SE512330C2 - Anordning vid vattenfarkost med ventilerad propeller - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 'l i 111111' 512 330 kavitation tenderar att uppkomma på propellerns sugsida kan bortskaffas.

Ventileringen bör också vara sådan att propellerbladen under den största delen av sin rotation, t ex upp till 90% av sin rotation, får arbeta i vatten, medan de under en mycket liten del av sin rotation får arbeta i luft. l detta sistnämnda steg avlastas undertrycket på propellerbladets sugsida, vilket starkt minskar risken för uppkomst av kavitation. _ Ventileringen av en ytvattendrivande propeller som i sin helhet arbetar under vattenytan har i sin tur medfört speciella problem.

Enligt uppfinningen har propellernavet större diameter än den fenliknande skrovdelens bredd vid ovankanten på propellernavet, och är drevkroppen förlängd framåt till bildande av en torpedliknande kropp med strömlinjeform.

Den som ett slags torped utformade drevkroppen har lämpligen cirkulärt tvärsnitt, och torpeden slutar vid propellern, och har en längd som är cirka 10-20 gånger större än torpeddelens största diameter, allra helst cirka 12-16 gånger större än torpeddiametern. Fenan med torpeddelen kan vid sin främre ände lämpligen övergå uppåt i den ordinarie skrovkropps- delen i form av en klipperstävliknande del, alltså lett slags C-formation.

En speciell fördel med anordningen enligt uppfinningen är vidare att propellern kan anordnas med sin propelleraxel löpande horisontellt, vilket ger optimalt god framdrivningsförmåga.

Uppfinningen avser sålunda en anordning vattenfarkoster av enskrovs- eller flerskrovstyp och försedd med en ventilerad propeller av s k ytvattendrivande typ, speciellt vattenfarkoster avsedda att framdrivas med hög fart över vatten, - vilken medger användning av en ytvattendrivande propeller trots att propellern i sin helhet är förlagd under vattenytan, - vilken ger minimal lyftkraft vid sin rotation, och där rotationen endast ger en sidokraft som kan göras försumbart liten och kan inhiberas vid användning av propellrar med dubbelmontage, - vilken är utformad med en nedåt konforrriad fenliknande skrovdel, som skapar en luftpelare ned till propellernavet, vilken ger en avlastning av undertrycket på propellerbladen för varje propellervarv, och - vilken är utformad på sådant sätt att propelleraxeln kan monteras med axeln löpande horisontellt. ll 'lO 'l5 20 25 30 35 qiffli' "5 512 330 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 schematisk perspektivbild snett bakifrån av en vattenfarkost enligt uppfinningen med speciell bottenform.

Figur 2 visar ett litet avsnitt av aktern på farkosten i figur 1 sedd från sidan, och figur 3 visar samma farkost sedd rakt akterifrån. Figur 4 visar en alternativ utformning av den fenliknande skrovdelen enligt uppfinningen hos en katamaran sedd snett bakifrån, och figur 5 visar schematiskt funktionen av ventileríngen av propellern sett i fyra successiva projektioner. Figur 6 är en sidovy av en del av ett .skrov hos en farkost enligt uppfinningen. Figur 7 visar en farkost av enskrovstyp försedd med en fenliknande tillsats i enlighet med uppfinningen. Figur 8 visar på motsvarande sätt uppfinningen applicerad på en katamaran av sidköls- svävartyp (SES-farkost = Surface Effect Ship), och figur 9 visar uppfinningen applicerad på en trimaran. g l figurerna 1, 2 och 3 visas alltså en farkost med på speciellt sätt utformad botten, vilken är anpassad för att möjliggöra en ventilering av propellrar av ytvattendrivande typ. Fartyget, vilket i detta fall visas med ett katamaranskrov har en överbyggnad 1, ett babordsskrov 2 och ett styrbordsskrov 3. På undersidan av vardera skrovet 2, 3 finns ett slags fenkropp 4, som i det visade fallet har väsentligen planparallella sidor.

Aktern 5 på farkosten är platt avskuren vinkelrätt,mot farkostens långskeppslinje och är i huvudsak lodrät. Vid botten av vardera fenan 4 visas en propeller 6 som är lagrad i ett nav eller ett drevhus 7. Propellern 6 arbetar i sin helhet under vattenytan 8 vid alla farter hos farkosten.

