftesylindre, hvor løftesylindrene med opplagringsskiven er montert over svingskiven. Figuren viser opplagringsskive (18), løftesylinder (19), svingkranslager (17), svingskive (16), tannkrans (14), svingkranstørnehjul (15),

styremotor (16) og skovlhjulsbrakett (9), samt indikasjon maksimalt fribord (Max. fribord) og minimalt fribord (Min. fribord).

Figur 4 A viser en utførelse av oppfinnelsen i et tverrsnitt av en katamaran. Bredden på skovlhjulet og øvrige mål kan settes etter behov og av type skrog. Skovlhjulet kan også reverseres til kraftturbin når fartøyet ligger ved kai eller anker.

Figur 4 B viser snitt, og delvis riss, av et fartøy av type katamaran, hvor Fartøy A og Fartøy B er identiske. Fartøy B har et skovlhjul som er dreid noen grader mot styrbord for å få et babord rorutslag for å styre Fartøy B i babord retning. Fartøy A har ingen rorutslag og styrer fartøyet på rett linje/kurs. Figur 4 B viser en utførelse hvor fartøy A og B installert med oppfinnelsen. Fartøy B med et rorutslag for å styre i babord retning. Figuren viser Fartøy A med et babord og et styrbord skrog og fartøy B med et babord og styrbord skrog. Figuren viser Fartøy A og B med skovleblad (7), styremotor (16), svingkranstørnehjul (15), skovlhjulsbrakett(er) (9).

Figur 5 viser et langskipssnitt av et singelskroget fartøy med et skovlhjul i henhold til oppfinnelsen, og hvordan det styr‐ og dybdejusterbare skovlhjulet (1) virker som en fremdrifts‐ og styremaskin, ved å dreie om den aktre perpendikulær som et konvensjonelt ror. Figuren viser langskipssnitt av et singelskrog med oppfinnelsen, som viser hvordan det styr‐ og dybdejusterbare skovlhjulet er montert i et overheng.

Utførelser av oppfinnelsen Oppfinnelsen frembringer et styrbart og dypgående‐regulerbart skovlhjul, omfattende følgende trekk: ‐ et sylindrisk skovlhjul (1) med to sirkulære skovlhjulsplater (1.1), i det minste én skovlhjulsaksel (3) og to skovlhjulslager (2), ‐ i det minste to skovlaksler (4), hver utstyrt med et skovleblad (7), anordnet med jevn vinkelavstand og nær periferien av skovlhjulet(1), ‐ at hver skovlaksel (4) er innrettet til å holde sitt skovleblad (7) i en stabil hovedsakelig vertikal retning, ved at ‐ hver skovlaksel (4) er forbundet via et skovlregisterhjul (6) på skovlakselen (4) med et registerbelte (5) inn til et motsvarende og ikke roterende akselregisterhjul (8) som er konsentrisk med skovlhjulsakselen (3), ‐ at hvert skovleblad (7) har en høyde som er mindre enn avstanden mellom sin skovlaksel (4) og en neste skovlaksel (4)

karakterisert ved: ‐ at skovlhjulet (1) er opplagret mellom to skovlhjulsbraketter (9) som strekker seg ned fra en hovedsakelig horisontal svingskive (13) som er innrettet til å dreies, ved hjelp av ‐ minst èn styremotor (16), og at ‐ svingskiven (13) er anordnet med minst to løftesylindere (19), som kan regulere svingskivens (13) høyde over vannflaten og dermed skovlhjulets dypgang, slik at de arbeidende skovlebladene (7) gir en fremdriftskraft ved fartøyets gitte fribord, ‐ og minst én skovlhjulsmotor (12) er montert på svingskiven (13), eller omsluttet av skovlhjulsbraketten (9), og innrettet til å drive skovlhjulet (1).

I en utførelse av oppfinnelsen hvor skovlhjulsbrakettene (9) er hule og fortrinnsvis vanntette i undervannspartiet, og utformet for å omslutte skovlhjulslager (2), skovlhjulsaksel (3), registerbelte/registerkjede (5), registerhjul (6), akselregisterhjul (8), skovlhjulbrakett (9), drivrem/drivkjede (10) og skovldrivhjul (11). Dette gjør at de ovennevnte elementene ikke løper i vann, men i luft, inne i skovlhjulsbrakettene (9). I en utførelse av oppfinnelsen er svingskiven (13) opplagret med et hovedsakelig horisontalt svingkranslager (17). Hvor svingkranslageret (17) også omfatter horisontaltrustlager, for å kunne ta opp horisontalkrefter mellom skovlhjulets fremdriftskraft og fartøyet. Svingkranstørnehjulet (15) kan også fungere som som en del av et horisontaltrustlager å ta opp krefter i horisontalretning. I en videre utførelse er svingskiven (13) utstyrt med en tannkrans (14) innrettet til å roteres av et tannhjul (15) eller drivreim fra en styremotor (16), for å kunne manøvrere eller svinge fartøyet mellom styrbord og babord. Om svingskiven (16) ikke er utstyrt med en tannkrans (14) kan den roteres ved hydraulisk styremaskin eller en annen anordning. I en utførelse av oppfinnelsen driver skovlhjulsmotoren (12) og skovldrivhjulet (11) skovlhjulet (1) ved hjelp av en drivreim/drivkjede (10) eller tannkobling. Drivreimen/drivkjede (10) kan kobles med

