75775 1 Käännettävä potkurilaite Vrldbar propelleranordning 5 Keksinnön kohteena on alukseen sijoitettu, rengasmaisella potkurisuulak-keella varustettu, käännettävä potkurilaite, jossa käyttövoima vaakasuuntaiselle potkuriakselille tuodaan pystyakselin ja kulmavaihteen välityksellä, ja joka potkurilaite on aluksen ohjaamista varten käännettävissä pystysuuntaisen akselin ympäri. Tällainen potkurilaite voi olla sijoitet-10 tuna aluksen pohjaan, mutta myös aluksen perään, keulaan tai sivulle.
Käännettävät potkurilaitteet ovat erityisen edullisia sellaisissa aluksissa, kuten hinaajissa, joiden täytyy olla hyvin kääntyviä ahtaissa paikoissa liikkumista varten. Hinaajan potkurin taas täytyy olla suhteelli-15 sen suurikokoinen ollakseen tehokas pienillä hlnausnopeuksllla. Tästä seuraa kuitenkin se haittapuoli, että potkurilaite muodostuu suurikokoiseksi. Potkuri ulottuu myös niin paljon aluksen pohjan alapuolelle, että alus ei voi työskennellä matalissa vesissä. Edelleen tällainen suurikokoinen potkurilaite vaatii erittäin suuren kaivon aluksen pohjaan, kun 20 potkurilaitteen asennus tai irrotus pohjakaivoon tapahtuu ylhäältä, tai kun potkurilaite esimerkiksi matalissa vesissä ajoa varten on nostettavissa ylös pohjakaivon sisään.
Potkurin työntövoimaa pienillä nopeuksilla on tunnetusti pyritty paranta-25 maan potkurin ympärille tulevan, rengasmaisen potkurisuulakkeen avulla. Tällöin voidaan käytettävän potkurin halkaisijaa mahdollisesti hieman pienentääkin. Potkurisuulake on kuitenkin suurikokoinen kappale, mistä aiheutuu taas lisää ongelmia. Käännettävissä potkurilaitteissa potkurin ja sen ympärillä olevan suulakkeen on mahduttava kääntymään täysin ympä-30 ri aluksen alla. Kun kääntymiseen tarvittava tila on suuri, se aiheuttaa ongelmia erikoisesti silloin, kun käytetään kahta rinnakkaista potku-rilaitetta ja aluksen runko on suhteellisen pieni, kuten esim. hinaajissa. Suulake lisää myös potkurilaitteen kääntämiseen tarvittavaa ohjausmoment-tla sitä enemmän mitä kauempana suulake sijaitsee laitteen pystysuorasta 35 kiertokeskiöstä.
Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi potkurilaite, jolla ei 2 75775 Ί ole edellä esitettyjä epäkohtia. Keksinnölle on tunnusomaista se, että että rengasmaisen potkurlsuulakkeen johtoreunan ja jättöreunan välinen etäisyys eli potkurlsuulakkeen pituus on pääasiallisesti puolet potkurin halkaisijasta ja että rengasmainen potkurlsuulake on sijoitettu 5 siten, että potkurlsuulakkeen akslaallsuunnassa mitattu etäisyys potkurlsuulakkeen johtoreunasta potkurin keskitasoon on välillä 0,70...0,85 x potkurlsuulakkeen aksiaalinen pituus.
Potkurlsuulake sijaitsee näin ollen lähes kokonaan potkurin etupuolella 10 eli olennaisesti lähempänä potkurllaitteen kääntöakselia. Tästä seuraa se olennainen etu, että potkurisuulaketta varten tarvittava lisätila on olennaisesti pienempi kuin tavanomaisissa ratkaisuissa. Tällainen potku-rlsuulakkeella varustettu potkurilaite mahtuu saman kokoiseen, aluksen pohjaan muodostettuun kalvoon kuin vastaava potkurilaite liman potkuri-15 suulaketta. Toisaalta taas laitteen vaatimasta vähäisestä tilantarpeesta seuraa se etu, että pieneenkin alukseen voidaan sijoittaa suuremmalla potkurilla varustettu laite suuremman työntövoiman aikaansaamiseksi.
Keksinnön mukaisesti sijoitetulla potkurisuulakkeella aikaansaadaan 20 käännettävässä potkurllaltteessa myös se erinomainen etu, että potkuri-suulakkeen keskikohdan etäisyys pystysuuntaisesta kääntöakselista on pieni. Tästä seuraa se, että potkurllaitteen kääntämiseen tarvittava momentti on olennaisesti pienempi kuin tunnetuissa potkurilaittelssa. Tällöin myös ohjauskonelsto voidaan mitoittaa huomattavasti kevytraken-25 teisemmaksi, mikä pienentää valmistuskustannuksia olennaisesti.
