SE531520C2 - Framdrivningsaggregat för en båt - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 531 520 Ju snabbar en båt är desto mer lider den av ett extra stort motståndsbidrag från växelhus och propellernav som befinner sig i vattnet. För att lösa detta används bl.a. ytskärande propellrar där propellernavet befinner sig ovanför vattnet medan endast propellerbladen skär igenom vattnet. Detta gör att motståndet blir minimerat för dessa snabbgående applikationer. För att ytterligare minska motståndet vid höga farter, bör en bàts trimvinkel ökas och ligga så nära den så kallade stampnings- vinkeln som möjligt. Med ett konventionellt ytskärande drev är det dock svårt att öka båtens trim närmare stampningsvinkeln, eftersom propellrarna lyfts ur vattnet när drevet trimmas ut, vilket minskar möjligheten att generera det önskade omtrim- mande momentet. När ett helt nedsänkt drev trimmar ut så bibehålls däremot propellern helt eller delvis under vattnet och genererar därmed ett större omtrim- mande moment än för motsvarande ytskärande drev.

Föreliggande uppfinning löser de diskuterade problemen och medger att centrum för ett framdrivningssystems propulsor kan förflyttas i vertikalled, utan att dess vinkel mot båtskrovet pâverkas, och att propulsorns verkan i vattnet kan styras helt god- tyckligt i 3 dimensioner. Detta medför att man kan optimera propellerns driftförhål- landen och båtskrovets gång i vattnet och sker genom uppfinningen får de utform- ning som framgår av det efterföljande självständiga patentkravet. Övriga patentkrav avser fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen.

I det följande kommer uppfinningen att beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritningar, där fig. 1 visar en första utföringsform av uppfinningen med framdrivningsmotorn i en pod i vattnet och konventionell hydraulisk styrningsmekanism, fig. 2 visar en andra utföringsform av uppfinningen med framdrivningsmotorn vertikalt anordnad ovanför vattnet och elektrisk styrmekanism, fig. 3 visar en annan vy över uppfinningen i fig. 2 som visar dess vertikal- förfiyttningsanordning med elektrisk kedjedrift och fig. 4 visar uppfinningen i fig. 2 med vertikalförflyttningsanordningen utbytt mot en som använder elektriska linjära ställdon.

Det grundläggande vid uppfinningen är att man monterar en elektrisk framdriv- ningsmotor 1 i ett vattenskyddande hölje 2 på akterspegeln på en bàt 13 på ett sådant sätt att hela framdrivningsaggregatet med propulsor 3 kan parallellförflyttas r 10 15 20 25 30 35 53"! SED vertikalled. På för INU-drev vanligt vis kan propulsorns vinkel mot båten styras runt en vertikal axel 4 för styrning av båten och runt en horisontell axel 5 för trimning med hydrauliska aktuatorer 6 av båtens läge i vattnet.

En mekanisk transmission där motorn sitter på insidan av skrovet och propellern pà utsidan kan inte vertikalt parallelljustera höjden på propellern. Eftersom den elekt- riska framdrivningen skapar möjligheter att både trimma riggen utåt och inåt och samtidigt justera riggen i höjdled kan motståndet minimeras genom att minsta möjliga yta av riggen befinner sig i vattnet samtidigt som man kan erhålla önskat omtrimmande moment för att uppnå en trlmvinkel på båten som ligger nära stampningsvinkeln.

Vid uppfinningen kan styranordningen 14 som ändrar båtens riktning och trim- anordningen 6 som ändrar båtens trim vara av för lNU-drev känt slag. l figuren 2 visas en utföringsform av uppfinningen där styranordningen 7 är utförd som en kuggkrans monterad runt framdrivningsmotorn med en mindre elektrisk drivmotor som driver densamma. Trimanordningen 6 är i figuren 2 utförd som enkel eller dubbelverkande hydrauliska kolvar i likhet med vad som är känt för INU-drev.

Vertikalförflyttningsanordningen visas i figuren 4 utförd påföljande sätt. En släde 8 är monterad i ett glidlager 9 som i sin tur år fastmonterat på insidan av akterspegeln för att uppta vrid- och böjmoment. Alternativt kan glidlagret naturligtvis vara monterat på utsidan av akterspegeln. Släden är vertikaltjusterbar med hjälp av ett par elekt- riska linjära ställdon 10 som i sin övre del är fästa i släden 8 och i sin nedre del fäst i glidlagrets 9 utsida. l stället för elektriska linjära ställdon kan hydrauliska aktuatorer användas. Avtätning mot havsvattnet sker med en dragspelsliknande gummibälg (ej visad) som täcker de nödvändiga slitsarna i akterspegeln.

Ett annat utförande av vertikalförflyttningsanordningen visas i figurerna 2 och 3. Här spelas släden 8 upp och ner i det fastmonterade glidlagret 9 med hjälp en kedja 11 som är i fäst i släden 8 och drivs av en elmotor 12 i kuggarangemang. Det är även möjligt att använda ett länkarrangemang helt upphängt på utsidan av akterspegeln.

