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Die
Erfindung betrifft Vorwärtsruder für Ruderboote,
bei denen der Ruderer in Fahrtrichtung im Boot sitzt und in gewohnter
Weise richtungsstabil rudern kann und nicht, wie bisher üblich,
verkehrsgefährdend rückwärts im Boot
sitzt.
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Stand der Technik
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Bekannt
sind zahlreiche Patente von Vorwärtsrudern für
Ruderboote, die sich nach ihrem Wirkungsprinzip in etwa drei Gruppen
einteilen lassen:
- 1. Gruppe: Vorwärtsruder
mit zweiteiligen Ruder, dem Außen- und dem Innenruder,
die gemeinsam auf einer Achse am Bootsrand gelagert sind und durch
Streben so miteinander verbunden sind, dass der Außen- und
der Innenhebel unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen, wobei
sich mindestens eine Strebe am Boot quer abstützt.
- 2. Gruppe: Vorwärtsruder mit zweiteiligen Ruder, dem
Außen- und dem Innenhebel, die getrennt auf je einer Achse
am Bootsrand gelagert sind und durch Zahnsegmente, Getriebe, Ketten,
Seile oder Hebel miteinander in Verbindung stehen, zur Erzeugung
unterschiedlicher Drehrichtungen der Ruderhebel.
- 3. Gruppe: Vorwärtsruder mit einteiligen Rudern, wobei
die Ruder entlang der Bordwand bewegt werden, bzw. über
Gestänge vom Bug nach Heck gezogen und kreisförmig
geschwenkt werden.
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Im
Folgenden werden die bekannten Vorwärtsruder kritisch beurteilt
und es wird aufgezeigt, warum sich bislang keines der bekannten
Vorwärtsruder gegenüber dem traditionellen Ruder
durchsetzen konnte.
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Das
wichtigste Merkmal eines Ruders für ein Ruderboot ist die
Richtungsstabilität, die mit dem Ruder erreicht wird.
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Unter
Richtungsstabilität wird das Geradeaus-Fahrverhalten eines
Ruderbootes verstanden.
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Je
höher die Richtungsstabilität ist, desto leichter
ist es, das Ruderboot auf Fahrkurs zu halten und das Rudern als
angenehm zu empfinden. Eine hohe Richtungsstabilität ist
deshalb erforderlich, weil nur angenähert gleichmäßig
mit beiden Rudern gerudert werden kann. Sie wird erzielt, wenn alle
Ruderkräfte in Längsrichtung des Bootes gerichtet
sind, nahe an der Bootslängsachse auf das Boot einwirken
und das Boot einen hohen Querwiderstand aufweist. Anders ausgedrückt,
die Drehmomente und Querkräfte, die durch das Rudern auf
das Boot einwirken, müssen gering und der Querwiderstand
des Bootes muss groß sein.
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Das
herkömmliche Ruderboot weist eine hohe Richtungsstabilität
auf. Deshalb soll zur kritischen Betrachtung der bekannten Vorwärtsruder
gelten:
Ein Vorwärtsruder muss mindestens die gleich
hohe Richtungsstabilität bewirken wie das traditionelle
Ruder, um ihm in den Rudereigenschaften gleichwertig und damit anwendungstauglich
zu sein. Um dies zu ermitteln, werden die Kräfteverhältnisse
der bekannten Vorwärtsruder gruppenweise dem Kräfteverhalten
des herkömmlichen Ruders gegenüber gestellt.
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Für
die Vergleichbarkeit sind nachfolgend die Ruderabmessungen und die
Ruderkraft für alle betrachteten Fälle gleich
groß bemessen.
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Zur
Beurteilung der Richtungsstabilität der bekannten Vorwärtsruder
werden die Querkräfte und die Drehmomente um das Ruderlager
berechnet und es wird aus den Kräften, die in Längsrichtung
des Bootes am Ruderlager auftreten und den Kräften, die
entlang der Bootslängsachse wirken, die resultierende Vortriebskraft des
Bootes ermittelt.
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Kräfteverteilung am herkömmlichen
Ruder, 1
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1 zeigt
die Kräfteverteilung an einem herkömmlichen Ruder.
