NO317226B1

NO317226B1 - Propeller shaft arrangement

Info

Publication number: NO317226B1
Application number: NO20022220A
Authority: NO
Inventors: Per Herbert Kristensen; Hans Martin Sand
Original assignee: Moss Maritime As
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2004-09-20
Also published as: DE60307624T2; WO2003095302A1; KR20040106477A; EP1507701B1; NO20022220D0; ATE336418T1; EP1507701A1; JP2005524576A; NO20022220L; AU2003231429A1; DE60307624D1

Abstract

The invention relates to a propeller shaft arrangement for a seagoing displacement vessel (1) with a hull (2) and a propulsion system comprising at least one engine (3), at least two propeller shafts (4) and at least two propellers (5). The vessel has a substantially horizontal base plane (6) which touches the bottom of the vessel's hull (2), and a substantially vertical centre plane (7) in the middle of the hull (2) in the hull's longitudinal direction. The propeller shafts (4) are at an angle a relative to the base plane (6), with the result that the distance of the propeller shaft (4) from the base plane (6) increases in a forward direction from the propeller (5) to the engine (3), and at least one of the propeller shafts (4) is at an angle ß relative to the centre plane (7), with the result that the distance of the propeller shaft (4) from the centre plane (7) increases in a forward direction from the propeller to the engine (3).

Description

Oppfinnelsen angår et pTOpell akselarrangement for sjøgående desplasementfartøy med fremdriftsystem omfattende minst en motor og minst to propellaksler med hver sin propell. The invention relates to a pTOPell shaft arrangement for seagoing displacement vessels with a propulsion system comprising at least one engine and at least two propeller shafts, each with its own propeller.

Den vanligste formen for fremdrift av fartøy er propellfremdrift. Uavhengig av propellsystem, bør propellen teoretisk plasseres; a) langt fra skroget for å unngå vibrasjoner, b) i jevn medstrøm for å unngå vibrasjoner, kavitasjon og propellstøy, The most common form of vessel propulsion is propeller propulsion. Regardless of the propeller system, the propeller should theoretically be positioned; a) far from the hull to avoid vibrations, b) in steady co-flow to avoid vibrations, cavitation and propeller noise,

c) med tanke på å oppnå liten trykkreduksjon, d) i områder med høy viskøs medstrøm, og e) slik at relativ rotasjonsvirkningsgrad blir størst mulig. Propellene c) with a view to achieving a small pressure reduction, d) in areas with high viscous co-flow, and e) so that relative rotational efficiency becomes the greatest possible. The propellers

bør også plasseres slik at nødvendig hensyn taes til maskinronisarrangement, dokking eller grunnstøting. Det er også en rekke andre faktorer som innvirker på propellsystemet, eksempelvis størrelse på skipet, ønsket fremdrift og fart, skrogutforming etc. should also be positioned in such a way that the necessary consideration is given to the arrangement of machinery, docking or grounding. There are also a number of other factors that affect the propeller system, for example the size of the ship, desired propulsion and speed, hull design etc.

Normalt drives en propell for et fartøy via en aksel, av en motor, plassert i et motorrom. Deler av akseloverføringen vil befinne seg utenfor den ideelle skrogformen på fartøyet. I tilfeller med rett akseloverføring fra motor til propell kan akselen dekkes med en utbuling av skroget, innen fagområdet kalt et skeg. For å oppnå minst mulig motstand og forstyrrelser i strømningsmønsteret rundt fartøyet gjøres skegene så små som mulig, dette også av økonomiske hensyn. Samtidig vil utformingen av skegene gjøres blant annet for å oppnå det best mulige strømningsmønsteret for vannmassene som beveges mot propellene. Normally, a propeller for a vessel is driven via a shaft, by an engine, located in an engine compartment. Parts of the axle transmission will be outside the ideal hull shape of the vessel. In cases with straight shaft transmission from engine to propeller, the shaft can be covered with a bulge in the hull, in the field called a skeg. In order to achieve the least possible resistance and disturbances in the flow pattern around the vessel, the wedges are made as small as possible, this also for economic reasons. At the same time, the design of the keels will be done, among other things, to achieve the best possible flow pattern for the masses of water that are moved towards the propellers.

For å gjøre skegene så små som mulig er det kjent å anordne propellens aksel med en vinkel i forhold til et horisontalplan. In order to make the keels as small as possible, it is known to arrange the propeller shaft at an angle in relation to a horizontal plane.

I US 4843988 er dette vist for et mindre fartøy hvor propellen er gitt en vinkel i forhold til et basisplan. Propellakslene er for dette fartøyet ikke dekket av skeg. Ingen av disse kjente løsninger gir en løsning på problemet som den foreliggende søknad søker å løse. In US 4843988 this is shown for a smaller vessel where the propeller is given an angle in relation to a base plane. For this vessel, the propeller shafts are not covered by a skeg. None of these known solutions provide a solution to the problem that the present application seeks to solve.

