NO803273L - Anordning ved skipspropell. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning ved skipspropell.

Det er kjent at fremdriftseffekten for skip med propeller med blad med spissbarriereplater kan økes ved å kom-binere propellen med en kanal.

Oppfinnelsen vedrører propeller med faste blad og også med vridbare blad (styrbar stigning). De geometriske bestemmelser som benyttes i det følgende viser til propeller med vridbare blad og til stillingen for bladene som svarer til stigningsutformingen.

For å utøve bestemte sirkulasjons- (eller belastnings-) verdier på bladspissdelene til en skipspropell er det nødvendig å gi propellbladene en meget spesiell geometrisk utforming som innbefatter en uvanlig stigningsfordeling langs radien, men dette er ikke tilstrekkelig, da i tillegg det også vil være nødvendig å forhindre dannelsen av hvirvler ved bladspissene. For å oppnå dette benyttes følgende teknikker: a) Propellen bringes til å virke i en fast dyse eller kanal med sirkulært tverrsnitt som er koaksial med propellen, selv om det med denne teknikk ikke fullstendig kan elimi-nere spisshvirvler på grunn av den nødvendige klaring som må foreligge mellom bladspissene og den indre flate i kanalen .

b) En kanal tilsvarende den som er nevnt under punkt a for-bindes med propellbladspissene, slik at kanalen roterer

sammen med propellen, selv om med denne teknikk propellens effektivitet blir betydelig redusert på grunn av den høy-viskose motstand for den roterende kanal.

c) Barriere- eller lukkeplater tilføyes på spisseksjonen av propellbladene, hvilke plater kan betraktes som skåret ut

fra en ideell omgivende kanal lik den som er nevnt i punkt a eller i punkt b.

Selv om propellbladene blir gitt den meget spesielle geometri som kreves for å gi en effektiv sluttsirkulasjon eller belastning ved spisseksjonene og utstyres med tversgående barriereplater som utstrekker seg fra spissene av propellbladene, slik at det fra et teoretisk synspunkt skulle oppnås endelige sirkulasjons (eller belastnings-) verdier ved spiss-seksjonene av propellbladene, blir en slik sirkulasjon (eller belastning) ikke virkelig oppnådd i praksis på grunn av strøm-ningsseparasjonsfenomenet som tilveiebringes når fluidet kommer i kontakt med barriereplatene på bladspissene av propellen, mens propellen driver et skip. Følgelig vil ytelsen til denne type propell bestandig være utilfredsstillende, idet effektiviteten er mindre enn effektiviteten for vanlige propeller.

Den lave fremdriftseffektivitet for denne type propeller blir imidlertid i stor grad forbedret hvis den inn-komne fluidumstrøm kommer i kontakt med barriereplatene under sjokkfrie betingelser uavhengig av skipets hastighet og om-dreiningshastigheten for propellen, slik at det ovenfor nevnte strømningsseparasjonsfenomen unngås. En hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe egnede innretninger for å tilveiebringe slike sjokkfrie tilstander i praksis.

Disse hensikter oppnås ved en anordning som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere forklares ved hjelp av utførelseseksempler som er fremstilt på tegningene, som viser: fig. 1 en rekke skjematiske lengdesnitt og sideriss (utfoldet og oppløst) og radialriss (utfoldet og oppløst) av propellblad med forskjellig til formede barriere- eller lukkeplater som rager frem i det vesentlige på tvers fra bladspissene ,

fig. 2 et skjematisk sideriss og et skjematisk riss sett bakfra av en propell med barriere- eller lukkeplater ved bladspissene. Det skal forstås at barriere- eller lukkcplate-ne kan ha hvilken som helst av de former som er vist på fig. 1 eller lignende,

fig. 3 et skjematisk riss av kombinasjonen av en kombinasjon av'en kanal med en propell av den type som er vist på fig. 1 og 2, og flere kanaler med forskjellig form er også vist såvel som forskjellige detaljer (lengdesnitt) av den bakre kant av kanalene og deres relative stilling i forhold til

bladbarriere- eller lukkeplatene til propellen som er kombinert med kanalen,

fig. 4 undervannsdelen av akterenden på et skip utstyrt med en propell kombinert med en kanal av den type som er vist på fig. 1 - 3, og flere anordninger av akterstevns-profilen med hensyn til kanalen er antydet og mange andre mulige, og selv om bare en type akterstevn er vist, som et eksempel, vil alle andre typer også være egnet for bruk med den samme kombinasjon av kanal og propell.

