DE10027937A1 - Parallelschub-Ruder - Google Patents
Parallelschub-RuderInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Ruder für den Antrieb eines Bootes mit einem schwenkbar am Bootskörper oder am Ausleger befestigten Holm und einem an diesem gelenkig gelagerten Ruderblatt, wobei das Ruderblatt mittels einer nach Art eines Parallelogrammgestänges wirkenden Vorrichtung während der Vorschubbewegung des Ruders orthogonal zur Bootslängsachse ausrichtbar ist. Die Vorrichtung wird vorzugsweise gebildet aus einem ersten mit dem Bootskörper und einem zweiten mit dem Ruderblatt starr verbundenen Führungsglied mit je mindestens zwei zueinander beabstandeten Anlenkeinrichtungen und Verbindern der Anlenkeinrichtung des ersten mit dem zweiten Führungsglied. Die Verbinder können als Holm und/oder Zugglieder und/oder Schubglieder wie Seil oder Schubstange ausgestaltet sein. Außerdem kann das Ruderblatt gemäß einer zweiten Lösung der Erfindung mit einer Klappeinrichtung zum Abdrehen des Ruderblattes relativ zum Holm in eine etwa horizontale Ebene versehen sein.
Description
Die Erfindung betrifft ein Ruder für den Antrieb eines Bootes mit einem
schwenkbar am Bootskörper bzw. Ausleger am Bootskörper befestigten Holm
und einem daran gelenkig gelagerten Ruderblatt.
Ruder, auch anwendungsbezogen "Skulls" oder "Riemen" genannt, dienen
verschiedenen mit Muskelkraft angetriebenen Booten wie Fischerbooten,
Rettungsbooten, Wanderbooten, Sportbooten o. ä. zur Fortbewegung im
Wasser. Obwohl die Erfindung bei allen diesen Bootstypen anwendbar ist, wird
sie exemplarisch für ein Freizeit- oder Rudersportboot dargestellt.
Die typische Drehbewegung des Ruders um einen Fixpunkt am Bootsbord oder
am Ausleger, in der Regel eine ringförmige Dolle, zuweilen eine Gabel und,
wenn nicht abgdreht werden soll, einfach ein Stift, benötigt sehr viel Energie,
die nur teilweise für den Vortrieb genutzt wird. Dies ist seit langem bekannt und
im Zusammenhang mit anderen Problemen in einem Aufsatz "La technique de
I'aviron. Fondamentaux", FR-Zeitschrift Aviron: La revue des entraîneurs,
Verlag F. F. S. A, Nogent sur Marne, August 1998, Nr. 3, Seite 10-16,
dargestellt.
Der beste Vortrieb wird bei etwa orthogonalem Drehwinkel von 70°-110° mit
durchschnittlich nur zwei Prozent Wirkungsverlust an Vortriebskraft erreicht,
während bei Beginn des Durchzuges der Verlust bei etwa 50% liegt.
Vergleichbare Probleme sind auch in anderen Bereichen des Vortriebs von
Wasserfahrzeugen aufgetreten und dort teilweise gelöst worden. So z. B. bei
dem Vortrieb eines großen Schiffes mittels Schaufelrad, wo eine Lösung mit
Exzenterbewegung der Schaufel zur orthogonalen Ausrichtung relativ zur
Wasseroberfläche gefunden wurde. (Tryckare, Ire, in: Seefahrt. Nautisches
Lexikon in Bildern, Verlag Delius-Klasing, Bielefeld und Berlin, 1963, S. 150,
Abbildung C).
Im Rudersport wurden, obgleich das Problem gut erkannt ist, noch keine
Lösungen gefunden. Man hat nur einzelne Versuche unternommen, die
negativen Wirkungen der Drehbewegung zu minimieren, etwa dadurch, dass
die Ruderer sich auf den Kernschlag beschränkt, also einen geringen
Durchzug ausgeführt haben, oder dadurch, dass man, indem man die Dolle
weit aus dem Boot heraussetzt und zugleich die Ruder verlängert, erreicht,
dass der Schlag sich stärker auf den Orthogonalzug beschränkt.
Eine weitere Energie zehrende Bewegung ist beim Rudern erforderlich. Ganz
allgemein wird das Blatt im Vorrollen des Ruderers auf seinem Rollsitz bzw.
beim Zurückschwenken des Ruders aus dem Wasser gehoben und abgedreht.
Dieses vermindert den Luftwiderstand und verhindert, dass die Wellen des
bewegten Wassers das Blatt beim Vorrollen behindern.
