DE2360479C3

DE2360479C3 - Mouths for cross-thrust steering or sea chests for watercraft

Info

Publication number: DE2360479C3
Application number: DE19732360479
Authority: DE
Inventors: Jochim E. Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Brix
Original assignee: O&K Orenstein and Koppel GmbH
Current assignee: CNH Industrial Baumaschinen GmbH
Filing date: 1973-12-05
Publication date: 1976-11-04

Description

Die Erfindung betrifft Mündungen in der Außenhaut eines Wasserfahrzeuges für Querstrahlsteuer mit einem Quertunnel bzw. für Seekasten.The invention relates to mouths in the outer skin of a watercraft for transverse thrust control with a Cross tunnel or for sea chest.

Es sind Querstrahlsteuer für Wasserfahrzeuge bekannt, die im wesentlichen aus einem das Wasserfahrzeug quer zur Fahrtrichtung durchsetzenden Quertunnel bestehen, in dem antreibbare Propeller angeordnet sind. Diese liefern einen zum Manövrieren des Schiffes benötigten Schub. Querstrahlsteuer werden insbesondere bei niedriger oder mittlerer Fahrt des Schiffes eingesetzt, wenn die Wirkung der Hauptruderanlage abnimmt. There are known transverse thrusters for watercraft, which essentially consist of a transverse tunnel penetrating the watercraft transversely to the direction of travel exist, in which drivable propellers are arranged. These provide you with maneuvering the ship needed thrust. Cross-thrust controls are used in particular when the ship is moving at low or medium speeds, when the effectiveness of the main steering system decreases.

Seekästen sind kastenartig aufgebaut und in der Außenhaut des Wasserfahrzeuges untergebracht und dienen zum Anschluß von Saugleitungen der Kühlwasser- und Ballastwasserpumpen.Sea chests are constructed like a box and housed in the outer skin of the watercraft and serve to connect the suction lines of the cooling water and ballast water pumps.

Bereits bei niedriger Fahrt des Schiffes herrschen in derartigen Mündungen in der Außenhaut des Schiffes störende Strömungszustände, weiche eine Erhöhung der Antriebsleistung erfordern und außerdem den gewünschten Zweck dieser häufig einschnittförmigen Mündungen nachteilig beeinflussen.Even when the ship is moving at low speeds, there are mouths of this type in the outer skin of the ship disturbing flow conditions which require an increase in the drive power and also the desired one The purpose of these often incision-shaped mouths adversely affect.

So beeinflussen z. B. Wirbel in Seekästen die Fördermenge von Kühl- und Ballastwasserpumpen. Ähnliche Strömungszustände in Quertunneln von Querstralilsteuern beeinflussen nicht nur den Schub und die Leistungsaufnahme von Querstrahlsteuern, sondern auch den Schiffswiderstand. Der Propeller eines Querstrahlsteuers wird durch diese Strömungszustände stark unsymmetrisch angeströmt. Vibrationen, Verschleißerscheinungen und abnehmender Schub bei häufig ansteigender Leistungsaufnahme treten bereits bei geringer Fahrt des Schiffes ein. Die Abnahme der resultierenden Querkraft eines Querstrahisteuers ist zum Teil auf Druck- und Sogfelder zurückzuführen, welche in der Umgebung des bei Fahrt des Schiffes abgelenkten Strahles auf der Außenhaut induziert werden. Zur Bekämpfung dieser schädlichen Druck- und Sogfelder wurden quer durchs Schiff laufende Druckausgleichskanäle hinter den Quertunneln eingebaut (DT-PS 2032 716).So influence z. B. Eddy in sea chests the delivery rate of cooling and ballast water pumps. Similar flow conditions in cross tunnels of cross turbulence controls affect not only the thrust and power consumption of cross-thruster controls, but also the ship's resistance. The propeller of a transverse thruster becomes highly asymmetrical due to these flow conditions flowed towards. Vibrations, signs of wear and tear and decreasing thrust with frequently increasing ones Power consumption occurs even when the ship is moving slowly. The decrease in the resulting The transverse force of a transverse beam control is partly on Due to pressure and suction fields, which are in the vicinity of the distracted when the ship is moving Beam are induced on the outer skin. To combat these harmful pressure and suction fields Pressure equalization channels running across the ship were installed behind the transverse tunnels (DT-PS 2032 716).

