SE464863B - Foerfarande och anordning foer kraftoeverfoering till en ytvattendrivande propellermekanism samt anvaendning av turbinkoppling mellan drivmotor och propellermekanism - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 464 863 planingsfart, befinner sig hela propelleraggregatet och en en större del av drevkroppen under vattenytan, och det krävs mycket stor kraft från motorn för att den skall orka accelerera båten upp till planingsfart, så att propellrarna kan börja arbeta på önskat sätt, speciellt som propelleraggregatet är betydligt större och har större stigning än vid konventionella undervattensarbetande propellrar.

Drev med propelleraggregat av den ytvattendrivande typen skiljer sig radikalt från undervattensdrivande propellrar bl a genom att propellern, eftersom den i planingsfart arbetar i luft till 50-70%, är betydligt större och vanligen har betydligt större stigning än motsvarande undervattensarbetande propeller, och att propellern driver båten på grund av en tryckkraft från baksidan av propellern, medan konventionella undervattensarbetande propellrar driver fram båten på grund av en sugkraft på framsidan av propellern på väsent- ligen samma sätt som en segelbåt, vid vind inkommande för om tvärs, drivs fram på grund av sugkraften framsidan av seglet. Detta är huvudskälet till att det inte förekommer någon kavitation och nedsugning av luft från vattenytan hos en ytvattendrivande propeller, något som är mycket vanligt vid konventionella undervattensdrivande propellrar. Man kan därför vid ytvattendrivande propellrar, redan vid stillastående båt, pâlägga propellern en intialkraft motsvarande ett' maximalt vridmoment från motorn. Härigenom kan en båt med ytvatten- drivande propeller erhålla en mycket kraftig acceleration, och det visar sig i praktiken också att sådana propelleraggregat, jämfört med undervattensdrivande propellrar ger en fartökning om ända upp till 30-40%.

Vid användning av motorer, speciellt Otto-motorer, utan turbo- laddningsaggregat kan man ofta åstadkomma den nödvändiga stora initialkraften genom stort gaspådrag, men vid användning av driv- motorer utrustade med överladdningsaggregat såsom turbo- eller kompressorladdningsaggregat, speciellt överladdade dieselmotorer (turbo-dieslar), uppstår problem, som hittills varit mycket svår- lösliga. Dieselmotorerna har ju normalt ganska litet varvtalsomrâde och lågt maximalt toppvarvtal och har relativt svag accelerations- förmåga från låga varvtal. Uverladdade dieselmotorer uppnår ju inte 10 15 20 25 30 35 heller sitt av turboaggregatet åstadkomna högre cffektområde förrän överladdningsaggregatet kopplat in, och detta sker först vid relativt högt varvtal. Vid användning av dieselmotorer, speciellt överladdade dieselmotorer, i båtar med drev av den nämnda ytvattendrivande typen har man därför tidigare ansett det nödvändigt att överdimensionera motorn så att den klarar av att accelerera upp båten till planings- fart inom rimlig tid eller så har man varit tvungen att tillgripa andra, kanske dyrbara och komplicerade, lösningar för att få upp hög effekt på drivmotorn redan från startögonblicket.

TEKNIKENS STÅNDPUNKT: Även vid undervattensdrivande propellrar, där ju propellern konstant och i sin helhet arbetar mot vatten kan motsvarande problem föreligga, dock inte i samma omfattning som vid ytvattendrivande propellrar, där ju propellern arbetar mot vatten endast från stilla- stående båt och upp till planingsfart, medan propellerns verksamma yta mot vatten, vid farter över planingsfart, är endast cirka 40-60% av den totala propellerytan, medan den resterande delen av ytan arbetar i luft och väsentligen utan reaktionskrav. Vid sådana undervattendrivande propellrar, där ju propellern proportionellt sett är betydligt mindre och kan tillåtas arbeta med betydligt högre varvtal än ytvattendrivande propellrar har man kunnat lösa de nämnda problemen genom att föra ned luft till, eller tillåta luft att sugas ned till propellern, så att denna börjar "spinna" och med bibehållet högt varvtal drar upp båten i planingsfart. Man har i vissa fall också löst det aktuella problemet genom att utrusta båten med en underdimensionerad propeller just för att möjliggöra "spinning" vid kavitation och luftnedsugning.

Den svenska utläggningsskriften 451.449 (Brunswick Corporation) beskriver ett system för att öka accelerationen hos en båt genom att man mellan motorn och drevet kopplat in en momentförstärkande hydro- dynamisk momentomvandlare. En sådan momentomvandlare har en viss slirning mellan pumpen och turbinen, ofta inemot 20% slirning, vilken medger att motorn erhåller ett ökat varvtal innan propellern börjar driva för fullt, varigenom motorn redan från början av accelerations- 464 863 10 15 20 25 30 35 cykeln har ett varvtal som åtminstone något närmat sig motorns högsta-effekt-varvtal. Slirningen i momentomvandlaren begränsas bl a av förekomsten av stationära ledskenor och av formen på pump- och turbinskovlarna, och den medger endast en viss begränsad varvtals- ökning hos motorn innan det successivt uppbyggda hydraultrycket i momentomvandlaren får propellern att driva med väsentlig kraft. På grund av den relativt stora slirningen av intemot 20% mellan pump och turbin resp- ledskenor är det emellertid inte möjligt att uppnå full motoreffekt på propellern, och på grund av risken för varmgång mm kan man inte heller tillåta sådan slirning under någon längre tid. Den hydrodymaniska momentomvandlaren i den nämnda utläggningsskriften är därför enligt skriften utformad med en låsbar, mekanisk koppling, s k lock-up clutch, vilken slås till när motorn upnår ett visst givet varvtal och kopplas ifrån när motorns varvtal ligger under detta förutbestämda varvtal.

