NO179968B - Framgangsmåte og anordning for kraftoverföring til en overflate drivpropell-mekanisme og bruk av en turbin mellom drivmotoren og propellmekanismen - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt drivsystemer for båter med såkalt overflatedrevne propellmontasjer, og oppfinnelsen angår mer spesielt en framgangsmåte for overføring av kraft fra en motor med en overladningsmontasje eller en kompressormontasje til et drivverk, i samsvar med den innledende delen av patentkrav 1, samt anordning for å utføre en slik framgangsmåte.

En overflatedrevet propellmontasje er av en type av båtdriwerk, der drivverket er montert i akterstavnen av fortrinnsvis planende båter og der propellmontasjen med driwerk-legemet stikker ut vesentlig horisontalt bakover (når båten er i plan) på utsida av akterstavnen, og som driver en propell med en vesentlig rett aksel. Drivverk av denne typen er montert slik at driwerkhuset, når båten drives ved en fart over en spesiell minimumshastighet, som tilsvarer laveste planingshastighet, er vesentlig parallell med vannoverflata og nær vannoverflata og der propellmontasjen med sin propell er i vannet med bare med sin halve høyde. Noen propellblader er dermed lokalisert i vannet, mens andre propellblader er ventilert i lufta over vannoverflata. Propeller konstruert for denne type drivverk er dermed større og/eller har en større stigning enn konvensjonelle propeller som virker under vann, vanligvis minst 15% større diameter og stigning, pga. at bare noen av propellbladene utøver en framdriftskraft under vannoverflata, og videre må propellene rotere med en vesentlig lavere hastighet enn konvensjonelle propeller som virker under vann for å få de beste drivbetingelsene. Forskjellige eksempler på drivverk med overflatedrevne propeller er vist i europeisk patentspesifikasjon 37690 (Arneson) eller i svensk patentsøknad 8804295-7 og 8804296-5 (Thiger).

Når båten ikke er i bevegelse og før den ved drift har akselerert til planhastigheten, er hele propellmontasjen og stordelen av driwerk-legemet posisjonert under vannoverflata, og en meget stor kraft fra motoren kreves hvis motoren skal akselerere båten opp til sin planingshastighet, ved hvilken hastighet propellene vil være istand til å starte og arbeide på ønsket måte, spesielt pga. at propellmontasjen er vesentlig større og har en større stigning enn konvensjonell propeller som virker under vann.

Drivverk med propellmontasjer av overflatedrevet type er meget forskjellig fra propeller

som drives under vann, ettersom propellene i planingshastigheten arbeider i lufta så mye som 50 til 70% og er vesentlig større og vanligvis har en større stigning enn tilsvarende propeller som virkenjnder vann, og ettersom propellen driver båten gjennom en trykk-kraft fra bakre side av propellen, mens konvensjonelle propeller som virker under vann driver båten gjennom en sugekraft på framsida av propellen, vesentlig på samme måte som en seilbåt, når

vinden kommer babord, drives ved sugkrafta fra fremre side av seilet. Dette er hovedgrunn-en for fraværet av en hulromsdannelse og et sug nedover av luft fra vannoverflata når det gjelder overflatedrevne propeller, noe som er ganske vanlig for konvensjonelle propeller som virker under vann. Dermed er det mulig for propeller som drives på overflata, allerede når båten er i ro, å utøve en startkraft på propellen som tilsvarer maksimalt moment fra motoren. På denne måten kan en båt med propell som drives på vannoverflata akselereres meget kraftig, og i praksis viser det seg at slike propellmontasjer, sammenliknet med propeller som drives under vann, oppnår en hastighetsøkning på så mye som 30 til 40%.

Når motorer uten turboladningsmontasjer anvendes, spesielt Otto-motorer, kan den nød-vendige store startkrafta ofte oppnås gjennom en stor tilførsel av drivstoff, men anvendelse av drivmotorer utstyrt med overladningsmontasjer såsom turbo- eller kompressorladnings-montasjer, spesielt overladete dieselmotorer (turbodielsemotorer), vil det oppstil problemer som hittil har vært svært vanskelig å løse. Dieselmotorene har av sikkerhetsmessige årsaker normalt en forholdsvis liten hastighetsrekkevidde og en lav maksimal topphastighet og har en forholdsvis svak akselerasjonskapasitet fra lave hastigheter. Overladete dieselmotorer oppnår ikke, også av sikkerhetsmessige årsaker, sine høyere effektområder, som blir gjort mulig ved hjelp av turbomontasjen, før overladningsmontasjen har blitt koplet inn, og dette gjøres ikke før hastigheten er forholdsvis høy. Dermed, når dieselmotorer blir brukt, spesielt overladete dieselmotorer, i båter med drivverk av ovenfor nevnte overflatedrevet type, har synet så langt vært at det nødvendig må anvende en overdimensjonert motor, som er istand til å akselerere båten til sin planingshastighet innenfor en rimelig tidsperiode, eller at det er nødvendig å bruke andre, muligens kostbare og kompliserte løsninger for å oppnå en høy utgang på drivmotoren allerede fra start.

