NO842551L - Anordning til aa paavike stroemningen mot en propell - Google Patents

Abstract

For horisontal omdirigering av en grense-skiktstrømning som er rettet nedover i nærheten av skips ytterhud foran propellen, og som fører til både minskning av propellens (5) virkningsgrad og til forsterket tilbøyelighet til svingning og kavitasjon av propellen,. blir der på begge skipssidene foran propellen anordnet avbøyningsskovler (6) som sitter over hverandre og er fortrinnsvis sirkelformig krummet, slik at det med hensyn til hastighet og retning av strømningen mot propellen fås en utjevning av hastighetsfordelingen over propellens sirkelflate. Disse skovler har svarende til de lokalt opptredende strømnings-retninger innløpstangenter som skråner oppover i tiltagende grad innover mot ytterhuden,. så der er sikret en støtfri oppfangning av de inntredende strømningsskikt. Deres utløps-tangenter ligger slik at der i vedkommende områder fås en mest mulig horisontal og aksial strømning mot propellen.

Description

Oppfinnelsen angår en anordning til å påvirke strømningen mot en propell, særlig ved rene enkeltskrueskip, fra ledeskovler festet på skroget foran propellen.

Virkningsgrad, kavitasjon og svingningseksitering ved

en skipspropell avhenger i avgjørende grad av strømningen mot denne. Karakteren av denne strømning har derfor stadig møtt stor interesse. Mange undersøkelser befatter seg med den. Målet for disse undersøkelser er enten å gjøre strømningen jevnere eller å utnytte spinnenergien i propellstrålen.

Mens der med hensyn til utnyttelse av spinnenergi hovedsakelig ventes muligheter for å gjenvinne og spare effekt, skal en utjevning av strømningsfordelingen på propellen med reduserte periferiske variasjoner i innløpshastighetene ved propellvingene bevirke en høyning av propellens virkningsgrad, en minskning av kavitasjonsfenomener, en minskning av trykkvaria-sjonene på skipets ytterhud'i området for propellen, samt en minskning av de hydrodynamiske fenomener som gir opphav til variasjoner i skyvekrefter og dreiemomenter på propellen.

Således er det kjent til formålet å anvende forskjellige innretninger eller anordninger, f.eks. ledekranser eller ledeskovler foran og bak propellen, tunneltildekninger over propellen, snodde hekker samt symmetriske og usymmetriske hekkvulster av forskjellig form. Oppbygning og virkninger av særlig ledeskovler er beskrevet av Takekuma i Trans. Royal Inst. Nav. Arch. 1979 "Vibration problems and solution from f itting a f in".

De tradisjonelle innretninger og anordninger er imidlertid stadig ikke tilfredsstillende, særlig iakttar man fremdeles strømningsløsninger og hvirveldannelser foran propellen og dermed forbundne økninger av motstanden mot skipets bevegelse samt en utilfredsstillende periferisk fordeling av etter-strømmen i propellplanet.

Oppfinnelsens oppgave er å forbedre en anordning av

den innledningsvis omtalte art slik at strømningsløsninger og hvirveldannelser foran propellen blir unngått og der blir oppnådd en bedre periferisk fordeling av etterstrømmen i propellplanet.

Denne oppgave blir løst med en anordning som erkarakterisert vedkrumme ledeskovler med en innløpstangent som er utformet for støtfri inngang av den respektive lokale grenseskiktstrømning og med en utløpstangent som i det vesentlige er rettet ortogonalt til propellplanet.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den erkjennelse at

man hittil ikke har tatt hensyn til at grenseskiktstrømningen ved ytterhyden av skipet foran propellen, særlig ved rene enkeltskrueskip, i alminnelighet er sterkt nedadrettet, så

der i dette strømningsskikt, som alt etter skipsstørrelse kan ha en bredde av opptil 2 m, bare trer inn i propellen den betraktelig mindre horisontale komponent av grenseskikt-strømningen, som her i alminnelighet ennå er meget energirik. Blir nå disse vertikale komponenter av den energirike grense-skiktstrømning avbøyet slik til horisontal retning at den treffer propellplanet hovedsakelig ortogonalt, blir derved ikke bare den periferiske fordeling av etterstrømningsfeltet

i propellplanet gjort jevnere, men det lar seg dessuten også gjøre å utnytte den energi som inneholdes i den samlede grenseskiktstrømning.

