NO841190L - Ror med vinger og fremgangsmaate til fremstilling derav - Google Patents

Description

Ror med vinger og fremgangsmåte til fremstilling derav

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et ror med vinger med henblikk på å spare energi samt en fremgangsmåte til fremstilling derav.

I den hensikt å øke styrevirkningen av et ror på et

skip er det fordelaktig å plassere roret i den hurtige slipp-strømmen fra propellen. Rorene er derfor normalt plassert bak propellen. I tillegg til å styre skipet har roret en funksjon som går ut på å drive skipet frem. Det innebærer at når roret møter slippstrømmen fra propellen, utvikles der en løftekraft, slik at fremdriftskomponenten av løfte-kraften tjener til å drive skipet frem.

Virkemåten for et vanlig ror som er tildannet som en symmetrisk flyvinge i den hensikt å fremskaffe fremdriftskraften, vil nå bli beskrevet.

Fig. 1 viser et riss av en propell 1 sett fra akterenden av et skip. Generelt vil propellen 1 bli dreiet i retning for urviserne i, slik at den skrueformede slippstrøm fra propellen som innbefatter roterende strømmer a-h, blir dannet. På fig. 2 er der vist et ror 2 som er plassert i propellens slippstrøm, slik at skrå strømmer 3 og 4, som det fremgår av fig. 3, slår mot roret 2.

På fig. 3 betegner V en vektor som utgjør den strøm

som strømmer oppover fra aksen j for propellen, V en vektor som utgjør den strøm som strømmer nedover, L den løftekraft som utvikles ved hjelp av strømmen V U , L Li en løftekraft som utvikles ved hjelp av strømmen V Li, mens T utgjør en trykkraft eller fremdriftskraft, Øy indikerer den retning som løfte- - kraften L virker i, og 0 indikerer den retning som løfte-kraften L J-j virker i. Når rorvinkelen er 0 o, slik det fremgår av fig. 3, vil der bli fremskaffet en trykkraft T = L cosø^

+ L cosØ . Det innebærer at roret 2 overfører deler av

Li li

energien fra propellens slippstrøm til fremdri ftskraft. Med andre ord vil roret 2 virke som et fremdriftsorgan.

Imidlertid kan energien fra propellens slippstrøm ikke gjenvinnes tilfredsstillende når der bare er anordnet et ror vertikalt i propellens slippstrøm. Det innebærer slik det fremgår på fig. 1 og 2, at bare strømmene d, e og h og a blir utnyttet.

En av hensiktene med den foreliggende oppfinnelse er derfor å skaffe et ror som effektivt omformer energien i propellens slippstrøm til fremdriftsenergi.

En annen hensikt med den foreliggende oppfinnelse er

å skaffe en fremgangsmåte til fremstilling av den type ror som er beskrevet, på en enkel måte, men.likevel med en høy grad av nøyaktighet.

I det følgende vil foretrukne utførelsesformer for oppfinnelsen bli beskrevet i detalj under henvisning til den vedføyde tegning. Fig. 1 er et riss som tjener til å forklare slippstrømmen som fremskaffes av en propell. Fig. 2 og 3 som henholdsvis utgjør et oppriss og grunnriss av roret, tjener til å forklare forholdet mellom propellens slippstrøm og et vanlig ror tildannet som en symmetrisk flyvinge. Fig. 4 er et oppriss sett fra aktersiden av en første utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 5 er et riss sett fra den høyre side.

Fig. 6 er et riss sett fra venstre side.

Fig. 7A er et riss sett fra høyre side av en annen ut-førelsesform for den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 7B er et riss sett fra venstre side.

Fig. 8A er et riss sett fra akterenden av en tredje utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 8B er et riss sett fra høyre side.

Fig. 9 er et akterriss av en fjerde utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse. Fig. 10 er en skisse som tjener til å forklare fordelingen av et skips kjølvann. Fig. 11 er en skisse som tjener til å forklare fordelingen av de roterende strømmer i en propells slippstrøm i skipets kjølvann. Fig. 12 er et akterriss av en femte utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 13 er et sideriss av samme.

Fig. 14 er et riss som tjener til å forklare propellens slippstrøm i skipets kjølvann. Fig. 1 5A er et venstre sideriss av en sjette utførelses-form for den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 15B er et høyre sideriss av samme.

Fig. 1 6A er et akterriss av en syvende utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 16B er et høyre sideriss av samme.

Fig. 17 og 18 er skisser som tjener til å forklare hvordan en strøm slår an mot en vinge og en kraft virker på vingen. Fig. 1 9A er et høyre sideriss av en åttende utførelses-form for den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 19B er et venstre sideriss av samme.

Fig. 20 er en skisse som tjener til å forklare hvordan en strøm slår an mot en vinge og krefter virker på vingen av et ror slik det fremgår på fig. 19A og 19B. Fig. 21A er et høyre sideriss av en niende utførelses-form for den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 21B er et venstre sideriss av samme.

Fig. 22 er en skisse som tjener til å forklare hvordan en strøm slår an mot vingen og hvordan krefter virker på den vinge som er vist på fig. 21A og 21B.

Fig. 23 viser et ror med horisontale vinger.

Fig. 24 viser et ror med skråstilte eller skrå vinger som utgjør en tiende utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse. Fig. 25 viser i større målestokk et utsnitt av fig. 23.