Når det gjelder propeller drevet under vann, for å sikre at propellen virker konstant og helt mot vannet, kan tilsvarende problem oppstå, men ikke i samme grad som i tilfelle propeller drevet i vannflata, der propellen arbeider mot vannet bare fra den ikke-bevegelige tilstanden av båten og opp til planingshastigheten, mens den aktive overflata av propellen mot vannet når hastigheten er høyere enn planingshastigheten er bare 40 til 60% av den totale propelloverflata, mens gjenværende del av overflata arbeider i luft og vesentlig uten noe reaksjonskrav. For slike propeller som drives under vann, blir propellen proposjonalt mindre enrr propeller som drives over vann og tillates å arbeide med en konstant høyere hastighet enn propeller som drives i vannoverflata, de ovenfor nevnte problemer kan løses ved å mate luft, eller tilate luft å suges nedover til propellen, for å medvirke til at propellen "spinner" og med en opprettholdt høy hastighet akselererer båten til planingshastigheten. I spesielle tilfeller har dette problemet også blitt løst ved å utstyre båten med en underdimensjonert propell for å tillate en "spinning", når en hulromsdannelse og en luftsuging nedover finner sted.

SE-451449 beskriver et system konstruert for å øke akselerasjonen av en båt ved å kople mellom motoren og drivverket en momentøkende hydrodynamisk momentomformer. En slik momentomformer tillater en spesiell sluring mellom pumpa og turbinen, ofte en sluring på nesten 20% som tillater en akselerasjon av motoren, før propellen driver for fullt, og på denne måten vil motoren allerede fra starten av akselerasjonssyklusen ha en hastighet som i det minste i viss grad har nærmet seg høyeste utgangshastighet av motoren. Sluringen i momentomformeren er begrenset, dvs. ved bruk av stasjonære føringsskinner og formen på pumpa og turbinbladene og det tillates bare en gitt begrenset økning i motorhastigheten, før den suksessive økningen i hydraulisk press i momentomformeren gjør at propellen virker med en betydelig kraft. På grunn av de forholdsvis store sluringene på nesten 20% mellom pumpe og turbin, hhv. føringsskinner kan imidlertid ikke en full motorutgang på propellen oppnås, og på grunn av risikoen for overoppvarming osv. kan heller ikke en slik sluring tillates i en lang tidsperiode. Dermed er den hydrodynamiske momentomformeren i ovenfor nevnte dokument i samsvar med dokumentet konstruert med en låsbar mekanisk kopling, en såkalt låsbar clutch, som koples inn når motoren når en spesiell gitt hastighet og er koples fra når motorenhastigheten er lavere enn denne gitte hastigheten.

En anordning av ovenfor beskrevne type har en del ulemper, som gjør at den ikke kan anvendes for drivverk med overflatedrevene propeller og for motorer av den typen som krever en nesten maksimal hastighet før motorens utgang overføres til propellen, f. eks. motorer med en overladningsmontasje, såkalte turbomotorer. Dette er spesielt tilfelle for dieselmotorer, men også for Otto-motorer. I båter med slike motorer, der motorutgangen har blitt kalkulert med hensyn til maksimal utgang ved en høy motorhastighet, kan nevnte anordning i hele tatt ikke anvedes, da denne høye motorhastigheten ikke kan oppnås før drivkrafta over-føres til propellen. Videre er anordningen komplisert og kostbar, det er en stor risiko for overoppheting, samt en overoppheting av det hydrauliske mediet pga. høy sluringgrad. Spesielle pumpemontasjer kreves for inn- og utkopling av den låsbare clutchen, og det er en risiko for sluring også i den låsbare clutchen ved høy motorhastighet og utgang.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse kan ovenfor beskrevne problem løses på en overraskende enkel og meget effektiv måte, nemlig ved å kople mellom motoren, f.eks. turbo-

Ottomotoren eller turbo-dieselmotoren, og drivverket en enkel turbinkopling av en type som omfatter bare et pumpehjul og et turbinhjul. Denne turbinkopling kan fylles og tømmes suksessivt i en kort tidsperiode, også ved drivtilstand, og turbinkopling kan drives i enhver fyll-tilstand mellom 0 og 100%. I sin tømte tilstand gir turbinkoplingen en vesentlig total utkopling mellom motoren og drivverket, og i fylt tilstand gir den en ekstremt liten sluring mellom motoren og drivverket, normalt bare en sluring på 1,5 til 10%, en sluring så ubetydelig at den ikke medfører noen overopphetingsproblemer. En turbinkopling er fundamentalt forskjellig fra momentomformeren i flere henseende, dvs. da turbinkoplingen arbeider ut fra kinetisk energi av det hydrauliske mediet, mens momentomformeren arbeider pga. av trykk-energi fra det hydrauliske mediet, turbinkoplingen har en meget liten sluring, vanligvis bare rundt 1,5 til 3%, mens momentomformeren vanligvis har en sluring på minst 20%, og dermed må den vanligvis kombineres med en låsekopling for å kunne brukes. Turbinkoplingen gir en direkte hydraulisk overføring pga. en enklere roterende væskestrøm, mens momentomformeren gir en effektforsterkning med en overføringsreduksjon pga. en kompleks kurvet væskestrøm, gitt ved bladene av pumpedelen og turbindelen, hvilke blader er konstruert på en komplisert måte, og pga. bruken av starsjonære føringsskinner. En momentomformer kan i hele tatt ikke løse de problem som ligger til grunn for foreliggende oppfinnelse, råens en turbinkopling løser disse problemene på en overraskende effektiv måte.

