SE531482C2

SE531482C2 - Arrangements for propulsion and steering of a ship

Info

Publication number: SE531482C2
Application number: SE0500895A
Authority: SE
Inventors: Goeran Pettersson; Kaare Kroevel Nerland
Original assignee: Rolls Royce Ab
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2009-04-21
Also published as: CN101184663A; SE0500895L; CN100586792C

Description

l0 15 20 25 30 35 Eišﬁ 482%. ett ytterligare syfte med uppfinningen att erbjuda ett arrangemang för styrning och ﬁamdrivning, vilket arrangemang har förbättrad manövrerbarhet utan att öka rodermaskineriets vridmoment. l0 15 20 25 30 35 Eiš ﬁ 482%. A further object of the invention is to provide an arrangement for steering and propulsion, which arrangement has improved maneuverability without increasing the torque of the rudder machinery.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Enligt uppﬁnningen innefattar ett arrangemang för framdrivning och styrning för ett fartyg en roterande propeller med ett nav och ett eller ﬂera propellerblad. Företrädesvis har propellem åtminstone två propellerblad. Ett svängbart roder är anordnat bakom propellem i fartygets rörelseriktriing. Rodret är vridet, dvs. krökt istället tör plant. En strömlinj eforrnad 'framdrivningsbulb är integrerad med rodret och placerad bakom propellem på så sätt att havsvatten som pressas bakåt av propellem kommer att strömma runt bulben. Bulbens framände är åtskiljd från propellem och dess nav, genom en spalt.DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the invention, an arrangement for propulsion and steering for a ship comprises a rotating propeller with a hub and one or more of its propeller blades. Preferably, the propeller has at least two propeller blades. A pivotable rudder is arranged behind the propeller in the ship's direction of movement. The rudder is turned, ie. curved instead dries flat. A streamlined propulsion bulb is integrated with the rudder and located behind the propeller in such a way that seawater forced backwards by the propeller will flow around the bulb. The front of the bulb is separated from the propeller and its hub by a gap.

Spalten mellan bulben och propellem överbryggas av en navkapsel. I föredragna utfóringsfonner av uppﬁnningen möter navkapseln bulben vid ett läge mellan propellem och den del av bulben där bulben uppnår sin maximala diameter. Navkapseln och den främre änden av bulben är utformade att upprätthålla ett konstant avstånd mellan bulben och navet, då rodret svängs.The gap between the bulb and the propeller is bridged by a hub cap. In preferred embodiments of the invention, the hub cap meets the bulb at a position between the propeller and the part of the bulb where the bulb reaches its maximum diameter. The hub cap and the front end of the bulb are designed to maintain a constant distance between the bulb and the hub as the rudder turns.

Bulbens maximala diameter kan vara lika med propellernavets diameter. I fördelaktiga uttöringsforrner av uppﬁnningen är dock bulbens maximala diameter större än propellernavets diameter. Propellernavets maximala diameter kan vara från l % till 40 % större än propellernavets diameter och företrädesvis 20 % större.The maximum diameter of the bulb can be equal to the diameter of the propeller hub. In advantageous forms of drying out of the invention, however, the maximum diameter of the bulb is larger than the diameter of the propeller hub. The maximum diameter of the propeller hub can be from 1% to 40% larger than the diameter of the propeller hub and preferably 20% larger.

Bulben kan sträcka sig längs en axel som är parallell med eller koaxiell med propellerns rotationsaxel, men i en alternativ uttöringsform kan den också sträcka sig längs en axel som deﬁnierar en spetsig vinkel gentemot propellerns rotationsaxel. I den alternativa uttöringsformen kan bulbens bakre ände ligga på en nivå ovanför bulbens främre ände, så att vinkeln mellan bulben och propelleraxeln är 1°-14°. Vinkeln mellan bulben och propelleraxeln är företrädesvis 3°-5°.The bulb may extend along an axis parallel to or coaxial with the axis of rotation of the propeller, but in an alternative form of ejection it may also extend along an axis which ﬁ points at an acute angle to the axis of rotation of the propeller. In the alternative embodiment, the rear end of the bulb may be at a level above the front end of the bulb, so that the angle between the bulb and the propeller shaft is 1 ° -14 °. The angle between the bulb and the propeller shaft is preferably 3 ° -5 °.

