AT507419B1 - Querstrahlruder für ein wasserfahrzeug - Google Patents

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AT507419B1 AT0178308A AT17832008A AT507419B1 AT 507419 B1 AT507419 B1 AT 507419B1 AT 0178308 A AT0178308 A AT 0178308A AT 17832008 A AT17832008 A AT 17832008A AT 507419 B1 AT507419 B1 AT 507419B1
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Abstract

Ein Querstrahlruder für ein Wasserfahrzeug mit einem Gehäuse (1), mindestens einem im Gehäuse (1) angebrachten Elektromotor (2, 2') und mindestens einem quer zur Längsachse (3) des Wasserfahrzeugs (5) wirkenden Quer-Propeller (13) ist zusätzlich mit mindestens einem in Richtung der Längsachse (3) des Wasserfahrzeugs (5) wirkenden Längs-Propeller (21) ausgestattet ist.

Description

österreichisches Patentamt AT507 419B1 2010-05-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Querstrahlruder für ein Wasserfahrzeug mit einem Gehäuse, mindestens einem im Gehäuse angebrachten Elektromotor und mindestens einem quer zur Längsachse des Wasserfahrzeugs wirkenden Quer-Propeller.
[0002] Querstrahlruder zur Unterstützung des Manövrierens eines Schiffes mit einem quer zur Schiffslängsachse wirkenden Propeller werden auch Querstrahlsteueranlagen bezeichnet. Für die meist vorliegende Anordnung im Bereich des Bugs ist auch die Bezeichnung Bugstrahlruder üblich.
[0003] Bei einer herkömmlichen Ausbildung eines Bugstrahlruders ist im vorderen Zehntel des Schiffes ein rohrförmiger Durchgang durch die gesamte Schiffsbreite ausgebildet. In diesem rohrförmigen Durchgang ist ein Propeller (Impeller) angeordnet, der es ermöglicht den Bug des Schiffs nach Backbord oder Steuerbord zu bewegen, wobei die Drehrichtung des Propellers entsprechend angepasst wird. Angetrieben wird der Propeller durch einen im Schiff installierten Elektro- oder Hydraulikmotor.
[0004] Querstrahlruder ohne einen rohrförmigen Durchgang durch das Schiff sind beispielsweise aus der EP 0 716 977 A1 und der US 2001/0291133 A1 bekannt, wobei der Propeller außer-schiffs im Wasser, der Motor aber im Bootsinneren liegt. Die US 5,152,240 A und die US 4,529,386 A beschreiben Querstrahlruder, die vollständig im Bootsinneren angeordnet sind und nach Öffnen einer im Rumpf befindlichen Klappe aus dem Bug ausfahrbar bzw. wieder in den Bug einziehbar sind.
[0005] Aus der US 4,732,104 A, DE 3 001 701 A1, US 4,208,978 A, US 4,223,625 A gehen Querstrahlruder hervor, die am Bug befestigt sind und bei Nichtgebrauch über dem Wasser angeordnet sind. Über unterschiedliche Vorrichtungen, z.B. durch manuelles Schwenken um eine horizontale Achse, lassen sich die Querstrahlruder unter den Wasserspiegel absenken.
[0006] Aus der FR 2 810 012 A1 geht ein Querstrahlruder hervor, das abnehmbar außerschiffs seitlich an der Bordwand angebracht ist und dessen Motor und Propeller sich bei Betrieb in einem Gehäuse unterWasser befinden.
[0007] Bei dem aus der WO 2005/087584 A1 bekannten Querstrahlruder ist das Gehäuse des Querstrahlruders außerschiffs stationär am Schiffsrumpf angebracht. Der mindestens eine quer zur Längsachse des Wasserfahrzeugs wirkende Propeller und der mindestens eine zum Antrieb des Propellers bzw. der Propeller vorgesehene Elektromotor sind in diesem Gehäuse angeordnet.
[0008] Weiters geht aus der EP 0 566 788 ein Schiffsantrieb hervor, der einen von einem Elektromotor angetriebenen Propeller aufweist und der außen am Schiffskörper angebracht werden kann.
