NL8601957A

NL8601957A - ROTATABLE SCREW DEVICE.

Info

Publication number: NL8601957A
Application number: NL8601957A
Authority: NL
Original assignee: Hollming Oy
Priority date: 1985-08-19
Filing date: 1986-07-30
Publication date: 1987-03-16
Also published as: FI75775B; FI853173A0; DE3626568A1; FI853173L; CN1006624B; NO863284D0; FI75775C; SE8603445L; SE8603445D0; GB8617643D0; NO863284L; GB2179312A; SE466254B; CN86105134A; GB2179312B

Description

- 1 - * %- 1 - *%

Draaibare schroefinrichting.Rotating screw device.

De uitvinding heeft betrekking op een op een vaartuig geplaatste,· draaibare schroef inrichting met ringvormig mondstuk/ in welke inrichting de aandrijfkracht op de horizontale schroefas wordt verschaft door een vertikale as en 5 een hoekoverbrenging en welke inrichting om een vertikale as gedraaid kan worden om het vaartuig te sturen. Een dergelijke schroefinrichting kan op de vaartuigbodem geplaatst worden, maar ook aan de schtersteven, boeg of zijkanten van het vaartuig.The invention relates to a rotatable screw device with an annular nozzle placed on a vessel, in which device the driving force on the horizontal propeller shaft is provided by a vertical axis and an angular transmission and which device can be rotated about a vertical axis. vessel. Such a screwing device can be placed on the vessel bottom, but also on the stern, bow or sides of the vessel.

10 Draaibare schroefinrichtingen zijn bijzonder voor delig voor vaartuigen, zoals sleepboten, die goed bestuurbaar moeten zijn in nauwe plaatsen. De schroef van de sleepboot dient tamelijk groot van afmeting te zijn om doeltreffend te zijn bij lage sleep snelheden. Dit brengt echter het 15 nadeel met zich mee, dat de schroef inrichting tamelijk fors wordt. De schroef steekt ook zover onder het vaartuig uit, dat het vaartuig niet in ondiepe wateren gebruikt kan worden Bovendien vergt dit soort grote schroefinrichting een zeer grote schacht aan de bodem van het vaartuig, als het opstel-20 len in of losmaken uit de bodemschacht van boven plaats vindt of als de schroefinrichting, bijvoorbeeld voor het varen in ondiepe wateren, in de bodemschacht kan worden opgetrokken .Rotatable screwdrivers are particularly beneficial for vessels, such as tugs, that must be easily steerable in tight places. The tug's propeller must be quite large in size to be effective at low towing speeds. However, this entails the drawback that the screw device becomes quite substantial. The propeller also protrudes below the vessel so that the vessel cannot be used in shallow waters. In addition, this type of large screwing device requires a very large shaft at the bottom of the vessel when mounting in or detaching from the bottom shaft of the vessel. takes place at the top or if the screwing device, for example for sailing in shallow waters, can be pulled up into the bottom shaft.

Een algemeen bekende opstelling om de stuwkracht 25 van de schroef bij lage snelheden te verhogen bestaat uit het aanbrengen van een ringvormig mondstuk om de schroef. In dat geval kan de diameter van de schroef mogelijk iets verminderd worden. Een schroefmondstuk is in ieder geval een groot voorwerp, dat weer meer problemen veroorzaakt. In draaibare 30 schroefinrichtingen dienen de schroef en het mondstuk daaromheen in staat te zijn volledig rond te draaien onder het vaartuig. Als de voor het draaien benodigde ruimte groot is, ontstaan in het bijzonder problemen als twee schroef inrichtingen naast elkaar gebruikt worden en de romp van het vaar-35 tuig betrekkelijk klein is, zoals b.v. bij sleepboten. Het mondstuk verhoogt ook het stuurmoment voor het draaien van de schroef inrichting afhankelijk van.de plaats van het mondstuk ten opzichte van het vertikale draaicentrum van de in- §601 957A well-known arrangement to increase the thrust of the screw at low speeds consists of arranging an annular nozzle around the screw. In that case, the diameter of the screw may be slightly reduced. In any case, a screw nozzle is a large object, which in turn causes more problems. In rotatable screwdrivers, the screw and nozzle around it must be able to rotate fully under the vessel. When the space required for turning is large, particular problems arise when two screw devices are used side by side and the hull of the vessel is relatively small, such as e.g. with tugs. The nozzle also increases the steering torque for turning the screw device depending on the location of the nozzle relative to the vertical turning center of the in-§601 957

