SE459249B - Kombinerad roder- och propelleranordning - Google Patents

Description

459 249 10 l5 20 PJ U-u 30 35 0 L uppnås. De kända kombinerade roder- och propelleranord- ningarna av det ovan beskrivna slaget, där propellern är fast förenad med rodret och deltager i dess vridningsrörelser vid styrning och manövrering, är emellertid även behäftade med vissa allvarliga nackdelar. Vid vridning av roder och därmed även den på rodret fast monterade propellern uppstår nämligen ökade dynamiska krafter och moment på propeller- bladen, som följd av att propellerns axelriktníng ej längre är parallell med fartygets rörelseriktning i vattnet. Vid hög fart och stora rodervinklar blir dessa dynamiska krafter och moment på propellerbladen mycket stora och kräver med hänsyn till utmattníngsrisken kraftiga förstärkningar av propellerbladen, deras infästningar och propellernavet. Det skall i detta sammanhang observeras, att nämnda dynamiska krafter och moment på propellerbladen kommer att variera tillnärmelsevis sinusformat vid propellerns rotation. De erforderliga förstärkningarna av propellerbladen, deras in- fästningar och propellernavet medför ökade kostnader för propellern, varjämte ökningen av propellernavets diameter försämrar propellerns verknügsgrad. Vid användning av en sådan känd kombinerad roder- och propelleranordning till- sammans med en framför densamma anordnad förpropeller före- ligger dessutom den ytterligare nackdelen, att den på rodret fast monterade propellern vid roderutslag förflyttas bort från ett läge rakt bakom och koaxiellt med förpropellern, vilket redan vid måttliga rodervinklar försämrar den efter- strävade förhöjda totala verkningsgraden för två efter varandra anordnade och med motsatta rotationsriktningar drivna propellrar. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en förbättrad kombinerad roder- och propeller- enhet, som ej är behäftad med de ovan nämnda nackdelarna men som i övrigt uppvisar samma fördelar som en roderpro- peller eller roderthruster och som med speciell fördel kan användas tillsammans med en förpropeller med motsatt rota- tíonsriktning men som även kan användas ensam för framdriv- ning, styrning och manövrering av konventionella fartyg liksom andra typer av flytetyg. 10 lb 20 25 35 459 249 3 Det i första hand kännetecknande för den kombinerade roder- och propelleranordningen enligt uppfinningen framgår av patentkravet l. Fördelaktiga utföringsformer och vidare- utvecklingar av denna kombinerade roder- och propeller- anordning har de i underpatentkraven angivna kännetecknen.

I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i anslutning till bifogade ritningar, vilka såsom exempel visar olika utföringsformer av uppfinningen, varvid fig. l är en schematisk sidovy, delvis i axiellt snitt, av ett första utföringsexempel pà en kombinerad roder- och propelleranordning enligt uppfinningen; fig. 2 pà liknande sätt visar en variant av utförings- formen enligt fig. lg fíg. 3 pâ liknande sätt visar en annan variant av ut- föringsformen enligt fig. l; fig. 4 schematiskt och på liknande sätt som i fig. l visar en andra utföringsform av en kombinerad roder~ och propelleranordning enligt uppfinningen; och fig. 5 schematiskt och pà liknande sätt som i fig. l visar en tredje utföringsform av en kombinerad roder- och propelleranordning enligt uppfinningen.

