DE102004053063B4 - Rudder suspension for easy steering in shallow water - Google Patents
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Abstract
Ruderanlage mit niederschwenkbarem Ruderblatt, insbesondere zur Steuerung von Sportbooten in flachem Wasser, bei der sich die Wirkarmlänge der Ruderkraft verändern lässt, um die durch das Schwenken verursachte Verschiebung des Ruderkraft-Angriffspunktes zu kompensieren und so eine Ermüdung des Rudergängers bei nur teilweise niedergeholtem Ruderblatt zu vermeiden, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruderkopf als kurzes Glied (1) eines trapezförmigen Viergelenk-Koppelgetriebes ausgeführt ist, dessen Basis der Heckspiegel (2) des Bootes bildet, so dass die Änderung der Wirkarmlänge durch Veränderung der Lage des Ruderdrehpunktes zustande kommt, wenn man die Länge des durch den Ruderkopf gebildeten Koppelgliedes durch einen geeigneten Mechanismus verändert.steering gear with niederschwenkbarem rudder blade, in particular for the control of Pleasure boats in shallow water, at which the effective length of the Change rudder power leaves, around the displacement of the rudder point caused by the swiveling to compensate for such a fatigue of the helmsman in case of only partially fetched rudder blade to avoid, thereby characterized in that the rudder head as a short link (1) of a trapezoidal four-link linkage accomplished whose base is the transom (2) of the boat, so that the change the length of the active arm through change the position of the rudder turning point comes about, if one considers the length of the by the rudder head formed coupling member by a suitable mechanism changed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ruderanlage mit niederschwenkbarem Ruderblatt, insbesondere zur Steuerung von Sportbooten in flachem Wasser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Dies stellt besonders in typischen Flachwasserrevieren wie dem Steinhuder Meer, dem Dümmer oder den Boddengewässern eine spürbare Erleichterung für den Rudergänger dar.The Invention relates to a rudder with niederschwenkbarem rudder blade, in particular for the control of pleasure boats in shallow water according to the preamble of claim 1. This is especially true in typical shallow water areas such as the Steinhuder Meer, the Dümmer or the Bodden waters a noticeable Relief for the helmsman represents.
Stand der TechnikState of the art
Die Aufhängung eines am Heck eines Bootes angebrachten Ruderblattes besteht üblicherweise aus einem Ruderkopf, der in Scharnierzapfen am Spiegel oder Achtersteven gelagert ist und vom Rudergänger mit einer Pinne gedreht wird.The suspension a rudder blade attached to the stern of a boat usually exists from a rudder head, hinged to the mirror or stern is stored and by the helmsman is turned with a tiller.
Der Ruderkopf trägt das Ruderblatt, das auf und nieder geschwenkt werden kann, um es mehr oder weniger tief ins Wasser zu tauchen oder es ganz über die Wasseroberfläche zu heben, wenn das Boot festgemacht ist. Im nachfolgenden Text wird durchgehend von Schwenken für die Auf- und Niederbewegung des Ruderblatts oder auch der Pinne gesprochen, während die normalen Steuerbewegungen als Drehen bezeichnet werden sollen. Kann das Blatt in flachem Wasser nicht ganz niedergeholt werden, so wirkt die Ruderkraft, die etwa im Schwerpunkt der ins Wasser getauchten Fläche angreift, weit hinter dem Drehpunkt des Ruders, so dass über die Pinne ein großes Gegenmoment aufgebracht werden muss. Dies ist ermüdend und bringt eine hohe Belastung für die Verbindung von Pinne und Ruderkopf mit sich.Of the Rowing head carries the rudder blade that can be swung up and down to it to dive more or less deep into the water or all over it water surface to lift when the boat is moored. In the following text becomes throughout by panning for the up and down movement of the rudder blade or the tiller spoken while the normal control movements should be called turning. If the leaf can not be brought down in shallow water, this is how the power of the rudder, which is approximately at the center of gravity, enters the water dipped area attacks, far behind the pivot point of the rudder, so that over the Tiller a big one Counter torque must be applied. This is tiring and puts a heavy burden on the Connection of tiller and rudder head with itself.
