NO742936L - - Google Patents

Description

Sidetrykk^enhet for et sjogående fartoy

Foreliggende oppfinnelse vedrorer skruer og pumper benyttet

for fremdrift av sjogående fartoyer, og spesielt tverrfremdrifts -

eller sidetrykk-Jenheter , som primært anvendes ved' manovrering når fartdyene befinner seg i trange områder, f.eks. ved dokking. Der finnes et flertall kjente typer av slike enheter og oppfinnelsen ved-

rorer de typer i hvilke trykket på fartdyet skapes ved å pumpe vann gjennom et skovlhjul eller en skrue (generelt aksialt) som er inne-

sluttet i en kanal.

I kjente enheter av denne type drives skovlhjulet enten av

en elektromotor, en dieselmotor, en dampturbin eller annen kraftmaskin som er mekanisk koblet til hjulet ved hjelp av aksler med eventuelle utvekslinger. Alternativt kan skovlhjulet være forbundet med kraft-maskinen ved hjelp av et hydraulisk oljetransniisjonssystem såsom en

hydrostatisk pumpe med motor. Endring av trykkretningen i disse kjente enheter oppnås på flere ulike måter, f.eks. ved å reversere skovlbju-lets rotasjonsretning, ved å reversere stigningen av skovlbladene ("skrue med regulerbar stigning"), eller ved å avbdye strdmningen til eller fra skovlhjulet ved dets innlop eller utlop.

Kjente enheter som utnytter disse prinsipper har imidler-tid forskjellige individuelle ulemper. Den forste av de to ovennevnte typer, som oppnår retningsendring ved reversering av strommen i skruetunnelen, krever kompliserte reverseringsmekanismer som er kost-bare og langsomme i drift da ellers reverseringen av strdmningen i vannsoylen i tunnellen påfdrer ekstremt hdye inertibelastninger og vridningsmomenter både på skruen og drivanordningen. På den annen side har eksisterende sidetrykksenheter av den tredje type, hvis ut-stromning fra skruen kan avboyes, den fordel at trykkretningen hurtig kan endres, men lider under den ulempe at de krever en hdy inngangseffekt pr. trykkenhet da avboyningsanordningene påfdrer strdmningen en alt for stor hydraulisk motstand.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å elimi-nere eller forminske de ovennevnte ulemper ved å kombinere den hydrauliske effektivitet som er forbundet med enveisrettet stromning gjennom skovlhjulet med en sidetrykk ,,- reverseririgsanordning som er enkel og robust, og tilveiebringer minimal motstand overfor stromningen.

I henhold til oppfinnelsen er der tilveiebragt en side-trykknenhet for et sjogående fartdy som erkarakterisert vedat fluidumpassasjedeler omfattende en innldpskanal og to utldpskanaler som grener av fra denne, hvilke passasjedeler er innrettet for montering i skroget av fartdyet under dets vannlinje, slik at innldpskanalen vil stå i forbindelse med en innldpsåpning utformet i bunnen av skroget og utldpskanalene med utldpsåpninger utformet i motsatte sider av dette, et skovlhjul montert i innldpskanalen for rotasjon omkring lengdeaksen i denne og forbundet med en drivinnretning, og en stillbar omledeanordning for fluidum, plassert i passasjedelene ved overgangen mellom innldpskanalen og utldpskanalene slik at strommen av fluidum fra skovlhjulet avhengig av stillingen av omledeanordningen kan fores enten helt eller delvis til den ene eller den andre av utldpskanalene og derved påfdre fartdyet et nettosidetrykk i den motsatte retning av fluidumstrommen fra utlopskanalen.

Dessuten er der i henhold til oppfinnelsen tilveiebragt

et sjogående fartdy med en sidetrykksenhet som erkarakterisert ved

■i.'

at fluidurapassasjedeler omfattende en innldpskanal og to utlopskana-ler som grener av fra denne, hvilke passasjedeler er beliggende i skroget av fartdyet under dets vannlinje, slik at innldpskanalen vil stå i forbindelse med en innldpsåpning utformet i bunnen av skroget og utldpskanalene med utldpsåpninger utformet i motsatte sider av dette, et skovlhjul montert i innldpskanalen for rotasjon omkring lengdeaksen i denne og forbundet med en drivinnretning, og en stillbar omledeanordning for fluidum plassert i passasjedelene ved overgangen mellom innldpskanalen og utldpskanalene slik at strommen av fluidum fra skovlhjulet avhengig av stillingen av omledeanordningen kan fores enten helt eller delvis til den ene eller den andre av utldpskanalene og derved påfdre fartdyet et nettosidetrykk i den motsatte retning av fluidumstrdmmen fra utldpskanalen.