Genom denna form på skrov 2, 3 och akter 4 bildas en sådan vattenströmning förbi propellern 6 att luft sugs ned mot centrum på propellern 6 i en smal, pelarliknande luftström 9, så som antyds i figurerna 2 och 3. Luften följer i huvudsak fenan 4 nedåt. Luftströmningen kan bilda en svagt konisk vinkel nedåt med sådan längd i farkostens långskeppsriktning, att propellerbladet passerar luftströmmen när den passerar sitt översta läge, företrädesvis i en vektor av rotationscirkeln av 5-30°. I många fall anses det som en nackdel att luft sugs ned till propellern, men vid s k ytvattendrivande propellrar det tvärtom en stor fördel Vid ytvattendrivande propellrar är det nödvändigt att propellern 10 15 20 25 30 35 qfllïl. 'ö '_ 512 330 ventileras. Bottenkonstruktionen skall sålunda vara sådan att propellern ventileras i en vektor av t ex 5-30° av propellerns rotationscirkel, och detta åstadkoms genom att skrovet är utformat med en undre fena 4, och att farkosten har en platt, väsentligen lodrät akter 5, och att propellern vid marschfart och högre farter ligger på en viss förutbestämd nivå under vattenytan, dit baksugs-luftströmmen når, och på visst förutbestämt avstånd bakom akterspegeln.

I figur 4 visas en skrovfena 4, som kan vara utförd i ett stycke med skrovet, eller som kan utformas som en separat enhet, vilken monteras mot botten på en befintlig farkost. Fenan 4 är utformad som en nedåt bågformat avsmalnande fenkropp. Fenan är så djup att propellern 6 i sin helhet arbetar under vattenytan 8, även vid måttlig till hög fart.

Genomsnittsbredden på fenan är väsentligt mindre än diametern på propellern 6. Tangenten för den bågformade fensidan 10 minskar i riktning nedåt och närmar sig eller utgör värdet 0° vid propellernavet 7, dvs att tangenten är riktad vertikalt. Vinkeln mellan propellercentrum och de punkter där fensidorna 10 möter vattenytan 8 karl variera från cirka i10° till i45°, räknat från en vertikal linje genom propellercentrum. Även vid den i figurerna 4 och 5 visade utföringsformen sträcker sig akterspegeln 5 hos fenorna vinkelrätt mot farkostens långskeppslinje, och i vertikal led kan akterspegeln 5 sträcka sig vertikalt. Såsom antyds i figur 6 kan dock akterspegeln sträcka sig i en vinkel uppåt-framåt från propellernavet 7 en vinkel v1 av upp till 45°. Det är också möjligt att låta akterspegeln sträcka sig uppåt-bakåt i en vinkel v2 om upp till 45°, om plats finns för fri propellerrörelse.

Fenan 4 kan ha sin minsta bredd vid navet 7. För bästa funktion är navet förlängt framåt till bildande av en torpedliknande kropp 1 1, vilken sträcker sig framåt ett stycke motsvarande 10-20, eller företrädesvis - omkring 12-16 gånger torpedens diameter. Torpeöen 1 1 sträcker sig i längdriktningen vid full fart framåt hos farkosten parallellt med vattenytan 8. Torpeden har lämpligen sådan strömlinjeform att den ger optimalt litet vattenmotstånd. Vid sin framkant övergår fenan i en klipperstäv 12 eller C-formation.

När farkosten framförs i måttlig till hög hastighet sugs en pelare 9 av luft ned mot propellern 6 och propellernavet 7. Luftpelaren 9 bör vara så smal som möjligt för att inte onödigtvis minska propellerns 10 15 20 25 30 35 fflï' 'ä 512 330 drivkraftförmåga. Även en mycket smal luftpelare 9 åstadkommer den önskade avlastningen av undertrycket på propellerbladen när dessa passerar genom luftpelaren. Luftpelaren 9 lämnar en luftskugga 13 bakom den framfarande farkosten, vilken luftskugga undan för undan minskar och försvinner. Vid den form på fenan 4 och torpedkroppen 1 1 som visas i figurerna 4 och 5 bildar luftskuggan 13 en upp och nedvänd nyckelhålsform, så som antyds schematiskt i fyra stycken skrafferade projektioner i figur 5.

När propellern roterar arbetar varje propellerblad över den största delen av sitt rotationsvarv i vatten, företrädesvis över 90% av sitt arbetsvarv. Under arbetet i vatten utvecklas successivt mycket en stor tryckkraft mot propellerbladets bakåt vända sida, trycksidan, och på motsvarande sätt bildas ett successivt ökande undertryck på propellerbladets framåt vända sida, sugsidan. Detta undertryck skulle kunna skapa kavitation om inte luftpelaren 9 funnes, men så snart som propellerbladet kommer in i luftpelaren 9 avlastas undertrycket på propellerbladet. När propellerbladet därefter passerar in i vattnet vid sidan av luftpelaren börjar ånyo undertryck att byggas upp på propellerbladets framåt vända sugsida, och på detta sätt upprepas en cykel av undertryck och avlastning av detta undertryck.

När propellerbladet efter passage av luftpelaren 9 undan för undan går in i vattnet uppkommer ett visst tryck i sidled. Detta tryck är av försumbar styrka och påverkar inte märkbart propellerns framdrivningsförmåga. Vid dubbelmontage och motroterande propellrar upphävs sidtrycken från de två propellrarna.