Ein bei Topcat-Katamaranen beschrittener Weg, dieses Problem zu umgehen, besteht in einem Ruderblatt, das in einer Schiebemuffe senkrecht ins Wasser hinuntergeschoben wird. Hierbei taucht aber in flachem Wasser nur ein geringer Teil der Ruderfläche ein, was die Wirksamkeit der Steuerung verringert, und wenn das Ruder auf ein Hindernis läuft, kann es nicht nach oben schwenken, so dass diese Anordnung stark bruchgefährdet ist.One How to get around this problem with Topcat catamarans consists in a rudder blade, which is vertical in a sliding sleeve is pushed down into the water. This dives but in shallow Water only a small part of the rudder surface, which is the effectiveness reduces the steering, and when the rudder is running on an obstacle, can do not tilt it upwards, so this arrangement is very vulnerable to breakage.
Auch
für die
Arretierung und Bedieneinrichtung von schwenkbaren Ruderblättern besteht Bruchgefahr. Üblicherweise
sind zum Auf- und Niederholen zwei Leinen vorgesehen, die man mit
einer Klampe oder Klemme festlegen kann, um das Blatt in einer bestimmten
Schwenkstellung zu fixieren. Die Firma Clamcleats Ltd. bietet eine
spezielle Bauform einer V-Klemme an, aus der die Leinen bei Überlastung
herausspringen, um einen Bruch zu verhindern, wobei die Auslösekraft
allerdings nur sehr grob eingestellt werden kann. Bei manchen Katamaranen
(z. B. Dart-18, Tornado) wird ein federbelasteter Schnappmechanismus
verwendet, der bei Überlast ausklinkt
und die Schwenkbewegung nach oben freigibt. Hier wird eine bessere
Justierung der Auslösekraft
erreicht, allerdings wirkt der Mechanismus nur in der ganz niedergeschwenkten
Sollposition des Ruderblattes. In mehreren Stellungen kann das Blatt hingegen
mit der Konstruktion nach der Offenlegungsschrift
Ein
grundsätzlicher
Wunsch an die Konstruktion der Steueranlage besteht darin, dass
die Auf- und Niederholbewegung durch eine Bewegung der Pinne bewerkstelligt
werden sollte, da der Rudergänger
sie zum Steuern ohnehin in der Hand hat und nicht erst auf eine
Leine umzugreifen braucht, um die Steuerfähigkeit wieder voll herzustellen,
wenn das Blatt durch ein Hindernis hochgeworfen wird. Neben der
schon angeführten
Schrift
Bei
allen genannten Ausführungen
ist das Ruderblatt auf einer horizontalen Achse im Ruderkopf gelagert.
Im übrigen
zerfallen sie in zwei Gruppen. Bei den beiden amerikanischen Patenten,
der Dart- und Tornadosteuerung und nach
Demgegenüber wird
bei der Konstruktion nach
Von den sechs räumlichen Freiheitsgraden der Pinne, auf die der Rudergänger grundsätzlich Zugriff hat, verbleiben nach Abzug der Drehbewegung, der Längsbewegung und des Auf- und Niederschwenkens noch Parallelverschiebungen querschiffs oder senkrecht sowie die Drehung der Pinne um ihre eigene Längsachse – letztere für die Schwenkbewegung des Blattes zu benutzen ist möglich, aber für die Krafteinleitung bei Bedienung von Hand ungünstig.From the six spatial Degrees of freedom of the tiller, to which the helmsman basically has access, remain After deduction of the rotational movement, the longitudinal movement and the up and Low pivoting still parallel shifts transverse or vertical and the rotation of the tiller about its own longitudinal axis - the latter for the pivoting movement to use the leaf is possible but for the introduction of force when operated by hand unfavorable.