Den i fig. l såsom exempel och schematiskt visade roder- och propelleranordningen enligt uppfinningen inne- fattar ett roder allmänt betecknat med l och en propeller- enhet allmänt betecknad med 2, anordnade under den endast delvis och mycket schematiskt visade undersidan 3 av skrovet till ett fartyg eller annat flytetyg, exempelvis i aktern av ett konventionellt fartyg. Rodret 1 har en rörformad hjärtstock H, vilken skjuter upp genom en öppning i skrovets botten 3 och är roterbart lagrad och uppburen i ett lager- säte 5, som omger nämnda öppning. Propellerenheten 2 inne- fattar på liknande sätt som en s.k. roterbar thruster en propeller 6 monterad på änden av en horisontell propeller- axel som är lagrad i ett hus 9, som vid den visade utförings- formen antages innehålla en vinkelväxel, medelst vilken pro- pelleraxeln är kopplad till en vertikal drivaxel 7, som från vinkelväxeln i huset 2 sträcker sig uppàt genom ett rörformat stag 8, som har sin nedre ände fäst i huset 9 för uppbärning 459 249 10 20 i e! 30 H av detsamma. Inuti fartyget är den vertikala drivaxeln 7 för propellern 6 på lämpligt,konventionellt och ej närmare visat sätt kopplad till en likaledes ej visad drivmaskin för pro- pellern. Propellerenhetens 2 bärstag 8 är vridbart lagrat och uppburet i rodrets rörformade hjärtstock 4. Vid den såsom exempel visade utföringsformen är huset 9 hos propelleren- heten vidare försett med en nedåt riktad lagertapp l0, som är roterbart lagrad i den under huset 9 liggande delen av rodret l. Detta medför en förstärkning av såväl rodret l' som propellerenheten 2 med avseende på uppträdande krafter och är ej nödvändigt i alla sammanhang.

Inuti fartygets skrov är den övre änden av rodrets l rörformade hjärtstock 4 fast förbunden med en kuggkrans ll, vilken är roterbart lagrad i en fast del 12 av skrovet och som är i ingrepp med kuggdrev 13, som drives av tillhörande styrmotorer ln för vridning av kuggkransen ll och därmed rod- rets hjärtstock H och rodret l på samma sätt som vid ett konventionellt styrmaskineri.

Anordningen enligt uppfinningen innefattar vidare organ, som vid det visade utföringsexemplet utgöres av en eller flera hydrauliskt, pneumatiskt eller elektriskt manövrerbara, i övre änden av propellerenhetens 2 bärstag 8 anordnade kolvar 15 med åt båda sidor utskjutande tappar, medelst vilka staget 8 och därmed hela propellerenheten 2 kan val- bart läsas antingen till fartygets skrov 12-i åtminstone ett bestämt fast läge eller till rodrets hjärtstock U till att vridas tillsammans med denna.

Genom denna utformning av anordningen enligt uppfin- ningen uppnås, att vid normal framdrift av fartyget kan propellerenheten 2 vara låst i ett fast läge med propeller- axeln parallell med fartygets framdrivningsriktning och alltid belägen rakt bakom och koaxiellt med en eventuell för- propeller, medan rodret l kan vridas medelst styrmaskineriet ll, 13, lb inom ett normalt roderutslagsomràde, exempelvis iso-MP, för normal kurshållning och styrning. Härigenom elimineras samtliga de inledningsvis diskuterade nackdelarna vid kända kombinerade roder- och propelleranordningar. Vid manövrering av det aktuella fartyget eller flytetyget i låg 10 l5 20 25 30 35 459 249 5 fart däremot kan kolvarna l5 ställas om i sitt andra läge, så att läsningen mellan propellerenhetens 2 stag 8 och far- tygsskrovet frigöras och staget 8 i stället kopplas samman med rodrets l hjärtstock 4. I detta tillstånd kan rodret l och propellerenheten 2 vridas tillsammans medelst styrmaski- neriet ll, 13, 14 till vilken som helst inriktning, om så önskas 3600 runt. Härigenom uppnås en mycket stor manövre- ringsförmàga, genom att propellerenhetens 2 dragkraft kan riktas in i vilken som helst önskad riktning. Då propeller- enheten 2 på detta sätt làses samman med rodret l sker detta naturligtvis lämpligen med propelleraxeln riktad parallellt med rodrets 1 plan.

