FI116129B - Vesialuksen propulsioyksikkö - Google Patents

Description

116129 VESIALUKSEN PROPULSIOYKSIKKÖ

Esillä oleva keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen vesialuksen propulsioyksikköön, johon kuuluu tukirakenteen avulla 5 aluksen runkoon tuettu peräsinlaite, ensimmäinen potkuriyksikkö, joka on sovitettu peräsinlaitteen eteen ja asennettu ensimmäiselle akselijärjestelylle, joka on yhteydessä alukseen järjestetyn voimayksikön kanssa, sekä ensimmäisen potkuriyksikön taakse sovitettu toinen potkuriyksikkö.

10 Laivojen propulsioon on perinteisesti käytetty yhtä tai useaa pyörivää potkuria ja ohjaukseen peräsintä potkurin yhteydessä. Vastakkaiseen suuntaan pyörivien potkurien (contra rotating propellers, CRP) tiedetään tarjoavan joitakin etuja tavanomaiseen yksittäiseen potkuriin nähden. Etuja ovat esimerkiksi se, että kuormitus jakautuu kahden potkurin lapojen alalle yhden 15 sijasta ja ensimmäisen potkurin potkurivirran pyörimisenergia voidaan hyödyntää tehokkaammin.

Yleisin ratkaisu CRP-järjestelmän järjestämiseksi on kahden samankeskisen akselin käyttäminen, ontto ulompi akseli ja ulomman akselin sisäpuolella oleva 20 sisempi akseli. Tällaisessa ratkaisussa ensimmäinen, etummainen potkuri on kytketty ulompaan akseliin ja toinen, taaempi potkuri on kytketty sisempään

akseliin, joka ulottuu ensimmäisen potkurin navan läpi. Julkaisua US

....: 4,963,108 voidaan pitää tällaisen ratkaisun esimerkkinä. Tämä järjestely : edellyttää huomattavasti monimutkaisia akseli- ja vaihdelaitteistoja.

’···[ 25 Käytännössä myös tiivistämisen järjestäminen saattaa tuottaa vaikeuksia.

»♦ · • ·

Vaihtoehtona on esitetty tavanomaisen akselikäyttöisen yksittäisen potkurin ja pod- tyyppisen CRP- potkurin käyttämistä takapotkurina. Tämän ratkaisun avulla voidaan välttää tavanomaisessa CRP- järjestelmässä käytettävät ··* 30 monimutkaiset akselointi- ja vaihteistolaitteet. Tämä ratkaisu edellyttää kuitenkin huomattavan suurta etäisyyttä potkurien välillä, sillä pod-yksikön on ·:· voitava kääntyä etupotkurin takana. Tämä vuorostaan heikentää ratkaisun . tehokkuutta.

I » ·, ’ 35 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on aikaansaada vesialuksen propulsioyksikö, joka minimoi tekniikan tason ongelmat. Keksinnön erityisenä

F:\D0C\FI\1864FI ASFILED Fl .DOC

2 116129 tavoitteena on aikaansaada sellainen vesialuksen propulsioyksikkö, joka voi lisäksi tuottaa ohjaavan toiminnon.

Edellä kuvattu tarkoitus ja keksinnön muut tarkoitukset voidaan olennaisesti 5 saavuttaa patenttivaatimuksessa 1 kuvatulla ja muissa patenttivaatimuksissa yksityiskohtaisemmin kuvatulla tavalla.

Tässä kuvauksessa termit "jälkeen", "takana", "taka", "edessä" tai vastaavat ilmaisut elementin sijainnin kuvaamisen yhteydessä on tarkoitettu 10 ymmärrettäviksi suhteessa aluksen keulasta perään suuntautuvaan suuntaan.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti vesialuksen propulsioyksikkö käsittää tukirakenteen avulla aluksen runkoon tuetun peräsinlaitteen, ensimmäisen potkuriyksikön, joka on sovitettu peräsinlaitteen eteen ja 15 asennettu ensimmäiselle akselijärjestelylle, joka on yhteydessä alukseen järjestetyn voimayksikön kanssa, sekä ensimmäisen potkuriyksikön taakse sovitetun toisen potkuriyksikön. Keksinnölle on tunnusomaista se, että toinen potkuriyksikkö on asennettu toiselle akselijärjestelylle, joka on järjestetty peräsinlaitteen tukirakenteen yhteyteen. Tällä tavoin toisen potkuriyksikön 20 voimansiirto voidaan toteuttaa erillään ensimmäisestä akselijärjestelystä ja lisäksi propulsioyksikkö pystyy toimimaan ohjaavana.