En anordning av den nämnda typen uppvisar vissa nackdelar som gör den oanvändbar vid drev med ytvattendrivande propellrar och vid motorer av den typ som kräver ett nära nog maximalt varvtal innan motoreffekten börjar överföras till propellern, t ex motorer med överladdningsaggregat, s k turbo-motorer, och detta gäller speciellt Diesel-motorer men även Otto-motorer. Vid båtar med sådana motorer,å där motoreffekten beräknats med hänsyn till den maximala effekten vid högt varvtal kan den nämnda anordningen över huvud taget inte användas, eftersom detta höga varvtal inte kan uppnås innan driv- kraften påläggs propellern, Anordningen är vidare komplicerad och dyrbar, det föreligger stor risk för överhettning och varmgâng av hydraulmediet på grund av den stora slirningen, det krävs speciella pumpaggregat för tillslag och frånkoppling av lock-up-kopplingen, och det finns risk för slirning även i lock-up-kopplingen vid höga motor- varvtal och -effekter.

UPPFINNINGEN: Enligt uppfinningen kan man lösa det angivna problemet på ett enkelt och mycket effektivt sätt, som inte kunnat förutses, nämligen « genom att man mellan motorn, t ex turbo-Otto-motorn eller turbo- 10 15 20 25 30 35 dieselmotorn, och drevet ansluter en enkel turbinkoppling av sådan typ, vilken innefattar endast ett pumphjul och ett turbinhjul, vilken kan fyllas respektive ventileras successivt på kort tid även under körning, vilken kan köras i vilket som helst fyllningsläge väsent- ligen mellan 0 och 100%, och vilken i tömt tillstånd åstadkommer en praktiskt taget total frikoppling mellan motor och drev och i fyllt tillstånd ger en ytterligt liten slirning mellan motorn och drevet, normalt endast 1,5-3% slirning, vilken slirning är så liten att den inte vållar problem med varmgång.

En turbinkoppling skiljer sig principiellt på flera sätt från en momentomvandlare, bl a genom att turbinkopplingen arbetar på grund av hydraulmediets Jrelseenergi, medan momentomvandlaren arbetar på grund ar hydraulmediets tryckenergi; turbinkopplingen har en mycket liten slirning, vanligen endast cirka 1,5-3%, medan momentomvandlaren vanligen har en slirning av minst 20%, varför den vanligen måste kombineras med en låskoppling för att bli praktiskt användbar; turbinkopplingen ger en direkt hydraulisk momentöverföring på grund av en enkel roterande vätskeströmning, momentomvandlaren ger en kraftförstärkning med nedväxling genom en komplex krökt vätskeström- ning förorsakad av komplext utformade skovlar i pump- och turbindelen och genom förekomsten av stationära ledsknor. En momentomvandlare kan' inte i något hänseende lösa de till grund för den här aktuella upp- finningen liggande problemen, medan en turbinkoppling på ett förvånande effektivt sätt löser dessa problem.

Genom att utnyttja en sådan enkel turbinkoppling är det möjligt att förfara så, - att man vid start tömmer turbinkopplingen totalt, varvid motorn arbetar praktiskt taget helt utan motstånd, - motorn varvas upp till maximalt eller nära maximalt varvtal, varvid överladdnings- eller turboaggregatet kopplat in, - och först därefter fylls turbinkopplingen upp med hydraul- medium, varvid propellern mycket hastigt påläggs ett vridmoment som motsvarar nära den totala motoreffekten, och båten hastigt accelerar till planingsfart, - varefter motorvarvtalet kan reduceras efter önskan så länge 464 s6a l0 15 20 25 30 35 båten går vid en fart över planingsfart.

Den fyllda turbinkopplingen verkar som en nära direktverkande koppling, och den kan bibehållas fylld ända till dess båtens fart reduceras till deplacementsgångfart, då proceduren med acceleration återupprepas.

En ytvattendrivande propeller bör, som nämnts ovan, vara stor, ha stor stigning och gå med relativt lågt varvtal, och lämpligen anordnar man därför en reduktionsväxel, möjligen en reduktionsväxel med inbyggt backslag, mellan turbinkopplingen och drevet. Lämpligen utformas reduktionsväxeln så, att propellern vid fullt motorvarv får ett varvtal av cirka 1.000 - 2.000 r/m eller hellre 1.200 - 1.500 r/m. Backslaget kan vara mekaniskt eller kan alternativt utformas som en hydrodynamisk momentomvandlare som är direkt ansluten till den hydrodynamiska kopplingen, och som tjänstgör uteslutande som backslag._Vid körning framåt är därvid momentomvandlaren helt funktionsfri och förbikopplad. Genom en sådan anordning är det möjligt att direkt från full fart framåt koppla in momentomvandlaren till full effekt bakåt med bibehållet högt varvtal på motorn.

