NL1010537C2

NL1010537C2 - Inrichting voor het voortstuwen van schepen en een straalbuis gebruikt in de inrichting.

Info

Publication number: NL1010537C2
Application number: NL1010537A
Authority: NL
Inventors: Arie Den Uil
Original assignee: Scheepswerf Van De Giessen B V
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 2000-05-10
Also published as: EP1129006B1; ES2237173T3; AU1082600A; ATE286825T1; DE69923211T2; EP1129006A1; DE69923211D1; WO2000027697A1

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 10 het 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 vergroot en 20 dus het voortstuwingsrendement groter is. Het isgebleken 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 over-30 eenkomstig conclusie 11. De uitvinding wordt hierna toege- 1010537 -2- licht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld met behulp van een tekening. In de tekening toont:

Fig. 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een achterschip van een schip, en 5 Fig. 2 een doorsnede van het profiel van een straal- buis gebruikt in de inrichting overeenkomstig fig. 1.

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

10 In fig. 1 is een achterschip 1 getoond met een om 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, waar-15 door stuwdruk op het schip wordt uitgeoefend en het schip vooruit, dat betekent in figuur 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. 20 Plaatselijk zijn er afwijkingen aan met name de 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 straalbuis 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 overeenkom-30 stig 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 3 5 scheepsschroef 3 welke in figuur 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 D3, 1010537 -3- 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 meestel 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 cilin drische 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 variëren van nul tot 0,032 maal de diameter D4 van de 20 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 7 is 30 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 tot het midden 35 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 overeenkomt met de 1010537 -4- 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 of meer evenwijdig aan 5 de cilindrische binnenmantel 7 loopt. Bij voorkeur verloopt het profiel van de inloopmantel 8 parabolisch.

Aan de achterzijde van de straalbuis 2 gaat de kegel-vormige buitenmantel 6 met een uitloopradius R2 over in een uitloopmantel 9 die aansluit aan de cilindrische 10 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 binnenmantel 7 is ongeveer 0,15 tot 0,19 maal de diameter D4 van de 15 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 daar een raaklijn heeft die ook min of meer raakt aan de uitloopradius 20 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 profiel van de uitloopmantel 9 parabolisch.

25 De inloopradius R1 en de uitloopradius R2 zijn bij voorkeur uitgevoerd als in een cirkel gewalst rond stafma-teriaal of ronde buis, waardoor een sterke constructie wordt verkregen. Het materiaal is koolstofstaal. De inloopmantel 8, de cilindrische binnenmantel 7 en de uit-30 loopmantel 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 delen afhankelijk van de toepassing van deze of andere geschikte 35 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 is ongeveer 0,125 maal de diameter D4 van de scheepsschroef 3. Het 1010537 -5- 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 plaats van het midden van de buitenomtrek van de scheepsschroef bij 5 voorkeur ongeveer op 0,55 maal de lengte LI van de straal-buis 2 van de voorkant van de straalbuis 2 geplaatst moet worden. Er zijn uitvoeringsvormen mogelijk waarbij de afmetingen van het profiel enigszins aangepast worden. Daarbij kan bijvoorbeeld de lengte van de cilindrische 10 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 diameters of de kegelhoek a tot gevolg hebben waarbij de 15 inloopradius R1 en/of de inlooplengte L2 steeds groter zullen blijven dan de uitloopradius R2 en/of de uitloop-lengte L3.

Uit proefnemingen is gebleken dat door het aanbrengen van de verbetering overeenkomstig de uitvoering het voort-20 stuwingsrendement 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 lengte moet stillig-25 gen, beschikbaar blijft.

T010537

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 straal- 5 buis (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 de buitendiameter 10 (D4) van de scheepsschroef (3) en de straalbuis aan de buitenzijde voorzien is van een kegelvormige mantel (6) met aan de voorzijde van de straalbuis de grootste buitendiameter (Dl), waarbij bovendien de straalbuis in een willekeurig vlak door de rotatieas een profiel heeft 15 waarbij aan de voorzijde en de achterzijde van de straalbuis aan de kegelvormige mantel aansluitende afrondings-radii (R1,R2) zijn aangebracht, welke afrondingsradii aan de binnenzijde van de straalbuis met min of meer parabolische profielen (8,9) aansluiten op de eerste cilindri-20 sche 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 afrondingsradius (R2) en/of de afstand (L3) van de 25 achterzijde van de straalbuis tot de eerste cilindrische mantel.

2. Inrichting overeenkomstig conclusie 1, met het kenmerk, dat aan de voorzijde van de straalbuis (2) de af- 3. rondingsradius (Rl) aan de buitendiameter (Dl) over een korte afstand (L4) overgaat in een tweede cilindrisch mantel (11) die aansluit aan de kegelvormige mantel (6).

3. Inrichting overeenkomstig conclusie 1 of 2, met het 35 kenmerk, dat de lengte (LI) van de straalbuis ongeveer de helft is van de diameter (D4) van de scheepsschroef (3). 1010537 -ΊΑ. 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). 10

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 diameter 15 (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 20 de kegelvormige mantel (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 scheeps-schroef (3).

8. Inrichting overeenkomstig een der voorgaande conclu sies, met het kenmerk, dat de kleinste diameter (D2) van de kegelvormige mantel (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 scheeps-schroef (30). 35

10. Inrichting overeenkomstig een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de kegelhoek (a) van de kegel-vormige mantel (6) ongeveer vier tot zeven graden bedraagt . 1010537 -8-

11. Straalbuis voor het gebruik in een inrichting overeenkomstig een der voorgaande conclusies. 1010537