' XX

- 2 - richting (hoe verder weg het mondstuk zit, des te groter is het moment).- 2 - direction (the further away the mouthpiece is, the greater the moment).

: Het doel van deze uitvinding is een nieuwe schroefinrichting te verschaffen zonder de bovengenoemde na-5 delen. De uitvinding heeft het kenmerk, dat het ringvormige schroefmondstuk zo geplaatst is, dat de axiale afstand van het schroefmondstuk vanaaf de voorrand van het mondstuk tot het middenvlak van de schroef ligt tussen 0,70 - 0,85 maal de axiale lengte van het schroefmondstuk.The object of this invention is to provide a new screwing device without the above drawbacks. The invention is characterized in that the annular screw nozzle is placed such that the axial distance of the screw nozzle from the front edge of the nozzle to the center plane of the screw is between 0.70 - 0.85 times the axial length of the screw nozzle.

10 Het schroefmondstuk ligt derhalve vrijwel geheel aan de voorkant van de schroef of aanmerkelijk dichter bij de draaias van de schroefinrichting. Dit heeft het wezenlijke gevolg, dat de aanvullende ruimte, die nodig is voor het schroefmondstuk aanzienlijk kleiner is dan bij gebruikelijke opstellingen. Een dergelijke schroef met een schroefmondstuk 15 past op een schacht, die aan de vaartuigbodem gevormd is, gelijk van grootte als één, waarin de overeenkomstige schroefinrichting zonder een schroefmondstuk geplaatst kan worden. Anderzijds heeft de kleine ruimtebehoefte van de inrichting het voordeel, dat een inrichting met een grote 20 schroef zelfs bij een kleiner vaartuig kan worden ingestoken om een grotere stuwkracht te verkrijgen.The screw nozzle is therefore almost entirely at the front of the screw or considerably closer to the rotation axis of the screw device. This has the essential consequence that the additional space required for the screw nozzle is considerably smaller than in conventional arrangements. Such a screw with a screw nozzle 15 fits on a shaft formed on the vessel bottom, the same size as one, into which the corresponding screw device can be placed without a screw nozzle. On the other hand, the small space requirement of the device has the advantage that a device with a large screw can be inserted even with a smaller vessel in order to obtain a greater thrust.

Het schroefmondstuk, dat in overeenstemming met de uitvinding geplaatst is, heeft in het draaibare schroefgedeelte ook het uitstekende voordeel, dat de afstand van het 25 middelpunt van het mondstuk tot de vertikale draaias klein is. Daardoor wordt het moment, dat nodig is om de schroefinrichting te draaien, aanzienlijk kleiner dan bij gebruikelijke schroefinrichtingen. Ook kan de stuuruitrusting dan gedimensioneerd worden omdat hij van aanzienlijk lichtere 30 constructie is, hetgeen de vervaardigingskosten aanzienlijk verlaagt.The screw nozzle placed in accordance with the invention also has the excellent advantage in the rotatable screw portion that the distance from the center of the nozzle to the vertical axis of rotation is small. As a result, the moment required to rotate the screw device becomes considerably smaller than with conventional screw devices. Also, the steering equipment can then be dimensioned because it is of considerably lighter construction, which considerably reduces the manufacturing costs.

