FI115210B - Laite propulsiojärjestelmässä - Google Patents

Description

1 115210 LAITE PROPULSIOJÄRJESTELMÄSSÄ Tämä hakemus koskee patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaista järjestelyä propul-siosysteemissä, jossa on vastakkain pyörivät potkurit (ns. CRP).

Propulsiojärjestelmä sijaitsee tavallisesti merenkulkualuksen peräosassa. Potkurit on va-5 rustettu napahatulla, joka tavallisesti peittää potkurin kiinnityspultit. Veden pyöriminen kunkin etupotkurin lavan ympärillä aiheuttaa pyörteitä navan lähellä ennen kuin ne yhtyvät yhdeksi napapyörteeksi. Tämä napapyörrekavitaatio tiedetään hyvin vahingolliseksi pro-pulsioyksikölle tai pääpotkurin takana olevalle peräsimelle. Napapyörre on itsessään eroosiota aiheuttava, mutta se voi aiheuttaa myös muita haitallisia kavitaation muotoja ra-10 kenteisiin kuten propulsioyksikköön tai peräpotkurin lapoihin.

Erityisesti CRP propulsiokonseptissa, missä toinen potkuri on järjestetty lähelle pääpotku-ria, tämä voi aiheuttaa suuria vahinkoja. Propulsioyksikön ohjaus ei ole täysitehoinen eroosiota aiheuttavien napapyörteiden johdosta. Tämä lyhentää propulsiojärjestelmän huolto väliä ja siten kokonaiskustannukset lisääntyvät.

15 Konventionaalinen tapa välttää napapyörrekavitaatio on käyttää tylppää potkurin napahat-tua, joka hajottaa napapyörteen suuren napahatun jälkeisen irtaantumisen. Kyseessä olevassa vastakkaisiin suuntiin pyörivien potkurien tapauksessa tällainen menetelmä ei ole ; . ·. hyväksyttävissä, koska irtaantuminen herättää peräpotkurin lavoissa kavitaation, erityisesti » * · » i t · . .'. kun peräpotkuri toimii ohjausmoodissa niin, että trusteri on kääntynyt muutamia asteita, ja j 20 niin että etu- ja peräpotkuri eivät ole koaksiaalisia ja peräpotkurin lavat pyöriessään leik-,·*·,· kaavat irtaantumisvyöhykkeen.

• 1 · i,. ’ Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siis tuottaa uusi järjestely, joka ratkaisee pyörtei- • · den aiheuttamat ongelmat. Tämä tarkoitus saavutetaan CRP-järjestelmässä patenttivaati-. muksen 1 tunnusmerkkiosan mukaisilla piirteillä. Keksinnön muita edullisia suoritusmuo- ’ · ·! ( 25 toja tunnetaan epäitsenäisten patenttivaatimusten piirteistä.

.! Tämä keksintö vähentää tai poistaa edellä mainitun ongelman CRP-propulsiokonseptissa ja I suojaa siten peräpotkuria ja koko propulsioyksikköä vauriolta. Keksintö lisää propulsioyk sikön ohjauskykyä etupotkurin takana ilman napapyörrekavitaation vaaraa ja ilman vaarallista kavitaatiota lavoissa etupotkurin navan jälkeen. Tämä johtaa pitempään elinikään ja 30 vähentää propulsioyksikön korjauskustannuksia.

2 115210

Keksintö perustuu ideaan rikkoa etupotkurin lapojen aiheuttaman pyörteen virtaus. Potkurin napahattu, yksityiskohtaisesti määritettynä napahatun ulko-osa on muotoiltu niin, että se käsittää ainakin kaksi tasavälein sijoitettua virtauslevyä, jotka ulkonevat napahatun ulkopinnasta. Virtauslevyjen määrä on käytännössä korkeintaan kahdeksan, mutta paras tulos 5 saadaan aikaiseksi neljällä virtauslevyllä.

Toisaalta itse hatun pitäisi olla hyvin virtaviivainen hatun halkaisijan ja pituuden suhteen ollessa korkeintaan kaksi. Se poistaa kehittyneen irtaantumisen levyllä varustetulta napa-hatusta ja mahdollistaa lapojen kavitaation irtaantumisvyöhykkeellä etupotkurin navan jälkeen kun trusteri ei ole samanakselinen etupotkurin kanssa.

10 Napapyörteen poistuminen sallii takapotkurin ja ohjattavan propulsioyksikön varman toiminnan. Keksintö on edullinen toteuttaa, koska se ei vaadi muita muutoksia propulsioyksikön tai sen oheislaitteiden rakenteeseen tai toimintaan. Edelleen, koska keksintö toteutetaan yksittäisen komponentin erikoismuotoilulla, keksintö on sovellettavissa myös käytössä oleviin propulsiolaitteisiin.

15 Keksinnön erään piirteen mukaisesti etupotkuriin on asennettu hyvin virtaviivainen napa-hattu kahden potkurin väliin jolloin vältetään etupotkurin jälkeinen irtaantuminen.