Pig. 2 och 3 visar varianter av den i fig. l visade och ovan beskrivna utföringsformen av uppfinningen, i första hand för att visa att rodret l kan vara utformat på ett fler- tal olika sätt vid en anordning enligt uppfinningen, exempel- vis i beroende av den för den aktuella tillämpningen erfor- derliga roderytan.

Då rodret l, såsom vid de i fig. l och 3 visade utfö- ringsformerna, till en del är beläget bakom den relativt propellern 6 motsatta änden av huset 9, är denna ände av huset 9 med fördel utformad väsentligen halvsfärisk, såsom illustrerat i fig. l, eller halvcylindrisk, såsom illustrerat i fig. 3, varjämte den bakom denna ände av huset 9 belägna delen av rodret l har en mot huset 9 vänd framkant, som an- sluter sig till husets 9 halfsfäriska eller halcylindriska form, varvid rodrets vridningcentrum väsentligen sammanfaller med centrum för den halvsfäriska eller halvcylindriska änden av huset 9. Vidare kan den bakom huset 9 belägna delen av rodret l vara utformad eller försedd med en utvidgning eller s.k. bulb, som strömlinjeformigt ansluter sig till huset 9. Härigenom uppnås minsta möjliga störningar i vatten- strömningen förbi huset 9 och rodret 1.

Vid utföringsformer, där rodret l är beläget såväl ovanför som nedanför propcllerenheten 2, kan med fördel roder- profilen i roderdelen ovanför propellerenheten 2 och roder- profilen i roderdelen under propellerenheten 2 ha en osymmetrisk form med en sådan inloppsvinkel och profilvälv- 459 LH l0 l5 25 30 249 6 ning, att rotationsströmningen i propellerstràlen reduceras.

Härigenom förbättras propellerns verkningsgrad.

Rent allmänt kan roderdelen vid en kombinerad roder- och propelleranordning enligt uppfinningen vara utformad på många olika i och för sig kända sätt. Således kan roderbladet exempelvis vara försett med en vridbar klaff vid sin bakkant för förbättring av roderverkan. Vidare kan roderdelen vara utformad som ett s.k. "rotating cylinder rudder", varvid roderbladet vid sin framkant uppbär en roterande cylinder.

Roderbladet kan också vara försett med ändplåtar vid sin över- och/eller underkant pâ i och för sig känt sätt.

Naturligtvis kan propellern vid en anordning enligt uppfinningen ha antingen fasta blad eller Ställbara blad, var- vid i det senare fallet variationsomràdet för propellerbla- dens stigníngsvinkel kan vara så stort, att bladen kan ställas in väsentligen parallellt med propelleraxeln, dvs. flöjlas. Detta är speciellt fördelaktigt, om det kan tänkas förhållanden, under vilka fartyget eller flytetyget framdri- ves utan användning av propellern 6, exempelvis med hjälp av en förpropeller. Vidare kan vid en anordning enligt uppfin- ningen propellerenheten innefatta två, lämpligen i motsatta riktningar roterande propellrar i stället för endast en pro- peller som vid de visade utföringsexemplen.

I stället för att propellern 6 drives från ett inne i fartygets skrov anordnat drivmaskineri via en vertikal driv- axel 7 och en inuti huset 9 anordnad vinkelväxel, kan pro- pellerns drivning även ske medelst en inuti huset 9 anordnad och till propelleraxeln kopplad drivmotor, som i detta fall lämpligen är elektrisk eller hydraulisk.

