DE102011122331A1

DE102011122331A1 - Fluid-dynamic profile for use as e.g. sail rotor drive, stabilizer for controlling movement of cargo ship, has leading edge attached to profile part and comprising rotating element that is aligned around longitudinal axis

Info

Publication number: DE102011122331A1
Application number: DE102011122331A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-07-04

Abstract

The profile (10) has a leading edge (12) attached to a profile part (11) and comprising a rotating element (13) that is rotatably aligned around a longitudinal axis (14) in a longitudinal direction of the edge. The rotating element extends up to a profile point (15). Two receptacles (16, 18) are arranged in an area of the point and a profile root (17), respectively for receiving or bearing the rotating element, where diameter of the rotating element corresponds to a thickness of a side (24) of the profile part. A gap (25) is formed between the rotating element and the side of the profile part. The rotating element is designed as a sail rotor i.e. Flettner rotor.

Description

Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Profil für ein Schiff zum Beeinflussen, insbesondere zum Steuern und/oder Antreiben, einer Bewegung des Schiffes, mit einem Profilteil, und mit einer dem Profilteil zugeordneten Profilnase.The invention relates to a fluid-dynamic profile for a ship for influencing, in particular for controlling and / or driving, a movement of the ship, with a profile part, and with a profiled part associated profile nose.

Ein derartiges fluiddynamisches Profil ist beispielsweise in der Gestalt eines üblichen Schiffsruders bekannt. Weiter sind Schiffsstabilisatoren zum Reduzieren einer Schwankbewegung eines Schiffes bekannt, die ein fluiddynamisches Profil aufweisen und unterhalb der Wasserlinie von einem Schiffskörper in das Wasser ragen. Des Weiteren sind fluiddynamische Profile in der Ausbildung als Segel zum Antreiben eines Schiffes bekannt.Such a fluid-dynamic profile is known for example in the form of a conventional ship's rudder. Further ship stabilizers are known for reducing a swaying movement of a ship, which have a fluid dynamic profile and project below the waterline of a hull in the water. Furthermore, fluid dynamic profiles are known in the art as sails for propelling a ship.

Nachteilig ist, dass derartige fluiddynamische Profile einen Widerstand aufweisen, der die vorgesehene Wirkung des fluiddynamischen Profils reduziert. Weiter ist nachteilig, dass ein fluiddynamisches Profil, insbesondere ein starres Profil, beispielsweise ein Tragflächensegel, abhängig von der gewünschten Steuer- und/oder Antriebskraft erhebliche Ausmaße aufweisen kann. Hierdurch werden insbesondere zum Steuern und/oder Antreiben von größeren Schiffen, wie beispielsweise Fracht- und/oder Arbeitsschiffen, Konstruktionen mit erhebliche Ausmaßen und/oder Segelflächen benötigt. Die Einsetzbarkeit auf modernen Schiffen, insbesondere zum Bereitstellen einer zur Verbrennung von fossilen Brennstoffen alternativen Antriebstechnologie, ist hierdurch reduziert. Bei einem beispielsweise starr ausgebildeten Profil ist zudem von Nachteil, dass die angeströmt Fläche bei einer zu starken Fluidströmung nicht reduzierbar, insbesondere gerefft, werden kann.The disadvantage is that such fluid dynamic profiles have a resistance which reduces the intended effect of the fluid dynamic profile. Another disadvantage is that a fluid dynamic profile, in particular a rigid profile, for example a wing sail, depending on the desired control and / or driving force may have significant dimensions. As a result, constructions of considerable dimensions and / or sail areas are needed in particular for controlling and / or driving larger ships, such as freight and / or work ships. The applicability on modern ships, in particular for providing an alternative to the combustion of fossil fuels drive technology, is thereby reduced. In the case of a profile which is of a rigid design, for example, it is also disadvantageous that the flowed-on surface can not be reduced, in particular reefed, if the fluid flow is too strong.

Es ist daher das der Erfindung zugrunde liegende Problem, ein fluiddynamisches Profil für ein Schiff der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass der Widerstand reduziert und die Wirkung des fluiddynamischen Profils verbessert ist.It is therefore the problem underlying the invention, a fluid dynamic profile for a ship of the type mentioned in such a way that the resistance is reduced and the effect of the fluid dynamic profile is improved.

Zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems, ist das fluiddynamische Profil der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Profilnase mindestens ein Rotationselement aufweist, das um seine in Längsrichtung der Profilnase ausgerichteten Längsachse rotierbar ist.To solve the problem underlying the invention, the fluid dynamic profile of the type mentioned is characterized in that the profile nose has at least one rotation element which is rotatable about its longitudinal axis of the profile nose aligned longitudinal axis.

