SE449206B - Propellerdrivet fartyg - Google Patents

Description

15 za 25 30 35 449 zoner ; 2 i skepp av s.k. halvtunneltyp för att förhindra, att propellern suger ned luft¿ På detta sätt har man_lyckats uppnå própulsions- verkningsgrader om 70f75 %. I t De villkor som man hittills ansett sätta en gräns-för_enV pytterligare ökning av propellerdiametern har varit:g ”D a) kravet på en viss minsta frigång mellan propeller-ocn far- tygsskrov, b) propellerns luftnedsngning, och c) fartygets totala djupgående. Det öör sålunda föreligga ett visst minsta-' avstånd mellan propellern och fartygets skrov, för att oaccep- tabla vibrationer i skrovet skall undvikas. Det til1gänglíga”f I utrymmet i propellerbrunnen sätter därmed en gräns för hur högt uppåt som propellern kan sträcka sig. Vidare kräver man, att _ propellern ejdi nämnvärd grad suger ned luft, vilket i sin tur betyder, att propellerbladen ej får sticka upp_ovanför vatten- ytan. Det finns sålunda en IMCO-regel, som rekommenderar att propellern i sin helhet skall ligga under vattenytan även vid fartygets minsta ballastdjupgående. Även detta sätter en gräns för hur högt uppåt propellern kan få sträcka sig. Det tredje villkoret är, att ingen del av propellern får skjuta ned under fartygets baslinje, då detta medför en ökning av fartygets u effektiva djupgående, som ej kan accepteras med hänsyn till det begränsade vattendjupet i hamnar, hamninlopp, kanaler och likf__ ånande farvatten. Detta villkor sätter en gräns för hur långt nedåt propellern kan sträcka sig. Det inses, att dessa villkor sammantagna innebär, att propellerdiametern måste understiga D fartygets minsta akterliga ballastdjupgående. Ändamålet med uppfinningen har varit att möjliggöra en ökning av propellerdiametern, och därmed av propeller- och propulsionsverkningsgraderna, långt utöver vad som man hittillsi ansett vara möjligt, så att propellerdiametern som är upp till 2 å 3 gånger större än de hittills använda propellerdiametrarna kan användas, vilket medger en ytterligare ökning av propul- síonsverkningsgraden till en nivå av 35-90 %.'_ , Detta uppnås vid ett fartyg enligt uppfinningen i första hand genom att fartygets drivpropeller har en diameter, som väsentligt överstiger fartygets akterliga ballastdjupgâende, och att propellern är inställbar och låsbar i ett inaktivt läge, ityilket ingen del av propellern skjuter väsentligen ned under fartygets baslinje. _ D 10 15. 20 25 30 35 449 206 7 3 7._ _ 'Vid en fördelaktig utföringsform av uppfinningen är pro- pellerdiametern minst l,2 och företrädesvis minst 1,5 gângeri fartygets akterliga ballastdjupgående.i I Uppfinningen baserar sig på insikten, att fartygets totala djupgående utgör en begränsande faktor för propellerdiametern endast i hamnar, hamninlopp, kanaler och liknande farleder med ett begränsat vattendjup. Ute till havs däremot, där fartyget befinner sig under den största delen av sin driftstid, är 'vattendjupet så stort, att det ej föreligger något hinder för att:propellern skjuter ned väsentligt under fartygets baslinje.

Under gång ute till,havs kan man sålunda utan någon olägenhet använda en propeller, vars diameter väsentligt överstiger far- tygets djupgående och som är så anordnad, att den ej skjuter upp ovanför vattenytan, vilket skulle medföra luftnedsugning, men som sticker ned väsentligt under fartygets baslinje. Här- igenom kan man uppnâ den eftersträvade ökningen av propeller-4 *och propulsionsverkningsgraden med åtföljande reducering av_ bränsleförbrukningen. I hamnar, hamninlopp, kanaler och andra farleder med begränsat vattendjup ställes denna stora pro- peller in och låses i ett inaktivt läge, i vilket ingen del av propellern skjuter väsentligt ned under fartygets baslinje.

,Vid användning av en tvåbladig propeller, vars propelleraxel är stationärt lagrad i fartygets skrov med propellernavet be- läget i nivå med eller något ovanför fartygets baslínje, kan adetta ske, genom att propellern ställes in och låses i ett läge, i vilket de båda propellerbladen är horisontellt riktade.