Bepaalde opmerkelijke voordelen worden nog verkregen door het schroefmondstuk als in de uitvinding voorgesteld te plaatsen. Eén daarvan is, dat de schroef gemakkelijk gedemon-35 teerd kan worden als hij nabij de achterrand van het mondstuk geplaatst wordt. Het mondstuk kan ook stevig worden vastgezet aan het raam van de schroefinrichting, waardoor de speling tussen het mondstuk en de schroef verminderd kan 40 worden. De doeltreffendheid wordt dan ook verbeterd.Certain notable advantages are still obtained by placing the screw nozzle as proposed in the invention. One is that the screw can be easily disassembled when placed near the rear edge of the nozzle. The nozzle can also be tightly secured to the screw driver frame, thereby reducing the clearance between the nozzle and the screw. Effectiveness is therefore improved.

8601957 --3-8601957 --3-

Volgens een voordelige toepassing van de uitvinding ligt de voorrand van de schroefinrichting die in de draaibare schroefinrichting is gestoken, grotendeels op de hartlijn van de vertikale as of de draaias van de schroef-5 inrichting of in zijn onmiddellijke nabijheid. Bij metingen die in de praktijk zijn uitgevoerd is vastgesteld, dat als het schroefmondstuk zo in de schroefinrichting is geplaatst, het stuurmoment vrijwel nul is in dwars stroming. Met andere woorden is het schroefmondstuk op zijn optimale punt geplaatst, 10 zodat de stuuruitrusting gedimensioneerd kan worden van een zo licht mogelijke constructie.According to an advantageous application of the invention, the leading edge of the screw device which is inserted into the rotatable screw device lies largely on the axis of the vertical axis or the rotary axis of the screw device or in its immediate vicinity. Measurements carried out in practice have established that if the screw nozzle is placed in the screwing device in this way, the steering torque is virtually zero in cross flow. In other words, the screw nozzle is placed at its optimum point, so that the steering equipment can be dimensioned of the lightest possible construction.

Volgens een andere voordelige toepassing is de afstand tussen de voorrand van de schroefinrichting, die in de draaibare schroef inrichting geplaatst is, en zijn achter-15 rand of de lengte van het schroefmondstuk in principe de helft van de schroefdiameter. Deze afmeting komt ook in hoofdzaak overeen met de bovenbeschreven optimale constructie. Als het vaartuig echter bestemd is om grotendeels bij lage snelheden te fungeren, kan de stuwing van het mondstuk 20 worden verhoogd door het mondstuk te verlengen. In de praktijk kan de lengte van het mondstuk 0,6 - 0,7 maal de schroef diameter zijn. Als de afstand van de voorrand van het mondstuk naar de punten van de schroefbladen 0,70 - 0,85 maal de lengte van het mondstuk is, neemt de ruimte die nodig is 25 voor de schroefinrichting, niet toe, ondanks het verlengde mondstuk. Het is evenmin nodig de afmetingen van het stuurmechanisme te wijzigen, omdat het stuurmoment niet toeneemt. Door de uitvinding is het daardoor mogelijk op een gebruikelijke schroefinrichting een langer mondstuk te plaatsen voor 30 bijzondere toepassingen, zodat de hoofdafmetingen van de inrichting niet veranderen.According to another advantageous application, the distance between the front edge of the screw device, which is placed in the rotatable screw device, and its rear edge or the length of the screw nozzle is in principle half the screw diameter. This size also substantially corresponds to the optimum construction described above. However, if the vessel is intended to operate largely at low speeds, the thrust of the nozzle 20 can be increased by extending the nozzle. In practice, the length of the nozzle can be 0.6-0.7 times the screw diameter. When the distance from the leading edge of the nozzle to the tips of the propeller blades is 0.70 - 0.85 times the length of the nozzle, the space required for the screw driver does not increase despite the extended nozzle. Nor is it necessary to change the dimensions of the steering mechanism, as the steering torque does not increase. As a result of the invention, it is possible to place a longer nozzle on a conventional screwing device for special applications, so that the main dimensions of the device do not change.