Potkurlsuulakkeen keksinnön mukaisella sijoittamisella saavutetaan vielä erältä huomattavia etuja. Eräs etu on se, että potkuri on helppo irrottaa, kun se on lähellä suulakkeen takareunaa. Suulake saadaan myös tuke-30 vast! kiinni potkurllaitteen runkoon, jolloin suulakkeen ja potkurin välistä välystä voidaan pienentää. Tällöin myös hyötysuhde paranee.
Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaan käännettävään potkuri-laitteeseen sijoitetun potkurlsuulakkeen johtoreuna on pääasiallisesti 35 pystyakselin keskiviivan eli potkurllaitteen kääntöakselin kohdalla tai sen välittömässä läheisyydessä. Käytännössä suoritetuissa mittauksissa on todettu, että kun potkurlsuulake on asennettu tällä tavoin potkuri- 3 75775 1 laitteeseen, niin ohjausmomentti on lähes nolla poikittaisessa virtauksessa. Toisin sanoen potkurlsuulake on sijoitettu optimikohtaansa, jolloin ohjauskoneisto voidaan mitoittaa mahdollisimman kevytrakenteiseksi.
5 Keksinnön erään tunnusomaisen piirteen mukaan käännettävään potkuri-laitteeseen sijoitetun potkurisuulakkeen johtoreunan ja jättöreunan välinen etäisyys eli potkurisuulakkeen pituus on pääasiallisesti puolet potkurin halkaisijasta. Tämä mitoitus vastaa edellä esitettyä optimi-rakennetta. Jos kuitenkin alus on tarkoitettu toimimaan pääasiassa 10 hitailla nopeuksilla, voidaan suulakkeen työntövoimaa lisätä pidentämällä suulaketta. Käytännössä suulakkeen pituus voi olla 0,6 - 0,7 kertaa potkurin halkaisija. Kun etäisyys potkurisuulakkeen johtoreunasta potkurin lapojen kärkiin on 0,70...0,85 x suulakkeen pituus, ei potkuri-laitteen vaatima tila lisäänny pidentyneestä suulakkeesta huolimatta.
15 Myöskään ohjauskoneen mitoitusta ei tarvitse muuttaa, koska ohjaus-momentti ei lisäänny. Keksinnön avulla voidaan näin tavanomaiseen potkurllaltteeseen asentaa erikoistarkoituksia varten pidempi suulake niin, että laitteen päämitat eivät muutu.
20 Silloin, kun käännettävä potkurilaite on järjestetty ylösnostettavaksi aluksen pohjaan muodostettuun kaivoon, niin vielä erään edullisen sovel-lutusmuodon mukaan kalvo mitoitetaan seuraavasti. Potkurlsuulake on sijoitettu niin lähelle potkurllaitteen kääntöaksella, että riittävä kaivon halkaisija on pääasiallisesti 1,6 kertaa potkurin halkaisija.
25 Tämä mitoitus vastaa pääasiallisesti sellaisen kalvon mitoitusta, joka on tarkoitettu ilman potkurisuulaketta olevalle käännettävälle potkuri-laitteelle. Mikäli potkurllaitetta el käännetä kaivossa, niin kaivon keskiviiva voi olla sivussa potkurllaitteen kääntöakselista. Tällöin keksinnön mukaisella rakenteella voi kalvon halkaisija olla 1,35 kertaa 30 potkurin halkaisija.
Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkkien avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa 35 Kuvio 1 esittää käännettävää potkurllaitetta varustettuna tavanomaisella potkurisuulakkeella.
a 75775 1 Kuvio 2 vastaa kuviota 1 ja esittää käännettävää potkurilaitetta varustettuna keksinnön mukaisella potkurisuulakkeella.
