DE102011002832B4

DE102011002832B4 - Rudders for ships with a rudder monitoring device

Info

Publication number: DE102011002832B4
Application number: DE102011002832.3A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dietrich Puschmann; Frank Herbst
Original assignee: VAN DER VELDEN BARKEMEYER GmbH
Current assignee: Van Der Velden Barkemeyer De GmbH
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2022-08-11
Anticipated expiration: 2031-01-19
Also published as: CN103442980B; KR101882463B1; CN103442980A; DE102011002832A1; KR20140004717A; WO2012098150A1

Abstract

Ruder (2) für Schiffe, mit- einem Ruderblatt (22), das um eine Drehachse (D) drehbar an einem Schiffsrumpf (1) anzuordnen ist, einem Ruderschaft (21) zum Ausüben eines Drehmoments auf das Ruderblatt (22), und- einer Ruderüberwachungsvorrichtung (3) mit mindestens einem am Ruderblatt (22) oder Ruderschaft (21) angeordneten Sensor (33) zur Aufnahme eines Messsignals am Ruderblatt (22) oder Ruderschaft (21) und mindestens einer am Ruderblatt (22) angeordneten, mit dem mindestens einen Sensor (33) verbundenen Recheneinheit (31) zur Auswertung und/oder Übertragung eines von dem mindestens einen Sensor (33) aufgenommenen Messsignals, dadurch gekennzeichnet, dass- ein Sensor (33) an einem Lager (214) zum Lagern des Ruderschafts (21) gegenüber dem Schiffsrumpf (1) angeordnet ist, um ein Spiel an dem Lager (214) zu messen, und/oder- ein Sensor (33) an einem Lager (214) zum Lagern des Ruderschafts (21) gegenüber dem Schiffsrumpf (1) angeordnet ist, um die Lage des Lagers (214) oder eines Teils des Lagers (214) zu überwachen, und/oder- ein Sensor (33) an einer Verbindungsstelle (211) zwischen dem Ruderschaft (21) und dem Ruderblatt (22) angeordnet ist, um die Verbindung des Ruderschafts (21) mit dem Ruderblatt (22) zu überwachen.Rudder (2) for ships, with- a rudder blade (22) which can be arranged on a ship's hull (1) so that it can rotate about an axis of rotation (D), a rudder stock (21) for exerting a torque on the rudder blade (22), and- a rudder monitoring device (3) with at least one sensor (33) arranged on the rudder blade (22) or rudder stock (21) for recording a measurement signal on the rudder blade (22) or rudder stock (21) and at least one sensor arranged on the rudder blade (22) with the at least A computing unit (31) connected to a sensor (33) for evaluating and/or transmitting a measurement signal recorded by the at least one sensor (33), characterized in that a sensor (33) is mounted on a bearing (214) for mounting the rudder stock (21 ) is arranged relative to the ship's hull (1) in order to measure play at the bearing (214), and/or- a sensor (33) on a bearing (214) for supporting the rudder post (21) relative to the ship's hull (1) is arranged to position the bearing (214) or part d it bearing (214) to monitor, and / or a sensor (33) is arranged at a connection point (211) between the rudder stock (21) and the rudder blade (22) to the connection of the rudder stock (21) with the rudder blade ( 22) to monitor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ruder für Schiffe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rudder for ships according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Ruder, das in der Regel am Heck eines Schiffes angeordnet ist und zum Steuern und Manövrieren des Schiffes dient, weist ein Ruderblatt, das um eine Drehachse drehbar an einem Schiffsrumpf anzuordnen ist, und einen Ruderschaft zum Ausüben eines Drehmoments auf das Ruderblatt auf. Der Ruderschaft dient hierbei zur Verbindung des Ruderblattes mit dem Schiffsrumpf und kann verdreht werden, um das Ruderblatt um die Drehachse zu verschwenken und auf diese Weise das Ruder zu stellen.Such a rudder, which is usually arranged at the stern of a ship and is used to steer and maneuver the ship, has a rudder blade, which is to be arranged on a ship's hull such that it can rotate about an axis of rotation, and a rudder stock for exerting a torque on the rudder blade. The rudder stock serves to connect the rudder blade to the ship's hull and can be twisted in order to pivot the rudder blade about the axis of rotation and in this way adjust the rudder.

Das Ruder eines Schiffes ist im Betrieb, also bei Fahrt des Schiffes, großen Belastungen ausgesetzt, die in Form von Ruderquerkräften, Ruderlängskräften und Vibrationen insbesondere das Ruderblatt und den Ruderschaft sowie Lager und Gelenke beanspruchen. Ein Ruder muss daher in regelmäßigen Abständen geprüft werden, um insbesondere die mechanische, strukturelle Integrität und Betriebsbereitschaft des Ruders zu gewährleisten.The rudder of a ship is exposed to high loads during operation, i.e. when the ship is moving, which stress the rudder blade and the rudder stock as well as bearings and joints in particular in the form of lateral rudder forces, longitudinal rudder forces and vibrations. A rudder must therefore be checked at regular intervals, in particular to ensure the mechanical, structural integrity and operational readiness of the rudder.

Heutzutage werden solche Überprüfungen des Ruders in der Regel durchgeführt, während ein Schiff in einem Dock trocken liegt und das Ruder damit frei zugänglich ist. Möglich ist auch, Unter-Wasser-Überprüfungen (so genannte IW-Kontrolle) durch Taucher bei sich im Wasser befindlichen Schiffen durchzuführen, wobei hierbei in der Regel nur eine äußerliche Inspektion der Ruderanlage möglich ist.Nowadays, such rudder checks are usually carried out while a ship is dry in a dock and the rudder is therefore freely accessible. It is also possible for divers to carry out underwater inspections (so-called IW inspections) on ships that are in the water, with this usually only being possible for an external inspection of the rudder system.

Bei einem aus der DE 20 2005 019 626 U1 bekannten Ruder ist eine Vorrichtung zum Kontrollieren und Messen eines Halslagerspiels zwischen einem Außenlager und dem Ruderschaft eines Ruders vorgesehen, die eine Unter-Wasser-Prüfung des Halslagerspiels durch einen Taucher ermöglicht. Hierzu ist eine Messschiene vorgesehen, die mit einer Messsonde in einen Spalt zwischen Außenlager und Innenlager von Ruderschaft und Ruderkoker eingeführt wird, um auf diese Weise eine Spielbreitenmessung durchzuführen.At one from the DE 20 2005 019 626 U1 known rudder is a device for checking and measuring a neck bearing play between an outer bearing and the rudder stock of a rudder, which allows underwater testing of the neck bearing play by a diver. For this purpose, a measuring rail is provided, which is inserted with a measuring probe into a gap between the outer bearing and inner bearing of the rudder stock and rudder trunk in order to carry out a play width measurement in this way.

Bei bekannten Rudern ist es nicht möglich, im Betrieb eines Schiffes, also beispielsweise bei Fahrt auf hoher See, eine Aussage über den Zustand des Ruders, insbesondere über die strukturelle Unversehrtheit und die Betriebsbereitschaft des Ruders, zu erhalten. So ist es der Besatzung auf der Brücke eines Schiffes in der Regel nicht möglich, auf hoher See eventuelle Fehlfunktionen oder Beschädigungen des Ruders zu überprüfen und zu überwachen.With known rudders, it is not possible to obtain information about the condition of the rudder, in particular about the structural integrity and the operational readiness of the rudder, when a ship is in operation, for example when sailing on the high seas. For example, the crew on the bridge of a ship is generally not able to check and monitor any malfunctions or damage to the rudder on the high seas.

Zwar existieren Verfahren und Einrichtungen für Assistenzsysteme zur Manöverprädiktion von Schiffen, wie beispielsweise aus der DE 101 64 701 A1 bekannt. Derartige Assistenzsysteme dienen aber ausschließlich der Manöverprädiktion unter Berücksichtigung aktueller Manövriereigenschaften des Schiffes und der Umgebung unter Berücksichtigung von (externen) Störungen zur Unterstützung des Manövrierens und sollen eine Entscheidungshilfe für die Besatzung zur Steuerung des Schiffes geben. Eine Überwachung der mechanischen Integrität eines Ruders ist bei derartigen Assistenzsystemen nicht vorgesehen.Although there are methods and devices for assistance systems for maneuver prediction of ships, such as from the DE 101 64 701 A1 known. However, such assistance systems are used exclusively for maneuver prediction, taking into account current maneuvering properties of the ship and the environment, taking into account (external) disturbances to support maneuvering and are intended to provide the crew with a decision-making aid for controlling the ship. A monitoring of the mechanical integrity of a rudder is not provided with such assistance systems.

