Schiffssteuerruder Die Erfindung bezieht sich auf ein Schiffssteuerru der, bestehend aus mehreren Ruderteilen, d. h. einem - im Querschnitt gesehen - zwischen den Enden dreh bar gelagerten Hauptruder und einer an dem Haupt ruder aasgelenkten und steuerbaren Flosse.
Bei den Ruderanlagen ist man bestrebt, bei Extrem lage der Ruder den Vorschub so weit aufzuheben und in Querkraft umzuwandeln, dass die Durchmesser der Drehkreise zufriedenstellend sind. Bei grossen Ruder ausschlägen ergibt sich weniger eine Umwandlung des Schubes in Querkraft als eine Vernichtung desselben durch Abbremsen. Hierbei versucht man bei Mehr flächenanlagen, durch eine bestimmte Stellung der ein zelnen Flächen zueinander, die Ablenkung der Strömung zu verbessern. Es bleibt jedoch das Verhältnis von Querkraft zu Schub gering. Man hat schon vorgeschla gen, bei einer verhältnismässig kleinen Anstellung des Ruders zur Strömung den Vorschub wesentlich für die Querkraft dadurch auszunutzen, dass das Hauptruder mit einer aasgelenkten steuerbaren Flosse versehen wird.
Bei einem Ausschlag des Hauptruders um einen be stimmten Winkel soll die Flosse um den doppelten Be trag des Winkels zur Schiffslängsebene gerechnet ver stellt werden, um die Strömung umlenken zu können. Ein einigermassen günstiges Ergebnis bei der Ausbil dung des Flossenruders lässt sich jedoch nur dadurch erreichen, dass der Vorschneider des Hauptruders be trächtlich grösser als üblich ausgeführt wird. Er erreicht hierbei eine grössere Länge als der Abstand der Dreh achse des Hauptruders zu dem Anlenkpunkt der Flosse. Auch bei diesem einflächigen Flossenruder ist die Um wandlung des Vorschubes in Querkraft noch begrenzt.
Aufgabe der Erfindung ist, das Schiffssteuerruder der anfangs genannten Art zu einem Hochleistungs- ruder bei wesentlicher Verminderung des Leistungsver lustes weiter zu entwickeln, den Wirkungsgrad zu ver- bessern, die Kraft für das Ruderlegen gering zu halten und kurze Steuerzeiten zu ermöglichen.
Das Schiffs- steuerruder gemäss der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei Aaslenkung je einer Flosse an den Enden des heckwärts der Schiffsschraube angeordneten dreh baren Hauptruders die Flossen mit ihrem Querschnitts profil deckungsgleich ausgebildet sind und die Ruder teile bei Drehen des Hauptruders nach der gleichen Seite derselben und in Richtung zur Schiffsschraube so weit drehbar angeordnet sind, dass mindestens ein Ruderteil bis mindestens zu einem Winkel von 90 zur Längsachse der Schiffsschraube schwenkbar ist. Bei ei nem Einflächenruder kann die Drehachse des Haupt ruders vorteilhaft aussermittig an demselben angebracht sein.
Bei Verwendung von zwei Schiffssteuerrudern kann zu jeder Seite der Längsachse der Schiffsschraube je ein Hauptruder mit zwei aasgelenkten und steuerbaren Flossen angeordnet sein, wobei diese Schiffssteuerruder spiegelbildlich zur Längsachse der Schraube ver- schwenkbar sein können. Hierbei kann die Drehachse des Hauptruders in der Mitte desselben vorgesehen sein, wobei die Achsen der Hauptruder im Abstand etwa des Durchmessers der Schiffsschraube angeordnet sein können.
Durch eine solche Ausbildung des Schiffssteuerru ders werden hohe Steuerquerschubkräfte bei geringem Ruderlegungsausschlag erreicht. Man erzielt eine hohe Steuerleistung auch bei geringer Fahrt. Schon bei einer geringen Anstellung des erfindungsgemässen Flossen ruders werden hohe Querschubkräfte ausgelöst, wobei der Kraftaufwand des Steuermanns gering gehalten wird. Durch die weitgehende Umwandlung des Vor schubes in Querkraft wird ein hoher Wirkungsgrad erzielt. Das Schiff spricht empfindlich auf eine schon geringe Verstellung des Ruders an. Es lassen sich äus- serst enge Wendekreise erzielen.