Aus der DE 44 06 438 A1 ist ein Ruder mit Holm und Blatt für ein Sportboot
bekannt. Das Blatt ist am Holm starr befestigt, wobei die Blattlängsachse
unterhalb der Holmachse zur Erzeugung eines schwerkraftbezogenen
Drehmomentes angeordnet ist. Die Offenbarung ist dort auf Mechanismen zur
Erleichterung der notwendigen Blattdrehung beim Zurückschwenken des
Ruders, entweder durch eine am Holm angreifende Torsions-Feder oder eine
Kurvenbahn, die in Kooperation mit der einzusetzenden Muskelkraft bzw. der
Schwerkraft eine Battdrehung bewirken, gerichtet. Durch Wasserwiderstand
beim Eintauchen des Ruders vor dem Durchzug wird die Blattdrehung wieder
aufgehoben.
Es ist bei derartigen, im wesentlichen horizontal an der Wasseroberfläche
durch das Wasser zu bewegenden Rudern, weder daran gedacht noch
ausgeführt worden, dass man den Holm nicht dreht.
Aus dem DE- Gebrauchsmuster G 88 15 177.8 ist auch ein Schwenkruder für
Freizeitboote bekannt, bei dem ein Ruderblatt gelenkig an einem vertikalem
Holm eines unter der Wasseroberfläche zu bewegenden Ruders gelagert und
schwenkbar mit einem Bootskörper verbindbar ist, wobei das Boot durch
Zurück- und Vorschwenken des Ruders fortbewegt wird. Dabei liegt der
Anlenkpunkt des Blattes oberhalb des Holmendes, sodass das bewegliche
Blatt sich bei der Wirkbewegung des Ruders am Holm als Widerlager
abstützen kann. Beim Zurückschwenken sorgt der Wasserwiderstand für ein
Abklappen des Blattes vom Holm und Schwenken des Blattes parallel zur
Vortriebsrichtung des Bootes.
Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein um einen Drehpunkt
zu schwenkendes verbessertes Antriebsruder für Boote vorzuschlagen, mit
dem das Rudern einfacher ist, die eingesetzte Energie besser genutzt und der
Vortrieb verstetigt werden kann.
Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Ansprüche
1 und 8. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.
Die Lösung umfaßt ein Ruder für den Antrieb eines Bootes mit einem
schwenkbar am Bootskörper oder Ausleger befestigten Holm und einem daran
gelenkig gelagerten Ruderblatt, bei dem das Ruderblatt mittels einer nach Art
eines Parallelogrammgestänges wirkenden Vorrichtung während der gesamten
Vorschubbewegung des Ruders orthogonal zur Bootslängsachse ausgerichtet
wird.
Ziel ist es, zu gewährleisten, dass das Ruderblatt während des Durchzugs
immer senkrecht zur Längsachse des Bootes steht. Daher ist es gegenüber
dem eine Schwenkbewegung um die Dolle vollziehenden Holm um eine
vertikale Blattdrehachse schwenkbar. Diese vertikale Achse ist auf dem Holm
zwischen dem Drehpunkt des Holms, vorzugsweise einem Dollenstift und dem
Blatt, vorzugsweise der Blattmitte, um so einen gleichmäßigen Druck auf das
gesamte Blatt zu bringen, lokalisiert. Der Ansatzpunkt des Holmes am Blatt
kann zweckmäßigerweise so gewählt werden, dass er sich auch in der
vertikalen Dimension etwa in der Mitte des Blattes befindet, da dann der
Wasserdruck bei voll eingesetztem Blatt oben und unten etwa gleichmäßig ist.
Um nun zu gewährleisten, dass das drehbare Blatt immer die optimale
Senkrechtstellung zur Bootslängsachse einnimmt, ist eine einem
Parallelogrammgestänge nachgebildete Vorrichtung mit je einem im Prinzip in
Bootslängsachse ausgerichteten Element oder Führungsglied am Bootskörper
oder Dolle oder Ausleger (Richtungsgeber) und am Blatt (Richtungsnehmer)
angebracht. Eine Möglichkeit ist folgende: Richtungsgeber und
Richtungsnehmer werden an ihren beiden äußeren Enden miteinander durch
gespannte Seile verbunden. Auf diese Weise wird ein Parallelogramm
hergestellt, das garantiert, dass die gegenüberliegenden Seiten stets parallel
gehalten werden. Eine andere Möglichkeit: Eines der Seile kann durch den
Holm/das Ruder selbst ersetzt werden, oder durch einen am Ruder
befestigten Zug. Eine dritte Möglichkeit besteht in einer Schubstange, die
neben dem Holm die Verbindung von Richtungsgeber und Richtungsnehmer
garantiert. Zweckmäßigerweise wird diese während des Durchzugs des Ruders
einer Zugkraft, während des Vorrollens einer Schubkraft unterworfen.