I vissa uttöringsformer av uppfinningen minskar rodrets vridning från en främre ände intill propellem till en bakre ände som är en distal ände i förhållande till propellem, så att rodrets bakre ände sträcker sig längs en rak linje. I andra uttöringsformer är åtminstone en del av rodret kontinuerligt vriden från en fräxnre ände av rodret till en bakre ände av rodret. 10 15 20 25 30 35 Bulben delar företrädesvis rodret i en övre del och en nedre del som är vridna i motsatta riktningar i förhållande till varandra. I samtliga utföringsforrner är rodrets vridning störst i området för bulben och minskar med avståndet ﬁån bulben. Företrädesvis minskar vridningen linjärt med avståndet från bulben. Rodrets maximala vridning kan vara upp till l5°.In certain embodiments of the invention, the rotation of the rudder decreases from a front end adjacent the propeller to a rear end which is a distal end relative to the propeller, so that the rear end of the rudder extends along a straight line. In other embodiments, at least a portion of the rudder is continuously rotated from a fresher end of the rudder to a rear end of the rudder. The bulb preferably divides the rudder into an upper part and a lower part which are rotated in opposite directions relative to each other. In all embodiments, the rotation of the rudder is greatest in the area of the bulb and decreases with the distance from the bulb. Preferably, the rotation decreases linearly with the distance from the bulb. The maximum rotation of the rudder can be up to 15 °.

KORTFATTAD FIGURBESKRIVNING Fig. 1 visar ett arrangemang enligt föreliggande uppfmning, anordnat i ett fartygs akter.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows an arrangement according to the present invention, arranged in the stern of a ship.

Fig. 2 visar arrangemanget enligt Fig. l i större detalj.Fig. 2 shows the arrangement according to Fig. 1 in greater detail.

Fig. 3 visar ett tvärsnitt av rodret i Fig. 2.Fig. 3 shows a cross section of the rudder in Fig. 2.

Fig. 4 visar ett annat tvärsnitt av rodret.Fig. 4 shows another cross section of the rudder.

Fig. 5 visar rodret sett från ovan.Fig. 5 shows the rudder seen from above.

Fig. 6 visar ett tvärsnitt enligt en altemativ utföringsforrn.Fig. 6 shows a cross section according to an alternative embodiment.

Fig. 7 visar ett annat tvärsnitt av samma utiöringsform som visas i Fig. 6.Fig. 7 shows another cross section of the same embodiment as shown in Fig. 6.

Fig. 8 visar rodret och navkapseln från ovan, då rodret är i en neutral position.Fig. 8 shows the rudder and hub cap from above, when the rudder is in a neutral position.

F ig. 9 visar en vy över rodret liknande den i Fig. 8, men där rodret är svängt för att bringa fartyget att ändra rörelseriktning.F ig. Fig. 9 shows a view of the rudder similar to that of Fig. 8, but where the rudder is pivoted to cause the ship to change direction of movement.

Fig. 10 är en vy liknande den i Fig. 2, men visande en annan utföringsforrn av uppﬁnningen.Fig. 10 is a view similar to that of Fig. 2, but showing another embodiment of the invention.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen kommer nu att beskrivas i större detalj med hänvisning till Fig. l och 2.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention will now be described in greater detail with reference to Figs. 1 and 2.

Såsom kan ses i Fig. l är det uppfmningsenliga arrangemanget l för styrning och framdrivning av ett fartyg 2 monterat i den aktre delen av ett fartyg 2. Det uppﬁnnings- enliga arrangemanget innefattar en roterande propeller som är monterad på en drivaxel 4. Då propellern drivs av drivaxeln 4 kommer propellem 3 att driva fartyget 2 framåt i riktning av pilen A (det skall förstås att drivningen också kan kastas om för att bringa fartyget att gå akterut). Då fartyget 2 drivs framåt av propellern 3 kommer vatten som har passerat propellern 3 att röra sig bakåt mot ett svängbart roder 6 som är beläget nedströms propellern 3, dvs. bakom propellern 3. I detta sammanhang skall termerna "nedströms" och "bakom" tolkas i förhållande till fartygets framåtgående rörelserikming (såsom indikerad av pilen A). Rodret 6 är monterat på en roderhjärtstock 7 som kan svängas för att styra rodrets 6 position.As can be seen in Fig. 1, the inventive arrangement 1 for steering and propulsion of a vessel 2 is mounted in the aft part of a vessel 2. The inventive arrangement comprises a rotating propeller mounted on a drive shaft 4. When the propeller is driven of the propulsion shaft 4, the propeller 3 will propel the ship 2 forward in the direction of the arrow A (it should be understood that the propulsion can also be reversed to make the ship go aft). When the vessel 2 is propelled forwards by the propeller 3, water which has passed the propeller 3 will move backwards towards a pivotable rudder 6 which is located downstream of the propeller 3, i.e. behind the propeller 3. In this context, the terms "downstream" and "behind" shall be interpreted in relation to the forward movement of the ship (as indicated by arrow A). The rudder 6 is mounted on a rudder shaft 7 which can be pivoted to control the position of the rudder 6.

