NL1010516C1

NL1010516C1 - Inrichting voor het voortstuwen van schepen en een straalbuis gebruikt in de inrichting.

Info

Publication number: NL1010516C1
Application number: NL1010516A
Authority: NL
Inventors: Arie Den Uil
Original assignee: Scheepswerf Van De Giessen B V
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 2000-05-10

Description

*

Korte aanduiding: Inrichting voor het voortstuwen van schepen en een straalbuis gebruikt in de inrichting.

De uitvinding betreft een inrichting overeenkomstig de aanhef van conclusie 1. Een dergelijke inrichting is onder meer bekend uit de octrooiaanvrage NL 1004558 van dezelfde aanvrager.

5 Bij de bekende inrichting met straalbuis heeft de straalbuis de bijzondere eigenschap dat er bij het in tegengestelde richting roteren van de scheepsschroef, waarbij de waterstroom van de achterzijde van de straalbuis naar de voorzijde stroomt een grotere remkracht op het 10 schip wordt uitgeoefend. Het hiervoor toegepaste profiel met afrondingsradius en parabolisch profiel aan de achterzijde van de straalbuis bleek echter een nadelig effect te hebben op de stuwkracht en dus op het voortstu-wingsrendement bij varen in voorwaartse richting.

15 Teneinde het bovengenoemde nadeel te vermijden is de inrichting uitgevoerd overeenkomstig het kenmerk van conclusie 1. Hierdoor wordt de instroming van het water in de straalbuis aan de voorzijde verbeterd waardoor de stuwkracht bij varen in voorwaartse richting wordt ver-20 groot en dus het voortstuwingsrendement groter is. Het is gebleken dat de remkracht bij het in tegengestelde richting roteren van de scheepsschroef niet verminderd is.

Overeenkomstig een verdere verbetering is de inrichting uitgevoerd overeenkomstig conclusie 2. Hierdoor is 25 een verdere vergroting van de stuwkracht mogelijk. Overeenkomstig diverse verbeteringen is de inrichting uitgevoerd overeenkomstig een der conclusies 3-10.

De verbeteringen betreffen diverse uitvoeringsvormen.

Tevens betreft de uitvinding een straalbuis overeen-30 komstig conclusie 11.

De uitvinding wordt hierna toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld met behulp van een tekening.

1010516 -2-

In de tekening toont:

Fig. 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een achterschip van een schip, en

Fig. 2 een doorsnede van het profiel van een straal-5 buis gebruikt in de inrichting overeenkomstig fig. 1.

In beide figuren zijn overeenkomstige onderdelen steeds zoveel mogelijk met hetzelfde verwijzingscijfer aangegeven.

In fig. 1 is een achterschip l getoond met een om 10 een rotatieas roteerbare scheepsschroef 3. Om de scheepsschroef is een straalbuis 2 aangebracht. De roterende scheepsschroef 3 veroorzaakt een waterstroom F en stuwt water naar achteren in de richting van een roer 4, waardoor stuwdruk op het schip wordt uitgeoefend en het schip 15 vooruit, dat betekent in fig. 1 naar links, zal bewegen. De straalbuis 2 is rondom zoveel mogelijk zonder belemmeringen uitgevoerd met in het vlak door de rotatieas van de scheepsschroef 3 steeds zoveel mogelijk hetzelfde profiel. Plaatselijk zijn er afwijkingen aan met name de 20 buitenzijde van het profiel omdat er aan de straalbuis steunen zijn aangebracht waarmee de straalbuis 2 aan het achterschip 1 hangt. Ter vermijding van corrosie zijn op het achterschip 1, de straalbuis 2 en het roer 4 anodes 5 aangebracht.

25 In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld is de straal buis 2 bevestigd aan een achterschip 1. Er zijn ook uitvoeringen bekend waarbij de straalbuis, schroef en eventueel roer zijn samengebouwd tot een roerpropeller. Voor deze en ook andere uitvoeringsvormen is de straalbuis 30 overeenkomstig de uitvinding eveneens toepasbaar.