In dem Extremfall ist ein Drehen auf der Stelle möglich. Ferner können, die, insbesondere bei der Kanalfahrt hinderlichen Sei tenruder entfallen. Bei einem Doppelruder ist ein Dre hen des Schiffes mit gleichzeitiger Rückwärtsfahrt durchführbar. Durch geringe Verstellung der Ruder schäfte nach Backbord bzw. Steuerbord werden sofort entsprechende Querschubkräfte frei, ohne dass es wie bisher erforderlich ist, die Ruder über den Drehbereich von Extremlage Backbord nach Extremlage Steuerbord zu drehen.
Vorteilhaft kann bei dem Schiffssteuerruder mit zwei angelenkten Flossen eine ortsfeste Scheibe ausser- mittig zur Drehachse des Schiffsruders angeordnet sein. Um diese Scheibe können Ringe drehbar gelagert sein, von denen Gelenkarme radial abgehen, die mittels Len ker mit den Drehachsen der Flossen verbunden sind. Dadurch kann das Ruder mit den zwei steuerbaren Flossen um 360 gedreht werden. Es kann auch eine Flosse durch einen aussermittig gelagerten Ring ange stellt werden, während die Anstellung der anderen Flos se von der ersteren durch ein Gestänge abgeleitet wer den kann.
Auf diese Weise erhält man eine hoch wirksame Ruderanlage. In der 90 -Ruderlage heben sich die Sei tenkräfte bzw. Ruderschaftsmomente auf, so dass der Steuermann vollständig entlastet wird und mit ein paar Umdrehungen am Steuerrad sehr grosse Backbord- und Steuerbord-Ruderquerkräfte freimachen kann, ohne von Extrem-Backbord auf Extrem-Steuerbord gehen zu müssen. Da die Flossen in ihrem Querschnittsprofil deckungsgleich sind, kann beliebig die eine oder andere Flosse des Hauptruders in der Geradeausfahrt zu der Schraube oder entgegengesetzt liegen.
Dadurch lassen sich die Steuerzeiten aus der jeweiligen Extremlage um fast die Hälfte verkürzen. Bei drohender Gefahr, ins besondere in der Flussschiffahrt bei Talfahrt, kann eine sehr hohe Stoppleistung dadurch erzielt werden, dass die Ruder auf 90 gelegt und der Motor umgesteuert wird. Wenn das Fahrzeug auf diese Weise abgestoppt wird, kann die Maschine bei gleicher Ruderlage wie der auf Voraus umgesteuert werden, wodurch Rück wärtsschub und Steuerimpuls nach Steuerbord oder Backbord bei gleichem Schraubendrehsinn gewährlei stet sind. Das Fahrzeug kann somit sehr schnell stän- diggemacht werden.
Weiterhin kann ein Drehen auf der Stelle in kürzester Zeit aufgrund des Wirksamwer dens sehr hoher Ouerschubkräfte bei einer Lage von etwa 40 bis 50 des Hauptruders erreicht werden. Es ist ferner eine Strahlumlenkung bei Verdrehung der Drehachse des Hauptruders um 90 und somit eine Rückwärtsfahrt ohne Umsteuern des Hauptmotors und bei gleichbleibendem Drehsinn der Schraube, wie bei der Voraus-Fahrt möglich. Dies ist besonders für Fahr zeuge wichtig, die mit einem Schiffswendegetriebe aus gerüstet sind, wobei die Schraube in der Notschaltung nur für die Vorausfahrt benutzt werden kann.
Das sogenannte Ständigmachen des Schiffes ist insbesondere bei der Talfahrt, vornehmlich bei Schub schiffen und aus Schleppkahn und Motorschiff zusam mengestellten Schubverbänden von Bedeutung. Es er geben sich kürzeste Steuerzeiten für den Querschub von Steuerbord nach Backbord und umgekehrt, da das volle Ausdrehen der Ruder von Extremlage-Steuerbord zur Extremlage-Backbord überflüssig wird.
Es ist ferner ein Drehen mit gleichzeitiger Rückwärtsfahrt zu errei- chen. Das Stoppen und die Rückwärtsfahrt mit teil weise ausgetauchter Schiffsschraube bei 90 -Stellung des Ruders ist vornehmlich bei Fahrten ohne Ballast, ins besondere bei Niedrigwasser erwünscht.
