DK162037B - Kombineret ror- og propelindretning til et fartoej - Google Patents

Description

i

DK 162037 B

Den foreliggende opfindelse angår en kombineret ror- og propel indretning for fremdrivning, styring og manøvrering af almindelige skibe og andre fartøjstyper, i det følgende blot omtalt som fartøj.

5 Kombinerede ror- og propel indretninger, såkaldte aktive ror, er kendte, ved hvilke det roterbare rorblad bærer et lejehus for en vandret propelaksel, på hvilken en propel er monteret normalt bagved bag- eller agterkanten af rorbladet, så at vandstrømningen, der frembringes af propellen, vil passere på begge sider af rorbladet, og så at propellen 10 vil følge de rotationsbevægelser af rorbladet, der foretages, når fartøjet styres og manøvreres. Propellen drives normalt af en el-motor, der er indrettet i lejehuset for propel aksl en. Når det drejer sig om aktive ror af denne type, er propellens primære formål at frembringe en strøm af vand, der vil passsere rorbladet og dermed forøge eller 15 forstærke roreffekten særligt ved små hastigheder.

Indenfor området kendes ligeledes såkaldte ror-propeller eller rorfremdrivere, ved hvilke en propel er lejret i et lejehus, der er fast forbundet med roret. Propellen er normalt anbragt foran for forkanten 20 af roret og drives enten af en el-motor, der er indrettet inden i lejehuset eller via en udvekslingsindretning med vinkelhjul, hvilken indretning er anbragt i lejehuset og forbinder propelakslen med en lodret drivaksel, der forløber opad gennem en rørformet aksel, der er beregnet for rotation af ror-propel kombinationen, og som er forbundet med 25 en drivmaskine i fartøjet. Når det drejer sig om denne sidstnævnte type for en kombineret ror- og propel samling, har propellen udover en styrefunktion en fremdrivningsfunktion.

Kombinerede ror- og propel indretninger af den sidstnævnte type giver 30 mange fordele og kan med særlig fordel anvendes sammen med en hoved-fremdrivnings- eller forpropel, hvor den kombinerede ror- og propelindretning fortrinsvis er anbragt lige agter for og koaksialt på linie med hovedpropellen. I dette tilfælde roteres hovedpropellen og propellen i ror-/propelkombinationen i gensidig modsatte retninger. Det har 35 vist sig at, den samlede propel effektivitet ved fremdrivning af fartøjet på denne måde kan forbedres meget.

Den førnævnte kendte kombinerede ror- og propel indretning, ved hvilken propellen er fast forbundet med roret og følger rorets rotationsbevæ-

DK 162037 B

2 gel se, når fartøjet styres og manøvreres, er dog behæftet med et antal alvorlige ulemper. Når for eksempel roret drejes og dermed også propellen, der er fast forbundet dermed, vil propel bladet eller bladene blive underkastet større dynamiske kræfter og højere vridningsmoment, da 5 propellens aksel ikke længere er parallel med fartøjets bevægelsesretning gennem vandet. Disse dynamiske kræfter og vridningsmomentet på propelbladene er meget store ved høje fartøjshastigheder og store rorvinkler, og påkræver, med hensyn til risikoen for materi aletræthed, at propelbladene, deres fastgørelser og propelnavet er forstærket meget.

10 Det skal i denne henseende bemærkes, at de dynamiske kræfter og vridningsmomentet på propel bladene varierer, når propellen roterer. Den påkrævede forstærkning af propelbladene, deres fastgørelser og propel-navet øger propel omkostningerne, mens den dermed følgende forøgelse i diameteren af propel navet forringer propellens effektivitet.

15 Når en sådan kendt kombineret ror- og propel indretning anvendes sammen med en foran anbragt hovedpropel, er der den yderligere ulempe, at propellen fastgjort på roret vil blive bevæget væk fra en stilling, i hvilken den ligger lige bagved og koaks i alt med hoved'propellén, når 20 roret drejes, hvilket selv ved moderate rorvinkler vil forringe den ønskede forbedrede samlede effektivitet af to propeller, der er indrettet med den ene bagved den anden og som drives i gensidigt modsatte rotationsretninger.

25 Formålet med den foreliggende opfindelse er derfor at tilvejebringe en forbedret, kombineret ror-propel samling, der ikke er behæftet med de førnævnte ulemper og som generelt vil give de samme fordele, som de, der gives af en rorpropel eller rorfremdriverindretning og som kan anvendes med særlig fordel sammen med en hovedpropel, der drives i en 30 modsat rotationsretning, men som også kan anvendes alene for fremdriv-ning, styring og manøvrering af et almindeligt skib eller andre fartøjstyper.