Als de draaibare schroefinrichting is opgesteld om te worden opgetrokken in een schacht aan de vaartuigbodem, wordt de schacht als volgt gedimensioneerd volgens een aan-35 vullende aanvrage. Het schroefmondstuk is zo dicht bij de' draaias van de schroefinrichting geplaatst, dat een toereikende schachtdiameter in hoofdzaak 1,6 maal de schroefdiameter is. Deze dimensionering komt in hoofdzaak overeen met de maten van een schacht, die bestemd is voor een draaibare 40 schroefinrichting zonder een mondstuk. Als de schroefin- 8601357 - 4 - richting niet in de schacht gedraaid wordt, kan de hartlijn van de schacht buiten de draaias van de schroefinrichting geplaatst zijn. Dan kan de schachtdiameter met de constructie volgens de uitvinding 1,35 maal de schroef diameter zijn.When the rotary screw device is arranged to be pulled up into a shaft at the bottom of the vessel, the shaft is sized as follows in an additional application. The screw nozzle is placed so close to the rotation axis of the screw device that an adequate shaft diameter is substantially 1.6 times the screw diameter. This sizing substantially corresponds to the size of a shaft intended for a rotary screw driver without a nozzle. If the screw direction 8601357-4 is not turned in the shaft, the centerline of the shaft may be located outside the axis of rotation of the screw device. Then the shaft diameter with the construction according to the invention can be 1.35 times the screw diameter.

5 De uitvinding wordt nu beschreven door voorbeelden aan de hand van bijgaande tekeningen, waarinThe invention is now described by examples with reference to the accompanying drawings, in which

Figuur 1 een draaibare schroefinrichting met een gebruikelijk schroefmondstuk toont.Figure 1 shows a rotatable screw device with a conventional screw nozzle.

Figuur 2 komt overeen met Fig.1 en toont een draai-10 bare schroefinrichting met een mondstuk volgens de uitvinding. .Figure 2 corresponds to Figure 1 and shows a rotatable screwing device with a nozzle according to the invention. .

Fig. '1 toont een draaibare schroef inrichting 3 die geplaatst is in een schacht 14 in de bodem 2 van een vaartuig 1. Een vertikale as drijft door een hoekoverbrenging 6 15 een horizontale schroefas aan, waaraan een schroef 9 verbonden is. Om de schroef is een ringvormig schroefmondstuk 7 ingebracht, zodat de punten 11 van de bladen 10 van schroef 9 ongeveer op het middelpunt van het schroefmondstuk 7 gelegen zijn. Dan is de momentafstand a.j van het stuurmoment, 20 veroorzaakt door het schroefmondstuk,- aanmerkelijk groot. Omdat draaien van het schroefmondstuk in deze opstelling aanzienlijke ruimte vergt, moet de diameter D^ van de schacht 14 in de bodem 2 van het vaartuig 1 groot zijn. Wegens deze nadelen is de constructie als weergegeven in Fig. 1, waarin 25 gebruikelijke technieken gebruikt zijn, niet altijd bruikbaar.Fig. 1 shows a rotatable screw device 3 which is placed in a shaft 14 in the bottom 2 of a vessel 1. A vertical shaft drives a horizontal screw shaft through an angular gear 6 to which a screw 9 is connected. An annular screw nozzle 7 is arranged around the screw, so that the tips 11 of the blades 10 of screw 9 are located approximately at the center of the screw nozzle 7. Then the moment distance a.j of the control moment, caused by the screw nozzle, is considerably large. Since rotation of the screw nozzle in this arrangement requires considerable space, the diameter D ^ of the shaft 14 in the bottom 2 of the vessel 1 must be large. Because of these drawbacks, the construction as shown in FIG. 1, which uses conventional techniques, is not always useful.