Diese Ruder eigenschaft ist für das Einfahren in eine Kanalschleuse von besonderer Bedeutung, da es mitunter vorkommt, dass eine auf Rückwärts umgesteuerte Maschine auf Vorwärts anspringt, wodurch beispielsweise Schleusen tore o. dgl. beschädigt werden. Im Notfall, insbesondere bei Talfahrt, ergibt sich bei der 90 -Lage eine hohe Stoppleistung, die die übliche Rückwärtsleistung der Schiffsschraube zusätzlich unterstützt. Selbst bei begin nender geringer Rückwärtsfahrt entstehen hierbei keine Leistungsverluste für die Schraube.
Ferner lässt sich ein rechtwinkliges Umfahren von kubischen Schwimm körpern leicht und einfach durchführen, was insbeson- dere im Hafenbetrieb wichtig ist.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele nachstehend erläu tert.
Fig. 1 zeigt eine einfache, d. h. Einflächen-Ruder- einlage gemäss der Erfindung in Draufsicht bei ver schiedenen Stellungen des Flossenruders.
In Fig. 2 ist eine Doppelruderanlage mit dem Flos- senruder gemäss der Erfindung in Draufsicht schema tisch in verschiedenen Stellungen dargestellt.
Fig. 3 zeigt einen Aufriss, zum Teil im Schnitt, des in der Fig. 2 verwendeten Steuergestänges für das Flos- senruder gemäss der Linie III-111 der Fig. 4.
Fig.4 ist eine Draufsicht auf das Steuergestänge nach der Linie IV-IV der Fig. 3 bei einer Doppelruder anlage.
Das verhältnismässig dicht an der Schiffsschraube 10 angeordnete Ruder 1 ist dreiteilig ausgebildet und besteht aus dem Hauptruder 4, einer hinteren Flosse 5 und einer vorderen Flosse 3. Die Verbindung der Flos sen 3 und 5 mit dem Hauptruder 4 erfolgt vorteilhaft mittels klavierbandartiger Scharniere 6. Das Haupt ruder 4 ist mittels Ruderschaft 2 drehbar; der Ruder schaft kann an dem Hauptruder in bezug auf die Längs achse desselben aussermittig oder auch mittig angrei fen.
Die beiden Flossen sind an ihrer Oberseite mit je einem Lenker 7 bzw. 8 in der Scharnierachse als Be zugspunkt drehfest verbunden. Die beiden Lenker 7 und 8 weisen in entgegengesetzte Richtungen und sind durch eine zur Hauptachse des Hauptruders diagonal verlau fende Stange 9 gelenkig miteinander verbunden. Hier bei können die Anlenkstellen der Stange 9 an den Len ker 7 bzw. 8 durch in den Lenkern angeordnete Boh rungen versetzbar sein, wodurch die zwischen den Flos sen und dem Hauptruder gebildeten Winkel beeinfluss bar sind.
Ein Steuerarm 11 kann an einem der Lenker 7 oder 8 angreifen und ist mit dem anderen Ende bei 12 am Schiffsrumpf ortsfest gelagert: Bei Drehen des Hauptruders um den Ruderschaft 2 werden die Flos sen nach der gleichen Seite des Hauptruders und in Richtung zur Schiffsschraube 10 geschwenkt, wodurch eine stark gekrümmte Fläche entsteht, welche die Strö mung mit einem hohen Wirkungsgrad umlenkt. Beim Einflächenruder beträgt der hintere Flossenanstellwin- kel, bezogen auf die Schiffslängsachse vorteilhaft 90 bzw. 110 und mehr je nach Stromgeschwindigkeit.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Anstellwinkel der vorderen Flosse Alfa gleich 30 , der Anstellwinkel für das Hauptruder Beta gleich 60 und der Anstellwinkel für die hintere Flosse Gamma gleich 90 , bei welchen Winkeln das Wasser rechtwinklig zur Schiffslängsachse abgeleitet wird.
Der höchste Wirkungs grad bezogen auf die Querschubleistung wird bei Beta = 37 - 40 , Alfa etwa 20 und Gamma etwa 60 er reicht. Zur Erzielung besonderer Effekte können diese Anstellwinkel geändert werden.