[0009] Aufgabe der Erfindung ist es die Einsatzmöglichkeiten eines Querstrahlruders der eingangs genannten Art zu erweitern. Erfindungsgemäß gelingt dies durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
[0010] Die Einrichtung der Erfindung weist zusätzlich zu dem wenigstens einen quer zur Längsachse des Wasserfahrzeugs wirkenden Quer-Propeller wenigstens einen in Längsrichtung des Wasserfahrzeugs wirkenden Längs-Propeller auf. In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Längs-Propeller vom gleichen Elektromotor wie der Quer-Propeller antreibbar sein, wobei der Quer-Propeller und der Längs-Propeller jeweils über eine Kupplung mit dem Elektromotor verbindbar und vom Elektromotor trennbar sind. In einer anderen Ausführungsform können der Quer-Propeller und der Längs-Propeller jeweils von einem eigenen Elektromotor antreibbar sein, wobei sowohl der zum Antrieb des Quer-Propellers dienende Elektromotor als auch der zum Antrieb des Längs-Propellers dienende Elektromotor im gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Denkbar und möglich ist es grundsätzlich auch mehr als einen Quer-Propeller vorzusehen, wobei die Quer-Propeller vom gleichen oder von separaten Elektromoto- 1/9 österreichisches Patentamt AT507 419 B1 2010-05-15 ren antreibbar sind. Weiters ist es grundsätzlich denkbar und möglich mehr als einen Längs-Propeller vorzusehen, wobei die Längs-Propeller vom gleichen oder von separaten Elektromotoren antreibbar sind.
[0011] Durch eine Einrichtung gemäß der Erfindung werden die Manövriermöglichkeiten des Schiffs, insbesondere im Zusammenhang mit dem Ab- und Anlegen des Schiffs, wesentlich erweitert. Motorische Hauptantriebe von Motorschiffen sind meist in Form von Verbrennungsmotoren ausgebildet. Ein solcher Verbrennungsmotor benötigt eine gewisse Mindestdrehzahl, bei der immer noch relativ viel Schub erzeugt wird, sodass das Manövrieren des Schiffs mit dem Hauptantrieb sehr schwierig ist. Durch die Ausstattung des Schiffs mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung kann zum Manövrieren des Schiffs der Hauptantrieb gänzlich ausgeschaltet werden und das Schiff nur noch mit der erfindungsgemäßen Einrichtung manövriert werden. Mit dem Längs-Propeller kann die Geschwindigkeit des Schiffs in Richtung seiner Längsachse -vorwärts oder rückwärts - beeinflusst werden, wobei das Schiff beschleunigt oder auch gebremst werden kann. Mit Hilfe des Quer-Propellers kann die Richtung der Schiffslängsachse verändert werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung stellt also ein Querstrahlruder mit integriertem Hilfsantrieb dar.
[0012] Wenn am anderen Ende des Schiffs ein zusätzliches Querstrahlruder vorhanden ist, so kann auch ein Parallelversetzen des Schiffs durchgeführt werden.
[0013] Besonders vorteilhaft ist eine erfindungsgemäße Einrichtung bei Schiffen mit einer Länge im Bereich von 7m bis 20m einsetzbar.
[0014] Eine erfindungsgemäße Einrichtung ist mit Vorteil sowohl bei Motor- als auch bei Segelbooten einsetzbar.
[0015] Das Gewicht des Schiffes, das mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung ausgestattet ist liegt günstigerweise im Bereich von 1,51 bis 18 t.
[0016] Vorzugsweise ist das Gehäuse der erfindungsgemäßen Einrichtung außerschiffs stationär am Schiffsrumpf angebracht. Hierzu weist das Gehäuse einen Verbindungsflansch auf, über den es außerschiffs stationär am Schiffsrumpf anbringbar ist.
