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Steuerruder für Schiffe
Bekannt sind Steuervorrichtungen für Schiffe, welche aus einem profilförmigen Ruder mit dickem Kopf, in dem die Drehachse des Ruderkörpers liegt, sowie aus zwei dem Ruderkopf zur Herbeiführung einer Spaltwirkung auf der jeweiligen Unterdruckseite am Ruderkörper vorgeschalteten Leitkörpern bestehen ; hiebei reichen die beiden der Strömungsrichtung des Schraubenwassers angepassten Leitkörper von der Ruderober- oder Ruderunterkante bis zur Mitte der Schraubenwelle und sind durch eine Platte oder einen Profilkörper miteinander verbunden. Ferner gibt es stromlinienförmige Ruder mit zu beiden Seiten des Ruderkopfes, in dem die Drehachse liegt, symmetrisch angeordneten, tragflächenartig gekrümmten Leitkörpern.
Hiebei sind die Leitkörper mit dem Stevenrahmen fest verbunden oder bilden selbst den feststehenden Rudersteven bei solcher Form des Ruderkopfes und Lage der Drehachse des Ruderkörpers in bezug auf die Leitkörper, dass die von ihnen mit dem Ruderkörper gebildeten Düsen bei jeder Ruderlage nahezu unverändert bleiben. Weiterhin sind stromlinienförmige Balanceruder bekannt, bei welchen zu beiden Seiten am Ruderkopf symmetrisch zu dessen Mittelebene zwei tragflächenartig gekrümmte Leitkörper mittels Rippen od. dgl. befestigt und so angeordnet sind, dass zwischen deren Eintrittskanten eine weite Öffnung verbleibt, die sich in zwei düsenartig enger werdende, am Ruderkopf entlang nach hinten geführte Kanäle gabelt.
Es gibt auch Schiffssteuerruder, bei denen der Stem verstand mittels der Steuereinrichtungen nur mit dem Hilfsruder verbunden ist und dieses ausschliesslich das Ruder verstellt. Je nach der Einstellung, die man dem Hilfsruder erteilt, legt es unter dem Druck der Strömung das Hauptruder mehr oder weniger weit nach Backbord oder Steuerbord und bewirkt dadurch die Steuerung des Schiffes. Die günstige Wirkung der Einrichtung kann dadurch gesteigert werden, dass auf das Hilfsruder, das die Bewegung des Ruders bewirkt, ein zweites Hilfsruder, auf dieses gegebenenfalls ein drittes Hilfsruder wirkt, wovon allein das letzte Hilfsruder durch die Verstelleinrichtung bewegt wird.
Durch diese Hintereinanderschaltung von Hilfsrudern wird also das Ruder durch eine Stufenfolge von immer kleiner werdenden Hilfsrudern betätigt, so dass theoretisch auch bei den grössten Schiffen nur ein ausserordentlich geringes Drehmoment zur Verstellung des Ruders erforderlich ist. Hiebei sind mitunter die Hilfsruder zwischen den trägerartig über den Ruderschaft hinaus verlängerten unteren und oberen Endflächen des Ruders angeordnet.
Alle diese bekannten Steuerruder für Schiffe mit einem oder mehreren vor der Drehachse des Ruders angeordneten Leitkörper bzw. Hilfsruder ermöglichen es den Schiffen nur, mit einem mehr oder weniger grossen Drehkreis zu fahren. Ausserdem ist die Grösse des Drehkreises stark von der Geschwindigkeit, mit welcher das Schiff fährt, abhängig. Gerade wenn auf engstem Raume grösste Wendigkeit verlangt wird, muss man aus Sicherheitsgründen langsam fahren, so dass dadurch die Ruderwirkung stark herabgesetzt wird. Um in einem solchen Falle eine bessere Wendigkeit zu erlangen, muss zwangsläufig zum Drehen auf engstem Raume oft von Vor- auf Rückwärtsfahrt umgesteuert werden, so dass hiedurch der Umsteuermechanismus stark beansprucht wird.
Da ein Ruder normalerweise bei einem Ausschlag von 450 seine grösste Steuerwirkung erreicht, hat man versucht und auch fast erreicht, die Strömung an der Unterdruckseite bis zu diesem Ruderausschlag zum Anliegen zu bekommen, so dass eine Verbesserung des normalen Ruders kaum noch möglich erschien.