Seilverbindungen zwischen Richtungsgeber und Richtungsnehmer können,
gegebenenfalls streckenweise, in Bowdenzügen wie bei Fahrrad-Bremsen
laufen, die am Holm mit Ösen angelegt sind oder auch teils ins Innere des
Holms verlegt sein. Seile ersparen Reibverluste in den Drehpunkten und sind
leicht. Aber auch eine durch Zahnräder im Drehpunkt geführte starre
Schubstange kann genutzt werden.
Eine weitere Energieoptimierung besteht darin, dass bei dem Parallelschub-
Ruder ein Energieverlust vermieden wird, der dadurch bei Booten nach dem
Stand der Technik entsteht, dass die Teile des Ruders bei der kreisförmigen
Bewegung unterschiedliche Bogenlängen zurücklegen. Der äußere Teil des
Blattes legt beim Durchzug eine längere Strecke zurück als der innere Teil oder
der Teil des Holms, an dem das Blatt befestigt ist. Die traditionellen
Ruderblätter versuchen, diesen negativen Effekt durch löffelartige
Blattkonstruktion bei verkürzten Blättern zu minimieren. Das Parallelschub-
Ruder eröffnet neue Möglichkeiten für optimale Blattformen, bei denen der
Schlupf des Wassers minimiert wird.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die im zuerst zitierten Stand der
Technik dargestellte Schwankung der Bootsgeschwindigkeit während jedes
Durchzugzyklusses geringer wird. Da in der Phase unmittelbar nach dem
Einsatz des Blattes, bei der das Boot erheblich an Fahrt verliert, z. B. durch
Zurücktreten des Bootskörpers über das Stemmbrett, ein größerer
Vorwärtsschub in Fahrtrichtung einsetzt, wird die Geschwindigkeitskurve
flacher, die Fahrtgeschwindigkeit stetiger.
Ein zweiter Aspekt bzw. eine zweite Lösung der Erfindung bezieht sich darauf,
dass das Ruderblatt mit einer Klappeinrichtung zum Abdrehen des
Ruderblattes relativ zum Holm in eine etwa horizontale Ebene versehen ist.
Diese Klappeinrichtung hat für sich erfinderische Bedeutung, ist im
Zusammenhang mit der zuvor dargestellten Lösung eines gelenkig am Holm
befestigten Blattes aber von besonderer Bedeutung, da Holm und Blatt zu
Beginn und Ende der Wirkbewegung des Ruders nicht in einer vom Blatt
gebildeten Ebene liegen. Das drehbare Blatt ist gemäß der ersten
erfinderischen Lösung in der Aushebestellung nach unten abgeknickt, sobald
es abgedreht wird, und könnte, wenn es mit dem äußeren Blattende des
Wasser berührt, kaum nach vorne geführt werden oder die Aushebebewegung
muß größer werden. Hier schafft die zweite Lösung Abhilfe.
Damit das Blatt beim Vorrollen horizontal liegt, wird bei herkömmlichen Rudern
das gesamte Ruder um etwa neunzig Grad gedreht. Dadurch kommt das
Ruderblatt, das beim Durchzug im Wasser eine etwa vertikale Stellung
einnimmt, in eine horizontale Stellung. Bei dem erfindungsgemäßen Ruder
wird im Gegensatz hierzu lediglich das Blatt gedreht. Das Ruder insgesamt
wird nicht um seine Längsachse gedreht. Nur das Ruderblatt wird um eine
horizontale Drehachse gedreht, die vorzugsweise am oberen Blattrand liegt.
Nach dem Endzug wird das Ruderblatt in Richtung zum Bootsende hin um
diese horizontale Achse hochgeklappt in eine horizontale Lage. Vor dem
Wasserfassen wird das Blatt wieder herunter geklappt. Es muss eine etwa
senkrechte Stellung einnehmen und wird daher während des Durchzuges, um
dem Wasser Widerstand zu bieten, gegen ein Widerlager gelehnt. Dieses
Widerlager kann verschiedene Formen haben. Es kann eine Arretierung am
oberen Rand in Blatt-Längsachse geben oder ein einzelner Punkt innerhalb
des Blattes entsprechend ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es, dazu die
Mittelachse des Blattes zu nehmen, da hier der Druck in beide Richtungen
gleichmäßig verteilt ist. Die vertikale Mittelachse des Blattes dient von der
Blattoberkante bis hinab zum Mittelpunkt als Andrucklinie. Auf der Höhe des
Mittelpunkts des Blattes kann alternativ auch ein horizontal verlaufender
Andrucksteg geführt werden, der dem Blatt Halt gibt. Der Ruderer löst dieses
Auf- und Abklappen des Ruderblattes durch eine entsprechende Vorrichtung,
die sich am Innenhebel des Ruderblattes befindet, aus. Dies kann
zweckmäßigerweise, analog zu den bisherigen Abdrehbewegungen beim
traditionellen Rudern, durch das Drehen eines Segments (Griff) am Innenholm,
dem bootsseitigen Ende des Holmes, erfolgen.
