SE466544B - Framdrivningsanordning foer vattenfarkoster samt foerfarande foer tillverkning av saadan anordning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 466 544 ningssynpunkt förbättrad eller nära nog idealisk profil, genom att man inte behöver ta hänsyn till några styr- och tiltorgan; infäst- ningen i båtskrovet blir enklare, och anslutningen av drivmotorerna kan göras med enkla, raka och stabilt lagrade axlar, mm.

Beroende på att båtar med ytvattenskärande propellrar vanligen är avsedda att gå i mycket höga farter spelar vattenmotståndet mot drevkroppen stor roll, och en endast obetydlig strömningshämmande formgivning av drevkroppen eller någon strömningshämmande detalj i drevkroppen kan skapa turbulenta vattenströmningar, och t o m kavitation, och därav följande effektförluster, slitage på drev- kroppen och propellerbladen, försämrad styrförmåga,och vattenkaskader och stänk runt framdrivningsanordningen och kanske t o m hela akterpartiet på båten.

Uppfinningen har till ändamål att lösa flertalet av de ovan nämnda problemen och bristerna hos tidigare kända framdrivnings- anordningar av den nämnda typen med ytvattenskärande propellrar och att åstadkomma en båtframdrivningsanordning av fast, dvs icke-styrbar och icke-tiltbar typ, vilken är utformad så, att den ger det förbi- strömmande vattnet en optimalt laminär strömning utan risk för turbulens och kavitation. h Den optimala formen på en kropp som rör sig med hög hastighet i vatten kan antas vara en spetsig eller pil-liknande form med spetsen riktad i farkostens framföringsriktning. En drevkropp av den nämnda kända typen kan emellertid av hållfasthetstekniska skäl inte utformas med en i riktning mot propellern vidgad kropp, eftersom då hela drevkroppen skulle bli för vek, och framför allt drevkroppens infästningsyta mot fartygsskrovet då blir för liten och för svag.

Till grund för uppfinningen har därför legat tanken att utforma endast den del av drevkroppen som vid höghastighetsframfart ligger i vatten med en i riktning mot propellern spolformat vidgad yta, på ett sätt liknande fören på en kanot, och att utforma den övriga delen av drevkroppen, vilken vid höghastighetsfart ligger ovanför vattenytan, med en omvänt vidgad drevkroppsyta, dvs en i riktning mot propellern avsmalnande drevkroppsyta. Genom en på så sätt kombinerad drevkropp vinner man fördelen av en kanotför-liknande undervattenskropp, som 10 15 20 25 30 35 466 544 ger en laminär vattenströmning runt drevet, och en stor och stabil övervattenskropp med en stor infästningsyta för drevkroppen i farkostskrovet.

Det är inte möjligt att på ett enkelt sätt forma en drevkropp av den nämnda typen i ett stycke, eftersom den innefattar en komplicerad kombination av konvexa och konkava ytor, och till grund för uppfin- ningen har därför legat problemet att tillverka en drevkropp med den nämnda komplicerade formen med en i farkostens och drevets framfö- ringsriktning konvergerande undervattenskropp och divergerande övervattenskropp.

Detta ästadkoms enligt uppfinningen med hjälp av två på speciellt sätt utformade plåtstycken, där vardera plåtstycket viks till rund form och fogas samman ände mot ände, och där de båda plåtstyckena sedan fogas samman mot varandra medelst en i huvudsak längsgående fog. Sammanfogningen sker lämpligen genom svetsning men kan alternativt ske genom nitning.

Den i huvudsak längsgående fogen mellan drevkroppens under- och övervattenskroppar bildar på vardera sidan av drevkroppen ett inåtgående veck, som vid en på idealiskt sätt utformad drevkropp bildar ett slags vattenledande spår eller ränna, längs vilket vattnet leds i en laminär strömning längs drevkroppen och in mot centrum eller något under centrum på propellern.

Närmare kännetecken på och fördelar med uppfinningen kommer att framgå av den följande detaljerade beskrivningen, i vilken kommer att hänvisas till bifogade ritningar.

På ritningarna visar figur 1 en framdrivningsanordning enligt uppfinningen sedd i perspektiv snett uppifrån och från den sida som fästs mot farkosten och för överskådlighetens skull drivaxeln utesluten. Figur 2 visar anordningen i figur 1 sedd rakt uppifrån.

Figur 3 visar ett schematiskt vertikalt längdsnitt genom den bakre delen av en farkost försedd med en framdrivningsanordning enligt uppfinningen. Figur 4 visar en båt med dubbla framdrivningsanord- ningar sedd bakifrån, figur 5 visar en perspektivbild snett bakifrån/underifrån och figur 6 en bild rakt underifrån av samma båt.