Hierbei ist von Vorteil, dass aufgrund des rotierbaren Rotationselementes der Widerstand des fluiddynamischen Profils reduzierbar ist. Insbesondere wird der Widerstand im Verhältnis zu Antriebskraft und/oder Auftriebskraft des Profils reduziert, wodurch vorzugsweise die Gleitzahl des Profils verbessert ist. Insbesondere ergibt sich die Gleitzahl als Quotient von Auftriebs- und/oder Antriebskraft durch Widerstand. Aufgrund einer Rotation des Rotationselementes kann die Auftriebskraft und/oder Antriebskraft des Profilteils und/oder des fluiddynamischen Profils erhöht werden, wobei vorzugsweise der Widerstand im Vergleich zu einer Anordnung mit fixiertem Rotationselement und/oder ohne Rotationselement im Wesentlichen unverändert bleibt. Hierdurch ergibt sich eine höhere Gleitzahl.It is advantageous that due to the rotatable rotation element, the resistance of the fluid dynamic profile can be reduced. In particular, the resistance is reduced in relation to the driving force and / or buoyancy force of the profile, whereby preferably the glide number of the profile is improved. In particular, the glide ratio results as a quotient of buoyancy and / or driving force by resistance. Due to a rotation of the rotation element, the buoyancy force and / or driving force of the profile part and / or the fluid dynamic profile can be increased, wherein preferably the resistance remains substantially unchanged in comparison to a device with fixed rotation element and / or without rotation element. This results in a higher glide ratio.

Hierbei ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einem fluiddynamischen Profil ein aerodynamisches Profil und/oder ein hydrodynamisches Profil zu verstehen. Vorzugsweise ist eine Profilnase ein vorderer und/oder dem anströmenden Fluid zugewandter Bereich eines fluiddynamischen Profils. Die Profilnase kann eine Vorderkante, Nasenkante und/oder Eintrittskante aufweisen oder als eine solche ausgebildet sein. Insbesondere ist das Rotationselement als Profilnase ausgebildet. Das Profilteil kann eine, insbesondere vorgegebene, Saugseite und eine, vorzugsweise vorgegebene, Druckseite aufweisen. Vorzugsweise bewegt sich eine von dem Profilteil abgewandte Seite und/oder Fläche des Rotationselementes aufgrund der Rotationsbewegung des Rotationselementes von der Druckseite in Richtung der Saugseite des Profilteils. Hierdurch kann eine Druckdifferenz zwischen der Druckseite und der Saugseite des Profilteils verstärkt werden. Dadurch wird die Auftriebs- und/oder Antriebskraft erhöht, was bei im Wesentlichen gleich bleibenden Widerstand zu einer erhöhten Gleitzahl führt. Das Fluid kann Wasser und/oder Luft sein.In the context of the present invention, a fluid-dynamic profile is to be understood as meaning an aerodynamic profile and / or a hydrodynamic profile. Preferably, a profile nose is a front and / or the inflowing fluid facing region of a fluid dynamic profile. The profile nose may have a front edge, nose edge and / or leading edge or be formed as such. In particular, the rotation element is designed as a profile nose. The profile part may have a, in particular predetermined, suction side and a, preferably predetermined, pressure side. Preferably, a side facing away from the profile part and / or surface of the rotary member moves due to the rotational movement of the rotary member from the pressure side in the direction of the suction side of the profile part. As a result, a pressure difference between the pressure side and the suction side of the profile part can be increased. As a result, the buoyancy and / or driving force is increased, resulting in substantially constant resistance to an increased glide ratio. The fluid may be water and / or air.

Ein erfindungsgemäßes fluiddynamisches Profil ist insbesondere in der Ausbildung als ein Segelrotorantrieb von Vorteil. Hierbei werden die Vorteile eines üblichen Segelrotors, insbesondere eines Flettner-Rotors, mit den Vorteilen eines fluiddynamischen, vorzugsweise starren, Profilteils kombiniert. Das Rotationselement kann als Segelrotor, insbesondere Flettner-Rotor, eingesetzt. Dies ist insoweit vorteilhaft, da ein derartiger Segelrotor in Bezug auf die erzeugte Leistung pro Quadratmeter genutzter Fläche zum Antrieben eines Schiffes mittels Wind besonders effektiv ist. Die Antriebs- und/oder Auftriebskraft wird bei einem Segelrotor insbesondere quer zur Anströmrichtung des Fluids erzeugt. Somit nimmt die Antriebs- und/oder Auftriebskraft ab, wenn beispielsweise eine Strömungskomponente des Fluids aus einer Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung hinzutritt. Bereits aufgrund der Vorwärtsbewegung des Schiffes wird das anströmende Fluid mit einer Strömungskomponente überlagert, die der Fahrtrichtung des Schiffes entgegen gerichtet ist. Hierdurch wird die Effektivität eines üblichen Segelrotors, insbesondere bei Fahrten am Wind, deutlich gemindert.An inventive fluid dynamic profile is particularly advantageous in training as a sail rotor drive. Here, the advantages of a conventional sail rotor, in particular a Flettner rotor, combined with the advantages of a fluid dynamic, preferably rigid, profile part. The rotation element can be used as a sailing rotor, in particular Flettner rotor. This is advantageous insofar as such a sailing rotor is particularly effective in terms of generated power per square meter of used area for propelling a ship by means of wind. The drive and / or buoyancy force is generated in a sailing rotor in particular transversely to the direction of flow of the fluid. Thus, the drive and / or buoyancy decreases, for example, when a flow component of the fluid from a direction of travel or against the direction of travel is added. Already due to the forward movement of the ship, the inflowing fluid is superimposed with a flow component, which is directed opposite to the direction of travel of the ship. As a result, the effectiveness of a conventional sail rotor, especially when driving on the wind, significantly reduced.

