PL162589B1

PL162589B1 - Statek wodny PL PL

Info

Publication number: PL162589B1
Application number: PL26704987A
Authority: PL
Original assignee: Nippon Kokan Kk
Priority date: 1986-07-30
Filing date: 1987-07-28
Publication date: 1993-12-31
Also published as: JPS6334294A; NO873174L; KR900005714B1; EP0254959A1; CN1004198B; FI90330C; SU1600625A3; DK394987A; NO171837C; NO171837B; JPH0446799B2; CN87105327A; EP0254959B1; FI872983A0; PL267049A1; FI90330B; DE3773572D1; US4779551A; DK394987D0; DK168204B1

Abstract

1. Statek wodny, z jednosrubowym sy- stemem napedowym, zawierajacy kadlub w przyblizeniu symetryczny wzgledem piono- wej plaszczyzny srodkowej kadluba obejmu- jacej linie srodkowa kadluba, w którym sruba napedowa jest umieszczona na wale sruby napedowej z bocznym przesunieciem wzgle- dem linii srodkowej kadluba, znamienny tym, ze srodek sruby napedowej (3) jest usy- tuowany wzgledem pionowej plaszczyzny srodkowej (2) z zachowaniem stosunku d/D w granicach 5 do 25%, gdzie d oznacza odle- glosc srodka sruby napedowej (3) od piono- wej plaszczyzny srodkowej (2) kadluba, a D oznacza srednice tarczy sruby napedowej (4). FIG. 4 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest statek wodny, o szczególnym ukształtowaniu kadłuba w miejscu zainstalowania wału śruby napędowej.

W konwencjonalnym statku z pojedyńczą śrubą, wał śruby napędowej zwykle znajduje się na linii środkowej kadłuba. Przy takim usytuowaniu wału śruby napędowej woda dopływa do powierzchni tarczy śruby napędowej, stanowiącej pole działania śruby. Dopływy do powierzchni tarczy śruby zostają uformowane jako przepływy symetryczne względem wału śruby napędowej.

W ten sposób, w czasie pływania statku powstaje skomplikowany rozkład strumieni nabiegających, powodujących zmniejszenie jego sprawności napędowej.

Obecnie wzrasta liczba statków o dużym współczynniku pełnotliwości konstrukcyjnej i o dużej szerokości, aby zwiększyć ich ładowność. Taka konstrukcja statku powoduje, że powstają pionowe wiry wokół osi wzdłużnych, w płaszczyźnie tarczy śruby, wynikające z obecności strumieni nabiegających. Te pionowe wiry wytwarzane są parami po obu stronach statku, powodując niewyważenie strumieni nabiegających w płaszczyźnie tarczy śruby. Zmniejsza się na skutek tego sprawność napędowa i wzrasta opór kadłuba statku. W tych okolicznościach pożądane jest zmniejszenie współczynnika zużycia paliwa dla napędu statku, jak również polepszenie ładowności. Dla spełnienia tego wymagania niezbędne jest polepszenie sprawności napędowej.

Dla ograniczenia strat zmniejszających sprawność napędową statku stosuje się asymetryczną budowę części rufowej kadłuba. Na przykład w polskim opisie patentowym nr 144 213 przedstawiono rozwiązanie dotyczące określonego asymetrycznego ukształtowania części rufowej kadłuba statku ze śrubą umieszczoną w płaszczyźnie środkowej statku.

162 589

W ogólności, poprawienie sprawności układu napędowego statku wiąże się z optymalizowaniem warunków opływu w obszarze działania śruby napędowej, przy różnym usytuowaniu śrub napędowych względem pionowej płaszczyzny symetrii kadłuba statku.

Znane rozwiązanie tego rodzaju przedstawiono na przykład we francuskim opisie patentowym nr 2 320 859, który dotyczy kadłuba statku mającego pojedyńczą śrubę. Kadłub ten jest tak ukształtowany, że zostaje utworzony helikoidalny kanał, który znajduje się w części rufowej statku, po jednej stronie linii środkowej kadłuba. Z tego powodu przekrój poprzeczny kadłuba zmienia się w pewnym obszarze rufy, w zależności od miejsca przekroju poprzecznego. Pojedyńcza śruba statku jest umieszczona po tej stronie linii środkowej kadłuba, po której znajduje się helikoidalny kanał.

