SE464864B - Roderrotor foer vattenfarkoster och flytapparater - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 464 864 2 problem för att inte i onödan hindra underhålls- och repara- tionsarbete på propeller resp. på propelleraxel. Dessutom medför de erforderliga, talrika krökarna i hydraulikled- ningarna avsevärda strömningsmotstånd. Vid tidigare byggda anläggningar går över 60% av den i rodermaskinrummet till- förda effekten förlorad i hydraulikledningarna. En ytterli- gare nackdel med hydraulisk rotordrivning är faran för läckage, som kan repareras endast vid indockade fartyg.

Uppfinningens ändamål och viktigaste kännetecken Ändamålet med föreliggande uppfinning är att erbjuda en roderrotor, vilken på enkelt sätt och utan stora krav på tillverkningsnoggrannhet hos anslutningsdelarna är'monterbar i ett roderblad, varvid energitillförseln är så okomplicerad och ger så låga förluster som möjligt, varjämte roderrotorn är robust och oöm och i så liten omfattning som möjligt hindrar montering och demontering av roderbladet.

För att lösa denna uppgift föreslås enligt uppfinningen att en roderrotor för vattenfarkoster och flytapparater, anord- nad vid framkanten av ett roderblad och roterbar av en elektromotor bestående av en statordel och en rotordel, var- vid rotordelen försätts i rotation genom magnetisk växel- verkan mellan statordelen och rotordelen, är så utformad, att en vid sin nedre ände med roderbladet vridfast förbunden roderrotoraxel upptill uppbär elektromotorns statordel, att rotordelen omger statordelen och uppbärs på innerytan av roderrotorns cylindriska hölje, att höljet vid sin undre ände är roterbart lagrat på roderrotoraxeln, och vid sin övre ände är roterbart lagrat i roderbladet och att rotorns inre upptill är lufttätt tillslutet och nedtill är utbildat tätningslöst.

Den genomgående axeln hos rotorns centrala statordelen kan fästas med stort spel, eventuellt också elastiskt resp. led- bart upptill och nertill på roderbladet, varvid denna för- 10 15 20 25 30 35 464 864 s bindelse i huvudsak endast måste vara vridfast med avseende på statordelens rotation kring den egna längsaxeln, för att tjäna som motlager för vridmomentet hos den roterande rotorn och denna vridfasthet behöver också endast säkerställas på rotorns ena sida. Naturligtvis behöver momentöverföringen på intet sätt vara stel utan kan ha en viss elasticitet. Så låter sig rotorn t.o.m. lagras helt elastiskt i rotorbladet så att den också vid relativt stora tillverkningstoleranser hos anslutningsdelarna inte utsättes för klämning och spän- ningar och dessutom kan man därigenom uppnå en vibrations- isolering i båda riktningarna, såväl från roderbladet till rotorn som omvänt. Vid särskilt utpräglad vek upphängning av rotorn, t.ex. i elastiska kopplingar kan man t.o.m. uppnå en minskning av startimpulserna och därmed också av ström- topparna vid inkoppling.

En på så sätt utbildad elektrisk roderrotor kan tillverkas komplett och sedan monteras som en sluten enhet i roderbla- det utan att därvid något maskinbearbetningsarbete behövs.

Energitillförsel över en elkabel innebär i detta avseende säkerligen en väsentlig förbättring jämfört med den hittills använda lösningen. Den har extremt låga förluster, den är robust och oöm. En kabel är enkel att placera och jämförel- sevis tunn, vilket är av betydelse för borrningen i roder- hjärtstocken. Dessutom är med en elkabel också andra vägar för energiöverföring tänkbara än genom den hålborrade roder- hjärtstocken; eftersom en elektrisk kabel är mycket flexibel kan den t.ex. ledas ut under roderhjärtstocken ur skeppe- skrovet och sedan i form av en lös spiral anordnas på roder- hjärtstocken och därifrån föras in i roderbladet.

En elektrisk roderrotor enligt föreliggande uppfinning er- bjuder den enklast tänkbara och med god marginal prismässigt gynnsammaste lösningen av det föreliggande problemet; den är under långa tidsrymder underhållsfri och driftssäker. Rotorn kan tillverkas till låg kostnad. 10 15 20 25 30 35 464 864 4 Det finns talrika möjligheter att utforma en elektrisk rotor. Lämplig är :i princip varje maskin, som tillföres elektrisk energi över en fast axeltapp och vid vilken den egna yttermanteln drives.

Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av underkraven.

Beskrivning av ritningarna I bifogade ritningar visas uppfinningsföremàlet i några utföringsexempel.