Die Übertragung der Griffbewegung zum Drehen des Blattes kann auf
verschiedene Weise realisiert. Zweckmäßigerweise wird dieses durch einen
Bowdenzug erfolgen. Er kann über das heckwärts gelegene Ende des
Richtungsgebers oder über einen entsprechenden Dorn, der heckwärts von der
Oberseite des Blatts herausragt, laufen und das Blatt hochklappen.
Zweckmäßigerweise ist der Innenhebel des Holms, vorzugsweise nur bei
Riemen, an der Innenhand mit einem drehbaren Griff versehen, der durch
Handgelenksdrehungen des Ruderers gedreht wird, was bewirkt, dass der
Bowdenzug, wie bei einer Gangschaltung am Lenker von Mountain-Bike-
Rädern, das Blatt auf- oder abklappt. Eine entsprechende Vorrichtung befindet
sich bei Skulls vorzugsweise am Ende des Innenhebels.
Während eine der Bewegungen des Blattes, z. B. das Abklappen, von dem
Ruderer ausgelöst wird, kann die andere Bewegung durch z. B. eine Feder
bewirkt werden, wie aus dem Stand der Technik für sich bekannt, oder durch
andere ähnlich wirkende Mechanismen, z. B. unter Nutzung der Schwerkraft
(Herunterfallenlassen).
Weitere Vorteile des nicht zu drehenden Ruders bestehen darin, dass der
Holm nicht mehr einen runden Querschnitt einhalten muss, sondern im
Querschnitt ein Oval oder auch eine tropfenähnliche Form mit horizontaler
Lage aufweisen kann.
Hierdurch ergeben sich einige Vorteile:
- - Der Holm gewinnt, bei gleichem Materialaufwand, an Steifigkeit bzw. kann die schon erlangte Steifigkeit mit geringerem Materialaufwand gewinnen.
- - Der Holm bietet einen geringeren Luftwiderstand bzw. einen geringeren Widerstand gegen dagegen schlagende Wellen.
Da das Blatt nicht mehr voll ausgehoben, sondern abgeklappt wird, kann man
eine effektvollere Blattform wählen, beispielsweise eine, die mehr Tiefgang hat.
Auf diese Weise wird erreicht, dass ein Blatt bei gleicher Widerstandsfläche
weniger Wasser-Schlupf hat, da das Blatt z. B. mehr der optimalen Kreisform
annäherbar ist.
Auch hierdurch wird eine bessere Energieübertragung erreicht.
Mit diesem Ruder wird die Gefahr des "Krebsefangens" praktisch
ausgeschlossen. Das "Krebsfangen" besteht darin, dass das aufgedrehte Blatt
im Endzug nicht aus dem Wasser gehoben wird. Dann drückt das schnell
strömende Wasser gegen die "non-power-Seite" der Blattfläche; auf der
anderen Seite des Ruders drückt der Innenhebel des Ruders auf den Ruderer,
und durch den starken Druck wird es vollends unmöglich, das Blatt
auszuheben. Das Krebsfangen kommt dadurch zustande, entweder, dass der
Aushubvorgang zu spät eingeleitet wurde, oder, dass das Blatt unzureichend
aufgedreht wurde. Beim kraftvollen Durchziehen bewirkt dann ein
Parallelogramm der Kräfte, dass das Blatt mit Gewalt nach unten abtaucht, so
dass es nicht mehr ausgehoben werden kann. Erfindungsgemäß wird das Blatt
bei Strömungsdruck auf die non-power-Seite, die beim traditionellen Ruder
einen "Krebs" bewirkt, einfach automatisch aufklappen.
Der nach hinten ragende Richtungsgeber oder ein Stift oder das Klappgelenk
verhindern, dass das Blatt über die horizontale Lage hinaus nach oben gedreht
wird. Dadurch wird das Lernen für den Anfänger und Freizeitsportler
vereinfacht. Die Blätter liegen, sobald sie aus dem Wasser gezogen werden,
fast automatisch flach, was die Kentergefahr deutlich vermindert. Für Anfänger,
Freizeitsportler und sogar Leistungssportler wird dadurch der Ruderschlag
wesentlich einfacher. Das garantiert, dass Anfänger immer die Blätter flach auf
das Wasser legen können und so gegen Kentern gesichert sind.
Die Erfindung hat auch Einfluß auf die optimal machbare Blattform:
Alle schwenkbaren Ruderblätter können auf und abgedreht werden, ohne dass gemäß dem Stand der Technik das ganze Ruder um seine Längsachse gedreht werden muß.
Alle schwenkbaren Ruderblätter können auf und abgedreht werden, ohne dass gemäß dem Stand der Technik das ganze Ruder um seine Längsachse gedreht werden muß.