Im Vergleich zu einem üblichen Segelrotor hat ein, insbesondere starres, Profilteil eine bessere Gleitzahl, wodurch sich deutlich bessere Fahreigenschaften am Wind ergeben. Unter der Bezeichnung „am Wind” ist ein Kurs zu verstehen, bei dem der Einfallswinkel des Windes zum gesetzten Kurs weniger als 90° beträgt.Compared to a conventional sail rotor has a, in particular rigid, profile part has a better glide ratio, which is much better Driving characteristics at the wind result. The term "on the wind" means a course in which the angle of incidence of the wind at the set course is less than 90 °.

Aufgrund des Zusammenwirkens eines Rotationselementes, insbesondere als ein Segelrotor, und einem, vorzugsweise starren, Profilteil sind die Eigenschaften eines Schiffes, insbesondere bei einem Kurs am Wind, deutlich verbesserbar. Hierbei können einerseits aufgrund des Profilteils die Eigenschaften, insbesondere die Auftriebs- und/oder Antriebskraft, bei Kursen am Wind verbessert werden. Andererseits können die benötigten Ausmaße, insbesondere des Profilteils, aufgrund der hohen Effizienz des Rotationselementes, insbesondere als Segelrotor, deutlich reduziert werden. Hierdurch ist das erfindungsgemäße fluiddynamische Profil beispielsweise als ein Segelrotorantrieb auf modernen Schiffen, wie insbesondere Fracht- und Arbeitsschiffen, einsetzbar, wodurch fossile Antriebsstoffe einsparbar sind.Due to the interaction of a rotation element, in particular as a sailing rotor, and a, preferably rigid, profile part, the properties of a ship, especially in a course on the wind, can be significantly improved. In this case, on the one hand, due to the profile part, the properties, in particular the buoyancy and / or driving force, can be improved with courses on the wind. On the other hand, the required dimensions, in particular of the profile part, due to the high efficiency of the rotary element, in particular as a sailing rotor, can be significantly reduced. As a result, the fluid-dynamic profile according to the invention, for example, as a sail rotor drive on modern ships, such as cargo and work ships, can be used, whereby fossil fuels can be saved.

Nach einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich genau ein Rotationselement von einer Profilwurzel bis zu einer Profilspitze als Profilnase. Hierdurch trifft im Gebrauch des fluiddynamischen Profils das anströmende Fluid zunächst auf das Rotationselement. Hierdurch wird ein Auftreffen auf einen feststehenden Abschnitt der Profilnase vermieden, wodurch der Widerstand weiter reduziert ist als beispielsweise bei einem lediglich abschnittsweise in eine fest stehende Profilnase eingebrachten Rotationselement.According to another embodiment, exactly one rotational element extends from a profile root to a profile tip as a profile nose. As a result, during the use of the fluid-dynamic profile, the inflowing fluid initially strikes the rotary element. As a result, an impact is avoided on a fixed portion of the profile nose, whereby the resistance is further reduced than, for example, in a only partially inserted into a fixed profile nose rotation element.

Gemäß einer Weiterbildung ist eine erste Aufnahme im Bereich einer Profilspitze und/oder eine zweite Aufnahme im Bereich einer Profilwurzel zum Aufnehmen und/oder rotierbaren Lagern des Rotationselementes angeordnet. Vorzugsweise ist die Profilwurzel einem Schiffskörper zugewandt und an diesem angeordnet und/oder befestigt. Insbesondere ist die Profilspitze an einer von der Profilwurzel abgewandten Seite des Profils und/oder eines Schiffskörpers angeordnet. Vorzugsweise weist das Profil und/oder das Profilteil eine dreieckige Grundform auf, wobei eine erste Seite der dreieckigen Grundform der Profilwurzel zugeordnet ist und/oder eine zweite Seite und eine dritte Seite der dreieckigen Grundform zu einer Spitze zusammenlaufen, die der Profilspitze zugeordnet ist und/oder die Profilspitze bildet. Alternativ kann das Profil und/oder das Profilteil eine hiervon abweichende geeignete geometrische, insbesondere mehreckige, rechteckige, quadratische oder trapezförmige, Grundform aufweisen.According to a development, a first receptacle in the region of a profile tip and / or a second receptacle in the region of a profile root for receiving and / or rotatable bearings of the rotation element is arranged. Preferably, the profile root facing a hull and arranged and / or attached thereto. In particular, the profile tip is arranged on a side remote from the profile root side of the profile and / or a hull. Preferably, the profile and / or the profile part has a triangular basic shape, wherein a first side of the triangular basic shape of the profile root is assigned and / or a second side and a third side of the triangular basic shape converge to a point that is associated with the profile tip and / or the profile tip forms. Alternatively, the profile and / or the profile part may have a suitable geometric, in particular polygonal, rectangular, square or trapezoidal, basic shape deviating therefrom.