Figur 1 visar en vid framkanten av ett roderblad anordnad elektrisk roderrotor delvis i en sidovy, delvis i ett lod- rätt snitt, Figur 2 visar en elektrisk roderrotor, vid vilken emellertid statoraxeln endast är förd ut ur motorn på en sida, medan rotorn på den andra sidan är vridbart lagrad i roderbladet, vilket visas delvis i sidovy, delvis i ett lodrätt snitt, Figur 3 visar en ytterligare utföringsform motsvarande figur 2 men med utnyttjande av den omvända principen för en elekt- risk glidringsrotormotor delvis i sidovy, delvis i ett lodrätt snitt, Figur 4 visar delvis i sidovy, delvis i ett lodrätt snitt, en elektrisk rodermotor, vid vilken den innerst liggande rotordelen hos de motoriska delarna vrider sig som en normal inre elmotor och medbringar manteln hos roderrotorn, varvid statordelen är stillastående, Figur 5 visar en elektrisk roderrotor med en integrerad reducerväxel i ett lodrätt snitt, och 11 10 15 20 25 30 35 464 864 s Figur 6 visar en elektrisk roderrotor, vilken upptill är fullkomligt avtätad så att den upptill i rotorn anordnade elektromotoriska delen på grund av den luftblåsa som bildas av det underifrån inträngande vattnet inte kan dränkas, vilket visas delvis i sidovy, delvis i ett lodrätt snitt.

Beskrivning av utföringsexempel I den i figur 1 visade utföringsformen är en roderrotor utformad som en utanpåliggande elektrisk undervattensmotor.

En genomgående statoraxel ll är upptill och nertill vridfast förbunden med ett roderblad 90. anslutningarna har behandlats i det tidigare. På statoraxeln Möjliga utföranden av ll är' den. egentliga statorn 12 anordnad, vilken ^via. en elektrisk kabel 10 matas med elektrisk energi medan löparen är betecknad med 13. Löparen 13, vilken är utbildad som en kortsluten rotor, drives. Dessutom är löparen 13 monterad direkt på insidan av roderrotorcylindern 14a.

En sådan utföringsform kräver emellertid två dyrbara och med tiden för slitage utsatta tätningar mot havsvatten, nämligen en vid varje rotorände. Vidare brukar de elektromotoriska delarna, d.v.s. stator och rotor i allmänhet inte på långt när utfylla hela rotorlängden varför det vid denna utfö- ringsform i enlighet med figur 1 fordras en lång och därmed böjvek statoraxel.

Vid utföringsformen enligt figur 2 är däremot rotorn 24 lagrad omedelbart på båda sidor om de elektromotoriska delarna på en kort axel 21 i statorn 22, så att statorn 22 och löparen 23 är fixerade till varandra på bästa möjliga sätt. Därvid är emellertid en ytterligare lagring 25 av rotorcylindern 24a erforderlig vid anslutningen av dess undre ände i roderbladet 90. Naturligtvis kan alla skissera- de rotorer monteras vridna 180°. Dessa lagringar kan t.ex. fördelaktigast utföras som vattensmorda glidlager. 10 15 20 25 30 35 464 864 6 Den i figur 3 visade utföringsformen motsvarar funktionellt utföringsformen enligt figur 2 men det elektriska funktions- sättet för statorn 22 och löparen 23 är ombytta, d.v.s. här kommer löparen 23 att matas med ström. Strömtillförseln sker över glidringar 36. Fördelen med denna utföringsform är att man i mycket stor utsträckning kan gà tillbaka till kompo- nenter för handeln vanligen förekommande innanförliggande elektriska motorer.

Principen med den konventionella invändiga elmotorn bibehål- les i ännu högre grad vid utföringsformen enligt figur 4.

Här sker strömtillförseln direkt till statorn 42. I statorn 42 roterar löparen 41 och medbringar via sin axel 46 och en fläns 45 roderrotorns 44 cylinder 44a. Vid denna utförings- form, är rotorcylindern 44a fast förbunden med den undre änden av axeln 46 till löparen 41 och med sin undre ände via en axeltapp 43b lagrad i roderbladet 90. Den övre änden av rotorcylindern 44a är lagrad på en axel 43a, vilken är fast förbunden med övre änden av roderbladet 90, medan den undre änden av axeln 43a är förbunden med ståndaren 43, vilken upptar statorn 42 och i vilken den övre änden av löparens axel 46 är lagrad. Löparen 41 är därvid roterbart anordnad i statorn medan den med ståndaren 43 förbundna axeln 43a är förd genom roderrotorns 44 mantel och är fäst till roder- bladet 90.