Interessant ist die Forderung des erwähnten britischen Patentes, dass eine Aufwärtsbewegung des Pinnengriffs mit einer Aufwärtsbewegung des Ruderblatts einhergehen sollte, um den Bediener nicht zu verwirren. Die gegenwärtig vorgeschlagene Lösung arbeitet umgekehrt und macht in der gleichen Absicht für sich geltend, dass die Schwenkrichtung der Pinne mit der des Blattes übereinstimmt.Interesting is the requirement of the mentioned British Patentes that an upward movement of the Tiller handle with an upward movement should accompany the rudder blade so as not to confuse the operator. The present suggested solution works the other way around and claims for the same purpose that the pivoting direction of the tiller coincides with that of the blade.
Neben
der Aufhängung
des Ruderblattes auf einer horizontalen Achse im Ruderkopf haben
alle genannten Konstruktionen auch die Lagerung des Ruderkopfes
in einer senkrechten Drehachse am Bootsspiegel gemeinsam. Somit
verschiebt sich der Schwerpunkt der ins Wasser eintauchenden Ruderfläche beim
Niederschwenken allmählich
nach vorn. Da die seitlichen Steuerkräfte, die das Ruder erzeugen
soll, auch bei stark profilierten Blättern annähernd im Flächenschwerpunkt angreifen,
ist das am Ruderkopf angreifende Moment um so geringer, je näher der
Schwerpunkt der Drehachse kommt. Diesem Moment muss die Pinne entgegenwirken.
Die Kraft am Pinnengriff verhält
sich zur Querkraft so wie die Länge
Ruderschwerpunkt-Drehachse (Wirkarmlänge der Ruderkraft) zur Länge Drehachse-Pinnengriff
(Wirkarmlänge
der Pinnenkraft). Schwenkt man das Blatt bei geringer Wassertiefe
nach hinten, so wird die kleine Wirkarmlänge der Ruderkraft bei vielen
Konstruktionen um ein Mehrfaches größer. zum Ausgleich muss entweder
die Kraft am Griff größer werden
oder die Wirkarmlänge
der Pinnenkraft. Die Pinne ist aber ohnehin so lang, wie es die
Platzverhältnisse
zulassen. Es ist höchstens
eine geringfügige
Verlängerung
nach vorn möglich,
wie sie sich unvermeidlich bei der Konstruktion nach
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufhängemöglichkeit zu finden, die dem Rudergänger bei längerer Fahrt in seichtem Wasser den hohen Kraftaufwand erspart, den der lange Wirkhebelarm des unter flachem Winkel ins Wasser ragenden Ruderblattes zum Ausgleich an der Pinne verlangt. Dabei muss wie bei den bekannten Konstruktionen vermieden werden, dass es beim Auflaufen auf ein Hindernis zu einer Beschädigung kommt. Wünschenswert ist außerdem, dass die Einrichtung direkt durch den Schwenkwinkel des Ruderblattes gesteuert wird, so dass der Rudergänger sich nicht extra darum zu kümmern braucht und weitgehend unabhängig von der Eintauchtiefe des Blattes ein angenehm ausbalanciertes Ruder erhält.task The invention is a suspension option to find the helmsman at longer Ride in shallow water saves the high effort that the long lever arm of the projecting into the water at a shallow angle Rudder blade to compensate for the tiller required. It must like be avoided in the known constructions that it Emerging on an obstacle to damage comes. Desirable is also that the device directly by the tilt angle of the rudder blade is controlled so that the helmsman is not extra about it take care of needs and largely independent from the immersion depth of the blade a pleasantly balanced rudder receives.
Die Aufgabe wird gelöst, indem der Abstand des Ruderkraftangriffspunktes vom Ruderdrehpunkt mit einer geeigneten Vorrichtung verändert werden kann. Ein exakt gleich bleibendes Verhältnis von Ruderarmlänge zu Pinnenarmlänge ist dafür nicht einmal erforderlich.The Task is solved by the distance of the rudder force application point from the rudder pivot with a suitable device changed can be. An exactly constant ratio of rudder arm length to tiller arm length is not for this once required.