Genom användning av en hydraulkoppling med variabel fyllning och en ytvattendrivande propellermekanism som därtill har skevbara propellerblad är det också fullt möjligt att helt undvara ett backslag, och att ansluta drivmotorn direkt till turbinkopplingen, t ex över en kuggrem. När hydraulkopplingen är tömd överför den inte _ någon motoreffekt till drevet och propellern fungerar då som en ideal frihjulskoppling, varvid propellern står stilla. En ytterligare fördel med användning av skevbara propellrar är att man genom skevning av propellerbladen kan variera stigningen och därmed propel- lerns dragningskraft resp. motorns belastning, något som är speciellt fördelaktigt vid båtar som används för stora lastvariationer. Genom denna anordning kan kan också uppnå en ytterligare förbättrad drifts- ekonomi. Det är vidare möjligt att med hjälp av skevbara propellrar driva båten med vilken som helst låg fart, t ex ned till 1 knop eller mindre, så att båten kan användas även för ändamål, t ex för fiske, vilket normalt inte är möjligt med båtar som i många fall har en lägsta tomgångsfart på 4-5 knop eller t o m ännu mer. lO l5 20 25 30 35 - 464 863 Reduktionen av motorns varvtal till lämpligt varvtal ”ir drevet med propellermekanismen kan t ex åstadkommas med hjälp av en rem- koppling eller på motsvarande sätt.

UTFURINGSEXEMPEL: Uppfinningen skall nu beskrivas närmare i anslutning till bifogade ritningar. Figur 1 visar fragmentariskt en båt av planande typ för sedd med drev och ytvattendrivande propeller sedd från sidan med båten i deplacementsläge. Figur 2 visar på motsvarande sätt samma båt i planingsläge. Figur 3 visar schematiskt propellern i drivaggre- gatet vid stillastående båt, sedd baikfrån, och figur 4 visar på motsvarande sätt propellern sedd bakifrån vid framföring av båten i planingsfart. Figur 5 visar schematiskt en utföringsform av ett drivaggregat enligt uppfinningen, och figur 6 visar en annan utfö- ringsform av drivaggregatet. Figur 7 visar ett vertikalt snitt genom ett tänkbart exempel på en turbinkoppling med backslag, vilken anord- ning är lämpad för användning vid uppfinningen. Figur 8 visar en möjlighet att utnyttja uppfinningen vid drev med ytvattendrivande propellrar av typen "Arneson", och figur 9 visar en detalj i samma anordning. Figur 10 visar en applikation av uppfinningen med ett flertal motorer anslutna i rad efter varandra till en och samma längsgående axel.

Figur 1 visar alltså en båt, i vars akterspegel 1, och nära vars botten 2, ett drev 3 med ytvattendrivande propeller 4 är monterat.

Akterspegeln har i detta fall en lutning av endast cirka 20-300 och är anpassad för en speciell typ av drev, benämnd CPS-drev. Drevet 3' löper med en drevkropp 5 väsentligen rakt ut bakåt från akterspegeln 1, och den är med en invändning koppling 6 ansluten till en drivmotor 7, i detta aktuella fall en inombordsmotor, speciellt en dieselmotor med överladdningsaggregat (turbo-diesel). Mellan kopplingen 6 och drevkroppen 5 äe 'revet utformat med en anordning 8 för svängning av drevet i horisontalplanet och tippning av drevkroppen 3 i ett verti- kalt plan (tiltning). Motorn 7 överför sin drivkraft tiil propellern 4 över en väsentligen rak drivaxel, som innefattar ett par universal- knutar och en konventionell "slide"-koppling för att möjliggöra en 10 15 20 25 30 35 464 863 kraftöverföring även vid styrning och tiltning av drevkroppen. Drevet är i övrigt av känd typ och skall inte beskrivas mer i detalj.

När båten ligger stilla, och innan den kommit upp i viss minsta fart, ligger propellern 4 helt under vatten så som visas i figurerna 1 och 4. Allteftersom farten ökar lyfter sig båten, speciellt dess akter, och därmed höjer sig drevet 3 med propellern 4 mot vattenytan, och när båten kommit upp i planingsfart doppar endast en del 9 av den verksamma propellerytan i vattnet, se figur 3. Denna verksamma yta 9 bibehålls väsentligen oförändrad även vid högre farter på båten.

Vid start av båten arbetar alla de visade fem propellerbladen mot vattnet, och det krävs en mycket stor drivkraft från motorn för att driva upp båten i planingsfart, speciellt som propellerbladen vid ytvattendrivande drev är betydligt större, och vanligen också har betydligt större stigning, än propellerbladen vid motsvarande konven- tionella undervattensdrivande propellrar, som t ex vid drev av s k Z- typ eller INU-drevtyp. Fram till dess att båten kommit upp i planingsfart, så som visas i figurerna 2 och 4, minskar successivt reaktionskraften från vattnet, och det krävs proportionellt mindre kraft för framdrivning av båten.