Dette opnås ved en kombineret ror- og propel indretning af den i krav-35 l's indledning angivne art med de i krav l's kendetegnende del angivne træk. Fordele, udførelsesformer og yderliger udviklinger for den kombinerede ror- og propel indretning har de karaktertræk, der er angivet i underkravene.

DK 162037 B

3

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er et skematisk sidebillede, delvist i aksialt snit af en første eksemplificerende udførelsesform for en kombineret 5 propel- og rorindretning ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 2 illustrerer på samme måde en variant for udførelsesformen ifølge fig. 1, fig. 3 illustrerer på samme måde en anden variant for udførelsesformen ifølge fig. 1, 10 fig. 4 illustrerer skematisk og på samme måde som i fig. 1 en anden udføre!sesform for en ror- og propel kombination ifølge opfindelsen, fig. 5 illustrerer skematisk og på samme måde som i fig. 1 en tredie udførelsesform for en ror- og propel kombination ifølge 15 opfindelsen.

Den som eksempel tjenende udførelsesform for ror- og propel indretningen ifølge opfindelsen, der er illustreret skematisk i fig. 1, omfatter et ror, der generelt henvises til ved henvisningsbetegnelse 1, og 20 en propel indretning, der generelt henvises til ved henvisningsbetegnelse 2 og som er anbragt under bundfladen 3 af skroget af et skib eller et andet fartøj, for eksempel ved agterstævnen af et almindeligt skib eller havgående fartøj, hvilket skrog osv kun er vist delvist og meget skematisk. Roret 1 omfatter en rørformet rorstamme 4, der forlø-25 ber op gennem en åbning i bunden 3 af skroget og som er drejeligt lejret i og bæres af et bæreleje 5, der omslutter åbningen. På tilsvarende måde som en såkaldt roterbar fremdriver omfatter propel enheden 2 en propel 6, der er monteret på en ende af en vandret propel aksel, der er lejret i et hus 9. Når det drejer sig om denne udførelsesform, antages 30 huset 9 at omfatte en udvekslingsindretning med vinkelhjul, der forbinder propel aksl en med en lodret drivaksel 7. Drivakslen 7 forløber fra vinkel hjulsudveksl i ngen i huset 9 op gennem en rørformet akselbærer 8, der ved dens nedre ende bærer huset 9. Den lodrette drivaksel 7, der driver propellen 6 er på en passende og almindelig måde (ikke vist) 35 forbundet med en propeldrivmaskine (ikke vist), der er anbragt i fartøjet. Den bærende aksel bærer 8 af propelenheden 2 er roterbart lejret og båret i den rørformede rorstamme 4. Når det drejer sig om den illustrerede udførelsesform, er propelenhedshuset 9 også tilvejebragt med en nedadrettet omdrejningsaksel 10, der er lejret for rotation i den

DK 162037 B

4 del af roret 1, der er anbragt under huset 9. Denne tjener til at forstærke både roret 1 og propel enheden 2 mod forekommende kræfter og er ikke nødvendig i alle tilfælde.

5 Den øvre ende af den rørformede rorstamme 4 er indeni fartøjets skrog fast forbundet med en gear-ring 11, der er lejret for rotation i en stationær eller fast del 12 af skroget og som er i drivende indgreb med drev 13. Drevene 13 drives af dermed forbundne styremotorer 14, der er virksomme for at rotere gear-ringen 11 og dermed rorstammen 4 10 og roret 1 på samme måde som almindeligt styremaskineri.

Indretningen ifølge opfindelsen omfatter også midler, ved hjælp af hvilke aksel bæreren 8 og dermed hele propelenheden 2 selektivt kan låses til enten fartøjets skrog 12 i mindst én given fast stilling el-15 ler til rorstammen 4 for rotation sammen dermed. Når det drejer sig om den illustrerede udførelsesform, omfatter disse midler et eller flere hydraulisk, pneumatisk eller elektrisk virksomme .stempler 15, der omfatter tappe, som rager frem fra begge sider af stemplerne og som kan bevæges mellem to forskellige stillinger.

