SE503440C2

SE503440C2 - Nozzle propeller assembly

Info

Publication number: SE503440C2
Application number: SE9002948A
Authority: SE
Inventors: Arjo Harjula; Jarmo Savikurki; Markku Mattila
Original assignee: Aquamaster Rauma Oy
Priority date: 1989-09-18
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1996-06-17
Also published as: FI894407A; FI894407A0; SE9002948D0; CA2025507A1; FI91513C; FI91513B; SE9002948L

Abstract

The propeller device (10,30) comprises a propeller nozzle (12,32), inside which is arranged a propeller (14,34) driven by a propeller shaft (22,42). In front of the propeller (14,34), arranged to rotate inside the propeller nozzle (12,32), is arranged a front piece (16,36) acting as an ice crusher and provided with blades (17,37) or corresp. extensions. The front piece is arranged to rotate on the same rotational shaft (S-S) as the propeller (14,34). The front piece (16,36) acting as an ice crusher, and provided with blades (17,37) or corresp. extensions, is provided with a drive.

Description

503 440 10 15 20 25 30 2 nr 861370 och 861371. I dessa publikationer har man försökt åtgärda tilltäpp- ningama på sådant sätt, att man fäst piggar eller motsvarande i dysan, vars uppgift är att krossa isblocken eller så att man anordnat en separat ringdel framför propellerdysan, vars uppgift är att förhindra isblocken att täppa till propeller- dysan. Dessa lösningar har dock inte kunnat avlägsna problemet utan isblocken har alltjämt täppt till propellerdysan då blocken fastnat vid nämnda piggar eller ringdelen. 503 440 10 15 20 25 30 2 nos. 861370 and 861371. In these publications attempts have been made to fix the blockages in such a way that spikes or the like are attached to the nozzle, the task of which is to crush the ice blocks or so that a separate ring part has been arranged. in front of the propeller nozzle, whose task is to prevent the ice blocks from clogging the propeller nozzle. However, these solutions have not been able to remove the problem, but the ice blocks have still clogged the propeller nozzle when the blocks got stuck to said studs or the ring part.

Tidigare har man försökt hindra en tilltäppning av dysan också på sådant sätt att man anordnat en "isbur" framför dysan som hindrar isblocken att hamna i dysan.Previously, attempts have been made to prevent a clogging of the nozzle also in such a way that an "ice cage" has been arranged in front of the nozzle which prevents the ice blocks from ending up in the nozzle.

De väsentligen nackdelama med denna lösning är dock det stora motståndet som förorsakas av isburen samt den dåliga hållbarheten. Dessutom täpps själva "isburen" till vid låga hastigheter oberoende av om nämnda bur är strörnlin- jeformad eller inte. Buren kan fyllas av krossat is, då isstycken av lämpligt liten storlek kan lyckas tränga sig in genom burens springer men inte träffar rätt läge för att komma ut igen genom en springa av likadan storlek. Sådana burar kan vara stationärt monterade vid stommen av fartyget eller den har kunnat monteras fast vid själva propelleranordningen i samband med till exempel en svängande pro- peller-anordning ßr att svänga med denna. Med dessa har man dock inte kunnat lösa tilltäppningsproblemet såsom redan tidigare kontaterades.However, the main disadvantages of this solution are the great resistance caused by the ice cage and the poor durability. In addition, the "ice cage" itself clogs at low speeds, regardless of whether said cage is streamlined or not. The cage can be filled with crushed ice, as pieces of ice of a suitably small size can succeed in penetrating through the cage's runners but do not hit the right position to come out again through a rift of the same size. Such cages may be stationary mounted to the hull of the vessel or it may have been mounted to the propeller device itself in connection with, for example, a pivoting propeller device to swing with it. With these, however, it has not been possible to solve the clogging problem as already contacted earlier.