In fig. 2 is een doorsnede door de straalbuis 2 getoond, welke doorsnede het profiel van de straalbuis 2 toont in het vlak door de rotatieas van de scheepsschroef 3. De straalbuis 2 is concentrisch geplaatst om de 35 scheepsschroef 3 welke in fig. 2 is aangegeven met een contour 10 van onderbroken lijnen. De scheepschroef 3 heeft een diameter D4. Ter plaatse van de scheepsschroef 3 heeft de straalbuis 2 een cilindrische binnenmantel 7.

De cilindrische binnenmantel 7 heeft een binnendiameter 1010516 -3- D3, die ongeveer 0,8% groter is dan de diameter D4 van de scheepsschroef 3. Bij kleinere diameters van de scheepsschroef 3 is de binnendiameter D3 ten minste 10 tot 20 mm groter dan de buitendiameter D4 van de scheepsschroef 3.

5 Als de scheepsschroef 3 verstelbaar is, wordt de spleet tussen de scheepsschroef 3 en straalbuis 2 meestal groter gehouden. Door het roteren van de scheepsschroef 3 ontstaat de waterstroom F waarvan de richting overeenkomt met die zoals aangegeven in fig. 1.

10 De straalbuis 2 heeft aan de voorzijde een cilindri sche buitenmantel 11 met een buitendiameter Dl welke een lengte L4 heeft en welke naar achteren overgaat in een kegelvormige buitenmantel 6, waarbij de diameter van de buitenmantel 6 naar achteren kleiner wordt en een kegel-15 hoek a maakt met de rotatieas van de scheepsschroef 3. De buitendiameter Dl is ongeveer 1,2 tot 1,3 maal de diameter D4 van de scheepsschroef 3 en bij voorkeur 1,25 maal de diameter D4. De lengte L4 van de cilindrische buitenmantel kan variören van nul tot 0,032 maal de diameter D4 20 van de scheepsschroef 3 en is bij voorkeur 0,016 maal de diameter D4. De kegelhoek a kan variëren van vier tot zeven graden en is bij voorkeur ongeveer 5,6 graden.

Aan de voorzijde van de straalbuis 2 gaat de cilindrische buitenmantel 11 met een inloopradius R1 over in 25 een inloopmantel 8 die aansluit aan de cilindrische bin-nenmantel 7. De inloopradius R1 is ongeveer 0,019 tot 0,023 maal de diameter D4 van de scheepsschroef 3 en bij voorkeur 0,021 maal D4. De inlooplengte L2 van de voorkant van de straalbuis 2 tot de cilindrische binnenmantel 30 7 is ongeveer 0,19 tot 0,23 maal de diameter D4 van de scheepsschroef 3 en bij voorkeur 0,21 maal de diameter D4. De cilindrische binnenmantel 7 heeft een lengte van 0,11 tot 0,14 maal de diameter D4 van de scheepsschroef 3, zodat de afstand van de voorkant van de straalbuis 2 35 tot het midden van de cilindrische mantel 7 een lengte is van 0,25 tot 0,29 maal de diameter D4 van de scheepsschroef 3 en bij voorkeur 0,27 maal de diameter D4. Het profiel van de inloopmantel 8 is zodanig uitgevoerd dat het profiel nabij de inloopradius R1 een straal heeft die 101 0516 -4- overeenkomt met de inloopradius R1 en daar een raaklijn heeft die ook min of meer raakt aan de inloopradius R1 en nabij de cilindrische binnenmantel 7 een zeer grote tot oneindige straal heeft en daar een raaklijn heeft die min 5 of meer evenwijdig aan de cilindrische binnenmantel 7 loopt. Bij voorkeur verloopt het profiel van de inloop-mantel 8 parabolisch.