Oppfinnelsen blir beskrevet nærmere i det fdlgende under henvisning til de skjematiske figurer, av hvilke fig. 1 er et vertikalt snitt gjennom baugen-av et skip som viser en sidetrykksenhet i henhold til oppfinnelsen, fig. 2 er det samme med omledeanordningen i enheten dreiet 90° i forhold til fig. 1, fig. 3 er det samme med omledeanordningen dreiet l8o°, fig. 4 er det samme som fig. 1 med omledeanordningen i en annen utfdreise, fig. 4a er et snitt etter lin-jen X-X på fig. 4?fig. 5 er det samme som fig. 4 med omledeanordningen dreiet 90°, fig. 6. er det samme med omledeanordningen dreiet l80°, og fig. 7 er et planriss i snitt som viser avbdyningsinnretningen for en modifikasjon av den fdrste og den annen utfdreise.

På tegningen ses en sidetrykks- eller tverrfremdriftsenhet omfattende et aksialstrdmningsskovlhjul 1 som er montert i en kanal 2 med aksen i hovedsaken vertikal ved eller nær lengdemidtlinjen i

et skip 10 og en roterbart forbundet med en drivinnretning 11. For å oppnå det maksimale dreiende moment på skipet, .hvor sidetrykksenheten anvendes for baugmandvrering, vil beliggenheten av kanalen 2 være så langt forute i dette som mulig. Strommen av vann fra hjulet 1 passerer gjennom kanalen 2 til en stillbar omledeanordning 3 plassert slik at vannet fra denne kan ledes helt eller delvis til den ene eller andre av to utstrdmningskanaler 4?5 eller bli delt like mellom dem. Kanalene 2, 4, 5 kan være enten sirkulære, kvadratiske eller rektangulære i tverrsnitt. Kanalene 4?5 er i hovedsaken horisontale og er plassert vinkelrett på skipets lengdemidtlinje. Vann som strdmmer ut fra kanalen 4 vil fremkalle et sidetrykk på skipet i den ene retning, mens vann fra kanalen 5 vil virke i den motsatte

retning. Når utstrdmningen er delt like mellom kanalene 4?5 vil nettosidetrykket på skipet være null.

For å gjore stdrrelsen og vekten av sidetrykksenheten og de hydrauliske tap i anordningen 3 minst mulige omfatter sistnevnte en rekke omledeskovler 6 og et bæreelement 7. Der er et flertall mulige konstruksjoner eller utfdrelser av anordningen 3 som effektivt vil styre og, når det kreves, retningsendre vannstrommen, og to av disse vil bli beskrevet som eksempler.

I den fdrste utfdrelse (fig. 1, 2 og 3) er anordningen 3 fremstilt i ett stykke og omfatter et hovedsakelig sylinderformet, hult bæreelement 7 som er plassert ved overgangen mellom inn- og ut-strdmningskanalene med aksen i hovedsaken vertikal, slik at det kan dreies ca. l80° omkring den samme akse som hjulet 1 ved hjelp av en servomotor 12.

Rekken av omledeskovler 6 er anbragt i elementet 7 med de individuelle skovler plassert•skrått, den ene ovenfor den andre og med lengdeaksene hovedsakelig horisontalt. Der dannes da en skrå

passasje gjennom elementet 7 i hovedsaken parallelt med rekkene av skovler 6 slik at vannet fra hjulet 1 vil strdmme opp gjennom elementet 7 og bli omledet av skovlene 6 til den ene eller den andre av kanalene 4>5•

Når den er plassert som vist på fig. 1 vil anordningen 3 lede alt vannet med minimalt stromningstap bare til kanalen 4 da elementet 7 effektivt tetter mot lekkasjestrdmning til den andre kanal 5. Når anordningen 3 er dreiet 90° som vist på fig. 2 kan vannet passere til begge kanalene 4>5 slik at nettosidetrykket på skipet blir null. Når anordningen 3 dreies ytterligere 90° (fig. 3) passerer alt vannet, igjen med minste tap, til kanalen 5 da forbindelsen til kanalen 4 er effektivt lukket av elementet 7-Ved å anvende stillinger mellom de som er vist på fig. 1, 2 og 3 strdmmer vannet ulikt til hver kanal slik at overgangsverdier av netto-sidetrykk på skipet kan oppnås. Et forholdsvis lite vridningsmoment er krevet for å dreie anordningen 3 fra en ytterstilling gjennom den ndytrale stilling til den andre ytterstilling, og således kan der oppnås en meget hurtig total reversering av sidetrykket på skipet, f.eks. in-nenfor noen få sekunder. Ved et passende valg av dimensjonene av anordningen 3 kan dessuten motstanden overfor strdmningen fra hjulet 1 holdes på et minimum i alle dens stillinger slik at det sikres at de akselhestekrefter som kreves av hjulet 1 og den hydrauliske belast-ning på dets skovler forblir i hovedsaken uendrede uansett stillingene av anordningen 3•