Avsikten med nu föreläggande uppfinning är att åstadkomma en sådan pro- pelleranordning med dysa med vilken man undviker de nackdelar som hänför sig till teknikens ståndpunkt och med vilken man hindrar isblocken att kila sig in mellan stommen och dysan av propelleranordningen. För att genomföra detta är uppfinningen i huvudsak kännetecknad av att man framför propellem som anord- nats att rotera innanför propellerdysan anordnat ett framstycke som försetts med plattformer eller motsvarande utskjutningar och som fungerar som iskrossare, vilket framstycke anordnats att rotera med propellem på samma rotationsaxel. 10 15 20 25 30 503 440 3 Den mest betydande fördelen med uppfinningen jämfört med lösningarna enligt teknikens ståndpunkt kan man anse vara den att då lösningama enligt teknikens ståndpunkt varit "passiva" med vilka man endast strävat till att Förhindra is- blocken från att täppa till propelleranordningen år anordningen enligt upp- ﬁnningen anordnad att fungera "aktivt" på sådant sätt att propelleranordningen med dysa enligt uppfinningen försetts med ett arrangemang som strävar till att krossa stora isblock som fastnat vid propellerdysan i sådana bitar att de ryms att löpa genom dysan, varvid själva dysan inte täpps till. På samma gång fungerar krossen som matningsskruv som tränger in isstyckena i dysan. De andra förde- lama och särdragen av uppfinningen framgår ur följande detaljerade beskrivning av uppfinningen.The object of the present invention is to provide such a propeller device with a nozzle with which the disadvantages associated with the prior art are avoided and with which the ice blocks are prevented from wedging between the body and the nozzle of the propeller device. To carry out this, the invention is mainly characterized in that in front of the propeller which is arranged to rotate inside the propeller nozzle a front piece is provided which is provided with platforms or corresponding projections and which acts as an ice crusher, which front piece is arranged to rotate with the propeller on the same axis of rotation. The most significant advantage of the invention over the prior art solutions can be considered that when the prior art solutions have been "passive" with which one has only sought to prevent the ice blocks from clogging the propeller device is the device according to the invention arranged to function "actively" in such a way that the propeller device with nozzle according to the invention is provided with an arrangement which strives to crush large ice blocks stuck to the propeller nozzle into such pieces that they can pass through the nozzle, the nozzle does not clog. At the same time, the crusher acts as a feed screw that penetrates the ice pieces into the nozzle. The other advantages and features of the invention will become apparent from the following detailed description of the invention.

I det följande beskrivs uppfinningen i detalj genom hänvisning till ñgurema av bifogade ritning.In the following, the invention is described in detail by reference to the figures of the accompanying drawing.

Figur l är en schematisk sidobild av propelleranordningen med dysa enligt uppfinningen i form av en svängbar genomföring av propelleranordningen.Figure 1 is a schematic side view of the propeller device with nozzle according to the invention in the form of a pivotable bushing of the propeller device.

Figur 2 svarar mot figur I sett från riktningen D.Figure 2 corresponds to Figure I seen from the direction D.

Figur 3 är en schematisk skâmingsbild av propelleranordningen enligt ñgurema 1 och 2 och presenterar ett genomföringsaltemativ vad gäller drivsystemet av propelleranordningen.Figure 3 is a schematic schematic view of the propeller device according to Figures 1 and 2 and presents a bushing alternative with respect to the drive system of the propeller device.

Figur 4 presenterar schematiskt en propelleranordning med dysa enligt uppfin- ningen genomförd för konventionell icke-svängbar propellerdrift.Figure 4 schematically presents a propeller device with nozzle according to the invention implemented for conventional non-pivotable propeller operation.

I ñgurema 1-3 av ritningen har propelleranordningen med dysa enligt uppfin- ningen allmänt betecknats med referenssiffran 10. Propelleranordningen 10 med dysa enligt ñgurema 1-3 är av Lex. en sådan typ av svängbar propeller- 503 440 10 15 20 25 30 4 anordning, som tidigare presenterats i de finska patentansökningama nr 830373 och 853173. Till propelleranordningen 10 hör härvid en stomme 11 stödd mot vilken man fäst en propellerdysa 12 med hjälp av en stödkonstruktion 13.In units 1-3 of the drawing, the propeller device with nozzle according to the invention has generally been designated by the reference numeral 10. The propeller device 10 with nozzle according to units 1-3 is by Lex. such a type of pivotable propeller device as previously presented in Finnish patent applications Nos. 830373 and 853173. The propeller device 10 here comprises a body 11 supported against which a propeller nozzle 12 is fastened by means of a support structure. 13.