Förflyttningen och manövreringen av fartyget med den stora drivpropellern i detta inaktiva läge kan ske medelst bogser- båtar eller företrädesvis medelst ett i fartyget anordnat hjälp- drivmaskineri, exempelvis i form av en sÄk. roterbar thruster, ett aktivt roder eller liknande, såsom närmare skall beskrivas längre fram. _ > _ -Uppfinningen och ytterligare utföringsformer av densamma och de genom uppfinningen uppnåbara fördelarna skall i det följande ytterligare belysas i anslutning till bifogad ritning, i vilken _ 1 a i fig. 1 är en schematisk sidovy av akterdelen av ett såsom exempel visat fartyg enligt en första utföringsform av uppfin- ningen; I . _..-......__...__.. 10 15 20 25 SU 35 a449 zna ut j figt 2 schematiskt visar fartyget enligt fíg. 1 sett rakt bakifrån; A 'lg i a i f fig. 3 är en schematisk sidovy av akterdelen av ett_såsom. exempel visat fartyg enligt en andra utföringsform av_uppfin- gningen; och - a * fig. 4 schematiskt visar fartyget enligt fig. 3 sett rakt bakifrån. " L ' 7 -Pig. 1 och 2 visar schematiskt akterdelen av ett fartyg 1. iVattenytan är betecknad med 2, medan fartygets baslinje är * markerad medelst en punktstreckad linje 3. Fartygets djupgående är betecknat med T.;Det skall observeras; att fartyg ofta, is synnerhet i ballasttillstånd, uppvisar ett visst trim, så att baslinjen 3 ej är horisontell såsom sett i fartygets längdrikt- ning utan lutar snett nedåt-bakåt. För uppfinningen är därvid fartygets akterliga djupgående, vid det ställe där drivpropel- lern är placerad, det avgörande djupgåendet. _ i Fartyget enligt fig. l och 2 har en akterligt anordnad 72-bladig.drivpropeller 5, vars propelleraxel 6 är stationärti lagrad i fartyget i nivå med eller strax ovanför baslinjen 3.

Propelleraxeln är ansluten till en inuti fartygsskrovet monte- rad drivmotor 7. Propellern 5 har enligt uppfinningen en dia~ meter; som väsentligt överstiger fartygets akterliga djupgående i ballast, men genom den låga placeringen av propelleraxeln É i närheten av fartygets baslinje 3 uppnås trots detta, att propellern'5 ej sticker upp ovanför vattenytan och suger ned luft, ens då fartyget går i ballast. Propellern 5 kommer härvid dock naturligtvis att sticka ned väsentligt under fartygets “ baslinje 3, vilekt dock ej medför några oIägenheter_vid gång ute till havs, där inga restriktioner beträffande fartygets djupgående föreligger. ' 7 .

I För att fartyget skall kunna framföras i hamnar, hamnin- l0PP§ kanaler och liknande farvatten med begränsat vattendjupg kan den 2-bladiga propellern 5 ställas in och låsas i det i ' fig. 2 visade inaktiva läget, i vilket de båda propellerbladen 'fn är horisontellt riktade och belägna i nivå med eller strax ovanför baslinjen 3. I detta inaktiva läge ökar sålunda pro- pellern ej fartygets effektiva djupgående. För förflyttning s och manövrering av fartyget med den stora drivpropellern 5 i n i detta inaktiva läge kan eventuellt bogserbåtar användas. Med _ _ ......._....-...__.... of -is “lr 449p20e W fördel är aoek fartyget 1 försett med ett eget hjälpdrivä 10 15 ,2Û _25 30 35 maskineri för detta ändamål. I det i fig. 1 och 2 visade ut- - föringsexemplet utgöres detta hjälpdrivmaskineri av en roter- bar thruster 8. Denna roterbara thruster kan, om så är önskvärt, vara indragbar i fartygsskrovet, då fartyget framdrives med hjälp av propellern 5, varigenom motståndet från den härvid inaktiva thrustern 8 reduceras. Alternativt kan emellertid thrustern 8 också medverka till framdrivningen tillsammans med huvudpropellerniâ, varvid thrusternlkan .utnyttjas för styrning av fartyget i stället för ett konventionellt roder, eller så kan thrustern användas enbart som ett roder, då far- » tyget framdrives medelst hjälp av propellern 5, genom att_ thrustern 8 har en .2-bladíg propeller med flöjelbara pro- pellerblad, vilken ställescin-och låses i ett läge med pro- pellerbladen vertikalt riktade. I detta fall kan fartyget eventuellt sakna konventionellt noder. I stället för thrustern 8 skulle man kunna tänka sig använda ett s.k. aktivt roder, ïdvs. ett roder försett med en samverkande propeller, som där- vid kan användas för framdrivníng och manövrering av fartyget, då den stora drivpropellern 5 är i sitt inaktiva läge. Även andra typer av hjälpdrivmaskinerier för fartyget l är tänkbara.