Auch die DE 23 42 287 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung der Querkraft von tragflügelförmigen Quertriebskörpern, die an einem Schiff unter Wasser angeordnet sind, insbesondere von Schiffsrudern und Flossenstabilisatoren. Hierbei wird die Querkraft jedoch ausschließlich für Regelungszwecke ermittelt.Also the DE 23 42 287 A1 discloses a method for determining the transverse force of aerofoil-shaped transverse drive bodies which are arranged underwater on a ship, in particular ship rudders and fin stabilizers. In this case, however, the lateral force is only determined for control purposes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ruder für Schiffe zur Verfügung zu stellen, mit dem im Betrieb eines Schiffes die Betriebsbereitschaft eines Ruders und dessen mechanische Integrität in einfacher Weise und in jeder gewünschten Situation, also beispielsweise auch auf hoher See, überwacht werden können.The object of the present invention is to provide a rudder for ships with which the operational readiness of a rudder and its mechanical integrity can be monitored in a simple manner and in any desired situation, e.g. also on the high seas, during operation of a ship.

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by an object with the features of claim 1.

Demnach ist bei einem Ruder für Schiffe eine Überwachungsvorrichtung mit mindestens einem am Ruderblatt oder Ruderschaft angeordneten Sensor zur Aufnahme eines Messsignals am Ruderblatt oder Ruderschaft und mindestens einer am Ruderblatt angeordneten, mit dem mindestens einen Sensor verbundenen Recheneinheit zur Auswertung und/oder Übertragung eines von dem mindestens einen Sensor aufgenommenen Messsignals vorgesehen, wobei:

- ein Sensor an einem Lager zum Lagern des Ruderschafts gegenüber dem Schiffsrumpf angeordnet ist, um ein Spiel an dem Lager zu messen, und/oder
- ein Sensor an einem Lager zum Lagern des Ruderschafts gegenüber dem Schiffsrumpf angeordnet ist, um die Lage des Lagers oder eines Teils des Lagers zu überwachen, und/oder
- ein Sensor an einer Verbindungsstelle zwischen dem Ruderschaft und dem Ruderblatt angeordnet ist, um die Verbindung des Ruderschafts mit dem Ruderblatt zu überwachen.

Accordingly, in a rudder for ships, a monitoring device with at least one sensor arranged on the rudder blade or rudder stock for recording a measurement signal on the rudder blade or rudder stock and at least one computing unit arranged on the rudder blade and connected to the at least one sensor for evaluating and/or transmitting one of the at least a sensor recorded measurement signal is provided, wherein:

- a sensor is arranged on a bearing for bearing the rudder stock relative to the ship's hull to measure play on the bearing, and/or
- a sensor is arranged on a bearing for bearing the rudder stock opposite the ship's hull to monitor the position of the bearing or a part of the bearing, and/or
- a sensor is placed at a joint between the rudder stock and the rudder blade to monitor the connection of the rudder stock to the rudder blade.

Mit dem erfindungsgemäßen Ruder, das mit einer Ruderüberwachungsvorrichtung ausgestattet ist, wird die Möglichkeit geschaffen, ein Ruder insbesondere hinsichtlich seiner mechanischen Integrität und seiner Betriebsbereitschaft ständig zu überwachen, um bei Auftreten von Fehlfunktionen am Ruder unverzüglich eine Rückmeldung zu erhalten. Weiterhin können im Betrieb eines Ruders durch Aufzeichnung der Sensorsignale Daten gesammelt werden, die es ermöglichen, notwendige Wartungsarbeiten besser zu planen und eine Aussage über die Belastungen eines Ruders über die Betriebszeit zu erhalten. Hierzu werden im Rahmen der Ruderüberwachungsvorrichtung am Ruderblatt und/oder am Ruderschaft ein oder mehrere Sensoren angeordnet, die dazu dienen, kritische Messgrößen am Ruderblatt oder Ruderschaft aufzunehmen und zu messen. Die Sensoren sind über entsprechende Leitungen mit einer Recheneinheit verbunden, die im oder am Ruderblatt angeordnet ist und die aufgenommenen Messsignale erfasst, aufbereitet und ggf. speichert, um diese in geeigneter Weise beispielsweise an die Brücke eines Schiffes oder andere Stellen außerhalb des Ruders weiterzuleiten.With the rudder according to the invention, which is equipped with a rudder monitoring device, the possibility is created in particular of a rudder special with regard to its mechanical integrity and its operational readiness to be constantly monitored in order to receive immediate feedback if malfunctions occur at the rudder. Furthermore, data can be collected during operation of a rudder by recording the sensor signals, which makes it possible to plan necessary maintenance work better and to obtain information about the loads on a rudder over the operating time. For this purpose, one or more sensors are arranged within the scope of the rudder monitoring device on the rudder blade and/or on the rudder stock, which serve to record and measure critical measured variables on the rudder blade or rudder stock. The sensors are connected via corresponding lines to a computing unit that is arranged in or on the rudder blade and records, processes and, if necessary, stores the measurement signals recorded in order to forward them in a suitable manner, for example, to the bridge of a ship or other places outside the rudder.

Im Rahmen der Ruderüberwachungsvorrichtung werden insbesondere solche Messgrößen, die auf eine eventuelle Fehlfunktion des Ruders hindeuten, aufgenommen und lokal durch die im oder am Ruderblatt vorgesehene Recheneinheit einer ersten Verarbeitung unterzogen, um dann zur Auswertung und gegebenenfalls Alarmgebung weitergeleitet zu werden.As part of the rudder monitoring device, in particular those measured variables that indicate a possible malfunction of the rudder are recorded and subjected to initial processing locally by the computing unit provided in or on the rudder blade, in order to then be forwarded for evaluation and, if necessary, an alarm.

Mittels der Ruderüberwachungsvorrichtung können insbesondere solche Messungen und Prüfungen vorgenommen werden, die herkömmlich im Rahmen der so genannten IW-Kontrolle (Unter-Wasser-Überprüfung des Ruders bei im Wasser befindlichem Schiff durch einen Taucher) durchgeführt werden. Dazu ist

- ein Sensor an einem Lager zum Lagern des Ruderschafts gegenüber dem Schiffsrumpf angeordnet sein, um ein Spiel an dem Lager zu messen, und/oder
- ein Sensor an einem Lager zum Lagern des Ruderschafts gegenüber dem Schiffsrumpf angeordnet sein, um die Lage des Lagers oder eines Teils des Lagers zu überwachen, und/oder
- ein Sensor an einer Verbindungsstelle zwischen dem Ruderschaft und dem Ruderblatt angeordnet sein, um die Verbindung des Ruderschafts mit dem Ruderblatt zu überwachen.

The rudder monitoring device can be used in particular to carry out measurements and tests that are conventionally carried out as part of the so-called IW inspection (underwater inspection of the rudder by a diver when the ship is in the water). Is to

- a sensor on a bearing for bearing the rudder stock relative to the ship's hull to be arranged in order to measure a play on the bearing, and/or
- a sensor may be arranged on a bearing for bearing the rudder stock opposite the ship's hull to monitor the position of the bearing or a part of the bearing, and/or
- a sensor placed at a joint between the rudder stock and the rudder blade to monitor the connection of the rudder stock to the rudder blade.

Mittels des Sensors, um ein Spiel an dem Lager zu messen, kann ein so genanntes Halslagerspiel des Ruderschaftes gemessen werden, das einen Verschleißgrad des Lagers des Ruderschaftes an einem Ruderkoker oder am Schiffsrumpf anzeigt. Mittels des Sensors, um die Lage des Lagers oder eines Teils des Lagers zu überwachen, wird die Lage (Verdrehung oder Verschiebung) des Lagers oder einer Lagerbuchse des Lagers und somit die Funktionstüchtigkeit des Lagers überwacht. Mittels des Sensors, um die Verbindung des Ruderschafts mit dem Ruderblatt zu überwachen, wird die sichere Verbindung des Ruderschafts mit dem Ruderblatt überwacht und hierzu der Sensor beispielsweise an einer Sicherungsmutter, die den Ruderschaft mit dem Ruderblatt pressend verbindet, angeordnet, um ein Verdrehen oder Lösen der Mutter zu erkennen. Die Prüfung und Überwachung dieser kritischen Mess- und Kenngrößen erfolgt herkömmlich im Rahmen der IW-Kontrolle und kann durch das Vorsehen von Sensoren im Rahmen der Ruderüberwachungsvorrichtung unterstützt oder gar vollständig übernommen werden, so dass eine IW-Kontrolle durch einen Taucher ggf. sogar entfallen kann und auf diese Weise erhebliche Kosten für einen Reeder eingespart werden können.Using the sensor to measure a play on the bearing, a so-called neck bearing play of the rudder stock can be measured, which indicates a degree of wear of the bearing of the rudder stock on a rudder trunk or on the ship's hull. Using the sensor to monitor the position of the bearing or a part of the bearing, the position (rotation or displacement) of the bearing or a bearing bush of the bearing and thus the functionality of the bearing is monitored. Using the sensor to monitor the connection of the rudder stock to the rudder blade, the secure connection of the rudder stock to the rudder blade is monitored and for this purpose the sensor is arranged, for example, on a lock nut that presses the rudder stock to the rudder blade, to prevent twisting or loosening to recognize the mother. The testing and monitoring of these critical measurement and parameters is conventionally carried out as part of the IW check and can be supported or even completely taken over by the provision of sensors in the rudder monitoring device, so that an IW check by a diver can possibly even be omitted and in this way considerable costs can be saved for a shipowner.

