Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerruder für Wasser- und Luftfahrzeuge gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Bei Segelschiffen kennt man den Effekt, dass bei Einfall von Böen oder bei Strömungen im Wasser die Steuereigenschaften des Fahrzeuges verloren gehen. Dies als Folge des Abreissens von Strömung oder Wirbeln hinter dem Steuerruder. Daraus ergab sich dann das sogenannte "In-den-Wind-schiessen" das oftmals zu gefährlichen Situationan und zu einer absolut unkontrollierbaren Fahrlage führen konnte.
Ähnliche Beobachtungen können auch bei Luftfahrzeugen beobachtet werden. Diese führen zu unkontrollierbaren Flugsituationen. Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, Mittel zu schaffen, durch die das Steuern und das Fahrverhalten von Wasser- und Luftfahrzeugen verbessert werden könnte.
Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruches 1 erreicht.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Steuerruders mit einer Heckpartie eines Segelschiffes,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Steuerruders allein in einer ersten Ausführungsform, und
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Steuerruders allein in einer zweiten Ausführungsform.
Durch Anbringen von Leitflügeln 11, 12, 13, 14 in beispielsweise paariger Anordnung an einem Steuerruder 10 eines Schiffes 1 von dem das Heck und die Ruderwelle 2 dargestellt sind, wird das Steuer- und Fahrverhalten entscheidend verbessert. Als Leitflügel 11-14 sind in diesen Beispielen Finnen vorgesehen, wie sie von den Windsurf-Brettern bekannt sind.
Gemäss Fig. 1 und 2 stehen diese Leitflügel senkrecht zur Rudermittelebene seitlich ab und sie befinden sich bündig an der Hinterkante 15. In diesen beiden Ansichten des Steuerruders 10 sind ein erstes Paar Leitflügel 11, 12 im Abstand vom Rumpf des Schiffes 1 angeordnet und zwar so, dass beim Krängen des Schiffes 1 und/oder bei Seegang die beiden Leitflügel 11, 12 unterhalb der Wasseroberfläche bleiben.
Das zweite Leitflügelpaar 13, 14 ist paarig nahe beim freien Ende 16 des Steuerruders 1 angeordnet und steht ebenfalls senkrecht auf der Mittelebene des Steuerruders 10 und ist horizontal ausgerichtet.
Gemäss einer Variante nach Fig. 3 ist das endseitige Leitflügelpaar 23, 24 auch wieder im Abstand vom freien Ende 26 ange ordnet. Während das obere Leitflügelpaar 21, 22 horizontal wie im erstbeschriebenen Beispiel angeordnet ist, ist das untere Leitflügelpaar 23, 24 nach hinten unten geneigt.
Versuche haben gezeigt, dass mit derartigen Leitflügeln das Abreissen von Strömung und Wirbeln wenn nicht vollständig unterdrückt so doch stark vermindert wird. Damit ist das Steuerruder dauernd von Wasser umströmt und kann daher auch seine Aufgabe erfüllen.
Bei Motorschiffen, wie beispielsweise beim Containerschiff Typ "Saturn" hat die Schiffsbau-Versuchanstalt Potsdam gemäss der Zeitschrift HANSA-Schiffahrt-Schiffbau-Hafen, 127. Jahrgang, Heft Nr. 17/18, 1990, Seite 1046, vorgeschlagen, neben Leitflügeln am Steuerruder hinter der Schiffsschraube auf der Höhe der Schraubenachse noch solche am Schiffsrumpf im Schiffs-Nachstromfeld anzuordnen. Weil damit dem Wasser, vor dem Propeller ein Drall mitgegeben wird, sind die Drallverluste am Propeller selbst vermindert, was schliesslich zu Energieersparnis führen soll. Der höhere Drall nach dem Propeller kann höchstens teilweise mit den Leitflügeln am Ruder behoben werden, so dass das Ruder in kavitationsärmerem Medium angordnet ist.
Während dort also eine Energieeinsparung angesprochen ist, soll im Gegensatz dazu gemäss der Erfindung ein Strömungsabriss an und hinter dem Steuerruder möglichst verhindert werden.
Bei Schiffen müssen die Leitflügel natürlicherweise auf das Medium Wasser abgestimmt sein und deren Querschnittsform sollte dementsprechend ausgebildet sein, um möglichst wenig Auftriebskraft zu erzeugen. Damit unterschiedliche Verhältnisse von Wasserströmung und Wind besser beherschbar sind, können die Leitflügel gemeinsam, paarweise oder einzeln einstellbar sein, wie beispielsweise mittels Bowdenzügen durch eine hohle Ruderwelle 2 hindurch.