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Es
bedeuten:
- a
- – Ruderkraft
- b
- – Kraft am
Stemmbrett
- c
- – Kraft am
Ruderlager
- g
- – einteiliges
Ruder
- d
- – Kraft am
Ruderblatt gegen den Wasserwiderstand
- e
- – resultierende
Vortriebskraft
- s
- – Abstand:
Ruderlager zur Bootslängsachse = 1
-
Beim
bekannten Ruderboot treten nur Kräfte in Längsrichtung
des Bootes auf. Bei der angenommenen Dimensionierung wirken am Ruderlager
die Vortriebskraft c der Größe 1.5× die
Ruderkraft in Fahrtrichtung und auf der Längsachse des
Bootes die entgegen der Fahrtrichtung gerichtete Kraft b am Stemmbrett
der Größe –1× Ruderkraft. Die
resultierende Vortriebskraft e wirkt am Ruderlager in Fahrtrichtung
und hat die Größe von 0,5× die Ruderkraft,
die gleich der Kraft d am Ruderblatt gegen den Wasserwiderstand
ist und sich aus dem Verhältnis der Außenruderlänge
zur Länge des Innenruders von 2:1 ergibt. Das beim nicht
gänzlich vermeidbaren ungleichmäßigen
Rudern mit beiden Skulls wirksam werdende Drehmoment der Vortriebskraft
am Ruderlager gegenüber der Bootslängsachse der
Größe M = 1,5 (1,5× die Ruderkraft ×1
Abstand s des Ruderlagers von der Bootslängsachse) wird
durch den Querwiderstand des Bootes weitgehend kompensiert, so dass mit
dem herkömmlichen Ruder eine hohe Richtungsstabilität
erreicht wird, da keine weiteren Drehmomente auf das Boot einwirken.
Die Drehmomente um das Ruderlager sind: M = 0.
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Kräfteverteilung an den bekannten
Vorwärtsrudern der Gruppe 1, 2.
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In
2 ist
die Kräfteverteilung eines bekannten Vorwärtsruders
der Gruppe 1 dargestellt:
Patentschrift:
DE 605621 , vom 25.10.1934, wirkungsgleich
US Patent: 5,248,272 vom
28.9.1993.
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Es
bedeuten:
- a
- – Zugstange
- b
- – Druckstange
- c
- – Koppel
- d
- – Kurbel
- e
- – Kurbellager
- f
- – Ruderlager
- g
- – Ruderkraft
- h
- – Kraft am
Stemmbrett
- i
- – Kraft am
Ruderblatt
- j
- – Wasserwiderstandskraft
- k
- – Querkräfte
- R
- – resultierende
Vortriebskraft
- m
- – Vortriebskraft
am Ruderlager
- n
- – Zugkraft
- o
- – Druckkraft
- p
- – Innenhebel
- q
- – Außenhebel
- s
- – Abstand
zur Bootsmitte = 1
-
Das
Vorwärtsruder ist zweiteilig, wobei der Außen-
und der Innenhebel auf einer gemeinsamen Achse gelagert und über
Streben mit einer Koppel verbunden sind, die mit einer Kurbel in
Verbindung steht, die auf dem Boot drehbar angeordnet ist.
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Die
Kräfteverteilung in 2 zeigt,
dass sich die Ruderkräfte weitgehend durch die Gegenkräfte, durch
die Wasserwiderstandskraft j bewirkt, kompensieren. Es verbleiben
durch die Zugkraft n an der Zugstange a und die Druckkraft o an
der Druckstange b die Querkräfte k und die Kraft am Stemmbrett
h, sowie die negative Vortriebskraft m am Ruderlager f, die auf
das Boot einwirken.
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Die
Querkräfte 2× k bewirken um das Ruderlager f ein
großes Drehmoment und zwar für die angenommene
Dimensionierung M = –2 (1× Ruderkraft × 2× Abstand
s zwischen dem Ruderlager und der Koppel). Die resultierende Vortriebskraft
R ergibt sich aus der negativen Vortriebskraft m von –0,5× Ruderkraft
am Ruderlager f und der Vortriebskraft h am Stemmbrett von 1× die
Ruderkraft und hat eine Größe von 0,5× die
Ruderkraft.
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Vorwärtsruder
der Gruppe 1 weisen aufgrund des hohen Drehmomentes um das Ruderlager
von M = –2 eine wesentlich schlechtere Richtungsstabilität
als das traditionelle Ruder auf, bei dem kein Drehmoment um das
Ruderlager wirkt.