Fig. 26 viser i større målestokk et utsnitt av fig. 24. Fig. 27 viser i større målestokk et snitt gjennom en vinge som vist på fig. 23 og 25. Fig. 28 viser i større målestokk et snitt gjennom den vinge som er vist på fig. 24 og 26. Fig. 29 er et høyre sideriss av en ellevte utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse. Fig. 30 er et høyre sideriss av en tolvte utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse. Fig. 31 er et høyre sideriss av et vanlig hengeror. Fig. 32 er i større målestokk et snitt tått etter linjen S-S på fig. 31 . Fig. 33 er et detaljert sideriss av fig. 30 i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 34 er et snitt tatt etter linjen R-R på fig. 33. Fig. 35 er en skisse som tjener til å forklare den opp-driftskraft som utvikles når roret vist på fig. 32 utfører en styrefunksjon.

Fig. 36 viser et snitt tatt etter linjen U-U på fig.

33. Fig. 37 er et skjematisk høyre sideriss av et hengeror. Fig. 38 er et snitt som viser konstruksjonen av en vanlig vinge. Fig. 39 er et grunnriss, delvis i snitt av en rorvinge fremstilt i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 40 er et snitt i mindre målestokk tatt etter linjen Y-Y på fig. 39. Fig. 41 er et snitt i mindre målestokk tatt etter linjen Z-Z på fig. 39.

Fig. 42 er et sideriss av en fjortende utførelsesform

i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 43 er et snitt tatt etter linjen Q-Q på fig. 42.

Detaljert beskrivelse av utførelsesformer

Fig. 1, 2 og 3 er tidligere omtalt i den innledende

del av beskrivelsen.

Fig. 4, 5 og 6 viser en første utførelsesform for den foreligende oppfinnelse, hvor et ror 5 omfatter en hovedvinge 6 og en horisontal hjelpevinge 7.

Den horisontale hjelpevinge 7 utvikler oppdriftene Lg og L på grunn av de skrå strømmer V og V fremskaffet ved

ir D Ir

dreiekomponentene b og f av propellens slippstrøm. Den

resulterende kraft T' av for- og akterlinjekomponentene av oppdriftene Lg og Lp er gitt ved Resultantkraften T' skaffer en ny fremdriftskraft og adderer seg til' fremdriftskraften gitt av

Skyvekraften eller fremdriftskraften T blir fremskaffet ved hjelp av hovedvingen 6 (se fig. 3). Evnen hos roret 5 til å gjenvinne energien fra propellens slippstrøm kan derfor økes ytterligere. Fig. 7A og 7B viser en annen utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse. Her er der anordnet hjelpevinger 8 og 8' i form av bæreplan eller flyvinger for optimal utnyttelse av de skrå strømmer V b> og V Ir. Som et resultat vil oppdriftskreftene L O og L Ir som utvikles ved hjelp av de horisontale hjelpevinger 8 og 8', øke. Fig. 8A og 8B viser en tredje utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse, hvor en hvirvelhindrende plate 9 er festet vertikalt til den frie ende av hver av hjelpevingene 7 slik at kjølvannet bakenfor de horisontale hjelpevinger 7 kan reduseres til et minimum. Som et resultat kan man unngå energitap på grunn av slikt kjølvann. Fig. 9 viser en fjerde utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse hvor der i tillegg til de horisontale hjelpevinger 7 er anordnet skrå hjelpevinger 10 og 11, slik at de skrå hjelpevinger 10 og 11 kan fremskaffe trykkrefter fra de skrå strømmer som fremskaffes av rotasjonskomponentene a, c, e og g.

I henhold til de første til fjerde utførelsesformer

for den foreliggende oppfinnelse kan kraftforbruket reduseres med 3-4% sammenlignet med vanlige ror.

Ved de første til fjerde utførelsesformer blir det antatt at propellens slippstrøm er jevnt fordelt om dreieaksen j for propellen, slik at hver av hjelpevingene er anordnet ved den samme høyde som aksen j.

Imidlertid, ved ytterligere studium av slippstrømmen

er det funnet at den påvirkning som skipets kjølvann har på propellens slippstrøm, ikke kan neglisjeres. Det innebærer at den innvirkning skipets kjølvann har på propellens slipp-strøm, må tas med i betraktningen ved en korrekt analyse av propellens slippstrøm. Da kan fremdriften for et ror forbedres ytterligere.

Som beskrevet ovenfor, er vingene plassert i propellens slippstrøm slik at de kan gjenvinne energi fra denne strøm og omforme den til en fremdriftskraft. Det følger derfor at det er foretrukket å plassere dem på det sted hvor kraften fra propellens slippstrøm har et maksimum. Størrelsen av dreiekraften for propellens slippstrøm avhenger av belastningsgraden for propellen, dvs. den skyvekraft som fremskaffes pr. enhetsareal av propellflaten. Jo større belastningsgraden på propellen er, jo større eller kraftigere vil derfor den roterende strøm bli. Dessuten vil propellens belastningsgrad være avhengig av skipets kjølvann som slår an mot overflaten av propellen. Dessuten vil man ved langsommere hastighet av skipets kjølvann i retning fra forstavn mot akterstavn få en større belastningsgrad. Som et resultat vil propellens belastningsgrad bli større ved det parti hvor komponenten i retningen av propellaksen for skipets kjølvann er liten, slik at den roterende strøm blir større.