[0017] Durch die Anordnung des mindestens einen Elektromotors im außerschiffs angeordneten Gehäuse kann der Elektromotor vom Wasser gekühlt werden. Es wird hierdurch eine einfache und effektive Kühlung des mindestens einen Elektromotors erreicht.
[0018] Der Längs-Propeller kann günstigerweise auch zur Bereitstellung einer Stromquelle eingesetzt werden. Beispielsweise bei längeren Fahrten mit Segelschiffen ist die ausreichende Stromversorgung üblicherweise problematisch. Durch die - z.B. überden Windantrieb erfolgende - Bewegung des Schiffs durch das Wasser kann der Längs-Propeller von dieser Bewegung angetrieben werden und den bzw. den betreffenden Elektromotor antreiben, der nunmehr als Generator wirkt.
[0019] Zur Verringerung des Wasserwiderstandes während der Fahrt, wenn der Längs-Propeller nicht benötigt wird, kann der Längs-Propeller als Verstellpropeller ausgebildet sein. Verstellpropeller sind bekannt.
[0020] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigen: [0021] Fig. 1 [0022] Fig. 2 [0023] Fig. 3 [0024] Fig. 4 [0025] Fig. 5 [0026] Fig. 6 eine erfindungsgemäße Einrichtung in Schrägsicht; eine Schrägsicht der Einrichtung von Fig. 1 aus einer anderen Blickrichtung; eine Seitenansicht; eine Schemadarstellung der Einrichtung; eine schematische Darstellung einer Bedien- und Steuereinheit der Einrichtung; eine Prinzipdarstellung entsprechend Fig. 4 einer modifizierten Ausführungsform; 2/9 österreichisches Patentamt AT507 419B1 2010-05-15 [0027] Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Schiffs mit einer daran montierten erfin dungsgemäßen Einrichtung.
[0028] Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Einrichtung ist in den Fig. 1 bis 5 dargestellt. Die Einrichtung umfasst ein Gehäuse 1 mit einem darin angeordneten Elektromotor 2. Das Gehäuse 1 weist eine Längsachse auf, die im montierten Zustand der Einrichtung parallel zur Längsachse 3 des Wasserfahrzeugs auszurichten ist. Günstigerweise ist das Gehäuse 1 stromlinienförmig ausgebildet, um den Wasserwiderstand zu minimieren.
[0029] Zur Befestigung des Gehäuses 1 am Rumpf 4 des Wasserfahrzeugs 5 (vgl. Fig. 7) dient ein Verbindungsflansch 6 des Gehäuses 1, der im montierten Zustand am Rumpf 4 anliegt. Die Befestigung erfolgt mittels eines ersten Gewindebolzens 7, der am Verbindungsflansch 6 angebracht ist, beispielsweise durch Anschweißen oder Einschrauben. Der Gewindebolzen 7 ist hohl ausgebildet, sodass die Versorgungs- und Ansteuerleitungen der Einrichtung durch diesen zugeführt werden können. Zur Abdichtung gegenüber dem Loch durch den Rumpf 4 dient eine Dichtung 8. Muttern 9, 10 zur Verschraubung sind ebenfalls dargestellt. Neben dieser Hauptbefestigung werden vorteilhafterweise noch Zusatzbefestigungen durchgeführt, zu welchem Zweck Bohrungen 11, 12 durch den Verbindungsflansch 6 vorgesehen sind, durch welche z.B. Schrauben in den Rumpf 4 eingeschraubt werden können.
[0030] Vom Elektromotor 2 ist ein Quer-Propeller 13 antreibbar, dessen Achse 14 quer, insbesondere rechtwinkelig, zur Längsachse des Gehäuses 1 bzw. zur Längsachse 3 des Wasserfahrzeugs 5 liegt und der somit in die Querrichtung 15 wirkt, die in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil angedeutet ist.
[0031] Der Quer-Propeller 13 ist in einem parallel zu seiner Achse 14 verlaufenden Durchgangskanal 16 durch das Gehäuse angeordnet, er stellt also einen Impeller oder Mantelpropeller dar.