For å sikre at den bestemte sirkulasjon (eller belastning) er oppnådd i praksis ved bladspisseksjonene til en skipspropell med blad med i det vesentlige tversgående frem-spring fra bladspissene (barriere- eller lukkeplater) er en ikke roterende kanal plassert foran (oppstrøms) på propellen. Den aktre ende (nedstrøms) eller den bakre kant av kanalen

har en sirkulær seksjon som er spesielt bereg.net på propellen. Formålet med kanalen er å rette fluidum (som passerer gjennom) i sjokkfri tilstand og så mykt som mulig mot barriereplatene ved spisseksjonene av propellbladene. Formen til akterenden av kanalen er utformet slik at den utgjør en effektiv forlengelse av den flate som dannes av barriereplatene mens propellen roterer.

Kanalen er koaksial med og forskjøvet fra propellen. Den befinner seg naturlig på baksiden eller sugesiden av propellen, slik at den vil rette mot propellen det fluidum som propellen skal virke på.

Som barriereplater er det vist forskjellige utform-inger, som på tegningen er vist med elementene 3a - 3i og 3j - 3p (eller kombinasjoner herav) på fig. 1, og de vil danne forskjellige geometriske figurer ved propelIrotasjon. Barriereplatene er slik utformet at krysningen med den ideelle rnidt-flate av barriereplatene og et plan vinkelrett til aksen på propellen vil ha form av buedeler av en sirkel.

Kanalen kan være mer eller mindre strømlinjeformet. Jo mer strømlinjeformet den er, jo mindre er ulempene som frembringes ved tauingsmotstand for skipet på grunn av kanalen.

Den aktuelle form for kanalen og dens nøyaktige forhold til propellen er utsatt for variasjoner i utforming, som vist på fig. 3, som viser noen.forskjellig utformede kanaler 4a - 4f og forskjellige forhold mellom slike kanaler og propeller med hvilke de er forbundet (se 5a - 5f). Imidlertid må formen for kanalen være slik at det unngås strømningssepa-rasjon langs dens indre flate. Dessuten må formen til kanalen være slik at det frembringes mer eller mindre akselerasjon i vannstrømmen eller fluidumstrøm som passerer gjennom. For hvert skip vil det være en optimal grad for vannstrømsakselera-sjon, som vil gi den beste kombinasjon av skrogeffektivitet og propelleffektivitet, og formen for kanalen kan så bli utformet slik at det kan oppnås den nevnte optimale akselerasjonsgrad.

For til slutt å oppnå en maksimal effektivitet av kombinasjonen kanal-propell og formen og stillingen for bladbarriereplatene i forhold til den bakre kant av kanalen ikke bare aksielt, men også på tvers og radielt være slik at det oppnås den høyeste kanalakselerasjon som er mulig med en lav barriereplateviskositetsmotstand, som bestandig vil gi den nødvendige mulighet til å hindre dannelsen av spisshvirvler og den beste sjokkfrie kontaktbetingelse med barriereplatene for fluidumstrørnmen som kommer fra kanalen.

Kombinasjonen av kanal og propell som beskrevet ovenfor kan tilpasses til en hvilken som helst skipstype med hvilken som helst type akterstevn. Anordningen og plasserin-gen av kombinasjonen i akterstevnsområdet kan tilpasses mange forskjellige former. Som et eksempel er det på fig. 4 vist en typisk anordning med en av kanaltypene inne i en meget vanlig type akterstevn, idet flere typer av anordningen 7a - 7c av akterstcvnprofilen i forhold til kanalen er vist på samme figur.

Antall blad på skipspropellen og antall propeller som benyttes for drift av et skip varierer. Oppfinnelsen er uavhengig av slike variasjoner, dvs. den kan anvendes på propeller med et hvilket som helst antall blad og kan også benyttes til hver av flere propeller som driver et skip.

På tegningene er elementet 1 (fig. 2-4) et propellnav. Elementet 2 (fig. 1-4) er et propellblad. Elementene 3 og 3a - 3i og 3j - 3p (fig. 1-4) er barriere- eller lukkeplater. Elementene 4 og 4a * 4f (fig. 3 og 4) er kanaler. Elementene 5 og 5a - 5f (fig. 3 og 4) er bakre kanter av kanaler. Elementet 6 (fig. 4) er et skipsskrog. Elementene 7a - 7c (fig. 4) er akterstevnprofiler.