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Beim
geringsten ungleichmäßigen Rudern dreht sich das
Boot vom Fahrkurs ab nach der schwächer beruderten Seite
hin.
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Kräfteverteilung an den bekannten
Vorwärtsrudern der Gruppe 2, 3
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In 3 ist
die Kräfteverteilung eines bekannten Vorwärtsruders
der Gruppe 2 dargestellt.
- Patentschrift: Japan 2000198492 A , vom
18.7.2000.
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Das
dargestellte Vorwärtsruder besteht aus zwei getrennt gelagerten
Ruderhebeln, die über Zahnsegmente oder andere Verbindungselemente,
in anderen Patentschriften, miteinander in Verbindung stehen, über die
die Ruderkraft vom Innen- auf das Außenruder übertragen
wird.
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Es
bedeuten:
- a
- – Ruderkraft
- b
- – Kraft am
Stemmbrett
- c
- – Kraft am
Innenruderlager
- d
- – Kraft am
Außenruderlager
- e
- – Kräfte
am Zahneingriff
- f
- – Kraft am
Ruderblatt
- g
- – Gegenkraft
durch den Wasserwiderstand
- h
- – negative
Vortriebskraft
- R
- – resultierende
Vortriebskraft
- s
- – Abstand
Ruderlager zur Bootslängsachse = 1
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Die
Kräfteverteilung in 3 zeigt,
dass beim Rudern an den Achsen der Ruderlager gegeneinander entgegengesetzt
gerichtete Längskräfte c, d auftreten, die die
entgegen der Fahrtrichtung gerichtete Vortriebskraft h von der Größe –0,5× die
Ruderkraft bewirken und um den Zahneingriffspunkt beider Ruder Drehmomente
um das Ruderlager zur Folge haben.
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Durch
den Wasserwiderstand g am Ruderblatt wird die Kraft von 0,5× die
Ruderkraft am Ruderblatt kompensiert, sowie die Kräfte
e an der Kraftübertragungsstelle der Ruder von der Größe
3× die Ruderkraft und die Ruderkraft a selbst.
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Die
resultierende Vortriebskraft R der Größe 0,5× die
Ruderkraft ergibt sich aus der Kraft b am Stemmbrett (1× die
Ruderkraft) minus der negativen resultierenden Vortriebskraft h
an den Ruderachsen mit der Größe 0,5× die
Ruderkraft.
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Um
das Ruderlager werden zwei Drehmomente erzeugt: 1. Kraft c am Innenruderlager
mal Abstand zum Zahneingriff: 4 × 0,25 = 1 und 2. Kraft
d am Außenruderlager mal Abstand zum Zahneingriff: 3,5 × 0,25
= 0,875, was ein Gesamtdrehmoment um das Ruderlager von M = –1,875.
ergibt.
-
Das
Drehmoment von M = –1,875 um das Ruderlager hat eine geringere
Richtungsstabilität des Vorwärtsruders gegenüber
dem traditionellen Ruder zur Folge.
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Bei
geringfügig nicht vermeidbaren ungleichmäßigen
Rudern verdreht sich das Boot nach der schwächer beruderten
Seite hin, so dass ständig durch Gegenrudern korrigiert
werden muss, was das Kurshalten erschwert und das Rudervergnügen
einschränkt.
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Kräfteverteilung an den bekannten
Vorwärtsrudern der Gruppe 3, 4
-
In 4 ist
die Kräfteverteilung eines bekannten Vorwärtsruders
der Gruppe 3 dargestellt.