Framdrivningsmotorn i det vattenskyddande höljet kan, såsom i figur 1, vara helt eller delvis nedsänkt i vattnet varvid höljet 2 bildar vad som kallas en pod. Framdriv- ningsmotorn sitter då i båtens längdriktning och har propulsorn 3 på en utgående 10 15 20 25 30 35 SIN 528 axel framför eller bakom elmotorn i anslutning till poden. Det är i vissa fall särskilt fördelaktigt att ha propulsorn framför elmotorn då en större del av drevet kan tillåtas trimmas utåt/bakåt utan att lyfta propulsorn ur vattnet. l en alternativ utformning enligt figur 2-4 driver framdrivningsmotorn 1 propulsorn 3 via ett vinkeldrev. Här är framdrivningsmotorn placerad ovanför vattnet. Fördelen med detta arrangemang är att varvtalet kan tillåtas ökas ytterligare då det år nödvändigt med ett vinkeldrev och utväxlingen i densamma kan optimeras för denna utformning. Ytterliga fördelar fås vid lågfart eller backmanöver då hela propulsorn kan nedsänkas i vattnet och rotera 360 grader runt styraxeln. Propulsorn kan naturligtvis även här vara riktad framåt eller bakåt.

Propulsorn 3 är i vissa tillämpningar lämpligen ett s.k. pumpjetaggregat, vilket visas i figur 1. Storleken på de komponenter som sticker ner i vattnet påverkar direkt det hydrodynamiska motståndet. Med storlek avses både total våt yta samt tvärsnitts- arean för den i vattnet nedsänkta delen av framdrivningsaggregatet.

För en elektrisk framdrivningsmotorn 1 nedsänkt i vattnet i en pod 2 är det av avgörande betydelse att kunna öka varvtalet så mycket som möjligt utan att förlora för mycket i framdrivningsverkningsgrad, eftersom det möjliga effektuttaget ökar linjärt med varvtalet. Resultatet blir att för ett visst effektuttag ger högre varvtal en mindre motor, vilket i sin tur innebär att det hydrodynamiska motståndet på den i vattnet nedsänkta poden blir så litet som möjligt samt att eventuella störningar i det så kallade medströmsfältet, det vatten som strömmar in i propulsorn 3, kan reduceras till följd av den geometriskt mindre elmotorn/poden, Höga varvtal är normalt något som undviks i propellersammanhang eftersom det ger upphov till kavitation, men en pumpjet med rätt utformning har större kavitationsmarginal än en konventionell propeller. l ett konventionellt arrangemang med en förbränningsmotor på insidan av skrovet som mekaniskt driver en propeller kan för farter upp till ca 35 knop en vanlig propeller användas el två stycken motroterande propellrar. För farter över 35 knop används med fördel ett vattenstråleaggregat eller en ytskärande propeller.

För vissa tillämpningar är därför en ytskärande propeller en lämplig propulsor. Till skillnad från ett konventionellt arrangemang med en inombordsmotor, där man enligt 10 15 5231 SEC! ovan kan få problem med att propellern lyfts för mycket ur vattnet vid trimning, kan man genom att ha elmotorn utanför skrovet på båtens akterspegei genom den vertikala förflyttningen av hela framdrivningsaggregatet justera in ett optimalt läge för den ytskärande propellern. l vissa tillämpningar, och dà framförallt med dragande propulsor, så kan med fördel eventuella avgaser och kylvatten släppas ut genom akterkant på pod eller propul- sornav. I de fall en ytskärande propeller används sä kan det i vissa fall vara fördel- aktigt med en halvöppen tunnel som täcker väsentligen den övre delen av propellern som kan utgöra bàde roderyta samt kyl- och avgaskanal.

Om framdrivningsaggregatet är utfört med en bottenmonterad fena kan den utöver viss styrande funktion även utgöra en integrerad kylare för olja eller annat värme- bärande medium. Oljekylare i form av stänkplàtar kan också monteras pà ovansida, och då särskilt med fördel i fallet med ytskärande propeller.

Claims (4)

10 15 20 25 531 520 Patentkrav:

1. Framdrivningsaggregat för en snabbgàende båt (13) som är fäst pà båtens akterspegel och innefattar en elektrisk framdrivningsmotor (1) i ett vattenskyddande hölje (2) som via en drivaxel är förbunden med en ytskärande propulsor (3). k ä n n e t e c k n a t a v att aggregatet är försett med en vertikalförflytt- ningsanordning (8,9,10;8,9,11,12) som förflyttar detsamma i vertikalled utan att påverka propulsorns vinkel mot båten, en trimanordning (6) som runt en horisontell axel (5) ändrar propulsorns vinkel mot båten och en styranordnlng (7,14) som runt en vertikal axel (4) obehindrat, upp till 360 grader, ändrar den ytskärande propulsorns vinkel mot båten.

2. Framdrivningsaggregat enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att propulsorn (3) är ett pumpjetaggregat. .

3. Framdrivningsaggregat enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att propulsorn (3) är en ytskärande propeller.

4. Framdrivningsaggregat enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k - n a t a v att propulsorn (3) är dragande och placerad pà en drivaxel från framdrivningsmotorn som är riktad framåt i båtens (13) längdriktning,