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Die Erfindung betrifft ein Ruder für Schiffe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Ruder umfasst ein an einem Schiffsrumpf drehbar angeordnetes Ruderblatt, einen mit dem Ruderblatt verbundenen Ruderschaft und einen in den Schiffsrumpf integrierten und einseitig als Kragträger ausgebildeten Ruderkoker, der sich mit einem den Ruderschaft aufnehmenden Kokerrohr in eine Aussparung des Ruderblattes erstreckt.
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Bei einem derartigen, beispielsweise aus der
DE 25 55 098 B1 bekannten Ruder ist ein beispielsweise aus Schmiedeeisen gefertigtes Kokerrohr mit einem Schiffsrumpf verbunden und erstreckt sich nach Art eines Kragträgers vom Schiffsrumpf in eine dafür vorgesehene Aussparung eines Ruderblattes. In dem Kokerrohr ist der Ruderschaft geführt, der das Ruderblatt mit einer Rudermaschine verbindet und zum Drehen des Ruderblattes zum Zwecke einer Kursänderung, Kurskorrektur oder Kursstabilisierung im Betrieb eines Schiffes betätigt wird.
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Bei dem aus der
DE 25 55 098 B1 bekannten Ruder ist an dem vom Schiffsrumpf entfernten Ende des Kokerrohres einerseits ein Innenlager zur Lagerung des Ruderschaftes und andererseits ein Außenlager zur Lagerung des Ruderblattes an dem Kokerrohr vorgesehen. Durch die Lagerung einerseits des Ruderschaftes und andererseits des Ruderblattes an dem Kokerrohr wird erreicht, dass im Betrieb eines Schiffes durch Krafteinwirkung auf das Ruderblatt verursachte Biegekräfte von dem Kokerrohr aufgenommen und in den Schiffsrumpf eingeleitet werden können. Mit der Anordnung der
DE 25 55 098 B1 wird damit eine teilweise Entkopplung von Biegekräften und Torsionskräften (die über den Ruderschaft zum Verdrehen des Ruderblattes eingeleitet werden) erreicht. Eine vollständige Entkopplung von Biegekräften und Torsionskräften – also eine Aufnahme von Biegekräften ausschließlich über das Kokerrohr und eine ausschließliche Übertragung von Torsionskräften über den Ruderschaft – ist mit dieser Anordnung jedoch nicht möglich, da zumindest das am Kokerrohr gelagerte Ende des Ruderschaftes immer auch auf Biegung beansprucht wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ruder für Schiffe bereitzustellen, das eine Aufnahme von Biegekräften ausschließlich über das Kokerrohr ermöglicht, so dass der Ruderschaft keine Biegekräfte aufnehmen muss.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Dabei ist vorgesehen, dass das Ruderblatt über ein unteres Lager und ein zu dem unteren Lager entlang dem Kokerrohr versetztes, oberes Lager an dem Kokerrohr gelagert ist.
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Bei der Anordnung der
DE 25 55 098 B1 erfolgt die Abstützung am Kokerrohr über ein Innenlager zur Lagerung des Ruderschaftes einerseits und über ein Außenlager zur Lagerung des Ruderblattes andererseits. Die Abstützung erfolgt damit zumindest teilweise immer noch über den Ruderschaft, der im Bereich des unteren Endes des Kokerrohres an diesem gelagert ist und damit zumindest mit seinem unteren Ende auch noch Biegekräfte aufnehmen muss.
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In Abkehr hiervon sieht die vorliegende Erfindung vor, zwei Außenlager am Kokerrohr vorzusehen, die das Ruderblatt gegenüber dem Kokerrohr abstützen. Die Lager können hierbei als ausschließlich radiale Kräfte aufnehmende Gleitlager, also als Radiallager, ausgebildet sein, so dass sie auf das Ruderblatt wirkende seitliche Biegekräfte in radialer Richtung in das Kokerrohr und über das Kokerrohr unmittelbar in den Schiffsrumpf einleiten.
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Dadurch, dass das Ruderblatt über zwei axial zueinander versetzte Lager an dem Kokerrohr gelagert ist, nimmt der Ruderschaft keine auf das Ruderblatt wirkenden Biegekräfte auf. Eine Lagerung des Ruderschaft am Kokerrohr ist nicht erforderlich, so dass der Ruderschaft nicht am vom Schiffsrumpf nach Art eines Kragträgers vorstehenden Kokerrohr abgestützt ist. Der Ruderschaft dient allein zur Einleitung einer Torsionskraft in das Ruderblatt zum Stellen des Ruderblattes.