Fig. 10 anskueliggjør strømningshastighetsfordelingen

i retning for propellaksen for skipets kjølvann som slår an mot overflaten 12 av propellen. Kjølvannskoeffisienten W kan uttrykkes ved

hvor Vg angir skipets hastighet, og

V utgjør hastigheten for skipets kjølvann i retning for propellaksen.

Generelt, slik det fremgår av fig. 10, har kjølvanns-koeffisienten en høy verdi i området over dreieaksen j for propellen. Det innebærer at hastigheten V .A. for skipets kjøl-vann i retning for propellaksen blir redusert.

Fig. 11 viser fordelingen av dreiestrømmene a-h for propellens slippstrøm etter at skipets kjølvann har passert over propellflaten 12. Slik tilfellet er ved fig. 1, viser lengden av hver pil hastigheten. Radien av propellen er betegnet med r. På fig. 11 kan det ses at dreiestrømmene a,

b, e og h er store i området hvor kjølvannkoeffisienten W

er høy, slik det fremgår av fig. 10, eller i området hvor hastigheten V for skipets kjølvann i retning for propellaksen er lav, mens dreiestrømmene c, d, f og g er små i området hvor kjølvannskoeffisienten W er lav. I den hensikt å gjenvinne dreieenergien fra propellens slippstrøm på en tilfredsstillende måte er det foretrukket at vingene blir plassert over propellens dreieakse j.

Fig. 12 og 13 viser en femte utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse. Henvisningstall 1 betegner en propell mens 5 angir et ror. Hovedsakelig horisontalt anordnede vinger 7 er festet til begge flater 14 av et rorblad 13 på optimale steder (som vil bli beskrevet i det følgende) som er anordnet på avstand fra hverandre med en distanse p ovenfor propellens dreieakse j. Propellens slippstrøm slår an på vingene 7 slik at der fremskaffes en fremdriftskraft. Sammenlignet med et vanlig ror uten vinger kan fremdri fts-kraftforbruket reduseres tilsvarende. Videre vil man ved sammenligning med det ror med vinger (7 på fig. 4) som er festet til propellens dreieakse j, få gjenvunnet dreieenergi av høyhastighet-dreiestrømmene b og h over propellens, dreieakse j, slik at der fremskaffes en fremdriftskraft. På fig. 13 er de skrå strømmer som svarer til henholdsvis dreiestrømmene b og h, betegnet med henholdsvis Vfiog VH-

I det følgende vil den optimale høyde hvor vingene er plassert, bli beskrevet. Propellens slippstrøm vil ikke fremskaffe dreiestrømmer over et vidt område like bak propellen,

og det område hvori dreiestrømmene blir utviklet, er begrenset

innenfor en sylinder med et tverrsnitt som svarer til propellflaten 12. Fig. 14 viser at kjølvannet 15 som fremskaffes av et skip med en propell som dreier i retning med urviserne, blir ført forbi propellflaten 12, slik at kjølvannet 15 blir overført med dreieenergien, og at propellens slippstrøm 16 slår an mot roret i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Propellens slippstrøm 16 blir akselerert ved hjelp av propellflaten 12, slik at den strømmer i skrueform i den retning som er vist ved pilen m, i en sylinder med en diameter som er noe mindre enn diameteren 2r av propellen.

Fig. 14 viser de områder hvor dreiestrømmene a-h beveger seg. Fig. 14 utgjør således et tverrsnittsriss av propellens slippstrøm 16 tatt langs roret 5. Dreiestrømmene befinner seg innenfor propellflaten 12 med radius r. Som et resultat vil vingene 7 ikke virke i det hele tatt hvis ikke vingene som absorberer dreieenergien, er plassert innenfor en sirkel med radius r. Det følger derfor at bredden 5, av vingen 7

er entydig gitt ved

hvor p utgjør avstanden fra propellens dreieakse j (fig.

12) .

Dette forhold innebærer at bredden & av vingen 7 blir størst ( l = r) ved propellens dreieakse j, og når posisjonen av vingen blir forskjøvet oppover i forhold til propellens dreieakse j, blir lengden av vingen forkortet. Når lengden av vingen 7 blir forkortet, vil arealet av vingen bli redusert, slik at den oppdrift som fremskaffes, også blir redusert. Som et resultat vil den fremdrift som er komponenten av oppdriften i propellens akseretning, også bli redusert. Det følger at det er foretrukket i den hensikt å øke arealet av vingen å plassere vingen 7 så tett inntil propellens dreieakse j som mulig.

På grunn av de forhold som er beskrevet ovenfor, er

det foretrukket at størrelsen av dreiestrømmene som skyldes propellens slippstrøm som er under påvirkning av skipets

kjølvann som strømmer mot propellflaten, blir sammenlignet med overflatearealet av vingen slik at den høyde hvor vingen blir installert ved, er slik at skyvekraften eller fremdriftskraften som utgjøres av komponenten av oppdriften i propellaksen, blir et maksimum.

Det optimale installasjonssted som er beskrevet ovenfor, er derfor ikke entydig bestemt fordi fordelingen av skipets kjølvann varierer avhengig av skrogets konstruksjon, men man antar at det optimale installasjonssted er anordnet over propellens dreieakse j og ligger innen et avstandsområde på 0,2-0,4 ganger propellens radius.

Fig. 157A og 15B viser en sjette utførelsesf orm for den foreliggende oppfinnelse. Vingene 8 og 8<1>har form av fly-

vinger, slik at de skrå strømmer V_. og Vu utnyttes på beste

£5 H

måte, dvs. de oppdrifter som fremskaffes ved hjelp av vingene 8 og 8<1>. blir større.

