SE465422B

SE465422B - Seawater intake for fast-moving surface vessels

Info

Publication number: SE465422B
Application number: SE8802370A
Authority: SE
Inventors: R A Springer
Original assignee: Textron Inc
Priority date: 1988-06-23
Filing date: 1988-06-23
Publication date: 1991-09-09
Also published as: SE8802370D0; SE8802370L

Abstract

A propeller shaft housing of U-shaped cross section in the vertical plane is divided to form two separate seawater intakes from which water can be taken for cooling the motor. The housing wall is slotted in the area of the forward seawater intake, parallel with the propeller shaft and near the rising end of the shaft, when this is rotating for propelling the vessel forwards, water being both compressed and pumped into the front seawater intake. The housing wall is also perforated in the area of the stern seawater intake so that water is pressed into the latter when the vessel is moving in reverse. There is therefore a sufficient source of cooling water available in all circumstances via at least one of the seawater intakes. The supply lines of the cooling water pump comprise separate branch lines which suck from the seawater intakes, and these branch lines are controlled automatically by means of the vessel's forward steering system. <IMAGE>

Description

465 422 2 sådan utformning, att vatten komprimeras in i detsamma när farkosten rör sig framåt, och det bakre sjövattenintaget har en öppning med sådan utformning, att vatten komprimeras in i detsamma när farkosten rör sig bakåt. Ä Vidare är kåpans inloppsöppning till det främre sjövatten- intaget så beläget i förhållande till propelleraxeln, att vatten- . inloppsöppningen är belägen invid den uppåtstigande sidan av propelleraxeln när axeln roterar för att driva farkosten framåt. 465 422 2 such a design that water is compressed into it as the vessel moves forward, and the rear seawater inlet has an opening of such a design that water is compressed into it as the vessel moves backwards. Ä Furthermore, the inlet opening of the housing to the front seawater intake is so located in relation to the propeller shaft that the water-. the inlet opening is located next to the ascending side of the propeller shaft as the shaft rotates to propel the craft forward.

Således utnyttjar uppfinningen förmågan hos en axel att tjäna som en pump för förflyttning av vatten i dess rotationsriktning, då den roterar i vatten. Därför görs en tillräcklig källa av vatten tillgänglig under alla förhållanden för pumpning in i farkostens motorkylsystem, med hjälp av arrangemanget av sjövattenintag, vare sig rörelseriktningen är framåt eller bakåt.Thus, the invention utilizes the ability of a shaft to serve as a pump for moving water in its direction of rotation as it rotates in water. Therefore, a sufficient source of water is made available under all conditions for pumping into the vehicle's engine cooling system, by means of the arrangement of seawater intake, whether the direction of movement is forward or backward.

Kort beskrivning av ritningarna Även om uppfinningen är applicerbar på liknande sätt vid propellerdrivna farkoster med enkel- eller katamaranskrov, är ett utföringsexempel av uppfinningen åskådliggjort här nedan utfört på ett fartyg av typen "Surface Effect Ship" (SES), med hjälp av de bifogade ritningarna, på vilka Fig. 1 är en sidovy från styrbordssidan av en SES som omfattar en kombination av kåpa och sjövattenintag enligt före- liggande uppfinning, Fig. 2 är en ändvy från akteränden av det i Fig. 1 visade SES- fartyget, Fig. 3 är en bruten sidovy i större skala av det område av styrbordsidan av fartyget som i Fig. 1 markerats med "Fig. 3", Fig. 4 och 5 är snitt visade i större skala längs linjerna 4-4 respektive 5-5 i Fig. 3, .Brief Description of the Drawings Although the invention is similarly applicable to single or catamaran propeller propulsion vessels, an embodiment of the invention is illustrated below performed on a Surface Effect Ship (SES) vessel, using the accompanying drawings. , in which Fig. 1 is a side view from the starboard side of a SES comprising a combination of cover and seawater intake according to the present invention, Fig. 2 is an end view from the stern end of the SES vessel shown in Fig. 1, Fig. 3 is a broken side view on a larger scale of the area of the starboard side of the ship which in Fig. 1 is marked with "Fig. 3", Figs. 4 and 5 are sections shown on a larger scale along lines 4-4 and 5-5 in Figs. 3,.