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Auf diese Weise wird eine vollständige Trennung von der Aufnahme von Biegekräften einerseits und der Einleitung von Torsionskräften andererseits erreicht.
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Innenlager zur Abstützung des Ruderschaftes am Kokerrohr im Bereich des Ruderblattes sind nicht erforderlich.
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Dadurch, dass der Ruderschaft keine Biegekräfte aufnehmen muss, kann der Ruderschaft leichter und kostengünstiger hergestellt werden. Dadurch reduziert sich zum einen der Fertigungsaufwand, und zum anderen ist die Anordnung auch bei großen Schiffen mit großen Ruderblättern (die mehr als 100t wiegen können) einsetzbar, die im Betrieb auf zuverlässige Weise durch das Kokerrohr abgestützt werden. Weiterhin wird möglich, die entsprechenden Ruderblätter schlanker und somit hydrodynamisch günstiger auszubilden, weil die Dicke der verwendeten Lager reduziert werden kann.
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Vorteilhafterweise ist das untere Lager an einem unteren Ende des Kokerrohres und das obere Lager am Kokerrohr im Bereich der oberen, dem Schiffsrumpf zugewandeten Kante des Ruderblattes angeordnet, um einen möglichst großen Abstand zwischen dem unteren Lager und dem oberen Lager zu erreichen und damit eine günstige Hebelwirkung zu bewirken.
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Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch, mehr als zwei Lager zur Abstützung des Ruderblattes an dem Kokerrohr vorzusehen, beispielsweise ein oberes Lager, ein unteres Lager und ein oder mehrere zwischen dem oberen und dem unteren Lager angeordnete weitere Lager. All diese Lager können als ausschließlich Radialkräfte aufnehmende Gleitlager ausgebildet sein.
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Der Ruderschaft ist vorteilhafterweise in einer inneren Bohrung des Kokerrohres aufgenommen, wobei der Ruderschaft jedoch ein hinreichendes Spiel zum Kokerrohr aufweist, so dass im Betrieb auch bei großen Belastungen des Ruderblattes der Ruderschaft nicht in Anlage mit dem Kokerrohr gelangen kann.
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Aus Stabilitätsgründen und zur vorteilhaften Krafteinleitung in den Schiffsrumpf kann das Kokerrohr zumindest abschnittsweise konusförmig ausgebildet sein derart, dass sein Außendurchmesser zu dem mit dem Schiffsrumpf verbundenen Ende hin zunimmt, wobei der Innendurchmesser des Kokerrohres im Wesentlichen konstant ist. Dadurch nimmt die Wandungsstärke des Kokerrohres zum Schiffsrumpf hin zu und ist geeignet, auch große Biegekräfte aufzunehmen und in den Schiffsrumpf einzuleiten.
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Um Kontaktflächen für die radial wirkenden Lager zur Verfügung zu stellen, kann das Kokerrohr im Bereich des unteren Lagers und des oberen Lagers jeweils einen zylindrischen Lagerabschnitt aufweisen, an denen das untere Lager bzw. das obere Lager anliegen und das Ruderblatt gegenüber dem Kokerrohr abstützen. Sind mehr als zwei Lager vorgesehen, können am Kokerrohr entsprechend weitere zylindrisch ausgebildete Lagerabschnitte vorgesehen sein.
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Sind die Lager, die bei der Montage an dem Ruderblatt angeordnet sind und zusammen mit dem Ruderblatt an das Kokerrohr angesetzt werden, als geschlossene Ringe ausgebildet, so ist eine Montage des Ruderblattes an dem Kokerrohr nur durch Aufstecken des Ruderblattes von unten auf das Kokerrohr am Schiffsrumpf möglich. Um auch eine Montage des Ruderblattes an dem Kokerrohr in einer Richtung senkrecht zur axialen Erstreckungsrichtung des Kokerrohres zu ermöglichen, ist aber auch möglich und vorteilhaft, die beispielsweise als radiale Gleitlager ausgebildeten Lager als geteilte Lager auszuführen derart, dass das Ruderblatt seitlich an das Kokerrohr angesetzt werden kann und somit eine einfache seitliche Montage des Ruderblattes am Schiff möglich wird. Die Lager sind damit nicht in Form eines geschlossenen Ringes ausgebildet, sondern lassen sich wenigstens in zwei (in diesem Fall Halbringe ausbildende) Hälften teilen, die erst bei der Montage zur Bildung eines geschlossenen Ringes zusammengefügt werden und in montiertem Zustand das Lager ausbilden.