Oppfinnelsen innbefatter også festing av en innretning til et skipsskrog for å tvinge fluidum som kommer i kontakt med spisseksjonene av propellbladene til å danne en slik kontakt i omtrent en parallell retning til orienteringen for barriereplaten som utstrekker seg fra spisseksjonen. Oppfinnelsen omfatter videre en økning av fremdriftseffektiviteten til propellen med blad utformet til å ha bestemte sirkulasjons-eller belastningsverdier ved spisseksjonene og med bladspisser som er utstyrt med faste barriereplater ved å rette en fluid-strøm mot og forbi barriereplatene på en i det vesentlige sjokkfri måte.

Selv om propellbladene 2 har den krevede spesielle geometri for å oppnå en bestemt sirkulasjon (eller belastning) ved deres spisseksjoner, og selv om de nevnte spisseksjoner er utstyrt med barriereplater, såsom 3a - 3i og 3j - 3p (eller kombinasjoner herav) for å tillate oppnåelse av de bestemte sirkulasjons- (eller belastnings-) verdier ved spisseksjonene, blir ikke bestandig den ønskede sirkulasjon i virkeligheten oppnådd ved anvendelsen av slik spesiell geometri og slike barriereplater. For å gi egnede betingelser for oppnåelse, av en slik sirkulasjon, må en sjokkfri strøm bli rettet i kontakt med og forbi barriereplatene. En slik sjokkfri strøm oppnås ved tilvéiebringelsen av en kanal, såsom vist ved 4a - 4f, umiddelbart oppstrøms for propellbladene. Kanalen må være egnet tilpasset til propellutformingen og til skroglinjene og må være egnet koblet til propellbladspissbarriereplatene på

en måte slik som illustrert på fig. 3, idet denne kobling er av meget stor betydning for effektiviteten til propellen. I praksis er denne kobling av kanal og propell virkelig en av de mer vesentlige- deler av oppfinnelsen.

Som beskrevet ovenfor må akterenden av kanalen som er plassert foran.propellen være en forlengelsestype av den geometriske flate som ideelt dannes av propellbladbarriere-platene under rotasjon (eller omvendt).

I tilfelle av en propell med regulerbar bladstig-ning, vil ovennevnte krav vedrøre stillingen for bladene som svarer til den gitte stigningsbetingelse, men ved forandring av bladorienteringen eller bladvinkelen vil barriereplatene bli plassert utenfor den ideelle flate som er en forlengelse av akterenden av kanalen.

I et slikt tilfelle kan barriereplaten fremdelss oppfylle sin rolle hvis den forblir som en tangent til en ro-tasjonsflate hvis matematiske akse er den samme akse som dreier akselen for det tilsvarende blad i propellen.

Den ovenfor nevnte betingelse er i det følgende beskrevet nærmere ved hjelp av tegningene som er vist på fig.

5 og 6 .

På fig. 5 er det vist en propell med vridbare blad

i et skjematisk riss.

På fig. 6 er den samme propell vist sammen med en kanal og koblet til denne. Også eventuelle omdreiningsflater er blitt vist, idet alle har den samme akse som den vridbare bladaksel.

De følgende elementer er blitt gitt følgende henvis-ningstall:

1) Propellnav

2) Propellblad

3) Barriereplate

4) Kanal

5) Bladdreieakser

6) Mulige omdreiningsflater

Den krevede betingelse er at hver barriereplate 3 kan være tangent til en omdreinings f late 6 son velges på en slik måte at kanalflaten 4 også er tangent til den samme om-dreiningsf late 6, noe som tillater at vannstrømmen so ni ri o ni m e r fra kanalen vil komme i kontakt med barriereplatene under praktisk talt sjokkfrie betingelser.

Oppfinnelsen og dens fordeler er forklart i det forangående. Mange forandringer kan gjøres ved oppfinnelsen innenfor rammen av kravene.