Fig. 6 är ett snitt i motsvarande större skala längs linjen 6-6 5 i Fig. 3, _ Å Fig. 7 och 8 är ändvyer bakifrån visande hur fartygets propell- * rar roterar vid drivning av fartyget framåt respektive bakåt, Fig. 9 är ett snitt genom en modifierad utformning av den i Fig. 4 visade anordningen av sjövattenintaget, 465 422 3 Fig. 10 motsvarar Fig. 5 och åskådliggör ytterligare den i Fig. 9 visade modifierade utformningen, Fig. 11 motsvarar Fig. 3 men visar hur kåpan kan utföras i form av en axelstötta, Fig. 12 är ett snitt längs linjen 12-12 i Fig. 11, och Fig. 13 visar schematiskt ett lämpligt förarreglagesystem, som enligt uppfinningen är förbundet med ventilreglagen för vattenpumpintagens grenledningar.Fig. 6 is a section on a correspondingly larger scale along the line 6-6 in Fig. 3, Figs. 7 and 8 are end views from behind showing how the ship's propellers rotate when driving the ship forwards and backwards, respectively, Fig. 9 is a section through a modified design of the device of the seawater intake shown in Fig. 4, Fig. 10 corresponds to Fig. 5 and further illustrates the modified design shown in Fig. 9, Fig. 11 corresponds to Fig. 3 but shows how the cover can be made in the form of a shaft support, Fig. 12 is a section along the line 12-12 in Fig. 11, and Fig. 13 schematically shows a suitable driver control system, which according to the invention is connected to the valve controls for the water pump inlet branch lines.

Detaljbeskrivning _ Med hjälp av detta exempel åskådliggörs uppfinningen således medelst de bifogade ritningarna som utförd på ett SES- fartyg som har ett huvudskrov 14. Stela sidoskrov 16-16 sträcker sig nedåt från detta längs motsatta sidor av huvudskrovet, och flexibla bog- och aktertätningar som visas vid 18 resp. 19, fullbordar organen för inneslutning av luftkudden under huvud- skrovet. I detta fallet är fartyget visat med ett par i sin helhet under vattenytan varande propellrar 20-20. Propellrarna bärs på de aktre ändarna av motsvarande drivaxlar 22-22, vilka sträcker sig genom de nedre slagpartierna 24 på sidoskroven och lutar nedåt från dessa, så att propellrarna 20 placeras precis framför rodren 26. Såsom är brukligt sker följaktligen fartygets styrning med hjälp av såväl rodren som ríktnings- och rotations- hastighetsstyrning av propellrarna 20-20.DETAILED DESCRIPTION Using this example, the invention is thus illustrated by the accompanying drawings as made on a SES ship having a main hull 14. Rigid side hulls 16-16 extend downwardly thereafter along opposite sides of the main hull, and flexible bow and stern seals such as shown at 18 resp. 19, completes the means for enclosing the airbag under the main hull. In this case, the vessel is shown with a pair in its entirety below the water surface being propellers 20-20. The propellers are carried on the aft ends of corresponding drive shafts 22-22, which extend through the lower striking portions 24 of the side hull and slope downwardly therefrom, so that the propellers 20 are placed just in front of the rudder 26. Consequently, as is customary, the ship is guided by both the rudder as directional and rotational speed control of the propellers 20-20.