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Dadurch, dass der Ruderschaft keine Biegekräfte mehr aufnehmen muss, wird weiterhin möglich, den Ruderschaft in axialer Richtung mehrteilig, beispielsweise zweiteilig auszubilden, wobei die einzelnen Ruderschaftsteile durch eine Kupplung so miteinander verbunden sind, dass die über den Ruderschaft zu übertragenden Torsionskräfte in das Ruder eingeleitet werden können. Denkbar ist eine starre Verbindung der Ruderschaftsteile miteinander, aber auch eine gelenkige Kupplung. Auf diese Weise kann die Ruderschaftslänge auf ein technologisch günstiges Maß beschränkt werden:
Bei einem zweiteiligen Ruderschaft werden dann anstelle eines einzelnen langen Stückes (das bei großen Schiffen eine Länge von mehr als 10 m aufweisen kann) zwei Stücke mit jeweils der halben Länge gefertigt und erst anschließend miteinander verbunden. Dies erleichtert die Fertigung des Ruderschaftes erheblich.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ruderkoker zusätzlich zu dem sich nach Art eines Kragträgers vom Schiffsrumpf in die Aussparung des Ruderblattes erstreckenden unteren Kokerrohres ein oberes Kokerrohr auf, das sich zumindest abschnittsweise im Schiffsrumpf erstreckt. Das obere Kokerrohr steht in Verbindung mit dem unteren Kokerrohr und dient der Aufnahme des Ruderschaftes im Bereich des Schiffsrumpfes. Um Kosten zu sparen und das Gewicht des Kokerrohres insgesamt zu reduzieren, kann dieses obere Kokerrohr zumindest abschnittsweise aus Kunststoff, beispielsweise einem faserverstärkten Kunststoffverbundstoff, hergestellt sein.
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Diesem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das obere Kokerrohr im Bereich des Schiffsrumpfes zumindest abschnittsweise keine großen Kräfte aufnehmen muss und daher schwächer ausgebildet sein kann. Das obere Kokerrohr kann daher abschnittsweise aus Kunststoff hergestellt sein, was bei erheblicher Gewichtsreduzierung eine immer noch hinreichende Kraftaufnahme gewährleistet und eine abdichtende Umhüllung des Ruderschaftes auch im Bereich des Schiffsrumpfes bewirkt.
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Die Ausbildung des oberen Kokerrohres zumindest teilweise aus Kunststoff ist als eigenständiger Erfindungsgedanke anzusehen und kann auch unabhängig von der Lagerung des Ruderblattes am nach Art eines Kragträgers ausgebildeten, unteren Kokerrohr eingesetzt werden.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Ruders eines Schiffes;
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2 eine teilweise freigeschnittene Darstellung eines Ruders eines Schiffes;
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3 eine Schnittdarstellung durch das Ruderblatt, das Kokerrohr und den Ruderschaft eines Ruders und
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4 eine vergrößerte Detaildarstellung der Anordnung gemäß 2.
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1 bis 4 zeigen ein Ruder 1 eines Schiffes, bei dem ein Ruderblatt 10 um eine Drehachse D drehbar an einem Schiffsrumpf 2 angeordnet ist. In an sich bekannter Weise ist das Ruderblatt 10 hierbei in Strömungsrichtung bei Vorausfahrt des Schiffes hinter einem an einem Propellerschaft 30 um eine Propellerachse P drehbaren Propeller 3 angeordnet und mit einem Ruderschaft 11 verbunden, der zum Verdrehen des Ruderblatts 10 ein Drehmoment in das Ruderblatt 10 einleitet und damit das Ruderblatt 10 zum Zwecke einer Kursänderung, Kurskorrektur oder Kursstabilisierung stellt.
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Wie an sich beispielsweise von Ausführungsformen von Vollschweberudern bekannt, ist bei dem in 1 bis 4 dargestellten Ruder ein Ruderkoker 20 zur Lagerung des Ruderblattes 10 an dem Schiffsrumpf 2 vorgesehen. Der Ruderkoker 20 ist dabei gebildet durch ein nach Art eines Kragträgers vom Schiffsrumpf 2 vorstehendes, sich in eine Aussparung 101 im Ruderblatt 10 erstreckendes, unteres Kokerrohr 200 und ein oberes Kokerrohr 205, die den Ruderschaft 11 in einer inneren Bohrung 204 aufnehmen.
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Das Ruderblatt 10 weist in seinem Inneren eine Rippenstruktur 103 auf, die die strukturelle Stabilität des Ruderblattes 10 gewährleistet. Die Aussparung 101 im Ruderblatt 10 zur Aufnahme des Kokerrohres 200 ist kastenförmig ausgebildet, erstreckt sich von der oberen, dem Schiffsrumpf 2 zugewandten Seite des Ruderblattes 10 in das Ruderblatt 10 hinein und ist über seitliche, wasserdichte verschweißte Rippen 102 zum Inneren des Ruderblattes 10 hin abgedichtet.