In der Geschichte des Rudersports hat die Entwicklung günstiger Blattformen
eine große Rolle gespielt. Zwei Faktoren müssen bei der Optimierung
berücksichtigt werden:
Der Schlupf des Wassers entlang des Blattes bzw. der Blattränder sollte minimal gehalten werden. Er entsteht insbesondere durch die unterschiedliche Geschwindigkeit des dem Ruderschwenkpunkt, der Dolle, näher oder entfernter liegenden Blattteiles des Ruders: Beim Hindurchziehen des Antriebsgerätes durch das Wasser wird Energie für das Verquirlen von Wasser verbraucht. Günstiger ist eine große Fläche des Ruders mit minimalem Umfang, also ein Kreis bzw. eine Kugelform. Grenzen sind dem dadurch gesetzt, dass die Wasseroberfläche eine gerade Linie ist und dadurch, dass das Blatt mit wenig Horizontalbewegung ausgehoben werden soll.
Der Schlupf des Wassers entlang des Blattes bzw. der Blattränder sollte minimal gehalten werden. Er entsteht insbesondere durch die unterschiedliche Geschwindigkeit des dem Ruderschwenkpunkt, der Dolle, näher oder entfernter liegenden Blattteiles des Ruders: Beim Hindurchziehen des Antriebsgerätes durch das Wasser wird Energie für das Verquirlen von Wasser verbraucht. Günstiger ist eine große Fläche des Ruders mit minimalem Umfang, also ein Kreis bzw. eine Kugelform. Grenzen sind dem dadurch gesetzt, dass die Wasseroberfläche eine gerade Linie ist und dadurch, dass das Blatt mit wenig Horizontalbewegung ausgehoben werden soll.
Die Außenkante des Blattes legt beim Stand der Technik einen weiteren Weg
als seine Innenkante zurück als der Blatthals, wodurch sich Energieverluste
ergeben.
Das Ergebnis vieler Versuche war in der Praxis eine Veränderung von dem
dünnen länglichen Blatt über das sogenannte "Macon-Blatt" zu den modernen
als "Hackebeilchen" oder "big blades" bezeichneten Blättern.
Beim erfindungsgemäßen Parallel-Schub-Ruder entfällt der Zwang zur
Asymmetrie. Es ermöglicht durch eine geringere Aussetzhöhe eine weitere
Annäherung an die Kreisform des Blattes. Es kann zudem auch auf die übliche
Löffelform mit konkaver Wölbung auf der sogenannten "power side" des
Blattes verzichtet werden.
Durch ein "Giermoment" vollzieht ein Ruderboot eine unökonomische
Schlängelbewegung. Ein Beispiel: Im Zweier ohne Steuermann überzieht beim
Anriss der im Bug sitzende Ruderer, gleichen Krafteinsatz vorausgesetzt; im
Endzug überzieht der heckseitig sitzende Schlagmann, wobei der Schlagmann
insgesamt etwas stärker sein muss, da der Drehpunkt des Bootes den
Bugmann bevorzugt. Eine gleiche Schlängelbewegung vollziehen oft auch
Einer-Boote. Die Dollen sitzen auf gleicher Höhe, die Hände werden
hintereinander an den Körper gezogen, wodurch sich unterschiedliche Winkel
der Skulls ergeben. Beim Parallelschub-Ruder fällt dieser Energieverlust
weitgehend weg. Ebenso wird das "Überziehen" im Riemenboot durch den
stärkeren Ruderer auf einer Seite weitgehend abgemildert.
Zusammengefaßt sind die wichtigsten Vorteile der Erfindung:
- a) Die Kraft des Zugs wirkt stets in die Vorwärtsrichtung des Bootes wegen stetiger Orthogonalstellung des Blattes zur Bootslängsachse.
- b) Außen- und Innenkante des Blattes legen gleichen Weg zurück; daher entsteht weniger Wasserschlupf. Es ist eine symmetrische Blattform mit geringerem Umfang möglich, wodurch weniger Wasser am Blattrand verquirlt wird.
- c) Durch Abklappen des Blattes ist ein geringerer Aushebeweg und somit eine tiefere Blattform möglich.
- d) Verminderung des "Gierens".
- e) Es ergibt sich eine flachere Geschwindigkeitskurve, also ein stetigerer Vortrieb.
- f) Holmenquerschnitt kann leichter, stabiler, windschnittiger werden.
- g) Kein Abdrehen des Ruderholms mehr nötig; erspart also Energie.
- h) Die Ruderbewegung wird einfacher, d. h. die Gefahr des Krebsefangens und Umkippens des Bootes wird vermindert.