Som visas i Fig. 1 och 3, omfattar den kombinerade anord- ningen av kåpa och sjövattenintag enligt uppfinningen ett huvud- sakligen strömlinjeformat, ihåligt skal eller hölje som betecknats vid 30. I detta fall_är höljena fast monterade längs deras övre kanter vid de nedre slagpartierna av sidoskroven 16, och höljena bär lager 32 vid sina nedre, aktre ändpartier för lagring av propelleraxlarnas 22-22 aktre ändar (Fig. 3). Såsom visat sträcker sig kåporna 30 med sina främre ändar till far- tygsskrovet, och i detta fall kan kåpan avdelas invändigt invid dess främre ände medelst en tvärgående plâtvägg 31. Dessutom är en tvärgående plåtvägg 34 (Fig. 3 och 6) monterad däri, för att dela den i ett par separata sjövattenintag 36, 38. Emellertid kan kåpan, såsom visas i Fig. 11 och 12, ha formen av en axel- stödande stötta som huvudsakligen är utformad enligt linjerna 465 422 4 hos kåpan i Fig. 1 och 3, men med framkanten 39 strömlinjeformad som Fig. 12 visar.As shown in Figs. 1 and 3, the combined arrangement of cover and seawater intake according to the invention comprises a substantially streamlined format, hollow shell or casing designated at 30. In this case, the casings are fixedly mounted along their upper edges at the lower striking portions. of the side hulls 16, and the housings carry bearings 32 at their lower, aft end portions for storing the aft ends of the propeller shafts 22-22 (Fig. 3). As shown, the covers 30 extend with their front ends to the hull, and in this case the cover can be divided internally next to its front end by means of a transverse plate wall 31. In addition, a transverse plate wall 34 (Figs. 3 and 6) is mounted therein, for dividing it into a pair of separate seawater inlets 36, 38. However, as shown in Figs. 11 and 12, the housing may be in the form of a shaft support post which is substantially formed along lines 465 422 of the housing of Figs. 1 and 3. , but with the leading edge 39 streamlined as Fig. 12 shows.

Under alla förhållanden lutar kåpans nedre väggparti parallellt med drivaxeln 22, men med ett avståndsförhållande - från denna. Såsom visas i Fig. 3 och 4 är kåpan, i området av det främsta sjövattenintaget, formad med en vattenintagsslits * 40, genom dess böjda bottenväggparti, vilken slits sträcker sig parallellt med och invid den uppåtstigande sidan av propeller- drivaxeln 22, när drivaxeln roterar för att driva fartyget framåt. Således utnyttjar uppfinningen förmågan hos en axel, när den roterar i vatten, att verka som en pump för att förflytta vatten i sin rotationsriktning. I detta fall samverkar därför axelns pumpegenskap med den ovan beskrivna kompressionseffekten, för att medverka till att forcera vatten genom slitsen 40 och in i sjövattenintaget 36, när axeln roterar för att driva farkosten framåt. Följaktligen är det nödvändigt att vinkelförskjutningen av slitsen 40 i förhållande till vertikallinjen genom drivaxeln, i alla lägen placeras invid axelns uppåtstigande sida, när den roterar för att flytta fartyget framåt.In all conditions, the lower wall portion of the housing slopes parallel to the drive shaft 22, but with a distance ratio - from it. As shown in Figs. 3 and 4, in the region of the main seawater intake, the housing is formed with a water intake slot * 40, through its curved bottom wall portion, which slot extends parallel to and adjacent the ascending side of the propeller drive shaft 22, as the drive shaft rotates to propel the ship forward. Thus, the invention utilizes the ability of a shaft, when rotating in water, to act as a pump to move water in its direction of rotation. In this case, therefore, the pumping property of the shaft interacts with the compression effect described above, to assist in forcing water through the slot 40 and into the seawater intake 36, as the shaft rotates to propel the craft forward. Accordingly, it is necessary that the angular displacement of the slot 40 relative to the vertical line through the drive shaft, in all positions, be placed next to the ascending side of the shaft, as it rotates to move the vessel forward.

Exempelvis, i det fallet där styrbordssidans propelleraxel 22 är konstruerad för att rotera i medurs riktning, som visas i Fig. 4, för drivning av fartyget framåt, skall vattenintags- slitsarna 40 vara belägna invid den nedre vänstra sidopartiet av drivaxeln, så att vatten som kommer in via slitsen dras uppåt, in i sjövattenintaget 36 medelst en uppåtstigande sidan av driv- axeln. En skärmplatta, som visas vid 37 (Fig. 4), används lämpligen för att motverka returflöde från sjövattenintaget. Fig. 9 och 10 visar ett modifierat utförande av vattenintagsslitsen, varvid kåpväggen vid sjövattenintagets 36 bas slutar något ovanför närbeläget parti av drivaxeln, och en välvd skärmplatta 42 används för att möjliggöra för den uppåtstigande ytan av drivaxeln att pumpa vatten uppåt in i sjövattenintaget, samtidigt som den förhindrar en nämnvärd oönskad återströmning från detta.For example, in the case where the starboard side propeller shaft 22 is designed to rotate clockwise, as shown in Fig. 4, to propel the vessel forward, the water intake slots 40 should be located adjacent the lower left side portion of the drive shaft so that water enters via the slot is pulled upwards, into the seawater intake 36 by means of an ascending side of the drive shaft. A screen plate, shown at 37 (Fig. 4), is suitably used to counteract return flow from the seawater intake. Figs. 9 and 10 show a modified embodiment of the water intake slot, with the housing wall at the base of the seawater intake 36 terminating slightly above the adjacent portion of the drive shaft, and a curved shield plate 42 being used to enable the ascending surface of the drive shaft to pump water upward into the seawater intake. as it prevents a appreciable unwanted backflow from it.