Propellern 3 har, såsom indikeras i Fig. 2, ett nav 5 på vilket propellerbladen är monterade. I princip kan propellern 3 ha endast ett propellerblad men företrädesvis har 10 15 20 25 30 35 531 4232 den åtminstone två propellerblad. Den kan också ha mer ån två blad. Till exempel kan den ha tre eller fyra blad.The propeller 3 has, as indicated in Fig. 2, a hub 5 on which the propeller blades are mounted. In principle, the propeller 3 can have only one propeller blade, but preferably it has at least two propeller blades. It can also have more than two leaves. For example, it may have three or four leaves.

En strömlinjefonnad bulb 10 kan integreras med rodret 6. Då propellern 3 är aktiv kommer vatten från propellem att strömma över bulben 10. Då vattnet strömrnar över den strömlinj efonnade bulben 10 ökas propellems verkningsgrad. Utan att vilja binda sig till någon viss teori antas det att bulben minskar rotationsförluster och kavitation bakom skruvpropellern 3 och att detta är orsaken till den ökade verkningsgraden.A streamlined bulb 10 can be integrated with the rudder 6. When the propeller 3 is active, water from the propeller will flow over the bulb 10. As the water flows over the streamlined bulb 10, the efficiency of the propeller is increased. Without wishing to be bound by any particular theory, it is assumed that the bulb reduces rotation losses and cavitation behind the screw propeller 3 and that this is the reason for the increased efficiency.

Bulben 10 är åtskiljd från propellern 3 genom en spalt e. Uppﬁnnarna har funnit att för en maximal verkningsgrad så bör denna spalt vara tillsluten. Av denna anledning har propellerns 3 nav 5 en navkapsel 13 som överbryggar spalten e mellan propellem 3 och bulben 10. Navkapseln 13 är integrerad med eller fast ansluten vid navet 5. Den roterar således tillsammans med navet 5. Detta ökar motståndet mellan vattnet och navkapseln.The bulb 10 is separated from the propeller 3 by a gap e. The inventors have found that for maximum efficiency this gap should be closed. For this reason, the hub 5 of the propeller 3 has a hub cap 13 which bridges the gap e between the propeller 3 and the bulb 10. The hub cap 13 is integrated with or fixedly connected to the hub 5. It thus rotates together with the hub 5. This increases the resistance between the water and the hub cap.

Till följd av detta minskar verkningsgraden något, även om det är marginellt. Av denna anledning bör navkapseln 13 företrädesvis vara relativt kort. Å andra sidan skulle det inte vara önskvärt att minska längden av navkapseln 13 till noll, eftersom det skulle göra det nödvändigt att öka längden av bulben 10 för att överbrygga spalten mellan bulben 10 och propellern. Då bulben 10 är integrerad med rodret skulle detta göra det svårare att svàga på rodret 6. Navkapselns 13 längd måste därför utgöra en kompromiss mellan delvis motsatta krav.As a result, the efficiency decreases slightly, even if it is marginal. For this reason, the hub cap 13 should preferably be relatively short. On the other hand, it would not be desirable to reduce the length of the hub cap 13 to zero, as this would make it necessary to increase the length of the bulb 10 to bridge the gap between the bulb 10 and the propeller. Since the bulb 10 is integrated with the rudder, this would make it more difficult to swing on the rudder 6. The length of the hub cap 13 must therefore constitute a compromise between partially opposite requirements.

Såsom indikeras i Fig. 2, 8 och 9 möter navkapseln 13 den uppströms eller främre änden 11 av bulben 10 i en övergång 14 där den främre änden 11 av bulben 10 sträcker sig in i en del av navkapseln 13. Bulben 10 behöver dock inte faktiskt komma i kontakt med navkapseln 13. I föredragna uttöringsfonner är det ett litet avstånd mellan navkapseln 13 och den ﬁ-ärnre änden ll av bulben 10. Såsom bäst ses i Fig. 8 och 9, kan rodret 6 svångas. Då rodret 6 svånges svångs det nödvändigtvis i förhållande till navkapseln 13.As indicated in Figs. 2, 8 and 9, the hub cap 13 meets the upstream or front end 11 of the bulb 10 in a transition 14 where the front end 11 of the bulb 10 extends into a part of the hub cap 13. However, the bulb 10 does not actually need come into contact with the hub cap 13. In preferred discharge shapes, there is a small distance between the hub cap 13 and the lower end ll of the bulb 10. As best seen in Figs. 8 and 9, the rudder 6 can be pivoted. When the rudder 6 is pivoted, it is necessarily pivoted relative to the hub cap 13.