Uppdrivningen av båten till planingsfart har, så som nämnts tidigare, vållat stora problem vid tidigare kända anordningar av denna typ, speciellt vid användning av dieselmotorer med dessas vanliga relativt lilla varvtalsomfång, och i synnerhet vid över- laddade dieselmotorer (turbo-dieslar), vilka ju kräver ett förhål- landevis högt varvtal innan överladdningsaggregatet kopplar in och dieselmotorn kommer upp i sitt av turboaggregatet âstadkomna högre effektområde.

Detta problem löses enligt uppfinningen, såsom visas schemati- serat i figurerna 5 och 6, genom att man anslutit en, till synes icke nödvändig men i verkligheten synnerligen värdefull, turbin eller en turbinkoppling 10 mellan motorns 7 utgående axel och drevet 3.

En turbinkoppling_är enkel, driftssäker och tillförlitlig hydraulisk koppling med variabel fyllning, och den kan drivas med vilken som helst fyllningsgrad mellan 0 och 100%. Vid 0% fyllning går pump- och turbinskovlarna helt fria från varandra, och slirningen _ 10 l5 20 25 30 35 464 863 mellan skovlarna är i detta fall praktiskt taget 100%. Turbinkopp- lingen skapar sålunda praktiskat taget inget som helst motstånd för uppvarvning av motorn. Vid fullständig fyllning har turbinkopplingen mycket liten slirning, normalt endast 1,5-3%. Genom att fylla turbinen till vilken som helst fyllnadsgrad mellan 0 och 100% kan man alltså få fram vilken som helst önskad slirning, och kopplingen utgör en synnerligen flexibel koppling, som är speciellt lämpad för marint bruk.

Turbinkopplingen 10 har alltså den fördelen att den ingående delen med pumpskovlarna, kan varvas upp till ett högt varvtal med tom turbin innan man börjar fylla kopplingen och den utgående delen med turbinskovlarna börjar erbjuda något större motstånd, motsvarande vattenreaktionskraften på propellerbladen. Det har sålunda förvånande visat sig fullt möjligt att genom användning av en konventionell turbinkoppling åstadkomma en snabb och effektiv accelerering av en båt med ytvattendrivande propeller och utrustad med en eller flera icke-överdimensionerade överladdade diesel- eller Ottomotorer från stillastående till planingsfart, något som inte varit möjligt med tidigare kända anordningar. Detta är alltså möjligt genom att man redan med stillastående båt kan varva upp dieselmotorn till sådant g varvtal att överladdningsaggregatet kopplar in innan man börjar fylla turbinkopplingen så att vattenreaktionskraften mot propellern eller propellrarna blir så stor att svårigheter annars skulle ha uppkommit med att få upp båten i planingsfart. En ytterligare fördel med att använda en turbinkoppling med variabel fyllning är att man har möjlighet att kontinuerligt och konstant kyla hydraulmediet för kopplingen, så att man eliminerar varje risk för överhettning.

Praktiskt Prov: Vid ett praktiskt prov testades två olika drivsystem på en och samma båt och med samma motorer. Båten var en 35 fots planande plastbåt utrustad med två parallellt monterade turbo-dieselmotorer vardera om 340 hk och med ett maximalt varvtal av 2.600 r/m. Hela ekipaget vägde 10 ton inklusive motorer och drev. _ A. Konventionell rak axel med undervattendrivande propeller: 10 15 20 25 30 35 464 sea 10 I detta första prov var båten på konventionellt sätt utrustad med raka axlar och undervattensdrivande propellrar, vilka för att kunna driva upp båten i planingsfart hade en optimal diameter av 15' 3 och en stigning av 17". Från startögonblicket måste gaspådraget ske relativt långsamt för att undvika överbelastning av motorn och därav a följande utsläpp av svart dieselrök, och det tog 20-30 sekunder att fä upp båten i maximal fart, varvid motorvarvtalet stannade på 2.400 rlm och farten, vid den aktuella belastningen, var 28 knop.

B. Hydraulkoppling samd drev med ytvattensdrivande propeller: I ett andra prov med samma båt och samma motorer som i fallet A utrustades båten med drev med ytvattendrivande propellrar (se de ovan angivna kända publikationerna) samt med en turbinkoppling av fabri- katet Voith mellan vardera motorn och vardera drevet. Vardera propel- lern hade i detta fall en diameter av 29' och en stigning av 39"; och hydraulkopplingen hade en vanlig trevägsventil med vars hjälp kopp- lingen snabbt kund fyllas respektie ventileras till vilken som helst önskad fyllnadsgrad. Mellan turbinkopplingen och propelleraxeln fanns en reduktionsväxel 2:1 av kuggremstyp. Vid samtliga följande försöks- körningar startades båten från stillastående på öppet vatten med samma vid- och vågförhållanden som i fallet A och kördes upp till full fart.