Fremdriften for et fartøy er også i stor grad avhengig av størrelsen på propellene, og ofte er det den vertikale høyden av propellene som er begrensende for propellstørrelsen, da man for de fleste fartøy ikke ønsker at propellene skal gå lavere enn nedre punkt av skroget i tilfelle grunnstøting. For fartøy med en U-formet skrogform og to propeller er det kjent å gi propellakslene en vinkel i forhold til et senterplan for fartøyskroget, slik at propellene er plassert lengre fra senterplanet for fartøyet enn det motorene for drift av propellene er. Et annet alternativ for vinkling av propellakslene er beskrevet i US 4550673 hvor det beskrives et sjøgående deplasementsfartøy med to propeller der propellakslene har en vinkel i forhold til senterplanet slik at akslenes avstand fra senterplanet øker fremover mot motoren. The progress of a vessel is also largely dependent on the size of the propellers, and often it is the vertical height of the propellers that is limiting for the propeller size, as for most vessels you do not want the propellers to go lower than the lower point of the hull in case grounding. For vessels with a U-shaped hull shape and two propellers, it is known to give the propeller shafts an angle in relation to a center plane of the vessel hull, so that the propellers are located further from the center plane of the vessel than the engines for operating the propellers are. Another alternative for angling the propeller shafts is described in US 4550673 where a seagoing displacement vessel with two propellers is described where the propeller shafts have an angle in relation to the center plane so that the distance of the shafts from the center plane increases forward towards the engine.

I tilfeller hvor det ikke eksisterer en rett aksel mellom motor og propell, kan propellene gis mulighet til å dreies i flere retninger. Et eksempel på dette er vist i US 4 493 660. In cases where there is no straight shaft between engine and propeller, the propellers can be given the opportunity to turn in several directions. An example of this is shown in US 4,493,660.

Strømningsmønsteret rundt skegene er også vesentlig. I US 4 538 537 er det beskrevet et asymmetrisk skeg rundt en propellaksel som har en vridd form for å oppnå en høyere effektivitet ved å tilpasse vannstrømmen mot propellen og hvor skeget har en form slik at de tangentielle komponentene av medstrømmen er fordelt på en fordelaktig måte rundt hele propellens omkrets. The flow pattern around the skeins is also significant. In US 4 538 537 an asymmetric keel around a propeller shaft is described which has a twisted shape to achieve a higher efficiency by adapting the water flow towards the propeller and where the keel has a shape so that the tangential components of the co-flow are distributed in an advantageous way around the entire circumference of the propeller.

For deplasementsfartøy danner bunnen av selve skroget mellom skegene og skegenes sidekanter, når skegene har fått en viss utstrekning vertikalt, en kanal. Denne kanalens tverrsnittsareal øker langsskips akterover på grunn av skrogets karakteristiske skrå form oppover og akterover, som er karakteristisk for . deplasementsfartøy. Denne økningen i tverrsnittsareal vil ifølge Bernoulli's lov føre til en retardasjon av vannstrømmen mot propellene på innsiden av skegene. For displacement vessels, the bottom of the hull itself forms a channel between the keels and the keels' side edges, when the keels have reached a certain extent vertically. The cross-sectional area of this channel increases aft of the longship due to the characteristic sloping shape of the hull upwards and aft, which is characteristic of . displacement vessel. According to Bernoulli's law, this increase in cross-sectional area will lead to a retardation of the water flow towards the propellers on the inside of the keels.

Den foreliggende oppfinnelse har til formål å forbedre designen av skegene, på fartøy med i det minste to propellaksler med propeller, slik at man oppnår økonomiske besparelser ved design og drift av fartøyet. Et annet formål med den foreliggende oppfinnelsen er å i større grad enn ved konvensjonelle fartøy, kunne utnytte den viskøse medstrømmen og redusere vedhengsmotstanden ved design av dobbeltskeget, akterskipet og maskinromsarrangementet. Det er også et formål å redusere vibrasjon og kavitasjonsrisikoen. The purpose of the present invention is to improve the design of the keels, on vessels with at least two propeller shafts with propellers, so that financial savings are achieved in the design and operation of the vessel. Another purpose of the present invention is to be able to utilize the viscous co-flow to a greater extent than with conventional vessels and reduce the drag when designing the double nose, the stern and the engine room arrangement. It is also intended to reduce vibration and the risk of cavitation.

Disse formål oppnås ved de trekk ved oppfinnelsen som er angitt i det etterfølgende krav 1, hvor ytterligere detaljer ved oppfinnelsen er angitt i ytterligere krav. These objects are achieved by the features of the invention which are stated in the subsequent claim 1, where further details of the invention are stated in further claims.