Die Recheneinheit am Ruderblatt kann als vollwertige Rechen- und Auswerteeinheit ausgebildet sein, die Messsignale empfängt, verarbeitet, speichert und in verarbeiteter Weise weiterleitet. Denkbar ist aber auch, die Recheneinheit am Ruderblatt lediglich als Vorverarbeitungseinheit mit geringer Leistungsfähigkeit beispielsweise in Form eines Mikrocomputers in Form eines elektronischen integrierten Schaltkreises auszubilden, der die aufgenommenen Messsignale empfängt und ohne aufwändige Weiterverarbeitung und Auswertung für eine Übertragung aufbereitet und beispielsweise an eine weitere Recheneinheit an Bord eines Schiffes zur umfassenden Auswertung weiterleitet.The arithmetic unit on the rudder blade can be designed as a full-fledged arithmetic and evaluation unit that receives, processes, stores and forwards measurement signals in a processed manner. However, it is also conceivable to design the processing unit on the rudder blade only as a low-performance pre-processing unit, for example in the form of a microcomputer in the form of an electronic integrated circuit, which receives the measurement signals recorded and processes them for transmission without complex further processing and evaluation and, for example, to a further processing unit board a ship for comprehensive evaluation.

Der mindestens eine am Ruderblatt oder am Ruderschaft angeordnete Sensor kann beispielsweise als Beschleunigungssensor zur Messung von Bewegungsänderungen, insbesondere Vibrationen, als Dehnmessstreifen oder als Kontaktsensor, als Zerreißdraht, als Drucksensor, als Feuchtigkeitssensor oder als Strommesssensor ausgebildet sein. Denkbar sind in diesem Zusammenhang all solche Sensoren, die geeignet sind, Informationen über einen betriebsgemäßen Zustand insbesondere an solchen Punkten des Ruders zu erfassen, an denen Hinweise auf etwaige Fehlfunktionen, Beschädigungen oder Verschleiß erhalten werden können.The at least one sensor arranged on the rudder blade or on the rudder stock can be designed, for example, as an acceleration sensor for measuring changes in movement, in particular vibrations, as a strain gauge or as a contact sensor, as a tear wire, as a pressure sensor, as a moisture sensor or as a current measuring sensor. In this context, all such sensors are conceivable which are suitable for acquiring information about an operational state, in particular at those points on the rudder where indications of any malfunctions, damage or wear can be obtained.

Möglich ist auch, dass mindestens ein Sensor ein Flossenmoment einer an dem Ruderblatt angeordneten Flosse zur Überwachung der Belastung der Flosse aufnimmt.It is also possible for at least one sensor to record a fin moment of a fin arranged on the rudder blade in order to monitor the loading of the fin.

Zudem überwacht vorzugsweise mindestens ein Sensor eine Verschleißgrenze eines Lagers des Ruderschafts oder eine Verschleißgrenze eines Flossenlagers, Auch dies ist bisher Bestandteil der IW-Kontrolle. Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung kann in dieser Beziehung die IW-Kontrolle ggf. ersetzen oder zumindest für eine erhöhte Überwachungssicherheit ergänzen.In addition, preferably at least one sensor monitors a wear limit of a bearing of the rudder stock or a wear limit of a fin bearing. This has also been part of the IW control up to now. The monitoring device according to the invention can in this respect If necessary, replace IW control or at least supplement it for increased monitoring security.

Zudem können ein oder mehrere Sensoren Schwingungen des Ruderblattes und/oder des Ruderschaftes aufnehmen und/oder die Stromaufnahme einer Rudermaschine zur Betätigung des Ruderschaftes und/oder den Druck in einem hydraulischen Kraftübertragungssystem messen. Zudem kann mittels mindestens eines Sensors die Verbindung des Ruderschaftes mit dem Ruderblatt und/oder die Dichtigkeit in einem Ruderkoker zur Lagerung des Ruderschafts überwacht werden.In addition, one or more sensors can record vibrations of the rudder blade and/or the rudder stock and/or measure the power consumption of a steering machine for actuating the rudder stock and/or the pressure in a hydraulic power transmission system. In addition, at least one sensor can be used to monitor the connection of the rudder stock to the rudder blade and/or the tightness in a rudder trunk for mounting the rudder stock.

Vorteilhafterweise werden hierbei mehrere Sensoren, beispielsweise Beschleunigungssensoren, Dehnmessstreifen, Kontaktsensoren, Zerreißdrähte, Drucksensoren, Feuchtigkeitssensoren und/oder Strommesssensoren, in Kombination verwendet, wobei jeder Sensor in geeigneter Weise die gewünschten, einer zu überwachenden Messgröße zugeordneten Messsignale aufnimmt und hierfür an einem geeigneten Ort am Ruderblatt und/oder am Ruderschaft angeordnet ist.Advantageously, several sensors, for example acceleration sensors, strain gauges, contact sensors, tear wires, pressure sensors, moisture sensors and/or current measurement sensors, are used in combination, with each sensor suitably recording the desired measurement signals assigned to a measured variable to be monitored and for this purpose at a suitable location on the Rudder blade and / or arranged on the rudder stock.

Beispielsweise kann ein Beschleunigungssensor an einem Punkt im oder am Ruderblatt oder am Ruderschaft angeordnet sein, der im Betrieb des Ruders in kritischer Weise Schwingungen ausgesetzt ist. Zur Erfassung von Schwingungen oder Bewegungen kann hierbei auch ein induktiv wirkender Sensor eingesetzt werden. Ein Sensor zur Überwachung und Messung eines Flossenmomentes kann beispielsweise in geeigneter Weise an der Anlenkung der Flosse oder an einer die Flosse mit dem Ruderblatt koppelnden Kopplungsvorrichtung angeordnet sein. Die Verbindung des Ruderschafts mit dem Ruderblatt kann beispielsweise über einen Kontaktsensor überwacht werden, der an der Verbindungsstelle von Ruderschaft und Ruderblatt beispielsweise zwischen einem schmiedeeisernen Verbindungsstück (so genannter Ruderkloben) am Ruderblatt und einem Schaftabschnitt des Ruderschafts angeordnet ist. In diesem Sinne sind Sensoren an all solchen Orten angeordnet, an denen kritische Messgrößen erfasst und überwacht werden sollen.For example, an acceleration sensor can be arranged at a point in or on the rudder blade or on the rudder stock which is critically exposed to vibrations during operation of the rudder. An inductive sensor can also be used to detect vibrations or movements. A sensor for monitoring and measuring a fin moment can, for example, be arranged in a suitable manner on the articulation of the fin or on a coupling device coupling the fin to the rudder blade. The connection of the rudder stock to the rudder blade can be monitored, for example, via a contact sensor which is arranged at the connection point between the rudder stock and the rudder blade, for example between a wrought-iron connecting piece (so-called rudder block) on the rudder blade and a shaft section of the rudder stock. In this sense, sensors are arranged at all such locations where critical measured variables are to be recorded and monitored.

Die Sensoren können dabei ausgebildet sein, mindestens ein Messsignal in vorbestimmten zeitlichen Intervallen oder zeitkontinuierlich aufzunehmen. Werden Messsignale in vorbestimmten zeitlichen Intervallen aufgenommen, kann beispielsweise vorgesehen sein, in regelmäßigen zeitlichen Abständen über den Zustand des Ruders zu berichten und beispielsweise auf der Brücke eines Schiffes anzuzeigen. Liegt eine Fehlfunktion vor, kann eine entsprechende Information angezeigt oder ein Alarm ausgelöst werden. Ebenso ist denkbar, durch zeitkontinuierliche Messung einer Messgröße fortlaufend und kontinuierlich das Verhalten und bestimmte kritische Parametern zu überwachen, um unmittelbar dann, wenn eine Beschädigung eine Fehlfunktion auftritt oder eine bestimmte Verschleißgrenze erreicht wird, eine entsprechende Information anzeigen oder ggf. auch einen Alarm auslösen zu können.The sensors can be designed to record at least one measurement signal at predetermined time intervals or continuously over time. If measurement signals are recorded at predetermined time intervals, provision can be made, for example, for reporting on the state of the rudder at regular time intervals and displaying it, for example, on the bridge of a ship. If there is a malfunction, corresponding information can be displayed or an alarm can be triggered. It is also conceivable to continuously and continuously monitor the behavior and certain critical parameters by measuring a measured variable over time, in order to display corresponding information or, if necessary, trigger an alarm immediately if damage occurs, a malfunction occurs or a certain wear limit is reached be able.