Jede Flosse kann auch ein selbständiges Steuer gestänge für sich erhalten, wobei der an dem Lenker jeder Flosse angreifende Steuerarm für sich mit dem anderen Ende ortsfest gelagert ist. Hierbei können die Lenker der beiden Flossen nach derselben Seite des Hauptruders liegen, während die ortsfesten Punkte zu beiden Seiten des Hauptruders anzubringen sind.
Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist eine Doppel ruderanlage veranschaulicht. Hierbei ist das Betäti gungsgestänge für die an dem Hauptruder 4 angelenk- ten Flossen 3 und 5 so geändert, dass statt des Steuer- arms 11 bei der Ausführungsform der Fig. 1 an der ortsfesten Lagerstelle 12 eine feststehende Scheibe 13 angeordnet ist, durch die die drehbare Schaftwelle 2 des Hauptruders 4 hindurchführt. Die feststehende Scheibe 13 liegt aussermittig zu der Schaftwelle 2.
An der feststehenden Scheibe 13 sind zwei Lagerringe 14 und 15 übereinander angeordnet, die an der Scheibe 13 geführt und frei drehbar sind. An jedem Lagerring 14 bzw. 15 ist ein Lenkarm 16 bzw. 17 fest ange bracht, der in radialer Richtung von dem Lagerring abgeht: Das freie Ende der Lenkarme 16 und 17 ist mittels der zwischengeschalteten und angelenkten Len ker 7 und 8 mit den Flossen 3 und 5 verbunden. Bei dem anderen Flossenruder ist das Lenkgestänge ent sprechend spiegelbildlich angeordnet. Bei Drehung des Hauptruders 4 mittels der Schaftwelle 2 bewegen sich die Scharnierachsen 6 auf einem entsprechenden Kreis um die Mitte der Schaftwelle 2.
Hierbei werden je weils die Gestängeteile 17, 8 und 7, 16 mitgenommen. Da sich die Lagerringe 14 und 15 zu der Schaftwelle 2 aussermittig um die feststehende Scheibe 13 bewegen, erfolgt eine zwangsmässige Steuerung und Schwenkung der Flossen 3 und 5 nach der gleichen Seite des Haupt ruders und in Richtung zur Schiffsschraube 10. Bei dieser Ausbildung des Steuergestänges ist jede Flosse einzeln angelenkt. Es ergeben sich abweichend vom Gestängeantrieb zwangsläufig Anstellwinkel, die nicht proportional sind.
Die verhältnismässig grossen Ab messungen der aussermittig liegenden feststehenden Scheibe 13 und der sich um diese drehenden Ringe 14 und 15 gewährleisten eine grosse Stabilität und hohe Lebensdauer. Bei einer evtl. Beschädigung der äusse- ren Flosse wird die Kraft über den Lenkarm auf den aussermittig gelagerten Ring abgeleitet. Da der Ring frei drehbar ist, sind lediglich die Lenkarme bzw. die Lenkerbolzen der Gefahr einer Beschädigung ausge setzt.
Die Winkel Delta und Epsylon zwischen dem Hauptruder und der jeweiligen Flosse können verschie den gross ausgelegt werden. Bei dem dargestellten Bei spiel ergibt sich ein Winkel Delta = 141', Beta = 90 und Epsylon = 127 . Zur Erzielung einer grösseren Strahlumlenkung können die Winkel auch geändert wer den, beispielsweise für den Winkel Delta und Epsylon mit dem Bereich von etwa 150 bis 120 .
Durch vor bestimmte Anstellwinkel lässt sich zusätzlich erreichen, dass der Wasseraustrittsquerschnitt zwischen den bei den Rudern aus der 90 -Lage heraus möglichst schnell gross wird. Man erhält eine verhältnismässig schnelle und möglichst grosse Ruderöffnung durch geringe Ver stellung der Ruderschäfte und erzielt somit eine relativ hohe Querschubkraft.
Die Schaftwellen 2 der Hauptruder 4 befinden sich bei der Doppelruderanlage vorzugsweise in der Mitte der Ruderlängsachse. Vorteilhaft sind an dem Haupt ruder und auch an den Flossen beidseitig oben und unten querliegende Platten, d. h. Endscheiben zur Er höhung der Rückschubkräfte bei der Strahlumlenkung angebracht. So kann oberhalb des Hauptruders 4 die Querplatte 18 und unten die Querplatte 19 vorgese hen sein, welche mit der Schaftwelle 2 verbunden sind. Jede Flosse 3 und 5 erhält oben eine Querplatte 20 bzw. 21 für sich. Die untere Querplatte 19 kann sich auch über den Bereich der Flossen 3 und 5 erstrecken.