20

Indretningen ifølge opfindelsen vil således muliggøre, at propelenheden 2 låses i en fast stilling under normal fremdrivning af fartøjet ved passende anbringelse af stemplerne 15 med propelaksl en forløbende parallel med fartøjets fremadrettede bevægelsesretning og konstant 25 anbragt lige bagved og koaksialt med forpropelTen, når en sådan propel findes, mens roret 1 kan roteres ved hjælp af styremaskineriet eller gearet 11,13,14 inden for et normalt rordrejeinterval for eksempel et interval på 30-40° for fastholdelse og styring af en normal kurs. Dette vil eliminere alle dé førnævnte ulemper, der er forbundet med kend-30 te kombinerede ror- og propel indretninger. Når fartøjet manøvreres ved lave hastigheder, kan stemplerne 15 på den anden side anbringes i den anden af deres to stillinger, i hvilken propel enhedsaksel bæreren 8 er frigjort fra skroget og aksel bæreren i stedet er forbundet med rorstammen 4. I dette sidstnævnte tilfælde kan roret 1 og propelenheden 2 35 roteres sammen af styremaskineriet 11,13,14 til enhver ønsket vinkel-stilling for eksempel over 360°, hvis ønsket. Dette sørger for en høj grad af manøvredygtighed, da propeldrivtrykket kan bringes til at virke i enhver ønsket retning. Når propel enheden 2 låses til roret 1 på denne måde, vil propelakslen naturligvis fortrinsvis forløbe parallel med rorets plan.

DK 162037 B s

Fig. 2 og 3 illustrerer varianter for den ovenfor beskrevne udføre!ses-form for opfindelsen, der er illustreret i fig. 1, primært for at vise 5 at roret 1, når det drejer sig om indretningen ifølge opfindelsen, kan udformes på et antal forskellige måder, for eksempel med hensyn til rorarealet, der kræves ved den pågældende anvendelse.

Når en del af roret 1 er anbragt bagved den modsatte ende af huset 9 i 10 forhold til propellen 6, som det er tilfældet ved udførelsesformerne i fig.l og 3 vil denne ende af huset 9 fortrinsvis have en halvkugleformet konfiguration, som det er tilfældet ved udførelsesformen i fig.

1 eller en halvcylindrisk konfiguration, som ved udførelsesformen i fig. 3. Desuden vil den del af roret 1, der er anbragt bagved denne 15 husdel, have en forside eller en fremefter anbragt kant, der vender mod huset 9 og som passer med den halvkugleformede eller halvcylindriske form af huset, hvor rorets omdrejningspunkt stort set sammenfalder med centrumet for krumningen af den halvkugleformede eller havi cylindriske ende af huset 9. Rordelen der ligger bagved huset 9 kan også 20 være udformet med eller tilvejebragt med en fortykkelse eller såkaldt bulb, der har en strømliniet form, som passer til formen af huset 9.

Denne udformning giver den mindst mulige afbrydelse i strømmen af vand forbi huset 9 og roret 1.

25 Når det drejer sig om de udførelsesformer, hvor roret 1 er anbragt både ovenover og under propel enheden 2, kan profilen af rordelen, der er anbragt ovenover propel enheden 2 og profilen af rordelen under propelenheden 2 have en asymetrisk konfiguration med en indløbsvinkel og en profil krumning, for således at reducere rotationsstrømning i propel-30 strålen. Dette vil forbedre propel effektiviteten.

Ud fra et rent generelt aspekt kan rordelen af den kombinerede ror- og propel indretning ifølge opfindelsen udformes på mange forskellige måder, der alle i sig selv er kendte. For eksempel kan rorbladet være 35 forsynet med en drejelig flap på dens agterkant for forbedrelse af roreffekten. Alternativ kan rordelen være udformet som et såkaldt "roterende cylinderror", i hvilket tilfælde rorbladet bærer en roterende cylinder på dets førende eller forreste kant. Et andet alternativ er et ved hvilket rorbladet er forsynet med endeplader på dets øvre og/el-

DK 162037 B

6 ler nedre kant på en kendt måde.

Naturligvis kan propellen af en propel/ror-kombination ifølge opfindelsen enten omfatte faste blade eller indstillelige blade. I dette sidst-5 nævnte tilfælde kan intervallet, indenfor hvilket propel stigningsvinklen kan varieres, gøres så stort, at propel bladene kan anbringes stort set parallel med propelaksen, det vil sige kantstillet. Denne evne er særlig fordelagtig under sådanne tænkelige forhold, som de ved hvilke skibet eller et lignende fartøj fremdrives uden anvendelse af propel-10 len 6 for eksempel ved hjælp af en forpropel. Ifølge én tænkelig udførelsesform kan propel enheden af en indretning ifølge opfindelsen omfatte to propeller, passende modroterende propeller i stedet for den enkle propel ved de illustrerede og beskrevne udførelsesformer.