För att undvika kontakt mellan navkapseln 13 och bulben 10 är navkapseln och den främre änden av bulben 10 utformade att upprätthålla ett konstant avstånd mellan bulben 10 och kapseln, då rodret 6 svänges. För att åstadkomma denna effekt kan bulbens 10 främre änden ll vara krökt och ha en krökning som motsvarar avståndet från roderhj årtstocken 7 till bulbens 10 främre ände 11.To avoid contact between the hub cap 13 and the bulb 10, the hub cap and the front end of the bulb 10 are designed to maintain a constant distance between the bulb 10 and the capsule when the rudder 6 is pivoted. To achieve this effect, the front end 11 of the bulb 10 may be curved and have a curvature corresponding to the distance from the rudder shaft 7 to the front end 11 of the bulb 10.

Navkapseln 13 bör företrädesvis möta bulben 10 i ett läge 14 mellan propellern 3 och den del av bulben 10 där bulben 10 når sin maximala diameter. Det skulle vara mindre föredraget att bringa övergången att sammanfalla med bulbens 10 maximala diameter.The hub cap 13 should preferably meet the bulb 10 in a position 14 between the propeller 3 and the part of the bulb 10 where the bulb 10 reaches its maximum diameter. It would be less preferable to make the transition coincide with the maximum diameter of the bulb 10.

Anledningen är att bulbens maximala diameter sammanfaller med det lägsta 10 15 20 25 30 35 53? 432 vattentrycket. Om övergången 14 sammaniöll med bulbens maximala diameter skulle detta således kunna skapa ett underlryck mellan navkapseln 13 och bulben 10.The reason is that the maximum diameter of the bulb coincides with the lowest 10 15 20 25 30 35 53? 432 water pressure. Thus, if the transition 14 coincided with the maximum diameter of the bulb, this could create a negative pressure between the hub cap 13 and the bulb 10.

I fördelaktiga utiöringsforrner av uppfinningen är bulbens 10 maximala diameter 1-40 % större än propellernavets 5 diameter. Experiment utförda av uppfmnarna indikerar att då bulbens maximala diameter är 20 % större än propellemavets 5 diameter så åstadkoms den största :förbättringen av verkningsgraden.In advantageous embodiments of the invention, the maximum diameter of the bulb 10 is 1-40% larger than the diameter of the propeller hub 5. Experiments carried out by the inventors indicate that since the maximum diameter of the bulb is 20% larger than the diameter of the propeller hub, the greatest improvement is achieved: the efficiency.

Rodrets utformning kommer nu att förklaras med hänvisning till F ig. 3-7. Enligt uppﬁnningen är rodret 6 vridet så att det har en lrrökt yta. Rodrets vridning kan uttryckas som den vinkel ß med vilken en del av rodret 6 avviker från ett vertikalt plan P då rodret år i en neutral position, varvid det vertikala planet P är det plan som definieras av roderhjärtstockens 7 axel och drivaxelris 4 axel. Rodrets 6 krökníng eller vridning motsvarar rotationsriktningen för det vatten som drivs bakåt av propellem 3 då propellem driver fartyget framåt. Rodret är vridet på så sätt att det möter det virvlande vatten som strömmar mot rodret 6. Rodrets maximala vridning finns i området runt bulben 10. Bulben 10 är belägen huvudsakligen koaxiellt i förhållande till propeller- axeln 4 eller drivaxeln 4 (för enkelhets skull används samma hänvisningsbeteckning 4 för att beteckna både drivaxeln och propelleraxeln, eftersom propelleraxeln samman- faller med drívaxeln 4). Av denna anledning kommer vattnets rotationsrörelse att ha olika riktningar över och under bulben. Därför är omrâdet omedelbart ovanför bulben 10 vridet/krökt i en riktning medan området omedelbart under bulben 10 är vridet/krökt i motsatt riktning. Rodrets 6 vridning ger den effekt att en del av energin i rotationsvattnet återvinns. Detta ökar verkningsgraden.The design of the rudder will now be explained with reference to Figs. 3-7. According to the invention, the rudder 6 is rotated so that it has a smoky surface. The rotation of the rudder can be expressed as the angle ß at which a part of the rudder 6 deviates from a vertical plane P when the rudder is in a neutral position, the vertical plane P being the plane defined by the axis of the rudder shaft 7 and the drive shaft axis 4. The curvature or rotation of the rudder 6 corresponds to the direction of rotation of the water driven backwards by the propeller 3 as the propeller drives the ship forwards. The rudder is rotated so that it meets the swirling water flowing towards the rudder 6. The maximum rotation of the rudder is in the area around the bulb 10. The bulb 10 is located mainly coaxially relative to the propeller shaft 4 or the drive shaft 4 reference numeral 4 to denote both the drive shaft and the propeller shaft, since the propeller shaft coincides with the drive shaft 4). For this reason, the rotational movement of the water will have different directions above and below the bulb. Therefore, the area immediately above the bulb 10 is rotated / curved in one direction while the area immediately below the bulb 10 is rotated / curved in the opposite direction. The rotation of the rudder 6 gives the effect that some of the energy in the rotating water is recovered. This increases the efficiency.