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Es
bedeuten:
- a
- – Ruder
- b, c
- – Trapezschenkel
- d, e
- – Trapezlager
- f
- – Ruderkraft
- g
- – Kraft am
Stemmbrett
- h, i
- – Querkräfte
- j
- – Kraft am
vorderen Ruderlager
- k
- – Gegenkraft
am vorderen Trapezlager
- l
- – Kraft am
Ruderblatt = Wasserwiderstandskraft m
- s
- – Abstand,
Bootslängsachse zu Bootsrand = 1
- R
- – resultierende
Vortriebskraft, g–k
- D
- – Drehpunkt
des Drehmomentes
-
Bei
diesem Vorwärtsruder wird ein fest an einem entsprechend
dimensionierten Trapez angebrachtes Ruder a von der Bug- zur Heckseite
gezogen und dabei kreisförmig geschwenkt, wobei der Ruderer
in Fahrtrichtung sitzt und der Vortrieb des Bootes über
den Druck des Ruderers gegen das Stemmbrett erfolgt. Das Kräftebild
zeigt aber außerdem, dass an den Schenkeln des Trapezes
b, c Querkräfte h, i, auftreten und zwar in 4 an
der vorderen Trapezaufhängung d nach rechts und an der
heckseitigen Trapezaufhängung e nach links gerichtet. Dadurch
wirkt ein Drehmoment auf das Boot ein, welches das Boot beim unvermeidlich
ungleichmäßigen Rudern zur schwächer
beruderten Seite zu drehen versucht. Die Ruderkraft f hält
sich mit der Kraft am vorderen Ruderlager j und der Kraft am Ruderblatt
l im Gleichgewicht, so dass für die resultierende Vortriebskraft
R = Kraft am Stemmbrett g minus Gegenkraft k am vorderen Trapezlager
d der Wert von R = 1 – 0,5 = 0,5× Ruderkraft f
erhalten wird. Die Querkräfte h, i bewirken bei den in 4 dargestellten
Ruder ein zu den betrachteten anderen Vorwärtsrudertypen
vergleichbares Drehmoment von M = 4/3 (2× Ruderkraft f × 2/3
Abstand s), wobei sich der Drehpunkt D in der Mitte zwischen der
Trapezaufhängung im Boot befindet.
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Die
Vortriebskraft des Bootes und die Kraft am Ruderblatt betragen in
der Mittelstellung des Ruders gleich 0,5× die Ruderkraft
h, die sich aus der Übersetzung von 1:2 des Innenruderweges
zum Außenruderweg ergibt und auch aus der Kräfteverteilung
in 4 ablesbar ist. Vorwärtsruder der Gruppe
3 weisen zwar ein geringeres Drehmoment und damit eine bessere Richtungsstabilität
als die Vorwärtsruder der 1. und 2. Gruppe auf, erreichen
aber nicht die gute Richtungsstabilität des herkömmlichen
Ruders, bei dem keine Querkräfte auf das Boot einwirken.
Vorwärtsruder der Gruppe 3 sind nur bedingt geeignet, als
Vorwärtsruder verwendet zu werden, zumal sie sperrig oder
mechanisch aufwendig sind.
-
Ergebnis:
-
Die
bekannten Vorwärtsruder genügen ausnahmslos nicht
den Anforderungen, die an gebrauchsfähige Ruder zu stellen
sind, weil sie nicht die gleich hohe Richtungsstabilität
und die gleich guten Rudereigenschaften der traditionellen Ruder
erreichen. Mit den bekannten Vorwärtsrudern ist es schwierig,
sicheren Kurs zu halten und deshalb ist mit ihnen kein entspanntes
Rudern möglich. Aus diesem Grunde konnte sich bislang auch
keines der bekannten Vorwärtsruder gegen das traditionelle
Ruder behaupten.
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Aufgabenstellung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, „Vorwärtsruder” vorzuschlagen,
mit denen der Ruderer in Fahrtrichtung im Boot sitzt und in gewohnter
Weise mindestens so richtungsstabil, wie mit dem herkömmlichen Ruderboot,
rudern kann.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Patentansprüche
1, 2, 3, 4.
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1. Erfindungsgemäßes
Vorwärtsruder 1
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5 zeigt
die Kräfteverteilung an einem erfindungsgemäßen
Vorwärtsruder unter Berücksichtigung der Gegenkräfte,
die durch die Wasserwiderstandskraft auf das Ruder einwirken.