Bl. I en första försökskörning a) tömdes hydraulkopplingen fullständigt på olja, varvid slirningen blev nära 100%; b) motorerna varvades upp till maximalt varvtal, vilket var 2.600 r/m; c) i dirket anslutning härtill öppnades trevägsventilen till turbinkopplingen, så att den fylldes fullständigt. Motorvarvet sjönk under accelerationen vid full fyllning på turbinkopplingen till som lägst cirka 2.300 r/m och steg åter vid full fart till cirka 2.400 r/m, vilket motsvarar ett propellervarvtal av 1.200 r/m. Det observerades att båten i detta fall accelerade mycket kraftigt utan att motororerna avgav någon som helst svart dieselrök, och båten hade redan cirka 10-12 sekunder kommit upp i full fart, som i detta fall var 38 knop, alltså 10 knop eller 36% högre fart än i fallet A. När båten kommit upp över planingsfart kunde motorvarvtalet och båtens fart sänkas efter önskan ned till nära planingsgränsen. I l0 l5 20 25 30 35 -t» C LX! c7\ (14 11 B2.I en andra försökskörning startades båten med helt fylld turbinkoppling och med fullt pådrag på båda dieselmotorerna. I detta fall stannade motorvarvet vid endast 600r/m och det gick inte att få upp båten i högre fart än 6 knop. Tjock svart dieselrök fyllde omgiv- ningen.

B3. I en tredje försökskörning startades båten med turbinkopp- lingen fylld till cirka 50% och även i detta fall med fullt gaspådrag på båda motorerna. I detta fall segade sig båten långsamt upp till cirka 18 knop, varvid tjock dieselrök avgavs under hela accelera- tionssteget. Accelerationsfasen upp till 18 knop tog cirka 30-40 sekunder. Först efter fullständig fyllning av hydraulkopplingen ökade farten till 38 knop.

Proverna visat att det är fullt möjligt att på mycket kort tid driva upp en planande båt, under de ovan angivna förutsättningarna, till full fart; att detta kan ske utan några praktiska och tekniska problem eller olägenheter; att accelerationen kan ske utan över- belastning av motorerna, utan överhettning av turbinkopplingen, och utan att svart dieselrök avges; att accelerationen kan ske utan överdimensionering av motorerna; att det är möjligt att använda en ideal - icke-underdimensionerad propeller; och framför allt att drivaggregatet ger en förvånande stor ökning av anordningens verkningsgrad.

Lämpligen innefattar drivaggregatet en reduktionsväxel som reducerar motorns, genom turbinkopplingen överförda varvtal till lämpligt propellervarvtal, och vidare bör drivaggregatet innefatta en backväxel för att möjliggöra stopp- och backfunktioner.

I figur 5 visas hur man mellan turbinkopplingen 10 och drevet 3 monterat in en mekanisk kombinerad reduktions- och backväxel 11, och hur man anslutit drevets 3 koppling 6 direkt till växeln 11.

I figur 6 visas en annan utföringsform för samma ändamål. I detta fall har man anordnat backväxeln i en med turbinkopplingen sammanbyggd enhet, och reduktionsväxeln bildas av en remkoppling 12 som går mellan turbinkopplingens 10 utgående axel och drevets 3 ingående axel, och där remskivorna på kopplingen resp. drevet 10 15 20 25 30 35 464 863 12 bestämmer utväxlingen mellan motorn 7 och drevet 3.

Turbinen 10 kan vara av vilken som helst känd typ, och som exempel kan nämndas de av det tyska företaget Voith tillhandahâllna turbinkopplingarna, t ex kopplingarna av typen TP eller TD med variabel fyllnadsmöjlighet.

I figur 7 visas, som ett tänkbart exempel på en användbar anordning, en turbinkoppling i ett vertikalt snitt, vilken turbin- koppling T i detta specifika fall är sammanbyggd med en back-koppling i form av en hydrodynamisk momentomvandlare M och en reduktionsväxel R av kuggremstyp. Turbinkopplingen T är ansluten till svänghjulet 12 på motorn 7 över en elastisk kraftöverföringsskiva 13, vilken är fastskruvad i det roterbara invändiga huset 14 till pumpringen i kopplingen, i vilken pumpskovlarna 15 är monterade. Pumpskovlarna 15 matas med tryckmedium från en icke visad hydraulpump över en schema- tiskt antydd ledning 16, vilkwn äe kopplad till en ventil för fyllning respektive evakuering av turbinkopplingen. Det från pump- skovlarna 15 utgående hydraulmediet påverkar genom massaströmningen turbinskovlarna 17, som är anslutna till kopplingens utgående axel 18. Turbinkopplingens utgående axel 18 är i detta fall utformad med en kuggrems-reduktionsväxel R bestående av en kuggremskiva 19, som genom en kuggrem 20 samverkar med en andra, större kuggremskiva 21, vilken i sin tur är monterad på reduktionsväxelns utgående axel 22.

Denna utgående axel 22 är direkt ansluten till drevets 3 ingående koppling 6.

För att åstadkomma stopp- och backfunktion är bâtdrev normalt försedda med en konventionell mekanisk backväxel eller kombinerad reduktions- och backväxel så som antyds med växeln 11 i figur 5. Vid den i figur 7 visade utföringsformen är emellertid en hydraulisk backväxel 23 i form av en välkänd typ av hydrodynamisk momentom- vandlare M sammanbyggd med turbinkopplingen T och med reduktions- växeln R. Backväxeln verkar i motsatt rotationsriktning mot hydraul- kopplingen, och den aktiveras uteslutande vid hackning, medan den är helt frånkopplad vid drift framåt, vilket sker uteslutande under påverkan av turbinkopplingen. Backväxeln tillförs tryckmedium från en icke visas hydraulpump över en schematiskt antydd ledning 24. Led- 10 15 20 25 30 35 464 863 13 ningarna 16 och 24 är kopplade till en flervägsventil som ventilerar den ena ledningen när den andra ledningen tillförs tryckmedium, och vice versa, så att turbinkopplingen respektive backväxeln kan kopplas in alltefter önskan och utan någon påverkan från den andra delen.