Den foreliggende oppfinnelse søker å løse de ovennevnte formål ved fartøy med fremdriftssystem omfattende minst en motor og minst to propellaksler med propeller. Fartøyet i henhold til oppfinnelsen har en basislinje som ligger i et hovedsakelig horisontalt basisplan som tangerer bunnen av fartøyets skrog og en sentrelinje i et hovedsakelig vertikalt senterplan langs senter av fartøyskrogets lengdeutstrekning. Minst to av propellakslene har i henhold til oppfinnelsen, en vinkel a i forhold til basisplanet, slik at propellakslingens avstand fra basisplanet øker fremover fra propellen til motoren. Videre har minst en av propellakslene en vinkel p i forhold til senterplanet, slik at propellakslingens avstand fra senterplanet øker fremover fra prope illen til motoren. Propellakslingene har i henhold til oppfinnelsen omliggende skeg. The present invention seeks to solve the above-mentioned objectives for vessels with a propulsion system comprising at least one engine and at least two propeller shafts with propellers. The vessel according to the invention has a base line which lies in a mainly horizontal base plane which is tangent to the bottom of the vessel's hull and a center line in a mainly vertical center plane along the center of the longitudinal extent of the vessel's hull. According to the invention, at least two of the propeller shafts have an angle a in relation to the base plane, so that the distance of the propeller shaft from the base plane increases forward from the propeller to the engine. Furthermore, at least one of the propeller shafts has an angle p in relation to the center plane, so that the distance of the propeller shaft from the center plane increases forwards from the propeller to the engine. According to the invention, the propeller shafts have a surrounding skeg.

I henhold oppfinnelsen er størrelsen på vinkelen a fortrinnsvis 1 til 10 grader, foretrukket 1-3 grader, vinkelen p ligger i området 1-5 grader fortrinnsvis mellom 1 og 3 grader. Ved å gi propellakselen en vinkel a forflyttes motoren når den er en direkte forlengelse av propellakselen oppover inn i fartøyskroget. Motorinstallasjonens plassbehov er ofte en dimensjonsbegrensning for skegutformingen, det vil si at skegene ikke kan formes mindre enn at motorinstallasjonen får plass. Ved å heve motorinstallasjonen og motoren kan skegene gjøres mindre både i tverrsnittsareal og lengdeutstrekning og man oppnår mindre motstandsøkning på grunn av skegene. Ved å gi propellakselen en vinkel p oppnår man slankere vannlinjer ved den indre flate av skegene og man får mindre variasjon av tverrsnittsarealet mellom skegene enn ved konvensjonelle parallelle propellaksler. Dette er fordelaktig da trykk og hastighetsvariasjonen for vannstrømmen blir mindre, dette gir mindre fare for avløsning med medfølgende økning i motstanden, vibrasjon, kavitasjon og propellstøy. According to the invention, the size of the angle a is preferably 1 to 10 degrees, preferably 1-3 degrees, the angle p is in the range 1-5 degrees, preferably between 1 and 3 degrees. By giving the propeller shaft an angle a, the engine is moved when it is a direct extension of the propeller shaft upwards into the hull. The engine installation's space requirements are often a dimensional limitation for the blade design, that is to say that the blades cannot be shaped smaller than the engine installation can accommodate. By raising the engine installation and the engine, the wedges can be made smaller in both cross-sectional area and lengthwise extent, and a smaller increase in resistance due to the wedges is achieved. By giving the propeller shaft an angle p, slimmer water lines are achieved at the inner surface of the blades and there is less variation in the cross-sectional area between the blades than with conventional parallel propeller shafts. This is advantageous as the pressure and speed variation of the water flow is reduced, this gives less risk of detachment with accompanying increase in resistance, vibration, cavitation and propeller noise.

I henhold til oppfinnelsen kan fartøyet ha flere enn to propellakslinger. Det kan eksempelvis være en propellaksling med en mindre propell plassert mellom de to propellene, hvor da propellakslingen for den midtre propellen eksempelvis kan ha en vinkel a i forhold til basisplanet, men være hovedsakelig parallell med senterplanet. I et tilfelle med to mellomliggende propeller kan de to midtre propellene eksempelvis være parallelle med både basisplanet og senterplanet mens de to ytre propellene har en vinkel a og en vinkel P med henholdsvis basis- og senterplan. According to the invention, the vessel can have more than two propeller shafts. It can, for example, be a propeller shaft with a smaller propeller placed between the two propellers, where the propeller shaft for the middle propeller can, for example, have an angle a in relation to the base plane, but be mainly parallel to the center plane. In a case with two intermediate propellers, the two middle propellers can for example be parallel to both the base plane and the center plane, while the two outer propellers have an angle a and an angle P with the base and center plane respectively.

Man kan også tenke seg at en av propellakslingene har en vinkel p med senterplanet og andre aksler ligger parallelt med denne akselen. One can also imagine that one of the propeller shafts has an angle p with the center plane and other shafts lie parallel to this shaft.