Es sind weiterhin Querstrahlsteuer für Wasserfahrzeuge bekannt, bei denen in normaler Fahrtrichtung gesehen sowohl vor als auch hinter dem Quertunnel des Querstrahlsteuers je ein quer durchlaufender Druckausgleichskanal angeordnet ist. Dabei ist der vor dem Querstrahlstauer gelegene Kanal durch einen Schieber verschließbar (Hansa, 1971, S. 2205).There are also known transverse thrusters for watercraft, in which in the normal direction of travel seen both in front of and behind the transverse tunnel of the transverse thruster, a transverse tunnel each Pressure equalization channel is arranged. The canal in front of the cross-beam stevedore is through a Lockable slide (Hansa, 1971, p. 2205).

Es ist weiterhin ein Querstrahlsteuer für VVasserfahrzeuge mit einem Querkanal und einer Druckausgleichskanaleinrichtung vorgeschlagen worden, deren Mündungen in der Außenhaut des Wasserfahrzeuges angeordnet sind. Bei diesem letzteren Vorschlag endet jedes von einer Mündung ausgehende Kanalteil der Druckausgleichskanaleinrichtung in dem Steuerwasserkanal vor dem Treiborgan des Steuerwasserkanals gesehen von der zugehörigen Mündung. Die Kanalteile der Druckausgleichskanaleinrichtung enden in dem Querkanal auf der Seite ihrer jeweiligen Mündungen. Es ist weiterhin ein Querstrahlsteuer für Wasserfahrzeuge mit einem Querkanal und einer Druckausgleichskanaleinrichtung vorgeschlagen worden, deren Mündungen in der Außenhaut des Wasserfahrzeuges im Bereich hinter dem Querkanal — bezogen auf die Fahrtrichtung — für die die Einrichtung eingesetzt werden soll — angeordnet sind. Gemäß diesem letzteren Vorschlag endet jedes von einer Mündung ausgehende Kanalteil der Druckausgleichskanaleinrichtung an einer Stelle in dem Schiffsboden auf der Seite der Mündung, die einen Druckausgleich gestattet.It is still a transverse thruster for V watercraft with a transverse channel and a pressure equalization channel device have been proposed, the mouths of which are arranged in the outer skin of the watercraft. With this latter suggestion, each ends channel part of the pressure equalization channel device in the control water channel emanating from an opening in front of the drive organ of the control water channel, seen from the associated mouth. The canal parts of the pressure equalization channel means end in the transverse channel on the side of their respective mouths. It is also a transverse thruster for watercraft with a transverse channel and a pressure equalization channel device have been proposed whose mouths in the outer skin of the watercraft in the area behind the cross channel - in relation to the direction of travel - for which the device is used should - are arranged. According to this latter proposal, each part of the duct emanating from an orifice terminates the pressure equalization duct device at a point in the ship's bottom on the side of the mouth, which allows pressure equalization.

Gemäß den beiden letzten Vorschlägen wird der zusätzliche Raumbedarf beim Einbau von mit Druckausgleichskanälen versehenen Querstrahlsteuern vermindert, so daß auch die Tragfähigkeit des Schiffes nicht beeinträchtigt wird (DT-PS 22 40 842).According to the last two proposals, the additional space required when installing with pressure equalization ducts provided transverse thruster controls, so that the carrying capacity of the ship is not is impaired (DT-PS 22 40 842).

Zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse auf der Strahleintrittsseite von Querstrahlsteuern wurden bisher Abrundungen oder kragenförmige Gestaltungen der Übergänge in die Außenhaut des Schiffes gefertigt. Es wurde nachgewiesen, daß ein Querstrahlsteuer bei Vorausfahrt überlastet werden kann, dagegen bei Rückwärtsfahrt in der Regel die Leistungsaufnahme mit wachsender Schiffsgeschwindigkeit abnimmt (Hansa 1971, S. 2195 bis 2208,1972, S. 1597 bis 1603).
Die Verschlechterung der Eigenschaften von Querstrahlsteuern bei Fahrt des Schiffes bedarf dringend verbessernder Maßnahmen, da diese Steuerorgane beim Manövrieren auf dem Revier, in Kanälen, Hafenbecken und bei der Fahrt im Nebel oder im »off-shore«-Dienst eingesetzt werden, wenn die Wirkung der Hauptruderanlage verhältnismäßig gering ist. Maßnahmen zur Erzielung eines Druckausgleiches allein reichen nicht aus.In order to improve the flow conditions on the jet inlet side of cross-jet controls, rounding or collar-shaped designs of the transitions into the outer skin of the ship have so far been made. It has been proven that a transverse thruster can be overloaded when driving ahead, whereas when driving backwards the power consumption usually decreases with increasing ship speed (Hansa 1971, pp. 2195 to 2208, 1972, pp. 1597 to 1603).
The deterioration in the properties of transverse thrust steering while the ship is in motion urgently needs to be improved, since these control organs are used when maneuvering in the area, in canals, docks and when driving in fog or in the "off-shore" service, if the effect of the Main steering system is relatively low. Measures to achieve pressure equalization alone are not enough.

Andererseits bestehen bei der Förderung von Kühl-⁶S oder Ballastwasser aus Seekasten Schwierigkeiten. Das ist besonders nachteilig, weil die erforderliche Kühlwassermenge mit wachsender Schiffsgeschwindigkeit und damit höherer Maschinenleistung zunimmt.On the other hand consist in promoting cooling ⁶ S or ballast water from sea chest difficulties. This is particularly disadvantageous because the required amount of cooling water increases with increasing ship speed and thus higher engine power.

c=Es ist weiterhin eine Kühlwasserführung-für Schiffe bekannt, die zum Unterschied von der Kühlwasserzulührung über Seekasten mit besonderen einlaufartigen Eintrittsöffnungen für Vor- und Rückwärtsfahrt versehen ist Dabei sind die beiden Eintrittsöffnungen durch je einen Umlenkkanal gleichbleibenden Querschnitts mit einer gemeinsamen Fangdüse verbunden, die in eine der Kühlwasserpumpe vorgeschaltete kegelige Erweiterung übergeht Die Kanäle sind in Richtung zur Außenhaut konisch gestaltet, und die verhältnismäßig großen öffnungen in der Außenhaut sind durch Rechen abgedeckt, um das Eindringen von den Betrieb störenden Bestandteilen zu verhindern. Diese Einbauten sind infolge ihrer besonderen Querschnittsgestaltung sehr aufwendig. Die hydrodynamischen Strömungszustände '5 sind nachteilig (DT-PS 6 88 897).c = There is still a cooling water system for ships known, the difference from the cooling water supply Provided with special inlet-like entry openings for forward and reverse travel via sea chest The two inlet openings each have a constant cross-section through a deflection channel connected to a common collecting nozzle, which is connected to a conical extension upstream of the cooling water pump passes over The channels are conical in the direction of the outer skin, and the proportions Large openings in the outer skin are covered by rakes to prevent intrusion from disruptive operations To prevent constituents. These internals are very due to their special cross-sectional design laborious. The hydrodynamic flow conditions' 5 are disadvantageous (DT-PS 6 88 897).