[0032] Die Welle 17 des Quer-Propellers 13 ist von einem gehäusefesten Teil 18 (vgl. Fig. 2 und 3) drehbar gelagert (der Teil 18 kann Teil des Gehäuses 1 sein oder starr mit diesem verbunden sein). Somit wird der Quer-Propeller 13 vom Gehäuse 1 getragen.
[0033] Die Achse des Elektromotors 2 liegt parallel zur Längsachse 3 des Wasserfahrzeugs 5 bzw. des Gehäuses 1, d.h. der Elektromotor 2 ist längsschiffs in das Gehäuse 1 eingebaut. Die Längsachse des Elektromotors 2 steht rechtwinkelig zur Achse 14 des Quer-Propellers 13. Die Kraftübertragung erfolgt über ein Winkelgetriebe 19, welches insbesondere von einem Kegelradgetriebe gebildet wird.
[0034] Zwischen dem Elektromotor 2 und dem Quer-Propeller 13 ist eine Kupplung 20 angeordnet, deren Funktion weiter unten erläutert wird. Die Kupplung 20 kann in Form einer elektromagnetischen Kupplung ausgebildet sein.
[0035] Vom Elektromotor 2 ist weiters ein Längs-Propeller 21 antreibbar, dessen Achse 22 parallel zur Längsachse des Gehäuses 1 bzw. parallel zur Längsachse 3 des Wasserfahrzeugs 5 liegt. Der Längs-Propeller 21 wirkt somit in die Längsrichtung 23, die in Fig. 4 durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Die Längsrichtung 23 liegt parallel zur Hauptbewegungsrichtung 24 (geradeaus vorwärts) des Wasserfahrzeugs.
[0036] Die Welle 25 des Längs-Propellers 21 ist vom Gehäuse 1 oder einem hiermit starr verbundenen Teil drehbar gelagert. Der Längs-Propeller 21 wird somit vom Gehäuse 1 getragen.
[0037] In der Ausführungsform, wie sie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, ist der Längs-Propeller 21 von einer ringförmigen Ummantelung 26 umgeben, die am Gehäuse 1 befestigt ist. Der Längs-Propeller ist auf diese Weise als Impeller oder Mantelpropeller ausgebildet.
[0038] Der Längs-Propeller 21 ist mit dem Elektromotor 2 über eine Kupplung 27 verbunden, deren Funktion im Folgenden erläutert wird. Die Kupplung 27 ist vorzugsweise in Form einer elektromagnetischen Kupplung ausgebildet.
[0039] Ist die Kupplung 20 geschlossen und die Kupplung 27 geöffnet, so wird vom Elektromo- 3/9 österreichisches Patentamt AT507 419 B1 2010-05-15 tor 2 der Quer-Propeller 13 angetrieben und die Einrichtung wirkt in herkömmlicher Weise als Querstrahlruder. Je nach Drehrichtung des Elektromotors 2 kann ein Schub in Richtung Steuerbord oder Backbord bewirkt werden.
[0040] Ist die Kupplung 20 geöffnet und die Kupplung 27 geschlossen, so wird vom Elektromotor 2 der Längs-Propeller 21 angetrieben. Die Einrichtung wirkt nunmehr als Hilfsantrieb, wobei je nach Drehrichtung des Elektromotors ein Schub vorlich oder achterlich bewirkt werden kann.
[0041] Eine schematische Darstellung eines mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung ausgestatteten Wasserfahrzeugs 5 zeigt Fig. 7. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist hier im Bereich des Bugs außerschiffs stationär am Rumpf 4 angebracht. Im Bereich des Hecks befindet sich ein motorischer Hauptantrieb 29 zum Antrieb des Wasserfahrzeugs mit der Reisegeschwindigkeit. Der Hauptantrieb 29 kann insbesondere einen Verbrennungsmotor aufweisen.
[0042] Eine Montage der erfindungsgemäßen Einrichtung im Bereich des Hecks ist denkbar und möglich.