Såsom bäst visas i planvy i Fig. 6, är kåpans 30 sidovägg- partier så formade att de konvergerar mot varandra vid akter- änden, för att bilda en strömlinjeformad bakände och en vertikal slits som sträcker sig vertikalt och är betecknad med 44 (Fig. 5 och 6). Sjövattenintaget 38 är stängt längs sin botten medelst en 465 422 5 plåt 46, och slitsen 44 bildar således en öppning genom vilken vattnet kan forceras genom den så kallade kompressionseffekten in i sjövattenintaget 38, när fartyget rör sig bakåt.As best shown in plan view in Fig. 6, the side wall portions of the housing 30 are shaped to converge toward each other at the aft end, to form a streamlined rear end and a vertical slot extending vertically and designated 44 (Figs. 6). 5 and 6). The seawater inlet 38 is closed along its bottom by means of a plate 46, and the slot 44 thus forms an opening through which the water can be forced through the so-called compression effect into the seawater inlet 38, when the ship moves backwards.

Systemet för intag av vatten i fartyget för motorkylning och för andra ändamål, omfattar en pump och inmatningsledningar som visas vid 48, med separata grenledníngar 50, 52 som sträcker sig nedåt in i sjövattenintagen 36 resp. 38, för uttag av vatten från dessa. Passagen av vatten genom ledningarna 50, 52 styrs differentiellt medelst ventiler 54, 56, vilka är anordnade att automatiskt aktiveras medelst fartygets logiska styrsystem för framdriften. Detta system kan givetvis vara av varje lämpligt slag enligt teknikens ståndpunkt, såsom till exempel det som visas schematiskt i Fig. 13. Styrreglagekonsolen visas vid 60, från vilken skjuter ut styrbords och babords motor- och propellerreglagehandtag 62 respektive 64. Dessa handtag är rörliga framåt och bakåt från neutral- eller "stopp"-lägen, för att styra motor- och reverserväxelsystemen för drift av de motsvarande propellrarna. Propellerhastigheten är beroende av graden av förskjutning av handtagen i vardera riktningen, bort från sina neutrallägen.The system for intake of water in the vessel for engine cooling and for other purposes, comprises a pump and supply lines shown at 48, with separate branch lines 50, 52 extending downwards into the seawater inlets 36 resp. 38, for extracting water from these. The passage of water through the lines 50, 52 is differentially controlled by means of valves 54, 56, which are arranged to be activated automatically by means of the ship's logical control system for propulsion. This system can, of course, be of any suitable type according to the state of the art, such as, for example, that shown schematically in Fig. 13. The steering control console is shown at 60, from which the starboard and port engine and propeller control handles 62 and 64, respectively, protrude. and reverse from neutral or "stop" positions, to control the engine and reverse gear systems for operating the corresponding propellers. The propeller speed depends on the degree of displacement of the handles in each direction, away from their neutral positions.