Über die Höhe des oder der Ruder verteilt können weitere Querplatten angebracht sein, die parallel mit den Endplatten sind. Die Querplatten können horizon tal oder von den Horizontalen abweichend angeordnet werden. Es ist zweckmässig, in der Nullgrad-Ruderlage die Längsachsen des Hauptruders 4 und der Flossen 3, 5 nach hinten leicht angestellt anzuordnen, wie durch die Linien 22 und 23 (Fig. 2) angedeutet ist. Dadurch wird eine leichtere und geräuscharme Verstellung er zielt. Das Gestänge 9 mit den Lenkern 7 und 8 kann auch an jeder anderen Stelle horizontal nach unten verschoben angebracht sein, wobei das Hauptruder 4 entsprechend auszubilden ist und die Stange 9 das Hauptruder durchquert.
Zum Antrieb der Flossenver- stellung muss dann das Gestänge 11 mit dem Fest punkt 12 einerseits und andererseits mit einem zusätz lichen Lenker 7 oder 8 betätigt werden.
Man kann auch die Verstelleinrichtung des Gestän ges mit derjenigen der exzentrisch gelagerten Ringe ver einigen, z. B. indem die eine Flosse durch einen exzen trisch gelagerten Ring angestellt wird und die Anstel lung der anderen Flosse von der ersteren durch ein Gestänge abgeleitet wird. Dadurch können die Winkel Delta und Epsylon jeweils gleich gross gehalten wer den.
In der 90 -Lage des Hauptruders bezogen auf die Schiffslängsachse können beide Flossen denselben Winkel, vorzugsweise etwa 135 einnehmen: Der-gröss- te Querschub wird abhängig von dem Antriebsmecha nismus für die Flossen bei einem Winkel Beta gleich etwa 36 bis 50 erzielt.
Das gesamte Ruder, bestehend aus Hauptruder und den beiden Flossen, soll abmessungsmässig in der Flä che - in Ansicht gesehen (Fig. 3) - etwa mit gleichen Seitenlängen d. h. etwa quadratisch ausgebildet sein, wobei die Höhe des Ruders zwischen den Endplatten mindestens dem Propeller-Durchmesser entspricht. Die Länge jeder Flosse beträgt vorteilhaft etwa die Hälfte der Länge des Hauptruders.
Die erfindungsgemässe Ruderanlage ist nicht nur für das Heck des Schiffes, sondern auch für den Bug desselben geeignet. Die zusätzliche Ausrüstung mit ei ner Buganlage bei Binnen- und Seeschiffen ist von er heblicher Bedeutung: bei der Durchführung von An- und Ablegemanövern, bei Fahren bei Schlechtwetter lage, insbesondere als Leerfahrt mit Wind, bei drohen der Havarie und bei sonstigen Notfällen. Die Ruder können eine schuppenartige Beplattung aufweisen, die konvex und konkav bzw. konvex-konkav und konkav konvex ineinandergreifen und unter Umständen mit ela- stischem Material, z. B.
Gummi oder Kunststoff über zogen sein können.
Die erfindungsgemässe Ruderanlage ist auch bei Mehrflächenanlagen, insbesondere für Mehrschrauben schiffe mit auf gleicher Querschnittslinie liegenden Ru derschäften geeignet. Das Mittelruder kann aus dieser Querlinie versetzt der Schiffsschraube zugewandt bzw. abgewandt angebracht sein. Auch für Schleppkähne ist das erfindungsgemässe Mehrflossenruder angebracht.
Ship steering rudder The invention relates to a ship steering rudder, consisting of several rudder parts, d. H. one - seen in cross section - between the ends rotatably mounted main rudder and one on the main rudder steered and controllable fin.