Enligt en uttöringsform som visas i Fig. 3-5 minskar rodrets 6 vridning från en främre ände 8 intill propellem 3 till en bakre ände 9 som är en distal ände i förhållande till propellem 3, så att rodrets 6 bakre ände 9 sträcker sig längs en rak linje. l utförings- formen enligt Fig. 3-5 är det också så att rodrets 6 vridning är störst i området för bulben 10 och minskar linjärt med avståndet från bulben 10. Fig. 5 är en vy från ovan över rodret 6, där både den övre och den nedre delen av det vridna rodret 6 kan ses. Här kan det ses hur rodrets 'frärnre ände 8 är vriden i en riktning ovanför bulben 10 och i motsatt riktning under bulben 10. För enkelhets skull visas inte bulben 10 iFig. 5.According to an embodiment shown in Figs. 3-5, the rotation of the rudder 6 decreases from a front end 8 adjacent the propeller 3 to a rear end 9 which is a distal end relative to the propeller 3, so that the rear end 9 of the rudder 6 extends along a straight line. In the embodiment according to Figs. 3-5 it is also the case that the rotation of the rudder 6 is greatest in the area of the bulb 10 and decreases linearly with the distance from the bulb 10. Fig. 5 is a view from above of the rudder 6, where both the upper and the lower part of the turned rudder 6 can be seen. Here it can be seen how the front end 8 of the rudder is turned in a direction above the bulb 10 and in the opposite direction below the bulb 10. For the sake of simplicity, the bulb 10 is not shown in Figs. 5.

Såsom kan ses i Fig. 5 är rodrets 6 bakre ände 9 inte vriden och den bakre änden 9 sträcker sig i en rak linje. Fig. 3 visar ett tvärsnitt av rodret motsvarande en övre ände 17 hos rodret 6. Såsom kan ses i Fig. 3 är den övre änden 17 av rodret 6 inte vriden. I Fig. 4 visas ett tvärsnitt som motsvarar en nedre ände 18 av rodret 6. Här ﬁnns det 10 15 20 25 30 35 EíÉHl iii-BE fortfarande en viss återstående vridning men vridningen, som representeras av vinkeln ß, är här mycket mindre än vridningen nära bulben 10. Anledningen till att vridningen minskar med avståndet från bulben är att vattnets rotation varierar med avståndet från propelleraxeln 4. Rodrets 6 maximala vridning ovanför eller under bulben 10 kan vara upp till l5°.As can be seen in Fig. 5, the rear end 9 of the rudder 6 is not twisted and the rear end 9 extends in a straight line. Fig. 3 shows a cross section of the rudder corresponding to an upper end 17 of the rudder 6. As can be seen in Fig. 3, the upper end 17 of the rudder 6 is not turned. Fig. 4 shows a cross-section corresponding to a lower end 18 of the rudder 6. Here, there is still some residual rotation, but the rotation represented by the angle ß is much smaller than the rotation here. near the bulb 10. The reason why the rotation decreases with the distance from the bulb is that the rotation of the water varies with the distance from the propeller shaft 4. The maximum rotation of the rudder 6 above or below the bulb 10 can be up to 15 °.