Bei Luftfahrzeugen können die Leitflügel sowohl an Höhenleit- als auch an Seitenleitwerken angeordnet sein. Auch bei dieser Anwendung muss natürlich das Medium Luft berücksichtigt werden.
Die oberen Leitflügel 11, 12 sind näher am Rumpf 1 als am freien Ende des Ruders angebracht. Die Leitflügel 11, 12, 13, 14 sind gepfeilt. An ihrer Wurzel ist die Länge ihres Profils kürzer als die halbe Länge des Ruderprofils auf gleicher Höhe.
The present invention relates to a rudder for water and aircraft according to the preamble of independent claim 1.
With sailing ships, one knows the effect that the control properties of the vehicle are lost in the event of gusts or currents in the water. This is due to the tearing of currents or eddies behind the rudder. This resulted in the so-called "shooting into the wind", which could often lead to dangerous situations and to an absolutely uncontrollable driving position.
Similar observations can also be observed in aircraft. These lead to uncontrollable flight situations. Accordingly, it is an object of the invention to provide means by which the control and driveability of water and aircraft could be improved.
This is achieved according to the invention by the features in the characterizing part of independent claim 1.
An exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. Show it:
1 is a side view of a rudder with a stern of a sailing ship,
Fig. 2 is a perspective view of a rudder alone in a first embodiment, and
Fig. 3 is a perspective view of a rudder alone in a second embodiment.
By attaching guide vanes 11, 12, 13, 14 in a paired arrangement, for example, to a rudder 10 of a ship 1, of which the stern and the rudder shaft 2 are shown, the steering and driving behavior is decisively improved. In these examples, fins as are known from the windsurf boards are provided as guide vanes 11-14.
1 and 2, these guide vanes protrude laterally perpendicular to the center plane of the rudder and they are flush with the rear edge 15. In these two views of the rudder 10, a first pair of guide vanes 11, 12 are arranged at a distance from the hull of the ship 1, in this way that when heeling the ship 1 and / or at sea, the two guide wings 11, 12 remain below the water surface.
The second pair of guide vanes 13, 14 is arranged in pairs near the free end 16 of the rudder 1 and is also perpendicular to the center plane of the rudder 10 and is oriented horizontally.
According to a variant of FIG. 3, the pair of guide vanes 23, 24 at the end is also arranged at a distance from the free end 26. While the upper pair of guide vanes 21, 22 is arranged horizontally as in the first described example, the lower pair of guide vanes 23, 24 is inclined rearward downward.
Experiments have shown that with such guide vanes, the tearing off of flow and eddies is greatly reduced if not completely suppressed. This means that water is constantly flowing around the rudder and can therefore also fulfill its task.
In the case of motor ships, such as the "Saturn" container ship, the Potsdam Shipbuilding Research Institute has proposed, in addition to guide vanes at the rudder, according to the magazine HANSA-Schiffahrt-Schiffbau-Hafen, 127th year, issue No. 17/18, 1990, page 1046 to be placed behind the propeller at the level of the propeller axis on the hull in the post-wake field. Because this gives the water a swirl in front of the propeller, the swirl losses on the propeller itself are reduced, which should ultimately lead to energy savings. The higher swirl after the propeller can only be partially remedied with the guide vanes on the rudder, so that the rudder is arranged in a medium with less cavitation.
In contrast, while an energy saving is addressed there, according to the invention, a stall at and behind the rudder should be prevented as far as possible.
In the case of ships, the guide vanes must of course be matched to the medium of water and their cross-sectional shape should be designed accordingly in order to generate as little buoyancy as possible. So that different ratios of water flow and wind can be better managed, the guide vanes can be adjusted jointly, in pairs or individually, for example by means of Bowden cables through a hollow rudder shaft 2.
In aircraft, the guide vanes can be arranged on vertical stabilizers as well as on vertical stabilizers. The medium air must of course also be considered in this application.
The upper guide wings 11, 12 are attached closer to the fuselage 1 than at the free end of the rudder. The guide vanes 11, 12, 13, 14 are swept. At its root, the length of its profile is shorter than half the length of the rudder profile at the same height.