Die erste Aufnahme und/oder die zweite Aufnahme kann in Bezug zum Rotationselement feststellbar und/oder feststehend ausgebildet sein. Insbesondere ist die erste Aufnahme und/oder die zweite Aufnahme als eine feststehende und/oder feststellbare Scheibe ausgebildet. Vorzugsweise ist der Mittelpunkt der ersten Aufnahme und/oder der zweiten Aufnahme, insbesondere der kreisförmigen Scheibe, auf der Längsachse des Rotationselementes positioniert. Der Durchmesser der ersten Aufnahme und/oder der zweiten Aufnahme kann größer als der Durchmesser des Rotationselementes sein. Vorzugsweise steht ein Scheibenring, insbesondere als ein Bestandteil der ersten Aufnahme, über ein Ende und/oder den Durchmesser des Rotationselementes über. Hierdurch kann ein ungewolltes Ablösen der Strömung am Ende des Rotationselementes und/oder der Profilnase vermieden werden.The first receptacle and / or the second receptacle can be designed to be lockable and / or fixed with respect to the rotation element. In particular, the first receptacle and / or the second receptacle is designed as a fixed and / or lockable disc. Preferably, the center of the first receptacle and / or the second receptacle, in particular the circular disc, is positioned on the longitudinal axis of the rotation element. The diameter of the first receptacle and / or the second receptacle may be larger than the diameter of the rotation element. Preferably, a disc ring, in particular as a component of the first receptacle, projects beyond an end and / or the diameter of the rotational element. As a result, an unwanted detachment of the flow at the end of the rotation element and / or the profile nose can be avoided.

Hierbei ist beispielsweise gegenüber einem üblichen Segelrotor von Vorteil, dass das Rotationselement einen deutlich geringeren Durchmesser hat. Insbesondere kann der Durchmesser des rotierenden Bestandteiles, insbesondere des Rotationselementes, gegenüber einem üblichen Segelrotor mit einer sich mitdrehenden Endscheibe um die Hälfte bis zu einem Viertel reduziert werden. Beträgt beispielsweise bei einem üblichen Flettner-Rotor mit einer sich mitdrehenden Endscheibe der maximal Durchmesser des rotierenden Bestandteils aufgrund der sich mitdrehenden Endscheibe etwa 4 m, so kann der Durchmesser des Rotationselementes bei einem vergleichbaren erfindungsgemäßen Profil im Bereich von 1 m bis 2 m liegen. Die erste Aufnahme und/oder die zweite Aufnahme kann mit dem, insbesondere starren, Profilteil verbunden sein. Hierdurch wird eine größere Stabilität erreicht. Vorzugsweise ist aufgrund der feststellbaren und/oder feststehenden ersten Aufnahme und/oder zweiten Aufnahme ein Rotationsdurchmesser reduziert. Gegebenenfalls auftretende Unwuchten können deutlich geringer als beispielsweise bei einem üblichen Flettner-Rotor mit sich drehenden Endscheiben sein. Hierdurch ist die Lagerung und/oder Befestigung des erfindungsgemäßen fluiddynamischen Profils im Schiffskörper deutlich vereinfacht. Insbesondere ist eine Vereinfachung mindestens eines Fundaments zum Lagern und/oder Befestigen des fluiddynamischen Profils erreichbar. Des Weiteren können aufgrund des kleineren Rotationsdurchmessers höhere Drehzahlen für das Rotationselement realisierbar sein. Hierdurch ist ein Abstand von Eigenfrequenzen des Rotationselementes zu seinen Drehfrequenzen vergrößerbar. Vorzugsweise sind dadurch Eigenfrequenz-Anregungen vermeidbar.Here, for example, compared to a conventional sailing rotor advantage that the rotation element has a much smaller diameter. In particular, the diameter of the rotating component, in particular of the rotating element, can be reduced by a half to a quarter compared with a conventional sailing rotor with a rotating end disk. If, for example, in a conventional Flettner rotor with a rotating end disk, the maximum diameter of the rotating component is about 4 m due to the co-rotating end disk, the diameter of the rotating element can be in the range of 1 m to 2 m for a comparable profile according to the invention. The first receptacle and / or the second receptacle can be connected to the, in particular rigid, profile part. This achieves greater stability. Preferably, a rotation diameter is reduced due to the lockable and / or fixed first receptacle and / or second receptacle. If necessary, occurring imbalances can be significantly lower than, for example, in a conventional Flettner rotor with rotating end plates. As a result, the storage and / or attachment of the fluid dynamic profile according to the invention in the hull is significantly simplified. In particular, a simplification of at least one foundation for supporting and / or securing the fluid dynamic profile can be achieved. Furthermore, due to the smaller rotational diameter, higher rotational speeds for the rotational element can be realized. In this way, a distance of natural frequencies of the rotation element to its rotational frequencies can be increased. Preferably by natural frequency excitations can be avoided.