Die Erfindung wird anhand einer schematischen Zeichnung mit einem
Ausführungsbeispiel und weiteren Varianten näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Ruderer mit Ruderstellungen A, B, C, D während der
Wirkbewegung des Ruders;
Fig. 2 einen Ruderer mit Ruderstellungen E, F, G, H während des
Rückschwenkens des Ruders;
Fig. 3 die Schwenkwinkel eines Ruders während eines Ruderzyklus mit
graphischer Darstellung der Vortriebskräfte;
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Ruder in Orthogonalstellung;
Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Ruder in den Stellungen A und D gemäß
Fig. 1;
Fig. 6 die Vortriebskräfte am Ruder und die Zugkräfte des Ruderers bei
Verwendung des erfindungsgemäßen Ruders;
Fig. 7 eine Vorderansicht eines Ruders während der Wirkbewegung
gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung;
Fig. 8 das Ruder gemäß Fig. 7 während einer Rückschwenkbewegung;
Fig. 9 eine Variante der Verbindung von Holm und Ruderblatt gemäß
der Erfindung;
Fig. 10 eine zweite Variante der Verbindung von Holm und Ruderblatt
eines erfindungsgemäßen Ruders;
Fig. 11 eine Variante eines erfindungsgemäßen Dollenstiftes;
Fig. 12 eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Dollenstiftes.
Im Folgenden beziehen sich identische Bezugsziffern auf gleichwirkende
Elemente.
Fig. 1 zeigt gemäß dem Stand der Technik in Stellung A einen Ruderer eines
Einers im Augenblick des Einsetzens des Ruderblattes in das Wasser, d. h.
beim Anriss des Ruders. Die Ruderstellungen B und C, bei denen das Ruder
etwa in Orthogonalstellung zum Boot ist, sind die wirksamsten Teilstrecken der
Schwenkbewegung des Ruders. Das Teilbild D zeigt das Ruder während des
Aushebens aus dem Wasser am Ende der Wirkbewegung.
In Fig. 2 ist gemäß dem Stand der Technik das Rückschwenken des Ruders
in der Dolle dargestellt, beginnend kurz nach dem Ausheben in Position E,
Zurückschwenken des Ruders gemäß den Teilbildern F und G mit
abgedrehtem Holm und damit horizontal liegendem Ruderblatt und in Teilbild
H, mit aufgedrehtem Ruder, unmittelbar vor dem Einsetzen des Ruders in das
Wasser zum Beginn der Wirkbewegung gemäß Fig. 1, Teilbild A.
In Fig. 3 sind die verschiedenen Ruderstellungen, genauer Stellungen des
Holmes um den Schwenkpunkt S, der Dolle, dargestellt, wobei die
Bootslängsachse durch den Pfeil für die Vortriebskraft FV symbolisiert wird.
Der Holm wird vom Ruderer um einen Winkel geschwenkt, der sich von den
Buchstaben H, (gemäß Fig. 1, 2) also weniger als 30° bis zur Stellung E,
also mehr als 120° relativ zur Bootslängsachse bewegt. Die Wirkbewegungen
des Ruders sind durch die Winkelstellungen A, das ist etwa 30°, B, C und D,
das ist bei etwa 120°, dargestellt. Die Stellungen E und H kennzeichnen den
Winkel, bei dem das Rückschwenken beginnt (E) und bei denen das Blatt
wieder in das Wasser gesetzt wird (H). Die Kreisbahn bezeichnet etwa die
Mitte des Ruderblattes, die diese relativ zur Dolle, dem Schwenkpunkt S,
überstreicht. Mit F ist die beim Stand der Technik wirkende Horizontalkraft
bezeichnet, die in eine Vortriebskraft FV umgesetzt wird, während die Pfeile mit
der Bezeichnung FBI die gesamt am Ruderblatt wirkenden Kräfte darstellen.
Die wirksame Vortriebskraft F ergibt sich daher zu FBI × cosϕ. Es ist ersichtlich,
dass lediglich in der Ruderstellung C 90° zur Bootslängsachse, der
Orthogonalstellung, FBI und F gleich groß sind, also die gesamte Kraft am
Ruderblatt in eine Vortriebskraft umgesetzt wird. In allen anderen Fällen wird
die Kraft des Ruderers nur teilweise in eine Vortriebskraft FV umgesetzt.
In Fig. 4 ist ein erfindungsgemäßes Ruder 2 dargestellt, das dem Boot 1 eine
Vortriebskraft FV verleihen soll. An dem Ausleger 5 ist ein Führungsglied oder
Richtungsgeber oder Querholm 6 starr angebracht; auf ihm sitzt der Dollenstift,
der Schwenkpunkt S, um den der Holm 3 zur Bewegung des Ruderblattes
schwenkbar gelagert ist. Das Ruderblatt ist mit dem Holm durch eine
Schwenkachse 9 verbunden und andererseits mit einem weiteren
Führungsglied 8 oder Richtungsnehmer gekoppelt. An den Enden des
Richtungsgebers 6 und des Richtungsnehmers 8 sind Anlenkeinrichtungen
angeordnet, die durch Verbinder, hier Seile 7 bzw. 7', miteinander gekoppelt
sind. Das Ruder 2 verfügt also über eine dem Parallelogrammgestänge
ähnliche Vorrichtung, bestehend aus den Teilen 6, 7, 7', 8, mit dem es gemäß
Fig. 5 möglich ist, das Ruderblatt 4 stets in einer Orthogonalstellung zu der
Vortriebsrichtung, symbolisiert durch die Kraft FV, des Bootes 1 zu halten.