I henhold til den sjette utførelsesform kan fremdrifts-kraftforbruket reduseres med 4-5% sammenlignet med vanlige ror uten vinger.

Fig. 16A og 16B viser en syvende utførelsesform for

den foreliggende oppfinnelse. Den hvirvelhindrende plate 9 er festet vertikalt ved den frie ende av vingen 7, slik at kjølvannet nedenfor vingen 7 kan reduseres til et minimum. Som et resultat kan energitapet på grunn av et slikt kjølvann reduseres til et minimum.

I det følgende vil vingens installasjonsvinkel bli omtalt. Som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 11 vil hastig-hetene for dreiestrømmene variere fra ett sted til et annet. Det innebærer slik det fremgår av fig. 17, at dreiestrømmen Vg varierer fra ett sted til et annet, slik at størrelsen

og retningen for skråstrømmen V varierer. Vingeinstallasjonsvinkelen må derfor tas i betraktning, avhengig av den stilling som vingen blir installert under, slik at der kan fremskaffes en maksimal fremdriftskraft. Slik det fremgår av fig. 14,

vil retningen for dreiestrømmen Vq som slår an mot vingen 7 som strekker seg mot høyre, være motsatt retningen for

den dreiestrøm som slår an mot den vinge som strekker seg mot venstre. Det innebærer at i tilfellet av den propell 1 som er vist på fig. 14 som blir dreiet i retning med urviserne, vil dreiestrømmen Vg være rettet nedover på siden av styrbord slik det er vist med heltrukket linje på fig.

18, mens dreiestrømmen er rettet oppover på babord side,

slik det er vist ved stiplede linjer. Som et resultat vil angrepsvinklene være motsatte med hensyn til horisontalplanet. Som et resultat må der fremskaffes styrbord- og babordside-vinger som er vridd i motsatte retninger. Fig. 19A, 19B og 20 viser en åttende utførelsesform basert på det ovenfor omtalte prinsipp i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 9A er et sideriss av en styrbord-sidevinge 7 mens propellen 1 dreier seg i retning med urviserne mens fig.

19B er et sideriss av babord-sidevinge 7.

Når vingen 7 er plassert i skråstrømmen V slik det fremgår av fig. 20, vil følgende krefter virke på vingen 7. De innebærer oppdriftskraften L som fremskaffes ved hjelp av skrå-strømmen V, motkraften D, den resulterende kraft L' av oppdriftskraften L og motkraften D samt fremdriftskomponenten T av kraften L'.

Når installasjonsvinkelen 3 for vingen 7 i forhold til horisontalplanet varieres, vil angrepsvinkelen a for vingen 7 med hensyn til skråstrømmen V varieres slik at fremdriftskomponenten T av den resulterende kraft L' også vil variere. Motkraften D bevirker at angrepsvinkelen a vil øke og der eksisterer ingen angrepsvinkel a hvor fremdriftskomponenten T blir et maksimum. Dersom propellbelastningen og skipets kjølvann 15 (se fig. 14) er bestemt på forhånd, vil derfor størrelsen og retningen for skråstrømmen V bli antatt, slik at man kan bestemme den optimale vingeinstallasjonsvinkel B. Det skal noteres at vingeinstallasjonsvinkelen på styrbord side kan være forskjellig fra vingeinstallasjonsvinkelen på babord side.

Fig. 21A, 21B og 22 viser en niende utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse. Fig. 21A viser en styrbord-sidevinge når propellen 1 dreier seg i retning med urviserne, mens fig. 22B viser en babord-sidevinge. Vingene som er vridd i motsatte retninger, er festet til begge sideflater av et rorblad 13. En annen fremgangsmåte til å øke fremdriftskraften eller trykkraften for en vinge anordnet i en skråstrøm, går ut på å feste usymmetriske vinger med en avrunding (se fig.

22). De krefter som virker på den symmetriske vinge som vist på fig. 20, virker også på den usymmetriske vinge 8 med av-rundingen 17 som vist på fig. 2, men det skal noteres at når de har samme angrepsvinkel a, vil oppdriftskraften L

øke. Som et resultat kan der oppnås en større fremdrifts-komponent T dersom vingen 8 er utformet med en avrunding 17. I dette tilfelle, avhengig av retningene for skråstrømmene V, vil de usymmetriske vinger 8 med motsatte avrundinger 17 være festet til styrbord- og babordsideflater av rorbladet 13.

I henhold til den niende utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse beskrevet ovenfor, kan fremdriftskraften eller trykkraften økes sammenlignet med det tilfelle hvor symmetriske vinger er festet horisontalt, idet man tar i betraktning propellens slippstrøm og vridningen av vingene for derved å oppnå ytterligere energibesparelse.

I det følgende vil en tiende utførelsesform bli beskrevet, hvor vingene er skråstilt under en vinkel i forhold til hori-sontalen. Slik det fremgår av fig. 23, vil dreiestrømmene Vg av propellens slippstrøm slå an under en vinkel på vingene 7. Vertikalkomponenten av Vg er en effektiv komponent som utvikler oppdriftskraften for vingen 7, men den horisontale komponent (dvs. den komponent som er rettet fra vingeroten til vingetuppen) ikke bidrar til fremskaffelsen av oppdriftskraften.