Ved bruk av en slik enkel turbinkopling er det mulig å utføre følgende trinn:

- ved oppstart av motoren er turbinkoplingen helt tømt, og dermed virker motoren vesentlig uten noen motstand, - motoren akselereres til sin maksimale eller nesten maksimale hastighet, overladningsmontasjen eller turbomontasjen er koplet inn, - turbinkoplingen fylles så opp med et hydraulisk medium, et moment overføres til propellen meget raskt, hvilket moment tilsvarer omtrent hele motorutgangen, og dermed akselererer båten hurtig til sin planingshastighet, - motorhastigheten reduseres deretter på ønsket måte så lenge som båten driveu ved en hastighet raskere enn planingshastigheten.

Den fylte turbinkoplingen virker som en nesten direktevirkende kopling, og den kan holdes fylt til båthastigheten reduseres til forskyvningshastighet, da kan akselerasjons-metoden repeteres.

En overflatedrevet propell bør, som tidligere nevnt, være stor, ha en høy stigning og være drevet ved en forholdsvis lav hastighet og dermed er det passelig å montere et reduksjonsgear, muligens et reduksjonsgear som har et innbygd reverseirngsgear, mellom turbinkoplingen og drivverket. Reduksjonsgearet som kan konstrueres på en slik måte at propellen, når motoren kjører med full hastighet, har en hastighet på rundt 1000 til 2000 omdreininger pr. minutt eller fortrinnsvis 1200 til 1500 o/min. Reverseringsgearet er fortrinnsvis et mekanisk gear eller alternativt kan det konstrueres som en hydrodynamisk momentomformer, som er direkte koplet til den hydrodynamiske koplingen og som brukes bare som et reverseringsgear. Når båten kjører i framoverretning vil momentformeren ikke anvendes i det hele tatt, og forbikoples. Ved hjelp av en slik anordning er det mulig å kople momentomformeren direkte fra full hastighet framover til full utgang bakover, og holde den høye motorhastigheten.

Videre, ved bruk av en hydraulisk kopling med en variabel fylling og overflatedrevet propellmekanisme, som ved siden av har propellblader med en variabel helling, er det ganske enkelt mulig helt å kvitte seg med et reversgear og å kople drivmotoren direkte til turbinkoplingen, f.eks. via et gearbelte. Når den hydrauliske koplingen har blitt tømt, overfører den ingen motorutgang til drivverket, og propellen virker dermed som en ideell frihjulskopling, propellen er ubevegelig. En ytterligere fordel ved bruk av propeller med blader som har en variabel helling er at når hellingen av propellbladene varieres, vil stigningen variere og dermed også skyvkrafta fra propellen og lasten på motoren, som er spesielt fordelaktig for båter som bærer laster, vekten av disse varierer betydelig. Videre, ved hjelp av denne anordningen kan en ytterligere forbedret driftsøkonomi oppnås. Det er også mulig, dersom propellbladene med en variabel stigning anvendes, og kjøre båten ved enhver lav hastighet, f.eks. ned til 1 knop eller lavere, og dermed kan båten anvendes også ved slike behov, f.eks. for fisking, noe som normalt er umulig å gjøre med båter, ofte har de en minimum hvilehastighet på 4 til 5 knop eller høyere.

Reduksjon av hastigheten til en passelig driwerkshastighet for propellmekanismen kan f.eks. oppnås ved hjelp av en belte kopling eller på tilsvarende måte.

Oppfinnelsen vil nå beskrives mer i detalj, med referanse til vedlagte tegninger, der

fig. 1 viser et riss av en såkalt planingsbåt, som er utstyrt med et drivverk og en overflatedrevet propell, sett fra siden, båten er i deplasementposisjon,

fig. 2 viser på tilsvarende måte samme båt i planingsposisjon,

fig. 3 viser propellen i drivenheten skjematisk, når båten er ubevegelig, sett bakenfra,

fig. 4 viser på tilsvarende måte propellen bakenfra, når båten kjøres i en planingshastighet,

fig. 5 viser skjematisk en utførelse av en drivenhet i samsvar med foreliggende oppfinnelse,

fig. 6 viser en annen utførelse av drivenheten,

fig. 7 viser et vertikal tverrsnitt gjennom et mulig eksempel på en turbinkopling med et reverseirngsgear, som fortrinnsvis kan kombineres med oppfinnelsen,

fig. 8 viser hvordan oppfinnelsen kan anvendes koplet til drivverk som har overflatedrevet propeller av type "Arneson",

fig. 9 viser en detalj av samme anordning, og

fig. 10 viser hvordan oppfinnelsen kan anvendes, når et flertall av motorer kombineres, gjensidig koplet i ei rekke etter hverandre til en felles langsgående aksel.

I fig. 1 vises en båt som i akterstavnen 1 og i nærheten av bunnen 2 har montert et drivverk 3 med en overflatedrevet propell. Akterstavnen har i dette tilfelle en helling pil bare ca. 20 til 30° og er konstruert for en spesiell type drivverk, et såkalt CPS drivverk. Drivverket 3 strekker seg med en driwerkenhet 5 vesentlig rett utover og bakover fra akterstavnen 1, og er med en indre clutch 6 koplet til en drivmotor 7, i foreliggende tilfelle en innenbordsmotor, spesielt en dieselmotor med en overladningsenhet (turbodiesel). Mellom clutchen 6 og driv-verkenheten 5 er drivverket utstyrt med en anordning 8 konstruert for å vippe drivverket i horisontalplanet og å bikke drivverket 5 i vertikalplanet ("tilting"). Motoren 7 overføre sin drivkraft til propellen 4 ved hjelp av en vesentlig rett drivaksel, som omfatter to universal - ledd og en konvensjonell "slide"-kopling for å tillate en overføring av kraft også mir driv-verkenheten styres og tiltes. Forøvrig er drivverket konstruert på en kjent måte og vil ikke beskrives mer i detalj.