Ein
Lösungsweg
besteht darin, die Lagerung des Ruderblattes in einem mit Scharnierzapfen
aufgehängten
Ruderkopf beizubehalten und seine Lage in Längsschiffsrichtung beispielsweise
durch ein Koppelgetriebe oder eine Paarung aufeinander abwälzender
Kurven relativ zum Ruderkopf beim Niederholen zu verändern. Ein
anderes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird an Hand der
Ein
Schraubgelenk zur Verstellung der Ruderkopflänge hat allerdings den Nachteil,
dass das Gewinde eine hohe Steigung besitzen muss, um bei dem Schwenkwinkel
von wenig mehr als 90° eine ausreichende
Längenänderung
zu erreichen. Dies führt
entweder zu hohen Steigungswinkeln mit entsprechend großen Betätigungskräften oder
aber zu großen
Gewindedurchmessern und entsprechend schweren Bauteilen. Man kann
diesen Schwierigkeiten nur durch konstruktiv oder in der Fertigung
aufwendige Maßnahmen
(Übersetzung
der Schwenkbewegung, hohle Gewindestangen) begegnen. Daher wird
vorgeschlagen, statt des Schraubgelenks ein räumliches Koppelgetriebe gemäß dem in
Schwenkt man das Ruder höher, so kommen die Verbindungsstangen in eine immer steilere Lage zur Ruderblattebene, und der Abstand zur Seitenplatte ändert sich nur noch geringfügig. Dies passt auch zu der in dieser Stellung schwachen Verschiebung des Schwerpunkts der ins Wasser tauchenden Ruderfläche in Schiffslängsrichtung.swings to get the helm higher, so the connecting rods come in an ever steeper position Rudder plane, and the distance to the side plate changes only slightly. This also fits in with the weak shift in this position the center of gravity of the rudder surface diving in the water in the ship's longitudinal direction.
Noch einen Vorzug bringt die Trapezkinematik mit sich: bei einer Grundberührung spreizt das hochgeschwenkte Ruder das Trapez, wobei sich der Ruderkopf um ein kurzes Stück nach achtern bewegt. Selbst bei langsamer Fahrt und Auflaufen auf ein weiches Hindernis wie Wasserpflanzen, wenn also kein Ruck zu spüren ist, wird die Grundberührung dadurch für den Rudergänger fühlbar.Yet the trapezoid kinematics bring with them a preference: spreads with a basic touch the upturned rudder the trapeze, with the rudder head around a short piece moved aft. Even at slower speeds and runes up a soft obstacle like aquatic plants, so if not a jerk too feel is, is the grounding by for the helmsman palpable.
Um
das Ruderblatt nach einer Grundberührung rasch und bequem wieder
ins Wasser tauchen zu können,
schwenkt der Steuermann mehrfach die Pinne auf und nieder. Die Pinne
treibt das Ruder oder, wie in
In
In
normaler Fahrt ruht die Pinne auf einem Anschlag (
Eine Alternative zur Bedienung des Schwenkmechanismus über die Auf- und Niederbewegung der Pinne stellt die Anlenkung des Ruderblattes über eine mit einer Wälzmutter (Fa. Uhing) angetriebene Stange dar. Auch diese Lösung kann unter überlast durchrutschen und wie die Rutschkupplung sofort danach wieder angetrieben werden, führt jedoch zu relativ schweren konstruktiven Ausführungen.A Alternative to the operation of the swivel mechanism over the Up and down movement of the tiller provides the articulation of the rudder blade over a with a gear nut (Uhing company) powered rod. This solution can also be overloaded slip through and how the friction clutch immediately afterwards driven again be leads however, to relatively heavy structural designs.
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- 2004-11-03 DE DE200410053063 patent/DE102004053063B4/en not_active Expired - Fee Related
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