PL190681B1 - Ster przystosowany do sterowania kadłubowych jednostek pływających - Google Patents

Abstract

1. Ster przystosowany do sterowania kadlubo- wych jednostek plywajacych, majacy glówna ple- twe sterowa i klapy sterowe na krawedzi natarcia i splywu przymocowane do glównego steru, przy czym te klapy sa obrotowe wzgledem glównej pletwy sterowej, znamienny tym, ze glówna ple- twa sterowa (3) jest zamontowana na teleskopo- wym trzonie sterowym (8), w sposób osiowo prze- mieszczalny pomiedzy stalym polozeniem srodko- wym z pletwa sterowa (3) zamocowana do kadluba, z tym ze klapy sterowe (5, 6) sa obrotowe nieza- leznie od glównej pletwy sterowej (3), a poloze- niem swobodnego obrotu do obracania trzonem sterowym (8), w którym glówna pletwa sterowa (3) jest usytuowana w odstepie od kadluba (1), w sta- lym polozeniu zas elementami sterujacymi sa klapy sterowe (5, 6), a w polozeniu swobodnego obrotu elementami sterujacymi sa glówna pletwa sterowa (3) i ewentualnie klapy sterowe (5, 6). FIG. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest ster przystosowany do sterowania kadłubowych jednostek pływających, należący do typu sterów składających się z korpusu głównego i jednej lub większej liczby płetw sterowych obracalnych względem korpusu głównego.

Przy małej prędkości dla skutecznego sterowania jednostką pływającą ster musi mieć ustalone wymiary i kąt natarcia. Taki ster może być jednak niepotrzebny przy większej prędkości i może powodować niepożądany opór hydrodynamiczny, powodując tym samym stratę prędkości i niepotrzebnie wysokie zużycie paliwa. Znane stery mają tendencję do zwiększania swego oddziaływania prawie proporcjonalnie do prędkości. Gdy ster obraca się w kierunku oddalonym od kierunku ruchu jednostki pływającej poruszającej się z dużą prędkością, działają na niego duże siły. Może to prowadzić do uszkodzeń steru, trzonu steru i silnika poruszającego ster. Podczas nagłej zmiany kursu przez jednostkę pływającą wyposażoną w znany ster występuje utrata prędkości.

Znane są liczne urządzenia obejmujące stery i urządzenia steropodobne z płetwami sterowymi. Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr US 1128508 pt. „Awaryjny ster dziobowy” ujawnia ster awaryjny umieszczony w dziobie jednostki pływającej i przystosowany do poruszania poprzez dziób jednostki pływającej za pomocą urządzeń hydraulicznych. Ten ster awaryjny jest przewidziany do użycia w sytuacjach krytycznych, np. w celu uniknię190 681 cia kolizji na morzu lub gdy ster główny jest uszkodzony. W rozwiązaniu znanym z tego opisu patentowego ster nie ma korpusu głównego zamocowanego na stałe podczas stosowania.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr US 3326168 pt. „Wciągany ster dla barki” ujawnia ster, który może być wciągany do wnętrza otwartego kilu, przez co uniemożliwia się obrót steru. Tym samym ster nie działa, kiedy jest wciągnięty do wnętrza stałego kilu. W tym znanym sterze działanie sterujące nie zawsze będzie występować i nie będzie odpowiednie do dużej prędkości.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki US 4342275 pt. „Ster płetwowy dla statków” ujawnia zwykły ster dla statku z jedną albo większą liczbą klap na części spływu albo na części od strony rufy płetwy sterowej, przy czym klapy mogą obracać się wokół osi pionowej i są skonstruowane w taki sposób, że mogą być zaryglowane w stałym położeniu w głównej płetwie sterowej.

Norweski opis patentowy nr 162452 pt. „Ster płetwowy o silnym działaniu dla jednostek pływających” ujawnia ster statku z dodatkową klapą, który za pośrednictwem dodatkowego połączenia obrotowego z klapą przekładnią zębatą, zapewnia automatycznie dodatkowy ruch klapy względem płetwy sterowej. Klapa może być także połączona na stałe z płetwą sterową.