Dargestellt sind in der Fig. 5 die Stellungen A und D gemäß Fig. 1, wobei
Stellung A der Stellung entspricht, in der das Ruderblatt 4 in das Wasser
gesetzt wird und Stellung D den Punkt markiert, an dem die Wirkbewegung
des Ruderblattes 4 im Wasser endet.
Ein derart gestaltetes Ruder ermöglicht es gemäß Fig. 6, Zugkräfte FZ, die
der Ruderer auf den Innenholm ausübt, richtungsgetreu in Vortriebskräfte FV
umzusetzen, da die Reaktionskräfte auf das Ruderblatt, hier mit F bezeichnet,
in den Stellungen A, C und D, im wesentlichen nur in Wirkkräfte umgesetzt
werden, wenn man die Reibung im Schwenkpunkt S und die Blattreibung bzw.
die Schwenkreibung zwischen Blatt und Holm vernachlässigt.
Fig. 7 zeigt ein Boot 1 an der Wasseroberfläche O mit einem an Ausleger 5
schwenkbeweglich gelagerten Holm 3. Am Ende des Holmes ist das Blatt 14
angebracht, welches gemäß einer zweiten Lösung der Erfindung unterhalb des
Richtungsgebers 8 (Fig. 4) am oberen Blattrand mit einer Schwenkachse 13
versehen ist. Bei der in Fig. 7 gezeigten Wirkstellung des Ruderblattes,
entsprechend etwa der Position C in Fig. 1, ist das Blatt aufgeklappt und
bietet maximalen Widerstand für das Wasser. In Fig. 8 ist eine Position des
Ruders etwa gemäß Position G in Fig. 1 dargestellt, bei dem jedoch das
Ruderblatt 14 um die horizontale Schwenkachse geklappt ist, also etwa parallel
zur Wasseroberfläche O liegt. Diese Klappbewegung hat der Ruderer durch
eine Betätigung des Griffes 15 am bootsseitigen Ende des Holmes 3 ausgelöst.
Die Fig. 9 und 10 stellen verschiedene Möglichkeiten der Gelenkverbindungen
dar, mit denen der Außenholm des Ruders mit dem schwenkbaren Blatt
verbunden wird.
Prinzipiell sind z. B. Zahnradverbindungen, andere Schwenkeinrichtungen um
die horizontale Achse an verschiedenen Stellen des Blattes, vom Ansatz des
Holmes bis zum äußeren Rand des Blattes möglich. Einige Varianten werden
im Folgenden dargestellt.
Diesen ist gemeinsam, dass der Holm auf die Mitte des Blattes zielt, um die
sich das Blatt dreht, und zwar auf einen Punkt, bei dem beim Durchzug der
Wasserdruck nach rechts und links und, bei voll eingetauchtem Blatt, nach
oben und unten, gleich ist.
Da sich das Blatt beim Durchzug dreht, würde es mit dem Holm kollidieren,
wenn dieser genau auf die Mitte zuliefe. Das ovale Blatt 24 mit vertikaler Achse
23 und Mittelpunkt 25 weist daher gemäß Fig. 9 einen Schlitz 22 auf, der den
Holm 3 während des Durchzugs hindurchlässt.
Dies ist eine einfache Lösung, jedoch entstehen am Durchlass-Schlitz,
insbesondere an der Wasseroberfläche O, Verquirlungen, die beim
Hochleistungssport vermieden werden sollten. Diese Lösung ist daher
besonders für Nicht-Leistungssport-Boote geeignet, z. B. Fischerboote,
Wanderboote.
Alternativ kann ein nicht dargestellter Holm am äußeren Ende nicht-gerade
sein, sondern einen Bogen bilden, der von hinten, der Bugseite oder non-
power-Seite des Blattes, an einem Gelenk am Zielpunkt ansetzt. Dabei kann in
der Position des Blatteinsatzes am Außenholm eine Berührung stattfinden, was
eine zusätzliche Stabilität beim harten Wasserfassen bewirkt.