Figur 7 illustrerar schematiskt de vinklar i drevkroppen och 10 15 20 25 30 35 466 544 farkostens akterspegel, alfa, beta och gamma (Ogß , b' ), som är av stor betydelse för framdrivningsanordningens goda funktion. Figur 8 visar en färdigt utstansad plåt för tillverkning av drevkroppens övervattensdel, figur 9 visar en färdigt utstansad plåt för tillverk- ning av drevkroppens undervattensdel, och figur 10 visar schematiskt hur plåtarna i figurerna 8 och 9 formas och fogas samman till en sammansatt drevkropp.

Den i figurerna visade framdrivningsanordningen består av en sammansatt drevkropp 1 med organ, lämpligen en fästring 2, för infästning av framdrivningsanordningen mot en sned akter på en båt, och med en i andra änden av drevkroppen anordnad propelleranordning.

Drevkroppen 1 är sammansatt av två olika delar, vilka kan kallas övervattenskropp 4 och undervattenskropp 5 med hänsyn till att de båda delarna 4 och 5 vid framdrivning av båten i hög fart, dvs i en fart väsentligt över den s k planingsgränsen, huvudsakligen ligger över resp. under vattenytan. När båten ligger stilla eller körs med låg fart ligger däremot hela framdrivningsanordningen under vatten.

Så som bäst framgår av figurerna 8 och 9 är såväl övervattens- kroppen som undervattenskroppen framställda av plant utstansade plåtämnen av t ex rostfritt stål eller aluminium, vilka visas i figur 8 resp. figur 9. Plåten till övervattenskroppen 4 bildar en form liknande en bumerang, som är symmetrisk kring en central längsgående axel 6, och som med den bågformade bumerangspetsen skall vara riktad bakåt mot propellern, och som med bumerangvingarna går ut i två “ spetsar 7, som bildar den understa delen 7-7 av drevkroppen närmast infästningsringen 2, och som vid färdig drevkropp är sammanfogade spets mot spets 7. Den huvudsakligen konkava plâtkanten 8 mellan spetsarna 7 är formad så, att den vid färdig drevkropp bildar en plan yta, mot vilken infästningsringen 2 kan svetsas fast, och varvid infästningsringen 2 kommer att vara snedställd i en viss vinkel motsvarande en beräknad bästa infästningsvinkel gamma på båtens ' akter, se figur 7. Övervattenskroppens 4 huvudsakligen konvexa kant 9 bildar vid den färdiga drevkroppen en kant som sveper från den ° understa delen 7-7 bakåt-uppåt och därefter över och nedåt-framåt runt hela drevkroppen och slutar vid spetsarna 7-7. 10 l5 20 25 30 35 466 544 Plâten 5 till undervattenskroppen, vilken likaledes är symmetrisk kring en central, längsgående axel 10 bildar en spets 11 som är avsett att infogas mot övervattenskroppens 4 främsta och understa del 7-7, och från denna spts 11 två stycken divergerande kanter 12 samt ett T-format tvärstycke 13 avsett att bilda en väsent- ligen cylinderformad infästning 14 för propellerhuset 15. Kanterna 12 i undervattenskroppen 5 fogas samman, lämpligen svetsas samman med kanterna 9 i övervattenskroppen 4, och tvärstyckena 13 svetsas samman kant mot kant.

Den på så sätt formade drevkroppen bildar en undervattenskropp 5, som i framföringsriktningen är vidgad på ett sätt liknande fören på en kanot, speciellt så att varje punkt längs undervattenskroppen bildar en tangent alfa, se figur 7 mot drevkroppens längdriktning av 0-40 eller företrädesvis 1-2°, motsvarande en divergensvinkel sett i vattnets strömningsriktning om upp till 8° eller företrädesvis 2-40.

Drevkroppens övervattenskropp 4 är i motsats till undervattenskroppen avsmalnande i riktning mot propellern 3, och för att övervattens- kroppen skall ge önskad styrka och stadga kan den bilda en vinkel beta mot en central axel i drevkroppen om cirka 5-10° eller före- trädesvis 7-80, motsvarande en konvergensvinkel sett i vattnets strömningsrikning av 10-20° eller företrädesvis 14-16°. Såsom också framgår tydligast av figur 7 är aktern på båten påfallande långsamt sluttande, och den kan bilda en vinkel gamma av 20-300 mot farkostens botten, som vid fullfartskörning över planingsfart kan antas vara lika med horisontalplanet. I det i figur 3 illustrerade fallet är vinkeln gamma cirka 25°, men detta är inte någon kritisk vinkel.

Det visas i figurerna 4-7 att båten lämpligen har visst överhäng.