I figurerna 8 och 9 visas en applikation av uppfinningen under användning av motor=turbinkopplingsmontaget enligt uppfinningen i kombination med ett drev av s k Arnesontyp (visat i EP 37.690) i ett vanligt båtskrov, där akterspegeln går i en vinkel av 83° mot horisontalplanet, och där akterspegeln kan ha annan lutning är vinkelrätt mot motormontagets utgående axel. I detta fall förfar man på följande sätt: - motormontaget förses med en bakåt riktad U-formad bygel 25, vilken fästs i reduktionsväxeln 26, och som bildar bakre motorstöd, så att motorn 27 är upphängd melllan ett främre motorfäste 28 och den bakre bygeln 25; - med ledning av centrum pâ den utgående växellädsaxeln borras ett litet hål i akterspegeln 29 koncentriskt med motorns utgående axel; - ett förlängningsrör (ej visat) träs på växellådans utgående axel för att bilda ett styrrör för den kommande bearbetningen, - vilken består i att ett fräsverktyg apteras i två etapper på styrröret, och i en första etapp fräses från insidan upp en plan, cirkulär anliggningsyta på insidan av akterspegeln exakt vinkelrätt mot den utgående växellådsaxeln, och i en andra etapp fräses från utsidan en likadan plan, cirkulär anliggningsyta, varvid tillses att så liten mängd material som möjligt fräses bort, dvs så att den inre fräsverktyget tar bort material endast nedanför centrumhålets ovankant och det yttre fräsverktyget fräser bort material endast ovanför centrumhålets underkant; - fräsverktyget och förlängningsröret tas bort; - en gummipackning 30, hel eller delad, med U-format tvärsnitt sätts in i centrumhâlet så att den täcker såväl ut- som insidan samt den mellanliggande tvärkanten; - i gummipackningen 30 sätts in en styrhylsa 31 som invändigt överensstämmer med montagedimensionen på det aktuella drevet 32, 10 15 20 25 30 35 464 865 14 - och drevet 32 skjuts in i styrhylsan 31 och i anslutning till reduktionsväxelns 26 utgående axel och skruvas fast i akterspegeln 29 på vanligt sätt.

Genom denna metod är det möjligt att ansluta det visade drevet till båtar, där motorn kan ha placerats i varierande vinkel i Y båtskrovet, eller där akterspegeln har ganska varierande lutning.

Figur 10 visar en ytterligare applikation av uppfinningen, där tre stycken motorpaket 33, 34, 35 vardera bestående av motor 36, turbinkoppling 37 och reduktionsväxel 38 anordnats i linje efter varandra och anslutits till en gemensam längsgående axel 39, som bildar den ingående axeln i drevet 40. På sama sätt kan ett valfritt antal motorpaket anslutas till den utgående axeln 39. Den utgående axeln kan förläggas var som helst under eller, såsom visas i figur 10, vid sidan av motorpaketen. En anordning av detta slag uppvisar en mängd olika fördelar: - man kan genom att placera motorpaketen på lämpligt sätt, t ex fördelade över båtens hela längd eller på annat sätt, uppnå en fulländad viktsfördelning i båten; - man erhåller ett långt men relativt tunt motorpaketsystem, vilken kan placeras även i trånga utrymmen såsom nära kölsvinet i båten; - man har möjlighet att i ett givet motorpaketsystem använda ett valfritt antal av de installerade motorerna, genom att varje motor- paket kan frikopplas fullständigt genom en enkel tömning av turbin- kopplingen 37, varvid denna turbinkoppling bildar ett prefekt frihjul med praktiskt taget inget motstånd alls; - man har möjlighet att vid lätt last koppla bort en eller flera motorer genom att endast evakuera turbinkopplingen, och att köra båten med endast de övriga motorerna; - man har möjlighet att använda sig av enkla och billiga standard-motorer för att bygga upp ett kraftigt motorpaketsystem, i « stället för att man installerar en enda stor och kraftig motor, ' vilken vanligen ställer sig betydligt dyrare än de flerfaldiga sammankopplade motorpaketen, ~ ge - service och underhåll blir billigt och enkelt; 10 15 20 25 30 35 15 - åtkomligheten vid varje motorpaket för service och underhåll är god; - man har möjlighet att på ett enkelt sätt, och med hjälp av enkla lyftverktyg, lyfta ut en motor och skicka den till fabrik eller verkstad för service eller reparation, varvid båten under tiden fungerar på de kvarvarande motorerna; - man har möjlighet att koppla motorer av olika slag och olika effekt till den gemensamma, utgående axeln utan att motorerna på något sätt påverkar varandra; - man kan genom variering av fyllnadsgraden i turbinkopplingarna anpassa framdrivningsförhållandena till varjehanda olika förekommande omständigheter; mm.