Til det formål effektivt å gjenvinne energien fra dreie-strømmen Vg er vingen 7 derfor slik plassert at dreiestrømmen Vg slår an mot vingen 7 under rette vinkler. I så fall vil der ikke bli fremskaffet noen horisontal komponent som ikke er effektiv. Det innebærer at man i den hensikt å utnytte alle komponenter i dreiestrømmen Vg for derved å fremskaffe en løftekraft for vingen 7, skråstiller vingen 18 opp-

over under en vinkel y slik det fremgår av fig. 24. Skrå-vinkelen y er avhengig av den vertikale avstand p mellom propellens dreieakse j og roten av vingen 18. Den optimale avstand p er allerede blitt beskrevet i detalj under henvisning til den femte utførelsesform. På fig. 23 og 24 betegner henvisningstall 12 en propellsirkel.

Fig. 25 viser i større målestokk den vinge 7 som er

vist på fig. 23, mens fig. 26 i større målestokk viser den vinge 18 som er vist på fig. 24. På fig. 25 er den dreiestrøm Vg som slår an under en vinkel på vingen 7 blitt oppløst

i vertikalkomponenten V„ V og horisontalkomponenten V ri. Det innebærer

hvor vinkelen y er vinkelen mellom dreiestrømmen Vg og den vertikale linje normalt på vingen 7.

Fig. 27 er et typisk tverrsnitt av den vinge som er

vist på fig. 23, mens fig. 28 er et typisk tverrsnitt av vingen vist på fig. 24. Det innebærer at fig. 27 utgjør et tverrsnitt av den vinge som strekker seg horisontalt, mens fig. 28 utgjør ét tverrsnitt av den vinge 18 som strekker seg oppover under en vinkel.

På fig. 27 og 28 utgjør V komponenten i akseretningen for propellens slippstrøm og vertikalkomponenten V^som er vist på fig. 27, svarer til vertikalkomponenten V^som vist på fig. 25. Dreiestrømmen Vg som vist på fig. 28 svarer tiT dreiestrømmen Vg som vist på fig. 26. På fig. 27 vil derfor resultanten V^av komponentene V^og V^slå an mot vingen 7. På fig. 28 vil resultanten av Vxog Vg slå an mot vingen

18. Man vil derfor få

2

Fordi cos y< 1 , V2> V].

I den hensikt å redusere motkraften til et minimum er hver. vinge installert under en optimal angrepsvinkel a i forhold til skråstrømmen V eller . I dette tilfelle vil oppdriften for vingen 7 eller 18 være proporsjonal med kva-dratet av hastigheten hos skråstrømmen. Fordi > V., som beskrevet ovenfor, blir oppdriften på fig. 28 større enn oppdriften L. på fig. 27. Skråstrømmen har en større strøm-ningsvinkel enn skråstrømmen . I henhold til teorien for en vinge vil oppdriftskraften være anordnet under rett vinkel i forhold til skråstrømmen V 1 eller V^som slår an mot vingen 7 eller 18 slik at oppdriften L 2 har en større skråstilling i forhold til oppdriften L referert til vertikalen.

I og med man har forholdet L«> og vinkelen for oppdriften er større enn vinkelen for oppdriften , vil for- og akterkomponenten for oppdriften, dvs. fremdriftskraften vist på fig. 28, være større enn den som er vist på fig. 27. Som et resultat vil når vingen er anordnet oppover i forhold til propellens akse j, fremdriftskraften bli større når vingen 18 er skråstilt oppover under en vinkel y. I det følgende vil oppover- og nedoverbevegelser for den vinge som er festet til roret eller rorstøtteorganet i tilfellet skipet beveger seg i bølger, bli omtalt nærmere. Når skipets bevegelse blir større, vil vingen dukke frem i luft fra vannet og deretter på nytt dukke ned i vannet. En slik bevegelse av vingen blir gjentatt alt ettersom skipet beveger seg.

Når vingen slår mot vannet, vil der derfor bli påført et slag. mot vingen. Dersom slaget reduseres noe, vil påkjenningen av vingen kunne reduseres slik at der kan konstrueres en vinge som har lav vekt.

Generelt har det vært kjent at en kile med en stump vinkel kan avdempe slaget mer enn en kile med en spiss vinkel. F.eks. kan der til det formål å uttrykke slaget mot en kile benyttes følgende formel ifølge Von-Karman:

hvor P : slaget,

R': vinkelen mellom den skrå flate av kilen og horisontalplanet,

V : hastigheten som kilen slår mot vannet med og

p : vannets densitet.

Det vil ses at jo større vinkelen 3' er (dvs. en kile med

en spiss vinkel), jo mindre blir slaget. Det samme er tilfellet for vingene i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Det innebærer at det slag som utøves mot de skrå vinger vist

på fig. 24, er mindre enn det slag som utøves mot de horisontale vinger vist på fig. 23.

På fig. 29 er der vist en ellevte utførelsesform for

den foreliggende oppfinnelse. Henvisningstall 1 angir en propell, mens 18 en vinge som er direkte forbundet med side-flaten av et rorblad 13. Roten av vingen 18 er anordnet på avstand oppover i forhold -til aksen j for propellskaftet

P-

Fig. 30 viser en tolvte utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse som ligner på den ellevte utførelsesform med unntak av at vingen 18 er sikkert forankret til en ror-støttedel 19. Roten av vingen 18 er anordnet på avstand oppover i forhold til aksen j for propellakselen p, slik at der oppnås de samme virkninger som ved den ellevte utførelsesform vist på fig. 29. Videre kan styrken fordelaktig økes fordi vingen er fast anordnet til rørstøttedelen 19 som på sin side er direkte forbundet med skroget. Fig. 31 og 32 viser et hengeror hvor en vinge er festet til en rørstøttedel 22 (i det følgende betegnet som "rorhorn"

i denne beskrivelse) som understøtter et rorblad.