Det kjennskap til grenseskiktstrømningen ved akterskipet som man behøver for å fastlegge ledeskovlenes krumning, fås særlig ut fra skipsmodellforsøk som i praksis gjennomføres for ethvert nybygget skip. I den forbindelse er det mulig å bestemme både de besparelser i effekt som kan ventes ved bedring av propulsjonens samlede kvalitetsgrady som innbefatter propellens virkningsgrad, utjevningen av fordelingen av det nominelle og det effektive etterstrømningsfelt ved økning av den horisontale påstrømningshastighet, særlig i propellens øvre område/ samt også de oppnådde forbedringer når det gjelder propellens kavitasjons- og svingningsegenskaper. Det sier seg selv at anordningen ifølge oppfinnelsen også vil kunne monteres på eksisterende skip.

Som resultat oppnår man ved langt på vei tapsløs avbøy-ning av den nedoverrettede strømning i grenseskiktet foran propellen en vesentlig bedring av skipets fremdriftsfunksjon, siden grenseskiktet trer inn i propellkransen med nær sagt full hastighet i hele sin masse og dermed fører til en sterkere minskning av periferiske variasjoner i påstrømningen og til-svarende bedring av virkningsgraden og av kavitasjons- og svingningsegenskapene. For å oppnå dette er det nok om bredden av ledeskovlene er lik eller mindre enn den lokale tykkelse av grenseskiktet.

Forøvrig kan ledeskovlene danne et stort sett vertikalt gitter, og i den forbindelse bør gitteravstanden velges slik at den samlede grenseskiktstrømning blir avbøyet og der i propellplanet ikke opptrer nevneverdige periferiske påstrøm-ningsvariasjoner fremkalt av gitteret. Videre er det da hen-siktsmessig om ledeskovlene, resp. gitteret er anordnet i en 'avstand av 2-3 propelldiametre fra propellen.

I regelen bør ledeskovlene på babordsiden og på styrbordsiden ha samme gitteravstander, idet gitrene bør være utformet symmetrisk. Det utelukker dog ikke at ledeskovlene på babordsiden og på styrbordsiden i enkelte tilfeller kan ha forskjellige gitteravstander, om det skulle være hensikts-messig og nødvendig av hydrodynamiske grunner.

Prinsipielt kunne skovlenes profil være krummet på enhver kjent måte. En særlig enkel utførelsesform er imidlertidkarakterisert vedat ledeskovlene danner profilsylinderutsnitt, og at innløpskantene er tilskåret med tiltagende avstand

fra skipsskroget avhengig av de lokale komponenter av grense-skiktstrømningen. For i så fall kan ledeskovlene rett og slett være profilerte blikk som på passende steder sveises

til skipets ytterhud. Særlig enkle blir forholdene da dersom ledeskovlene danner sirkelsylinderutsnitt og har konstant krumning i skipets lengderetning. For da kan man fremstille ledeskovlene av enkeltvalsede blikk. Ved den bakovergående tilskjæring av innløpskantene tar man hensyn til at grense-skiktstrømningens vertikale komponenter avtar med økende avstand fra skroget.

Det vil forstås at ledeskovlene også kan ha en profil-erende tykkelsesfordeling over sin lengde, siden påstrømnings-området for støtfri inngang av grenseskiktstrømningen derved

blir øket.

Ledeskovlenes utløpskanter bør være rettlinjet og særlig

1 området for ledeskovlenes tilknytning til skroget være rettet ortogonalt til dettes overflate - altså i det vesentlige parallelt med propellplanet.

Utførelsesformer for oppfinnelsen er anskueliggjort

på tegningen og vil bli belyst i det følgende.

Fig. 1 er et skjematisk perspektivriss av hekken av

et rent enkeltskrueskip.

Fig. 2 viser en del av det samme i større målestokk.

Fig. 3 viser en annen utførelse av partiet på fig. 1.

Fig. 4 viser en del av det samme i større målestokk.

Fig. 5 viser enda en utførelse av partiet på fig. 1.

Fig. 6 viser igjen ehdel av det samme i større målestokk.

På tegningen er utformingen av hekken 1 foruten ved omrisset antydet ved inntegnede vannlinjer 2 og spantlinjer 3. Den går over i en hekkvulst 4, og ved enden av denne sitter en propell 5. I en avstand foran propellplanet lik 1-2 ganger propelldiameteren er der på babord- og styrbordsiden festet ledeskovler 6 til skipets ytterhud. Ledeskovlene 6 består av krummede blikk sveiset til ytterhuden. Flere ledeskovler 6 i de viste utførelsesf ormer i alt fire, er anordnet over hverandre på hver side slik at de danner ett og ett gitter.

Stiplede linjer 7 antyder forløpet av grenseskikt-strømningen i umiddelbar nærhet av skipsskroget. Av fig. 2 og 4 kan det ses at de vertikale komponenter av grenseskikt-strømningen avtar med tiltagende avstand fra skroget.