Pig. 4 visar schematiskt och på liknande sätt som fig. l en annan utföringsform av en kombinerad roder- och propeller- anordning enligt uppfinningen. Denna utföringsform skiljer sig från utföríngsformerna enligt fig. l-3, genom att även propellerenhetens 2 stag 8 är vid sin övre ände anslutet till en kuggkrans 18, med vilken ett antal styrmotorer 17, exempelvis tvâ, är i ingrepp medelst tillhörande kuggdrev 18. Vid denna utföringsform är sålunda rodrets l hjärtstock 4 och propellerenhetens 2 stag 8 anslutna till var sitt styr- 10 15 20 25 30 35 459 249 7 maskineri ll, 13, 14 respektive 16, 17, 18 inuti fartyget, så att rodret l och propellerenheten 2 kan vridas och ställas in i olika riktningar oberoende av varandra. Härigenom kan naturligtvis samtliga de ovan beskrivna fördelarna med utfö- ringsformen enligt fig. l uppnås och dessutom erhålles en full frihet att rikta in roder 1 och propellerenhet 2 i exakt de inbördes riktningar som är lämpligaste i varje situation och under varje driftstillstånd. ' Pig. 5 visar schematiskt och på liknande sätt som fig. l en ytterligare utföringsform av en anordning enligt uppfin- ningen. Vid denna utföringsform är propellerenhetens 2 bär- stag 8 direkt lagrat och uppburet i sätet 5 i fartygets skrov och är vid sin övre ände anslutet till styrmaskineriet ll, l3, ln, så att propellerenheten 2 kan ställas in i vilken som helst önskad riktning. I detta fall är rodret l vridbart lagrat pà och uppburet av propellerenhetens 2 bärstag 8. För den erforderliga vridningen av rodret l relativt propeller- enheten 2 för kurshållning och styrning under normal framfart, då propellerenheten 2 medelst styrmaskineriet ll, 13, lä hâlles i ett fast läge relativt fartyget med propelleraxeln parallell med framdrivningsriktningen, finnes ett inuti pro- pellerenhetens 2 hus 9 anordnat, ej närmare visat styrmaski- neri, exempelvis innehållande servomotorer, som är kopplat till rodret l, exempelvis medelst en vev 19 och en i ett spår 20 i rodret l löpande tärning 21. En sådan styrmaskin, exem- pelvis i form av servomotorer, för vridning av rodret l relativt propellerenhetens 2 bärstag 8 skulle även kunna vara anordnad vid övre änden av bärstaget 8 inuti fartygets skrov och vara kopplad till det vridbara rodret l medelst en sig genom det rörformade bärstaget 8 sträckande kopplinge- stång försedd med en vev, liknande veven l9, vid sin nedre ände.

Såsom framgår av det föregående är många olika utfö- ringsformer möjliga för en kombinerad roder- och propeller- anordning enligt uppfinningen. Även andra variationer och modifikationer än de som visats i ritningarna och beskrivits i det föregående är naturligtvis möjliga. Sålunda behöver anordningen ej nödvändigtvis vara monterad under en botten- 459 249 Un 8 del av flytetygets eller fartygets skrov såsom vid de visade utföringsexemplen. Den skulle även kunna vara anordnad bakom skrovets akter,uppburen och vridbart lagrad i ett vid skrovets akterspegel fäst lagerhus.

Det finns naturligtvis också många olika sätt, utöver det i fig. l visade och ovan beskrivna, för låsning av propellerenheten alternativt och valbart till antingen fartygets skrov eller den vridbara roderdelen.

Claims (10)