Uppfinningen avser sålunda ett förfarande för kraftöverföring från en motor med överladdningsaggregat, speciellt en överladdad dieselmotor, s k turbo-dieselmotor, till ett drev med en ytvatten- drivande propellermekanism och i en planande motorbåt, varvid - man ansluter en turbinkoppling med företrädesvis från 0 till 100% variabel fyllnadsgrad mellan motorn och drevet och låter turbo- motorn driva pumpdelen i turbinkopplingen, - man ansluter turbindelen i kopplingen till den ingående axeln i drevet, - man tömmer vid start turbinkopplingen helt eller delvis, - man varvar upp motorn till så högt varv, utan väsentligt motstånd från det av propellermekanismen påverkade vattnet, att motorns överladdningsaggregat kopplar in, - och turbinkopplingen fylls helt eller delvis, så att motorn å med sin av överladdningsaggregatet åstadkomna, företrädesvis fulla effekt påverkar propellern via turbinkoplingen.

Uppfinningen avser även en anordning för att genomföra förfaran- det och vid ett drivsystem bestående av en motor, speciellt en dieselmotor, med överladdningsaggregat och ett utombordsdrev med en ytvattendrivande propellermekanism med stor och relativt långsam- gående propeller, varvid man anordnat en turbinkoppling med variabel fyllnadsmöjlighet mellan turbo-motorn och drevet med propellermeka- nismen, vilken turbinkoppling är har sådan möjlighet till snabb 10 464 863 16 evakuering och âterfyïining att den medger en uppvarvning av turbo- motorn tiil sådant varvtai att överiaddningsaggregatet kopplat in innan någon väsentiig reaktionskraft från det av propei1ermekanismen påverkade vattnet uppnåtts.

'J Uppfinningen avser även användningen av en turbinkoppiing vid en drivanordning för pïanande vattenfarkoster bestående av en motor, specielit en dieseïmotor, med överladdningsaggregat och ett utom- bordsdrev med en ytvattendrivande propeiïermekanism, och där turbin- koppïingen har sådan möjiighet ti11 snabb evakuering och äterfyiïnad att den tiilåter en uppvarvning av motorn tili sådant varvtaï att överladdningsaggregatet kopplat in innan någon väsentiig reaktions- kraft från den av vattnet påverkade propeiïermekanismen påïagts motorn via turbinkoppiingen.

Hänvisníngsbeteckníngar 1 akterspegel 2 båt-botten 3 drev 4 propellermekanism 5 drevkropp 6 koppling 7 motor 8 drevpåverkningshus 9 vattenarbetade del av 10 turbinkoppling 11 backslag 12 ~reduktíonsväxel 13 fjäderplåt 14 pumphus 15 pumpskovlar 16 hydraulledning 17 turbinskovlar 18 axel 19 kuggremskiva 20 kuggrem 21 kuggremskiva 22 utgående axel 23 _hydraulísk backväxel 24 hydraulledning 25 bygel 26 växellåda 27 motor 28 främre motorfäste 29 akterspegel 30 gummipackníng l7 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 ZZ-ítfl styrhylsa (för 32) drev motorpaket motorpaket motorpaket mctor turbinkoppling reduktionsväxel axel drev svänghjul (i 7) turbínkopplíng momentomvandlare reduktionsväxel

Claims (14)

464 863 10 15 20 25 30 18 P a t e n t k r a v 4

1. Förfarande för kraftöverföring från en motor med överladd- nings- eller kompressoraggregat, speciellt en överladdad dieselmotor (7), till ett drev (3) med en ytvattendrivande propellermekanism (4) monterat i en båt av planande typ, och företrädesvis med stor propeller med stor stigning, kännetecknat av - att man monterar en turbinkoppling (10) med variabel fyllnads- möjlighet mellan den överladdade motorn (7) och drevet (3), - man låter motorn driva pumpdelen (15) i turbinkopplingen (IOL och man ansluter turbindelen (17) i turbinkopplingen (10) till den ingående axeln (6) i drevet (3), - man evakuerar vid start med båten turbinkopplingen (10) helt eller delvis, så att den är åtminstone nära helt frikopplad från drevet, - man varvar upp motorn till så högt varv, att motorns (7) över- laddningsaggregat kopplar in, - man fyller hastigt turbinkopplingen med hydraulmedium, varvid propellermekanismen (4) påverkas med motorns, genom inverkan av över- laddningsaggregatet väsentligen maximala motoreffekt, - och vid uppnådd planingsfart på båten kan motorvarvtalet efter önskan reduceras och/eller turbinkopplingens fyllnadsgrad minskas, dock inte längre än att båten framförs men en fart något över planingsgränsfarten.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att motorn vid acceleration av båten från stillastående varvas upp till maximalt varvtal, varefter turbinkopplingen (10) fylls helt så att den, med mycket liten slirning, kommer att verka i huvudsak som en stum ° koppling.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att man " utformar propellern väsentligt större och med större stigning än vad som förekommer vid motsvarande undervattensdrivande propeller. 10 15 20 25 30 464 863 19 _

4. Förfarande enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknat av att man ansluten en reduktionsväxel (11; 12) mellan turbinkopplingen (10) och drevet (3) företrädesvis en reduktionsväxel som vid maximalt motorvarv ger ett propellervarv av 1.000 - 2.000 r/m eller före- _trädesvis av 1.200-1.500 r/m.