[0043] Die Einrichtung kann zum Manövrieren bei ausgeschaltetem Hauptantrieb des Wasserfahrzeugs 5 oder zumindest zur Unterstützung des Manövrierens bei niedrigen Geschwindigkeiten (unter 5 Knoten) eingesetzt werden.
[0044] In der Nähe einer An- und Ablegestelle kann der Hauptantrieb ausgeschaltet werden und das Wasserfahrzeug 5 nur mit der erfindungsgemäßen Einrichtung fortbewegt und feinfühlig gesteuert werden. Mit dem Längs-Propeller 21 kann hierbei das Wasserfahrzeug nicht nur vorwärts oder rückwärts bewegt werden, sondern auch, wenn es eine zu hohe Geschwindigkeit aufweist oder ein Winddruck das Wasserfahrzeug antreibt, eine Bewegung des Wasserfahrzeugs in Längsrichtung 23 abgebremst werden. Mit dem Querpropeller 13 kann bei einer Montage der Einrichtung im Bugbereich der Bug bzw. bei einer Montage im Heckbereich das Heck des Wasserfahrzeugs 5 nach Steuerbord oder Backbord bewegt werden.
[0045] In diesem Ausführungsbeispiel werden der Quer-Propeller 13 und der Längs-Propeller 21 vom Elektromotor wechselweise (sequentiell) angetrieben. Es ist also höchstens eine der Kupplungen 20, 27 gleichzeitig geschlossen.
[0046] Eine entsprechende Bedien- und Steuereinheit 30 für das Querstrahlruder mit Hilfsantrieb ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Ein Steuerknüppel 28 kann ausgehend von einer Nulllage in vier rechtwinkelig zueinander stehende Richtungen bewegt werden. Zwei entgegengesetzte Richtungen dienen zur Steuerung deren Funktion des Querstrahlruders also zur Steuerung des Quer-Propellers 13 (Schubrichtung Steuerbord und Backbord) und zwei rechtwinkelig hierzu stehende entgegengesetzte Richtungen dienen zur Steuerung des Hilfsantriebs also des Längs-Propellers 21 (Schubrichtung vorlich und achterlich).
[0047] Eine modifizierte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Folgende Unterschiede bestehen zum zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel: Zum Antrieb des Quer-Propellers 13 und zum Antrieb des Längs-Propellers 21 sind hier separate Elektromotoren 2, 2' vorgesehen. Kupplungen zwischen dem den Quer-Propeller 13 antreibenden Elektromotor 2 und dem Quer-Propeller 13 bzw. zwischen dem den Längs-Propeller 21 antreibenden Elektromotor 2' und dem Längs-Propeller 21 können hier entfallen.
[0048] Beide Elektromotoren 2, 2' sind vorzugsweise längsschiffs ins Gehäuse 1 eingebaut, ihre Achsen liegen also parallel zur Längsachse des Gehäuses 1.
[0049] Der Antrieb der Propeller 13, 21 kann wie zuvor beschrieben wechselweise (sequentiell) erfolgen. Es könnte hierzu eine Bedien- und Steuereinheit analog Fig. 5 vorgesehen sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auch in einfacherWeise eine zusätzliche parallele Ansteuerung möglich. Hierzu könnte eine Bedien- und Steuereinheit vorgesehen sein, bei der der Steuerknüppel 28 ausgehend von seiner Nullstellung in alle Richtungen bewegt werden kann, nach Art eines Joysticks. Die Funktionen des Querstrahlruders und des Hilfsantriebs können somit nicht nur sequentiell sondern auch gleichzeitig durchgeführt werden.
[0050] Bei Gleitern (Motorbooten) ragt der Bug während der Fahrt aus dem Wasser und die 4/9 österreichisches Patentamt AT507 419B1 2010-05-15 erfindungsgemäße Einrichtung gemäß einem der beschriebenen Ausführungsbeispiele befindet sich außerhalb der Wasserströmung. Bei einem langsamen Hafenmanöver ist sie voll funktionstüchtig.