Das Rotationselement kann als ein, insbesondere zur Längsachse des Rotationselementes rotationssymmetrischer, Zylinder ausgebildet sein. Ein derartiges Rotationselement lässt sich einfach und kostengünstig herstellen. Vorzugsweise hat das Rotationselement einen Durchmesser, der mindestens der Dicke der dem Rotationselement zugewandten Seite des Profilteils entspricht. Hierdurch wird ein möglichst störungsfreier Übergang der Fluidströmung vom Rotationselement zum Profilteil ermöglicht. Insbesondere ein Ablösen der Fluidströmung von einer Flächenseite des Profilteils, auf der die Fluidströmung von der Profilnase kommend und in Richtung eine Hinterkante des Profilteils strömt, wird hierdurch vermieden. Vorzugsweise ist des Rotationselement als ein Segelrotor, insbesondere ein Flettner-Rotor, ausgebildet.The rotation element can be designed as a, in particular to the longitudinal axis of the rotational element rotationally symmetrical, cylinder. Such a rotation element can be produced easily and inexpensively. The rotary element preferably has a diameter which corresponds at least to the thickness of the side of the profile part facing the rotary element. This is a trouble-free as possible transition Fluid flow from the rotary member allows the profile part. In particular, a detachment of the fluid flow from a surface side of the profile part, on which the fluid flow coming from the profile nose and flows in the direction of a trailing edge of the profile part, is thereby avoided. Preferably, the rotation element is designed as a sailing rotor, in particular a Flettner rotor.

Gemäß einer Weiterbildung ist das Rotationselement mindestens teilweise in eine, insbesondere im Querschnitt kreissegmentartige, Vertiefung des Profilteils aufgenommen. Vorzugsweise ist die Vertiefung einer dem Rotationselement zugewandten Seite des Profilteils zugeordnet. Hierdurch wird ein möglichst störungsfreier Übergang der Fluidströmung vom Rotationselement zum Profilteil weiter begünstigt. Insbesondere entspricht die Dicke des Profilteils im Bereich der dem Rotationselement zugewandten Seite dem Durchmesser des Rotationselementes. Hierbei ergibt sich die Dicke des Profilteils vorzugsweise als Abstand zwischen der Saugseite und der Druckseite des Profilteils.According to a development, the rotation element is at least partially received in a, in particular in cross-section circular segment-like, depression of the profile part. Preferably, the recess of the rotational element facing side of the profile part is assigned. As a result, the most trouble-free transition of the fluid flow from the rotary element to the profile part is further promoted. In particular, the thickness of the profile part in the region of the side facing the rotary element corresponds to the diameter of the rotary element. In this case, the thickness of the profile part preferably results as a distance between the suction side and the pressure side of the profile part.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem Rotationselement und einer dem Rotationselement zugewandten Seite des Profilteils ein Spalt angeordnet. Hierdurch lässt sich eine verlustarme bzw. widerstandsarme Rotation des Rotationselementes realisieren. Vorzugsweise ist der Spalt möglichst schmal ausgebildet.According to a further embodiment, a gap is arranged between the rotary element and a side facing the rotary member of the profile part. This makes it possible to realize a low-loss or low-resistance rotation of the rotary element. Preferably, the gap is formed as narrow as possible.