I utföringsformen enligt figur 4 kan relativt enkelt en reducerväxel integreras, vilken kan vara av stor nytta.

Visserligen är ett för högt varvtal inte menligt för den önskade effekten med det inverkar emellertid med tredje potens på effektbehovet. Såtillvida är en lösning med inte- grerad reducerväxel mycket fördelaktig.

Naturligtvis kan åtskilliga växelkonstruktioner användas här. I föreliggande fall kan erbjudas olika planetväxelkon- struktioner. Cylindriska kugghjulsväxlar är emellertid också V\ lO 15 20 25 30 35 464 864 7 möjliga, såsom det av de talrika möjligheterna utvalda exemplet som visas i figur 5.

Vid den i figur 5 visade utföringsformen vrider sig den invändiga kortslutna rotorn i fältet till den desamma om- slutande statorlindningen hos statorn 52. Statorn 52 är fäst i en ståndare 53. Denna uppbär vid båda ändar de till ro- derbladet 90 fästa axeltapparna 88 och 89, vilka vid ändarna sträcker sig ut från rotorcylindern. I rotorns inre finns lager 57 och 58 för löparen 51 såväl som lager 81 och 82 för växellådsaxeln 80.

Löparaxeln 56 överför vridmomentet över ett drev 59 till ett kugghjul 83, vilket i sin tur över en växellådsaxel 80 och ett drev 84 vrider kugghjulet 85. Kugghjulet 85 är stelt förbundet med rotorns yttermantel så att denna, som är lagrad på de fasta axeltapparna 88, 89 vrides med.

Figur 6 visar en konstruktion, vid vilken de elektro- motoriska delarna är speciellt väl skyddade mot det omgivan- de havsvattnet. Här är glidlagret 65 anordnat upptill så att roderrotorn på sin ovansida är fullkomligt lufttätt tillslu- ten. Upptill i rotorn är de elektromotoriska delarna anord- nade.

Vid den i figur 6 visade rodermotorn användes samma driv- princip som vid den i figur 2 visade roderrotorn; det är emellertid möjligt att här i stället använda de andra i det föregående beskrivna funktionsprinciperna. Det är emellertid väsentligt att om vatten tränger in i rotorns inre - vilket endast kan ske vid lagerstället 69 - en luftblåsa bildas ;;ptill i rotorn, vilken skyddar de där anordnade elektro- motoriska delarna från vattnet. Det är därvid tänkbart att det undre lagret 69 är utformat som ett vattensmort glid- lager och att man helt har avstått från någon speciell tätning vid detta ställe. Dessutom kan rotorn antingen från tid till tid via en speciell ledning eller också endast en 10 15 464 864 8 gång med hjälp av en dykare från ett i vattnet liggande fartyg evakueras med hjälp av tryckluft så att lufttrycket i rotorns inre redan väsentligen motsvarar det statiska trycket hos det omgivande vattnet utan att en större mängd vatten måste tränga in i rotorn underifrån för tryck- utjämning. I princip måste därvid den övre, i rotorn anord- nade motoriska delen endast vara avtätad mot vattenstänk, i figur 6, ungefär vid lagret 68.

Vid utföringsformen enligt figur 6 är i den genomgående axeln 66, 66a infogad en elastisk led 70 för utjämning av eventuella uppriktningsfel mellan de tre lagren 67, 68 och 69. Denna elastiska komponent kan bestå av en elastisk koppling men den kan också vara utbildad som en kuggkoppling eller liknande. Det är väsentligt att den inte får överföra några nämnvärda böjmoment. m;

Claims (1)

1. 0 15 464 864 9 PATENTKRAV Roderrotor för vattenfarkoster och flytapparater, anordnad vid framkanten av ett roderblad (90) och roterbar av en elektromotor bestående av en statordel (12) och en rotordel (13), varvid rotordelen försätts i rotation genom magnetisk växelverkan mellan statordelen och rotordelen, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att en vid sin nedre ände med roderbladet vridfast förbunden roderrotoraxel (66, 66a) statordel (12), att rotordelen (13) omger statordelen och upptill uppbär elektromotorns uppbärs på innerytan av roderrotorns (14) cylindriska hölje (l4a), att höljet (14a) vid sin undre ände är roterbart lagrat på roderrotoraxeln (66a), och vid sin övre ände är roterbart lagrat i roderbladet (90) och att rotorns inre upptill är lufttätt tillslutet och nedtill är utbildat tätningslöst.