Toinen akselijärjestely on tuettu peräsinlaitteen tukirakenteen sisäpuolelle, ; jolloin eri osien integroinnin synergia saadaan hyödynnettyä. Peräsinlaitteen • * * 25 tukirakenteeseen kuuluu torpedo-osa, joka on sovitettu ensimmäisen ja toisen potkuriyksikön taakse ja joka käsittää tukielimet toiselle potkuriyksikölle.

I » ’·"* Toiseen akselijärjestelyyn kuuluu potkuriakseli, joka on olennaisesti samansuuntainen ensimmäisen akselijärjestelyn kanssa ja myös .30 voimansiirtoakseli, joka on kulmassa potkuriakseliin nähden. Potkuriakseli ja voimansiirtoakseli on lisäksi kytketty toisiinsa torpedo-osaan sovitetulla kulmavaihteella tai vastaavalla. Voimansiirtoakseli on sovitettu ulottumaan . . torpedo-osasta tukirakenteen läpi aluksen sisäpuolelle.

* I

| 35 Ensimmäiseen potkuriyksikköön kuuluu ensimmäinen potkurin napa ja toiseen '· '·’ potkuriyksikköön kuuluu toinen potkurin napa. Ensimmäinen potkurin napa,

F:\D0C\FI\1864FI ASFILED F! .DOC

3 116129 toinen potkurin napa ja torpedo-osa muodostavat olennaisesti virtaviivaisen kappaleen, jonka poikkileikkauksen pinta-ala kasvaa perän suuntaan potkurivirtauksen parantamiseksi sekä potkureihin suuntautuvan virtauksen parantamiseksi. Esillä olevan keksinnön mukaisesti ensimmäinen ja toinen 5 potkuriyksikkö on sovitettu pyörimään toisiinsa nähden vastakkaisiin suuntiin.

Keksinnön eräs toinen edullinen suoritusmuoto kohdistuu vesialuksen CRP-propulsioyksikköön (vastakkaisiin suuntiin pyörivät potkurit), joka muodostuu etummaisesta potkuriyksiköstä, joka on asennettu aluksen rungon läpi 10 ulottuvalle akselille, ja taaemmasta potkuriyksiköstä, joka on asennettu etummaisen potkurin takana olevalle tukirakenteelle. Tässä suoritusmuodossa ainakin yksi potkuriyksiköistä on varustettu nousunsäätöjärjestelyllä. Koska CRP-potkuriyksiköt ovat rungon tukemia ja voimansiirrot on johdettu erillisten rakenteiden läpi, potkurin nousun säätö voidaan toteuttaa verrattain helposti 15 käyttämällä kunkin potkurin voimansiirtolaitteistoa. Tällä saadaan aikaan helppo tapa vastakkaiseen suuntiin pyörivillä säädettävänousuisilla potkureilla varustetun propulsioyksikön toteuttamiseksi.

Keksinnön avulla saavutetaan useita etuja tekniikan tasoon nähden.

20 Ensimmäiseksi tämä ratkaisu välttää ongelmat, jotka liittyvät potkurin kääntämiseen ohjaamista varten etummaisen potkurin potkurivirrassa, mikä tapahtuu käytettäessä pod-yksikköä takapotkurina. Toiseksi, koska peräsinyksikkö on yhdistetty takapotkurirakenteeseen, erillistä peräsintä ei . . tämän lisäksi tarvita. Tämän lisäksi esillä oleva keksintö tuottaa ratkaisun, joka 25 on selkeästi tunnettuja CRP-potkureita käyttökelpoisempi. Lisäksi keksintö • 1 parantaa koko asennelman hydrodynaamista tehokkuutta vastakkaisiin suuntiin I » · ' pyörivien potkurien sekä virtaviivaisten potkurinnapojen ja torpedo-osan ***·’ ansiosta.