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Es
bedeuten:
- a
- – Innenruder
- b
- – Außenruder
- c
- – Ruderlager
- d
- – Innenruderstrebe
- e
- – Außenruderstrebe
- f
- – Kurbel
- g
- – Kurbellager
- o
- – Stemmbrett
- i
- – Ruderkraft
- j
- – Kraft am
Ruderblatt
- k
- – Wasserwiderstand
- l
- – Bootslängsachse
- p
- – Querkräfte
- q
- – Kraft am
Kurbellager
- r
- – resultierende
Ruderlagerkraft (3–1,5)
- s
- – Kraft an
der Bootslängsachse
- h
- – Kraft am
Stemmbrett
- t
- – Bootsvortriebskraft
- n
- – Strebenlager
- m
- – Boot
-
Beim
Rudern wird die Ruderkraft i über die Innenruderstrebe
d auf die Kurbel f übertragen und von ihr über
die Außenruderstrebe e auf das Außenruder b, wobei
sich die Ruder immer in die gleiche Richtung bewegen. Die in Fahrtrichtung
wirkende Kraft r am Ruderlager c und die entgegen der Fahrtrichtung
auf der Bootslängsachse l wirkende Kraft s ergeben die
in Fahrtrichtung gerichtete Bootsvortriebskraft t der Größe 0,5× die
Ruderkraft i, die gleich groß der Kraft j am Ruderblatt
ist, die gegen den Wasserwiderstand k drückt. Außer
den Ruderkräften und Gegenkräften, die durch den
Wasserwiderstand entstehen, werden zusätzlich an der Kurbel
zwei Querkräfte p und an jedem Ruder eine Querkraft p erzeugt,
die durch die gewählte Ruderdimensionierung gleich groß und
einander entgegengerichtet sind. Die Kräfte p heben sich
gegenüber dem Ruderlager und gegenüber dem Kurbellager
einander auf, so dass keine Querkräfte auf das Boot gelangen.
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Beim
Rudern werden die Kräfte am Ruderblatt j, die resultierende
Kraft am Ruderlager r, sowie die Kraft am Stemmbrett h und die Gegenkraft
q am Kurbellager g erzeugt, die alle in Längsrichtung des
Bootes gerichtet sind.
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Die
resultierenden, auf das Boot einwirkenden Kräfte sind:
die Vortriebskraft r am Ruderlager c der Größe
1,5× die Ruderkraft i und die auf der Bootslängsachse
wirkende Gegenkraft s = –1 (Kraft h am Stemmbrett o der
Größe 1× die Ruderkraft i minus Gegenkraft
q am Kurbellager g der Größe –2).
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Die
Drehmomente um das Ruderlager haben die Größe
M = 0.
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Die
mit dem erfindungsgemäßen Vorwärtsruder
auf das Boot wirkenden Kräfte sind in Größe,
den Angriffspunkten und der Richtung die gleichen wie am Ruderboot
mit den herkömmlichen Rudern. Deshalb sind die Rudereigenschaften
und die Richtungsstabilität des Bootes mit den erfindungsgemäßen
Vorwärtsrudern absolut gleich den Rudereigenschaften und
der Richtungsstabilität des herkömmlichen Ruderbootes.
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Damit
ist der Nachweis erbracht, dass das erfindungsgemäße
Vorwärtsruder anwendungstauglich ist.
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Quot
erst demostrandum!
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2. Erfindungsgemäßes
Vorwärtsruder 2 (Differenzialruder) 6
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Wesentlich
bessere Rudereigenschaften werden erzielt, wenn bei dem vorgeschlagenem
Vorwärtsruder in 5 die dargestellte
linke Kurbel und die Kurbel des rechten Ruders durch eine freie
Koppel ersetzt werden und verkürzte Zug- und die Druckstreben
verwendet werden, die entlang der Koppel so wie an der Kurbel in 5 positioniert
werden. Die Enden der Koppel, an denen die Zug- und Druckstreben
gelagert sind, sind senkrecht drehbar mit der Koppel verbunden,
um das Ruderabsenken in das Wasser zu gewährleisten. 6 zeigt
das so erhaltene Vorwärtsruder für beide Ruderseiten
und die beim Rudern auftretenden Ruderkräfte.