Niniejszy wynalazek dotyczy steru, który w czasie pracy przy dużej prędkości jest przystosowany do połączenia za pomocą swej najbliższej części płetwy sterowej wciągniętej na stałe z kadłubem jednostki pływającej oraz w którym oddziaływanie sterowe jest wywołane zmianą profilu steru poprzez obrót klapy na krawędzi natarcia i klapy na krawędzi spływu (rufowej) w kierunku żądanego zwrotu dziobu jednostki pływającej, zamiast obracania całej płetwy sterowej pod określonym kątem względem kierunku prędkości. W tym wciągniętym położeniu obrót klap na krawędzi natarcia i spływu (rufowej) poprowadzi prąd wody za ster w taki sposób, że prędkość wody za sterem na jego dwóch powierzchniach staje się różna. Tym samym oddziaływania ciśnienia dwóch prądów wody są takie, że powstaje wynikowa składowa siły, przy czym składowa siły jest w każdej chwili normalna do boku steru i poprzeczna do prądu wody na najbardziej wklęsłej powierzchni. Ster jest zamocowany do kadłuba za pomocą teleskopowego trzonu sterowego, ewentualnie za pomocą dodatkowych środków mocujących. Nadaje to sterowi zmniejszoną powierzchnię w obrębie prądu wody, zmniejszając tym samym tarcie.

Przy małej prędkości ster jest odpychany w kierunku od kadłuba i wskutek tego jest uwalniany z uprzednio stałego położenia środkowego. W wyniku tego uwolnienia powstają równocześnie dwa współdziałające ze sobą skutki: płetwa sterowa uzyskuje większą powierzchnię czynną w obrębie prądu wody oraz płetwa sterowa może się obracać wokół trzonu sterowego, tak jak znany ster. Dodatkowe oddziaływanie steru przy małej prędkości osiąga się poprzez znane użycie klap sterowych na krawędzi natarcia i spływu głównej płetwy sterowej.

Gniazdo w kadłubie zapewnia zwiększoną zdolność przenoszenia siły zarówno w kierunku prędkości, jak i w kierunku poprzecznym. Częściowe wciągnięcie steru do wgłębienia w kadłubie zmniejsza także powierzchnie steru i tym samym siły tarcia o wodę rozcinaną przez ster.

Istota wynalazku polega na tym, że ster przystosowany do sterowania kadłubowych jednostek pływających, mający główną płetwę sterową i klapy sterowe na krawędzi natarcia i spływu przymocowane do głównego steru, przy czym te klapy są obrotowe względem głównej płetwy sterowej charakteryzuje się tym, że główna płetwa sterowa jest zamontowana na teleskopowym trzonie sterowym, w sposób osiowo przemieszczalny pomiędzy stałym położeniem środkowym z płetwą sterową zamocowaną do kadłuba, z tym że klapy sterowe są obrotowe niezależnie od głównej płetwy sterowej, a położeniem swobodnego obrotu do obracania trzonem sterowym, w którym główna płetwa sterowa jest usytuowana w odstępie od kadłuba, przy czym w stałym położeniu elementami sterującymi są klapy sterowe, a w położeniu swobodnego obrotu elementami sterującymi są główna płetwa sterowa i ewentualnie klapy sterowe.

Korzystnie ster ma wgłębienie ryglujące główną płetwę sterową do kadłuba jednostki pływającej w stałym położeniu środkowym.

W korzystnym przykładzie wykonania główna płetwa sterowa jest zbieżna do węższego kształtu w kierunku od kadłuba, korzystnie zarówno w kierunku szerokości i grubości.

190 681

Ponadto w kolejnym przykładzie wykonania wynalazku klapy sterowe są zbieżne do węższego kształtu w kierunku od kadłuba, korzystnie zarówno w kierunku szerokości i grubości.

Zgodnie z dalszym przykładem wykonania wynalazku klapy sterowe są połączone za pomocą drążków sterowych i napędzane w przeciwnych kierunkach obrotu przez wspólny wałek obrotowy.

Korzystnie ster ma poprzeczki zamocowane do każdej klapy sterowej ze skrzyżowanymi drążkami sterowymi, połączonymi obrotowo z odpowiednimi końcami poprzeczek, gdzie jeden albo większa liczba drążków spośród drążków sterowych, korzystnie za pomocąjednego lub większej liczby mechanizmów typu zębatka-zębnik, są połączone ze wspólnym wałkiem obrotowym.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia jednostkę pływającą i ster według wynalazku w częściowym przekroju poprzecznym, fig. 2 - urządzenie z fig. 1 w widoku z boku i przekroju pionowym wzdłuż jednostki pływającej, fig. 3 - ster z obracanymi klapami sterowymi według wynalazku, w położeniu wymuszonym „na prawą burtę”, w przekroju w płaszczyźnie poziomej, fig. 4 - odpowiednio do fig. 3, obracane klapy sterowe w położeniu wymuszonym „na lewą burtę” fig. 5 - górną część urządzenia zawierającą wspornik z zębatką i zębnikiem w widoku częściowym, fig. 6 schematycznie, w przekroju poprzecznym jednostkę pływającą, silnik poruszający ster i teleskopowy trzon sterowy oraz w częściowym rzucie ster w położeniu do małej prędkości odsuniętym od kadłuba, fig. 7 - schematycznie, w przekroju wzdłużnym jednostkę pływającą, silnik poruszający ster i teleskopowy trzon sterowy oraz w częściowym rzucie ster w położeniu do małej prędkości odsuniętym od kadłuba.