Fig.2 toont de schroefinrichting volgens Fig. 1, gewijzigd in overeenstemming met de uitvinding. In dit geval is het schroefmondstuk 7 zo ingestoken, dat de afstand c van het middenvlak van de bladen 10 van de schroef 9 tot de 30 voorkant of voorrand 12 van het schroefmondstuk 7 afhangt van de lengte b van het mondstuk 7 op zodanige wijze, dat c gelijk is aan 0,70 - 0,85 x b. De voorkant of voorrand 12 van het schroefmondstuk is dan in de buurt van de draaias 13 van de schroefinrichting gelegen. De onderlinge plaats van 35 het mondstuk 7 en de schroef 9 kan worden gekozen zoals boven beschreven (c = 0,70 tot 0,85 x b) door het schroefmondstuk geschikt te ontwerpen. De door de schroef 7 verschafte stuwkracht wordt niet aanmerkelijk verminderd door deze opstelling. De maximale stuwkracht van het schroefmond-40 stuk 7 wordt verkregen met de opstelling waarin de afstand c 8601957 S.Fig. 2 shows the screwing device according to Fig. 1, modified in accordance with the invention. In this case, the screw nozzle 7 is inserted such that the distance c from the center plane of the blades 10 of the screw 9 to the front or front edge 12 of the screw nozzle 7 depends on the length b of the nozzle 7 in such a way that c equals 0.70 - 0.85 x b. The front or leading edge 12 of the screw nozzle is then located in the vicinity of the rotation axis 13 of the screw device. The mutual location of the nozzle 7 and the screw 9 can be selected as described above (c = 0.70 to 0.85 x b) by appropriately designing the screw nozzle. The thrust provided by the screw 7 is not significantly reduced by this arrangement. The maximum thrust of the screw nozzle 40 piece 7 is obtained with the arrangement in which the distance c 8601957 S.

- 5 - van het middenvlak van de bladen 10 van de schroef 9 tot de voorrand 12 ongeveer 0/7 x de lengte b van het schroefmond-stuk 7 is. In geval dat de schroef 9 dichter dan deze afstand tot de voorrand van het mondstuk 7 geplaatst is, wordt 5 het gedrag van de schroef inrichting niet wezenlijk verbeterd. De door het schroefmondstuk 7 verschafte stuwkracht is £ 10% kleiner dan de maximum stuwkrachtwaarde, als de voornoemde afstand c gelijk is aan Ö/85 x de lengte b van het aandrijf-mondstuk 7. De opstelling/ waarin de stuwkracht minder dan 10 90% van de maximum stuwkrachtwaarde isf is technisch niet aanvaardbaar/ noch zou de vervaardiging van een dergelijke opstelling goedkoop zijn.From the center plane of the blades 10 of the screw 9 to the leading edge 12 is approximately 0/7 times the length b of the screw nozzle 7. In case the screw 9 is placed closer than this distance to the leading edge of the nozzle 7, the behavior of the screw device is not substantially improved. The thrust provided by the screw nozzle 7 is £ 10% less than the maximum thrust value, if the aforementioned distance c is equal to Ö / 85 x the length b of the drive nozzle 7. The arrangement / wherein the thrust is less than 90% the maximum thrust value isf is not technically acceptable / nor would the manufacture of such an arrangement be cheap.