Die Erfindung geht von den eingangs beschriebenen Querstrahlsteuern bzw. Seekästen aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die hydrodynamischen Strömungszustände bei Querstrahlsteuern und Seekasten für Was- μ serfahrzeuge auf einfache Weise zu beeinflussen, so daß die oben angeführten Überlastungserscheinungen vermieden werden.The invention is based on the transverse thruster or sea chests described at the outset. The task is yours based on the hydrodynamic flow conditions in cross-thrust steering and sea chest for water μ to influence serfahrzeuge in a simple way, so that the above-mentioned overload phenomena be avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein oder mehrere Strömungskanäle ohne schuberzeugende Einbauten in Fahrtrichtung gesehen vor dem Quertunnel bzw. dem Seekasten in der Außenhaut münden, wobei die Strömungskanäle mit ihrem anderen Ende nächstgelegen im Quertunnel bzw Seekasten enden.This object is achieved according to the invention in that one or more flow channels without Thrust-generating installations seen in the direction of travel in front of the transverse tunnel or the sea chest in the outer skin open, with the other end of the flow channels closest in the transverse tunnel or sea chest end up.

Eine vorzugsweise Ausführungsform besteht darin, daß die Strömungskanäle in Richtung der an der Einbaustelle an der Außenhaut bei Fahrt des Wasserfahrzeuges herrschenden Strömung verlaufen.A preferred embodiment consists in that the flow channels in the direction of the installation point the current prevailing on the outer skin when the watercraft is in motion.

Die besonderen örtlichen Gegebenheiten (z. B. Quertunnellänge, Seekastentiefe) können erfordern, daß die Strömungskanäle in ihrer Längsrichtung gekrümmt sind. Aus dem gleichen Grunde kann es zweckmäßig sein, daß die Strömungskanäle in ihrer Längsrichtung gesehen unterschiedliche Querschnitt haben.The special local conditions (e.g. length of the transverse tunnel, sea chest depth) may require that the Flow channels are curved in their longitudinal direction. For the same reason, it can be useful be that seen in their longitudinal direction, the flow channels have different cross-sections.

Zur Verringerung der Ein- und Austrittsverluste an den unterschiedlichen Übergängen in die Außenhaut bzw. in den Quertunnel bzw. in den Seekasten können die Kanten der Ein- bzw. Austrittsstelle des Quertunnels und der Strömungskanäle im Quersciinitt abgerundet sein.To reduce the entry and exit losses at the different transitions into the outer skin or in the transverse tunnel or in the sea chest, the edges of the entry and exit points of the transverse tunnel can and the flow channels must be rounded in cross-section.

Zum Zwecke der einfacheren Fertigung an Stelle eines nachträglichen Einbaus der Strömungskanäle kann der Quertunnel eines Querstrahlsteuers von vornherein mit zwei oder mehreren Strömungskanälen (als K-Strahler) gefertigt werden.For the purpose of easier production instead of a subsequent installation of the flow channels the transverse tunnel of a transverse thruster can be configured from the outset with two or more flow channels (as K emitters).

Die genannte Konzeption eines Querstrahlsteuers mit zwei oder mehr Strömungskanälen induziert auf der Außenhaut Druck- und Sogfelder wie ein konventionelles Querstrahlsteuer. Diese unerwünschten Druck- und Sogfelder können durch einen oder mehrere passiv wirkende Druckausgleichskanäle beseitigt werden, die in Fahrtrichtung gesehen hinter dem Querstrahlsteuer mit Strömungskanälen angeordnet sind und von einer Bordwand zur gegenüberliegenden Bordwand führen.The mentioned conception of a cross-flow control with two or more flow channels induces on the outer skin pressure and suction fields like a conventional cross-flow control. These undesirable Pressure and suction fields can be eliminated through one or more passively acting pressure equalization channels which are arranged behind the cross-flow control with flow channels as seen in the direction of travel and lead from one side to the opposite side.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, unerwünschte Strömungszustände in Mündungen in der Außenhaut von Seekästen und Quertunneln von Querstrahlsteuern weitgehend beseitigen zu können. Hierdurch werden die Fördermenge von Kühl- und Ballastwasserpumpen und der Schub von Querstrahlsteuern beträchtlich erhöht und gleichzeitig Überlasterscheinungen ausgeschlossen. Während die bekannten und vorgeschlagenen Druckausgleichskanaleinrichtungen lediglich einen Druckausgleich herbeiführen, werden mit der Erfindung infolge der gleichmäßiger verteilten axialen Zuströmung zum Propeller Wechselbeanspruchungen der Propellerflügel verringert und damit auch Flügelbrüche, Geräusche und Vibrationen verringert. Bei geeigneter Konfiguration von Mündung und Slrömungskanal ist sogar eine Verringerung des Schiffswiderstandes möglich.The advantages that can be achieved with the invention consist in eliminating undesirable flow conditions in orifices to be able to largely eliminate in the outer skin of sea chests and cross tunnels of cross-thrust controls. This controls the flow rate of cooling and ballast water pumps and the thrust of cross-jet controls considerably increased and at the same time overload phenomena are excluded. While the known and proposed pressure equalization channel devices only bring about pressure equalization with the invention as a result of the more evenly distributed axial flow to the propeller alternating loads reduces the propeller blade and thus also reduces broken blades, noise and vibrations. With a suitable configuration of the mouth and flow channel, there is even a reduction in the Ship resistance possible.