Na fig. 1 przedstawiono płetwę sterową 3, mającą odpowiadający jej trzon sterowy 8. Kadłub 1 jednostki pływającej ma wgłębienie 12 kadłuba, do którego można wciągnąć ster za pomocą teleskopowego trzonu sterowego 8. Trzon sterowy 8 i tym samym płetwa sterowa 3 nie mogą się obracać, gdy ster jest wciągnięty do wgłębienia 12 kadłuba.

Figura 2 przedstawia w przekroju wzdłużnym kadłub 1, silnik 10 poruszający ster, trzon sterowy 8 i wgłębienie 12 kadłuba oraz w widoku z boku płetwę sterową 3 wraz z zasadniczo pionowo ułożyskowanymi klapami sterowymi 5 i 6, czyli płetwami odpowiednio na krawędzi spływu i natarcia.

Figura 3 przedstawia, w przekroju w płaszczyźnie poziomej, ster z klapami sterowymi w położeniu wymuszonym „na prawą burtę”, z klapą sterową 5A na krawędzi natarcia i klapą sterową 6A na krawędzi spływu obróconymi w kierunku prawej burty. Pokazano neutralne położenie klapy 6 na krawędzi spływu. Klapa na krawędzi natarcia jest zamontowana obrotowo względem osi pokazanej na fig. 5.

Ten układ spowoduje zmianę kursu jednostki pływającej na lewą burtę, jeżeli ster jest zamontowany na rufie. Fig. 4 przedstawia przekrój odpowiadający fig. 3, z klapą sterową w położeniu wymuszonym w „na lewą burtę”. Taki układ spowoduje zmianę kursu jednostki pływającej na prawą burtę, jeżeli ster jest zamontowany na rufie. Klapy sterowe pokazano tu w położeniu na prawą burtę dla klapy sterowej 5B na krawędzi natarcia i klapy sterowej 6B na krawędzi spływu, z pokazanym neutralnym położeniem klapy sterowej 6.

Figura 5 przedstawia, w widoku częściowo z góry, ster wraz z klapami sterowymi 5, 6 połączonymi ze sobą za pomocą skrzyżowanych drążków sterowych 21, 22, połączonych obrotowo z końcami obrotowych drążków poprzecznych 15A, 15B połączonych z klapą sterową na krawędzi natarcia oraz drążków poprzecznych 16A, 16B połączonych z klapą sterową na krawędzi spływu. Ruch obrotowy klap na krawędzi natarcia i spływu odbywa się wokół ich osi. Przekazywanie napędu ze wspólnego wałka obrotowego 20 odbywa się za pomocą mechanizmu składającego się z zębatki i zębnika, za pośrednictwem jednego albo większej liczby drążków sterowych 21, 22. W korzystnej postaci przenoszenie napędu następuje poprzez zębnik na wałek obrotowy 20 i jeden z drążków sterowych 22.

Przy małej prędkości, gdy potrzebna jest duża czynna powierzchnia steru, a więc oddziaływanie sterujące, płetwę sterową według wynalazku przemieszcza się za pomocą teleskopowego trzonu sterowego 8 od stałego położenia zamocowania w zagłębieniu 12 w kadłubie 1, jak pokazano na fig. 6 tak, że cały ster może obracać się wokół teleskopowego trzonu sterowego, który normalnie jest pionowy, za pomocą silnika 10 poruszającego ster.

190 681

W korzystnej postaci wynalazku ster ma lekko zbieżny kształt w kierunku od kadłuba, zarówno pod względem szerokości, jak i grubości. Zbieżność ta jest korzystna z punktu widzenia obciążenia, jakie działa na główną płetwę sterową 3 i jej zamocowanie w wyniku tych sił, jakie normalnie powstają na sterze przy dużych prędkościach, a tym samym stwarzają ryzyko wygięcia steru w płaszczyźnie poziomej.