[0051] Die Größe der erfindungsgemäßen Einrichtung kann an jede Bootsgröße angepasst werden, von größeren Jollen bis mittelgroßen Gleitern (Motorbooten) und Verdrängern (Segelschiffen).
[0052] Zum Antrieb des Quer-Propellers könnte auch mehr als ein Elektromotor 2 vorgesehen sein, beispielsweise zwei längsschiffs gereihte Elektromotoren, die sich beiderseits des Durchgangskanals 16 befinden.
[0053] Denkbar und möglich ist es mehr als einen Quer-Propeller 13 und/oder mehr als einen Längs-Propeller 21 vorzusehen, welche von einem gemeinsamen oder von mehreren Elektromotoren angetrieben werden.
[0054] Um die Drehrichtung des jeweiligen Propellers 13, 21 umzudrehen wäre es grundsätzlich denkbar und möglich anstelle der Umkehr der Drehrichtung des zugehörigen Elektromotors 2, 2' ein entsprechendes Umkehrgetriebe vorzusehen.
LEGENDE ZU DEN HINWEISZIFFERN 1 Gehäuse 2, 2' Elektromotor 3 Längsachse 4 Rumpf 5 Wasserfahrzeug 6 Verbindungsflansch 7 Gewindebolzen 8 Dichtung 9 Mutter 10 Mutter 11 Bohrung 12 Bohrung 13 Quer-Propeller 14 Achse 15 Querrichtung 16 Durchgangskanal 17 Welle 18 Teil 19 Winkelgetriebe 20 Kupplung 21 Längs-Propeller 22 Achse 23 Längsrichtung 24 Hauptbewegungsrichtung 25 Welle 26 Ummantelung 27 Kupplung 28 Steuerknüppel 29 Hauptantrieb 30 Bedien- und Steuereinheit 5/9

Claims (9)

  1. österreichisches Patentamt AT507 419B1 2010-05-15 Patentansprüche 1. Querstrahlruder für ein Wasserfahrzeug mit einem Gehäuse (1), mindestens einem im Gehäuse (1) angebrachten Elektromotor (2, 2') und mindestens einem quer zur Längsachse (3) des Wasserfahrzeugs (5) wirkenden Quer-Propeller (13), dadurch gekennzeichnet, dass das Querstrahlruder zusätzlich mit mindestens einem in Richtung der Längsachse (3) des Wasserfahrzeugs (5) wirkenden Längs-Propeller (21) ausgestattet ist.
  2. 2. Querstrahlruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Längs-Propeller (21) vom gleichen Elektromotor (2) wie der Quer-Propeller (13) antreibbar ist, wobei der Quer- und der Längs-Propeller (13, 21) jeweils über eine Kupplung (20, 27) mit dem Elektromotor (2) verbindbar und von diesem trennbar sind.
  3. 3. Querstrahlruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Quer-Propeller (13) und der Längs-Propeller (21) jeweils von einem eigenen Elektromotor (2, 2') antreibbar sind, wobei sowohl der Elektromotor (2) zum Antrieb des Quer-Propellers (13) als auch der Elektromotor (2') zum Antrieb des Längs-Propellers (21) im Gehäuse (1) angeordnet sind.
  4. 4. Querstrahlruder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querpropeller (13) vom Gehäuse (1) getragen ist.
  5. 5. Querstrahlruder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querpropeller (13) in einem quer zur Längsachse (3) des Wasserfahrzeugs (5) verlaufenden Durchgangskanal (16) durch das Gehäuse (1) angeordnet ist.
  6. 6. Querstrahlruder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Längs-Propeller (21) vom Gehäuse (1) getragen ist.
  7. 7. Querstrahlruder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Welle (25), an der der Längs-Propeller (21) angeordnet ist, im Gehäuse (1) oder in einem mit diesem starr verbundenen Teil drehbar gelagert ist.
  8. 8. Querstrahlruder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (1) eine den Längs-Propeller (21) ringförmig umgebende Ummantelung (26) befestigt ist.
  9. 9. Querstrahlruder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) außerschiffs stationär am Rumpf (4) angebracht ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 6/9
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