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Es
bedeuten:
- a
- – Innenruder
- b
- – Außenruder
- c
- – Druckstrebe
- d
- – Zugstrebe
- e
- – Koppel
- f
- – Ruderlager
- g
- – Koppelgelenke
- h
- – Stemmbrett
- i
- – Ruderkraft
- j
- – Kraft am
Stemmbrett h
- m
- – Boot
- k
- – Kraft am
Ruderlager
- R
- – resultierende
Vortriebskraft (Kraft am Stemmbrett minus Kraft an den Ruderlagern)
-
Folgendes
ist aus 6 ablesbar:
Während
beim herkömmlichen Ruder die Vortriebskraft in den Ruderlagern
entsteht und zwar gemäß 1 je Ruderseite
mit der Größe 1.5× die Ruderkraft i,
von der die Gegenkraft (2× die Ruderkraft i) am Stemmbrett abzuziehen
ist, wirkt als Vortriebskraft in 6 für
beide Ruderseiten die Kraft am Stemmbrett der Größe
2× die Ruderkraft i (für jedes Ruder 1× die
Ruderkraft i) und an den Ruderlagern je die gegen die Fahrtrichtung gerichteten
Kräfte von –0,5× die Ruderkraft i. Beim
einseitigen Rudern ergibt sich beim bekannten Ruder gegenüber
der Bootslängsachse ein Drehmoment von M = 1.5× Ruderkraft
i × s und beim Vorwärtsruder in 6 ein
Drehmoment von M = –0,8× Ruderkraft i × s
(s = Abstand vom Ruderlager bis zur Bootslängsachse = 1).
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Die
unterschiedlichen Ruderarten ergeben, dass beim Vorwärtsruder
in 6, aufgrund der geringen Ruderlagerkraft k und
damit des geringen Drehmomentes um die Bootslängsachse,
die Richtungsstabilität höher als beim bekannten
Ruder in 1 und die Ruderlagerbelastung
geringer ist.
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Bedeutsamer
ist das Verhalten des vorgeschlagenen Vorwärtsruders 2
beim beidseitigen aber ungleichmäßigen Rudern.
In 7 ist das Vorwärtsruder von 6 gezeigt,
wenn das linke Ruder mit der Kraft 1 und das rechte Ruder mit der
Kraft 0,5 gezogen wird.
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Es
ist erkennbar, dass nicht, wie beim herkömmlichen Ruder,
das linke Ruderblatt mit der doppelten Kraft gegenüber
dem rechten Ruder durch das Wasser bewegt wird (Kräfteverhältnis
2:1), sondern ein Teil der Ruderkraft des stärker beruderten
Ruders auf das schwächer beruderte Ruder übertragen
wird und zwar wirkt am linken Ruder nur die 1,5-fache Kraft der
Kraft am rechten Ruder (Kräfteverhältnis 1,5:1).
Das Vorwärtsruder 2 besitzt ein Differenzialverhalten.
Dadurch werden mit ihm eine höhere Richtungsstabilität
und bessere Rudereigenschaften als mit dem bekannten Ruder erzielt.
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In 8 ist
eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Vorwärtsruders
2 (Differenzialruders) dargestellt.
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Es
bedeuten:
-
- 1
- Boot
- 2
- Ruderlagerbefestigung
am Boot
- 3
- Ruderlager
(Gewindelagerung)
- 4
- Innenruder
- 5
- Außenruder
- 6
- Koppelendstück
- 7
- Koppel
- 8
- Koppelgelenk
(Gewindelagerung)
- 9
- Ruder-Koppelverbindung
(Seilrolle)
- 10
- Rudersitz
- 11
- Ruderlager-Trägerstange
(Gewindelagerung)
-
Gegenüber
dem in 6 gezeigtem Differenzialruder wurden die Zug-
und Druckstangen weggelassen und die Koppelstange direkt mit den
Strebenlagern der Ruder verbunden. In 8 sind die
Ruderlager auf Brücken gesetzt, um die Koppelstange unter
das Ruderlager hindurchführen zu können. Die Koppelenden,
die mit den Ruderlagern in Verbindung stehen, sind senkrecht drehbar
mit der Koppel verbunden, um das Absenken der Ruder ins und aus
dem Wasser zu ermöglichen. Die Koppelstange kann im Boot
beliebig gebogen, z. B. unter dem Rudersitz oder vor oder hinter
dem Ruderer entlang geführt werden. Die Verbindungen der
Koppel mit den Rudern sind dreh- und quer zur Bootslängsachse
verschiebbar, z. B. durch Schubgelenke zu realisieren. Die Koppelstange
hängt frei im Boot und wird nur von den Strebenlagern der
Ruder gehalten. Trotz der miteinander verkoppelten Ruder sind diese
unterschiedlich beliebig bewegbar. Das gilt für beide vorgeschlagenen
Differenzialruder. Das Funktionsprinzip beider Differenzialruder
ist gleich, so dass auch die Rudereigenschaften beider Ruder gleich
sind.