Ledeskovlene 6 har slik krumning at deres innløpstangent er tilpasset for støtfritt innløp av den respektive lokale grenseskiktstrømning. Deres utløpstangent er rettet hovedsakelig ortogonalt til propellplanet, så den av ledeskovlene 6 avbøyede grenseskiktstrømning følger de stiplede linjer

7 og trer hovedsakelig ortogonalt inn i propellplanet.

I utførelsen på fig. 1 og 2 har ledeskovlene 6 form

av utsnitt av sirkelsylindre,, dvs. at de har konstant krumning i skipets lengderetning. Da de vertikale komponenter av

grenseskiktstrømningen avtar med økende avstand fra skipsskroget, er innløpskantene av ledeskovlene 6 skåret slik skrått bakover at der også i områder i større avstand fra skroget er sikret støtfri påstrømning av grenseskiktet. Ut-løpskantene 9 av ledeskovlene 6 er rettlinjet og strekker seg i det vesentlige ortogonalt til overflaten av skroget og dermed hovedsakelig parallelt med propellplanet.

I utførelsen på fig. 3 og 4 består ledeskovlene 6 av dobbeltkrummede resp. snodde blikk med innløpskanter 8 hvis innløpstangent varierer med tiltagende avstand fra skrogets overflate avhengig av størrelsen av grenseskiktstrømningens vertikale komponenter.

I alle tilfeller oppnår man med den beskrevne anordning en vesentlig utjevning av den periferiske hastighetsfordeling av strømningen mot propellvingene, med den følge at propellens virkningsgrad blir bedret, kavitasjonsfenomener såvel som trykkvariasjoner på skipets ytterhud i propellområdet redusert og likeledes virkningen av hydrodynamiske fenomener på variasjoner i skyvekrefter og dreiemomenter på propellen.

Det vil forstås at den beskrevne anordning også kan

få anvendelse i forbindelse med andre innretninger eller anordninger til påvirkning av strømningen mot propellen, f.eks. i kombinasjon med propellkapper eller andre ledeorganer.

I den utførelse som er vist på fig. 5 og 6, er ledeskovlene 6 plassert på begge sider av en plate 10. Denne plate 10 er festet midtskips til akterstavnen i skrogets forsenkning foran propellen 5. Ved andre utforminger av akterskipet kan der både ovenfor og nedenfor propellaksen anbringes en plate 10 med ledeskovler 6. En slik utførelse egner seg særlig for utrustning av et eksisterende skip med en anordning i samsvar med oppfinnelsen.

Claims (13)

1. Anordning til å påvirke strømningen mot propeller, særlig ved rene enkeltskrueskip, og bestående av ledeskovler festet til skroget foran propellen, karakterisert ved krumme ledeskovler (6) med en innløpstangent som er avpasset for et støtfritt innløp av den respektive lokale grenseskiktstrømning (7), og med en utløpstangent som er rettet hovedsakelig ortogonalt til propellplanet.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at ledeskovlenes (6) bredde er lik eller mindre enn den lokale tykkelse av grenseskiktet.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at ledeskovlene (6) danner et hovedsakelig vertikalt gitter.

4. Anordning som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at ledeskovlene (6) resp. gitteret er anordnet i en avstand foran propellen (5) på opptil to propelldiametre.

5. Anordning som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at ledeskovlene (6) har samme gitteravstander på babordsiden og på styrbordsiden.

6. Anordning som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at ledeskovlene (6) på babordsiden og på styrbordsiden har forskjellige gitteravstander.

7. Anordning som angitt i et av kravene 1-6, karakterisert ved at ledeskovlene (6) har profil som sylinderutsnitt, og at deres innløpskanter (8) er skåret bakover med tiltagende avstand fra skipsskroget, avhengig av de lokale komponenter av grenseskiktstrømningen (7)'.

8. Anordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at ledeskovlene (6) har form av sirkelsylinderutsnitt og har konstant krumning i skipets lengderetning.

9. Anordning som angitt i et av kravene 1-8, karakterisert ved at ledeskovlene (6) har en over deres lengde fordelt profiltykkelse.

10. Anordning som angitt i et av kravene 1-9, karakterisert ved at ledeskovlene (6) har rettlinjede utløpskanter (9).

11. Anordning som angitt i et av kravene 1-10, karakterisert ved at utløpskantene (9) i området for sin tilslutning til skipsskroget er rettet ortogonalt til skrogets overflate.

12. Anordning som angitt i et av kravene 1-11, karakterisert ved at ledeskovlene (6) er anordnet på begge sider av en plate (10) festet midtskips på akterstavnen ,i skrogets forsenkning foran propellen (5).

13. Anordning som angitt i krav 12, karakterisert ved at der både ovenfor og nedenfor propellaksen er anordnet en plate (10) med ledeskovler (6).