I den annen utfdreise som er vist på fig. 4-6 er anordningen 3 gjort dreibar omkring en hovedsakelig horisontal akse vinkelrett på lengdeaksen i kanalene 455. Med denne dreieakse utgjdres anordningen 3 av to separate dreibare deler 938 plassert henholds-vis for og akter for hjulakselen 13 (fig. 4a). Hver av disse deler omfatter en krum dekkplate 10A og to sideplater 11A som sammen danner et dreibart hus for en rekke omledeskovler. Når begge skovlsett er plassert som vist på fig. 4a vil alt vannet fra hjulet 1 bli ledet til den ene side av skipet. Hvis bare det ene skovlsett dreies 90° vil det halve av vannet bli fort til den andre side av skipet via dette mens den andre halvdel vil fortsette å strdmme til den fdrst-nevnte side av skipet, slik at intet netto-sidetrykk tilveiebringes (fig. 5)• En dreining på 90° av det annet skovlsett (fig. 6) resul-terer i at alt vannet fores til den andre side av 'skipet. Under drift vil hvert skovlsett arbeide sekvensmessig, slik at det totale aktive-rende vridningsmoment som kreves på ethvert tidspunkt gjdres minst

mulig.

Uansett hvilken utfdrelse av anordningen 3 som kommer fil anvendelse, kan denne fremstilles meget robust for å gjore muligheten for skade i tung sjd minimal. Dessuten tillater posisjonen av hjulet 1 så lavt som mulig i skipet den maksimale positive nettoinnsugning

, og neddykking, forminsker kavitasjon på hjulbladene og tilveiebringer en effektiv drift av sidetrykksenheten i dårlig vær, hvor enheter av tverrtunnelltypen med en regulerbar stigning eller reversibel skrue kunne være funksjonsudyktige.

I en ytterligere utfdrelse (ikke vist)' kan der være utformet et antall åpninger i siden av det sylinderformede element 7, hvi?.-ke åpninger er plassert slik at de tillater passasje av vannet til begge kanalene 455 når anordningen 3 er dreiet 90° til mellomstil-lingen på fig. 2.

I en modifikasjon av de' ovenfor beskrevne utfdrelser vist-på fig. 7 er der anordnet avbdyningsinnretninger omfattende skovl-gitre 14 ved utenbordsendene av de hovedsakelig horisontale kanaler 4j 5- Ved å anvende disse innretninger blir det mulig å avbdye de utgående vannstrdmmer slik at de hver får den samme hastighetskompo- nent fremover eller akterut i forhold til skipet. Ved hjelp av disse innretninger blir det mulig å bruke den beskrevne sidetrykksenhet for å tilveiebringe et mindre for- og aktertrykk på skipet såvel som det sidetrykk for hvilket den primært er installert. Dette kan være nyttig for mandvrering uten bruk av hovedfremdrivningsmaskinene, og for nddfremdrivning i tilfelle av havari på disse.

De beskrevne utfdrelser har den fordel, at de er av en enkel og robust konstruksjon som tillater bruken av et konvensjonelt, massivt stdpt skovlhjul og en billig omledeanordning. Dessuten kreves bare lav inngangseffekt pr. trykkenhet for en given stdrrelse av aggregatet på grunn av bruken av et effektivt enveis skovlhjul og lave tap i kanalen. Hdye transiente vridningsmomenter unngås også hvilket sikrer de laveste omkostninger ved og den stdrste pålitelig-het av drivmekanisme og transmisjonssystem, idet der samtidig oppnås en hurtig trykkreversering med det lave omlede-effektkrav. Den verti-kale plassering av skovlhjulet langt nede i skipet sikrer som nevnt at neddykkingen og den positive nettoinnsugning blir stdrst mulig slik at kavitasjonsproblemer blir uten betydning, og den tillater en effektiv og sikker drift av enheten også i hdy sjo. Den enkle konstruksjon letter også vedlikeholdet da der ikke er noen utilgjengelig utveksling eller hydraulisk aktiveringsmekanisme inne i hjulnavet slik det er vanlig i mange kjente alternative enheter. Enheten kan utformes- slik at alle tetninger og trykklagre såvel som transmisjonen og aktiveringsutstyret kan vedlikeholdes, og hvis det er nddvendig repareres når skipet er til sjds. Endelig muliggjdr de ekstra avboy-ningsskovler anordnet ved endene av tverrkanalen på hver side av

skipet at der fra enheten kan oppnås et for- og aktertrykk.

