Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do kom¬ pensowania swobodnych momentów powodowanych przez sily bezwladnosci w silniku spalinowym, zwlaszcza sluzacym jako glówny silnik napedowy statku. ' . . 5 Urzadzenie takie zawiera co najmniej jedna obro¬ towa mase niewywazona i przyporzadkowany jej silnik napedowy oddalony od silnika spalinowego wzdluz statku oraz zespól synchronizujacy prze¬ znaczony do regulowania predkosci obrotowej i ka- 10 ta fazowego silnika napedowego w zaleznosci od predkosci obrotowej i kata fazowego silnika spa¬ linowego.Wzrastajace ceny paliwa i place powoduja da¬ zenie do stosowania stosunkowo powoli pracujacych 15 silników glównych, czyli tzw. silników o dlugim pociagnieciu, z niewielka liczba cylindrów, zwykle 4—6, do napedzania statku. Mala predkosc obro¬ towa silnika poprawia ekonomicznosc miedzy in¬ nymi dzieki lepszej sprawnosci silnika i sruby, a 20 zmniejszenie liczby cylindrów umozliwia zmniej¬ szenie wymagan konserwacyjnych. W silniku glów¬ nym z kilkoma tylko cylindrami drgajace masy powoduja jednak duze momenty swobodne pierw¬ szego i/lub drugiego rzedu. 25 W celu uzyskania calkowitego lub czesciowego zrównowazenia tych momentów mogacych wywo¬ lac niebezpieczne lub. przynajmniej nieprzyjemne drgania kadluba statku, stosuje sie silnik z kom¬ pensatorami momentu lub wywazarkami, z których 30 kazda zawiera dwie niewywazone masy obraca- cajace sie przeciwnie z taka sama predkoscia obro¬ towa jak silnik glówny lub z dwukrotnie wieksza predkoscia obrotowa.Z publikacji japonskiej zatytulowanej „Hull Gir- der Flexural Vertical Yibration Caused by 2nd Or¬ der Unbalanced Moment of Diesel Main Engine" (Pionowe drgania zginajace dzwigarów kadluba spowodowane przez niezrównowazony moment dru¬ giego rzedu z wysokopreznego silnika glównego) z sierpnia 1978 r., opublikowanej przez Ishjkawajima- -Harima Heavy Industries Co. Ltd. znane jest u- rzadzenie. usytuowane w odpowiednim odstepie wzdluznym od silnika glównego i zawierajace po¬ jedyncza, obrotowa mase niewywazona napedzana przez silnik elektryczny.Masa ta obraca sie wokól osi usytuowanej w poprzek statku z predkoscia obrotowa dwukrot¬ nie wieksza niz silnik glówny, tak ze powstaja pulsujace, pionowe sily bezwladnosci zdolne do zmniejszania momentów drugiego rzedu.Niedogodnoscia tego urzadzenia % jiest to, ze wy¬ miary silnika elektrycznego i zwiazanego z nim ukladu sterowania musza ftyc bardzo duze, ponie¬ waz moc wyjsciowa silnika musi byc wystarcza¬ jaca dla przyspieszania lub opózniania obrotowej masy niewywazonej synchronicznie ze wzrostem lub spadkiem predkosci obrotowej silnika glównego, je¬ zeli masa niewywazona ma dzialac w zadany spo¬ sób nie tylko wtedy, gdy silnik glówny obraca sie 124 0833 124 083 4 ze stala predkoscia obrotowa, ale równiez podczas przyspieszania i opózniania silnika glównego.Pomocnicze^wyposazenie dla zasilania elektrycz¬ nego^ statku »musi; Syc zatem dostosowane wymia¬ rowo do odpowiednio wiekszej maksymalnej mocy ^wyjsciowej. Ponadto potrzebna jest przekladnia re- tioi^yjtaa^^outt^tóyj silnikiem elektrycznym a nie- ^jj^^ftarriks^^oj powoduje wzrost kosztu urza¬ dzenia i zwiekszenie miejsca zajmowanego przez to urzadzenie.Niedogodnosci te sa nawet wieksze na statkach majacych silnik glówny o malej predkosci obroto¬ wej, poniewaz doswiadczenia wykazuja, ze dla da¬ nej mocy wyjsciowej cylindra i dla danej sredni¬ cy cylindra sily bezwladnosci kazdego cylindra, a wiec momenty bezwladnosci, sa prawie niezalezne od nominalnej predkosci obrotowej silnika, gdyz mala predkosc obrotowa