With the rudder systems, efforts are made to cancel the advance in the extreme position of the rudder and to convert it into transverse force so that the diameter of the turning circles is satisfactory. With large rudder deflections, there is less a conversion of the thrust into lateral force than a destruction of the same by braking. In the case of multi-area systems, attempts are made to improve the deflection of the flow by positioning the individual areas in a certain position relative to one another. However, the ratio of transverse force to thrust remains low. It has already been proposed that, with a relatively small adjustment of the rudder to the flow, the advance should be used essentially for the transverse force by providing the main rudder with a steered controllable fin.
When the main rudder deflects by a certain angle, the fin should be adjusted by double the amount of the angle to the longitudinal plane of the ship in order to be able to deflect the flow. A reasonably favorable result in the formation of the fin rudder can, however, only be achieved by making the pre-cutter of the main rudder considerably larger than usual. It reaches a greater length than the distance between the axis of rotation of the main rudder and the pivot point of the fin. Even with this single-sided fin rudder, the conversion of the feed into lateral force is still limited.
The object of the invention is to further develop the ship's rudder of the type mentioned at the beginning into a high-performance rudder with a substantial reduction in power loss, to improve the efficiency, to keep the power for the rudder low and to enable short control times.
The ship's rudder according to the invention is characterized in that when a fin is steered at each end of the rotatable main rudder arranged stern of the propeller, the fins are congruent with their cross-sectional profile and the rudder parts are congruent when the main rudder is turned to the same side the same and so far rotatable in the direction of the propeller that at least one rudder part can be pivoted up to at least an angle of 90 to the longitudinal axis of the propeller. In the case of a single-surface rudder, the axis of rotation of the main rudder can advantageously be attached to the same off-center.
When using two ship rudders, a main rudder with two steered and controllable fins can be arranged on each side of the longitudinal axis of the propeller, whereby these ship rudders can be pivoted in a mirror image to the longitudinal axis of the propeller. Here, the axis of rotation of the main rudder can be provided in the middle of the same, wherein the axes of the main rudder can be arranged at a distance approximately equal to the diameter of the propeller.
Such a design of the ship's rudder rudder enables high transverse control thrusts to be achieved with a small rudder deflection. A high level of control is achieved even at low speeds. Even with a slight adjustment of the fin rudder according to the invention, high transverse thrust forces are triggered, the effort of the helmsman being kept low. A high degree of efficiency is achieved through the extensive conversion of the forward thrust into lateral force. The ship responds sensitively to even a slight adjustment of the rudder. Extremely tight turning circles can be achieved.
In the extreme case, turning on the spot is possible. Furthermore, the tenruder, which is a hindrance when navigating the canal, can be omitted. With a double rudder, the ship can be rotated with simultaneous reverse travel. By slightly adjusting the rudder shafts to port or starboard, corresponding transverse thrust forces are immediately released, without the need, as before, to turn the rudder over the range of rotation from extreme port to extreme starboard.
In the case of the ship's rudder with two hinged fins, a stationary disk can advantageously be arranged off-center to the axis of rotation of the ship's rudder. Rings can be rotatably mounted around this disc, from which articulated arms extend radially and are connected to the axes of rotation of the fins by means of Len ker. This allows the rudder to be rotated 360 with the two controllable fins. One fin can also be set by an eccentrically mounted ring, while the setting of the other fin can be derived from the former by a linkage.
In this way a highly effective steering gear is obtained. In the 90 rudder angle, the lateral forces or rudder shaft moments cancel each other out, so that the helmsman is completely relieved and can release very large port and starboard rudder lateral forces with a few turns of the steering wheel without going from extreme port to extreme starboard to have to. Since the fins are congruent in their cross-sectional profile, one or the other fin of the main rudder can be in the straight ahead direction to the propeller or opposite.
As a result, the control times can be shortened by almost half from the respective extreme situation. In the event of imminent danger, especially in river navigation when going downhill, a very high stopping power can be achieved by setting the rudder to 90 and reversing the motor. If the vehicle is stopped in this way, the machine can be reversed to advance with the same rudder position as the one, whereby backward thrust and control pulse to starboard or port side are guaranteed with the same screw rotation direction. The vehicle can therefore be brought to a standstill very quickly.
Furthermore, turning on the spot can be achieved in a very short time due to the very high overthrust forces in a position of about 40 to 50 of the main rudder due to the effective effect. It is also possible to deflect the beam when the axis of rotation of the main rudder is rotated by 90 and thus to drive backwards without reversing the main motor and with the screw turning the same direction as when moving ahead. This is particularly important for vehicles that are equipped with a ship reversing gear, the screw in the emergency shift can only be used for the advance.