Claims (9)

1. Sidetrykk" enhet for et sjogående fartdy, karakterisert ved at fluidumpassasjedeler (2, 4, 5) omfattende en inn-lopskanal (2) og to utldpskanaler (4, 5) som grener av fra denne, hvilke passasjedeler er innrettet for montering i skroget av fartdyet (10) under dets vannlinje, slik at innldpskanalen (2) vil stå i forbindelse med en innldpsåpning utformet i bunnen av skroget og utldpskanalene (4? 5) med utldpsåpninger utformet i motsatte sider av dette, et skovlhjul (1) montert i innldpskanalen (2) for rotasjon omkring lengdeaksen i denne og forbundet med en drivinnretning (11), og en stillbar omledeanordning (3) for fluidum, plassert i passasjedelene (2, 4j 5) ved overgangen mellom innldpskanalen (2) og utldpskanalene (4, 5) og derved påfdre fartdyet (10) et nettosidetrykk i den motsatte retning av fluidumstrdmmen fra utldpskanalen.-

2. Enhet i henhold til krav 1, karakterisert ved at utldpskanalene (4? 5) er innrettet for å bli montert i skroget av fartdyet (10) med deres lengdeakse vinkelrett på lengdemidtlinjen i dette.

3. Enhet i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at innldpskanalen (2) er innrettet for å bli montert ved baugen av fartdyet (10) ved eller nær midtlinjen i denne med aksen vertikal.

4- Enhet i henhold til krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at omledeanordningen (3) omfatter en rekke omledeskovler (6) som gjor det mulig å styre fluidumstrdmmen fra innldpskanalen (2) inn i den ene eller den andre eller begge utldpskanalene (45 5) avhengig av stillingen av omledeanordningen (3).

5. Enhet i henhold til krav 4> karak' terisert ved at omledeanordningen (3) er montert dreibart i utldpskanalene (4> 5)" omkring den samme akse som skovlhjulet (1).

6. Enhet i henhold til krav 4>karakterisert ved at omledeanordningen (3) er montert dreibart omkring en akse som er vinkelrett på både lengdeaksen i innldpskanalen (2) og lengdeaksen i utldpskanalene (45 5), idet rekken av omledeskovler utgjdres av to separat dreibare skovlsett (8, 9) aksialt plassert med et på hver side av skovlhjulsdrivakselen (13).

7. Enhet i henhold til ethvert av kravene 1-6, karakterisert ved at omledeanordningen (3). er i drivforbindelse med en servomotor (12) for utfdrelse av deres dreiebevegelse.

8. Enhet i henhold til ethvert av kravene 1-7?karakterisert ved at avbdyningsinnretninger (14) plassert ved de utenbords ender av utldpskanalene (4> 5) for å avbdye de utgående strdmmer og således oppnå en trykk-komponent i retning for eller akter i forhold til fartdyet.

9. Sjogående fartdy omfattende en sidetrykksenhet, karakterisert ved at fluidumpassasjedeler (2, 45 5) omfattende en innld pskanal (2) og to utldpskanaler (4? 5) som grener av fra denne, hvilke passasjedeler er beliggende i skroget av fartdyet (10) under dets vannlinje, slik at innldpskanalen (2) vil stå i forbindelse med en innld psåpning utformet i bunnen av skroget og utldpskanalene (4j 5) med utldpsåpninger utformet i motsatte sider av dette, et skovlhjul (1) montert i innldpskanalen (2) for rotasjon omkring lengdeaksen i denne og forbundet med en drivinnretning (11), og en stillbar omledeanordning (3) for fluidum plassert i passasjedelene (2, 4? 5) ved overgangen mellom innldpskanalen (2) og utldpskanalene (45 5) slik at strommen av fluidum fra skovlhjulet (1) avhengig.av stillingen av omledeanordningen (3) kan fores enten helt eller delvis- til den ene eller den andre av utldpskanalene (4j 5) og derved påfd re fartdyet (10) et nettosidetrykk i den motsatte retning av fluidumstrdmmen fra utldpskanalen.