Celem wynalazku jest pokonanie niedogodności związanych ze spadkiem sprawności napędowej statku w wyniku występowania wirów pionowych, które są wywołane przez strumienie nabiegające, w czasie pływania statku.

Statek wodny, z jednośrubowym systemem napędowym, zawierający kadłub w przybliżeniu symetryczny względem pionowej płaszczyzny środkowej kadłuba obejmującej linię środkową kadłuba, w którym śruba napędowa jest umieszczona na wale śruby napędowej z bocznym przesunięciem względem linii środkowej kadłuba, według wynalazku charakteryzuje się tym, Ze środek śruby napędowej jest usytuowany względem pionowej płaszczyzny środkowej z zachowaniem stosunku d/D w granicach 5 do 25%, gdzie d oznacza odległość środka śruby napędowej od pionowej płaszczyzny środkowej kadłuba, a D oznacza średnicę tarczy śruby napędowej.

Korzystnym rozwiązaniem jest, jeśli środek śruby napędowej jest usytuowany z zachowaniem stosunku d/D w granicach 10 do 15%. W korzystnym rozwiązaniu wał śruby napędowej znajduje się po stronie prawej burty względem pionowej płaszczyzny środkowej kadłuba, a kierunek jego obrotu jest zgodny z ruchem wskazówek zegara. W innym korzystnym rozwiązaniu wał śruby napędowej znajduje się po stronie lewej burty względem pionowej płaszczyzny środkowej kadłuba, a kierunek jego obrotu jest przeciwny do ruchu wskazówek zegara.

Wał śruby napędowej jest zamontowany poziomo i równolegle względem pionowej płaszczyzny środkowej kadłuba. W innym korzystnym rozwiązaniu wał śruby napędowej jest zamontowany pod kątem względem pionowej płaszczyzny środkowej kadłuba i poziomo.

Rozwiązanie według wynalazku zostanie bliżej objaśnione w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rufę kadłuba znanego statku w widoku z tyłu, z zaznaczonymi przekrojami wręgowymi, fig. 2 - wykres prędkości dopływu wody do płaszczyzny tarczy śruby dla statku z fig. 1, fig. 3 - wykres wektorowy dopływu wody do płaszczyzny tarczy śruby dla znanego statku, fig. 4 - rufę kadłuba statku według wynalazku w widoku z tyłu z zaznaczo nymi przekrojami wręgowymi, fig. 5 - wykres wektorowy strumieni wody dopływającej do płaszczyzny tarczy śruby statku według wynalazku, fig. 6 - zależność pomiędzy strumieniami wody dopływającej do płaszczyzny tarczy śruby a kierunkiem obrotu śruby dla statku według wynalazku, fig. 7 - dwa przykłady wykonania statku według wynalazku w widoku z góry, a fig. 8 przedstawia wykres zależności odległości pomiędzy wałem śruby a linią środkową kadłuba, w stosunku do względnego współczynnika napędowego dla statku znanego i statku według wynalazku.

Na figurze 1 przedstawiono symetryczną rufę kadłuba konwencjonalnego statku jednośrubowego. Przekroje wręgowe pokazane są w postaci linii krzywych 1. Przekroje te otrzymane są wskutek cięcia rufy kadłuba statku płaszczyznami prostopadłymi do wzdłużnej płaszczyzny środkowej statku. Wał śruby napędowej 3 znajduje się na linii środkowej kadłuba 2. Linia WL oznacza linię wodną dla statku pod obciążeniem. Uwidocznione na fig. 1 rysunku przekroje wręgowe, na powierzchni tarczy śruby 4 stanowiącej pole działania śruby napędowej, są symetryczne względem linii środkowej kadłuba 2.