15 I stedet for at blive drevet af drivmaskineri anbragt indeni fartøjets skrog via en lodret drivaksel og en udvekslingsindretning med vinkel-hjul anbragt i huset 9 kan propellen 6 drives ved hjælp af en drivmotor, der er indrettet indeni huset 9, og som er forbundet med propel-akslen, hvilken drivmotor passende kan være en elektrisk eller en hy-20 draulisk motor.

Figur 4 illustrerer skematisk og på samme måde som figur 1 en anden udførelsesform for en kombineret ror- og. propel indretning-ifølge opfindelsen. Denne udførelsesform adskiller sig fra udførelsesformerne i 25 figurerne 1-3, ved at aksel bæreren 8 for propellen også ved den øvre ende er forbundet med en gearring 16, der på drivende måde indgriber med et antal drev 18, som drives af et tilsvarende antal styremotorer 17, der er forbundet med drevene. Ved denne udførelsesform er rorstammen 4 og propel enhedsaksel bæreren 8 således forbundet med hver sit 30 styremaskineri 11,13,14 og 16,17,18 indeni fartøjet, således at roret 1 og propel enheden 2 kan roteres i gensidigt forskellige retninger og kan være anbragt i gensidigt forskellige rotationssti11 inger helt uafhængigt af hinanden. Naturligvis vil denne udførelsesform give alle de før beskrevne fordele, som gives ved udførelsesformen i figur 1 og den 35 vil samtidig give den yderligere fordel at roret 1 og propelenheden 2 frit kan bringes til præcis de gensidige stillinger, der betragtes at være mest passende for hver enkelt situation og for hver enkel driftstilstand.

DK 162037 B

7

Figur 5 illustrerer skematisk og på samme måde som figur 1 en yderligere udførelsesform for en indretning ifølge opfindelsen. Ved denne udførelsesform er aksel bæreren 8, der bærer propel enheden lejret umiddelbart i og bæres af lejet 5 i fartøjets skrog og den øvre ende af 5 aksel bæreren er forbundet med styremaskineriet 11,13,14 på en måde så propelenheden tillades at blive anbragt i enhver ønsket retning. I dette tilfælde er roret 1 roterbart lejret på og bæres af aksel bæreren 8, der bærer propel enheden.

10 Styremaskineri (ikke vist i detaljer) er indrettet inden i propelenhedshuset 9, ved hjælp af hvilket maskineri roret 1 drejes i forhold til propel enheden 2 for at holde fartøjet på ret kurs og styre fartøjet under normale fremadgående fartøjshastigheder, hvor propel enheden 2 af styremaskineriet 11,13,14 holdes i fast stilling i forhold til 15 fartøjet med propel aksl en liggende parallel med fartøjets fremadrettede bevægelsesretning. Dette rorstyremaskineri kan for eksempel omfatte servomotorer, der er forbundet med roret 11 for eksempel via en krumtap 19 og indkoblingsblok, der løber i en fordybning eller et spor 20, som er tilvejebragt i roret 1. Et sådan styremaskineri for eksempel i 20 form af servomotorer for rotation af roret 1 i forhold til aksel bæreren 8 for propel enheden kan også anbringes på den øvre ende af aksel-bæreren 8 inden i fartøjets skrog og forbindes med det roterbare ror 1 ved hjælp af en forbindelsesstang, der forløber aksialt gennem den rørformede aksel bærer 8, og som bærer en krumtap svarende til krumtap-25 pen 19 ved dens nedre ende.

Det vil fremgå af det forgående, at den kombinerede ror- og propel indretning ifølge opfindelsen kan have mange forskellige former og at andre varianter og modifikationer end de illustrerede og beskrevne er 30 mulige. For eksempel behøver indretningen ifølge opfindelsen ikke nødvendigvis at blive monteret nedenunder en bunddel af et fartøjs skrog, men kan i stedet monteres bag ved fartøjets agterstævn båret af og lejret i et lejehus, der er fastgjort til skrogets hækbjælke.