Aan de achterzijde van de straalbuis 2 gaat de kegelvormige buitenmantel 6 met een uitloopradius R2 over 10 in een uitloopmantel 9 die aansluit aan de cilindrische binnenmantel 7. De uitloopradius R2 is ongeveer 0,015 tot 0,019 maal de diameter D4 van de scheepsschroef 3 en bij voorkeur 0,017 maal D4. De uitlooplengte L3 van de achterkant van de straalbuis 2 tot de cilindrische binnen-15 mantel 7 is ongeveer 0,15 tot 0,19 maal de diameter D4 van de scheepsschroef 3 en bij voorkeur 0,17 maal de diameter D4. Het profiel van de uitloopmantel 9 is zodanig uitgevoerd dat het profiel nabij de uitloopradius R2 een straal heeft die overeenkomt met de uitloopradius R2 en 20 daar een raaklijn heeft die ook min of meer raakt aan de uitloopradius R2 en nabij de cilindrische binnenmantel 7 een zeer grote tot oneindige straal heeft en daar een raaklijn heeft die min of meer evenwijdig aan de cilindrische binnenmantel 7 loopt. Bij voorkeur verloopt het 25 profiel van de uitloopmantel 9 parabolisch.

De inloopradius R1 en de uitloopradius R2 zijn bij voorkeur uitgevoerd als in een cirkel gewalst rond staf-materiaal of ronde buis, waardoor een sterke constructie wordt verkregen. Het materiaal is koolstofstaal. De in-30 loopmantel 8, de cilindrische binnenmantel 7 en de uitloopmantel 9 zijn uitgevoerd in roestvaststaal, zodat corrosie vermeden wordt. Naast de hiervoor genoemde uitvoering kunnen ook alle delen van de straalbuis van roestvaststaal of koolstofstaal gemaakt worden of kunnen 35 delen afhankelijk van de toepassing van deze of andere geschikte materialen gemaakt worden.

De straalbuis 2 heeft een lengte LI die gelijk is aan ongeveer 0,5 maal de diameter D4 van de scheepsschroef 3. De lengte van de cilindrische binnenmantel 7 1010516 -5- is ongeveer 0,125 maal de diameter D4 van de scheepsschroef 3. Het midden van de buitenomtrek van de scheepsschroef 3 komt min of meer overeen met het midden van de cilindrische binnenmantel 7. Het is gebleken dat de 5 plaats van het midden van de buitenomtrek van de scheepsschroef bij voorkeur ongeveer op 0,55 maal de lengte LI van de straalbuis 2 van de voorkant van de straalbuis 2 geplaatst moet worden. Er zijn uitvoeringsvormen mogelijk waarbij de afmetingen van het profiel enigszins aangepast 10 worden. Daarbij kan bijvoorbeeld de lengte van de cilindrische binnenmantel 7 langer worden waarbij de lengte L4 van cilindrische buitenmantel 11 en de lengte LI van de straalbuis 2 met dezelfde waarde worden vergroot. Andere profielaanpassingen kunnen aanpassingen in de diverse di-15 ameters of de kegelhoek a tot gevolg hebben waarbij de inloopradius R1 en/of de inlooplengte L2 steeds groter zullen blijven dan de uitloopradius R2 en/of de uitloop-lengte L3. Ook de vorm van de getoonde buitenmantel 6, die om productietechnische redenen kegelvormig is uitge-20 voerd, kan aangepast worden en in lengte richting gezien bijvoorbeeld een enigszins gewelfd profiel krijgen. Hierdoor wordt het rendement van de straalbuis overeenkomstig de uitvinding geen nadelige gevolgen indien de vorm van de buitenmantel 6 zodanig wordt uitgevoerd dat geen on-25 toelaatbare verstoringen zoals plaatselijk loslaten van de stroming van de buitenwand van de straalbuis 2 optreden .

Uit proefnemingen is gebleken dat door het aanbrengen van de verbetering overeenkomstig de uitvoering het 30 voortstuwingsrendement met 4% kan verbeteren. Door gebruik van de straalbuis overeenkomstig de uitvinding wordt voor de gebruiker van een schip een aanzienlijke besparing verkregen, terwijl de vereiste remkracht, waarbij een schip bij voorbeeld bij achterslaan binnen zijn 35 lengte moet stilliggen, tenminste gelijk blijft.