Innanför propellermunstycket 12 har man anordnat en propelleranordning 14 att rotera. Kraften införs med en lodrät axel 18 till propelleranordningen 10 som driver propelleraxeln 22 genom förmedling av en vinkelväxel 20, vid vilken axel propellems nav 15 är fäst och vilken propelleraxel 22 âr roterbart lagrad vid stommen 21 av vinkelvâxeln.Inside the propeller nozzle 12, a propeller device 14 has been arranged to rotate. The force is introduced with a vertical shaft 18 to the propeller device 10 which drives the propeller shaft 22 by means of an angular gear 20, to which shaft the propeller hub 15 is attached and which propeller shaft 22 is rotatably mounted to the body 21 of the angular gear.

I koventionella propelleranordningar är den främre delen av stommen 21 av vinkelväxeln utformad till en strömlinjeformad främre kåpa, men i lösningen enligt uppfinningen är den främre kåpan ersatt med ett roterande framstycke 16, vid vars yta man fäst plattformer 17. Framstycket 16 är anordnat attrotera med propellem 14 kring en gemensam rotationsaxel S-S. Framstycket 16 kan vara lagrat fritt roterbart vid stommen 11 av propelleranordningen, men i den mest fördelaktiga utföringsformen av uppfinningen är framstycket 16 anordnat att drivas. Avsikten med framstycket 16 och ﬂänsama 17 som fästs vid denna är att åstadkomma rörelse i issträngningen framför propellerdysan 12 och krossa isblocken framför propellerdysan 12 i sådana bitar att de ryms att löpa genom propellerdysan 12 eller styrs utanför propellerdysan. Plattformema 17 kan vara t. ex. raka eller spikfonniga, varvid de endast fungerar som iskrossare men å andra sidan kan de vara utformade att vara stigande t.ex. på ett sätt som presenteras i figurerna, varvid de på sätt och vis fungerar som en andra propeller och som en anordning som styr den krossade isen. Plattformema 17 är i ﬁgurema och rit- ningen ritade rätt så små men storleken av dessa kan också vara avsevärt större än den som presenterats i ﬁgurema, varvid skjut- och krosseffekten av dessa fås ßrbåttmd.In conventional propeller devices the front part 21 of the body 21 of the bevel gear is formed into a streamlined front cover, but in the solution according to the invention the front cover is replaced by a rotating front piece 16, to the surface of which platforms 17 are attached. The front piece 16 is arranged to rotate with the propeller 14 about a common axis of rotation SS. The front piece 16 can be mounted freely rotatably at the body 11 of the propeller device, but in the most advantageous embodiment of the invention the front piece 16 is arranged to be driven. The purpose of the front piece 16 and the fins 17 attached thereto is to effect movement in the ice string in front of the propeller nozzle 12 and to crush the ice blocks in front of the propeller nozzle 12 into such pieces that they can pass through the propeller nozzle 12 or be guided outside the propeller nozzle. The platforms 17 can be e.g. straight or spiky, whereby they only function as ice crushers but on the other hand they can be designed to be ascending e.g. in a manner presented in the figures, in which case they function as a second propeller and as a device which controls the crushed ice. The platforms 17 in the ﬁ gurema and the drawing are drawn quite small, but the size of these can also be considerably larger than that presented in the ﬁ gurema, whereby the pushing and crushing effect of these is obtained ßrbåttmd.