Afstand a tussen met middelpunt en draaias 13 van het schroef mondstuk is in deze constructie wezenlijk kleiner 15 dan de overeenkomstige afstand in Fig. 1, waardoor ook de stuurkrachten aanzielijk kleiner blijven. Het schroef mondstuk vergroot evenmin de diameter van de schacht 14 in de bodem 2 van het vaartuig 1, omdat de achterkant of achterrand 8 van het mondstuk 7 in hoofdzaak op het niveau is van de schroef-20 naaf/ zoals weergegeven in Fig. 2. In dit voorbeeld is de diameter D2 van de schacht 14 ongeveer 1/6 x de diameter d van de schroef 9. Behalve de plaats van het schroefmondstuk 7 in dit voorbeeld, zijn ook de verhoudingen, die de vorm van het schroefmondstuk bepalen, uiterst gunstig. Er is bij in de 25 praktijk uitgevoerde metingen namelijk vastgesteld, dat in het gunstigste geval de lengte b van het schroefmondstuk ongeveer de helft is van de diameter d van de schroef 9. In de opstelling volgens de uitvinding kan de bevestiging van het schroefmondstuk 7 aan het raam van de schroefinrichting 3 30 steviger gemaakt worden, zodat de speling tussen het schroef mondstuk 7 en de punten 11 van de schroefbladen kleiner gelaten kan worden dan in de opstelling volgens Fig. 1.Distance a between the center and the axis of rotation 13 of the screw nozzle is in this construction substantially smaller than the corresponding distance in Fig. 1, which also significantly reduces the steering forces. The screw nozzle also does not increase the diameter of the shaft 14 in the bottom 2 of the vessel 1, since the rear or rear edge 8 of the nozzle 7 is substantially at the level of the screw hub / as shown in FIG. 2. In this example, the diameter D2 of the shank 14 is approximately 1/6 x the diameter d of the screw 9. In addition to the location of the screw nozzle 7 in this example, the proportions which determine the shape of the screw nozzle are also extremely beneficial. It has been determined in measurements carried out in practice that, in the most favorable case, the length b of the screw nozzle is approximately half the diameter d of the screw 9. In the arrangement according to the invention the attachment of the screw nozzle 7 can the frame of the screw device 3 to be made firmer, so that the clearance between the screw nozzle 7 and the tips 11 of the screw blades can be left smaller than in the arrangement according to FIG. 1.

Het zal elke vakman duidelijk zijn dat verschillende aanpassingen van de uitvindingen kunnen verschillen binnen 35 het kader van de bijgaande conclusies. Wezenlijk voor de uitvinding is de plaats van het als zodanig bekende schroefmondstuk ten opzichte van de als zodanig bekende schroefinrichting op een nieuwe en verrassende wijze, waardoor vele onverwachte voordelen en verbeteringen worden verkregen, 40 zoals hierboven is beschreven.It will be apparent to those skilled in the art that different modifications of the inventions may differ within the scope of the appended claims. Essential to the invention, the location of the screw nozzle known per se relative to the screw device known per se is in a new and surprising manner, thereby yielding many unexpected advantages and improvements, as described above.

86019578601957

Claims

1. Rotatable screw device (3) mounted on a vessel (1) with annular screw nozzle (7), in which device the driving force to the horizontal screw shaft (4) is provided by a vertical shaft (5) and an angle-5 transmission (6) and which device can be rotated about a vertical axis for steering the vessel, characterized in that the annular screw device (7) is positioned such that the axial distance (c) of the screw nozzle from the leading edge (12) from the nozzle (7) 10 to the center plane of the screw (9) is between 0.70-0.80 times the axial length (b) of the screw nozzle (7).

Screwdriver according to claim 1, characterized in that the leading edge (12) of the screw nozzle (7) which is inserted in the screwdriver (3), substantially on the axis (13) of the vertical axis (5) or the axis of rotation of the screw device is or in the immediate vicinity thereof.

Screw device according to claim 1 or 2, characterized in that the distance (b) between the front edge (12) and the rear edge (8) of the screw nozzle (7), which is placed on a rotatable screw device (3), or the length of the screw nozzle is in principle half of the diameter (d9) of the screw (9).

Rotatable screw device (3) according to claim 1, 2 or 3, which is placed in connection with a shaft (14) in the bottom (2) of a vessel (1), so that the screw device (3) in the shaft ( 14) can be lifted upwards when the screwing device (3) is not used, characterized in that the screw nozzle (7) is inserted so close to the rotating shaft (13) of the screwing device (3) that sufficient diameter ( D2) of the shaft (14) is substantially 1.6 x the diameter (d) of the screw (9), or if the screw device (3) is not turned, if it is pulled up in shaft (14), sufficient diameter (D2) of shaft (14) is substantially 1.34 x diameter 8601957-7 - (d) of the screw (9). 8601957