utveksling/gir som gir et bedre kraftoverføring. Det vil også være mulig å drive skovldrivhjulet med stempelmotor, elektromagnetiske felt eller en annen anordning. I en utførelse av oppfinnelsen kan svingskiven (13) monteres i et katamaranskrog, eller trimaranskrog, i flukt med tunneltaket, for å skape fremdrift og styring til fartøyet. Oppfinnelsen kan også monteres i et overheng på et singelskroget fartøy, ved den aktre perpendikulæren, og fungere som både fremdrift‐ og styremaskin. I en videre utførelse av oppfinnelsen der det er montert løftesylindrene (19) og en opplagringsskive (18), som anordnet i under eller overkant av oppfinnelsens svingskive (13), for å regulere dypgangen på skovlebladene (7) i vannet ut fra fartøyets lastkondisjon eller farvannets dybde.

Komponentliste:

Claims (9)

Patentkrav, definisjon:

1. Et styrbart og dybdejusterbart skovlhjul, omfattende følgende trekk:

‐ et sylindrisk skovlhjul (1) med to sirkulære skovlhjulsplater (1.1), i det minste én skovlhjulsaksel (3) og to skovlhjulslager (2),

‐ i det minste to skovlaksler (4), hver utstyrt med et skovleblad (7), anordnet med jevn vinkelavstand og nær periferien av skovlhjulet(1),

‐ at hver skovlaksel (4) er innrettet til å holde sitt skovleblad (7) i en stabil hovedsakelig vertikal retning, ved at

‐ hver skovlaksel (4) er forbundet via et skovlregisterhjul (6) på skovlakselen (4) med et registerbelte (5) inn til et motsvarende og ikke roterende akselregisterhjul (8) som er konsentrisk med skovlhjulsakselen (3),

‐ at hvert skovleblad (7) har en høyde som er mindre enn avstanden mellom sin skovlaksel (4) og en neste skovlaksel (4)

karakterisert ved:

‐ at skovlhjulet (1) er opplagret mellom to skovlhjulsbraketter (9) som strekker seg ned fra en hovedsakelig horisontal svingskive (13) som er innrettet til å dreies, ved hjelp av

‐ minst én styremotor (16), og at

‐ svingskiven (13) er anordnet med minst to løftesylindere (19), som kan regulere svingskivens (13) høyde over vannflaten og dermed skovlhjulets dypgang, slik at de arbeidende skovlebladene (7) gir en fremdriftskraft ved fartøyets gitte fribord,

‐ og minst én skovlhjulsmotor (12) er montert på svingskiven (13), eller omsluttet av skovlhjulsbraketten (9), og innrettet til å drive skovlhjulet (1).

2. Et styrbart og dybdejusterbart skovlhjul ifølge krav 1, hvor skovlhjulsbrakettene (9) er hule og vanntette,

og utformet for å omslutte skovlhjulslager (2), skovlhjulsaksel (3), registerbelte/registerkjede (5), registerhjul (6), akselregisterhjul (8), skovlhjulbrakett (9), drivrem/drivkjede (10) og skovldrivhjul (11).

3. Et styrbart og dybdejusterbart skovlhjul ifølge krav 1, der svingskiven (13) er opplagret på et hovedsakelig horisontalt svingkranslager (17).

4. Et styrbart og dybdejusterbart skovlhjul ifølge krav 3, hvor svingkranslageret (17) også er et horisontaltrustlager.

5. Et styrbart skovlhjul ifølge krav 1, der svingskiven (13) er utstyrt med en tannkrans (14) innrettet til å roteres av et tannhjul (15) eller drivreim fra en styremotor (16).

6. Et styrbart og dybdejusterbart skovlhjul ifølge krav 1, der skovlhjulsmotoren (12) og skovldrivhjulet (11) driver skovlhjulet (1) ved hjelp av en drivreim/drivkjede (10), som kan kobles med en utveksling/gir.

7. Et styrbart og dybdejusterbart skovlhjul ifølge et av de foregående krav, hvor svingskiven (13) er montert i et katamaranskrogs, eller trimaranskrog, i flukt med tunneltaket.

8. Et styrbart og dybdejusterbart skovlhjul ifølge et av de foregående krav, hvor svingskiven (13) er montert i et overheng på et singelskroget fartøy.

9. Et styrbart og dybdejusterbart skovlhjul ifølge et av de foregående krav, der løftesylindrene (19) er anordnet med en opplagringsskive (18), som er montert i under eller overkant av oppfinnelsens svingskive (13), for å regulere skovlebladenes (7) dypgang.