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Das Ruderblatt 10 kann ganz oder teilweise aus Stahl oder einem Kunststoffverbundstoff, insbesondere einem faserverstärkten Verbundstoff hergestellt sein.
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Der Ruderschaft 11 ist an seinem oberen Ende mit einer Rudermaschine und an seinem unteren Ende mit dem Ruderblatt 10 verbunden. Zur Verbindung mit dem Ruderblatt 10 weist der Ruderschaft 11 einen unteren konusförmigen Endabschnitt 111 auf, der in einem mit dem Ruderblatt 10 verschweißten Kloben 100 angeordnet ist und mit dem Kloben 100 einen Pressverbund bildet. Hierzu ist auf ein Gewindeende 112 des Ruderschaftes 11 eine Mutter 113 angesetzt, die einen pressenden Sitz des Endabschnitts 111 in dem Kloben 100 bewirkt.
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An seinem oberen Ende wird der Ruderschaft 11 durch ein Axiallager 114 gehalten, das den Ruderschaft 11 in axialer Richtung festlegt und über den Ruderschaft 11 das Ruderblatt 10 hält. Das Axiallager 114 wird dabei von der umgebenden festen Schiffsstruktur 203 am Schiffsrumpf 2, wie in 3 dargestellt, aufgenommen. In einer anderen Ausführungsform kann das Axiallager 114 auch in eine am obern Ende des Ruderschaftes angreifenden Rudermaschine zur Betätigung des Ruders integriert sein.
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Das untere Kokerrohr 200 dient der Lagerung des Ruderblattes 10. Um dabei durch Krafteinwirkung auf das Ruderblatt 10 verursachte Biegekräfte in den Schiffsrumpf 2 einzuleiten, sind im Sinne der vorliegenden Erfindung ein unteres Lager 21 und ein oberes Lager 22 vorgesehen, über die das Ruderblatt 10 an dem Kokerrohr 200 gelagert ist. Die Lager 21, 22 sind hierbei als ausschließlich Radialkräfte aufnehmende Gleitlager ausgebildet und stützen das Ruderblatt 10 in radialer Richtung gegenüber dem Kokerrohr 200 ab, nicht aber in axialer Richtung entlang der Drehachse D.
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Das untere Lager 21 ist im Bereich des unteren Endes 200a des Kokerrohres 200 und das obere Lager 22 im Bereich einer dem Schiffsrumpf 2 zugewandeten oberen Kante des Ruderblattes 10 an einem mit dem Schiffsrumpf 2 verbundenen Abschnitt 200b des Kokerrohres 200 angeordnet (siehe 3). Durch die Anordnung der Lager 21, 22 an dem unteren Ende 200a des Kokerrohres 200 und im Beeich der oberen Kante des Ruderblattes 10 sind die Lager 21, 22 um eine verhältnismäßig große Wegstrecke voneinander beabstandet, so dass eine vorteilhafte Hebelwirkung zur Einleitung von Biegekräften über das Kokerrohr 200 in den Schiffsrumpf 2 erreicht wird.
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Durch das Vorsehen der ausschließlich das Ruderblatt 10 abstützenden Lager 21, 22 wird erreicht, dass der Ruderschaft 11 keine Biegekräfte aufnehmen muss, sondern die Biegekräfte vollständig über die Lager 21, 22 in das Kokerrohr 200 und über dieses in den Schiffsrumpf 2 eingeleitet werden. Zusätzliche Lager zur Abstützung des Ruderschaftes 11 gegenüber dem unteren Kokerrohr 200 sind nicht vorgesehen.
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Wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist, ist das sich in die Aussparung 101 erstreckende Kokerrohr 200 zumindest abschnittsweise konusförmig ausgebildet und weist einen sich hin zum Schiffsrumpf 2 vergrößernden Außenradius DA auf, wobei im Bereich der Lager 21, 22 jeweils zylindrisch ausgebildete Lagerabschnitte 201, 202 vorgesehen sind, über die die Lager 21, 22 am Kokerrohr 200 abgestützt sind. Da der Innendurchmesser DI der Bohrung 204 im Wesentlichen konstant ist, ist das Kokerrohr 200 zum Schiffsrumpf 2 hin verstärkt und damit ausgelegt, in vorteilhafter Weise Biegekräfte in den Schiffsrumpf 2 einleiten zu können.
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Am unteren Ende 200a des Kokerrohres 200 kann zusätzlich eine Dichtung vorgesehen sein, die zur Abdichtung des Ruderschaftes 11 gegenüber dem Kokerrohr 200 dient und verhindert, dass Wasser in das Innere des Kokerrohres 200 eindringen kann.
