Veneen voimansiirtolinjan suunnittelu

Abstract

Tämä insinöörityö on tehty puurakenteisen fiskarin voimansiirtolinjan suunnittelusta. Voimansiirtolinjalla tarkoitetaan tässä tapauksessa potkurilta vaihteiston laipalle sisältyvää kokonaisuutta lukuun ottamatta vaihteistoa. Veneen vanha voimansiirtolinja, joka oli peräisin 1950-luvulta, oli vaurioitunut vannasputkiyksiköstä. Vian korjaamiseksi katsottiin parhaaksi uusia koko linja vaihteistoa lukuun ottamatta. Uuden akselirakenteen valinta aloitetaan vertailemalla erilaisia akselistorakenteita, laskemalla veneen hinausvastuksia ja pohtimalla olosuhteita, jossa akselisto joutuu toimimaan. Tämän jälkeen suoritetaan potkurin optimointilaskenta, jonka tuloksena todetaan vanha potkuri sopivaksi veneeseen. Potkurin valinnan yhteydessä lasketaan potkurin akselille kohdistama työntövoima. Akseliin vaikuttavat lisäksi moottorin tuottama vääntömomentti,kumityynyille asennetun moottorin liikkeet käynnin aikana, painovoima, lämpötilan muutokset sekä korroosio. Veneen puisen runkorakenteen muutokset on myös huomioitu suunnittelutyössä. Akselin tukemiseksi suunnitellaan kolmella laakerilla toteutettu tuentalaakerointi. Laakereista kaksi on vannasputkessa sijaitsevia liukulaakereita, joista sisemmän tehtävänä on myös estää veden pääsy veneeseen perävantaan läpiviennin kautta. Moottorin ja vannasputken väliin asennetaan lisäksi yksi kannakelaakeri estämään akselin liiallista värähtelyä. Akseli ja moottori liitetään toisiinsa joustavan kytkimen välityksellä. Suunnittelutyön tuloksena saadaan piirustukset, joiden perusteella voidaan teettää uusi vannasputki ja potkurin akseli sekä valita oikeat tuentalaakerit ja joustava kytkin. Lisäksi saadaan dokumentoitua tietoa seikoista, jotka vaikuttavat puuveneen voimansiirtolinjan suunnitteluun ja kestävyyteen.

This final year project addresses the design process for the power transmission line of the Finnish wooden boat. In this case, the power transmission line includes all components from the propeller to the bulkhead of the gearbox. The gearbox is not included in the design process. The old power line of the boat, which originated in the 1950’s, had a damaged stern tube unit. The best way to fix this problem would be to design an overall new transmission line. The selection for the new structure of the power line begins with comparing different types of power line systems; calculating the boat towing resistance, and considering the circumstances in which the power line system will have to act. After that, the calculation of the propeller was carried out, which lead to the use of the old propeller. As well as this, the propeller calculation showed the static and dynamic thrust, which the propeller targets to the shaft and the power line. In addition to these, the shaft will have to resist the engine torque, the movement of the engine installed on the rubber cushions, gravity, temperature changes, and the corrosion caused by salt water. The wooden hull structure changes are also considered in the designing process. The housing of the shaft is designed to support the bearing system, which includes two cutlass bearings in the stern tube, thus preventing water access to the boat. In addition to these, a roller bearing is installed between the engine and the stuffing box, to prevent excessive shaft vibration. The shaft and the engine are attached with flexible coupling. The planning process provided the drafting for manufacturing a new stern tube and a propeller shaft. As a result of the process, choosing the right support bearings and flexible shaft coupling is made easier. In addition to this, the process has documented significant information, on matters that affect the designing and sustainability of a wooden boats power transmission line.