Propellerdysan 12 är på konventionellt sätt utformad på sådant sätt, att den smalnar av från sin ledkant l2a, tills den efter det smalaste stället av propellerdy- san 12, som i ﬁgurema och ritningen betecknas med referenssiffran A, fortsätter 10 15 20 25 30 503' 440 5 i huvudsak i cylinderform till utgångskanten l2b av propellerdysan. För att framstycket 16 med ﬂänsar 17 skall fungera på önskat sätt har det placerats på sådant sätt i förhållande till propellerdysan 12 att det är beläget vid det smalaste stället A av propellerdysan 12, i början av eller på den främre sidan av den cylinderfonniga andelen. Med detta försäkrar man sig om att isblocken krossas till så små bitar av de ryms att löpa genom det smalaste stället A av propellerdysan 12.The propeller nozzle 12 is formed in a conventional manner in such a way that it tapers from its hinge edge 12a, until after the narrowest point of the propeller nozzle 12, which in the gures and the drawing is denoted by the reference numeral A, it continues. 440 5 substantially in cylindrical shape to the exit edge 12b of the propeller nozzle. In order for the front piece 16 with ﬂ recesses 17 to function in the desired manner, it has been placed in such a way relative to the propeller nozzle 12 that it is located at the narrowest point A of the propeller nozzle 12, at the beginning of or on the front side of the cylindrical part. This ensures that the ice blocks are crushed into such small pieces that they can run through the narrowest point A of the propeller nozzle 12.

Ovan konstaterades redan att framstycket 16 som fungerar som iskrossare kan vara anordnad fritt roterbart i propelleranordningen 10 men mest fördelaktigt har den anordnats att vara driven. Ett genomföringsaltemativ för driften av framstycket 16 ' som fungerar som iskrossare har presenterats i figur 3. Såsom redan ovan har konstaterats införs kraften i utföringsfonnen enligt ﬁgur 3 till propelleraxeln 22 med en lodrät axel 18 genom förmedling av en vinkelväxel 20. Vinkelväxeln 20 består av ett första konkugghjul 19 på den lodräta axeln 18 samt ett andra konkugghjul 23 på propelleraxeln 22. I utföringsforrnen enligt ñgur 3 har man fortsatt propelleraxeln 22 förbi det främsta lagerstället till den främre sidan av stommen 21 av vinkelnväxeln och framstycket 16 som fungerar som iskrossare har på lämpligt sätt fästs vid nämnda propelleraxel 22. I lösningen enligt ﬁgur 3 roterar härvid framstycket 16 som fungerar som iskrossare i samma riktning som propellem 16 och med samma rotationsahastighet.It was already stated above that the front piece 16 which functions as an ice crusher can be arranged freely rotatably in the propeller device 10, but most advantageously it has been arranged to be driven. A bushing alternative for the operation of the front piece 16 'which acts as an ice crusher has been presented in Figure 3. As already stated above, the force is introduced in the embodiment according to Figure 3 to the propeller shaft 22 with a vertical shaft 18 by means of an angle gear 20. The angle gear 20 consists of a first sprocket 19 on the vertical shaft 18 and a second sprocket 23 on the propeller shaft 22. In the embodiment according to Figure 3, the propeller shaft 22 has been continued past the front bearing to the front side of the body 21 of the bevel gear and the front piece 16 which acts as an ice crusher. method is attached to said propeller shaft 22. In the solution according to Figure 3, the front piece 16, which acts as an ice crusher, rotates in the same direction as the propeller 16 and at the same rotational speed.