5. Anordning för att genomföra förfarandet enligt något av »kraven 1-4 vid ett drivsystem för planande vattenfarkoster, bestående av en motor med överladdnings- eller kompressoraggregat, speciellt en överladdad dieselmotor (7), och ett drev (3) av den speciella typ som har en ytvattendrivande propellermekanism (4), kännetecknad av att det mellan den överladdade motorn (7) och drevet (3) med den ytvattendrivande propellermekanismen (4) finns en turbinkoppling (10) med möjlighet till variabel fyllnadsgrad, företrädesvis en fyllnads- grad mellan 0 och 100%, -samt medel för snabb evakuering resp. fyllning av turbinkopplingen, så att motorn, praktiskt taget utan någon påverkan av propellermekanismen (4) kan varvas upp till ett varvtal där överladdningsaggregatet kopplat in, speciellt till maximalt varvtal, varefter turbinkopplingen hastigt fylls, så att propellermekanismen (4) pâverkas med maximal eller nära maximal motoreffekt.

6. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att propellern (4) är betydligt större och har större stigning än vad som vid optimala driftsförhâllande skulle gälla för motsvarande undervattensdrivande propeller.

7. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att en reduktions- växel (11) är anordnad mellan turbinkopplingen (10) och drevet (3) speciellt en reduktionsväxel som ger propellern ett maximalt varvtal av 1.000-2.000 r/m eller företrädesvis 1.200-1.500 r/m. 8.

8. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att reduktionsväxeln (11) är sammanbyggd med ett mekaniskt (11) eller hydrauliskt (M) backslag.

9. Q Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att reduktionsväxeln (12) utgörs av en remkoppling, speciellt en kuggremskoppling anordnad mellan turbinkopplingen (10) och drevet (3). (Figur 7) 464 863 10 15 20 25 30 20

10.Anordning enligt krav 8, kännetecknad av det hydrauliska backslaget utgörs av en momentomvandlare (M), vilken tjänstgör uteslutande som backslag, och att anordningen innehåller organ för att automatiskt koppla bort momentomvandlaren (M) så snart turbin- kopplingen (10) fylls med hydraulmedium. (Figur 7)

11. Användning av en turbinkoppling (10) med variabel fyllnads- grad, speciellt mellan 0 och nära 100% fyllnadsgrad och med en mycket liten slirning i helt fyllt tillstànd, speciellt en slirning om maximalt 1,5-3%, samt försedd med medel för att hastigt evakuera resp- fylla denna turbinkoppling - vid en drivanordning för planande vattenfarkoster (1, 2), - vilken drivanordning består av en motor (7) med överladdnings- aggregat, speciellt en överladdad dieselmotor, s k turbo-dieselmotor, - och ett drev (3) av den typ som skjuter ut väsentligen rakt bakåt från vattenfarkosten, - och som har en ytvattendrivande propellermekanism (4), - och där turbinkopplingen (10) är ansluten mellan den över- laddade dieselmotorn (7) och drevet (3), - och där turbinkopplingen (10) och fyllnads- och evakuerings- medlen för denna är sådana, att de tillåter en uppvarvning av den överladdade motorn (7) till sådant varvtal, att överladdningsaggre- gatet kopplat in, speciellt maximalt motorvarvtal, innan någon väsentlig reaktionskraft från den av vattnet påverkade propeller- mekanismen pålagts dieselmotorn (7) via turbinkopplingen (10), och att turbinkopplingen hastigt därpå kan fyllas så att propellermeka- nismen (4) under hela accelerationsförloppet påverkas med den av överladdningsaggregatet åstadkomna höga motoreffekten.

12. Användning av en turbinkoppling i enlighet med krav 11 vid ett drev, - där propellermekanismen är nedväxlad så att den ytvatten- drivande propellern roterar med maximalt 1.000-2000 r/m eller före- trädesvis 1.200-1.500 r/m, - och där propellern är betydligt större och har större stigning än vid motsvarande undervattensdrivande propeller. 10 15 464 863 21

13. Användning av en turbinkoppiing i enlighet med krav 11 e11er 12 - kombinerad med ett backsïag i form av en hydrodynamisk moment- omvandïare (M) anordnad så att momentomvandïaren koppïas bort heït och håïïet så snart turbinkoppïingen börjar fyïïas och börjar driva propeïïern i framåtgäende riktning. (Figur 7)

14. Användning av en turbinkoppïing i eniighet med krav 11, 12 eiïer 13 vid en motorinstaïïation - bestående av ett f1erta1 i rad efter varandra anordnade paket av ïika eïïer oïika motorer fördeïade utmed farkostens ïängdïed från dess akter och framåt, - där varje motorpaket innefattar en turbinkoppïing (37) med variabeï fyïïnadsgrad och möjïighet ti11 fuiïständig evakuering, - och en drivkoppïing med eïïer utan reduktionsväxeï (38), » - där amtïiga motorpaket (33-35) i raden av motorpaket är ansïutna ti11 en gemensam utgående axei (39), viïken är ansïuten ti11 ingången i på drevet (40) med den ytvattendrivande propeïïermeka- nismen, - och där den gemensamma utgående axeïn (39) ïöper, under e11er vid sidan av motorpaketen. (Figur 10)