Å vinkle propellakslingene og dermed skegene, en vinkel p i forhold til senterplanet . slik at propellakslingene konvergerer akterover. Som angitt i henhold til den foreliggende oppfinnelse medfører en reduksjon av tverrsnittsarealet mellom skegene akterover i forhold til propellakslingene som er parallelle med senterplanet, og man kompenserer dermed for noe av økningen av tverrsnittsareal mellom skegene som følger av skrogets karakteristiske skrå form oppover og akterover. To angle the propeller shafts and thus the keels, an angle p in relation to the center plane. so that the propeller shafts converge aft. As stated in accordance with the present invention, this results in a reduction of the cross-sectional area between the keels aft in relation to the propeller shafts which are parallel to the center plane, and one thus compensates for some of the increase in cross-sectional area between the keels resulting from the hull's characteristic sloping shape upwards and aft.

Ved å ha vinkelen p i forhold til senterplanet og en vinkel a i forhold til basisplanet som angitt i henhold til den foreliggende oppfinnelse, vil langskips variasjon i tverrsnittsareal mellom skegene og dermed variasjon i trykk og hastighet i vannstrømmen mellom skegene, kunne reduseres ytterligere i forhold til kjent teknikk. Dette gir en forbedring av effektivitet for propellene ved at vannhastigheten på innsiden av skegene i større grad opprettholdes. By having the angle p in relation to the center plane and an angle a in relation to the base plane as specified in accordance with the present invention, longship variation in cross-sectional area between the keels and thus variation in pressure and speed in the water flow between the keels, can be further reduced compared to known technique. This improves the efficiency of the propellers by maintaining the water speed on the inside of the blades to a greater extent.

Et annet moment er at ved å gi propellakselen en vinkel a i forhold til basisplanet, kan motoren og motorinnstallasjonen når den er en direkte forlengelse av propellakslingen forflyttes oppover inn i skroget. Tverrsnittsarealet mellom skegene ved skegenes akterende (rett i forkant av propellen) er ikke bestemt av selve motorinstallasjonens plassbehov og derfor uavhengig av vinkelen a. Vinkelen a bidrar til å øke tverrsnittsarealet mellom skegene lokalt i forbindelse med motorene og vil derfor redusere langskips variasjon av tverrsnittsarealet akterover mot skegenes akterende hvor arealet øker som følge av skrogets karakteristiske skrå form oppover og akterover. Another point is that by giving the propeller shaft an angle a in relation to the base plane, the engine and the engine installation, when it is a direct extension of the propeller shaft, can be moved upwards into the hull. The cross-sectional area between the keels at the aft end of the keels (right in front of the propeller) is not determined by the space requirements of the engine installation itself and is therefore independent of the angle a. The angle a helps to increase the cross-sectional area between the keels locally in connection with the engines and will therefore reduce the longship's variation of the cross-sectional area aft towards the aft end of the keel, where the area increases as a result of the hull's characteristic sloping shape upwards and aft.

Å vinkle propellakslingene i to retninger og dermed kunne forme skegene for et sjøgående deplasementsfartøy på en helt annen måte medfører at vannet som strømmer mellom skegene når fartøyet beveger seg fremover får mindre variasjon i både statisk og dynamisk trykk, ref Bernoullis lov enn tradisjonelle deplasementsfartøy. Mindre reduksjon av hastigheten kombinert med slankere vannlinjer reduserer faren for tredimensjonal avløsning eller separasjon. Avløsning gir seg uttrykk i tildels stor økning i motstanden samtidig som det gir medstrøms fluktuasjoner som kan medfører vibrasjoner, kavitasjon og propellstøy. I så måte tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse et deplasementsfartøy som i stor grad er forbedret i forhold til tidligere kjent teknikk. Angling the propeller shafts in two directions and thus being able to shape the keels for a seagoing displacement vessel in a completely different way means that the water that flows between the keels when the vessel moves forward has less variation in both static and dynamic pressure, ref Bernoulli's law, than traditional displacement vessels. Less reduction in velocity combined with slimmer water lines reduces the risk of three-dimensional detachment or separation. Detachment manifests itself in a partly large increase in resistance, while at the same time it causes fluctuations in the current which can cause vibrations, cavitation and propeller noise. In this respect, the present invention provides a displacement vessel which is largely improved in relation to prior art.

En annen effekt av å heve motoren og motorinstallasjonen ved hjelp av vinkelen a er at skrogets karakteristiske skrånende form oppover og akterover mellom skegene kan starte lenger forut og dermed gies et slakere forløp, noe som også vil kunne bidra til å redusere langskips variasjon i tverrsnittsareal mellom skegene og dermed redusere hastighet og trykk variasjon i vannstrømmen. Another effect of raising the engine and engine installation by means of the angle a is that the characteristic sloping shape of the hull upwards and aft between the keels can start further forward and thus give a more relaxed course, which will also help to reduce the longship's variation in cross-sectional area between the wedges and thus reduce speed and pressure variation in the water flow.