Fig. 31 viser et vanlig hengeror. Bakenfor en propell

1 er der i propellens slippstrøm anordnet et rorblad 20 som har form av en flyvinge som strekker seg i for- og akter-retningen, og som er utvidet i retning for dybden av skipets skrog. Rorbladet 20 er dreibart anordnet ved hjelp av rorhornet 22 som_.på sin side rager ned fra skipets akterende 21. Slik det best fremgår av fig. 32, ler. rorbladet 20 som er dreibart og rorhornet 22 som danner opplagring for rorbladet 20, formet som en flyvinge. Som beskrevet ovenfor, vil skråstrømmene V (hastigheten i aksialretningen er V og omkretshastigheten er Vg) som fremskaffes av propellens slippstrøm, slå an mot dem slik at der fremskaffes en oppdrift L. For- og akterkomponenten av oppdriften L utgjør fremdriftskraften T.

Fig. 33 og 34 anskueliggjør den foreliggende oppfinnelse mer i detalj enn fig. 30. Henvisningstall 1 tilkjennegir en propell, 20 et rorblad, 21 en akterende og 22 et rorhorn som er fast forankret til akterenden 21. Som det fremgår av fig. 33, er det nedhengende parti 23 og rotpartiet 24

av rorhornet 22 forlenget ut fra skroget. I ett med det nedragende parti 23 og rotpartiet 24 er der tildannet lagerdeler henholdsvis 25 og 26. Den vertikale aksel som strekker seg fra rorbladet 20, er dreibart anordnet i disse lagerdeler 25 og 26.

Til begge sideflater av rorhornet 22 er der festet vinger 7. Det innebærer at vingen 7 er anordnet på fremsiden av rorbladet 20. Mer spesielt er vingen 7 tildannet i ett med lagerdelen 25, slik at vingen 7 er plassert på det sted (det øvre parti på figuren) hvor dreiehastighetskomponenten er høyere (dvs. dreieenergien er høy) over aksen j for propellskaftet. Vingen 7 har form av en flyvinge slik tilfellet er med rorbladet 20.

Når skipet beveger seg etter en rett linje, vil skrå-strømmen V eller resultanten av den aksiale strømning V^

og omkretsstrømmen Vg slå an mot vingen 7 slik det fremgår av fig. 33 og 34 slik at der fremskaffes en oppdrift L. For- og akterkompbnenten av oppdriften L utgjør fremdriftskraften T. Fordi strømmen befinner seg i et område av propellens slippstrøm hvor dreieenergien er høy, kan der på

en effektiv måte fremskaffes et fremdri ftstrykk T.

Når rorbladet 20 utfører en styrebevegelse, vil imidlertid rorbladet 20 og rorhornet 22 ikke kunne bibeholde flyvinge-formen, noe som best fremkommer på fig. 35. Som et resultat vil retningen av propellens slippstrøm bli endret, slik det er vist ved piler rundt rorbladet 20. Således vil oppdriften LT som tjener til å dreie skipet, bli fremskaffet, men der oppnås ingen fremdri ftskraft.

Fig. 36 viser at ifølge den foreliggende oppfinnelse

kan man i vesentlig grad unngå de ovenfor omtalte problemer, samtidig som man kan øke fremdriftskraften.

Vingen 7 er festet til rorhornet 22 som er plassert foran rorbladet 20, slik at når rorbladet 20 dreies om lagerdelene 25 og 26 som vist på fig. 36, vil posisjonen av vingen 7 i forhold til propellen 1 forbli uendret. Som et resultat vil man fremdeles få utviklet en oppdrift T.

Man vil således sikre en stabil drift.

Videre vil vingen 7 være festet til det nedhengende parti 25 av rorhornet 22 som rager direkte ut fra skroget, slik at man kan øke styrken av vingen 7. Virkningsgraden er tilfredsstillende, og styrken er meget pålitelig.

Så langt er roret som er tilpasset for fremskaffelse

av en stor fremdriftskraft ved effektiv utnyttelse av dreieenergien i propellens slippstrøm og mer spesielt posisjonen som hjelpevingen skal installeres ved/beskrevet i detalj.

I den hensikt å oppnå tilfredsstillende virkninger er det viktig å installere en hjelpevinge som er hydrodynamisk effektiv eller som har et høyt oppdrift/motkraft-forhold. En slik vinge fremstår som en tynn og nøyaktig flyvinge hvor korde-linjen er forholdsvis lenger mens tykkelsen er forholdsvis liten. Vingen må derfor fremstilles med en høy grad av nøy-aktighet og der må bli gitt anvisning på en fremgangsmåte hvor vingen kan festes på en sikker måte. Fremgangsmåten til fremstillingen av vingen vil i det følgende bli omtalt^under den forutsetning av at hjelpevingen 7 er festet til rorhornet 22 (se fig. 37).

Slik det fremgår av fig. 38 blir en flat stålplate 30 tildannet som en vinge 7 ved en valseprosess eller en varm-bearbeidingsprosess på en slik måte at den bakre kant 31

av vingen 7 er åpen. Vingeribber 32 er anordnet inne i vingen 7 og fastsveiset til vingekroppen. Deretter blir en rund

stang 33 fastsveiset for lukking av den åpne bakre kant 31

av vingen 7.