wymaga zwiekszonego sko¬ ku tloka i w konsekwencji wiekszych mas drga¬ jacych. Ponadto wymaganie niewielkiego stopnia nieregularnosci wlasnej urzadzenia powoduje du¬ zy moment bezwladnosci masy niewywazonej, tak ze silnik napedowy musi byc zdolny do dostarcze¬ nia duzej mocy wyjsciowej dla zmiany predkosci obrotowej masy niewywazonej.Celem wynalazku jest wyeliminowanie lub przy¬ najmniej znaczne zmniejszenie wymienionych po¬ wyzej niedogodnosci.Urzadzenie wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze silnik napedu niewywazonej masy lub mas jest wyporowym silnikiem hydraulicznym, który poprzez przewód zasilajacy i przewód powrotny jest polaczony z hydrauliczna pompa wyporowa na¬ pedzana przez silnik spalinowy.Wynalazek stwarza znacznie prostsze i tansze urzadzenie. Poniewaz wspomniany juz powyzej du¬ zy pobór mocy urzadzenia wystepuje tylko wtedy, gdy niewywazona masa jest przyspieszana lub opó¬ zniana, podczas gdy pobór mocy przy stalej pred¬ kosci obrotowej jest znacznie mniejszy, zatem sil¬ nik glówny moze latwo dac stosunkowo duza moc w krótkich okresach czasu, gdy moc taka jest po¬ trzebna, gdyz wyjsciowa moc nominalna silnika spalinowego jiest kilkakrotnie wieksza, a zatem ma on wystarczajaca rezerwe mocy.Nie trzeba zatem zwiekszac mocy silników po¬ mocniczych i pradnic elektrycznych. Zadana syn¬ chronizacja fazowa pomiedzy silnikiem glównym a masa niewywazona moze byc latwo uzyskana dzieki przewodom, poprzez które silnik napedu nie¬ wywazonej masy jest polaczony bezposrednio z pompa napedzana przez silnik glówny statku. Sil¬ nik hydrauliczny moze byc znacznie mniejszy niz silnik elektryczny. Moze on byc wykonany tak, aby dawal zadana moc wyjsciowa przy malej predko¬ sci obrotowej, tak ze moze byc on bezposrednio sprzezony z masa niewywazona bez posrednictwa przekladni redukcyjnej, co równiez przyczynia sie do zmniejszenia miejsca zajmowanego przez urza¬ dzenie.W efekcie mozna skonstruowac urzadzenie slu¬ zace do kompensowania momentów pierwszego rze¬ du, które wystepuja w szczególnosci w czterocy- lindrowych silnikach dwusuwowych. Trudno byloby to zrobic w przypadku znanego urzadzenia nape¬ dzanego przez silnik elektryczny, a to ze wzgledu^ na zadana mala predkosc obrotowa niewywazonej masy.Pompa hydrauliczna moze byc napedzana z wal- 5 ka rozrzadu silnika spalinowego. Ma to te zalete, ze urzadzenie takie mozna latwo zamontowac przy istniejacej juz maszynowni, jezeli jest to poza¬ dane, gdyz silnik glówny nie musi byc specjalnie konstruowany w celu umozliwienia dolaczenia 10 pompy.Korzystnie, silnik hydrauliczny jest silnikiem z promieniowym tlokiem, który jest polaczony bez¬ posrednio z obrotowa masa niewywazona. Silnik tego typu jest szczególnie dostosowany do wytwa- 15 rzania duzego momentu obrotowego przy malej predkosci obrotowej wahi wyjsciowego.Silnik napedowy moze obracac sie z taka sama predkoscia obrotowa jak silnik spalinowy i mozte byc polaczony napedowo z dalsza masa niewywa- zo zona poprzez przekladnie o stosunku przelozenia 1 :2. Przy takiej konstrukcji mozna wytwarzac dwie pulsujace sily pionowe w aelu kompensowa¬ nia momentu pierwszego i drugiego rzedu.Osie obrotu niewywazonej masy lub mas moga 25 przebiegac w poprzek statku. Jak juz wspomniano powyzej konstrukcja taka umozliwia uzyskanie za¬ dowalajacego zmniejszenia swobodnych momentów bezwladnosci w silniku glównym z jedna tylko ma¬ sa niewywazona dla kazdego z momentów, którego 30 wplyw na kadlub statku ma byc tlumiony.Przedmiot wynalazku jest szczególowo przedsta¬ wiony w przykladzie wykonania pokazanym na ry¬ sunku, na którym fig. 1 przedstawia czesc rufowa statku wyposazonego w urzadzenie wedlug wy- 35 nalazku w przekroju wzdluznym, a fig. 2 przed- stiwia w przekroju kompensator momentu stoso¬ wany w urzadzeniu wedlug wynalazku.Na fig. 1 pokazano rufe statku 1, w którego ma¬ szynowni umieszczony jest czterocylindrowy, dwu- 40 suwowy silnik wysokoprezny 2 przeznaczony do na¬ pedzania statku. Pokazany schematycznie wal kor¬ bowy 3 silnika jest polaczony z walem napedo¬ wym 5 poprzez sprzeglo 4. Na fig. 1 pokazano ró¬ wniez walek rozrzadu 6 silnika, na którym zamo- 45 cowane sa krzywki (nie pokazano) sluzace do po¬ ruszania pomp i zaworów paliwowych (jezeli sa stosowane) przyporzadkowanych cylindrom silnika.Walek rozrzadu 6 napedzany jest z walu korbowe¬ go 3 poprzez przekladnie lancuchowa 7. 50 Za maszynownia, to znaczy w pomieszczeniu ma¬ szyny sterowej, umieszczony jiest kompensator mo¬ mentu 8 wedlug wynalazku. Kompensator ten wy¬ twarza sile pionowa pulsujaca synchronicznie z si¬ lami bezwladnosci silnika 2. Sila ta, gdy jej kat 55 fazowy jiest odpowiednio sterowany, przeciwdziala drganiom wywolywanym w kadlubie statku przez swobodne momenty silnika 2. Umieszczenie kom¬ pensatora 8 przy sterze jest korzystne ze wzgle¬ du na duza amplitude drgan kadluba w tym miej- 60 SCU.Sila pulsujaca wytwarzana jiest przez niewywa¬ zona mase 9 przymocowana do walka 10 ulozysko- wanego w obudowie kompensatora i przebiegaja¬ cego w poprzek statku. Walek 10 jest napedzany 05 bezposrednio z walu wyjsciowego 11 silnika hy-5 124 083 6 draulicznego 12, korzystnie silnika z promieniowym tlokiem.Dla jasnosci fig. 1 pokazuje silnik 12 usytuowa¬ ny z przodu i oddzielony od kompensatora 8, ale normalnie jest on zmontowany razem z kompensa¬ torem, a walki 10 i 11 sa wspólosiowe.Walek rozrzadu 6 sprzezony jest bezposrednio z pompa hydrauliczna 13, która jest korzystnie rów¬ niez pompa z promieniowym tlokiem. Pompa 13 jest polaczona z silnikiem 12 poprzez zamkniety obwód hydrauliczny zawierajacy przewód zasila¬ jacy 14 i przewód powrotny 15. Oczywiscie obwód hydrauliczny moze zawierac dalsze elementy skla¬ dowe (nie pokazano) takie jak zbiornik, sprezarke i odpowiednie elementy sluzace do kompensowa¬ nia wycieku plynu hydraulicznego z obwodu, roz¬ szerzalnosci i kurcizliwosci cieplnej cieczy itd.Obwód hydrauliczny zawiera równiez element sterujacy, który zapewnia dokladna synchronizacje fazowa obrotów pompy 13 i silnika 12. Na fig. 1 elementy te pokazano schematycznie jako nadaj¬ nik sygnalów 16 przy pompie 13 i linie 17 przesy¬ lania sygnalów z nadajnika 16 do silnika 12.Jak pokazano na fig. 1, gdzie predkosc obroto¬ wa masy 9 jest równa predkosci obrotowej walka rozrzadu 6, a zatem predkosci obrotowej walu kor¬ bowego 3, kompensator 8 wytwarza sile, która jest zdolna do kompensowania momentów pierwszego rzedu z silnika 2. W maszynowniach, w których pozadane jest kompensowanie momentów drugiego rzedu, mozna zastosowac podobne urzadzenie z po¬ jedyncza masa niewywazona 9 i z obwodem hy¬ draulicznym skonstruowanym tak, ze silnik nape¬ dzajacy niewywazona mase obraca sie z predko¬ scia obrotowa dwukrotnie wieksza niz wal korbo¬ wy silnika glównego.Na fig. 2 pokazano kompensator, który przy za¬ stosowaniu pojedynczego, hydraulicznego silnika napedowego i pojedynczej pompy hydraulicznej sprzezonej z silnikiem spalinowym moze kompen¬ sowac momenty zarówno pierwszego jak i dru¬ giego rzedu. Kompensator z fig. 2 zawiera obudowe 21 wykonana wraz z hydraulicznym silnikiem na¬ pedowym 22, do którego walka wyjsciowego 23 przymocowana jest