Claims (16)

1. Kombinasjon av en skipspropell med faste blad eller vridbare blad (de geometriske definisjoner i det følgende inn-befattet under henvisning til utformingens stigningsbetingelse) i sidestilling med en ikke roterende kanal,karakterisert vedat propellen har en akse, en diameter og et antall blad, hvor hvert blad har a) en basisutviklingslinje, b) en fast plate ved spisseksjonen<p>g c) en bakside eller suge-side, at kanalen d) er koaksial med og forskjøvet fra propellen og plassert på baksiden eller sugesiden av denne, e) at dens akterside eller nedstrømsside er en forlengelse av en geometrisk figur som ideelt dannes (av et tverrsnitt av et aksialt plan gjennom basisutviklingslinjen til et blad med den faste plate) ved rotasjon av den faste plate rundt aksen, f) har en indre radius ved et punkt hosliggende til den faste plate som er tilnærmet lik den geometriske utforming ved et punkt som er nærmest kanalen, g) tilveiebringer en innretning for å rette en fluidumstrøm mot baksiden eller sugesiden av propellen i en i det vesentlige sjokkfri kontakt med hver av de faste plater, og h) har en lengde ved sitt korteste punkt som er minst 5 % av propelldiameteren og maksimalt to ganger pro-pel 1 diameter en .
2. 2. Kombinasjon ifølge krav 1,karakterisertved at propellen har bestemte sirkulasjons- (eller belastnings-) verdier i sine bladspisseksjoner.
3. 3. Kombinasjon ifølge krav 2,karakterisertved at hver faste plate har en fremre ende og at kanalen har én bakre eller nedstrømsside, idet den fremre ende på hver faste plate er forskjøvet om minst 5 mm fra den bakre side av kanalen.
4. 4. Kombinasjon ifølge krav 3,karakterisertved at den fremre ende er så nær som mulig til den bakre side eller til' og med overlapper denne.
5. 5. Kombinasjon ifølge krav 3,karakterisertved at kanalen er strømlinjeformet.
6. 6. Kombinasjon ifølge krav 3,karakterisertved at kanalen har et tverrsnitt som varierer i størrelse eller utforming langs aksen.
7. 7. Kombinasjon ifølge krav 3,karakterisertved at kanalen har en konstant lengde eller varierer i lengde rundt sin omkrets.
8. 8. Kombinasjon ifølge krav 1,karakterisertved at kanalen er anordnet på og festet til skroget på et skip.
9. 9. Kombinasjon ifølge krav 8,karakterisertved at kanalen varierer i lengde langs omkretsen, idet dens største dimensjon som kan utstrekke seg fremover i form av fin-ner er ved det høyeste punkt langs skroget og dens korteste dimensjon er ved det laveste sted langs skroget.
10. 10. Skip med et skrog og en propell, hvilken•propell i samsvar- med krav 1 danner en kombinasjon med en kanal og hvor kanalen er festet på skroget.
11. 11. Skip med et skrog og to eller flere propeller,karakterisert vedat hver propell er utformet i kombinasjon med kanalen i samsvar med krav 1.
12. 12. Fremgangsmåte for øking av fremdriftseffektiviteten til et propelldrevet skip,karakterisert vedat propellen utformes med bladspisser med faste barriereplater og utformes for en bestemt sirkulasjons- (eller belastnings-) verdi ved bladspisseksjonene, og at en i det vesentlige sjokkfri fluidumstrøm rettes mot og forbi barriereplatene.
13. 13. Fremgangsmåte ifølge krav 12,karakterisert vedat det tilveiebringes kanal innretninger for føring av f1uidumstrømmen til et område som omsluttes av barriereplatene.
14. 14. Fremgangsmåte ifølge krav 12,karakterisert vedat de faste barriereplater forlenges effektivt med en ikke roterende kanal.
15. 15. Fremgangsmåte ifølge krav 12, beregnet for vridbare bladpropeller hvor bladbarriereplatene fremdeles kan oppfylle deres rolle i enhver bladstilling til tross for det faktum at de kommer ut av den forlengede flate til akterdelen av kanalen når hvert blad dreies om sin aksel.
16. 16. Fremgangsmåte ifølge krav 15,karakterisert vedat hver bladbarriereplate utgjør en tangent til en omdreiningsflate som har den samme akse som dreieakse-len til det tilsvarende vridbare blad i propellen og på en slik måte at omdreiningsflaten også er tangent til kanalflaten, og at som en følge derav vannstrømmen som kommer fra kanalen vil komme i kontakt med barriereplatene under praktisk talt sjokkfrie tilstander ved enhver stilling for bladene.