Ein Antrieb kann zum Antreiben der Rotationsbewegung des Rotationselementes vorgesehen sein. Hierdurch kann die Antriebskraft und/oder die Auftriebskraft des fluiddynamischen Profils gezielt verändert und/oder gesteuert werden. Vorzugsweise ist die Rotationsrichtung des Rotationselementes, die Drehzahl des Rotationselementes und/oder die Antriebsrichtung des Antriebes wahlfrei vorgebbar, steuerbar und/oder regelbar.A drive may be provided for driving the rotational movement of the rotary member. As a result, the driving force and / or the buoyancy force of the fluid dynamic profile can be selectively changed and / or controlled. Preferably, the rotational direction of the rotary element, the rotational speed of the rotary element and / or the drive direction of the drive can optionally be specified, controlled and / or regulated.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen des Profilteil und das als Profilnase ausgebildete Rotationselement mindestens ein gemeinsames Drehlager auf. Hierdurch ist das gesamte fluiddynamische Profil um das Drehlager verdrehbar, wodurch die Einsatzmöglichkeiten und die Wirkung des fluiddynamischen Profils weiter verbessert sind. Vorzugsweise sind das Profilteil und das Rotationselement, insbesondere mittels eines Drehantriebs für das Drehlager, gemeinsam um eine Drehachse des Drehlagers drehbar. Das Drehlager kann als ein Azimutlager und/oder der Drehantrieb als ein Azimutantrieb ausgebildet sein. Insbesondere ist die Drehachse des Drehlagers parallel zur Längsachse des Rotationselements ausgerichtet. Hierdurch kann die Wirkung des fluiddynamischen Profils in Abhängigkeit von der Richtung des anströmenden Fluids verändert, gesteuert und/oder geregelt werden. Insbesondere bei einer feststellbaren und/oder feststehenden ersten Aufnahme und/oder zweiten Aufnahme weist das Drehlager einen kleineren Durchmesser auf, als beispielsweise bei einem Flettner-Rotor mit sich drehenden Endscheiben. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser des Drehlagers 2 m oder weniger. Aufgrund des geringen Durchmessers des Drehlagers ist das Drehlager einfacher herstellbar. Insbesondere sind auftretende Querkräfte und/oder Biegekräfte im Drehlager besser aufnehmbar und/oder ableitbar. Darüber hinaus kann die Reibung innerhalb des Drehlagers aufgrund des kleineren Durchmessers geringer sein. Hierdurch ist die für den Betrieb, insbesondere des Drehantriebs, notwendige elektrische Leistungsaufnahme reduzierbar.According to a further embodiment, the profile part and the rotary element designed as a profile nose have at least one common pivot bearing. As a result, the entire fluid-dynamic profile is rotatable about the pivot bearing, whereby the applications and the effect of the fluid dynamic profile are further improved. Preferably, the profile part and the rotation element, in particular by means of a rotary drive for the pivot bearing, are rotatable together about an axis of rotation of the pivot bearing. The rotary bearing can be designed as an azimuth bearing and / or the rotary drive as an azimuth drive. In particular, the axis of rotation of the pivot bearing is aligned parallel to the longitudinal axis of the rotary member. As a result, the effect of the fluid dynamic profile as a function of the direction of the inflowing fluid can be changed, controlled and / or regulated. In particular, in the case of a detectable and / or stationary first receptacle and / or second receptacle, the rotary bearing has a smaller diameter than, for example, a Flettner rotor with rotating end disks. Preferably, the diameter of the pivot bearing is 2 m or less. Due to the small diameter of the pivot bearing, the pivot bearing is easier to produce. In particular, occurring transverse forces and / or bending forces in the pivot bearing are better absorbable and / or derivable. In addition, the friction within the pivot bearing due to the smaller diameter may be lower. As a result, the necessary for the operation, in particular of the rotary drive, electrical power consumption is reduced.

Vorzugsweise ist eine Steuerung zum Steuern und/oder Regeln des Antriebs für die Rotationsbewegung, der Drehzahl des Rotationselementes und/oder des Drehantriebs für das Drehlager vorgesehen. Somit lässt sich die Rotationsbewegung des Rotationselementes, die Drehzahl des Rotationselementes und/oder die Drehbewegung des gesamten fluiddynamischen Profils, insbesondere bedarfsweise, steuern und/oder regeln.Preferably, a control for controlling and / or regulating the drive for the rotational movement, the rotational speed of the rotary member and / or the rotary drive for the rotary bearing is provided. Thus, the rotational movement of the rotary member, the rotational speed of the rotary member and / or the rotational movement of the entire fluid dynamic profile, in particular, if necessary, control and / or regulate.

Dem Rotationselement können eine Bremseinrichtung und/oder eine Feststelleinrichtung zugeordnet sein. Mittels der Bremseinrichtung kann die Rotationsbewegung des Rotationselementes kontrolliert abgebremst werden. Mittels der Bremseinrichtung und/oder einer separaten oder alternativ vorgesehenen Feststelleinrichtung kann das Rotationselement zur Verhinderung einer Rotationsbewegung fixiert bzw. festgehalten werden. Hierbei ist von Vorteil, dass eine Rotation des Rotationselementes, insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten, vorzugsweise bei Starkwind und/oder Sturm, abgebremst und/oder vollständig verhindert wird. Hierdurch kann die Antrieb- und/oder Auftriebswirkung des fluiddynamischen Profils gezielt reduziert werden. Insbesondere bei einer Ausbildung des fluiddynamischen Profils als ein Segelrotorantrieb wirkt ein Fixieren des Rotationselementes wie ein Reffen eines Segels. Somit ist die Schiffssicherheit bei Starkwind und/oder Sturm verbesserbar.The rotation element may be associated with a braking device and / or a locking device. By means of the braking device, the rotational movement of the rotating element can be controlled braked. By means of the braking device and / or a separate or alternatively provided locking device, the rotation element can be fixed or held to prevent rotation. It is advantageous that a rotation of the rotary element, in particular at high flow velocities, preferably in strong winds and / or storm, braked and / or completely prevented. In this way, the drive and / or buoyancy effect of the fluid dynamic profile can be selectively reduced. In particular, in an embodiment of the fluid dynamic profile as a sail rotor drive, fixing the rotation element acts like reefing a sail. Thus, the ship safety in strong winds and / or storm can be improved.