Drivlösningen enligt figur 3 torde kunna anse vara det bästa utföringsaltematívet av uppfinningen efter som det är enkelt till sin konstruktion och härvid det mest funktionssäkra. Driften av framstycket 16 som fungerar som iskrossare kan dock mekaniskt vara anordnad t.ex. på sådant sätt, att framstycket 16 anordnats att rotera i motsatt riktning i förhållande till propellem 16. Driften av framstycket kan härvid vara genomförd på tidigare känt sätt till t.ex. så som i den ñnska patentansökningen nr 861798. Konstruktionen av propelleranordningen blir dock mera komplicerad än lösningen som presenterats i figur 3. Rotationen av fram- stycket 16 kan dock också vara anordnad t.ex. elektriskt, hydrauliskt eller på 503 440 10 15 20 25 30 6 annat icke-mekaniskt sätt. Sådana sätt av driva anordningen gör dock konstruktio- nen av propelleranordningen 10 mera komplicerad och är härvid dyrare än det mekaniska drivssättet.The drive solution according to Figure 3 should be considered to be the best embodiment alternative of the invention as it is simple in its construction and thereby the most functionally reliable. However, the operation of the front piece 16 which functions as an ice crusher can be mechanically arranged e.g. in such a way that the front piece 16 is arranged to rotate in the opposite direction in relation to the propeller 16. The operation of the front piece can in this case be carried out in a previously known manner to e.g. as in the Danish patent application no. 861798. However, the construction of the propeller device becomes more complicated than the solution presented in figure 3. However, the rotation of the front piece 16 can also be arranged e.g. electrically, hydraulically or by other non-mechanical means. However, such modes of operation of the device make the construction of the propeller device 10 more complicated and are more expensive than the mechanical mode of operation.

I ﬁgurema 1-3 har driften av framstycket 16 som fungerar som iskrossare presente- rats i samband med en svängbar propelleranordning 10 som är försedd med vinkelväxel 20. Uppfinningen kan dock också tillämpas i samband med kon- ventionella propelleranordningar med dysa och detta har man strävat att åskåd- liggöra schematiskt i figur 4. I figur 4 har stommen på fartyget betecknats med referenssiffran 5. Kraften införs i propellem 34 med en propelleraxel 42 som på konventionellt sätt är lagrad vid stommen 5 av fartyget. Kring propellem 34 har anordnats en propellerdysa 32 som på lämpligt sätt är fäst vid stommen 5 av fartyget. Fästorganen har inte presenterats i ﬁgur 4. I utföringsformen enligt ﬁgur 4 har man fortsatt propelleraxeln 42 så långt från fartygets stomme 5 att man mellan propellem och stommen 5 kunnat anordna ett framstycke 36 som är försett med plattformer 37 vilket framstycke på lämpligt sätt är fäst vid propelleraxeln 42 där också propellernaven 35 är fast. I utföringsformen enligt ﬁgur 4 roterar framstycket 36 som fungerar som iskrossare härvid tillsammans med propellem 34. Vad gäller placeringen av framstycket 36 följer man samma princip som redan ovan beskrevs, framstycket är alltså placerat vid det smalaste stället A av pro- pellerdysan 32 eller på den främre sidan av denna.In Figures 1-3, the operation of the front piece 16 which acts as an ice crusher has been presented in connection with a pivotable propeller device 10 which is provided with an angular gear 20. However, the invention can also be applied in connection with conventional propeller devices with a nozzle and this has been sought. to be shown schematically in Figure 4. In Figure 4, the hull of the ship is denoted by the reference numeral 5. The force is introduced into the propeller 34 with a propeller shaft 42 which is mounted in a conventional manner at the hull 5 of the ship. Arranged around the propeller 34 is a propeller nozzle 32 which is suitably attached to the hull 5 of the ship. The fasteners have not been presented in Figure 4. In the embodiment according to Figure 4, the propeller shaft 42 has been continued so far from the ship's body 5 that it has been possible to arrange between the propeller and the body 5 a front piece 36 which is provided with platforms 37 which front piece is suitably attached to the propeller shaft 42 where also the propeller hub 35 is fixed. In the embodiment according to Figure 4, the front piece 36, which acts as an ice crusher here, rotates together with the propeller 34. As regards the placement of the front piece 36, the same principle as already described above is followed, the front piece is thus placed at the narrowest point A of the propeller nozzle 32 or front side of this.