Den stora drivpropellern 5 kan ha antingen fasta eller letaiibere biaa.eeh ken 1 det sistnämnda fallet även rankas vara utförd som en s.k1lprogrampropeller, vid vilken bladens stigning varieras under propellervarvet för anpassning till den lokala medströmsbilden, vilket reducerar vibrationerna från propellern. Om propellerbladen är ställbara, kan de med fördel göras flöjelbara, så att de i propellerns inaktiva°läge kan flöfilas för reducering av motståndet från propellern.

Vid det i fig. 1 och 2 visade utföringsexemplet har pro- pellern 5 tänkts vara 2-bladig, vilket gör det enkelt att ställa in och låsa den i ett inaktivt läge, i vilket ingen del av propellern sticker ned under fartygets baslinje, såsom. visas i fig. 2. Man kan emellertid även tänka sig att använda en propeller med fyra eller sex blad, varvid bladen pâ kon- ventionellt sätt är jämnt_fördelade runt propellerns rota- vtíonsaxel. För att propellern härvid skall kunna ställas in och låsas i ett inaktivt läge, i vilket ingen del av pro- 10 '15 .*2Û ,25 30 35- 449 zoe* eg;p6 ;pp p_s p e . isf pellern stioker ned under fartygets baslinje§ kan man utforma propellern på sådant sätt, att vissa av bladparen kan vridas, relativt propellernavet omkring propellerns rotationsaxel, så u att samtliga-bladpar kan föras samman till och låsas i ett och samma horisontalplan, För samma ändamål kan man även tänka sig, att propellerbladen är fästa i propellernavet medelst 'gp _ f gångjärnsanordningar¿ som gör det möjligt, att propellerhladen i propellerns inaktiva läge fälles till och låses i ett medl propellerns«rotationsaxelfväsentligen parallellt lägeÅ. iii _ =För att prdpelleraneln 6 skall kunna lagras så nära far- ~tygets baslinje-3-som möjligt, kan en lämpligt utformad växel* anordning Q vara anordnad mellanípropelleraxeln B och drive- motorn 7. Alternativt kan propelleraxeln 6 lagras såïi far- tyget 1, att den är riktad snett nedåt-bakåt¿ varigenom pro- 'pellernsfâ nav blir beläget i nivå med eller nära intill far- tygets baslinje 3 ooh drivmotorn 7 trots detta kan vara monte-' rad högre upp i fartygets skrov; vilket är fördelaktigt med hänsyn till motornshdimensioner{ a _ i ,aai H i a p i iefngf inses, att med den i_fig. 1 och 2 visade uçförings- :formen av uppfinningen kan propellernsgš diameter teoretiskt* °högst vara två gånger fartygets djupgående, då propellern i annat fall kommer att sticka upp ovanför vattenytan} En ännu * större ökning av propellerdiametern är dock möjlig, om pro- 7'pelleraxelnæanordnas på sådant sätt, att dess bakre ände kan- höjas ooh sänkas mellan ett nedre arbetsläge, i vilket pro- Kfpellernavet är beläget under fartygets haslinje, och ett övre inaktivt läge, i vilket propellernavet är beläget ovanför~' fartygets baslinje. Pig. 3 och U illustrerar såsom exempel en tsâdan utföringsform av uppfinningen.