Kuviossa 1 on esitetty käännettävä potkurilaite 3, joka on asennettu 5 aluksen 1 pohjaan 2 muodostettuun kaivoon 14. Potkurllaltteen muodostaa pystyvarsi 15, jonka sisällä on pystyakseli 5. Pystyakseli käyttää kul-mavaihteen 6 välityksellä vaakasuuntaista potkuriakselia 4, johon on liitetty potkuri 9. Potkurin ympärille on sijoitettu rengasmainen pot-kurisuulake 7 siten, että potkurin 9 lapojen 10 kärjet 11 sijaitsevat 10 suunnilleen potkurlsuulakkeen 7 keskikohdalla. Tällöin potkurlsuulakkeen aiheuttaman ohjausmomentln momenttivarsi a^ on huomattavan suuri. Koska tällä tavoin sijoitetun potkurlsuulakkeen kääntyminen vie huomattavasti tilaa, on myös aluksen 1 pohjaan 2 muodostetun kalvon 14 halkaisijan oltava suuri. Näistä epäkohdista johtuen kuvion 1 esittämä rakenne, 15 jossa on käytetty tavanomaista tekniikkaa, el ole aina käyttökelpoinen.
Kuviossa 2 on esitetty kuvion 1 potkurilaite muutettuna keksinnön mukaiseksi. Tällöin potkurlsuulake 7 on sijoitettu siten, että etäisyys c mitattuna potkurin 9 lapojen 10 keskitasosta potkurlsuulakkeen 7 etureu-20 naan eli johtoreunaan 12 riippuu potkurlsuulakkeen 7 pituudesta b siten, että c on 0,70...0,85 x b. Potkurlsuulakkeen etureuna eli johtoreuna 12 sijoittuu tällöin potkurllaltteen kääntöakselin 13 läheisyyteen. Potku-risuulakkeen 7 ja potkurin 9 keskinäinen asema on voitu valita edellä esitetyn kaltaiseksi (c - 0,70...0,85 x b) muotoilemalla potkurlsuulake 25 7 sopivasti. Potkurlsuulakkeen 7 antama työntö ei edellä kuvatusta sijoituksesta olennaisesti vähene. Potkurlsuulakkeen 7 työntövoiman maksimi saavutetaan järjestetyllä, jossa etäisyys c potkurin 9 lapojen 10 keskitasosta potkurlsuulakkeen 7 johtoreunaan 12 on noin 0,7 x potkurlsuulakkeen 7 pituus b. Potkurin 9 sijoitus tätä etäisyyttä 30 lähemmäs potkurlsuulakkeen 7 etureunaa el enää olennaisesti paranna potkurllaltteen suorituskykyä. Potkurlsuulakkeen 7 antama työntö on < 10 % työntövoiman maksimiarvoa pienempi silloin, kun edellä mainittu etäisyys c on 0,85 x potkurlsuulakkeen 7 pituus b. Sellainen ratkaisu, jossa työntövoima on alle 90 % työntövoiman maksimiarvosta el ole tek-35 nllllsesti hyväksyttävää, eikä tällaisen ratkaisun valmistaminen olisi taloudellisesti kannattavaa.
5 75775 1 Ohjausmomenttiin ratkaisevasti vaikuttava potkurlsuulakkeen keskipisteen ja kääntöakselin 13 etäisyys a^ on tässä rakenteessa olennaisesti pienempi kuin vastaava etäisyys kuviossa 1, jolloin myös ohjelinvoimat jäävät olennaisesti pienemmäksi. Potkurlsuulake 7 el myöskään lisää aluksen 1 5 pohjaan 2 tarvittavan kalvon 14 halkaisijan suuruutta, koska potkurlsuulakkeen 7 takareuna eli jättöreuna 8 on pääasiassa potkurin navan tasolla, kuten kuvio 2 esittää. Tässä esimerkkitapauksessa kalvon 14 halkaisija D2 on suunnilleen 1,6 kertaa potkurin 9 halkaisija d. Potkurlsuulakkeen 7 sijainnin lisäksi tässä esimerkkitapauksessa myös potkurlsuu-10 lakkeen muodon määrittävät suhteet ovat edullisimmillaan. Käytännön mittauksissa on nimittäin todettu, että potkurlsuulakkeen pituus b on edullisimmillaan noin puolet potkurin 9 halkaisijasta d. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa saadaan potkurlsuulakkeen 7 kiinnitys potkurllaltteen 3 runkoon tukevammaksi, minkä johdosta potkurlsuulakkeen 7 ja potkurin 15 lapojen kärkien 11 välinen välys voidaan jättää pienemmäksi kuin kuvion 1 mukaisessa ratkaisussa.
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutusmuo-dot voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puit-20 teissä. Olennaista keksinnölle on sinänsä tunnetun potkurlsuulakkeen sijoittaminen sinänsä tunnettuun käännettävään potkurilaitteeseen uudella ja yllättävällä tavalla, jolloin aikaansaadaan monia yllättäviä etuja ja parannuksia, kuten edellä on esitetty.
25 30 35