Die Messsignale können dabei gespeichert werden, so dass im Betrieb des Schiffes das Betriebsverhalten des Ruders auch dokumentiert und nachträglich ausgelesen werden kann oder die aufgezeichneten Informationen beispielsweise für die Planung von Wartungsarbeiten verwendet werden können.The measurement signals can be stored so that the operating behavior of the rudder can also be documented and subsequently read out during operation of the ship, or the recorded information can be used, for example, for planning maintenance work.

Zur Verwirklichung der Überwachungsvorrichtung ist am Ruderblatt eine Recheneinheit angeordnet, die Messsignale von dem einen oder den mehreren Sensoren empfängt, diese einer (ersten) Verarbeitung unterzieht und in geeigneter Weise weiterleitet. Diese Recheneinheit ist vorteilhafterweise in einem wasserdicht verschließbaren Raum am Ruderblatt angeordnet und ist somit im Betrieb gegen Feuchtigkeit geschützt. Ein solcher wasserdicht verschließbarer Raum kann dabei im Inneren des Ruderblattes vorgesehen sein, beispielsweise im Bereich einer oberen Kante des Ruders, und kann nach außen hin durch einen verschließbaren Deckel verschlossen sein, der zum Zugriff auf die Recheneinheit geöffnet werden kann. Die Recheneinheit kann hierbei, wie oben angedeutet, als vollwertige Recheneinheit mit dem Leistungsumfang eines herkömmlichen PCs ausgebildet sein, kann aber auch als Mikrocomputer durch einen integrierten Baustein in Form eines Chips verwirklicht sein.To implement the monitoring device, a computing unit is arranged on the rudder blade, which receives measurement signals from the one or more sensors, subjects them to (first) processing and forwards them in a suitable manner. This processing unit is advantageously arranged in a watertight, lockable space on the rudder blade and is therefore protected against moisture during operation. Such a watertight sealable space can be provided inside the rudder blade, for example in the area of an upper edge of the rudder, and can be closed to the outside by a closable cover that can be opened to access the computing unit. As indicated above, the arithmetic unit can be in the form of a full-fledged arithmetic unit with the performance of a conventional PC, but it can also be implemented as a microcomputer using an integrated module in the form of a chip.

Um die Recheneinheit mit Energie zu versorgen, kann die Recheneinheit mit einer am Ruderblatt angeordneten elektrischen Versorgungseinheit verbunden sein. Die elektrische Versorgungseinheit kann dabei beispielsweise als Batterie ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Versorgungseinheit auch als elektrischer Generator ausgebildet sein, der beispielsweise nach Art einer Turbine mit einem von Wasser durchströmbaren Durchgang am Ruderblatt zur Erzeugung elektrischer Energie in Wirkverbindung steht. Die Verwendung eines solchen elektrischen Generators hat den Vorteil, dass die Recheneinheit im Betrieb autark ist und die erforderliche Energie bei Fahrt des Schiffes selbsttätig generiert wird, ohne dass eine externe Energieversorgung erforderlich wäre.In order to supply the computing unit with energy, the computing unit can be connected to an electrical supply unit arranged on the rudder blade. The electrical supply unit can be designed as a battery, for example. Alternatively or additionally, the electrical supply unit can also be designed as an electrical generator which, for example in the manner of a turbine, is operatively connected to a passage through which water can flow on the rudder blade in order to generate electrical energy. The use of such an electrical generator has the advantage that the computing unit is self-sufficient in operation and the required energy is generated automatically when the ship is moving, without an external energy supply being required.

Werden ein elektrischer Generator und eine Batterie in Kombination verwendet, kann der elektrische Generator bei Fahrt des Schiffes die Batterie laden, wobei mit der in der Batterie gespeicherten Energie dann Liegezeiten des Schiffes überbrückt werden können.If an electric generator and a battery are used in combination, the electric generator can charge the battery while the ship is moving, with the energy stored in the battery then being able to bridge the ship's lay times.

Denkbar ist aber auch, zur Energieversorgung die Recheneinheit über ein Kabel zu speisen, das im oder am Ruderschaft entlang vom Schiffsrumpf und einer dort angeordneten elektrischen Versorgungseinheit hin zur Recheneinheit am Ruderblatt verläuft.However, it is also conceivable for the computing unit to be supplied with energy via a cable which runs in or on the rudder stock along the ship's hull and an electrical supply unit arranged there to the computing unit on the rudder blade.

Die Recheneinheit am Ruderblatt dient dazu, die von dem einen oder den mehreren Sensoren aufgenommenen Messsignale zu erfassen, einer ersten Verarbeitung zu unterziehen und zur Weiterverarbeitung weiterzuleiten. Hierzu kann die Recheneinheit beispielsweise über eine Datenleitung mit einer außerhalb des Ruderblattes beispielsweise im Schiffsrumpf angeordnete Empfangs- und Auswerteeinheit in Form einer weiteren Recheneinheit verbunden sein, die dann die Auswertung der empfangenen Messsignale übernimmt und diese in geeigneter Weise beispielsweise auf der Brücke des Schiffes anzeigt. Die als Kabel ausgebildete Datenleitung erstreckt sich beispielsweise frei zwischen Ruderblatt und Schiffsrumpf und ist hierzu zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet, um Bewegungen des Ruderblattes relativ zum Schiffsrumpf ausgleichen zu können. Denkbar ist in diesem Zusammenhang beispielsweise auch, die Datenleitung innerhalb oder außerhalb eines Ruderkokers oder in oder an dem Ruderschaft vom Ruderblatt hin zum Schiffsrumpf zu führen, um auf diese Weise eine definierte Führung der Datenleitung hin zum Schiffsrumpf zu erreichen.The computing unit on the rudder blade is used to record the measurement signals recorded by the one or more sensors, to subject them to initial processing and to forward them for further processing. For this purpose, the processing unit can be connected, for example via a data line, to a receiving and evaluation unit in the form of a further processing unit which is arranged outside the rudder blade, for example in the ship's hull, which then takes over the evaluation of the measurement signals received and displays them in a suitable manner, for example on the bridge of the ship. The data line designed as a cable extends, for example, freely between the rudder blade and the ship's hull and is designed to be flexible for this purpose, at least in sections, in order to be able to compensate for movements of the rudder blade relative to the ship's hull. It is also conceivable in this context, for example, to route the data line inside or outside a rudder trunk or in or on the rudder stock from the rudder blade to the ship's hull in order to achieve a defined routing of the data line to the ship's hull in this way.

In einer alternativen Ausgestaltung kann die Recheneinheit auch über eine Sendestation mit einer Antenne verfügen, die dazu ausgebildet ist, drahtlos Daten an eine außerhalb des Ruderblattes angeordnete Empfangs- und Auswerteeinheit zu übertragen. Auch die Empfangs- und Auswerteinheit verfügt hierbei über eine Empfangsstation mit einer Antenne zum drahtlosen Empfangen der von der Recheneinheit am Ruderblatt ausgesandten Daten. Vorteil dieser drahtlosen Datenübertragung ist, dass auf Leitungsverbindungen zwischen dem Ruderblatt und dem Schiffsrumpf verzichtet werden kann. Zu berücksichtigen ist hierbei, dass die Übertragungsstrecke zwischen dem Ruderblatt und dem Schiffsrumpf, beispielsweise zwischen einer oberen Kante des Ruderblattes und einem dem Ruderblatt zugewandten Abschnitt des Schiffsrumpfes, gegebenenfalls zumindest teilweise unter Wasser liegt, so dass sichergestellt werden muss, dass die Datenübertragung mit ausreichender Zuverlässigkeit und Genauigkeit zu jeder Zeit und bei allen Bedingungen erfolgen kann.In an alternative refinement, the computing unit can also have a transmission station with an antenna which is designed to wirelessly transmit data to a receiving and evaluation unit arranged outside the rudder blade. The receiving and evaluating unit also has a receiving station with an antenna for wirelessly receiving the data sent out by the computing unit on the rudder blade. The advantage of this wireless data transmission is that there is no need for cable connections between the rudder blade and the ship's hull. It must be taken into account here that the transmission path between the rudder blade and the ship's hull, for example between an upper edge of the rudder blade and a section of the ship's hull facing the rudder blade, may be at least partially under water, so that it must be ensured that the data transmission is sufficiently reliable and accuracy at all times and under all conditions.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht eines Ruders mit einem Ruderschaft und einem Ruderblatt an einem Schiffsrumpf eines Schiffes, aufweisend eine Mehrzahl von Sensoren und eine mit einer elektrischen Versorgungseinheit in Form einer Batterie verbundenen Recheneinheit einer Ruderüberwachungsvorrichtung;
2 das Ruder gemäß 1, jedoch mit einer mit einer elektrischen Versorgungseinheit in Form eines elektrischen Generators verbundenen Recheneinheit;
3A eine Detailansicht einer an einem Ruderblatt angeordneten Recheneinheit, die über eine Datenleitung mit einer am Schiffsrumpf angeordneten Empfangs- und Auswerteeinheit verbunden ist, und
3B eine Detailansicht einer an einem Ruderblatt angeordneten Recheneinheit, die drahtlos mit einer am Schiffsrumpf angeordneten Empfangs- und Auswerteeinheit verbunden ist.