I det följ ande kommer en annan utiöringsform av rodret 6 att beskrivas med hänvisning till Fig. 6 och 7. I uttöringsforrnen enligt Fig. 6 och 7 är åtminstone en del av rodret 6 kontinuerligt vriden från en fräirire ände 8 av rodret 6 till en bakre ände 9 av rodret. Även då rodret 6 befmner sig i en neutral position kommer således den bakre änden 9 av rodret 6 att definiera en vinkel Q mot ett plan P som sammanfaller med propelleraxeln 4 (det skall förstås att emedan symbolen Q har använts för den bakre delen av rodret så indikerar denna symbol vridningsvinkeln, precis som symbolen ß gör). Det skall förstås att Fig. 6 representerar ett tvärsnitt av rodret 6 omedelbart under bulben 10, medan Fig. 7 representerar ett tvärsnitt av rodret omedelbart ovanför bulben 10. Det kontinuerligt krökta rodret ger effekten att en ärmu större del av den kinetiska energin i vattnet kan utvinnas. Detta resulterar i förbättrad eﬁekt.In the following, another embodiment of the rudder 6 will be described with reference to Figs. 6 and 7. In the embodiment of the rudder according to Figs. 6 and 7, at least a part of the rudder 6 is continuously rotated from a free end 8 of the rudder 6 to a rear end 9 of the rudder. Thus, even when the rudder 6 is in a neutral position, the rear end 9 of the rudder 6 will define an angle Q towards a plane P which coincides with the propeller shaft 4 (it should be understood that since the symbol Q has been used for the rear part of the rudder so this symbol indicates the angle of rotation, just as the symbol ß does). It is to be understood that Fig. 6 represents a cross section of the rudder 6 immediately below the bulb 10, while Fig. 7 represents a cross section of the rudder immediately above the bulb 10. The continuously curved rudder gives the effect that a larger portion of the kinetic energy in the water can recovered. This results in improved e ﬁ ekt.

Med hänvisning till Fig. 3-7 skall det också tydliggöras att vridníngsvinkeln ß inte behöver vara lika stor ovanför och under bulben. Med andra ord är vridningen inte nödvändigtvis symmetrisk runt bulben. I fördragna uttöringsformer av uppfinningen är vridningsvinkeln ß under bulben 10 och på ett visst avstånd från bulben, faktiskt mindre än vridningsvinkeln ß på samma avstånd ovanför bulben 10. Anledningen är som följer.With reference to Figs. 3-7, it should also be clarified that the angle of rotation ß need not be equal above and below the bulb. In other words, the rotation is not necessarily symmetrical about the bulb. In preferred embodiments of the invention, the angle of rotation ß below the bulb 10 and at a certain distance from the bulb is actually smaller than the angle of rotation ß at the same distance above the bulb 10. The reason is as follows.

Rodrets 6 vridning bör motsvara vattnets rotationsrörelse. Vattnets rörelse har en axiell komponent och en tangentiell komponent. Ovanför propelleraxeln är vattnet närmre fartygets 2 skrov. Detta tenderar att minska vattnets axiella hastighet. Till följ d av detta kommer den tangentiella komponenten av vattnets rörelse nedströms propellem 3 att vara relativt sett större jämfört med den axiella komponenten. Under propelleraxeln kan den tangentiella komponenten vara lika stor i absoluta termen, men den axiella komponenten är också större. Därför möter vattnet rodret 6 med en arman vinkel.The rotation of the rudder 6 should correspond to the rotational movement of the water. The movement of water has an axial component and a tangential component. Above the propeller shaft, the water is closer to the ship's 2 hull. This tends to reduce the axial velocity of the water. As a result, the tangential component of the movement of the water downstream of the propeller 3 will be relatively larger compared to the axial component. Below the propeller shaft, the tangential component may be equal in absolute terms, but the axial component is also larger. Therefore, the water meets the rudder 6 at a different angle.