30 Seuraavassa keksintöä kuvataan viitaten oheisiin kaaviomaisiin piirustuksiin, '.,. joista • j· - kuvio 1 esittää keksinnön edullista suoritusmuotoa, ja - kuvio 2 esittää keksinnön toista edullista suoritusmuotoa.

F:\D0C\FI\1864FI ASFILED Fl .DOC

4 116129

Kuvio 1 esittää vesialuksen 2 peräosaa. Alukseen 2 kuuluu ensimmäisen potkuriyksikön 6 taakse tuettu peräsinlaite 3. Peräsinlaitetta 3 tukee tukirakenne 5, siis peräsinrunko, joka on kiinnitetty aluksen 2 runkoon 4. Peräsinlaitteeseen 3 kuuluu jäykästi aluksen 2 runkoon 4 kiinnitetty 5 tukirakenne 5, ja ohjaava osa 14, joka on kiinnitetty laakeroidusti peräsinlaitteen 3 tukirakenteeseen 5. Peräsinlaitteen 3 ohjausvaikutuksen hallitsemiseksi siihen on sovitettu ohjauslaite 15, jota voidaan hallita ja käyttää sinänsä tunnetulla tavalla.

10 Ensimmäinen potkuriyksikkö 6 on kytketty ensimmäiseen akselijärjestelyyn 7 tavanomaisella tavalla. Ensimmäiseen akselijärjestelyyn 7 kuuluu voimayksikkö 8, joka käyttää ensimmäistä potkuriyksikköä 6. Voimayksikkö 8 voi olla mikä tahansa voiman tuottamiseen sopiva laite, esimerkiksi mäntämoottori, kaasuturbiini tai sähkömoottori. Ensimmäisen potkuriyksikön 6 takana on 15 toinen potkuriyksikkö 9. Ensimmäinen ja toinen potkuriyksikkö on sovitettu niin kutsutuiksi vastakkaisiin suuntiin pyöriviksi potkureiksi (contra rotating propellers, CRP). Tämä järjestely tuottaa parannetun propulsiotehokkuuden verrattuna tavanomaiseen yksipotkuriseen järjestelyyn. Potkurit on sovitettu verrattain lähelle toisiaan, jolloin potkurien väliin jää ainoastaan pieni rako.

20 Toinen potkuriyksikkö 9 on asennettu toiselle akselijärjestelylle 10, joka on vastaavasti kytketty voimayksikköön 13.

Keksinnön mukaisesti toinen akselijärjestely 10 on sovitettu peräsinlaitteen 3 : tukirakenteen 5 yhteyteen, jolloin toisen potkuriyksikön 9 akseli ja voimansiirto 25 voidaan johtaa rakenteen 5 sisäpuolella ja myös sen tukemana. Tällä tavoin kumpikin potkuriyksikkö voidaan muodostaa erillisiksi, jolloin vältetään esimerkiksi tavanomaisten ratkaisujen koaksiaalisiin akseleihin liittyvät ’··’ ongelmat. 1

F:\DOC\FI\1864FI ASFILED Fl .DOC

Tukirakenteeseen 5, siis peräsinlaitteen 3 peräsinrunko on varustettu torpedo-·...· osalla 11, joka on järjestetty ensimmäisen ja toisen potkuriyksikön 6, 9 taakse.

Torpedo-osassa 11 on akselijärjestely ja tukielin 12 toista potkuriyksikköä 9 .···. varten. Tukielimeen 12 kuuluu laakerit ja/tai muita voimansiirto- ja tukilaitteita.