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Wie beispielsweise aus 3 und 4 ersichtlich, ist der Ruderschaft 11 mit Spiel im Ruderkoker 20 angeordnet, wobei der Ruderschaft 11 beispielsweise ein radiales Spiel von 10 bis 50 mm zum Kokerrohr 200 aufweisen kann. Wesentlich ist hier, dass im Betrieb auch bei großen Biegekräften verhindert wird, dass der Ruderschaft 11 in Anlage mit dem Kokerrohr 200 gelangen kann.
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Das obere Kokerrohr 205 umhüllt den Ruderschaft 11 auf seinem Weg durch den Schiffsrumpf 2. Das obere Kokerrohr 205 dient hierbei zum einen der Kraftaufnahme und zum anderen der Umhüllung, wobei die in diesem Bereich wirkenden Kräfte wesentlich geringer sind als im Bereich des unteren Kokerrohres 200. Dies ermöglicht, das obere Kokerrohr 205 zumindest abschnittsweise aus Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Verbundstoff herzustellen, um auf diese Weise Gewicht zu sparen, die Herstellung zu vereinfachen und Kosten zu reduzieren.
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Insbesondere kann das obere Kokerrohr 205 in seinem oberen Abschnitt der Länge LK (siehe 3) aus Kunststoff ausgebildet sein. Die in diesem Bereich wirkenden Kräfte sind gering, so dass die Anforderungen an die Stärke und Festigkeit des Kokerrohres 205 in diesem Bereich reduziert sind.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch bei gänzlich anders gearteten Ausführungsformen verwirklichen. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Anordnung auch bei Flossenrudern, an der Vorkante verwundenen asymmetrischen Rudern (so genannte ”twisted rudders”) und auch bei einteiligen Vollschweberudern eingesetzt werden.
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Beispielsweise können auch mehr als zwei, z. B. drei oder vier Lager entlang des Kokerrohres 200 verteilt zur Lagerung des Ruderblattes vorgesehen sein.
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Dadurch, dass der Ruderschaft bei der beschriebenen Anordnung keine Biegekräfte aufnehmen muss, wird möglich, den Ruderschaft schwächer zu dimensionieren, um auf diese Weise Material und Gewicht einzusparen, oder andere Materialien wie beispielsweise Kunststoffverbundstoffe zur Herstellung des Ruderschaftes zu verwenden.
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Dadurch, dass der Ruderschaft keine Biegekräfte mehr aufnehmen muss, wird auch möglich, den Ruderschaft in axialer Richtung mehrteilig, beispielsweise zweiteilig auszubilden, wobei die einzelnen Ruderschaftsteile durch eine Kupplung so miteinander verbunden sind, dass die über den Ruderschaft zu übertragenden Torsionskräfte in das Ruder eingeleitet werden können. Denkbar ist eine starre Verbindung der Ruderschaftsteile miteinander, aber auch eine in gewissem Bereich gelenkige Kupplung, wie beispielsweise auch von anderen ein Drehmoment übertragenden Wellen bekannt. Auf diese Weise kann die Ruderschaftslänge auf ein technologisch günstiges Maß beschränkt werden, indem bei einem zweiteiligen Ruderschaft anstelle eines einzelnen langen Stückes (das bei großen Schiffen eine Länge von mehr als 10 m aufweisen kann) zwei Stücke mit jeweils der halben Länge gefertigt und erst anschließend miteinander verbunden werden, was die Fertigung des Ruderschaftes erheblich vereinfacht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ruder
- 10
- Ruderblatt
- 100
- Kloben
- 101
- Aussparung
- 102
- Beplankung
- 103
- Rippenstruktur
- 11
- Ruderschaft
- 110
- Schaftabschnitt
- 111
- Konusförmiger Endabschnitt
- 112
- Gewindeende
- 113
- Mutter
- 114
- Axiallager
- 2
- Schiffsrumpf
- 20
- Ruderkoker
- 200
- Kokerrohr
- 200a
- Ende
- 200b
- Abschnitt
- 201, 202
- Zylindrischer Lagerabschnitt
- 203
- Traglagergehäuse oder feste Schiffsstruktur
- 204
- Bohrung
- 205
- Oberes Kokerrohr
- 21, 22
- Lager
- 3
- Propeller
- 30
- Propellerschaft
- D
- Drehachse
- DA
- Außendurchmesser
- DI
- Innendurchmesser
- LK
- Länge
- P
- Propellerachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2555098 B1 [0003, 0004, 0004, 0008]