Oppfinnelsen vil i det etterfølgende forklares nærmere ved et utførelseseksempel og med henvisninger til tegninger hvor: fig. 1 viser en sideskisse av bakre del av et fartøyskrog med propell akselarrangement i henhold til oppfinnelsen, The invention will subsequently be explained in more detail by means of an embodiment and with references to drawings where: fig. 1 shows a side view of the rear part of a vessel hull with a propeller shaft arrangement according to the invention,

fig. 2 viser en skisse av det vist på fig. 1 sett nedenfra, fig. 2 shows a sketch of that shown in fig. 1 seen from below,

fig. 3 viser en skisse av bakre del av fartøyskroget som vist på fig. 1 sett fra hekken mot propellene, fig. 3 shows a sketch of the rear part of the vessel hull as shown in fig. 1 set from the stern towards the propellers,

fig. 4 viser en skisse av et tverrsnitt langs linjen IV på fig. 1 og 2, fig. 4 shows a sketch of a cross-section along line IV in fig. 1 and 2,

fig. 5 viser en skisse av et tverrsnitt langs linjen V på fig. 1. og 2, fig. 5 shows a sketch of a cross-section along line V in fig. 1. and 2,

fig. 6 viser en skisse av et tverrsnitt langs linjen VI på fig. 1 og 2, fig. 6 shows a sketch of a cross-section along line VI in fig. 1 and 2,

fig. 7 viser en skisse av et tverrsnitt langs linjen VII på fig. 1 og 2, fig. 7 shows a sketch of a cross-section along line VII in fig. 1 and 2,

fig. 8 viser en skisse av et tverrsnitt langs linjen VIII på fig. 1 og 2, fig. 8 shows a sketch of a cross-section along line VIII in fig. 1 and 2,

fig. 9 viser en skisse av et tverrsnitt langs linjen IX på fig. 1 og 2. fig. 9 shows a sketch of a cross-section along line IX in fig. 1 and 2.

På fig. 1 og 2 er det vist henholdsvis en sideskisse og en skisse sett nedenfra av en bakre del av et fartøys 1 skrog 2, hvor det er skissert inn et fremdriftssystem bestående av to motorer 3, to propellaksler 4, og to propeller 5. Propellen 5 er plassert med dreieakse sammenfallende med propellakselen 4 og motoren 3 sitter som en direkte forlengelse av propellakselen 4}i motsatt ende av propellen 5. Fartøyet 1 har som vist på fig. 1 en basislinje som ligger i et basisplan 6 som tangerer nedre punkt av skroget 2, og som vist på fig. 2 en senterlinje som ligger i et senterplan 7 for skroget. Rundt den del av propellakselen som befinner seg utenfor skroget er det for å dekke denne og samtidig holde propellakselen, formet skeg 8, rundt hver propellaksel. In fig. 1 and 2 show respectively a side sketch and a sketch seen from below of a rear part of the hull 2 of a vessel 1, where a propulsion system consisting of two engines 3, two propeller shafts 4, and two propellers 5 is outlined. The propeller 5 is positioned with the axis of rotation coinciding with the propeller shaft 4 and the engine 3 sits as a direct extension of the propeller shaft 4}at the opposite end of the propeller 5. The vessel 1 has, as shown in fig. 1 a base line which lies in a base plane 6 which is tangent to the lower point of the hull 2, and as shown in fig. 2 a center line which lies in a center plane 7 of the hull. Around the part of the propeller shaft that is outside the hull, it is to cover this and at the same time hold the propeller shaft, shaped like a skeg 8, around each propeller shaft.

Propellakslene 4 er i henhold til oppfinnelsen som angitt på fig. 1 gitt en vinkel a i forhold til basisplanet 6. Denne vinkelen kan varieres fra fortrinnsvis 1 til 10 grader. Fortrinnsvis ligger denne vinkelen for større tyngre fartøy i området 1-3 grader, men kan for andre typer fartøy godt være større. Valg av vinkelen a er også avhengig av type motor som benyttes for fremdrift. The propeller shafts 4 are according to the invention as indicated in fig. 1 given an angle a in relation to the base plane 6. This angle can be varied from preferably 1 to 10 degrees. Preferably, this angle for larger, heavier vessels is in the range of 1-3 degrees, but for other types of vessels it may well be greater. Choice of the angle a also depends on the type of motor used for propulsion.