När reglersystemens handtag flyttas till lägen ”fram” eller "back" justerar systemet automatiskt reglerventilerna i gren- ledníngarna för pumpvattentillförsel, så att vatten i överens- stämmelse med detta tas antingen från det främre eller det bakre av kåpans sjövattenintag. När handtagen 62, 62 är i det neutrala eller "stopp"-läget, verkar reglersystemet för att hålla öppet åtminstone den ena eller den andra uppsättningen av ventiler 54, 56, så att kylvatten är tillgängligt via sjövattenintagen, när motorerna går på tomgång och inte befinner sig i växel för drivning av propellrarna. Således bör det framgå att en konstant tillförsel av kylvatten via sjövattenintagen till motorerna alltid tillförsäkras, oberoende av fartyget körriktning eller vågförhållandena, eller fartygets styrmanövrer, vilka eljest skulle tendera att förorsaka lufttillträde till vattenpumparnas intag, med påföljande avbrott i motorkylsystemet.When the handle of the control systems is moved to the "forward" or "back" positions, the system automatically adjusts the control valves in the branch lines for pump water supply, so that water is taken accordingly from either the front or the rear of the housing's seawater inlet. When the handles 62, 62 are in the neutral or "stop" position, the control system operates to keep open at least one or the other set of valves 54, 56, so that cooling water is available via the seawater inlets, when the engines are idling and not is in gear for propelling the propellers. Thus, it should be ensured that a constant supply of cooling water via the seawater intakes to the engines is always ensured, regardless of the ship's direction of travel or wave conditions, or the ship's steering maneuvers, which would otherwise tend to cause air access to the water pump intakes, with subsequent interruptions in the engine cooling system.

Claims

465 422 PATENT CLAIMS

Device in a water-cooled propulsion engine equipped with a high-speed marine surface vessel of the type operable from a control center (60), in both the forward and reverse directions by means of an underwater propeller (20) carried at the rear end of a motor-driven propeller shaft (22), which extends backwards and downwards at an oblique angle from the hull (16) of the craft, characterized in that the portion of the propeller shaft (22) present between the propeller (20) and the hull (16) is enclosed by an out extending from the hull (16), with an inner partition (34) provided with a cover-shaped casing (30), that the casing (30) is formed with inlet openings (40, 44) for water at its front and rear ends, which form the inner shaft ( 22) surrounding seawater inlet (36, 38), that the inlets for the engine cooling water pump (P) comprise a pipeline (48) with separate branches (50, 52), which extend from the hull (16) and into the respective seawater inlet (36, see ), “To include each of these branch lines (50,52) is a flow control valve (54, 56) for closing / opening the water flow, and that means (60, 62, 64) are arranged to differentially control the flow control valves (54, 56) of the branch lines (50, 52) automatically in relation to adjustments in vehicle maneuvering system.

Device according to claim 1, characterized in that the housing (30) is formed with two side wall portions, which extend vertically from the hull (16) with a mutually parallel distance and are connected to each other along the bottom portions via a curved bottom wall (42). , enclosing the enclosed drive shaft (22) at a distance therefrom, the housing (30) being closed at its front end and the front portion of the curved bottom wall (42) being perforated in the region of the front seawater inlet (36), to give the water access to it, and that the rear end wall of the housing (30) is perforated 'J 465 422 to enable access of water to the aft seawater intake (38).

Device according to claim 2, characterized in that the perforated portion of the curved bottom wall (42) is designed as an open slot (40) in the area of the front of the two seawater inlets (36), which slot (40) extends parallel to but at a distance from the shaft (22), to expose the ascending side of the shaft to the compressed water flow, when the shaft (22) rotates to propel the vehicle forward, and that the perforated end portion of the housing (30) is designed to allow water to be compressed with force into the rear of the seawater inlets (38), when the vessel is reversing.

Device according to claim 3, characterized in that the rear part of the housing (30) is provided with shaft-supporting bearings (32).

Device according to claim 3, characterized in that the perforated bottom wall portion of the housing (30) is offset angularly away from the bottom portion of the housing and upwards in parallel with and next to the upwardly rotating side of the shaft (22), when the vessel moves in the forward direction.

Device according to claim 5, characterized in that a screen plate (37) is arranged close to the downwardly rotating side of the shaft (22), in order to limit backflow of water from the seawater intake (36).

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the housing (30) forms an outwardly streamlined support for the propeller shaft (22), which support encloses an underwater portion of the shaft between the hull (16) and the propeller (20), and is provided with a bottom portion extending downwardly with an angle rearward from the hull (16) and is curved with a substantially parallel distance relationship from the shaft (22) and terminates with streamlined portions at the front end and at the rear end just in front of the propeller (20). ).