Propelleranordningen med dysa i ﬁgur 4 har allmänt betecknats med referens- siffran 30 och ingångskanten av propellermunstycket 32 med referensbeteckningen 32a och utgångskanten med referensbeteclcningen 32b. Ãvenom propelleranord- ningen 30 med dysa enligt uppfinningen också kan genomföras som en kon- ventionell lösning enligt ﬁgur 4 kan det i detta sammanhang dock uppstå ett problem t.ex. vad gäller lagringen av propelleraxeln 42 då propelleraxeln 42 fortsatts så att den är längre än i konventionella lösningar. Härvid kan lösningen enligt uppfinningen anses vara den mest fördelaktiga i utföringsformen enligt ﬁgurema 1-3. Tillämpningen av uppfinningen är i ﬁgurema 1-3 mera fördelaktig 503 440 7 också på den grund att framstycket 16 och plattformerna 17 däri kan utformas friare än i lösningen enligt figur 4.The propeller assembly with nozzle in Figure 4 is generally designated by the reference numeral 30 and the inlet edge of the propeller nozzle 32 by the reference numeral 32a and the exit edge by the reference numeral 32b. Although the propeller device 30 with nozzle according to the invention can also be implemented as a conventional solution according to Figure 4, a problem may arise in this context, e.g. as regards the storage of the propeller shaft 42 when the propeller shaft 42 has been continued so that it is longer than in conventional solutions. In this case, the solution according to the invention can be considered to be the most advantageous in the embodiment according to Figures 1-3. The application of the invention is more advantageous in Figures 1-3 also on the grounds that the front piece 16 and the platforms 17 therein can be designed more freely than in the solution according to Figure 4.

Ovan har uppfinningen beskrivits endast som exempel genom hänvisning till ﬁgurerna och ritningen. Med detta vill man dock inte begränsa uppfinningen till att beröra endast de i figurema presenterade exemplen, utan många modifieringar âr möjliga inom ramen för den uppñnningstanke som deñnierats av bifogade patentkrav.The invention has been described above by way of example only by reference to the figures and the drawing. However, this is not intended to limit the invention to only the examples presented in the figures, but many modifications are possible within the scope of the inventive concept defined by the appended claims.

Claims

503 440 10 15 20 25 30 35 PATENT CLAIMS

Propeller device with nozzle, (10, 30) inside which a propeller is arranged, which propeller device (12, 32), (14, 34) is characterized therefrom, (14, 34) in the suction side of the propeller on the same rotary SS) (14, 34) rotate inside the propeller nozzle arranged a rotating front piece (16, 36) provided with blades (17, 37) corresponding to projections and which acts as ice- comprises an annular propeller nozzle driven by a propeller shaft (22, 42) , in front of the propeller arranged that the axle axis as the propeller or crusher, in which the largest radial dimension of said blade (17, 37) or corresponding projections, calculated from the axis of rotation (SS), is substantially smaller than the corresponding dimension of the propeller (14 , 34).

Device according to claim 1, characterized in that the front piece (16, 36) acts as an ice crusher and is provided with blades (17, 37) as functional or corresponding projections are provided with operation.

Device according to claim 1, characterized in that the front piece (16, 36) acts as an ice crusher and is provided with blades (17, 37) as functional or corresponding projections are freely rotating.

4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the front piece (16, 36) which acts as an ice crusher is arranged to rotate in the same direction of rotation as the propeller (14, 34).

5. Device according to claim 4, characterized in that the front piece (16, 36) (22, 42) of the propeller for rotating is attached to the shaft thereof.

Device according to claim 1 or 2, wherein the driving force is obtained to the propeller shaft (22) by means of a conveyor (13) (20), characterized in that the front piece (16) of a vertical shaft and an angular gear can - SOm 10 15 Is operated as an ice crusher and is provided with blades (17) arranged to rotate in the opposite direction of rotation relative to the propeller (14).

7. Device according to claim 1, 2 or 6, characterized in that the front piece (16) which functions as an ice crusher is provided with electric drive.

Device according to claim 1, 2 or 6, characterized in that the front piece (16) which functions as an ice crusher is provided with hydraulic operation.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the front piece (16, 36) which acts as an ice crusher has been placed in the axial direction on the narrowest point (A) of the propeller nozzle (12, 32).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the blades (17, 37) of the front piece (16, 36) are designed so that they are ascending or on the front side thereof. in such a way that their direction deviates from the direction of the axis of rotation (S-S).