Die Erfindung wird an Hand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigtThe invention is explained using two exemplary embodiments. It shows

F i g. 1 schematisch eine Seitenansicht (Ausschnitt) einer Bordwand mit einer Querstrahlsteueranlage und Strömungskanälen nach der Erfindung,F i g. 1 schematically shows a side view (detail) of a ship's side with a cross-jet control system and Flow channels according to the invention,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 1,F i g. 2 shows a section along the line AB in FIG. 1,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen Seekasten mit einem Strömungskanal nach der Erfindung.F i g. 3 shows a section through a sea chest with a flow channel according to the invention.

In einem Quertunnel 1. der quer zur Schiffslängsachse 2 von einer Außenhaut .3 zur gegenüberliegenden Außenhaut 4 führt, ist ein antreibbarer Propeller 5 vorgesehen, mit dem ein zum Manövrieren benötigter Schub erzeugt werden kann. In Fahrtrichtung gesehen bildet sich hinter den Tunnelmündungen an den Orten 6 ein wirbelähnlicher Strömungszustand, der den Zufluß zum Propeller 5 behindert. Durch Anordnung eines oder mehrerer Strömungskanäle 7 wird der unerwünschte Strömungszustand an den Orten 6 im Bereich der Tunnelmündung weitgehend beseitigt und der Zufluß zum Propeller 5 oder zum Seekasten 8 mit dem Ansaugstutzen 9 verbessert, wie die eingezeichne.en Strömungspfeile zeigen.In a transverse tunnel 1. the one transverse to the longitudinal axis of the ship 2 leads from an outer skin .3 to the opposite outer skin 4, a drivable propeller 5 is provided, with which the thrust required for maneuvering can be generated. Seen in the direction of travel A vortex-like flow condition forms behind the tunnel mouths at the locations 6, which is the inflow to the propeller 5 obstructed. By arranging one or more flow channels 7, the undesired Flow condition at the locations 6 in the area of the tunnel mouth largely eliminated and the inflow to the propeller 5 or to the sea chest 8 with the intake 9 improved, like the ones drawn in Show flow arrows.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Mouths in the outer skin of a watercraft for transverse thruster with a transverse tunnel or for sea chests, characterized in that that one or more flow channels (7) without thrust-generating internals in the direction of travel seen in front of the transverse tunnel (1) or the sea chest (8) open into the outer skin (3, 4), wherein the other end of the flow channels closest in the transverse tunnel (1) or sea chest (8) end up.

2. mouths according to claim 1, characterized in that that the flow channels (7) in the direction of the installation point in the outer skin (3, 4) Travel of the watercraft prevailing current run (F i g. 1).

3. mouths according to claim 1 or 2, characterized in that the flow channels in their Are curved longitudinally.

4. mouths according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flow channels (7) have different cross-sections as seen in their longitudinal direction.

5. mouths according to one of claims 1 to 4, characterized in that the edges of the Einzw. Exit points of the transverse tunnel (1) and the flow channels (7) rounded in cross section are.

6. mouths according to claim 1 to 5, characterized in that one or at Quersirahlsteuem several pressure equalization channels are provided in addition to the flow channels.