Von besonderem Vorteil ist ein Segelrotorantrieb mit einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Profil mit einem als Segelrotor, insbesondere Flettner-Rotor, ausgebildeten Rotationselement. Hierbei kann sich eine, insbesondere zylinderförmige, Strömung zum Ausnutzen des so genannten Magnus-Effekts um das Rotationselement bzw. den Segelrotor einstellen. Wird eine derartige Zylinderströmung mit einem Fluid angeströmt, können sich Druck- und/oder Geschwindigkeitsdifferenzen – insbesondere ähnlich wie an einem profilierten starren Flügelprofil – ausbilden. In Kombination mit dem, insbesondere starren, Profilteil ergeben sich insbesondere verbesserte „Am-Wind-Segeleigenschaften”, wenn der Wind quer zur Fahrtrichtung des Schiffes strömt.Of particular advantage is a sail rotor drive with a fluid dynamic profile according to the invention with a designed as a sailing rotor, in particular Flettner rotor rotation element. Here, a, in particular cylindrical, flow for utilizing the so-called Magnus effect about the rotation element or the sail rotor can be adjusted. If such a cylinder flow is impinged by a fluid, pressure and / or speed differences-in particular similar to a profiled, rigid airfoil profile-can form. In combination with the, in particular rigid, profile part arise in particular, improved "on-wind sailing characteristics" when the wind is flowing transversely to the direction of travel of the ship.

Weiter kann ein Schiff, insbesondere ein Segelschiff, mit mindestens einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Profil als ein Segelrotorantrieb, ein Schiffsstabilisator und/oder ein Schiffsruder ausgestattet sein. Insbesondere bei einem fluiddynamischen Profil als ein Segelrotorantrieb ist eine deutliche Energieeinsparung realisierbar.Furthermore, a ship, in particular a sailing ship, can be equipped with at least one fluid-dynamic profile according to the invention as a sail rotor drive, a ship stabilizer and / or a ship rudder. In particular, in a fluid dynamic profile as a sail rotor drive a significant energy savings can be realized.

Von besonderem Vorteil ist des Weiteren die Verwendung eines erfindungsgemäßen fluiddynamischen Profils als ein Segelrotorantrieb, ein Schiffsstabilisator und/oder ein Schiffsruder. Während ein üblicher Segelrotorantrieb lediglich einen rotierbaren Zylinder aufweist, ist nach der Erfindung zusätzlich ein Profilteil vorgesehen. Insbesondere bei einer aerodynamischen Gestaltung des Profilteils ist die Antriebswirkung eines entsprechenden Segelrotorantriebes deutlich verbesserbar. Bei einer vorzugsweise hydrodynamischen Gestaltung des Profilteils wird eine verbesserte Wirkung des fluiddynamischen Profils beim Einsatz als ein Schiffsstabilisator und/oder als ein Schiffsruder erreicht.Furthermore, the use of a fluid-dynamic profile according to the invention as a sail rotor drive, a ship stabilizer and / or a ship rudder is of particular advantage. While a conventional sail rotor drive has only a rotatable cylinder, a profile part is additionally provided according to the invention. In particular, in an aerodynamic design of the profile part, the drive effect of a corresponding sail rotor drive is significantly improved. In a preferably hydrodynamic design of the profile part, an improved effect of the fluid dynamic profile is achieved when used as a ship stabilizer and / or as a ship's rudder.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figur näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the figure. It shows:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen fluiddynamischen Profils. 1 a schematic representation of a fluid dynamic profile according to the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen fluiddynamischen, nämlich eines aerodynamischen, Profils 10. Das Profil 10 hat ein Profilteil 11 und eine Profilnase 12. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel hat das Profilteil 11 eine dreieckige Grundform. Die Profilnase 12 ist als ein Rotationselement 13 ausgebildet. 1 shows a schematic representation of a fluid dynamic, namely an aerodynamic profile according to the invention 10 , The profile 10 has a profile part 11 and a profile nose 12 , In the embodiment shown here has the profile part 11 a triangular basic shape. The profile nose 12 is as a rotation element 13 educated.