1. 459 249 Patentkrav l. Kombinerad roder- och propelleranordning för framdriv- ning, styrning och manövrering av ett flytetyg, innefattande en roderenhet med en omkring en väsentligen vertikal axel re- lativt flytetyget (3) vridbar roderdel (l) och en med roder- enheten'sammanbyggd propellerenhet (2), som omfattar en pro- peller (6) anordnad på en i ett hus (9) roterbart lagrad, vä- sentligen horisontell propelleraxel och som är vridbar rela- tivt flytetyget omkring en väsentligen vertikal axel, k ä n n e t e c k n a d av att den vridbara roderdelen (l) och propellerenheten (2) är anordnade med sina väsentligen vertikala vridningsaxlar väsentligen sammanfallande, varjämte propellerenheten kan alternativt hållas i ett fast läge rela- tivt flytetyget oberoende av den vridbara roderdelens vrid- ning eller bringas att deltaga i den vridbara roderdelens vridning.
2. 2. Roder- och propelleranordning enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d av att den vridbara roderdelen (1) har en rör- formad hjärtstock (4), som sträcker sig upp i flytetyget och är vridbart lagrad och uppburen i detta, samt att propeller- enheten (2) innefattar ett stag (8), som har sin nedre ände fäst i propellerenhetens hus (9) och som sträcker sig uppåt genom den vridbara roderdelens (1) rörformade hjärtstock (4) och är vridbart lagrat i denna.
3. 3. Roder- och propelleranordning enligt krav 2, k ä n n e - t-e c k n a d av att roderdelens (l) hjärtstock (4) och propellerenhetens (2) stag (8) är kopplade till individuella styrmaskiner (ll, l3, 14 resp. l6, 17, 18) för individuell vridning av roderdelen (l) respektive propellerenheten (2) relativt flytetyget.
4. 4. Roder- och propelleranordning enligt krav 2, k ä n n e - t e c k n a d av att roderdelens (l) hjärtstock (4) är kopplad till en styrmaskin (ll, l3, 14) för vridning av roder- delen relativt flytetyget, varjämte organ (l5) är anordnade för Valbar låsning av nropellerenhetens (2) stag (8) alterna- 459 249 "/O tivt till roderdelens hjärtstock (H) för vridning tillsammans med denna eller till flytetyget (3, 12) i ett eller flera fasta lägen.
5. S. Roder- och propelleranordníng enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d av att propellerenheten (2) innefattar ett väsentligen vertikalt stag (8), som har sin nedre ände fäst i propellerenhetens hus (9) för uppbärning av detta och som sträcker sig uppåt och är vridbart lagrat Obh uppburet i flytetyget (3), och att den vridbara roderdelen (1) är vrid- bart lagrad på och uppburen av nämnda stag (8), varjämte staget (8) är kopplat till en styrmaskin (ll, 13, lb) för vridning av propellerenheten (2) relativt flytetyget och propellerenheten (2) innehåller till den vridbara roderdelen (1) kopplade organ (19, 20, 21) för vridning av roderdelen relativt propellerenhetens stag.
6. 6. Roder- och propelleranordning enligt något av kraven 1 - 5, k ä n n e t e c k n a d av att propellerenhetens (2) hus (9) är anordnat i en urtagning i rodret (1), vilket sträcker sig såväl ovanför som bakom den relativt propellern (B) motsatta änden av propellerenhetens hus (9) och eventuellt även nedanför detta.
7. 7. Roder- och propelleranordning enligt krav 6, k ä n n e - t e c k n a d av att den relativt propellern (6) motsatta änden av propellerenhetens (2) hus har en delsfärisk eller delcylindrisk utformning och att den bakom denna ände av huset belägna delen av rodret (1) har en till nämnda ände av propellerenhetens hus (9) sig anslutande framkant och en med nämnda delsfärs eller delcylinders centrum väsentligen samman- fallande vridningsaxel.
8. 8. Roder- och propelleranordning enligt krav 7, k ä n n e - t e c k n a d av att den bakom propellerenhetens (2) hus (9) belägna delen av rodret är försedd med en till huset sig strömlinjeformigt anslutande utvidgning.
9. 9. Roder- och propelleranordning enligt något av kraven 1 - 8, k ä n n e t e c k n a d av att den ovanför pro- pellerenhetens hus belägna delen av rodret-och den nedanför 459 249 1/ propellerenhetens hus belägna delen av rodet har en osym- metrisk profilform med sådan ínloppsvinkel och profilvälvning att en rotationsströmning i propellerstrålen motverkas.
10. 10. Roder- och propelleranordning enligt något av kraven l - 9, k ä n n e t e c k n a d av att propellerenheten innefattar två, axiellt efter varandra och med motsaïta rotationsríktningar drivna propellrar.