En slik fremgangsmåte som beskrevet ovenfor kan lett anvendes ved fremstilling av rorbladet 20 som har en stor tykkelse t fordi stålplaten 30 kan formes meget lett, men den kan ikke anvendes i forbindelse med små tynne flyvinge-formede vinger 7 som er festet til et rorhorn 22 som vist på fig. 37. Det innebærer at det er vanskelig å opprettholde en ønsket grad av nøyaktighet for formen. Når den fremstilte vinge 7 blir festet til det nedragende parti 23 av rorhornet 22, er det vanskelig å lokalisere vingen 7 med hensyn til rorhornet 22 til en ønsket nøyaktighetsgrad. Som et resultat vil den festede vinge ikke kunne utføre en tilfredsstillende ytelse.

Den foreliggende oppfinnelse ble uttenkt for å råde

bot på de ovennevnte og andre problemer som man støtte på ved tidligere kjente vingefremstillingsmetoder og har som sitt formål å fremskaffe en fremgangsmåte til fremstilling av et ror med vinger som går ut på å fremstille vingene med en stor nøyaktighetsgrad méd hensyn til form; og som muliggjør plassering av den fremstilte vinge ved et ønsket sted med en høy grad av nøyaktighet og som kan sikre styrken for de fremstilte vinger slik at der sikres en tilfredsstillende ytelse av vingene.

En foretrukket utførelsesform eller eksempel på fremgangsmåten til fremstilling av et ror med vinger i henhold til den foreliggende oppfinnelse, vil bli omtalt i det følgende.

På fig. 39 og 40 er det nedhengende parti 23 av rorhornet 22 utført med en gjennomgående boring 34 som en ikke vist aksel strekker seg gjennom slik at rorbladet 20 som rager ned fra akterenden 21, kan opplagres dreibart. Vingene 7 rager horisontalt ut fra det nedragende parti 23 i bredderetningen W av skipet.

Vingen 7 omfatter et rotparti 35 som har en forhåndsbestemt tykkelse og bredde, og som strekker seg i bredderetningen W av skipet, et omkretsparti 36 hvis ene side utgjør rotpartiet 35 og som strekker seg i bredderetningen W av skipet for derved å utgjøre en sirkulær ramme, samt en vingeflateplate 37 som lagvis anordner rammen bestående av rotpartiet 35 og omkretspartiet 36 for derved å danne over-flatene av vingen 7.

Omkretspartiet 36 omfatter et fremre kantparti 38 på siden av propellen, et bakre kantparti 39 på siden av rorbladet samt et tupparti 40 som er anordnet i et motsatt forhold med hensyn til rotpartiet og ; forbinder:... for- og bakkant-partiene henholdsvis 38 og 39. Slik det fremgår av fig. 39, 40 og 41, er der anordnet bjelker 43 på.avstand fra hverandre, idet der forefinnes en passende distanse mellom rotpartiet 35 og tuppartiet 40 av vingen 7, slik at vingekonstruksjonen kan forsterkes. Som underlagsplate 44 er denne anordnet mellom bjelkene 43 og vingeflateplaten 37 (spesielt den øvre over-flateplate) slik at man kan utføre sveising på enkel måte.

I henhold til denne utførelsesform er vingeflateplaten 37 tildannet med spaltesveisehull 45 langs underlagsplaten 44.

På fig. 40 og 41 angir henvisningstall 46 et arbeids-underlag som vingen 7 kan sammenstilles på.

I det følgende vil fremstillings- og sammenstillings-trinnene for den beskrevne type av vinge 7 bli beskrevet.

Slik det fremgår av fig. 39, 40 og 41, blir først det nedragende parti 23 av rorhornet 22 og rotpartiet 35 av vingen 7 tildannet i ett ved støping.

Samtidig blir omkretspartiet 36 som omfatter det fremre kantparti 38, det bakre kantparti 39 og tuppartiet 40, støpt separat.

Vingeflateplaten 37 blir fremstilt i forhåndsbestemt form ved valsing av en"stålplate. Bjelker 43 og underlagsplater 44 blir tilskåret fra stålplater.

Den nedre vingeflateplate 37 blir plassert på arbeids-underlaget 46 og sveiset sammen med det nedhengende parti 23 og omkretspartiet 36. Rotpartiet 35 og omkretspartiet

36 blir sveiset sammen hvorved rammen er fremstilt. Bjelkene

43 blir strukket mellom rotpartiet 35 og tuppartiet 38 og

sveiset til vingeflateplatene 37.

Deretter blir underlagsplatene 44 sveiset til bjelkene

43 og den øvre vingeflateplate 37 blir plassert over underlagsplaten 44 og spaltesveiset til nevnte.

Vingen 7 blir fremstilt ved den ovenfor beskrevne sekvens. I henhold til den foreliggende oppfinnelse blir det nedragende parti 23 av rorhornet'22 og rotpartiet 35 av vingen 7 støpt som en enhetskonstruksjon, og omkretspartiet 36 av vingen 7 blir fremstilt ved støping. Som et resultat kan installa-sjonen og formnøyaktighetene forbedres i betydelig grad slik at der sikres en tilfredsstillende ytelse av vingen 7. Dessuten kan vingens styrke økes.

Fremstillingen av vingen 7 blir meget enkel fordi rammene blir fremstilt ved støping slik at antallet av fremstillings-trinn kan reduseres.