The idea on which the invention is based is to be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the figures. Show it:

1 a schematic side view of a rudder with a rudder post and a rudder blade on a ship's hull of a ship, having a plurality of sensors and a computing unit of a rudder monitoring device connected to an electrical supply unit in the form of a battery;
2 the rudder according to 1 , but with a computing unit connected to an electrical supply unit in the form of an electrical generator;
3A a detailed view of a computing unit arranged on a rudder blade, which is connected via a data line to a reception and evaluation unit arranged on the ship's hull, and
3B a detailed view of a computing unit arranged on a rudder blade, which is wirelessly connected to a reception and evaluation unit arranged on the ship's hull.

1 zeigt ein Ruder 2 mit einem Ruderblatt 22, das über einen Ruderschaft 21 mit einem Schiffsrumpf 1 verbunden ist und um eine Drehachse D, entlang derer sich der Ruderschaft 21 erstreckt, zum Stellen des Ruders 2 verschwenkt werden kann. Am Schiffsrumpf 1 ist ein Kokerrohr 20 in Form eines zylindrisch vom Schiffsrumpf 1 vertikal nach unten vorstehenden Rohres angeordnet, das sich in eine Ausnehmung innerhalb des Ruderblattes 22 erstreckt, in seinem Inneren den Ruderschaft 21 aufnimmt und der Lagerung des Ruderblattes 22 am Schiffsrumpf 1 - in an sich bekannter Weise - dient. 1 shows a rudder 2 with a rudder blade 22, which is connected to a ship's hull 1 via a rudder stock 21 and can be pivoted about an axis of rotation D, along which the rudder stock 21 extends, in order to position the rudder 2. On the ship's hull 1 there is a trunk pipe 20 in the form of a cylindrical tube that protrudes vertically downwards from the ship's hull 1, which extends into a recess within the rudder blade 22, accommodates the rudder post 21 in its interior and the bearing of the rudder blade 22 on the ship's hull 1 - in in a known manner - is used.

In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist an einer hinteren Kante des Ruderblattes 22 (gesehen in Richtung der Vorausfahrt eines Schiffes) eine Flosse 220 um eine zweite Drehachse D2 schwenkbar angelenkt und über ein Flossenlager 225 an dem Ruderblatt 22 gelagert. Die Flosse 220 ist über eine Kopplungsvorrichtung 226 derart mit dem Kokerrohr 20 verbunden, das bei einem Verschwenken des Ruderblattes 22 automatisch die Flosse 220 gegenüber dem Ruderblatt 22 um die zweite Drehachse D2 verkippt wird, um auf diese Weise - ebenfalls in an sich bekannter Weise - die Ruderwirkung zu erhöhen.in the in 1 In the illustrated embodiment, a fin 220 is pivoted about a second axis of rotation D2 on a rear edge of the rudder blade 22 (seen in the direction of a ship traveling ahead) and is mounted on the rudder blade 22 via a fin bearing 225 . The fin 220 is connected to the trunk pipe 20 via a coupling device 226 in such a way that when the rudder blade 22 is pivoted, the fin 220 is automatically tilted relative to the rudder blade 22 about the second axis of rotation D2 in order in this way—also in a manner known per se— to increase the rudder effect.

Der Ruderschaft 21 ist über ein oberes Traglager 210 in axialer Richtung am Schiffsrumpf 1 abgestützt und über ein Halslager 214 radial am Kokerrohr gelagert. Das obere Traglager 210 dient hierbei zur axialen Abstützung des Ruderschafts 21 und hält, in axialer Richtung des Ruderschafts 21, das Ruderblatt 22 am Schiffsrumpf 1.The rudder stock 21 is supported in the axial direction on the ship's hull 1 via an upper support bearing 210 and is mounted radially on the trunk pipe via a neck bearing 214 . The upper support bearing 210 serves to axially support the rudder stock 21 and holds the rudder blade 22 on the ship's hull 1 in the axial direction of the rudder stock 21.

Der Ruderschaft 21 ist über eine Verbindung nach Art eines hydraulischen Pressverbundes mit dem Ruderblatt 22 verbunden, indem ein konischer Schaftabschnitt 213 am unteren Ende des Ruderschaftes 21 in einem fest am Ruderblatt 22 angeordneten Verbindungsstück 221 (auch bezeichnet als Ruderkloben) angeordnet und über eine auf ein Gewindeende 211 endseitig des Ruderschaftes 21 aufgeschraubte Mutter 212 mit diesein verpresst ist. Durch die pressende Verbindung ist der Ruderschaft 21 drehfest mit dem Ruderblatt 22 verbunden, so dass durch Verdrehen des Ruderschaftes 21 auch große Drehmomente in das Ruderblatt 22 eingeleitet werden können.The rudder stock 21 is connected to the rudder blade 22 via a connection in the manner of a hydraulic press fit, in that a conical shaft section 213 is arranged at the lower end of the rudder stock 21 in a connecting piece 221 (also referred to as a rudder block) arranged fixedly on the rudder blade 22 and via a to a Threaded end 211 at the end of the rudder shaft 21 screwed nut 212 is pressed with this one. The pressing connection means that the rudder stock 21 is connected to the rudder blade 22 in a rotationally fixed manner, so that large torques can also be introduced into the rudder blade 22 by twisting the rudder stock 21 .

Am oberen Ende des Ruderschafts 21 ist eine Rudermaschine 215 angeordnet, die zum Betätigen des Ruderschaftes 21, nämlich zum Verdrehen des Ruderschafts 21 um die Drehachse D zum Stellen des Ruders 2, dient und in 1 lediglich schematisch angedeutet ist. Die Rudermaschine 215 kann beispielsweise auf hydraulische Weise eine Kraftwirkung erzeugen.A steering machine 215 is arranged at the upper end of the rudder stock 21, which serves to actuate the rudder stock 21, namely to rotate the rudder stock 21 about the axis of rotation D to position the rudder 2, and in 1 is only indicated schematically. The steering machine 215 can generate a force effect in a hydraulic manner, for example.

Es sei angemerkt, dass die in 1 dargestellte Ausführungsform des Ruders 2 lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung auf Ruder beliebiger Bauart, beispielsweise Vollschweberuder und Halbschweberuder und auch alle anderen Bauformen von Rudern, anwendbar. Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind bei dem in 1 dargestellten Ruder 2 am Ruderblatt 22 und am Ruderschaft 21 und an anderen Bauteilen des Ruders 2 Sensoren 33 angeordnet, mit denen der Zustand des Ruders 2 überwacht werden kann. Die Sensoren 33 sind hierbei über Signalleitungen 34 mit einer am Ruderblatt 22 angeordneten Recheneinheit 31 einer Ruderüberwachungsvorrichtung 3 verbunden, die die von den Sensoren 33 aufgenommenen Messsignale erfasst, speichert, einer ersten Verarbeitung unterzieht und zur weiteren Verarbeitung an eine Recheneinheit an Bord des Schiffes überträgt.It should be noted that the in 1 illustrated embodiment of the rudder 2 is to be understood only as an example. In principle, the present invention can be used on rudders of any design, for example full-slide rudders and half-slide rudders and also all other designs of rudders. For the purposes of the present invention, the in 1 rudder 2 shown on the rudder blade 22 and on the rudder shaft 21 and on other components of the rudder 2 sensors 33 are arranged, with which the state of the rudder 2 can be monitored. The sensors 33 are connected via signal lines 34 to a computing unit 31 of a rudder monitoring device 3 arranged on the rudder blade 22, which detects and stores the measurement signals recorded by the sensors 33, subjects them to initial processing and transmits them to a computing unit on board the ship for further processing.

Die Recheneinheit 31 ist zusammen mit einer elektrischen Versorgungseinheit 32 in einem wasserdicht verschließbaren Raum 222 in einem oberen, vorderen Abschnitt des Ruderblattes 22 angeordnet. Der Raum 222 ist dabei nach außen hin gegen Feuchtigkeit abgedichtet und weist eine Öffnung 223 auf, die durch einen Deckel 224 feuchtigkeitsdicht verschließbar ist und über die zur Montage oder zur Wartung auf die Recheneinheit 31 und die elektrische Versorgungseinheit 32 im Inneren des Raumes 222 zugegriffen werden kann.The processing unit 31 is arranged together with an electrical supply unit 32 in a watertight sealable space 222 in an upper front section of the rudder blade 22 . The space 222 is sealed against moisture from the outside and has an opening 223 which can be closed in a moisture-tight manner by a cover 224 and via which the computing unit 31 and the electrical supply unit 32 in the interior of the space 222 can be accessed for installation or maintenance can.