Figur 4 illustrerar ett dubbelmontage, där vardera framdriv- ningsanordningen är monterad så nära intill den V-formade båtbotten 16, att endast mellan ett och två av de visade fem propellerbladen doppar i vattnet när båten framdrivs över planingsfart, medan de övriga 4-3 propellerbladen går i luften ovanför vattenytan.

Det visas speciellt i figurerna 3 och 7 att infästningsringen 2 för drevkroppen skall ha en sådan vinkel i förhållande till båtens akterspegel 17, att underkanten på undervattenskroppen 4, liksom de l0 l5 20 25 30 35 466 544 ovan nämnda delarna av undervattenskroppen bildar en vinkel nedåt alfa av 0-40 eller företrädesvis 1-2° mot vattenplanet. En större vinkel än 4° ger, eller åtminstone riskerar att ge, turbulent vatten- strömning, och en negativ vinkel ger i sin tur en för liten neddopp- ning av propellerbladen i vattnet.

Infästningsringen 2 kan vara skruvad eller bultad direkt i akterspegeln 17, och detta ger en stabil och säker infästning.

Såsom visas i figur 3 kan framdrivningsanordningen vara ansluten till en drivmotor, t ex en gasturbin 18 med en diesel- hjälpmotor 19, över en rak axel 20, som kan vara mycket stabilt lagrad på ett flertal ställen. Figur 3 visar också hur båten kan förses med ett konventionellt roder 21 med särskilt styranordning.

Propellern är av känd typ med propellerblad 22, som är skevbara för fram/backkörning, och som är speciellt anpassade för ytvatten- drivande förhållanden, och som för ändamålet är betydligt större än, och har en form och stigning som klart avviker från konventionella undervattenspropellerblad.

Figur 10 visar schematiskt hur tillverkning av framdrivnings- anordningen går till. Den bumerangliknande plåten för övervattens- kroppen 4 placeras med den rundade bumerangspetsen riktad mot propellern 3, och plåten för undervattenskroppen 5 placeras med spetsen 11 riktad mot infästningsorganet 2. I figur 10 antyds att rundbockningen av övervattensplåten 4 börjas från den undre spetsen 7 på drevkroppens undersida, medan rundbockningen av undervattensplåten 5 påbörjas från den övre delen närmast drevet 3. Annan begynnelse av rundbockningen är givetvis möjlig. I det visade fallet bockas nu övervattensplâten 4 uppåt, runt ovansidan på drevkroppen och nedåt igen på andra sidan, så att spetsarna 7-7 möter varandra. Under- vattensplåten 5 bockas i sin tur nedåt, runt undersidan på drev- kroppen och åter uppåt, så att tvärstyckena 13-13 stöter samman kant mot kant. Delarna svetsas nu samman längs kanterna 9 och 12 resp. de sammanstötande kanterna på tvärstyckena 13-13. Propellerhuset sätt på plats och svetsas ihop med drevkroppen, och en fästring 2 svetsas fast i den ände av drevet som skall monteras pâ akterspegeln till farkosten.

Hänvisningssiffror 1 drevkropp 2 infästníngsríng 3 propeïïer 4 övervattenskropp (-pïåt) 5 undervattenskropp (-pïåt) 6 axel (1 4) 7 spets (pâ 4) 8 konkav kant (på 4) 9 konvex kant (pâ 4) 10 axeï (på 5) 11 spets (på 5) 12 kanter (pâ 5) 13 tvärstycke (pâ 5) 14 infästning (för 15) 15 propeïïerhus 16 båtbotten 17 akterspegeï 18 gasturbin 19 dieselmotor 20 axe] 21 roder 22 prope11erb1ad 466 544

Claims (10)

l0 l5 20 25 30 466 544 P a t e n t k r a v

1. Framdrivningsanordning för snabbgående, planande vatten- farkoster, speciellt avsedd för s k ytvattenskärande propellrar (3) som med endast cirka 30-50% doppar i vattnet, medan övriga delar av propellern (3) går i luften ovanför vattenytan, och bestående av en fast, icke styrbar eller i vertikal riktning höj- och sänkbar (icke- tiltbar) drevkropp (1), som är avsedd att monteras direkt mot akter- spegeln (17) till vattenfarkosten, kännetecknad av att drevkroppen (1) är sammansatt av två delar som bildar en övervattenskropp (4) och en undervattenskropp (5), och där övervattenskroppen bildar en bakåt mot propellern avsmalnande drevkroppsdel med ett mot farkostens akter spegel (17) monterbart, kraftigt och stabilt infästningsorgan (2) medan undervattenskroppen (5) bildar en bakåt i riktning mot propellern (3) vidgad drevkroppsdel.