En annan utföringsfonn avseende bulben kommer nu att förklaras med hänvisning till Fig. 10. I utföringsforrnen som visas i Fig. l och 2 sträcker sig bulben 10 längs en axel 15 som är parallell med eller koaxiell med propellerns 3 rotationsaxel. Det skall förstås att bulben 10 lämpligen är en rotationssymmetrisk kropp (dvs. att bulben 10 är symmetrisk runt en rotationsaxel). Axeln 15 längs vilken bulben 10 sträcker sig bör då förstås som axeln 15 för rotationssymmetri. Uppﬁnnarna har dock befunnit att ännu 10 15 20 25 30 35 E31 432 bättre resultat i många fall kan uppnås om bulben 10 sträcker sig längs en axel 15 (speciellt en axel 15 för rotationssyrnrnetri) som definierar en spetsig vinkel mot propellerns 3 rotationsaxel. Anledningen är att vattenﬂödet från propellem ofta kommer att röra sig något uppåt från propellem istället för att gå rakt bakåt. För att bringa vattnet att strömma symmetrisk runt bulben 10 bör bulben 10 således luta på liknande sätt. Om bulben 15 inte är symmetrisk runt en rotationsaxel, bör bulbens 15 axel beaktas som en rak linje från bulbens 10 ﬁ-ämre punkt till dess bakre punkt.Another embodiment of the bulb will now be explained with reference to Fig. 10. In the embodiments shown in Figs. 1 and 2, the bulb 10 extends along an axis 15 which is parallel to or coaxial with the axis of rotation of the propeller 3. It is to be understood that the bulb 10 is suitably a rotationally symmetrical body (ie that the bulb 10 is symmetrical about an axis of rotation). The shaft 15 along which the bulb 10 extends should then be understood as the shaft 15 for rotational symmetry. However, the inventors have found that even better results can be achieved in many cases if the bulb 10 extends along an axis 15 (especially an axis 15 for rotary oxygen triage) which defines an acute angle to the axis of rotation of the propeller 3. The reason is that the water flow from the propeller will often move slightly upwards from the propeller instead of going straight back. Thus, to cause the water to flow symmetrically around the bulb 10, the bulb 10 should tilt in a similar manner. If the bulb 15 is not symmetrical about an axis of rotation, the axis of the bulb 15 should be considered as a straight line from the 10 äm-point of the bulb to its rear point.

Den bakre änden 16 av bulben 10 ligger på en nivå ovanför den främre änden av bulben 10 och ett realistiskt mått på vinkeln mellan bulben 10 och propelleraxeln kan vara 1- l4°, varvid ett lärnpligt värde för många tillämpningar kan vara 3-5°.The rear end 16 of the bulb 10 is at a level above the front end of the bulb 10 and a realistic measure of the angle between the bulb 10 and the propeller shaft can be 1-14 °, whereby a learnable value for many applications can be 3-5 °.

Uppﬁnnarna har beﬁmnit att den uppﬁnningsenliga kombinationen av det vridna rodret, bulben och propellem med navkapseln resulterar i förbättrad verkningsgrad. Testresultat har visat att verkningsgraden kan öka med upp till 5 % vid användning av det upp- ﬁnningsenliga konceptet. Detta motsvarar direkt en liknande minskning av bränsle- förbrukningen. Beroende på de precisa omständigheterna för varje individuell tillämpning kan det vara möjligt att öka verkningsgraden med mer än 5 %. Det har också befunnits av uppfmnarna att fartygets manövrerbarhet förbättras.The inventors have intended that the inventive combination of the twisted rudder, bulb and propeller with the hub cap results in improved efficiency. Test results have shown that the efficiency can increase by up to 5% when using the inventive concept. This directly corresponds to a similar reduction in fuel consumption. Depending on the precise circumstances of each individual application, it may be possible to increase the efficiency by more than 5%. It has also been found by the inventors that the maneuverability of the ship is improved.

För den del av rodret och bulben som är belägen uppströms roderhj ärtstocken 7 (dvs. närmre propellem), bör den projicerade sidoarean företrädesvis vara 25-30 % av den totala roderarean (inkluderande den proj icerade arean för bulben 10). Uppﬁnnarna har beﬁmnit att om arean av rodret och bulben uppströms roderhjärtstocken representerar mer än 30 % av den totala roderarean, så kommer detta att resultera i ett negativt vridmoment på rodret. Rodret kommer då att tendera att svänga bort från den neutrala positionen och ett vridmoment måste läggas på för att förhindra rodret 6 från att svänga bort från den neutrala positionen. Om å andra sidan arean uppströms roderhj ärtstocken 7 är mindre än 25 % av den totala roderarean, kommer rodret att få en mycket stark tendens att antaga en neutral position. Det kommer då att krävas ett onödigt högt vridmoment för att svänga på rodret 6.For the part of the rudder and bulb located upstream of the rudder heart shaft 7 (ie closer to the propeller), the projected side area should preferably be 25-30% of the total rudder area (including the projected area of the bulb 10). The inventors have determined that if the area of the rudder and bulb upstream of the rudder stock represents more than 30% of the total rudder area, this will result in a negative torque on the rudder. The rudder will then tend to swing away from the neutral position and a torque must be applied to prevent the rudder 6 from swinging away from the neutral position. On the other hand, if the area upstream of the rudder core 7 is less than 25% of the total rudder area, the rudder will have a very strong tendency to assume a neutral position. An unnecessarily high torque will then be required to turn the rudder 6.