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Drei
charakteristische Arbeitsstellungen ergeben sich bei den modifizierten
Vorwärtsrudern nach 6 und 8:
- 1. Beim ungleichmäßigen Rudern
wird eine höhere Richtungsstabilität als beim
ungleichmäßigen Rudern mit den bekannten Rudern
erzielt, da 1. das stärker betätigte Ruder einen
Teil seiner Ruderkraft, abhängig von der Dimensionierung
der Ruder, auf das schwächer beruderte Ruder überträgt
(Differenzialverhalten) und 2. die Ruderlagerkräfte, und
damit die Drehmomente um die Bootslängsachse ohnehin geringer
als beim traditionellen Ruder sind.
- 2. Wird nur ein Ruder betätigt, bewegt sich das zweite
Ruder, aufgrund des Differenzialverhaltens, mit einem, durch die
Ruderdimensionierung bestimmten Kraftanteil, ebenfalls in die gleiche
Richtung wie das aktive Ruder.
- 3. Betätigt man hingegen ein Ruder und hält
das zweite Innenruder fest, bewegt sich das zweite Außenruder
entgegen der Richtung des aktiven Ruders, wodurch das Bootwenden
leichter als mit dem bekannten Ruderboot durchführbar ist.
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Die
Vorteile der erfindungsgemäßen Vorwärtsruder
sind:
Das erfindungsgemäße Vorwärtsruder
1 besitzt absolut die gleichen Rudereigenschaften wie das traditionelle Ruder
mit dem Vorteil, dass der Ruderer in Fahrtrichtung sitzt.
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Das
erfindungsgemäße Vorwärtsruder 2 (Differenzialruder)
hat gegenüber dem herkömmlichen Ruder folgende
Vorteile:
- 1. bessere Rudereigenschaften, da
durch das Differenzialverhalten und die geringeren Ruderlagerkräfte eine
höhere Richtungsstabilität erzielt wird,
- 2. das Bootwenden durch das Differenzialverhalten unterstützt
wird,
- 3. der Wirkungsgrad der Differenzialruder ist höher,
da beim unvermeidlich ungleichmäßigen Rudern,
die Abtriebsarbeit, aufgrund der geringeren Ruderlagerkräfte
und damit des kleineren Drehmomentes gegenüber der Bootslängsachse,
kleiner als beim bekannten Ruder ist.
- 4. der Ruderer in Fahrtrichtung sitzt.
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Für
die Nachrüstung vorhandener Ruderboote mit den erfindungsgemäßen
Vorwärtsrudern sind besonders die beiden Differenzialruder
geeignet, da nur die Ruderlager auszutauschen sind und keine Kurbellager,
wie beim erfindungsgemäßen Vorwärtsruder
1, auf dem Boot zu installieren sind. In der Praxis ist von den erfindungsgemäßen
Vorwärtsrudern dem Differenzialruder mit der direkten Koppelverbindung
mit den Rudern der Vorzug zu geben, weil es das Vorwärtsruder
mit dem geringsten Aufwand und Platzbedarf ist und außerdem
in den Ruderendlagen die besten Rudereigenschaften aufweist.
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Sinnvollerweise
sind die Ruderblätter an den Außenrudern drehbar
anzuordnen und von den Drehgriffen aus beim Ruderzurückholen
flach zu stellen, z. B. über Bowdenzüge oder eine
Lösung unter Verwendung von biegsamen Wellen.
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Die
Mehrkosten für die erfindungsgemäßen
Vorwärtsruder sind, gemessen an den Gesamtosten für ein
Wanderruderboot, von untergeordneter Bedeutung, anbetracht der gewaltigen
Vorteile, gegenüber dem herkömmlichen Ruderboot
verkehrssicher und erlebnisreicher vorwärts rudern zu können.