Dessuten kan antallet av støpte deler reduseres til

et minimum slik at nøyaktigheten i form kan bibeholdes for derved å redusere i betydelig grad vekten av vingen sammenlignet med det tilfelle hvor hele vingen blir fremstilt ved støping.

Ved denne utførelsesform er den øvre vingeflateplate

37 blitt beskrevet med hensyn til å bli spaltesveiset til underlagsplatene 44, men det skal forstås at den øvre vingeflateplate 37 er oppdelt i en flerhet av seksjoner langs underlagsplatene 44 og de oppdelte seksjoner blir kontinuerlig fastsveiset til underlagsplatene 44.

Den nedre vingeflateplate 37 er blitt beskrevet med henblikk på å bli fastsveiset til bjelkene 43 når den nedre vingeflateplate 37 blir fastsveiset til rotpartiet 35 og omkretspartiet 36, men det skal forstås at bjelkene 43 kan på forhånd fastsveises til vingeflateplaten 37.

Fig. 42 og 43 viser en annen utførelsesform hvor rotpartiet 35a av vingen 7 kan støpes i ett med et fremre kantparti 48 som har en dreieaksel 47 for opplagring av rorbladet 13. Andre konstruksjoner er hovedsakelig make til disse som er beskrevet ovenfor, og der kan oppnås de samme virkninger som beskrevet.

Det skal forstås at fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til de ovenfor omtalte utførelsesformer, og at forskjellige modifikasjoner kan utføres uten å gå ut over den foreliggende oppfinnelses ramme.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen til fremstilling av roret med vinger innebærer følgende virkninger, trekk og fordeler: (i) Fordi lagringsakselen for rorbladet og rotpartiet av vingen tildannes i ett ved støping, kan installasjons-nøyaktigheten forbedres i betydelig grad. (ii) Fordi omkretspartiet av vingen også fremstilles ved sveising, kan formnøyaktigheten økes i betydelig grad. (iii) Som et resultat sikres vingens ytelse. Videre kan vingestyrken forbedres. (iv) Vingerammen fremstilles ved presisjonsstøping slik at fabrikasjonen kan forenkles og antallet av fabrikasjons-trinn kan reduseres.

Det skal forstås at roret med vinger og fremgangsmåten til fremstillingen derav i henhold til den foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til de ovenfor omtalte utførelses-former, og at den foreliggende oppfinnelse også kan anvendes tilsvarende med hensyn til ror som er plassert bak dobbelte eller multiple skruer eller propeller. Det skal også forstås at forskjellige modifikasjoner kan utføres uten å gå ut over den egentlige idé ved oppfinnelsen.

De virkninger, trekk og fordeler som den foreliggende oppfinnelse gir opphav til, kan summeres som følger: (1) Vingen er anordnet under rett vinkel i forhold til den vertikale hovedaksel slik at dreieenergien i propellens slipp-strøm kan omformes til fremdriftskraft på en meget effektiv måte. Som et resultat kan kraften fra hovedmotoren reduseres resp. brenselforbruket minskes. Det innebærer at man oppnår energibesparelser. (2) Hjelpevingene kan festes på en enkel måte til eksi-sterende ror slik at oppfinnelsen kan få et vidt bruksområde. (3) Kantene av hjelpevingene og skjøtene mellom hoved- og hjelpevingene blir fremstilt ved støping slik at der kan fremstilles tynne hjelpevinger med høy grad av nøyaktighet samtidig som de kan festes sikkert til hovedvingene. Som et resultat sikres der en tilfredsstillende ytelse for hjelpevingene.

Claims (6)

1 . Ror, karakterisert ved at det omfatter en hovedvinge som er plassert bak en propell og strekker seg hovedsakelig vertikalt, samt en flerhet av hjelpevinger som er festet til hovedvingen under dannelse av vinkler.

2. Ror som angitt i krav 1 , karakterisert ved at hjelpevingene strekker seg hovedsakelig horisontalt i forhold til hovedvingen og er anordnet ved steder som ligger høyere enn propellens dreieakse.

3. Ror som angitt i krav 1 , karakterisert ved at hjelpevingene strekker seg horisontalt i forhold til hovedvingen og at hjelpevingene på henholdsvis styrbord og babord side er vridd i motsatt retning i forhold til vertikalen.

4. Ror som angitt i krav 1, karakterisert ved at hver av hjelpevingene krysser hovedvingen slik at et tupparti av vingen strekker seg på skrå oppover i forhold til et rotparti på vingen.

5. Ror som angitt i krav 2, 3 eller 4, karakterisert ved at hovedvingen omfatter et rorblad og et rorhorn som understøtter rorbladet og er plassert foran rorbladet, idet hjelpevingene krysser rorhornet.

6. Fremgangsmåte til fremstilling av et ror med vinger av den type som omfatter en hovedsakelig vertikal hovedvinge som er plassert bak en propell, karakterisert ved at der for fremskaffelse av et slikt ror med en flerhet av hjelpevinger festet til hovedvingen under dannelse av vinkler-, utføres følgende trinn: å tildanne i ett ved støping et rotparti av hver hjelpevinge og et rorhorn som utgjør en del av hovedvingen, å fremstille ved støping et omkretsparti av hver hjelpevinge med unntak av rotpartiet, å sammensveise rotpartiet og omkretspartiet og deretter å sveise stålvinge-flateplater som utgjør de øvre og nedre vingeflater av hver hjelpevinge til rotpartiet og omkretspartiet .