2. Framdrivningsanordning enligt krav 1, kännetecknad av att drevkroppens undervattensdel (5) utgår med en spets från drevkroppens (1) understa närmast infästningsorganet (2) och på båda sidor löper bakåt-uppåt längs en linje (12) och vid eller nära propellern (3) möts löper samman med sina två sidor (13-13), medan övervattens- kroppen (4) med två spetsar (7-7) utgår från den understa delen av drevkroppen (1) vid en punkt vid eller nära infästningsorganet (2) och på båda sidor löper bakåt-uppåt och bildar ovansidan på drevkroppen (1).

3. Framdrivningsanordning enligt krav 2, kännetecknad av att undervattenskroppen (5) vidgar sig i riktning mot propellern (3) med en divergensvinkel av upp till 8° eller företrädesvis 2-4°.

4. Framdrivningsanordning enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknad övervattenskroppen smalnar av i riktning mot propellern (3) med en konvergensvinkel av 10-200 eller företrädesvis en vinkel “ av 14-16°.

5. Framdrivningsanordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att övervattenskroppen (4) och undervattenskroppen (5) är sammanfogade mot varandra längs en en foglinje (9, 12), som Q E 9 f: l0 15 20 25 30 35 466 544 bildar en V-formad ränna som ledar vatten i en laminär strömning i huvudsak mot centrum på propellern (3)

6. Framdrivningsanordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att framdrivningsanordingen är monterad i sådan vinkel mot farkostens akterspegel (17), att undersidan på undervattenskroppen (5), vid framföring av farkosten över planingsfart, bildar en vinkel av 0-4° eller företrädesvis 1-20 mot vattenytan.

7. Förfarande för tillverkning av en framdrivningsanordning enligt något av föregående patentkrav för snabbgående, planande vattenfarkoster, speciellt avsedd för s k ytvattenskärande propellrar (3), som med endast cirka 30-50% doppar i vattnet, medan övriga delar av propellern (3) går i luften ovanför vattenytan, och bestående av en fast, icke styrbar eller i vertikal riktning höj- och sänkbar (icke-tiltbar) drevkropp (1), som är avsedd att monteras direkt mot akterspegeln (17) till vattenfarkosten, kännetecknad av att drevkroppen (1) tillverkas i form av en överkroppsdel (4) och en underkroppsdel (5), vilka fogas samman mot varandra, och av att de båda drevkroppsdelarna (4, 5) tillverkas två plana plåtstycken, nämligen ett bumerangliknande överkroppsplåtstycke (figur 8) med den rundade bumerangspetsen riktad mot propellern (3) och ett pilspetsliknande underkroppsplåtstycke (figur 9) med spetsen (11) riktad mor farkostskrovet, och där de båda plåtstyckena efter rundbockning, överkroppsplåten (4) nedåt från en central, längsgående linje (6) och underkroppsplåten (5) uppåt från en central, längs- gående linje (10) och sammanfogning längs de sammanstötande kanterna (9, 12) bildar en övervattenskropp (4) och en undervattenskropp (5), och där övervattenskroppen bildar en bakåt mot propellern avsmalnande drevkroppsdel med ett mot farkostens akterspegel (17) monterbart, kraftigt och stabilt infästningsorgan (2), medan undervattenskroppen (5) bildar en bakåt i riktning mot propellern (3) vidgad drev- kroppsdel, vilken möter vattnet likt fören på en kanot.

8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av att plåtstycket (figur 9) till drevkroppens (1) undervattensdel (5) formas så, att det efter rundbockning och sammanfogning bildar en divergensvinkel l0 l5 466 544 10 sett i vattnets strömningsriktning av 0-8° eller företrädesvis 2-40, och av att drevkroppens (1) övervattensdel (4) efter rundbockning och sammanfogning med undervattensdelen (5) bildar en konvergensvinkel sett i vattnets strömningsriktning av 10-20° eller företrädesvis 14-160.

9. Förfarande enligt krav 7 eller 8, kännetecknat av att drevkroppens övervattensdel (4) ch undervattensdel (5) formas och sammanfogas på sådant sätt mot varandra att fogkanterna (9, 12) bildar ett konkavt, V-format spår som vid framföring av farkostan över planingsfart leder en laminär vattenström i huvudsak mot propellern (3).

10. Förfarande enligt krav 7, 8 eller 9, kännetecknat av att överkroppsplåten (figur 8) vid sin mot farkostskrovet vända ände formas till en plan men snedställd yta, mot vilken en infästningsring (2) svetsas eller nitas fast, och av att underkroppsdelen (4) vid sin närmast propellern (3) belägna del formas till en cylinderdel (14) i eller mot vilken ett propellerhus (15) monteras. 'I B