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Erwähnt
sei noch, dass der Wirkungsgrad der Ruder und die Richtungsstabilität
des Bootes erhöht werden können, wenn die Ruderblätter
horizontal frei drehbar um die Blattmitte am Außenruder
gelagert werden, weil dadurch das Verquirlen des Wassers und das
Entstehen von Querkräften, auch bei den herkömmlichen
Rudern auftretend, in den Endlagen des Ruders entfallen. Die Ruderblätter
stellen sich selbsttätig optimal dem Wasserwiderstand entgegen.
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9 zeigt
ein 1. Beispiel, ein Doppelzweierruderboot mit dem erfindungsgemäßen
Vorwärtsrudern 1 nach Patentanspruch 1.
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10 zeigt
ein 2. Beispiel, ein Ruderboot mit dem erfindungsgemäßen
Vorwärtsrudern 2 (Differenzialruder) nach Patentanspruch
3.
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11 zeigt
ein 3. Beispiel, einen Ruderkatamaran mit den erfindungsgemäßen
Vorwärtsrudern 2 (Differenzialruder) nach den Patentanspruch
2 und 4.
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Ausführungsbeispiele
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Beispiel
1: Bei dem in 9 dargestelltem Doppelzweier-Ruderboot
mit den erfindungsgemäßen Vorwärtsrudern
1 nach Patentanspruch 1 sind die Innenruder mit den Außenrudern
horizontal drehbar und zur Wasserseite hin schwenkbar auf je einer
Achse an der Bordwand des Bootes gelagert und die Zugstangen an den
Außenrudern sowie die Druckstangen an den Innenrudern sind
an verschiedenen Lagerstellen entlang der quer zum Boot angeordneten
Kurbeln mit diesen verbunden, wobei sowohl die Zug- als auch die
Druckstangen beidseitig in Kugelgelenken gelagert sind. Die Kurbeln
sind auf der Bootslängsachse horizontal drehbar gelagert
und zur Wasserseite hin leicht abgewinkelt. Die Konstruktion des
Ruders ist so ausgeführt, dass beim ins Wasser abgesenkten
Ruderblatt die Ruderhebel und die Kurbelendstücke, an denen
die Zug- und die Druckstangen gelagert sind, den gleichen Neigungswinkel
zur Wasserseite hin haben und sich die Strebenlager jeder Strebe
annähernd in der gleichen Höhe befinden. Durch
die Kugelgelenklagerung der Zug- und Druckstangen wird das problemlose
Herausheben des Ruderblattes aus dem Wasser und das Zurückschwenken
des Vorwärtsruders ermöglicht. Anstelle der nur
horizontal drehbaren Kurbeln können auch Kurbeln verwendet werden,
die sowohl horizontal als auch begrenzt vertikal drehbar sind, zum
Beispiel durch Lagerung der Kurbeln in Pendelkugellagern und Begrenzung
der Kurbelabsenkung bis in die Ruderarbeitslage, weil dann die Strebenlager
nur horizontal drehbar auszuführen sind.
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Beispiel
2: In 10 ist ein Ruderboot mit den
erfindungsgemäßen Vorwärtsruder 2 (Differenzialruder) nach
Patentanspruch 3 gezeigt. Die Koppel ist nicht mit dem Boot verbunden,
sie ist nur mit den Rudern über die vier Streben verbunden
und wird durch sie in der Höhe gehalten. Die Koppel kann
beliebig gebogen sein, um den Ruderer nicht zu stören.
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Beispiel
3: In 11 ist ein Ruderkatamaran mit
den Vorwärtsrudern 2 (Differenzialrudern) nach Patentanspruch
2 und 4 dargestellt. Die Koppel ist mit den Rudern direkt über
Schubgelenke verbunden, wobei die Koppelenden, die mit den Rudern
in Verbindung stehen, durch senkrecht schwenkbare Koppelgelenke
mit der Koppel verbunden sind, um das Absenken der Ruder ins Wasser
zu gewährleisten. Die Ruderlager sind auf Brücken
gesetzt, um die Koppelenden unter den Ruderlagern hindurch bewegen
zu können. Die Koppel ist gebogen unter dem Rudersitz entlanggeführt
und nur mit den Rudern verbunden. Die Koppel kann auch über
den Rudern angeordnet werden, dann brauchen die Ruderlager nicht
auf Brücken gesetzt zu werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 605621 [0013]
- - US 5248272 [0013]
- - JP 2000198492 A [0020]
- - DE 20116742 U1 [0029]