Rozwinięciem idei zbieżności głównej płetwy sterowej 3, lecz niezależnie od tego, czy jest ona zbieżna, czy też nie, jest nadanie zbieżności klapom sterowym 5, 6 z tego samego powodu jak omówiono wyżej, dla zmniejszenia sił gnących, jakie mogą powstać na klapach sterowych. Tę ewentualną zbieżność 7 pokazano na fig. 2 i 7.

Rozwiązanie według wynalazku może być stosowane jako pojedynczy ster główny zamontowany na jednostce pływającej, bądź też jako ster podwójny w dwóch zasadniczo równolegle zamontowanych sterach głównych w celu osiągnięcia lepszego efektu.

Ster nie jest ograniczony do jednej tylko postaci jako ster jednostki pływającej, tzn. jeden albo większa liczba sterów głównych, zamontowanych na rufie jednostki pływającej, lecz możliwe jest również zastosowanie go w charakterze zamontowanych poziomo albo prawie poziomo klap stabilizujących w celu zapobiegania kołysaniu bocznemu powodowanemu falami i w celu zapobiegania przechyłom podczas zmiany kursu.

Wynalazek nie jest ograniczony jedynie do sterów okrętowych, lecz obejmuje także stery na jednostkach albo sprzęcie podwodnym, który może zmieniać swe zanurzenie za pomocą sterów głębokości według wynalazku zainstalowanych poziomo albo poniżej poziomu, albo stery wykorzystywane jako stery wyważające, stery stabilizujące i podobne, zarówno w napędzanych, holowanych bądź pchanych jednostkach pływających i sprzęcie, takim jak jednostki podwodne i trały.

Jest rzeczą oczywistą, że postacie opisane zgodnie z rysunkiem, częściowo przedstawiono i opisano w formie schematycznej w celu opisania zasad wynalazku. W wielu aspektach opisanych konstrukcji istnieją możliwości modyfikacji i dodania szczegółów konstrukcyjnych, zachowując nadal główne idee i rozwiązania, które są ulepszone dzięki wynalazkowi.

190 681

190 681

190 681

FIG. 3

FIG. £)

190 681

FIG. 5

190 681

FIG. 6

190 681

FIG, 7

190 681

FIG. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Ster przystosowany do sterowania kadłubowych jednostek pływających, mający główną płetwę sterową i klapy sterowe na krawędzi natarcia i spływu przymocowane do głównego steru, przy czym te klapy są obrotowe względem głównej płetwy sterowej, znamienny tym, że główna płetwa sterowa (3) jest zamontowana na teleskopowym trzonie sterowym (8), w sposób osiowo przemieszczalny pomiędzy stałym położeniem środkowym z płetwą sterową (3) zamocowaną do kadłuba, z tym że klapy sterowe (5, 6) są obrotowe niezależnie od głównej płetwy sterowej (3), a położeniem swobodnego obrotu do obracania trzonem sterowym (8), w którym główna płetwa sterowa (3) jest usytuowana w odstępie od kadłuba (1), w stałym położeniu zaś elementami sterującymi są klapy sterowe (5, 6), a w położeniu swobodnego obrotu elementami sterującymi są główna płetwa sterowa (3) i ewentualnie klapy sterowe (5, 6).
2. 2. Ster według zastrz. 1, znamienny tym, że ma wgłębienie (12) ryglujące główną płetwę sterową (3) do kadłuba (1) jednostki pływającej w stałym położeniu środkowym.
3. 3. Ster według zastrz. 1, znamienny tym, że główna płetwa sterowa (3) jest zbieżna do węższego kształtu w kierunku od kadłuba (1), korzystnie zarówno w kierunku szerokości i grubości.
4. 4. Ster według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że klapy sterowe (5, 6) są zbieżne do węższego kształtu w kierunku od kadłuba (1), korzystnie zarówno w kierunku szerokości i grubości.
5. 5. Ster według zastrz. 1, znamienny tym, że klapy sterowe (5, 6) są połączone za pomocą drążków sterowych (21, 22) i napędzane w przeciwnych kierunkach obrotu przez wspólny wałek obrotowy (20).
6. 6. Ster według zastrz. 5, znamienny tym, że ma poprzeczki (15A, 15B, 16A, 16B) zamocowane do każdej klapy sterowej (5, 6) ze skrzyżowanymi drążkami sterowymi (21, 22), połączonymi obrotowo z odpowiednimi końcami poprzeczek, gdzie jeden albo większa liczba drążków spośród drążków sterowych (21, 22), korzystnie za pomocą jednego lub większej liczby mechanizmów typu zębatka-zębnik, są połączone ze wspólnym wałkiem obrotowym (20).