162 589

Kiedy wał śruby jest zainstalowany w takim miejscu jak na fig. 1, to rozkład strumieni wody dopływającej do płaszczyzny tarczy śruby jest taki, jak to przedstawiono na fig. 2. Fig. 2 przedstawia graficznie prędkość dopływu wody do płaszczyzny tarczy śruby, przy czym fig. 2 (A) przedstawia rozkład strumienia nabiegającego, a fig. 2(B) przedstawia wykres wektorowy poprzecznej prędkości wody. Krzywa a przedstawia stosunek prędkości strumienia nabiegającego wytwarzanego w płaszczyźnie tarczy śruby 4, do prędkości statku, a wektor b przedstawia kierunek poprzeczny prędkości strumienia nabiegającego, wytwarzanego w każdym punkcie płaszczyzny tarczy śruby 4. Jak wynika z tych wykresów, strumienie dopływające do płaszczyzny tarczy śruby 4 są symetryczne względem wału śruby 3. W ten sposób, gdy statek płynie, powstaje skomplikowany rozkład strumieni nabiegających.

Jak pokazano na fig. 3, strumienie nabiegające stają się symetryczne względem wału śruby 3 umieszczonego na linii środkowej kadłuba 2.

Na figurze 4 przedstawiono część rufową kadłuba statku według wynalazku, w widoku z tyłu. Przekroje wręgowe pokazane są w postaci linii krzywych 1. Konstrukcja kadłuba jest symetryczna względem linii środkowej kadłuba 2, a wał śruby napędowej 3 jest usytuowany z przemieszczeniem poza linię środkową kadłuba 2.

Na figurze 5 przedstawiono wykres wektorowy ilustrujący ruchy strumieni wody dopływających do płaszczyzny tarczy śruby 4 statku. Jak pokazano na fig. 5 wektor b dopływu wody jest składową poprzeczną prędkości, która jest symetryczna względem linii środkowej kadłuba 2. Łopaty śruby obracają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara na osi wału śruby napędowej 3, która jest usytuowana poziomo, po stronie prawej burty od linii środkowej kadłuba 2.

Na figurze 6 przedstawiono zależność kierunku dopływających strumieni wody od kierunku obrotu śruby napędowej. Na fig. 6 strzałka 5 reprezentuje kierunek dopływających strumieni wody, który zaznaczony jest przez wektor b pokazany na fig. 5. Strzałka 6 reprezentuje kierunek obrotu śruby napędowej 3. Jak wynika z fig.6, śruba napędowa stale otrzymuje dopływające strumienie wody, które obiegają w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu wału śruby napędowej 3. Efekt jest taki, jak gdyby prędkość obrotowa wału śruby napędowej 3 była zwiększana. Inaczej mówiąc, przy takim usytuowaniu wału śruby napędowej 3 można uzyskać zwiększenie sprawności napędowej.

Jak opisano powyżej, zwiększenie sprawności napędowej statku uzyskuje się przy obrocie wału śruby napędowej 3 w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, gdy wał śruby napędowej 3 jest usytuowany po stronie prawej burty względem linii środkowej kadłuba 2, a gdy wał śruby napędowej 3 obracany jest w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara - wtedy gdy jest on umieszczony po stronie lewej burty. Przykładowo, kiedy wał śruby jest usytuowany po stronie prawej burty i jest obracany w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, wówczas kierunek obrotu wału śruby napędowej jest taki sam jak kierunek obiegu dopływających strumieni wody. W konsekwencji sprawność napędowa jest zmniejszona. Kiedy wał śruby napędowej jest usytuowany po stronie lewej burty i obracany jest w kierunku ruchu wskazówek zegara następuje również zmniejszenie sprawności napędowej.

Na figurze 7 przedstawiono dwa przykłady rozwiązań według wynalazku, w widoku z góry. Ster na rufie umieszczony jest na linii środkowej kadłuba 2. Rozwiązanie (A), przedstawione schematycznie, ma wał śruby napędowej 3 umieszczony poziomo równolegle względem linii środkowej kadłuba 2, bez poziomo odchylenia. Rozwiązanie (B), przedstawia schematycznie, ma wał śruby napędowej 3 umieszczony z pewnym kątem poziomego odchylenia względem środkowej linii kadłuoa 2. Wybór rozwiązania (A) lub (B) zależy od przestrzeni w maszynowni i od mocy silnika głównego. Przeprowadzone badania nie wykazały żadnej różnicy pomiędzy rozwiązaniami (A) i (B), jeśli chodzi o sterowność i sprawność napędową statku. Ponadto, nie było żadnych różnic pomiędzy statkiem wyposażonym w wał śruby napędowej usytuowany poza linią środkową kadłuba, a innym statkiem wyposażonym w wał śruby napędowej usytuowany konwencjonalnie, jeśli chodzi o sterowność.