Toiseen akselijärjestelyyn 10 kuuluu potkuriakseli 10.1, joka on : ·’ 35 samansuuntainen ensimmäisen akselijärjestelyn 7 kanssa. Käytännössä on '· edullista järjestää akseli 10.1 ja ensimmäinen akselijärjestely 7 toistensa 5 116129 kanssa samansuuntaisiksi. Toiseen akselijärjestelyyn 10 kuuluu myös voimansiirtoakseli 10.2, joka on kytketty potkuriakseliin 10.1 kulmavaihteella tai vastaavalla 10.3, joka on myös sovitettu torpedo-osaan 11.

Voimansiirtoakseli 10.2 ulottuu torpedo-osasta 11 peräsinlaitteen 3 5 tukirakenteen 5 läpi aluksen rungon 4 sisälle. Järjestelmässä voi olla lisäkulmavaihde/kytkin 10.4, jonka kautta voimansiirtoakseli 10.2 on yhteydessä voimayksikköön 13. On mahdollista kytkeä akseli 10.2 myös suoraan voimayksikköön. Yleisesti keksinnön mukaan on mahdollista käyttää helposti saatavilla olevia kaupallisia z-käyttöyksikköjä toisen potkuriyksikön 9 10 ja sen voimayksikön 13 välisen voimansiirron toteuttamiseen.

Ensimmäiseen potkuriyksikköön 6 kuuluu ensimmäinen potkurin napa 6.1. Toiseen potkuriyksikköön 9 kuuluu vastaavasti toinen potkurin napa 9.1. Keksinnön erään piirteen mukaisesti ensimmäinen potkurin napa 6.1, toinen potkurin napa 9.1 ja torpedo-osa 11 muodostavat olennaisesti virtaviivaisen 15 kappaleen, jonka poikkileikkauksen pinta-ala suurenee perään päin. Koko asennelman, vastakkaiseen suuntiin pyörivien potkurien ja integroidun peräsinlaitteen (CRP-peräsin) tehokkuus voidaan maksimoida tällä tavoin.

Kuviossa 2, jossa käytetään kuvion 1 viitenumerolta vastaavia viitenumerolta, kuvataan keksinnön toista suoritusmuotoa. Sen lisäksi, että tässä 20 suoritusmuodossa kuvataan samanlainen CRP-yksikkö 1 kuin kuviossa 1, suoritusmuotoon on sovitettu potkurin lapakulman ohjauslaite 14. Näin ·:·· kuviossa kuvataan propulsioyksikkö 1, jossa on vastakkaiseen suuntaan • pyörivät säädettävänousuiset (controllable pitch, CP) potkuriyksiköt 6, 9.

Kuviossa 2 kuvataan, että kumpaankin potkuriyksikköön 6, 9 on sovitettu 25 säädettävänousuiset potkurit, mutta riippuen voimanlähteestä, on mahdollista käyttää kiinteänousuista (fixed pitch, FP) potkuria esimerkiksi taaemmassa potkuriyksikössä 9. Kiinteänousuisen potkurin käyttäminen taaemmassa potkuriyksikössä voi olla hyödyllistä, erityisesti jos voimanlähde on sähkömoottori.

30 Käytännössä nousun säätö toteutetaan esimerkiksi hydraulisesti käytettävällä säätöjärjestelmällä, joka on sovitettu propulsioyksikön voimansiirtoakselin ;·*·, yhteyteen. Asennelma, johon kuuluu vastakkaiseen suuntaan pyörivät potkurit \\ ja jossa ainakin toisessa potkuriyksikössä on nousunsäätömahdollisuus,

F:\DOC\FI\1864FI ASFILED Fl .DOC

6 116129 tuottaa paremman propulsionhallinnan ja sallii vapaamman voimayksikön valinnan järjestelmää varten.

Keksintö ei rajoitu edellä kuvattuihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan 5 muuntaa useilla eri tavoilla keksinnön oheisissa patenttivaatimuksissa kuvatusta suojapiiristä poikkeamatta. Esimerkiksi, propulsioyksikön suoritusmuoto, jossa on vastakkaiseen suuntaan pyörivät säädettävänousuiset potkuriyksiköt, voidaan sovittaa asennelmaksi, jossa käytetään akselikäyttöisen etummaisen CP-potkurin ja taaemman pod-yksikössä olevan 10 FP-potkurikäyttöyksikön yhdistelmää.