FigÄ 3 och 4 visar på motsvarande sätt som-fig. 1 och '27 ett fartyg l med vattenlinjen 2,fbaslinjen 3, en stor driv- propeller 5 med tillhörande propelleraxel 5 och drivmotor 7 'samt en roterbar thruster 8 som hjälpdrivmaskíneri. Vid detta utföringsexempel är_emellertid propellerakeln 6 och även hela 1 _. g drivmotorn 7 monterade inuti ett vattentätt, lådformat skeg l0, som är svängbart monterat i fartygets l skrov omkring ,väsentligen horisontella, mot fartygets längdriktning väsent- ligen vinkelräta svängtappar ll, så att hela skeget kan'Ä svängas mellan det i ritningen-visade- nedsvängda,'aktíva gav 10 15 20 25 30 7 ,449 2oe¿gf läget, i vilket propellerns 5 nav är Beläget väl under far-_, tygets baslinje 3, och ett i fartyget uppsvängt, inaktivt eläge, i vilket propellerns 5 nav är beläget ovanför baslinjen 3. I det senare nppsvängda läget för skeget kan sålunda pro- pellern S på tidigare beskrivet sätt ställas in och låsas i ett läge, i vilket ingen del av propellern sticker ned under baslinjen 3. _ _ I Tillträde till det i skeget 10 anordnade maskinrummet kan erhållas genom svängtapparna ll för skeget 10, vilka svängtappar utformas såsom rör med stor diameter. Genom dessa svängtappar kan även erforderliga ledningar för bränsletill- försel, avgaser m.m, anordnas. Alternativt"kan man naturligt- vis även tänka sig, att drivmotorn 7 är stationärt monterad i fartygets 1 skrov och att endast propellern 5 med propeller- axeln G är höj- och sänkbart anordnade, varvid propelleraxeln 6 är kopplad till drivmotorn 7 medelst en härför lämplig kopp- lingsanordningß De fördelar med avseende på driftsekonomin som kan uppnås med tillämpning av uppfinningen, skall illustreras_med två exempel, som avser två befintliga fartyg, nämligen dels ett torrlastfartyg på l5000,IdW@ dels ett bulklastfartyg på luoooo saw., Exempel 1: Torrlastfartyg på l5000.tdw (Winter-klassen) Fartvgsdataz ,Längd gi '1s1,7 m gßredd .. 25,7 m Djupgående y 0 7,5 m Fart ' ' 22,4 knop Propellertryckkraftv 117 ton 449 2060 8 0- - aPropulsiva data: ' '7 0 0Nuvarande_ Extra stor propeller propeller enl. L -“ uppfinningen» 0 Diameter m' 6,5. 1U;5 Bladantal 4 2 Bladareaförhållande 0,56 0,20-0¿a0 Propellervarvtàl rpm 110 34 Mëdsrrömsfaktor 0,24 ogos Pnope11ervefkn,grad 7% 0,67 0,09 Sugfaktor , ” ' 0,20 0,00 Skrovverkn.grad0 1,05 _ l,0l_ Relativ verkn.grad 1,010 1,00 Total verkn. grad _ 0,71 0,90 Effektbehov hk 20500 182#0 020100 10000 V Bränsleförbr. ton/år Som synes skulle man vid tillämpning av uppfinningen på detta kända fartyg kunna uppnå en bränslebesparing_av ca #300 ton/år, vílket_motsvarar ca 6,4 miljoner kronor per âr.0 -Exempel 2 ßulkfarfyg på.1u0000 dtw med propeller (NKK) Fartygsdata§¿ ' Längd Bredd 0 _ Djupgâende, fullast Djupgående, ballast Fart 0 Propellertryckkraffe 260 m H3 m stor långsamtgående - 17,2 m l0,3 m -lH,6 knop zon- .ton »ny w 449 206_ 9 Propulsiva data: , I I I Nuvarande Extra stor propeller propeller enl. uppfinningen_ ,niametef m 0 9§u 2s,oe Biadanfal I s u 0 ' 20' glßlaaareaförh. s_ 0,35 0,10-0,20 Propellervarvtal rpm' BH '_ 7 ' 18 0 ' Medströmsfaktor I ' '0,36_ë _ 0,09 Propellerverkn.grad vb " 0,59 I 0,85 0 sugfaktorï ,-' s 0- 0 o¿18 o,ou5 «Skrovverkn,gradg I Wl,280 1,05 Relativ verknwgrad ' 1,0 I 0 'l,0 Total verkn.gradV Å 0,16 0,89 ' Bffekrbehov hkg' 0 '1s7oo ' 0 lwzoo Bränsleförbr. ronvärf' ilseoos " luaoo För detta fartygisÉulle sålunda en tillämpning av uppfín-.~ ningen enligt det givna exemplet medföra en bränsleßesparing av ca 2500 ton/år, vilket motsvarar en kostnadsbesparing av ca 3,8 miljf kronor-per#år.f0 p I V Éåsem framgår av ovanstående exempel, kan man medelst uppfinningen uppnå en ökning av verkningsgraden av storleks- ordningen 15-20.procentenheter genom användning av en pro- pellerdiameter som är 2-2,5.gånger större än den tidigare använda; Ékonomiskt medför detta en bränslebesparing av e4f6*milj.jkronorïperpår; fl det föregående har uppfinningen beskrivits med avseende på ett fartyg försett med endastien akterlig drivpropeller; Det inses deek, att uppfinningen även är tillämpbar vid fartyg försedda med flera akterliga drivpropellrar, exempelvis två 1 vid sidan av varandra anordnade propellrar eller två koaxiellt anordnade¿ motroterande propellrar.1