Der wasserdicht verschließbare Raum 222 befindet sich an einem Ort innerhalb des Ruderblatts 22, der herkömmlich nicht genutzt wird und daher ohne Weiteres, auch bei bestehenden Rudern, zur Aufnahme der Recheneinheit 31 und der elektrischen Versorgungseinheit 32 der Überwachungsvorrichtung 3 ausgestaltet werden kann.The watertight sealable space 222 is located at a location within the rudder blade 22 that is not conventionally used and can therefore easily be configured to accommodate the computing unit 31 and the electrical supply unit 32 of the monitoring device 3, even with existing rudders.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Versorgungseinheit 32 beispielsweise als Batterie ausgebildet, die über eine ausreichende Kapazität zur Versorgung der Recheneinheit 31 über einen längeren Zeitraum verfügt und ggf. wieder aufladbar ist.At the in 1 The illustrated embodiment, the electrical supply unit 32 is formed, for example, as a battery, which has a sufficient capacity to supply the computing unit 31 over a longer period of time and is optionally rechargeable.

In einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung kann, wie in 2 dargestellt, die elektrische Versorgungseinheit 32 einen Generator umfassen, der nach Art einer Turbine an einem Durchgang 227 angeordnet ist. Der Durchgang 227 weist hierbei eine Einlassöffnung 228 an der Vorderkante des Ruderblattes 22 auf und ist derart ausgebildet, dass er bei Vorausfahrt des Schiffes vom am Ruder 2 entlang strömenden Wasser durchströmt wird und den Generator zur Stromerzeugung antreibt. Der Durchgang 227 ist hierbei so beschaffen, dass er das durchströmende Wasser am Generator vorbeiführt, wobei das Wasser an einer geeigneten Stelle wieder aus dem Ruderblatt 22 austritt, ohne die Feuchtigkeitsdichtheit des Raumes 222 zu beeinträchtigen.In an alternative or additional embodiment, as in 2 shown, the electrical supply unit 32 comprise a generator which is arranged in the manner of a turbine on a passage 227. The passage 227 has an inlet opening 228 on the front edge of the rudder blade 22 and is designed in such a way that the water flowing along the rudder 2 flows through it when the ship is traveling ahead and drives the generator to generate electricity. The passage 227 is designed in such a way that it guides the water flowing through the generator past the water exiting the rudder blade 22 at a suitable point without impairing the moisture-tightness of the space 222 .

Eine Batterie und ein Generator können im Rahmen der elektrischen Versorgungseinheit 32 auch in Kombination verwendet werden, wobei der Generator die Batterie bei Fahrt des Schiffes und entsprechender Durchströmung des Durchgangs 227 auflädt und die Batterie solche Zeiten, in denen der Generator nicht ausreichend Energie zur Verfügung stellt (beispielsweise Liegezeiten des Schiffes), überbrückt.A battery and a generator can also be used in combination as part of the electrical supply unit 32, with the generator charging the battery when the ship is moving and a corresponding flow through the passage 227 and the battery charging at times when the generator does not provide sufficient energy (e.g. idle times of the ship) are bridged.

Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch, anstelle der elektrischen Versorgungseinheit 32 am Ruderblatt 22 eine elektrische Versorgungsleitung vom Schiffsrumpf 1 hin zur Recheneinheit 31 beispielsweise in oder am Ruderschaft 21 (der dafür beispielsweise eine zentrale Bohrung oder eine außenseitig eingefräste oder anderweitig eingeformte Nut aufweisen kann) oder innenseitig oder außenseitig am Ruderkoker 20 entlang zu verlegen.It is also conceivable in this context, instead of the electrical supply unit 32 on the rudder blade 22, to have an electrical supply line from the ship's hull 1 to the computing unit 31, for example in or on the rudder stock 21 (which can have a central bore or a groove milled or otherwise formed on the outside for this purpose) or to be routed along the inside or outside of the rudder trunk 20.

Um sicherzustellen, dass ein Ruder in einem betriebsgemäßen Zustand ist und insbesondere keine Beschädigungen oder Fehlfunktionen aufweist, muss herkömmlich ein Ruder in regelmäßigen Abständen überprüft werden. Hierzu ist herkömmlich erforderlich, dass ein Schiff in regelmäßigen Abständen, beispielsweise alle zwei oder drei Jahre, in einem Trockendock auf den betriebsgemäßen Zustand des Ruders hin untersucht wird. Zusätzlich kann erforderlich sein, in regelmäßigen Abständen das Ruder durch Taucher untersuchen zu lassen, die das Ruder einer äußerlichen Inspektion unterziehen. Herkömmlich ist die Überwachung und Überprüfung eines Ruders daher aufwendig und mit hohen Kosten verbunden, so dass ein Bedürfnis für Maßnahmen besteht, mit denen ein Ruder ständig und ohne Weiteres und in einfacher Weise überwacht werden kann, möglichst sogar bei Fahrt eines Schiffes auf hoher See.In order to ensure that a rudder is in an operational state and, in particular, has no damage or malfunctions, a rudder has to be checked at regular intervals. For this purpose, it is conventionally necessary for a ship to be checked for the operational condition of the rudder in a dry dock at regular intervals, for example every two or three years. In addition, it may be necessary to have the rudder checked by divers at regular intervals, who will inspect the rudder externally. Conventional is monitoring and About Testing a rudder is therefore complex and associated with high costs, so that there is a need for measures with which a rudder can be monitored constantly and easily and in a simple manner, if possible even when a ship is sailing on the high seas.

Dieses Bedürfnis besteht umso mehr bei großen Rudern für große Schiffe, die z. B. Ruderblätter mit einer Fläche von ca. 50 m² bis sogar größer als 100 m² aufweisen können. Bei solch großen Rudern sind das Vorhalten von Ersatzteilen sowie das Auftreten von Ausfallzeiten durch Reparaturen besonders kostenintensiv, weshalb ein großes Interesse an möglichst frühzeitiger und umfassender Information über den Zustand und den Verschleiß wichtiger Komponenten eines Ruders besteht.This need is all the more so for large rudders for large ships, the z. B. rudder blades with an area of about 50 m ² to even larger than 100 m ² may have. With such large rudders, the provision of spare parts and the occurrence of downtimes due to repairs are particularly expensive, which is why there is a great interest in information about the condition and wear of important components of a rudder that is as early and comprehensive as possible.

Hierzu dienen die in 1 und 2 schematisch dargestellten Sensoren 33, die an kritischen Orten am Ruderblatt 22, am Ruderschaft 21 und an Bauteilen, die im Betrieb des Ruders 2 kritischen Belastungen ausgesetzt sind und daher überwacht werden sollten, angeordnet werden können.The in 1 and 2 Schematically illustrated sensors 33 which can be arranged at critical locations on the rudder blade 22, on the rudder stock 21 and on components which are exposed to critical loads during operation of the rudder 2 and should therefore be monitored.

Durch Verwendung der Sensoren 33 wird im Betrieb eines Schiffes eine ständige Kontrolle und Überwachung des Ruders 2 ermöglicht, wobei relevante Ruderdaten im Betrieb des Schiffes beispielsweise an die Brücke eines Schiffes gesendet oder auch an externe Kontrollstellen an Land übermittelt werden können, um unmittelbar auf einen eventuellen Verschleiß oder eine Fehlfunktion des Ruders 2 hinzuweisen, wenn dieser eintritt. Kommt es beispielsweise zu einer Überlast des Ruders 2, beispielsweise an der Ruderflosse 220 oder des Ruderschaftes 21, so kann dies unmittelbar an die Brücke oder auch eine Kontrollstelle an Land gemeldet werden, so dass unmittelbar entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden können.By using the sensors 33, a constant control and monitoring of the rudder 2 is made possible during operation of a ship, with relevant rudder data being sent to the bridge of a ship during operation of the ship, for example, or also to external control points on land, in order to be able to react immediately to a possible To indicate wear or malfunction of the rudder 2 when this occurs. If, for example, the rudder 2 is overloaded, for example at the rudder fin 220 or the rudder stock 21, this can be reported directly to the bridge or a control point on land, so that appropriate measures can be initiated immediately.

Mit der Ruderüberwachungsvorrichtung 3, die als wesentliche Bestandteile die Sensoren 33, die Recheneinheit 31 im Ruderblatt sowie die Empfangs- und Auswerteeinheit 10 an Bord des Schiffes aufweist, wird damit die Möglichkeit geschaffen, alle relevanten Ruderdaten im Betrieb zu überwachen, wobei die Aufnahme von Messsignalen in vorbestimmten Intervallen, beispielsweise jede Minute oder jede Stunde, oder auch zeitkontinuierlich vorgenommen werden kann.The rudder monitoring device 3, which has the sensors 33, the computing unit 31 in the rudder blade and the receiving and evaluation unit 10 on board the ship as essential components, thus creates the possibility of monitoring all relevant rudder data during operation, with the recording of measurement signals at predetermined intervals, for example every minute or every hour, or continuously over time.