Når båten er ubevegelig og før den har blitt akselerert til en spesiell minimumshastighet, blir propellen 4 posisjonert helt under vannoverflata, som vist i fig. 1 og 4. Imidlertid, ettersom hastigheten øker, blir båten hevet, spesielt i akterstavnen, og dermed blir drivverket 3 og dets propell 4 hevet sammen til vannoverflata, og når båten har akselerert til en planingshastighet vil bare en del 9 av den aktive propellflata være i vannet (se figur 3). Denne aktive overflata 9 holdes vesentlig uendret også ved høyere hastigheter på båten.

Når båten startes, vil alle de viste fem propellbladene virke mot vannet og en meget stor drivkraft fra motoren kreves for å akselerere båten til dens planingshastighet, spesielt da propellbladene på overflatedrevne drivverk er betydelig større og vanligvis også har en vesentlig brattere stigning enn propellbladene på tilsvarende konvensjonelle undervannsdrevne propeller, f eks. på drivverk av såkalt Z-type eller INU-driwerktype. Opp til momentet der båten har blitt akselerert til sin planingshastighet, som vist i figurene 2 og 4, vil reaksjonskrafta fra vannet reduseres suksessivt, og en forholdsmessig mindre mengde kraft for framdrift av båten er nødvendig.

Akselerasjonen av båten til dens planingshastighet har, som nevnt ovenfor, skapt problemer med hittil kjente anordninger av denne type, spesielt når dieselmotorer brukes. Disse har vanligvis en forholdsvis liten hastighetsrekkevidde, og framfor alt når overladede dieselmotorer (turbodieselmotorer) brukes, som er kjent og krever en forholdsvis høy hastighet før overladningsenheten koples inn og dieselmotoren når sin høyere effekthastighet ved hjelp av turboenheten.

Dette problemet løses i samsvar med oppfinnelsen, som vist skjematisk i fig. 5 og 6, ved å kople en tilsynelatende ikke nødvendig, men i virkeligheten meget nyttig turbin eller turbinkopling 10 mellom utgangsakselen til motoren 7 og drivverket 3.

En turbinkopling er en enkel og servicevennlig hydraulisk kopling med en variabel fylling, og den kan drives med enhver fylling mellom 0 og 100%. Når fyllinga er 0%, vil pumpebladene og turbinbladene ikke berøre hverandre i det hele tatt, og sluringen mellom bladene er i dette tilfelle praktisk talt 100%. Dermed vil turbinkoplingen skape praktisk talt ingen motstand mot en akselerasjon av motoren. Når fyllingen er komplett, vil sluringen på turbinkoplingen være svært liten, normalt bare 1,5 til 3%. Dermed vil en ved fylling av turbinen til en fyllingsgrad mellom 0 og 100% kunne oppnå enhver nødvendig sluring, og koplingen er en svært fleksibel kopling, som er spesielt anvendbar for marine formål.

Dermed har turbinkoplingen 10 den fordelen at inngangsdelen med pumpeblandene kan akselereres til en høy hastighet med en tom turbin, før fylling av koplingen startes og utgangen av turbinbladene starter å tilby en vesentlig motstand tilsvarende vannreaksjonskrafta på propellbladene. Dermed ble det overraskende funnet at det er fullt mulig, ved anvendelse av en konvensjonell turbinkopling, å få en rask og effektiv akselerasjon av båten med overflatedrevet propell og utstyrt med en eller flere ikke-overdimensjonerte overladete diesel-eller Otto-motorer fra en ubevegelig posisjon til dets planingshastighet, noe som ikke har vært mulig med hittil kjente anordninger. Dermed er det mulig allerede når båten er ubevegelig å akselerere dieselmotoren til en slik hastighet at turboladeenheten koples inn før fylling av turbinkoplingen startes, vannreaksjonskrafta mot propellen eller propellene når en slik stor verdi at en ellers ville ha støtt på vanskeligheter ved akselerasjon av båten til dens planingshastighet. En ytterligere fordel ved bruk av en turbinkopling med variabel fylling er at det er mulig kontinuerlig og konstant å kjøle ned det hydrauliske mediet for koplingen, enhver risiko for overoppheting er eliminert.

I en praktisk test ble to forskjellige drivsystemer på samme båt og samme motorer ut-prøvd. Båten var en 35 fot plan plastikkbåt utstyrt med to turbodieselmotorer, montert i parallell, hver med 340 hp og med en maksimum hastighet på 2000 o/min. Hele båten, inkludert motor og drivverk, veide 10 tonn.