Keksinnön erään toisen piirteen mukaan etupotkurin napahatussa on suorat ja samanlaiset ; ·. virtauslevyt. Tämä antaa optimaalisen vaikutuksen ja tasapainoisen rakenteen.

' ( · ‘ Keksinnön erään toisen piirteen mukaisesti virtauslevyjen lukumäärä on riippumaton etu- ; ; 20 potkurin lapojen lukumäärästä ja virtauslevyjen paikka on riippumaton etupotkurin lapojen ; ; paikasta. Tämä piirre helpottaa napahatun suunnittelua ja asennusta, koska ei ole tarpeen kohdistaa virtauslevyjä ja potkurin lapoja. Samaa napahatun rakennetta voidaan käyttää • · erilaisissa potkuri konfiguraatioissa.

Vielä eräässä keksinnön piirteessä levyjen kärkisärmän halkaisija on 0,4 - 2 kertaa navan *... * 25 enimmäishalkaisija. Tällä alueella keksinnön mukaisen sovelluksen tehokkuus on erityisen : ·.: edullinen.

»

Virtauslevyt on kiinnitetty napahattuun joko hitsaamalla tai pulteilla. Virtauslevyjen kokoa :·* ja muotoa on kulloisistakin vaatimuksista riippuen helppo muuttaa ja vaihdella. Jos vir tauslevyjä käytetään jo käytössä olevassa aluksessa, tämä mahdollisuus saattaa olla toivot- 3 115210 tava. Vaihtoehtoisesti napahattu on valettu yhtenä kappaleena virtauslevyjen kanssa, jolloin napahattua voidaan käsitellä integroituna kappaleena.

Vielä erään edullisen piirteen mukaisesti takapotkuri on käännettävissä ja takapotkuria käytetään sekä kuljettamaan että ohjaamaan alusta.

5 Keksinnön erään ensisijaisen suoritusmuodon yksityiskohdat samoin kuin keksinnön etuja ja muita piirteitä ilmenee seuraavasta selityksestä ja piirustuksista. Piirustuksissa - Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaista CRP-järjestelyä, - Kuvio 2a on sivukuva keksinnön mukaisesta napahatusta ja

Kuvio 2b kuvion 2a on napahattu päästä katsottuna.

10 Kuvio 1 esittää propulsiojärjestelyä 2, joka on toteutettu vastakkain suuntiin pyörivillä potkureilla (CRP), joka on asetettu aluksen rungon 4 alle. Pääpropulsiopotkuri, niin sanottu | etupotkuri 6 on järjestetty pääkäyttöakselille 8, joka tuetaan laakereilla laivan runkoon 4.

j Etupotkuria 6 pyöritetään esimerkiksi suoraan käyttöyksiköllä, kuten diesel-koneella, tai sähkökäytön kautta, jota dieselgeneraattori syöttää taajuusmuuttajan kautta sinänsä tunne-15 tulla tavalla. Käyttöyksikkö, laakerointi ja voimansiirron muut piirteet hyödyntävät konventionaalista tekniikan alalla tunnettua tekniikka eikä niitä ole tarve selittää yksityiskoh- • taisesti keksinnön ymmärtämiseksi. Etupotkuri 6 käsittää navan 10, joka on järjestetty :käyttöakselille 8 ja potkurin lavat 12 on kiinnitetty napaan 10. Lapojen lukumäärä, lapojen ,i kaltevuuskulma ja lapojen koko määritellään, kun mitoitetaan laivan propulsiojärjestelmää ,: 20 ja ne voivat vaihdella tapauskohtaisesti. Lapojen kaltevuus voi olla myös säädettävä.

Laivan runko 4 on suunniteltu niin, että rungon pohja kaartuu etupotkurin 8 yli ja pohja ulottuu etupotkurin jälkeen korkeammalle tasolle. Siten laivan taimmaisessa osassa pohja 14 on korkeammalla kuin laivan pohja 16 etupotkurin edessä. Pohjan 14 alle on järjestetty . ' ·. kääntyvä ohjauslaite 18, joka käsittää atsimuuttisesta potkuriyksiköstä, kuten AZIPOD®- . . 25 yksiköstä, joka ohjaaja työntää alusta. Ohjausyksikkö 18 käsittää varren 20, joka on lääke- > · · • · · * roitu kääntymään 360 astetta pystyakselinsa ympäri. Virtaviivainen kotelo 21, joka peittää ohjauspotkurin 22 käyttömoottorin, on kiinnitetty varren 20 alapuolelle. Ohjauspotkuria 22 ': käytetään käyttöakselilla 24, joka asetettu samalle tasolle kuin etupotkurin akseli 8.

• » * · 4 ns 210 CRP-konseptin mukaisesti hyvin virtaviivainen etupotkurin 6 napahattu 30 ja ohjauspotku-rin 22 napahattu 26 ovat toisiaan vasten ja etupotkuri 6 ja ohjauspotkuri 22 pyörivät vastakkaisiin suuntiin, kun laiva kulkee eteenpäin. Käännettäessä laivan kulkusuuntaa ohjauslaitetta käännetään varren 20 pystyakselin ympäri halutun ohjaustoiminnan toteuttami-5 seksi.