Im Rahmen der Ruderüberwachungsvorrichtung 3 können Sensoren 33 in Form von beispielsweise Beschleunigungssensoren, Dehnmessstreifen, Kontaktsensoren oder anderen Sensoren an allen kritischen Orten angeordnet werden, um in geeigneter Weise relevante Messgrößen an diesen kritischen Orten zu erfassen, die auf Verschleiß, Beschädigung oder eine Fehlfunktion des Ruders 2 hinweisen können. Auf diese Weise können beispielsweise die Ruderquerkraft, die Ruderlängskraft, ein Ruderschaftsmoment, ein Flossenmoment der an dem Ruderblatt 22 angeordneten Flosse 220, der Verschleiß eines Lagers 210, 214 des Ruderschafts 21, der Verschleiß eines Flossenlagers 225 und/oder Schwingungen des Ruderblattes 22 und/oder Ruderschafts 21 gemessen werden. Ebenso kann die Verbindung des Ruderschafts 21 mit dem Ruderblatt 22 und/oder die Dichtigkeit innerhalb des Ruderkokers 20 zur Lagerung des Ruderschafts 21 überwacht werden. Auf diese Weisen können alle relevanten Bauteile des Ruders 2, die im Betrieb des Ruders 2 kritischen Belastungen ausgesetzt sind, überwacht werden, um unmittelbar auf Verschleiß, Fehlfunktionen oder drohende Gefahren hinzuweisen, ggf. rechtzeitig Reparaturen und Servicemaßnahmen zu planen und einzuleiten und größeren Beschädigungen am Ruder 2 entgegenzuwirken, bevor sie eintreten können.As part of the rudder monitoring device 3, sensors 33 in the form of, for example, acceleration sensors, strain gauges, contact sensors or other sensors can be arranged at all critical locations in order to appropriately record relevant measured variables at these critical locations, which indicate wear, damage or a malfunction of the rudder 2 can point out. In this way, for example, the lateral rudder force, the longitudinal rudder force, a rudder stock moment, a fin moment of the fin 220 arranged on the rudder blade 22, the wear of a bearing 210, 214 of the rudder stock 21, the wear of a fin bearing 225 and/or vibrations of the rudder blade 22 and/or or rudder stock 21 can be measured. Likewise, the connection of the rudder stock 21 to the rudder blade 22 and/or the tightness within the rudder trunk 20 for mounting the rudder stock 21 can be monitored. In this way, all relevant components of the rudder 2, which are exposed to critical loads during operation of the rudder 2, can be monitored in order to immediately indicate wear, malfunctions or imminent dangers, to plan and initiate repairs and service measures in good time, if necessary, and to identify major damage to the counteract rudder 2 before they can enter.

Auch z.B. die Stromaufnahme einer Rudermaschine 215 zur Betätigung des Ruderschaft 21 und/oder der Druck in einem hydraulischen Kraftübertragungssystem, insbesondere innerhalb der Rudermaschine 215, kann durch geeignete Sensoren überwacht werden, wobei diese am Schiffsrumpf 1 oder zumindest im Bereich des Schiffsrumpfs 1 angeordnet sind und vorzugsweise direkt mit einer auf Seiten des Schiffsrumpfs 1 vorgesehenen Empfangs- und Auswerteeinheit 10 (siehe 3A und 3B) verbunden sind.Also, for example, the power consumption of a steering gear 215 for actuating the rudder stock 21 and/or the pressure in a hydraulic power transmission system, in particular within the steering gear 215, can be monitored by suitable sensors, these being arranged on the ship's hull 1 or at least in the area of the ship's hull 1 and preferably directly with a reception and evaluation unit 10 provided on the side of the ship's hull 1 (see 3A and 3B ) are connected.

Mittels der Ruderüberwachungsvorrichtung 3 werden relevante Messgrößen unmittelbar dort erfasst, wo sie zu überwachen sind. Mittels der Recheneinheit 31 werden Messsignale dieser Messgrößen dann einer ersten Verarbeitung unterzogen und weitergeleitet, wobei die Recheneinheit 31 als vollständig ausgebildete Recheneinheit mit der Funktionalität eines PCs ausgestaltet sein kann oder auch als Vorverarbeitungseinheit in Form eines Mirkocomputers mit reduziertem Leistungsumfang beispielsweise in Form einer integrierten Schaltung auf einem Chip ausgebildet sein kann. Ziel dieser ersten Datenverarbeitung ist es beispielsweise, die erfassten Signale für eine einfache Datenübertragung hin zum Schiffsrumpf 1 aufzubereiten.By means of the rudder monitoring device 3, relevant measured variables are recorded directly where they are to be monitored. Using the processing unit 31, measurement signals of these measured variables are then subjected to a first processing and forwarded, wherein the processing unit 31 can be designed as a fully developed processing unit with the functionality of a PC or as a pre-processing unit in the form of a microcomputer with a reduced scope of performance, for example in the form of an integrated circuit a chip can be formed. The aim of this first data processing is, for example, to prepare the recorded signals for a simple data transmission to the ship's hull 1 .

Die Recheneinheit 31 überträgt die von ihr erfassten Messsignale beispielsweise an eine an Bord des Schiffes angeordnete Empfangs- und Auswerteeinheit 10, die die Verarbeitung der Signale vornimmt und diese in geeigneter Weise aufbereitet, um beispielsweise einen Alarm auszulösen oder auf drohende Gefahren hinzuweisen. Die Empfangs- und Auswerteeinheit 10 kann dabei auch ausgebildet sein, die erfassten Daten an eine Stelle außerhalb des Schiffes zu senden, beispielsweise an eine zentrale Kontrollstelle an Land oder zum Abruf durch einen Reeder, der somit an seinem Sitz an Land die Möglichkeit erhält, den Zustand des Ruders 2 seines Schiffes abzufragen. Die Verbindung vom Schiff zu den Stellen an Land können hierbei beispielsweise über das Internet vorgenommen werden.The arithmetic unit 31 transmits the measurement signals it detects, for example, to a receiving and evaluation unit 10 arranged on board the ship, which processes the signals and prepares them in a suitable manner, for example to trigger an alarm or to indicate imminent dangers. The reception and evaluation unit 10 can also be designed to send the recorded data to a location outside the ship, for example to a central control point on land or for retrieval a shipowner who is thus given the opportunity at his place of business on land to query the condition of the rudder 2 of his ship. The connection from the ship to the locations on land can be made, for example, via the Internet.

Mögliche Ausgestaltungen der Verbindung zur Übertragung von Daten von der Recheneinheit 31 am Ruderblatt 22 hin zu der Empfangs- und Auswerteeinheit 10 an Bord des Schiffes sind in 3A und 3B dargestellt.Possible configurations of the connection for the transmission of data from the computing unit 31 on the rudder blade 22 to the receiving and evaluation unit 10 on board the ship are in 3A and 3B shown.

Bei der Ausgestaltung gemäß 3A ist die Recheneinheit 31 über eine zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildete Datenleitung 35 mit der Empfangs- und Auswerteeinheit 10 an Bord des Schiffes verbunden, wobei die Datenleitung 35 so flexibel ausgestaltet ist, dass sie Bewegungen des Ruderblattes 22 folgen kann. Vorteil dieser Verbindung ist die sichere und störungsunanfällige Datenübertragung.In accordance with the design 3A the computing unit 31 is connected to the receiving and evaluation unit 10 on board the ship via a data line 35 that is flexible at least in sections, with the data line 35 being designed so flexibly that it can follow movements of the rudder blade 22. The advantage of this connection is the secure and interference-free data transmission.

Denkbar ist hier auch, die Datenleitung 35 an dem Ruderkoker 20 innen oder außen entlang hin zum Schiffsrumpf 1 zu führen oder die Datenleitung 35 in oder am Ruderschaft 21 zu verlegen (der dafür innen entlang der Drehachse D hohl ausgebildet sein kann oder eine am äußeren Umfang eingefräste Nut aufweisen kann).It is also conceivable here to route the data line 35 along the inside or outside of the rudder trunk 20 to the ship's hull 1 or to lay the data line 35 in or on the rudder stock 21 (which can be hollow on the inside along the axis of rotation D or one on the outer circumference may have a milled groove).