A. En konvensjonell rett aksel med undervanns drivpropeller:

I denne første testen ble båten utstyrt på konvensjonell måte med rette aksler og undervanns drivpropeller, som for å akselerere båten til sin planingshastighet hadde en optimal diameter på 15" og en stigning på 17". Fra starttilstand måtte drivstoff tilføres forholdsvis sakte for å unngå en overbelastning av motoren og en utblåsing av svart dieselrøyk som en følge derav, og bare etter 20 til 30 sekunder hadde båten blitt akselerert til sin maksimale hastighet, motorhastigheten nådde 2,40 o/min. og hastigheten med denne lasten var 28 knop.

B. Hydraulisk kopling og drivverk med overdrevet propell:

I en andre test med samme båt og samme motor som i tilfelle A ble båten utstyrt med drivverk med overflatedrevne propeller (se ovenfor nevnte kjente publikasjoner) såvel som en turbinkopling, framstilt av Voith, mellom hver motor og hvert drivverk. Hver propell hadde i dette tilfelle en diameter på 29" og en stigning på 39", og den hydrauliske koplingen var utstyrt med en konvensjonell treveis ventil, ved hjelp av hvilken koplingen raskt kunne fylles, hhv. tømmes, til enhver fyllingsgrad. Mellom turbinkoplingen og propellak:;elen ble brukt et reduksjonsdriwerk (2:1) av gearbeltetypen. Ved alle følgende testkjøringer ble båten startet fra en ubevegelig tilstand på ei åpen vannflate, vind og bølgetilstandene var de samme som i tilfelle A, og ble akselerert til full hastighet.

Bl. I en første prøvekjøring ble

a) den hydrauliske koplingen tømt helt for olje, deretter ble sluringen økt til nesiten 100%,

b) motoren akselerert til maksimal hastighet, som var 2600 o/min.,

c) i direkte tilknytning til dette ble treveis-ventilen til turbinkoplingen åpnet og dermed ble

turbinkoplingen helt fylt. Motorhastigheten ble redusert under akselerasjonen, når

turbinkoplingen var blitt helt fylt, til ikke mindre enn 2300 o/min. og økt igjen til full hastighet til ca. 2400 o/min., som tilsvarer en propellhastighet på 1200 o/min. Det ble observert at båten i dette tilfelle ble akselerert meget sterkt og fortsatt kom det ikke noe svart dieselrøyk fra motoren, og båten hadde allerede etter 10 til 12 sekund akselerert til sin fulle hastighet, som i dette tilfelle var 38 knop, nemlig 10 knop eller 36% raskere enn i

tilfelle A. Når båten hadde akselerert til over sin planingshastighet, kunne motorhastigheten og hastigheten til båten senkes til det passelige for båtens plangrensehastighet.

B2.1 en andre prøvekjøring ble båten startet med en helt fylt turbinkopling og med to dieselmotorer ved full hastighet. I dette tilfelle ble motorhastigheten økt til bare 600 o/min. og båten kunne ikke akselereres til høyere hastighet enn 6 knop. En tykk svart dieselrøyk fylte omgivelsene.

B3.1 en tredje testkjøring ble båten startet med sin turbinkopling fylt til omtrent 50%, også i dette tilfelle med to motorer med full drivstofftilførsel. I dette tilfellet ble båten dratt sakte opp til 18 knop, og en tykk dieselrøyk kom ut under hele akselerasjonstrinnet. Akselerasjonsfasen opp til 18 knop tok ca. 30 - 40 sekund. Bare etter helt fylling av den hydrauliske koplingen ble hastigheten økt til 38 knop.

Testene viste at det er fullstendig mulig, i en meget kort tidsperiode, å akselerere en

planingsbåt, under det ovenfor beskrevne forhold, til sin fulle hastighet, at dette kan gjøres uten noen praktiske og tekniske problemer eller ulemper, at akselerasjonen kan gjøres uten overbelastning av motorene, uten overoppheting av turbinkoplingen, og uten at noen svart dieselrøyk sendes ut, at akselerasjonen kan gjøres uten overdimensjonering av motorene, at det er mulig å anvende en ideell ikke-underdimensjonert propell, og framfor alt at drivenheten tillater en overraskende stor økning i effektiviteten av anordningen.

Drivenheten inkluderer fortrinnsvis et reduksjonsgear, som reduserer motorhastigheten, overført ved hjelp av turbinkoplingen, til en passelig propellhastighet, og videre bør drivenheten omfatte et reverseringsgear for å oppnå retardasjon og reversfunksjoner.

I fig. 5 er vist hvordan det mellom turbinkoplingen 10 og drivverket 3 er blitt montert et mekanisk kombinert reduksjon og reverseringsgear 11, og hvordan clutchen 6 ved drivverket 3 har blitt koplet direkte til gearet 11.

I fig. 6 er vist en annen utførelse for samme formål. I dette tilfellet har reverseringsgearet blitt montert i en enhet koplet til turbinkoplingen, og reduksjonsgear et omfatter en beltekopling 12, som strekker seg mellom utgangsakselen til turbinkoplingen 10 og inngangsakselen ved drivverket 3, belteskivene på koplingen og respektive gearet bestemmer utvekslingen mellom motoren 7 og drivverket 3.

Turbinen 10 kan være av enhver kjent type turbiner og som et eksempel kan turbinkoplingen framstilt ved selskapet Voith nevnes, f.eks. koplinger av type TP eller TD, som kan fylles til en variabel grad.