Ein andere Variante zeigt Fig. 10. Der Holm 3 verlässt seine Linie in Richtung
der durch die Blattachsen 33 und 36 definierten Blattmitte 35, bevor er das
Blatt 36 erreicht hat, verläuft oberhalb der oberen Blattkante als abgeknickter
Holm 31 und erreicht den Zielpunkt 35, von oben senkrecht entlang der
Drehachse 32.
Da das erfindungsgemäße Parallelschub-Ruder nicht mehr um die Längsachse
gedreht wird, entfällt die traditionelle Dolle, die eine Öse ist, innerhalb der das
Ruder gedreht wird.
Stattdessen ist das Ruder mit Holm 3 gemäß den Fig. 11 und 12 an einem
starren Dollenstift 10 angebracht, der seinerseits z. B. auf dem Ausleger 5, 6
angeordnet ist. Die Bewegung des Ruders, die gestattet werden muss, besteht
darin, dass sich der Holm 3 beim Ein- und Aussetzen des Blattes vertikal in
Richtung Z bewegen kann, und dass es sich um den Dollenstift 10 drehen
lassen muß.
Teil 6 fungiert hier als Richtungsgeber oder Führungsglied, ist parallel zur
Bootslängsachse angeordnet und durch Teile 5 mit dem Bootskörper
verbunden.
In Fig. 11 ist der Dollenstift 10 mit der Hülse 12 verbunden, die gemäß der
Pfeilrichtung drehbeweglich auf Teil 6 gleitet. Es sind aber auch andere
Möglichkeiten denkbar mit denen bewirkt wird, dass sich der Dollenstift, der
starr gegenüber der Bootsachse ist, sich bis zu einem gewissen Grade quer
zur Bootsachse bewegen kann.
Diese Ruderbewegung kann gemäß Fig. 12 dadurch erfolgen, dass sich der
Dollenstift 10 in einem Loch bewegt, das unten kreisförmig ist und sich nach
oben zu einem Schlitz 11 erweitert.
Claims (12)
1. Ruder für den Antrieb eines Bootes mit einem schwenkbar am
Bootskörper befestigten Holm und einem daran gelenkig gelagerten
Ruderblatt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ruderblatt (4, 14, 24,
34) mittels einer nach Art eines Parallelogrammgestänges wirkenden
Vorrichtung während der Vorschubbewegung des Ruders (2) orthogonal
zur Bootslängsachse ausgerichtbar ist.
2. Ruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nach Art
eines Parallelogrammgestänges wirkende Vorrichtung gebildet ist aus
einem ersten mit dem Bootskörper (1) und einem zweiten mit dem
Ruderblatt (4, 14, 24, 34) starr verbundenen Führungsglied (6, 8) mit je
mindestens zwei zueinander beabstandeten Anlenkeinrichtungen und
Verbindern (3, 7, 7', 8) der Anlenkeinrichtungen des ersten (6) mit dem
zweiten (8) Führungsglied.
3. Ruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verbinder ausgebildet sind als Holm (3, 31) und/oder Zugglieder (7, 7')
und/oder Schubglieder.
4. Ruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verbinder als Seil (7, 7') oder Schubstange
ausgestaltet sind.
5. Ruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Ruderblatt (4, 14, 24, 34) am Holm (3, 31)
gelenkig gelagert ist mittels einer vertikal ausgerichteten, vorzugsweise
mittig am Ruderblatt (4, 14, 24, 34) angeordneten, Schwenkachse (25,
32, 35).
6. Ruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schwenkachse mit dem Führungsglied am
Ruderblatt verbunden ist, welches vorzugsweise orthogonal zur
Schwenkachse ausgerichtet ist.
7. Ruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Anlenkeinrichtungen aus einer
Ösenverbindung, einer Ring-Zapfen-Lagerung oder miteinander
kämmenden Verzahnung besteht.
8. Ruder für den Antrieb eines Bootes mit einem schwenkbar am
Bootskörper befestigten Holm und einem daran gelenkig gelagerten
Ruderblatt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ruderblatt (14) mit einer
Klappeinrichtung (13) zum Abdrehen des Ruderblattes relativ zum Holm
(3) in eine etwa horizontale Ebene versehen ist.
9. Ruder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Klappeinrichtung (13) vom bootsseitigen Ende (15) des Holmes (3)
bedienbar ist.
10. Ruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Ruderblatt (24, 34) einen dem Kreis oder der
Ellipse angenäherten Umfang hat.
11. Ruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Holm (3) direkt um eine am Bootskörper (1)
oder um eine am Ausleger (5, 6) am Bootskörper (1) angeordnete
Dollenstifteinrichtung (10, 11, 12) schwenkbar ist.
12. Ruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Holm (3, 31) im wesentlichen aus einem Rohr,
vorzugsweise mit etwa ovalem Querschnitt, besteht.
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- 2000-05-31 DE DE2000127937 patent/DE10027937B4/de not_active Expired - Fee Related
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