35 Det vil også forstås, at der er mange fremgangsmåder ved hvilke propelenheden alternativt og selektivt kan låses til enten fartøjsskroget eller den roterbare rordel og at de beskrevne og illustrerede måder for låsning af propel enheden kun er eksempler på sådanne fremgangsmåder.

Claims (10)

1. Kombineret ror- og propel indretning for fremdrivning, styring og manøvrering af et fartøj, hvilken indretning omfatter en rorenhed, der 5 har en rordel (1), som kan roteres i forhold til fartøjet om en stort set lodret akse og som sammenbygget dermed har en propel enhed (2), der . omfatter en propel (6), som er monteret på en stort set vandret propelaksel, der er lejret for rotation i et hus (9) og som er roterbart i forhold til fartøjet om en stort set lodret akse, kendeteg-10 n e t ved, at de stort set lodrette rotationsakser for den roterbare rordel (1) og propelenheden (2) er stort set sammenfaldende, og at propel enheden (2) alternativt kan holdes i en fast stilling i forhold til fartøjet uafhængigt af rotationen af den roterbare rordel (1) eller kan bringes til at rotere sammen med den roterbare rordel (1). 15

2. Indretning ifølge krav 1, kendetegne t ved, at den roterbare rordel (1) omfatter en rørformet rorstamme (4), der forløber opad ind i fartøjet og er lejret for rotation og er båret deri, og at propelenheden (2) omfatter en akselbærer (8), der er fast monteret ved 20 dens bundende i propel enhedshuset (9) og som forløber op gennem den rørformede rorstamme (4) af den roterbare rordel (1) og er lejret for rotation i rorstammen.

3. Indretning ifølge krav 2, kendetegnet ved, at rorstammen 25 (4) og aksel bæreren (8) er forbundet med hver sin styremaskine (11,13,14 og 16,17,18) for individuel rotation af henholdsvis rordelen (1) og propelenheden (2) i forhold til fartøjet.

4. Indretning ifølge krav 2, kendetegnet ved, at rorstammen 30 (4) er forbundet med en styremaskine (11,13,14) for rotation af rorde len i forhold til fartøjet, og at organer (15) er tilvejebragt for selektiv låsning af akselbæreren (8) for propelenheden enten til rorstammen for rotation af enheden sammen med stammen eller til fartøjet (3,12) i en eller flere faste stillinger derpå. 35

5. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at propel enheden (2) omfatter en stort set lodret aksel bærer (8), hvis bundende er fast monteret i og bærer propel enhedshuset (9), og hvilken forløber opad i og er lejret for rotation i og er båret i fartøjet (3), at den DK 162037 B 9 roterbare rordel (1) er lejret for rotation på og er båret af akselbæreren (8) og at aksel bæreren (8) er forbundet med en styremaksine (11,13,14) for rotation af propel enheden (2) i forhold til fartøjet og propel enheden (2) omfatter organer (19,20,21), der er forbundet med 5 den roterbare rordel (1) for rotation af rordelen i forhold til aksel -bæreren for propel enheden.

6. Indretning ifølge ethvert af kravene 1-5, kendetegnet ved, at propel enhedshuset (9) er indrettet i en fordybning i roret 10 (1), hvilket ror strækker sig både over og bagved den modsatte ende af propel enhedshuset (9) i forhold til propellen (6) og valgfrit også under nævnte ende.

7. Indretning ifølge krav 6, kendetegnet ved, at den modsat-15 te ende af propel enhedshuset (9) i forhold til propellen (6) har en delsfærisk eller delcylindrisk konfiguration og at rordelen, der er anbragt-bagved denne ende af huset, har en førende eller forreste kant, der er tilgrænsende husenden og en rotationsakse, der sammenfalder stort set med centrummet for krumningen af den del sfæriske el-20 ler del cylindriske del.

8. Indretning ifølge krav 7, kendetegnet ved, at rordelen, der er anbragt bagved propel enhedshuset (9), har en fortykkelse, der passer med strøm!iniekonfigurationen af huset. 25

9. Indretning ifølge ethvert af kravene 1-8, kendetegnet ved, at rordelen, der er anbragt ovenover propel enhedshuset og rordelen, der er anbragt nedenunder nævnte hus, har en asymmetrisk form med en indløbsvinkel og profil bue for således at modvirke rotationsstrøm- 30 ning i propel strømmen.

10. Indretning ifølge ethvert af kravene 1-9, kendetegnet ved, at propelenheden omfatter to gensidigt forskudte og gensidigt koaksiale propeller, der roterer i gensidigt modsatte retninger. 35