1010516

Claims

1. Inrichting voor het voortstuwen van schepen en dergelijke omvattende een scheepsschroef (3) die door een aandrijving om een rotatieas geroteerd kan worden en een concentrisch om de scheepsschroef (3) gemonteerde 5 straalbuis (2) voor het geleiden van het water (F) dat door de roterende scheepsschroef in beweging wordt gebracht, waarbij de straalbuis aan de binnenzijde voorzien is van een eerste cilindrische mantel (7) met een binnendiameter (D3) die een spleetwijdte groter is dan 10 de buitendiameter (D4) van de scheepsschroef (3) en de straalbuis aan de buitenzijde voorzien is van een buitenmantel (6) met nabij de voorzijde van de straalbuis de grootste buitendiameter (Dl), waarbij bovendien de straalbuis in een willekeurig vlak door de rotatieas 15 een profiel heeft waarbij aan de voorzijde en de achterzijde van de straalbuis aan de buitenmantel aansluitende afrondingsradii (R1,R2) zijn aangebracht, welke afrondingsradii aan de binnenzijde van de straalbuis met min of meer parabolische profielen 20 (8,9) aansluiten op de eerste cilindrische mantel (7), met het kenmerk, dat aan de voorzijde van de straalbuis de afrondingsradius (Rl) en/of de afstand (L2) van de voorzijde van de straalbuis tot de eerste cilindrische mantel (7) groter is/zijn dan respectievelijk de af-25 rondingsradius (R2) en/of de afstand (L3) van de achterzijde van de straalbuis tot de eerste cilindrische mantel.

2. Inrichting overeenkomstig conclusie 1, met het ken-3 0 merk, dat aan de voorzijde van de straalbuis (2) de af rondingsradius (Rl) aan de buitenzijde overgaat in een tweede cilindrisch mantel (11) die aansluit aan de buitenmantel (6) . 1010516 -7-

3. Inrichting overeenkomstig conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de lengte (LI) van de straalbuis ongeveer de helft is van de diameter (D4) van de scheepsschroef (3) . 5

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de afrondingsradii (R1,R2) groter zijn dan 0,015 maal de diameter (D4) van de scheepsschroef (3).

5. Inrichting overeenkomstig een der voorgaande conclu sies, met het kenmerk, dat de afrondingsradius (Rl) aan de voorzijde ongeveer 0,019 tot 0,023 maal de diameter (D4) van de scheepsschroef is, en bij voorkeur 0,021 maal de diameter (D4) van de scheepsschroef (3). 15

6. Inrichting overeenkomstig een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de afstand van de voorzijde van de straalbuis tot het midden van de eerste cilindrische mantel (7) ongeveer 0,25 tot 0,29 maal de dia- 20 meter (D4) van de scheepsschroef (3) is en bijvoorkeur 0,27 maal de diameter (D4) van de scheepsschroef (3).

7. Inrichting overeenkomstig een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de grootste diameter (Dl) van 25 de buitenmantel (6) of de diameter van de tweede cilindrische mantel (11) ongeveer 1,2 tot 1,3 maal de diameter (D4) van de scheepsschroef (3) is en bij voorkeur 1,25 maal de diameter (D4) van de scheepsschroef (3).

8. Inrichting overeenkomstig een der voorgaande conclu sies, met het kenmerk, dat de kleinste diameter (D2) van de buitenmantel (6) ongeveer 1,16 maal de diameter (D4) van de scheepsschroef is.

9. Inrichting overeenkomstig een der voorgaande conclu sies, met het kenmerk, dat de lengte van de eerste cilindrische mantel (7) ongeveer 0,11 tot 0,14 maal de diameter (D4) van de scheepsschroef (3) is en bij voorkeur 0,125 maal de diameter (D4) van de scheepsschroef (30). 1010516 -βίο. Inrichting overeenkomstig een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de buitenmantel (6) overwegend kegelvormig is met een kegelhoek (a) van ongeveer vier tot zeven graden. 5

11. Straalbuis voor het gebruik in een inrichting overeenkomstig een der voorgaande conclusies. 1010516