Den ventilerade propelleranordningen i den fenliknande kroppen kan utformas som en del av ett farkostskrov, men den kan alternativt också utformas som en separat enhet vilken monteras mot botten på ett skrov eller en skrovdel. l figur 6 visas en farkost enligt uppfinningen sedd från sidan. Det framgår att fenkroppen 4 sträcker sig i horisontellt . Med de bågformade (sinusformade) linjerna bakom propellern antyds propellerns rörelse i vattnet. Det antyds också att drivmotorn 14 kan vara monterat på lämpligt ställe i det ordinarie skrovet och kan överföra motorkraften till propellern via en vinkelaxel 15, elektriskt eller hydrauliskt. . 10 I* l'~'|- *r i 512 530 ~ I figur 7 visas en enskrovsbåt med en drivanordning enligt uppfinningen med ytvattendrivande propeller, där drivanordningen är utformad som en separat enhet som på lämpligt sätt monterats fast mot båtskrovet. Figur 8 visar en katamaran av SES-typ (Surface Effect Ship, vilket kan översättas med "sidkölssvävare"), där de två mittskroven 16 är av fenkroppstyp enligt uppfinningen och är försedda med ytvattendrivande propellrar, och där det mellan vartdera mittskrovet 16 och ytterskrovet 17 bildas en luftfylld sidkölskammare 18 som utgör ett slags bärkudde som bär upp och stabiliserar farkosten när den framförs med måttlig till hög hastighet. Figur 9 visar en tämligen konventionell trimaran som är försedd med tre stycken fenkroppar med tillhörande torpedkroppar och ytvattendrivande_propellrar. 10 F 512 HÃNVISNINGSSIFFROR överbyggnad skrov skrov fena akter propeller nav vattenytan Iuftström (Oæflflïflfl-PQJIU* 330 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1l"l'i| fensida torpedkropp klipperstäv luftskugga motor vinkelaxel mittskrov ytterskrov sidkölskammare

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 |1l1| *s i 512 .san 8 PATENTKRAV

1. Anordning vid vattenfarkoster av enskrovs- eller flerskrovstyp och försedda med ett drev eller ett nav uppbärande en ventilerad propeller (6) av s k ytvattendrivande typ, där skrovet (2, 3) är utformat med en undre fenkropp eller fenliknande skrovdel (4; 11), och där drevet eller navet med den ytvattendrivande propellern (6) är monterat nära intill botten på den fenliknande skrovdelen (4; 1 1), och den fenliknande skrovdelen (4) är så djup att propellern (6) vid alla farter på farkosten arbetar helt under vatten på en nivå under vattenytan, och där den fenliknande skrovdelen (4) är utformad så att den vid farkostens fram- föring i måttlig till hög fart skapar en nedsugning av en strutliknande baksugs-luftström (9), vilken luftström följer akterspegeln (2, 3) på fenan (4) och fortsätter till ett visst avstånd bakom akterspegeln, kännetecknad - av att av att propellernavet (7) har större diameter än den fenliknande skrovdelens (4) bredd vid ovankantenvpå propellernavet (7), - och av att drevkroppen är förlängd framåt till bildande av en torpedliknande kropp (11) med strömlinjeform.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att den torpedliknande kroppen (11) är 10-20, eller företrädesvis omkring 12-16 gånger längre än dess största diameter.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att den torpedliknande kroppen (1 1) vid sin främre ände övergår i botten på farkostens huvudskrov i en klipperstävformation eller C-formation (12).

4. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den fenliknande kroppen utgör en separat enhet som är anordnad att kunna monteras mot undersidan av en enskrovsfarkost eller mot varje skrov hos en flerskrovs-farkost. _

5. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att den fenliknande skrovdelen (4) sträcker sig transversellt mot farkostens längdriktning har en genomsnittlig bredd i denna riktning som är väsentligt mindre än diametern på propellern (6).

6. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den fenliknande skrovdelen (4) är konformad med konkava sidor (10) och är plant avskuren i bakre ände och sträcker sig vertikalt uppåt, eller i en vinkel uppåt-framåt eller uppåt-bakåt från sin botten av högst 45°, varvid i? 512 330 i" den strutliknande baksugs-luftströmmen (9) bakåt farkosten vid dennas framföring bildar en successivt minskad nyckelhålsliknande luftkammare.

7. Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att den fenliknande skrovdelens (4) konkava sidor (10) bildar tangenter av O° (vertikala) vid propellernavet (7) och har sådan konform, att vinkeln mellan propellercentrum och den punkt där fensidorna (10) möter vattenytan är högst 45° räknat åt vardera hållet från en vertikal linje genom propellercentrum.