I fig. 7 er vist, som et eksempel på en anvendbar anordning, en turbinkopling i vertikalt snitt, hvilken turbinkopling T i dette spesielle tilfelle er koplet til en reverserende kopling i form av en hydrodynamisk momentomformer M og et reduksjonsgear R av gearbelte-typen. Turbinkoplingen T er koplet til et balangsehjul 12 på motoren 7 via ei elektrisk overførings-skive 13, som er sikret ved skruer til et roterende indre hus 14 av pumperingen i koplingen, der pumpebladene 15 er montert. Pumpebladene 15 er matet med trykkmedium fra ei hydraulisk pumpe (ikke vist) via en skjematisk vist ledning 16, som er koplet til en ventil, konstruert for å fylle og tømme turbinkoplingen. Det hydrauliske mediet som tilføres fra pumpebladene 15 influerer turbinbladene 17 gjennom massestrøm, hvilken er koplet til utgangsakselen 18 av koplingen. Utgangsakselen 18 av turbinkoplingen er i dette tilfellet konstruert med et gearbelte reduksjonsgear R, som omfatter ei gearbelteplate 19, som ved hjelp av et gearbelte 20 samvirker med ei andre større gearbelteplate 21, som i sin tur er montert på utgangsakselen 22 til reduksjonsgearet. Denne utgangsakselen 22 er direkte koplet til inngangskoplingen 6 av drivverket 3.

For å tillate en retardasjon og reversfunksjon er båtdriwerk normalt utstyrt med en konvensjonell mekanisk reversgear eller kombinert reduksjon og reversgear, som indikert med gear 11 i fig. 5. Imidlertid i utførelsen vist i fig. 7 er et hydraulisk reverseringsgear 23 i form av en kjent type hydrodynamisk omvendt omformer 5 koplet til turbinkoplingen T og til reduksjonsgearet R. Reverseringsgearet arbeider i motsatt rotasjonsretning mot den hydrauliske koplingen og det er aktivert bare under reversbevegelse, mens det er helt frakoplet under framoverrettet bevegelse, som gjøres eksklusivt ved innvirkning av turbinkoplingen. Reverseringsgearet mates med trykkmedium fra en hydraulisk pumpe (ikke vist) j^jennom den skjematisk vist ledning 24. Ledningene 16 og 24 er koplet til en flerveis ventil, som tømmer en av de to ledningene når den andre mates med trykkmedium osv., og på denne måten kan turbinkoplingen, hhv. reversgearet koples i samsvar med det som er ønskelig, og uten å være påvirket av den annen part.

I fig. 8 og 9 er vist en utførelse av oppfinnelsen der motorturbinkoplingsmontasjen i samsvar med oppfinnelsen, kombinert med et drivverk av Arneson-typen (vist i EP-37690), er anvendt i et ordinært båtlegeme, akterstavnen av dette heller i forhold til horisontalplanet med 83 ° og akterstavnen kan ha en annen helling enn vinkelrett til utgangsakselen av motormontasjen. I dette tilfellet er følgende trinn tatt:

- motormontasjen er utstyrt med ei U-formet støtte 25, som strekker seg bakover er koplet til et reduksjonsgear 26, og som virker som en bakre motorstøtte, konstruert for å henge opp motor 27 mellom en fremre motorbrakett 28 og bakre støtte 25, - ved hjelp av aksen til utgangsakselen av driwerkhuset er et lite hull boret i akterstavnen 29 konsentrisk i forhold til utgangsaksen av motoren, - et forlengelsesrør (ikke vist) er plassert rundt utgangsakselen av driwerkhuset for å danne et føringsrør for den påfølgende maskinering, - deres maskinering omfatter arrangering av boreverktøy i to trinn på føringsrøret, og i første trinn er det fra den indre sida av et plan sirkulær kontakt overflate boret på den indre sida av akterstavnen, nøyaktig vinkelrett på utgangsakselen av driwerkhuset, og i det andre trinnet er det fra den ytre sida boret en lignende plan sirkulær kontaktoverflate, det tas hensyn til å bore ut en så liten mengde materiale som mulig, dvs. å gjøre at det indre boreverktøy borer ut materiale bare mellom øvre kant av det sentrale hullet og at det ytre boreverktøyet borer ut materiale bare over den nedre kant av det sentrale hullet,

- boreredskapet og forlengelsesverktøyet blir fjernet,

- en gummipakning 30, hel eller delt med et U-formet tverrsnitt, settes inn i det sentrale hullet og dekker på denne måten ytre og indre side, såvel som mellomliggende tversgående kant, - en føringsbøssing 31 settes inn i gummipakningen 30 og korresponderer på sin indre side til monteringsdimensjon av det monterte driwerket 32, og - driwerket 32 settes inn i føringsbøssingen 31 og i nærheten av utgangsakselen av reduksjonsgearet 26, og festes ved hjelp av skruer til akterstavnen 29 på vanlig måte.

Denne framgangsmåten tillater montering av det viste driwerket på båter, der motoren muligens har blitt posisjonert i forskjellige vinkler i båtlegemet, eller der akterstavnen snarere har en varierende helling.