Bei der Ausgestaltung gemäß 3B erfolgt die Datenübertragung drahtlos. Hierzu weist die Recheneinheit 31 eine Kommunikationseinheit mit einer Antenne 310 auf, über die die Recheneinheit 31 mit einer entsprechenden Kommunikationseinheit mit einer Antenne 100 der Empfangs- und Auswerteeinheit 10 kommuniziert. Vorteil der drahtlosen Verbindung ist die Einfachheit der Verbindung ohne zusätzliche Bauteile, insbesondere ohne feste, körperliche Leitungen. Zu berücksichtigen ist hierbei aber die Übertragungsstrecke, die zumindest abschnittsweise auch unter Wasser liegen kann.In accordance with the design 3B data is transmitted wirelessly. For this purpose, the arithmetic unit 31 has a communication unit with an antenna 310 via which the arithmetic unit 31 communicates with a corresponding communication unit with an antenna 100 of the receiving and evaluation unit 10 . The advantage of the wireless connection is the simplicity of the connection without additional components, in particular without fixed, physical lines. However, the transmission path must be taken into account, which can also be under water, at least in sections.

Die Kommunikation zwischen Recheneinheit 31 und Empfangs- und Auswerteeinheit 10 dient vornehmlich der Übertragung von aufgenommenen Messsignalen von der Recheneinheit 31 an die Empfangs- und Auswerteeinheit 10. Gleichzeitig kann aber auch vorgesehen sein, dass von der Empfangs- und Auswerteeinheit 10 Steuersignale an die Recheneinheit 31 übermittelt werden, über die die Recheneinheit 31 konfiguriert werden kann und beispielsweise Abfragekommandos und Steuerbefehle an die Recheneinheit 31 übersandt werden. Auf diese Weise kann die Recheneinheit 31 beispielsweise angewiesen werden, zu einem bestimmten Zeitpunkt Messsignale aufzunehmen, beispielsweise auf besondere Aufforderung vom Schiff oder von einer Stelle an Land aus.The communication between computing unit 31 and receiving and evaluating unit 10 primarily serves to transmit recorded measurement signals from computing unit 31 to receiving and evaluating unit 10. At the same time, however, provision can also be made for control signals to be sent from receiving and evaluating unit 10 to computing unit 31 are transmitted, via which the arithmetic unit 31 can be configured and, for example, query commands and control commands are sent to the arithmetic unit 31 . In this way, the arithmetic unit 31 can be instructed, for example, to record measurement signals at a specific point in time, for example on special request from the ship or from a location on land.

Die im Rahmen einer Ruderüberwachung durch die Ruderüberwachungsvorrichtung 3 gewonnenen Messwerte können auch mit anderen Messwerten z.B. von der Hauptmaschine (Wellenleistung, Propellerdrehzahl) zusammen ausgewertet werden und zur weiteren Verarbeitung für andere Anwendungen, z.B. zur Kurssteuerung oder zur Fahrtroutenoptimierung des Schiffes, zu Verfügung gestellt werden. Dazu kann die Ruderüberwachungsvorrichtung 3 an die auf Schiffen üblichen Schnittstellen zur Datenverarbeitung angeschlossen werden.The measured values obtained as part of a rudder monitoring by the rudder monitoring device 3 can also be evaluated together with other measured values, e.g. from the main engine (shaft power, propeller speed) and made available for further processing for other applications, e.g. for course control or for optimizing the ship's route. For this purpose, the rudder monitoring device 3 can be connected to the interfaces for data processing that are customary on ships.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann vielmehr auch bei gänzlich anders gearteten Ausführungsformen Verwendung finden. Insbesondere ist die geschilderte Überwachungsvorrichtung auf alle Arten von Rudern anwendbar, um relevante Betriebsparameter eines Ruders im Betrieb zu erfassen.The idea on which the invention is based is not limited to the exemplary embodiments described above, but rather can also be used in completely different embodiments. In particular, the monitoring device described can be used on all types of rudders in order to record relevant operating parameters of a rudder during operation.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein elektronisch überwachbares Ruder geschaffen, das die Überwachung und Kontrolle eines Ruders in erheblicher Weise vereinfachen kann. Denkbar ist hierbei, dass durch das Vorsehen der elektronischen Überwachung auf die derzeit erforderliche körperliche Inspektionen insbesondere durch Taucher verzichtet werden kann, indem sämtliche kritischen Parameter elektronisch abfragbar und damit jederzeit zugänglich sind. Dies spart Kosten und kann zudem die Liegezeiten eines Schiffes in einem Dock deutlich reduzieren, weil bereits vor einer Dockung der Wartungsumfang eines Ruders bekannt sein kann.The present invention creates an electronically monitorable rudder that can significantly simplify the monitoring and control of a rudder. It is conceivable here that the provision of electronic monitoring means that the physical inspections currently required, in particular by divers, can be dispensed with, in that all critical parameters can be queried electronically and are therefore accessible at any time. This saves costs and can also significantly reduce the times a ship lies in a dock, because the extent of maintenance on a rudder can be known before docking.

BezugszeichenlisteReference List

11: Schiffsrumpfhull
1010: Empfangs- und Auswerteeinheitreceiving and evaluation unit
100100: Antenneantenna
22: Ruderrudder
2020: Ruderkokerrudder cocker
2121: Ruderschaftrudder stock
210210: Rudertraglagerrudder bearing
211211: Gewindeendethread end
212212: Muttermother
213213: Konischer SchaftabschnittTapered shank section
214214: Halslagerneck bearing
2222: Ruderblattrudder blade
220220: Flossefin
221221: Ruderklobenrudder block
222222: RaumSpace
223223: Öffnungopening
224224: Verschlussdeckelcap
225225: Flossenlagerfin bearing
226226: Kopplungsvorrichtungcoupling device
227227: Durchgangpassage
228228: Einlassöffnungintake port
33: Ruderüberwachungsvorrichtungrudder monitoring device
3131: Recheneinheitunit of account
310310: Antenneantenna
3232: Elektrische VersorgungseinheitElectrical supply unit
3333: Sensorensensors
3434: Signalleitungensignal lines
3535: Datenleitungdata line
DD: Drehachseaxis of rotation
D2D2: Drehachseaxis of rotation

Claims

Rudder (2) for ships, with - a rudder blade (22) which can be arranged on a ship's hull (1) so that it can rotate about an axis of rotation (D), a rudder stock (21) for exerting a torque on the rudder blade (22), and - a rudder monitoring device (3) with at least one sensor (33) arranged on the rudder blade (22) or rudder stock (21) for recording a measurement signal on the rudder blade (22) or rudder stock (21) and at least one sensor arranged on the rudder blade (22) with the at least a computing unit (31) connected to a sensor (33) for evaluating and/or transmitting a measurement signal recorded by the at least one sensor (33), characterized in that - a sensor (33) on a bearing (214) for mounting the rudder stock (21 ) is arranged relative to the ship's hull (1) in order to measure play on the bearing (214), and/or - a sensor (33) on a bearing (214) for supporting the rudder post (21) relative to the ship's hull (1) is arranged to the position of the bearing (214) or a Te ils of the bearing (214) to monitor, and / or - a sensor (33) is arranged at a connection point (211) between the rudder stock (21) and the rudder blade (22) to the connection of the rudder stock (21) with the rudder blade (22) monitor.

Rudder (2) down claim 1 , characterized in that the at least one sensor (33) is designed as an acceleration sensor, strain gauge, contact sensor, tear wire, pressure sensor, moisture sensor or current sensor.

Rudder (2) down claim 1 or 2 , characterized in that the at least one sensor (33) is formed, - a transverse rudder force, - a longitudinal rudder force, - a rudder stock torque, - a fin torque of a fin (220) arranged on the rudder blade (22), - a wear limit of a bearing (210 , 214) of the rudder stock (21), - a wear limit of a fin bearing (225), - vibrations of the rudder blade (22) and/or rudder stock (21), - the power consumption of a steering machine (215) for actuating the rudder stock (21) and/or or - to measure the pressure in a hydraulic power transmission system and/or to monitor the connection of the rudder stock (21) to the rudder blade (22) and/or the tightness in a rudder trunk (20) for mounting the rudder stock (21).

Rudder (2) after one Claims 1 until 3 , characterized in that the at least one sensor (33) is designed to record at least one measurement signal at predetermined time intervals or continuously over time.

Rudder (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the computing unit (31) is arranged in a watertight sealable space (222) on the rudder blade (22).

Rudder (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the computing unit (31) is connected to an electrical supply unit (32) arranged on the rudder blade (22).

Rudder (2) down claim 6 , characterized in that the electrical power supply unit (32) is designed as a battery.

Rudder (2) down claim 6 , characterized in that the electrical power supply unit (32) is designed as an electrical generator and is operatively connected to a passage (227) through which water can flow on the rudder blade (22) for generating electrical energy.

Rudder (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the computing unit (31) is arranged via a data line (35) with an outside of the rudder blade (22). th receiving and evaluation unit (10) is to be connected.

Rudder (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the computing unit (31) is connected to an antenna (310) for wireless data transmission to a reception and evaluation unit (10) arranged outside the rudder blade (22).