I en realistisk uttöringsform av uppfinningen kommer propellem vanligen att ha en diameter i intervallet l,5-6 m. Propellernavet kommer typiskt att ha en diameter som är 25-30 % av propellerdiametem. För en propeller med en diameter av 6 m kan navet då ha en diameter i intervallet 1,5-l ,8 m. Rodret kommer vanligen att ha en höjd som är jämförbar med propeller-ns diameter. 537 48E Emedan uppﬁnningen ovan har beskrivits i termer av ett arrangemang för styrning och framdrivning av ett fartyg skall det ñrstås att uppﬁnningen också kan förklaras i termer av ett fartyg som är försett med det uppfinningsenliga arrangemanget. Uppﬁnningen kan också beskrivas i termer av en metod för ombyggnad av ett fartyg, varvid metoden innefattar de steg som vore nödvändiga för att förse fartyget med det uppﬁnningsenliga arrangemang som beskrivs ovan.In a realistic embodiment of the invention, the propeller will usually have a diameter in the range of 1-6 m. The propeller hub will typically have a diameter that is 25-30% of the propeller diameter. For a propeller with a diameter of 6 m, the hub can then have a diameter in the range 1.5-1.8 m. The rudder will usually have a height which is comparable to the diameter of the propeller. 537 48E Since the invention has been described above in terms of an arrangement for steering and propulsion of a ship, it is to be understood that the invention may also be explained in terms of a vessel provided with the arrangement according to the invention. The invention can also be described in terms of a method for rebuilding a ship, the method comprising the steps that would be necessary to provide the ship with the inventive arrangement described above.

Claims

10 15 20 25 30 35 531 4Eš2 PATENTKRAV

1.)

2.)

3.)

4.)

5.)

6.)

Arrangement for ammunition and control of a ship (2), which arrangement comprises: a) a rotating propeller (3) with a hub (5) and at least two propeller blades, b) a pivotable rudder (6) arranged downstream of the propeller ( 3), c) on the rudder (6), a streamlined bulb (10) integrated with the rudder (6), which bulb is separated from the propeller (3) by a slot (e), and d) a capsule (13) on the propeller hub (5), which hub cap (13) bridges the gap (e) between the propeller (3) and the bulb (10), characterized in that the rudder is rotated and that the rudder rotation is greatest in the area of the bulb (10) and decreases linearly with the distance from the bulb (10), and that the angle of rotation (ß) at a certain distance ﬁ- from the bulb is smaller below the bulb than above the bulb. Arrangement according to claim 1, characterized in that the maximum diameter of the bulb (10) is 1-40% larger than the diameter of the propeller hub (5) and preferably 20% larger than the diameter of the propeller hub (5). Arrangement according to claim 1, characterized in that the bulb (10) extends along an axis (15) which is parallel to or coaxial with the axis of rotation of the propeller (3). Arrangement according to claim 1, characterized in that the bulb (10) extends along an axis (15) which defines an acute angle to the axis of rotation of the propeller (3). Arrangement according to claim 4, characterized in that the rear end (16) of the bulb (10) lies at a level above the front end of the bulb (10) and that the angle between the bulb (10) and the propeller shaft 1-144 °. Arrangement according to claim 1, characterized in that the hub cap (13) meets the bulb (10) in a position between the propeller (3) and the part of the bulb (10) where the bulb (10) reaches its maximum diameter. Arrangement according to claim 1, characterized in that the rotation of the rudder (6) decreases from an upper end (8) adjacent the propeller (3) to a rear end (9) which is a distal end relative to the propeller (3). , so that the rear end (9) of the rudder (6) extends along a straight line. 10 15 20 53 * i 482 10

Arrangement according to claim 1, characterized in that at least a part of the rudder (6) is continuously rotated from a lower end (8) of the rudder (6) to a rear end (9) of the rudder.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the hub cap (13) and the far end of the bulb (10) are designed to maintain a constant distance between the bulb (10) and the hub (13) when the rudder (6) is pivoted.

Arrangement according to Claim 1 or 8, characterized in that the maximum rotation of the rudder (6) is 15 °.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the rudder (6) is rotated in different directions above and below the bulb (10), respectively.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the part of the rudder (6) and the bulb (10) located upstream of the rudder heart shaft (7) has a projected side area which is 25-30% of the total projected side area of the rudder (6). ) and the bulb (10).

13.) Ships provided with an arrangement according to any one of claims 1-12.