» » • · ♦ • · » t * * · * > »

I · I

« ·. ·

F:\DOC\FI\1864FI ASFILED Fl .DOC

Claims (9)

1. 7 116129
2. 1. Vesialuksen (2) propulsioyksikkö (1), joka käsittää - aluksen runkoon (4) tukirakenteen (5) avulla tuetun peräsinlaitteen (3), 5. peräsinlaitteen (3) eteen sovitetun ja ensimmäiselle akselijärjestelylle (7) asennetun ensimmäisen potkuriyksikön (6), joka on yhteydessä alukseen järjestetyn voimayksikön (8) kanssa, ja - ensimmäisen potkuriyksikön (6) taakse järjestetyn ja toiselle akselijärjestelylle (10) asennetun toisen potkuriyksikön (9), joka toinen 10 akselijärjestely (10) on sovitettu peräsinlaitteen (3) tukirakenteen (5) yhteyteen, tunnettu siitä, että ensimmäiseen potkuriyksikköön (6) kuuluu ensimmäinen potkurin napa (6.1) ja toiseen potkuriyksikköön (9) kuuluu toinen potkurin napa (9.1) ja torpedo-osa (11), ja että ensimmäinen potkurin napa, toinen potkurin 15 napa ja torpedo-osa (11) muodostavat olennaisesti virtaviivaisen kappaleen.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen propulsioyksikkö, tunnettu siitä, että toinen akselijärjestely (10) on tuettu peräsinlaitteen (3) tukirakenteen (5) sisäpuolelle. 20
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen propulsioyksikkö, tunnettu siitä, että peräsinlaitteen (3) tukirakenteeseen (5) kuuluu torpedo-osa (11), joka on i järjestetty ensimmäisen ja toisen potkuriyksikön (6, 9) taakse ja jossa on , :*; toisen potkuriyksikön (9) tukielimet (12). f': 25 * · ·
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen propulsioyksikkö, tunnettu siitä, että • 4 ,*··, toiseen akselijärjestelyyn kuuluu potkuriakseli (10,1), joka on olennaisesti » » samansuuntainen ensimmäisen akselijärjestelyn (7) kanssa, ja voimansiirtoakseli (10.2), joka on kulmassa potkuriakseliin nähden. 30 • · ;· 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen propulsioyksikkö, tunnettu siitä, että potkuriakseli ja voimansiirtoakseli on kytketty toisiinsa kulmavaihteella (10.3), :_ : joka on sovitettu torpedo-osaan (11). \\AWEKIP02WOL1\DOC\FI\1864FI.DOC I » » 116129
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen propulsioyksikkö, tunnettu siitä, että voimansiirtoakseli on sovitettu ulottumaan torpedo-osasta tukirakenteen (5) läpi aluksen sisäpuolelle.
7. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen propulsioyksikkö, tunnettu siitä, että ensimmäinen potkurin napa, toinen potkurin napa ja torpedo-osa (11) muodostavat olennaisesti virtaviivaisen kappaleen, jonka poikkileikkauksen pinta-ala kasvaa perään päin.
8. 8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen propulsioyksikkö, tunnettu siitä, että ensimmäinen potkuriyksikkö (6) ja toinen potkuriyksikkö (9) on sovitettu pyörimään toisiinsa nähden vastakkaisiin suuntiin.
9. 9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-6 mukainen propulsioyksikkö, 15 tunnettu siitä, että ainakin toiseen potkuriyksiköistä (6, 9) on sovitettu nousunsäätöjärjestely (14). > · j · « i · • • I f I • · 1 • 1 • · · • · 1 • I • I » · * ' · f · 1 • » < » i i < » · 1 f I • I * t » UAWEK1P02W0L1 \D0C\FI\1864FI.DOC 116129