Ved valg av større vinkel a vil motoren 3 når den sitter som en forlengelse av propellakselen 4 forflyttes oppover i skroget 2, og i noen tilfeller plasseres hovedsakelig utenfor skeget 8. Dette gir at skeget 8 kan utformes med mindre tverrsnittsareal i området rundt motoren 3, noe som er fordelaktig da volumet av skeget 8 minskes og dermed motstanden mot fremdrift av fartøyet 1. Alternativet til å gi propellakselen 4 en vinkel med basisplanet 6 er å forlenge propellakselen 4, noe som ikke er ønskelig både i forhold til styrkebetraktninger rundt vridmomentoverføringen i propellakselen 4 og plasshensyn i fartøyet 1. Samtidig er det ikke ønskelig å gi propellakselen 4 en for stor vinkel a med basisplanet 6 i de tilfeller propellen 5 sitter som forlengelser av propellakselen 4, da for stor vinkel a vil gi for store komponenter av hastighetsdannelsen i vannet i andre retninger enn fremdriftsretningen for fartøyet 1. By choosing a larger angle a, the engine 3 when it sits as an extension of the propeller shaft 4 will be moved upwards in the hull 2, and in some cases placed mainly outside the keel 8. This means that the keel 8 can be designed with a smaller cross-sectional area in the area around the engine 3, which is advantageous as the volume of the keel 8 is reduced and thus the resistance to propulsion of the vessel 1. The alternative to giving the propeller shaft 4 an angle with the base plane 6 is to lengthen the propeller shaft 4, which is not desirable both in relation to strength considerations around the torque transmission in the propeller shaft 4 and considerations of space in the vessel 1. At the same time, it is not desirable to give the propeller shaft 4 a too large angle a with the base plane 6 in those cases where the propeller 5 sits as extensions of the propeller shaft 4, as too large an angle a will give too large components of the velocity formation in the water in directions other than the direction of movement of the vessel 1.

Vinkelen P på propellakselen 4 kan varieres fra 1-5 grader med en fortrinnsvis størrelse på 1-3 grader. Som vist i fig. 2 er begge propellakslene 4 i dette utførelseseksempelet gitt en vinkel p. Vannlinjene som beskriver en vannpartikkels strømningsbane langs skegene 8 vil for de indre motsatt rettede flater 9 av de to skegene 8 være slankere for et propell akselarrangement i henhold til oppfinnelsen enn ved konvensjonelle oppheng. Det vil si at skegenes 8 indre motsatt rettede flater 9 har en mindre kurvatur over sin lengdeutstrekmng i langskips retning enn skeg 8 hvor propellakslene 4 er parallelle. Vinkelendringen for indre vannlinje for et skeg 8 rundt en propellaksel 4 i henhold til oppfinnelsen er mindre og skegenes 8 indre motsatt rettede flater 9 vil være hovedsakelig parallelle i en større del av sin lengdeutstrekning, enn ved konvensjonelle skeg. Dette er fordelaktig for strømningsmønsteret rundt skegene 8. The angle P on the propeller shaft 4 can be varied from 1-5 degrees with a preferred size of 1-3 degrees. As shown in fig. 2, both propeller shafts 4 in this design example are given an angle p. The water lines that describe a water particle's flow path along the wedges 8 will, for the inner oppositely directed surfaces 9 of the two wedges 8, be slimmer for a propeller shaft arrangement according to the invention than with conventional suspensions. That is to say that the inner oppositely directed surfaces 9 of the keels 8 have a smaller curvature over their longitudinal extent in the longship direction than keels 8 where the propeller shafts 4 are parallel. The angle change for the inner waterline of a keel 8 around a propeller shaft 4 according to the invention is smaller and the keels 8's inner oppositely directed surfaces 9 will be mainly parallel for a greater part of their length than with conventional keels. This is advantageous for the flow pattern around the keels 8.

Dersom formen på skegene 8 for propell akselarrangementet i henhold til oppfinnelsen tilsvarer formen på skeg 8 for parallelle propellaksler 4, men at de er vinklet en vinkel p, vil vannlinjen langs de indre motsatt rettede flater 9 av dé to skegene 8 være slankere, mens vannlinjen for de ytre flater 10 av skegene 8 vil få en større kurvatur over sin lengdutstrekning enn ved konvensjonelt oppheng. Det er de indre vannlinjer som er spesielt viktig, slik at større kurvatur for de ytre flater 10 har mindre påvirkning i negativ retning for fremdrift av fartøyet 1 enn den fordel man oppnår med slankere indre vannlinjer. If the shape of the keels 8 for the propeller shaft arrangement according to the invention corresponds to the shape of the keels 8 for parallel propeller shafts 4, but that they are angled at an angle p, the waterline along the inner oppositely directed surfaces 9 of the two keels 8 will be slimmer, while the waterline for the outer surfaces 10 of the wedges 8 will have a greater curvature over their length than with conventional suspension. It is the inner water lines that are particularly important, so that greater curvature for the outer surfaces 10 has less negative influence on the propulsion of the vessel 1 than the advantage achieved with slimmer inner water lines.