Ein Drehen auf der Stelle-war bisher mit einem normalen Ruder nicht möglich. Infolgedessen wurden
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für diesen Zweck Spezialantriebe, z. B. sogenannte AI"tivruder, Volth-Schneider-Antrieb u. a. entwickelt, welche wohl bestes Manövrieren ermöglichen, jedoch auch wiederum andere Nachteile, wie z. B. koM- plizierte Konstruktion und damit verbundene hohe Herstellungskosten, zeigen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Steuerruder zu. chaffen, welches einem Fahrzeug mit normalem Schraubenantrieb die Manövrierfähigkeit eines Spezialantriebes verleiht, insbesondere ein Drehen auf der Stelle ermöglicht. Die Lösung wird dabei in der Weise herbeigeführt, dass die Leitvorrichtung aus einer oder zwei Leitflossen besteht, welche um zur Ruderachse parallele Achsen frei schwenkbar angeordnet sind ; in'ihrem Ausschlag werden sie durch an sich bekannte, jedoch mit dem Ruder fest verbundene Anschläge bzw. innere Ruderflächen begrenzt. Dabei ist die Leitvorrichtung in an sich bekannter Weise vor der Drehachse des Ruders zwischen den trägerartig Über den Ruderschaft nach vorn hinaus verlängerten unteren und oberen Fndflächen des Hauptruders angeordnet.
Das Ruder ist in der Mittellinie hinter der Schraube angeordnet, wobei das Ruderblatt m Hartlage einen Winkel von zirka 90 mit der Mittschiffslinie bildet. Vorzugsweise beträgt das Mass von Mitte Ruderschaft bis Vorderkante Leitvorrichtung 1/3 des Schraubendurchmessers. Besteht die Leitvornchtung aus einer Leitflosse, dann begrenzen die Anschläge den Ausschlag der Leicflosse beiderseits auf etwa 150 - 200.
Wenn das Hauptruder aus einem kastenförmigen Zweiflächenruder besteht, dessen Vorderkante vorzugsweise in einer Linie mit der Drehachse des Ruders liegt. so ist die Leitflosse zwischen den über die Ruderdrehachse nach vorn verlängerten unteren und oberen Endflächen so angeordnet, dass sie teilweise mit ihrem hinteren Ende in das kastenförmige Zweiflächenruder hineinragt, um einen guten Anschlag und um eine gute Stabilisierung durch beiderseitige Wasserpolster zu erreichen.
Die Drehachse der Leitflosse kann je nach Gegebenheit etwa bis zu 1/5 ihrer Länge von ihrer Vorderkante zurückgesetzt werden. Der Abstand der beiden Innenwände des kastenförmigen Zweiflächenruders ist von dem Ausschlagwinkel der Leitflosse abhängig. Dieser beträgt je nach den besonderen Anforderungen, die an das Ruder gestellt werden, etwa 150 - 450 nach jeder Seite. Die grösseren Ausschlagwinkel der Leitflosse erzeugen z B. bei Hartruderlagen grössere Querkräfte, während kleinere Ausschlagwinkel bei kleinen Ruderwinkeln günstigele Rudermomente ergeben.
Das Mass von der Drehachse des Ruders bis zur Hinterkante des kastenförmigen, zweiflächigen Hauptruders soll mindestens 1/2 Schraubendurchmesser betragen, muss aber so gross sein, dass eine Überbalance vermieden wird.
Die Leitvorrichtung kann auch aus zwei Leitflossen bestehen, die jede für sich um seitlich und symmetrisch zur Mittellängsebene des Ruderblattes angeordnete Achsen frei schwenkbar sind, deren Abstand voneinander kleiner ist als die Tiefe der Leitflossen in Anströmrichtung. Vorzugsweise ordnet man die Anschläge derart an, dass die Innenfläche der der Anströmrichtung jeweils abgewandten Leitflosse im End- ausschld. g mit der Symmetrieebene des Ruders einen Winkel von etwa 150 bildet und dass die der Anströmrichtung jeweils zugewandte Leitflosse bei einem Ruderausschlag von über 450 gegen die erstgenannte Leitflosse zum Anschlag kommt. In diesem Falle, welcher nur bei Hartruderlagen vorkommt, beträgt der Winkel der nach innen schlagenden Leitflosse zur Symmetrieachse etwa 120 bzw. 600.
Bei dieser Ausführung des Ruders mit zwei seitlichen Leitflossen wird der Wasseranstrom zur Profilnase de : Einflächen-Hauptruders nicht gestört. Der Widerstand der tropfenförmigen. sich von selbst in den günstigsten Strömungsverlauf einstellenden seitlichen Leitflossen, welcher praktisch fast nur aus Reibungswiderstand besteht, ist nicht von Belang.
Die Balance des Ruders bzw. ein minimales Rudermoment wird durch das sofortige Anschlagen der Leitflosse nach aussen bei kleinsten Ruderwinkeln erreicht.
In der Praxis ermöglicht dieses Ruder ruhigstes Steuern unter weitgehender Aufhebung der Querkraft der Schraube bei äusserst kleinem Rudermoment. Auch bei Rückwärtsfahrt zeigt ein mit diesem Ruder ausgerüstetes Fahrzeug eine gute Drehfähigkeit nach beiden Seiten.
Sämtliche Abmessungen und Profilformen variieren je nach dem Verwendungszweck, nach der Formgebung und der Geschwindigkeit der in Frage kommenden Fahrzeuge.