Fig. 10 viser en annen utførelse av oppfinnelsen, der tre motorenheter 33, 34, 35, hver omfattende en motor 36, en turbinkopling 37 og et reduksjonsgear 38, har blitt montert på linje etter hverandre og blitt koplet til en felles langsgående aksel 39, som utgjør inngangsakselen til driwerket 40. På samme måte kan et optimalt antall motorenheter koples til utgangsakselen 39. Utgangsakselen 39 kan posisjoneres hvor som helst under, eller, som vist i fig. 10, ved siden av motorenhetene. En anordning av denne type har flere fordeler:

- det er mulig å posisjonere motorenhetene på en passelig måte, f.eks. distribuert langs hele lengden av båten eller på en annen måte, og oppnå en perfekt vektdistribusjon i båten, - en forlenget, men sammenligningsvis tynn motorenhet oppnås, som kan monteres også på der det er liten plass, f.eks. i nærheten av kjølsvinet til båten, - det er mulig å anvende i en spesiell motorenhet et optimalt antall av de monterte motorene, pga. hver motorenhet kan helt koples fra med en enkel tømming av turbinkoplingen 37, turbinkoplingen danner et perfekt frihjul med nesten ingen motstand, - det er mulig, når lasten er minimal, å kople fra en eller flere motorer ved ganske enkelt å tømme turbinkoplingen og å kjøre båten ved hjelp av bare resten av motoren, - det er mulig å anvende enkele og rimelige standardmotorer for å bygge opp en sterk motorenhet, i stedet for å montere bare en stor og kraftig motor, som vanligvis viser seg å være betydelig mer kostbart enn flere integrerte motorenheter,

- service og vedlikehold vil være rimelig og enkelt,

- tilgang til hver motorenhet for service og vedlikehold er tilfredsstillende,

- det er mulig, på en enkel måte ved hjelp av enkle løfteredskaper, å løfte en motor ut av båten og sende den til en fabrikk eller butikk for service eller reparasjon, båten kan imens bruke de gjenværende motorer, - det er mulig å kople motorer av forskjellige typer og med forskjellig utgang til en felles utgangsaksel uten at motorene påvirker hverandre på noen måte, og - det er mulig, ved å variere graden av fylling på turbinkoplingene, å justere framdrifts-vilkårene til alle slags forhold som oppstår, og så videre.

Dermed angår foreliggende oppfinnelse en framgangsmåte for overføring av effekt fra en motor med en overladningsmontasje, spesielt en overladet dieselmotor, en såkalt turbodieselmotor, til et drivverk med en overflatedrevet propellmekanisme og en planende motorbåt, i hvilken metode: - en turbinkopling, fortrinnsvis med en fyllingsgrad som kan varieres fra 0 til 100%, er koplet mellom motoren og driwerket, og pumpeelementet av turbinkoplinger drives ved hjelp av turbomotoren,

- turbinelementet av koplingen koples til inngangsakselen av driwerket,

- turbinkoplingen er helt eller delvis tømt før start,

- motoren akselereres til en slik høy hastighet, uten vesentlig motstand fra vannet som virker på propellmekanismen, at overladningsmontasjen ved motoren koples inn, og - turbinkoplingen fylles helt eller delvis, og dermed vil motoren, med sin fortrinnsvis fulle utgang, oppnådd ved hjelp av overladningsmontasjen, virke på propellen via turbinkoplingen.

Oppfinnelsen angår også en anordning konstruert for å utføre framgangsmåten i et drivsystem omfattende en motor, spesielt en dieselmotor, med en overladningsmontasje og et utenbords drivverk med en overflatedrevet propellmekanisme som har en stor og forholdsvis sent roterende propell, en turbinkopling, som kan fylles i varierende grad, montert mellom turbomotoren og driwerket med propellmekanismen, hvilken turbinkopling kan tømmes og gjenfylles så raskt at turbomotoren kan akselereres til en slik hastighet at overladningsmontasjen har blitt koplet inn, før noen viktig reaksjonskraft har blitt oppnådd fra vannet, noe som påvirkes av propellmekanismen.

Foreliggende oppfinnelse angår også bruk av turbinkopling i drivmidler konstruert for planingsbåter og omfatter en motor, spesielt en dieselmotor, med en overladningsmontasje

og en utenbords driwerk som har et overflatedrevet propellmekanisme og der turbinkoplingen kan tømmes og gjenfylles så raskt at motoren kan akselereres til en slik hastighet at overladningsmontasjen har blitt koplet, før noen vesentlig reaksjonskraft fra propellmekanismen, påvirket av vannet, har blitt overført til motoren via turbinkoplingen.

Claims (12)

1. Framgangsmåte for overføring av kraft fra en motor med en overladningsmontasje eller en kompressormontasje, spesielt en overladet dieselmotor (7) til et drivverk (3) med en overflatedrevet propellmekanisme (4), montert i en båt av planingstypen og fortrinnsvis med en stor propell med en stor stigning, karakterisert ved at - en turbinkopling (10), som kan fylles i en varierende grad, er montert mellom overladningsmotoren (7) og driwerket (3); idet motoren driver pumpedelen (15) av turbinkoplingen (10), og turbindelen (17) av turbinkoplingen (10) er koplet til inngangsakselen (6) av driwerket (3), - turbinkoplingen (10) tømmes helt eller delvis, når båten startes, og er dermed i det minste nesten helt koplet fra driwerket, - motorhastigheten akselereres i en slik grad at overladningsmontasjen av motoren (7) koples inn, - turbinkoplingen fylles raskt med hydraulisk medium, og som en følge av dette blir propellmekanismen (4) aktivert ved utgangen av motoren, som vesentlig er ved sitt maksimum takket være påvirkning av overladningsmontasjen, og - når planingshastigheten av båten har blitt nådd, kan motorhastigheten reduseres til ønsket grad og/eller graden av fylling av turbinkoplingen kan reduseres, men bare i en slik grad at båten vil drives fram med en hastighet noe over planbegrensningshastigheten.

2. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at motoren, når båten er akselerert fra sin ubevegelige tilstand, akselereres til sin maksimale hastighet, etter dette vil turbinkoplingen (10) fylles helt og vil på denne måten arbeide som en vesentlig uelastisk kopling, med en meget liten sluiing.

3. Anordning konstruert for å utføre framgangsmåten i samsvar med noe av kravene 1-2 for et drivsystem for planingsbåter, omfattende en motor med en overladnings-montasje eller en kompressormontasje, spesielt en overladet dieselmotor (7) og et driwerk (3) av den spesielle type som har en overflatedrevet propellmekanisme (4), karakterisert ved at en turbinkoplingen (10) er anordnet mellom overladningsmotoren (7) og driwerket (3) med overflatedrevne propellmekanismer (4) og kan fylles i en varierende grad, fortrinnsvis mellom 0 og 100%.

4. Anordning i samsvar med krav 3, karakterisert ved at propellen (4) har en vesentlig større størrelse og har en større stigning enn størrelsen og stigningen av tilsvarende undervannsdrevne propeller ved optimale driftstilstander.

5. Anordning i samsvar med krav 4, karakterisert ved at et reduksjonsgear (11) er montert mellom turbinkoplingen (10) og driwerket (3), spesielt et reduksjonsgear som gir propellen en maksimal hastighet på 1000-2000 o/min. eller fortrinnsvis 1200 til 1500 o/min.

6. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at reduksjonsgearet (11) er koplet til et mekanisk (11) eller hydraulisk (M) reverseirngsgear.

7. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at reduksjonsgearet (11) er en beltekopling, spesielt en gearbelte-kopling, montert mellom turbinkoplingen og driwerket (3).

8. Anordning i samsvar med krav 6, karakterisert ved at det hydrauliske reverseringsgearet er en momentomformer (M), som er brukt som et reverseirngsgear, og der anordningen omfatter organ konstruert for auto-matisk fråkopling av momentomformeren (M), så snart som turbinkoplingen (10) har blitt fylt med hydraulisk medium.

9. Anvendelse av turbinkopling (10), som kan fylles i varierende grad, spesielt mellom 0 og nesten 100%, og har en meget liten sluring, når den er helt fylt, spesielt en sluring på maksimalt 1,5 til 3 %, såvel som være utstyrt med en ventil koplet til en trykkmediepumpe, med en tilførsel og avløpsledning (16) konstruert for rask fylling og tømming av turbinkoplingen, - i en drivanordning for planingsbåter (1, 2), - hvilken drivanordning omfatter en motor (7) med en overladningsmontasje, spesielt en overladet dieselmotor, en såkalt turbodieselmotor, - og et driwerk (3) av den typen som stikker ut vesentlig ut rett bakover fra båten, - og som har ei overflatedrevet propellmekanisme (4), - og der turbinkoplingen (10) er koplet mellom overladings dieselmotoren (7) og driwerket (3), og - der turbinkoplingen (10) og fylling og tømmeorgan for samme er slik at de kan tillate en akselerasjon av den overladede motoren (7) til en slik hastighet at overladningsmontasjen er koplet inn, spesielt ved maksimal motorhastighet, før noen vesentlig reaksjonskraft fra propellmekanismen, som påvirkes av vannet, har påvirket dieselmotoren (7) via turbinkoplingen (10), og at turbinkoplinger deretter raskt blir fylt, med det resultat at propellmekanismen (4) under hele akselerasjonsprosessen påvirkes ved høy motorutgang, gitt av overladningsmontasj en.

10. Anvendelse av turbinkopling i samsvar med krav 9 i et drivverk, der propellmekanismen er gearet ned, den overflatedrevne propellen roterer ved en maksimal hastighet på 1000 til 2000 o/min. eller fortrinnsvis 1200-1500 o/min., og - der propellen har en betydelig større dimensjon og større stigning enn dimensjonen og stigningen på tilsvarende undervannsdrevne propeller.

11. Anvendelse av turbinkopling i samsvar med krav 9 eller 10, kombinert med et reverseringsgear i form av en hydrodynamisk momentomformer (M), konstruert på en slik måte at momentomformeren koples fra helt, så snart som fylling av turbinkoplingen starter og turbinkoplingen starter drift av pumpa i en framoverrettet bevegelse.

12. Anvendelse av en turbinkopling i samsvar med kravene 9, 10, eller 11 i en motor-installasjon, - omfattende et flertall av enheter av identisk eller forskjellige motorer, distribuert i en rekke etter hverandre i den langsgående retning av båten fra akterstavnen til forstavnen, - der hver motorenhet omfatter en turbinkopling (37), som kan fylles i en varierende grad og kan tømmes helt, - og en drivkopling med eller uten reduksjonsgear (78), - der alle motorenhetene (33-35) i en rekke av motorenhter er koplet til en felles utgangsaksel (39) som er koplet til inngangen av driwerket (40) med overflate-drevet propellmekanisme, og - der den felles utgangsakselen (39) strekker seg mellom eller ved siden av motorenhetene.