162 589

Na figurze 8 przedstawiono wykres zależności odległości pomiędzy wałem śruby napędowej 3 i linią środkową kadłuba 2, a względną sprawnością napędową, otrzymany przez badania napędu rudowca 200 000 DWT w zbiorniku wodnym. Na fig. 8 na osi rzędnych podano stosunek HP/(O)/HP(C), gdzie HP(O) reprezentuje moc napędową dawaną przez silnik (w koniach mechanicznych) w przypadku wału śruby napędowej usytuowanego poza linią środkową kadłuba, a HP(C) reprezentuje moc napędową wytwarzaną w przypadku umieszczenia wału śruby napędowej na linii środkowej kadłuba. Na osi odciętych podano stosunek d/0, gdzie d oznacza odległość pomiędzy wałem śruby napędowej 3 i linią środkową kadłuba 2, a D oznacza średnicę tarczy śruby 4. Jak wynika z fig. 8, stosunek mocy napędowych HP(O)/HP(C) jest znacznie lepszy, gdy stosunek d/D mieści się w zakresie 5-25%. Jeżeli stosunek ten jest mniejszy niż 5%, wówczas sprawność napędowa nie wzrasta. Jednocześnie, jeżeli stosunek ten jest większy niż 25%, sprawność napędowa również nie wzrasta. Najkorzystniejszym zakresem tego stosunku jest 10-15%.

Wyniki innych badań wykazały, że położenie steru nie było ograniczone na skutek takiego usytuowania wału śruby napędowej. Nie było również niekorzystnego wpływu na usytuowanie steru .

Rozwiązanie według wynalazku umożliwiło polepszenie sprawności napędowej statku (o około 10%), dzięki wykorzystaniu pionowych wirów, których powstawanie przy konwencjonalnym statku o dużej szerokości i dużych oporach, powodowało zmniejszanie sprawności napędowej Ponadto, rozwiązanie według wynalazku umożliwiło również utrzymanie symetrycznej konstrukcji kadłuba statku.

FIG. 7

FIG. 8

162 589

FIG. 1 (PRIOR art)

FIG.2 (PRIOR ART)

FIG.3' (PRIOR ART)

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Statek wodny, z jednośrubowym systemem napędowym, zawierający kadłub w przybliżeniu symetryczny względem pionowej płaszczyzny środkowej kadłuba obejmującej linię środkową kadłuba, w którym śruba napędowa jest umieszczona na wale śruby napędowej z bocznym przesunięciem względem linii środkowej kadłuba, znamienny tym, że środek śruby napędowej (3) jest usytuowany względem pionowej płaszczyzny środkowej (2) z zachowaniem stosunku d/D w granicach 5 do 25%, gdzie d oznacza odległość środka śruby napędowej (3) od pionowej płaszczyzny środkowej (2) kadłuba, a D oznacza średnicę tarczy śruby napędowej (4).
2. Statek według zastrz. 1, znamienny tym, że środek śruby napędowej (3) jest usytuowany z zachowaniem stosunku d/0 w granicach 10 do 15%.
3. Statek według zastrz. 1, znamienn y tym, Zewał śruby napędowej )3 ) znajduje się po stronie prawej burty względem pionowej płaszczyzny środkowej (2) kadłuba, a kierunek jego obrotu jest zgodny z ruchem wskazówek zegara.
4. Statek według zastrz. 1, znamienny tym, że wał śruby napędowej (3) znajduje się po stronie lewej burty względem pionowej płaszczyzny środkowej (2) kadłuba, a kierunek jego obrotu jest przeciwny do ruchu wskazówek zegara.
5. Statek według zastrz. 1, znamienny tym, że wał śruby napędowej (3) jest zamontowany poziomo i równolegle względem pionowej płaszczyzny środkowej kadłuba (2).
6. Statek według zastrz. 1, znamienny tym, że wał śruby napędowej (3) jest zamontowany pod kątem względem pionowej płaszczyzny środkowej kadłuba (2).
7. Statz k wedgz gzasUz. Z, znamίenn y y y z, Zewa łśruZ y nap ędowe j (Z) jest zamontowany poziomo.

***