Claims (2)

1. is44§Ü2oe ._Patentkrav l. ^-Propellerdrivet deplacerande fartyg med minst en akterligt_ 7 nlacerad drivpropeller (5) kopplad till en inombords anordnad” É drivmotor (7), _k1ä n n e t'e c k n a t av att propellern (5) har en diameter, som väsentligt överstiger fartygets akterliga ballastdiupgående, och att propellern är inställbar mellan ett verksamt“arbetsläge för framdrívning av fartyget, i vilket arbetsläge_fironellern¿under sin rotation skjuter väsentligt ned under fartygets baslinje (3) utan att samtidigt sticka upp ovanför vattenlinjen (2)_ens_då fartyget framföras i ballast, och_ett¶inaktivt läge, i vilket propellern är låsbar och-oan- ' vändbar for fartygets framdrivning och i vilket ingen del av propellern.skjuter väsentligt ned ünder fartygets baslinje (3). 2Å' Fartyg enligt krav l, kfä n n egt e c k n a tg av att propellern (5) har en diameter, som är minst 1,2 och företrädes- vis minst 155 gånger fartygets akterliga ballastdjupgående. 3ï . Fartyg enligt krav l eller 2,_ k ärn n e t_e c k n a t av att propellern är 2-bladig och iinämnda inaktiva läge är inställd i ett läge med bladen horisontellt.riktade; Å,f Fartyg enligt krav 3; rk ä n n e tue c k n'a t av att propellerbladen är flöjelbara i propellerns inaktiva läge för minskning av propellerns motstånd i detta läge{ 5. :.Partyg enligt krav l eller 2, varvid propellern har fler än två-blad; vilka i propellerns?arbetstillstånd är jämnt för- delade runt propellerns rotationsaxel, Åk ä n n egt e.c k n a t av att propellerbladen i propellerns inaktiva läge är samman- 7 förbara till ett i huvudsak-gemensamt horisontellt plan. I i6. _ Fartyg enligt krav l eller 2, varvid propellern har flerrf än två blad, vilka är jämnt fördelade rünt propéllerns rotations-I axel, _-k äín n_e t e cfk n"a”t. av att propellerbladen i pro- pellerns inaktiva läge är-fällbara till ett med propellerns rotationsaxel väsentligen parallellt läge.

2 Ü 7 _ 9 7. i_Partyg enligt något av kraven 1 - 6,. k ävn nne t e c k"- n a t _av att propellèraxeln (6) är stationärt lagrad i far- tyget med ipropellernavet beläget nära intill *fartygets bas- :Linje xt* ul. 11 . g 449 206 g' 8. Fartyg enligt något av kraven l - 6, k ä n n e t e c k - n a t av att propelleraxeln är höj- och sänkbar mellan ett nedre arbetsläge, i vilket propellernavet är beläget under far- tygets baslinje (3), och ett övre inaktivt läge, i vilket pro- pellernavet är beläget ovanför fartygets baslinje. 9. Fartyg enligt krav 8,1 k ä n n e t e c k n a t av att propelleraxeln (6) är lagrad i ett skeg (10), som är sväng- bart monterat i fartygets (l) skrov omkring en vid skegets främre del belägen väsentligen horisontell, mot fartygets längdriktning väsentligen vinkelrät svängningsaxel (ll). 10. Fartyg enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att *nämnda skeg (10) är utformat som ett vattentätt hus, i vilket även drivmotorn (7) är monterad., ll. Fartyg enligt något av kraven l - 10, k ä n n e t e c k - n a t av att det är försett med hjälpdrivmaskineri, exempel- vis i form av en s.k. roterbar thruster (8) eller ett aktivt roder, för framdrivning och manövrering av fartyget, då driv- propellern (5) är i nämnda inaktiva läge.