Die Leitflossen besitzen beispielsweise eine runde Nase und laufen nach hinten geradlinig scharf aus.
Der seitliche Abstand der Leitflossen ist etwa gleich der Profilhöhe des Hauptruders. Die Profilhöhe der Leitflossen ist etwa 1/5-1/10 der Länge. Es ist auch möglich, die Leitvorrichtung zwangsläufig zu steuern.
Die Zeichnung stellt einAusführungsbeispiel des erfindungsgemässen Steuerruders für Schiffe schematisch dar, u. zw. zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht bei Verwendung eines einflächigen Hauptruders, Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie I-I in Fig. 1, Fig. 3 die Strömungsverhältnisse für den Fall, dass das Steuerruder auf 450 Steuerbord und Fig. 4 die Strömungsverhältnisse für den Fall, dass das Steuerruder auf 900
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Backbord gelegt ist, Fig. 5 eine Seitenansicht bei Verwendung eines Kastenruders, Fig. 6 einen Schnitt gemäss der Linie V-V in Fig. 5, Fig. 7 die Strbmungsverhältnisse für den Fall, dass das Steuerruder gemäss
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5Fig. 5 auf 900 Backbord gelegt ist, Fig. 9 eine Seitenansicht des Steuerruders bei Verwendung zweier Leitflossen, Fig.
10 einen Schnitt gemäss der Linie IX-IX in Fig. 9, Fig. 11 die Strömungsverhältnisse für den Fall, dass das Steuerruder gemäss Fig. 9 auf 450 Steuerbord und Fig. 12 die Strömungsverhältnisse für den Fall, dass das Steuerruder gemäss Fig. 9 auf 900 Backbord gelegt ist.
Das am Heck eines Schiffes hinter der Schiffsschraube 1 mit dem Durchmesser" D" mittels seines Ruderschaftes 2 schwenkbar angeordnete Hauptruder 3 bzw. Kastenruder 9 besitzt eine untere Endfläche 4 sowie eine obere Endfläche 5, welche beide trägerartig über den Ruderschaft 2 hinaus nach vorn verlängert sind. In ihnen sind die Schäfte 6 der Leitflossen 7 schwenkbar gelagert, deren Ausschlag durch auf den Endflächen 4,5 angeordnete Anschlagstücke 8 bzw. durch die Innenwände des Kastenruders 9 begrenzt sind, wobei der Abstand" a" der Vorderkante der Leitflossen 7 von Mitte Ruderschaft 2 vorzugsweise "D/3" beträgt.
Die Wirkung des erfindungsgemässen Steuerruders beruht darauf, dass der Schraubenstrom durch die vor der Drehachse innerhalb des Ruderkörpers liegende, schwenkbare, sich durch den Schraubenstrom selbsttätig einstellende und durch Anschlag begrenzte Leitvorrichtung auf der Unterdruckseite des Ruders bis zu einem Ausschlag von 900 zum Anliegen gebracht bzw. zwischen den beiden Flächen des Kastenruders umgelenkt wird.
Da die Grösse der Leitvorrichtung in einem bestimmten Verhältnis zum Schraubendurchmesser steht, wird der gesamte Schraubenstrom umgelenkt, so dass beim Legen des Steuerruders auf einen Ausschlag von 900 praktisch keine in Mittschiffslinie voraustreibende Kraft mehr vorhanden ist. Hiedurch ist ein absolutes Drehen auf der Stelle möglich. In der Praxis ist mit dem Ruder nicht nur ein Drehen auf der Stelle, sondern unter günstigenvoraussetzungen auch ein An- und Ablegen des Schiffes ohne Rückwärtsgang möglich. Der RUckwä. rtsgal1g braucht infolgedessen etwa bis zu 80pro weniger als bei einem normalen Ruder benutzt zu werden.
Aus diesen Gründen wird das Umkehrgetriebe bzw. die direkt umsteuerbare Maschine weitgehend geschont. - Die Querkraft der Schraube wird durch dieses Ruder weitgehendst ausgeglichen.
Das Rudermoment ist kleiner und über den ganzen Bereich des Ruderausschlages gleichmässiger verteilt als bei jeglichen andern Rudern. Da das Ruder gerade bei langsamer Fahrt gut wirkt, wird das Risiko eines Manövers mit" Voller Kraft" bei plötzlich auftretenden Schwierigkeiten auf engstem Raum weltestgehend ausgeschaltet.
Hervorzuheben ist, dass Fahrzeuge mit diesem Ruder nicht so extrem auf grosse Wendigkeit beschnitten zu sein brauchen, d. h. man kann mit Leichtigkeit kurzstabile Schiffe von bester Wendigkeit schaffen. Für die allgemeine Sicherheit der Schiffahrt ist das erfindungsgemässe Steuerruder von Vorteil.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Steuerruder für Schiffe mit einer vor der Drehachse des Ruders zwischen den trägerartig über den
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