The so-called stabilization of the ship is particularly important when going downhill, especially when pushing ships and pushing convoys made up of barges and motor ships. It gives the shortest control times for the lateral thrust from starboard to port and vice versa, since the full turning of the rudder from extreme position starboard to extreme position port is superfluous.
Furthermore, turning with simultaneous reverse travel is to be achieved. Stopping and reversing with the propeller partially submerged at the rudder's 90 position is primarily desirable when cruising without ballast, especially when the water is low.
This rudder property is of particular importance when entering a canal lock, as it sometimes happens that a reverse-reversed machine jumps to forward, which, for example, lock gates or the like are damaged. In an emergency, especially when going downhill, the 90 position results in a high stopping power, which additionally supports the usual reverse power of the propeller. Even when reversing slightly, there is no power loss for the screw.
Furthermore, a right-angled bypassing of cubic floats can be carried out easily and simply, which is especially important in port operations.
The invention is tert erläu below with reference to the embodiments shown in the drawing.
Fig. 1 shows a simple, i.e. H. Single-surface rudder insert according to the invention in plan view with different positions of the fin rudder.
In FIG. 2, a double rudder system with the fin rudder according to the invention is shown schematically in different positions in a top view.
FIG. 3 shows an elevation, partly in section, of the control linkage used in FIG. 2 for the fin rudder along the line III-111 in FIG.
Fig.4 is a plan view of the control linkage along the line IV-IV of Fig. 3 in a double rudder system.
The rudder 1, which is arranged relatively close to the propeller 10, is designed in three parts and consists of the main rudder 4, a rear fin 5 and a front fin 3. The connection of the fins 3 and 5 with the main rudder 4 is advantageously carried out by means of piano-like hinges 6 Main rudder 4 is rotatable by means of rudder shaft 2; the rudder shaft can attack the main rudder eccentrically or centrally with respect to its longitudinal axis.
The two fins are rotatably connected at their top with a link 7 or 8 in the hinge axis as a loading point of reference. The two links 7 and 8 point in opposite directions and are articulated to one another by a rod 9 extending diagonally to the main axis of the main rudder. Here at the articulation points of the rod 9 on the Len ker 7 and 8 ments arranged in the handlebars be displaceable, whereby the angle formed between the Flos sen and the main rudder can be influenced.
A control arm 11 can attack one of the control arms 7 or 8 and the other end is fixedly mounted on the ship's hull at 12: When the main rudder is rotated around the rudder post 2, the fins are pivoted to the same side of the main rudder and in the direction of the propeller 10 , creating a strongly curved surface that deflects the flow with high efficiency. With the single-surface rudder, the rear fin angle of attack, based on the ship's longitudinal axis, is advantageously 90 or 110 and more, depending on the current speed.
In the illustrated embodiment, the angle of attack of the front fin Alfa is 30, the angle of attack for the main rudder Beta is 60 and the angle of attack for the rear fin Gamma is 90, at which angles the water is diverted at right angles to the ship's longitudinal axis.
The highest degree of efficiency in relation to the transverse thrust is achieved with Beta = 37 - 40, Alfa around 20 and Gamma around 60. These angles of attack can be changed to achieve special effects.
Each fin can also receive an independent control linkage for itself, with the control arm acting on the link of each fin being fixedly mounted at the other end. Here, the handlebars of the two fins can be on the same side of the main rudder, while the fixed points are to be attached to both sides of the main rudder.
In the embodiment of FIG. 2, a double steering system is illustrated. Here, the actuation linkage for the fins 3 and 5 articulated on the main rudder 4 is modified so that instead of the control arm 11 in the embodiment of FIG. 1, a stationary disk 13 is arranged at the stationary bearing point 12 through which the rotatable shaft shaft 2 of the main rudder 4 passes through. The stationary disk 13 is eccentric to the shaft shaft 2.
On the stationary disk 13, two bearing rings 14 and 15 are arranged one above the other, which are guided on the disk 13 and freely rotatable. On each bearing ring 14 or 15, a steering arm 16 or 17 is permanently attached, which extends from the bearing ring in the radial direction: The free end of the steering arms 16 and 17 is connected to the fins 3 by means of the interposed and articulated handlebars 7 and 8 and 5 connected. In the other fin rudder, the steering linkage is arranged accordingly in mirror image. When the main rudder 4 is rotated by means of the shaft shaft 2, the hinge axes 6 move on a corresponding circle around the center of the shaft shaft 2.