Etu- ja ohjauspotkurien pyörimistasot ovat toisistaan kaksi kertaa kauempana kuin etupotkurin halkaisija silloin kun potkurit ovat toisiaan vasten. Etupotkurin 6 napahattu 30 ja oh-jauspotkurin napahattu 26 ovat siten paljon lähempinä. Pyörre ja sen aiheuttama rasitus vaikuttaa siten voimakkaasti etupotkurin napahattuun ja myös ohjauspotkuriin. Esillä ole-10 van keksinnön opetuksen mukaisesti napapyörrekavitaatio ja peräpotkurin lapojen kavitaa-tio haitallisine vaikutuksineen minimoidaan järjestämällä hyvin virtaviivainen napa etupot-kuriin ja virtauslevyt 28 napahattuun 30.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti neljä virtauslevyä 28 on asennettu symmetrisesti eli kukin virtauslevy tasaisin välein napahatun 30 ulkopinnalle kuten on 15 esitetty kuvissa 2a ja 2b. Kuvio 2a on sivukuva ja kuvio 2b on kuva päästä katsottuna aluksen perästä päin. Napahatun pituus on L ja halkaisija D, jolloin suhde D/L on korkeintaan 2. Virtauslevyt ovat suoria levyjä, jotka on hitsattu tai pultein kiinnitetty pääpotkurin napa-hatun pinnalle. Virtauslevyt 2 voivat myös olla valettu yhdessä potkurin koko napahatun kanssa. Virtauslevy on asennettu navan pinnan koko pituudelle ja virtauslevyt liittyvät toi-’ 20 siinsa navan pinnan ulkopuolella ulottuen hieman hatun kärjen huipun yli. Tässä esimer- ; kissä virtauslevy ei ylitä napaa säteen suunnassa. Virtauslevyt eivät siten ulotu napahatun : halkaisijan ulkopuolelle. Virtauslevyt työntyvät napahatun pinnasta esiin säteen suunnassa : ja ne on asennettu potkurin akselin suuntaisiksi ilman kallistuskulmaa. On osoitettu, että .· ·. virtauslevyjen kärkisärmä voi vaihdella 0,4 - 2 kertaa navan enimmäishalkaisija D. Vaih- 25 teluväli vastaa siten noin 0.12 - 0,4 kertaa propellin halkaisija.

·;;; Virtauslevyjen lukumäärä ei ole sidottu potkurin lapojen lukumäärään ja se voi vaihdella • · T' kahdesta kahdeksaan, vaikka neljä virtauslevyä on havaittu edulliseksi. Myöskään virtaus- ‘. ‘: levyjen asema ei ole sidottu potkurin lapojen asemaan, vaan ne voivat yhtyä niihin tai poi- ketä niistä.

30 5 115210

Keksintöä on kuvattu edellä esimerkinomaisesti sen erään suoritusmuodon avulla. Keksinnöllä voi olla lukuisia erilaisia toteutusmuotoja, patenttivaatimusten määrittäessä keksinnön suojapiirin.

a ·

Claims (10)

1. Järjestely vastakkain pyörivässä propulsiojärjestelmässä (CRP), joka propulsiojärjestel-mä käsittää peräpotkurin (22), joka on asennettu käännettävään trusteriin (18), ja etupotku-rin (6), joka on asennettu akselille (8) tai trusteriin, jotka potkurit on järjestetty olennaisesti 5 samalla akselilinjalle, jolloin peräpotkurilla (22) ja etupotkurilla (6) on vastakkaiset pyörimissuunnat ja peräpotkuri ja etupotkuri on sovitettu toisiaan vasten, jolloin potkureissa on hatulla varustettu napa, tunnettu siitä, että ainakin kaksi tasavälein sijoitettua virtauslevyä (28) on järjestetty etupotkurin (6) hatulle (30) ja että virtauslevyt (28) työntyvät esiin hatusta (30) radiaalisesti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että etummainen napahattu (30) on hyvin virtaviivainen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että etummaisen napa-hatun (30) halkaisijan suhde pituuteen on korkeintaan 2.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että virtauslevyt 15 ovat suoria (28) ja keskenään samanlaisia.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 -4 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että virtauslevyjen (28) lukumäärä on riippumaton etupotkurin (6) lapojen (28) lukumäärästä ja että virtausle- • ’ vyjen (28) asema on riippumaton etupotkurin lapojen asemasta.

• 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että levyjen (28) : 20 kärkisärmän halkaisija on 0,4 - 2 kertaa navan enimmäishalkaisija.

, # 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että levyt (28) on integroitu hattuun (30).

·; 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että levyt (28) on '·;'* kiinnitetty hattuun (30) hitsaamalla tai pulteilla. i » ·". 25

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että peräpotkuri *. (22) on käännettävissä ja että peräpotkuria (22) käytetään työntämään ja ohjaamaan alusta. I · • I ·

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 9 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että peräpotkurilla (22), joka on etupotkurin (6) takan, on virtaviivainen hattu (26). 115210