niewywazona masa 24 obraca¬ jaca sie wewnatrz obudowy 21. Na walku 23 osa¬ dzone jest kolo zebate 25 dwukrotnie wieksze niz drugie kolo zebate 26 i zazebiajace sie z tym ko¬ lem, które z kolei jest przymocowane do walka 27 ulozyskowanego w obudowie 21. Na walku tym osaczona jest druga masa niewywazona 28. Silnik hydrauliczny 22 zawarty jest w obwodzie hydra¬ ulicznym odpowiadajacym obwodowi pokazanemu na fig. 1, tak ze jego walek wyjsciowy 23 obraca sie synchronicznie z walem korbowym silnika spa¬ linowego i z wlasciwym katem fazowym w sto¬ sunku do ruchów mas drgajacych silnika. Masa 24 obraca sie z ta sama predkoscia obrotowa co wal korbowy silnika, a masa 28 obraca sie dwu¬ krotnie szybciej, tak ze masy te wytwarzaja sily zdolne do kompensowania momentów pierwszego i drugiego rzedu wynikajacych z sil bezwladnosci silnika.Wynalazek mozna równiez zrealizowac w urza¬ dzeniu sluzacym do kompensowania pulsujacych sil wytwarzanych przez srube statku. Urzadzenie ta¬ kie moze posiadac oddzielny, hydrauliczny silnik napedowy zasilany z pompy hydraulicznej nape¬ dzanej przez silnik glówny. Alternatywnie dodat¬ kowa mase aiiewywazona mozna dodac do opisa¬ nego powyzej urzadzenia, to znaczy do urzadzenia posiadajacego jedna lub dwie niewywazone masy i sluzacego do kompensowania momentów pocho¬ dzacych z silnika glównego. Taka dodatkowa masa moze byc sprzezona z hydraulicznym silnikiem napedowym poprzez mechaniczna przekladnie ze¬ bata, której przelozenie, jest równie stosunkowi cze¬ stotliwosci sil na srubie do predkosci obrotowej silnika hydraulicznego.Oczywiscie we wszystkich konstrukcjach opisa¬ nych i wspomnianych powyzej pompa, która zasi¬ la silnik napedu wirujacej, niewywazonej masy lub mas, moze byc napedzana z dowolnego odpo¬ wiedniego walu silnika glównego, na przyklad z walu korbowego lub z walka posredniego napedu walka rozrzadu.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do kompensowania swobodnych momentów powodowanych przez sily bezwladnosci w silniku spalinowym, stanowiacym glówny silnik napedowy statku, zawierajace conajmniej jedna obrotowa, niewywazona mase i przyporzadkowany jej silnik napedowy oddalony od silnika spalino¬ wego w kierunku wzdluz statku oraz zespól syn¬ chronizujacy przeznaczony do regulowania predko¬ sci obrotowej i kata fazowego silnika napedo¬ wego w zaleznosci od predkosci obrotowej i kata fazowego silnika spalinowego, znamienne tym, ze silnik napedowy (12, 22) jest silnikiem hydraulicz¬ nym wyporowym, polaczonym poprzez przewód za¬ silajacy i przewód powrotny (14, 15) z hydraulicz¬ na pompa wyporowa /(13) napedzana przez silnik spalinowy (2). 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze pompa hydrauliczna (13) jest napedzana z wal¬ ka rozrzadu (6) silnika spalinowego (2). 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, ze silnik hydrauliczny (12, 22) jest silnikiem z promieniowym tlokiem, który jest polaczony bezposrednio z obrotowa masa niewywazona <9, 24). 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze silnik napedowy ($2) obraca sie z ta sama pred¬ koscia obrotowa co silnik spalinowy i jest pola¬ czony napedowo z dalsza masa niewywazona <(28) poprzez przekladnie zebata (25, 26) o stosunku przelozenia 1:2. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 albo 4, znamienne tym, ze osie obrotu niewywazonej masy lub mas przebiegaja w poprzek statku. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55124 083 FIGI y-~ 9 8 ' // ~72 m ,^ ¦n^a _L ^7 y4l4^=[HMH + 27 ^TT^^rrr^rJ/) X FIG 2 Dn-3, z. 226/84 Cena 100 zl PL PL PL PL PL