En annen komponent for trykk- og hastighetsforskjeller for vannstrømmen mellom skegene er endring av arealtverrsnitt for arealet mellom skegenes indre motsatt rettede flater 9 over lengdeutstreningen av skegene. Både konvensjonell utforming med parallelle propellaksler 4 og propell akselarrangement i henhold til oppfinnelsen har økning av arealtverrsnittet over lengden av skegene 8, men endringen kan for propell akselarrangementet i henhold til oppfinnelsen være mindre. En økning i arealtverrsnittet medfører hastighetsreduksjon for vannstrømmen mellom skegene 8. Mindre reduksjon av hastigheten kombinert med slankere vannlinjer reduserer faren for tredimensjonal avløsning eller separasjon. Avløsning gir til dels stor økning i motstanden samtidig som det gir medstrøms fluktuasjoner som kan medføre vibrasjoner, kavitasjon og propellstøy. Another component for pressure and velocity differences for the water flow between the wedges is a change in area cross-section for the area between the inner oppositely directed surfaces 9 of the wedges over the longitudinal extension of the wedges. Both the conventional design with parallel propeller shafts 4 and the propeller shaft arrangement according to the invention have an increase in the area cross-section over the length of the blades 8, but the change can be smaller for the propeller shaft arrangement according to the invention. An increase in the area cross-section results in a speed reduction for the water flow between the wedges 8. A smaller reduction in speed combined with slimmer water lines reduces the risk of three-dimensional detachment or separation. Disengagement partly results in a large increase in resistance, at the same time as it produces fluctuations in the current which can cause vibrations, cavitation and propeller noise.

Skegene 8 vil som man kan se ut av fig. 3 og figurene 4-9 ha et midtre plan i sin lengdeutstrekning, som er hovedsakelig vertikalt og som er hovedsakelig parallelt med propellakselen. Dette er synlig på fig 3 ved at propellene 5 med propellaksen 4 er plassert nærmere hverandre enn de foranliggende deler av skeget 8 sett i forhold til fremdriftsretningen, når man ser skegene 8 fra propellene 5. As can be seen from fig. 3 and figures 4-9 have a middle plane in its longitudinal extent, which is mainly vertical and which is mainly parallel to the propeller shaft. This is visible in Fig. 3 in that the propellers 5 with the propeller shaft 4 are placed closer to each other than the front parts of the keel 8 seen in relation to the direction of travel, when the keels 8 are seen from the propellers 5.

Som man kan se på fig. 4-8 kan skegene 8 være utformet hovedsakelig symmetriske om sitt midtre plan gjennom propellaksen 4. Skegene 8 har rundt den bakre del av propellakselen 4 nær propellen 5 et lite tverrsnittsareal, som vist på fig. 5. Dette tverrsnittsarealet økes gradvis og jevnt i lengdeutstrekningen av skegene 8, som vist på fig. 6, til det området av skegene 8 som ligger rundt motoren 3 og motorinstallasjonen, som vist på fig. 7.1 dette området er det motorinstallasjonens plassbehov under propellakselinnføringen i motoren 3, som er den faktoren som bestemmer tverrsnittsarealet på skegene 8.1 forkant av motorinstallasjonen og motoren 3, det vil si fremre del av skegene 8 sett i forhold til fartøyet 1, avsluttes skegene 8 jevnt som vist på fig. 8 frem til det fremre innfestingspunktet mellom skegene 8 og skroget 2, hvor fartøyet i henhold til utførelseseksempelet har et skrog 2 med en flat bunn sammenfallende med basisplanet, som vist på fig. 9. As can be seen in fig. 4-8, the wedges 8 can be designed mainly symmetrical about their middle plane through the propeller shaft 4. The wedges 8 have a small cross-sectional area around the rear part of the propeller shaft 4 near the propeller 5, as shown in fig. 5. This cross-sectional area is gradually and evenly increased in the longitudinal extent of the skewers 8, as shown in fig. 6, to the area of the skeins 8 which are around the engine 3 and the engine installation, as shown in fig. 7.1 this area is the engine installation's space requirement below the propeller shaft insertion in the engine 3, which is the factor that determines the cross-sectional area of the keels 8.1 leading edge of the engine installation and the engine 3, i.e. the front part of the keels 8 seen in relation to the vessel 1, the keels 8 end evenly as shown in fig. 8 up to the front attachment point between the keels 8 and the hull 2, where the vessel according to the design example has a hull 2 with a flat bottom coinciding with the base plane, as shown in fig. 9.

Skegene 8 kan også dersom det er mer fordelaktig sett ut i fra strømningmessige hensyn utformes asymmetriske om sitt midtplan. En type betraktning som kan gjøres er en tilsvarende den betraktning som er gjort i US 4 538 537 i forhold til utforming av skegenes 8 geometri. The wedges 8 can also, if it is more advantageous from the point of view of flow, be designed asymmetrically about their central plane. One type of consideration that can be made is one corresponding to the consideration made in US 4,538,537 in relation to the design of the geometry of the skegs 8.