Here, the rod parts 17, 8 and 7, 16 are taken along each Weil. Since the bearing rings 14 and 15 move eccentrically to the shaft shaft 2 around the fixed disc 13, there is a compulsory control and pivoting of the fins 3 and 5 on the same side of the main rudder and in the direction of the propeller 10. In this design, the control rod is each fin is articulated individually. Deviating from the linkage drive, angles of attack that are not proportional result inevitably.
The relatively large dimensions from the off-center fixed disk 13 and the rings 14 and 15 rotating around these ensure great stability and a long service life. If the outer fin is damaged, the force is transferred to the off-center ring via the steering arm. Since the ring is freely rotatable, only the steering arms or the link bolts are at risk of damage.
The angles Delta and Epsylon between the main rudder and the respective fin can be designed in different sizes. In the example shown, the angle Delta = 141 ', Beta = 90 and Epsylon = 127. To achieve a greater deflection of the beam, the angles can also be changed, for example for the Delta and Epsylon angles with the range from about 150 to 120.
With certain angles of attack, it can also be achieved that the water outlet cross-section between the oars from the 90-position increases as quickly as possible. A relatively fast rudder opening that is as large as possible is obtained by slightly adjusting the rudder shafts and thus achieves a relatively high transverse thrust.
In the double rudder system, the shaft shafts 2 of the main rudder 4 are preferably located in the middle of the longitudinal axis of the rudder. Advantageous are on the main rudder and also on the fins on both sides above and below transverse plates, d. H. End plates attached to heighten the return forces when the beam is deflected. Thus, above the main rudder 4, the transverse plate 18 and below the transverse plate 19 can be vorgese hen, which are connected to the shaft shaft 2. Each fin 3 and 5 has a transverse plate 20 and 21 for itself at the top. The lower transverse plate 19 can also extend over the area of the fins 3 and 5.
Distributed over the height of the rudder or rudders, further transverse plates can be attached, which are parallel to the end plates. The transverse plates can be arranged horizontally or deviating from the horizontal. It is advisable to arrange the longitudinal axes of the main rudder 4 and the fins 3, 5 slightly to the rear in the zero degree rudder position, as indicated by the lines 22 and 23 (FIG. 2). This makes adjustment easier and quieter. The linkage 9 with the links 7 and 8 can also be attached at any other point shifted horizontally downwards, the main rudder 4 being designed accordingly and the rod 9 crossing the main rudder.
To drive the fin adjustment, the linkage 11 must then be actuated with the fixed point 12 on the one hand and with an additional link 7 or 8 on the other hand.
You can also the adjustment of the rod with that of the eccentrically mounted rings some ver, z. B. by one fin is employed by an eccentrically mounted ring and the establishment of the other fin is derived from the former by a linkage. This means that the Delta and Epsylon angles can be kept the same size.
In the 90 position of the main rudder in relation to the ship's longitudinal axis, both fins can assume the same angle, preferably about 135: the greatest transverse thrust is achieved at an angle beta equal to about 36 to 50, depending on the drive mechanism for the fins.
The entire rudder, consisting of the main rudder and the two fins, should be dimensionally in the area - seen in view (Fig. 3) - with approximately the same side lengths d. H. be approximately square, the height of the rudder between the end plates at least corresponds to the propeller diameter. The length of each fin is advantageously about half the length of the main rudder.
The steering system according to the invention is not only suitable for the stern of the ship, but also for the bow of the same. The additional equipment with a bow system on inland and seagoing vessels is of considerable importance: when carrying out berthing and casting off maneuvers, when driving in bad weather, especially when empty with wind, when there is a threat of an average and in other emergencies. The rudders can have a scale-like plating that interlocks convex and concave or convex-concave and concave-convex and possibly with elastic material, e.g. B.
Rubber or plastic can be drawn over.
The rudder system according to the invention is also suitable for multi-surface systems, in particular for multi-screw ships with ruined shafts lying on the same cross-sectional line. The center rudder can be offset from this transverse line, facing or facing away from the propeller. The multi-fin rudder according to the invention is also appropriate for barges.