I modellforsøk med et skrog med propell akselarrangement i henhold til oppfinnelsen er det funnet at en kombinasjon av vinkelen (3 og vinkelen a på propellakselen gir mindre virvelavstrømning på skegene og mindre slepemotstand. Dette gir mindre reduksjon av hastigheten for fartøyet og dermed bedre forbruk av energi og mulig høyere hastighet. In model tests with a hull with a propeller shaft arrangement according to the invention, it has been found that a combination of the angle (3 and the angle a of the propeller shaft results in less vortex shedding on the keels and less drag. This results in less reduction of the speed for the vessel and thus better consumption of energy and possible higher speed.

Oppfinnelsen er i det ovennevnte forklart med henvisning til et utførelseseksempel. Oppfinnelsen er ikke begrenset av dette, og det kan tenkes en rekke varianter av oppfinnelsen innefor ramme av oppfinnelsen slik den er definert i de etterfølgende krav. Fartøyet kan som nevnt ha flere propeller enn to. Ved to propeller kan en første propellaksel ha en vinkel |3 og den andre propellakselen være parallell med den første. Det kan tenkes at skegene er en mye mer integrert del av fartøyets skrog, eller utgjøre større deler av skrogformen, slik at fartøyet får "to kjøler". I slike tilfeller vil det mulig være naturlig å utforme skegene større og uten et midtplan langs propellakselen. Motoren for fremdrift av fartøyet kan være av forskjellig type. Man kan tenke seg en motor med kraftoverføring til to propellaksler, eller to eller flere motorer på hver propellaksel. Det kan også tenkes at innfestingen av motoren til propellakselen er vinklet eller går gjennom en overføring. The invention is explained above with reference to an exemplary embodiment. The invention is not limited by this, and a number of variants of the invention are conceivable within the scope of the invention as defined in the following claims. As mentioned, the vessel can have more propellers than two. With two propellers, a first propeller shaft can have an angle |3 and the second propeller shaft can be parallel to the first. It is conceivable that the keels are a much more integrated part of the vessel's hull, or make up larger parts of the hull shape, so that the vessel has "two keels". In such cases, it would be natural to design the keels larger and without a central plane along the propeller shaft. The engine for propulsion of the vessel can be of different types. One can imagine an engine with power transmission to two propeller shafts, or two or more engines on each propeller shaft. It is also conceivable that the attachment of the motor to the propeller shaft is angled or goes through a transmission.

Claims

1. Propeller shaft arrangement for seagoing displacement vessel (1) with a hull (2) and a propulsion system comprising at least one engine (3), at least two propeller shafts (4) and at least two propellers (5), the vessel having a substantially horizontal base plane (6) which is tangent to the bottom of the vessel's hull (2), and a mainly vertical center plane (7) in the middle of the hull (2) in the longitudinal direction of the hull, where the propeller shafts (4) have an angle a in relation to the base plane (6), so that the propeller shaft's (4) distance from the base plane (6) increases forward from the propeller (5) to the engine (3), characterized in that at least one of the propeller shafts (4) has an angle p in relation to the center plane (7), so that the distance of the propeller shaft (4) from the center plane (7) increases forwards from the propeller to the engine (3), and that the angle a is preferably 1- 10 degrees, preferably 1-3 degrees, and that the angle p is preferably 1-5 degrees, preferably 1-3 degrees, and that the propeller shafts (4) have surrounding ridges (8).

2. Propeller shaft arrangement according to one of the above-mentioned claims, characterized in that the wedges (8) around the propeller shafts (4) can be designed so that the inner oppositely directed surfaces (9) of the wedges (8) are approximately parallel in parts of their extent.

3. Propeller shaft arrangement according to one of the above-mentioned requirements, characterized in that the area cross-section of the area between the keels (8) can be designed with less variation over the length from the propellers (5) forward to the forward attachment point between the hull (2) and the keels (8), than conventional skegs.

4. Propeller shaft arrangement according to one of the above-mentioned claims, characterized in that the blade (8) in its longitudinal direction has a central plane which is mainly parallel to the propeller shaft (4).

5. Propeller shaft arrangement according to one of the above-mentioned claims, characterized in that the keel (8) is formed asymmetrically about the center plane.

6. Propeller shaft arrangement according to one of the above-mentioned requirements, characterized in that the motors (3) for the propeller shafts (4) are located mainly outside the blades (8), so that the required cross-sectional area and volume of the blades (8) is reduced.

7. Propeller shaft arrangement according to one of the above-mentioned claims, characterized in that at least one further propeller shaft (4) with propeller (5) is arranged between the two propeller shafts (4).

8. Propeller shaft arrangement according to one of the above-mentioned claims, characterized in that there are two further propeller shafts (4) and these have an angle with a base plane (6) and an angle with a center plane (7).