Das Rotationselement 13 ist um eine gestrichelt dargestellte Längsachse 14 rotierbar. Hierzu ist im Bereich einer Profilspitze 15 eine erste Aufnahme 16 und im Bereich einer Profilwurzel 17 eine zweite Aufnahme 18 angeordnet. Die Profilwurzel 17 ist einem hier nicht näher dargestellten Schiffskörper zugewandt, während die Profilspitze 15 vom Schiffskörper abgewandt ist. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Aufnahme 16 als eine feststehende Scheibe ausgebildet. Die erste Aufnahme 16 bildet einen Abschluss des Profils 10 im Bereich der Profilspitze 15. An der ersten Aufnahme 16 ist bei diesem Beispiel eine Spitze des Profilteils 11 befestigt.The rotation element 13 is a dashed longitudinal axis 14 rotatable. This is in the range of a profile tip 15 a first shot 16 and in the area of a profile root 17 a second shot 18 arranged. The profile root 17 is facing a hull, not shown here, while the profile tip 15 facing away from the hull. In the embodiment shown here, the first shot 16 formed as a fixed disc. The first shot 16 forms a conclusion of the profile 10 in the area of the profile tip 15 , At the first shot 16 is in this example a tip of the profile part 11 attached.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Antrieb 19 vorgesehen, um das Rotationselement 13 wahlweise in Richtung gemäß Pfeil 20 oder in Richtung gemäß Pfeil 21 rotieren zu lassen. Des Weiteren kann bei diesem Beispiel nicht nur die Rotationsrichtung, sondern auch die Rotationsgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl des Rotationselementes 13 mittels einer hier nicht näher dargestellten Steuerung gesteuert und/oder geregelt werden. Der Antrieb 19 ist bei diesem Ausführungsbeispiel im Bereich der Profilwurzel 17 angeordnet.In this embodiment is a drive 19 provided to the rotation element 13 alternatively in direction according to arrow 20 or in the direction indicated by the arrow 21 to rotate. Furthermore, in this example, not only the rotation direction but also the rotation speed and / or the rotation speed of the rotation element 13 be controlled and / or regulated by means of a controller not shown here. The drive 19 is in the field of profile root in this embodiment 17 arranged.

Alternativ hierzu kann das Rotationselement 13 ohne Antrieb 19 frei rotierbar gelagert sein. Hierdurch ist das Rotationselement 13 aufgrund einer Anströmung und/oder Umströmung mit einem Fluid in eine Rotationsbewegung versetzbar.Alternatively, the rotation element 13 without drive 19 be stored freely rotatable. This is the rotation element 13 due to a flow and / or flow around a fluid in a rotational movement displaceable.

Mittels einer hier nicht näher dargestellten Bremseinrichtung ist die Rotationsbewegung des Rotationselementes abbremsbar. Zum Festhalten und Fixieren des Rotationselementes ist eine hier ebenfalls nicht näher dargestellte Feststelleinrichtung vorgesehen.By means of a braking device, not shown here, the rotational movement of the rotary element can be braked. To hold and fix the rotation element here also not shown locking device is provided.

Im Gebrauch wird das Rotationselement 13 von einem Fluid, bei diesem Ausführungsbeispiel von Luft, beispielsweise gemäß Pfeil 22 angeströmt. Somit trifft das Fluid im Gebrauch zunächst auf die Profilnase 12 bzw. das Rotationselement 13 und nachfolgend wird das Profilteil 11 umströmt. Somit ergibt sich im Gebrauch eine Strömungsrichtung für das Fluid von der Profilnase 12 bzw. dem Rotationselement 13 in Richtung einer dem Profilteil 11 zugeordneten Hinterkante 23. Hierbei ist die Strömungsrichtung des Fluids quer oder – wie hier gemäß Pfeil 22 dargestellt rechtwinklig zur Längsachse 14 des Rotationselements 13 ausgerichtet.In use, the rotating element 13 from a fluid, in this embodiment of air, for example according to arrow 22 incident flow. Thus, in use, the fluid initially encounters the profile nose 12 or the rotation element 13 and subsequently the profile part 11 flows around. Thus, in use, a flow direction for the fluid results from the profile nose 12 or the rotation element 13 in the direction of a profile part 11 associated trailing edge 23 , Here, the flow direction of the fluid is transverse or - as here according to arrow 22 shown at right angles to the longitudinal axis 14 of the rotary element 13 aligned.

Zwischen dem Rotationselement 13 und einer dem Rotationselement 13 zugewandten Seite 24 des Profilteils 11 ist ein Spalt 25 angeordnet. Der Spalt 25 ermöglicht eine freie Rotationsbewegung des Rotationselementes 13.Between the rotation element 13 and one the rotation element 13 facing side 24 of the profile part 11 is a gap 25 arranged. The gap 25 allows a free rotation of the rotation element 13 ,

Des Weiteren ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein Drehantrieb 26 vorgesehen, der bei diesem Beispiel im Bereich der Profilwurzel 17 angeordnet ist. Mittels des Drehantriebs 26 ist das Profilteil 11 zusammen mit dem Rotationselement 13 um eine hier gestrichelt dargestellte Drehachse 27 drehbar. Die Drehachse 27 ist parallel zur Längsachse 14 des Rotationselementes 13 ausgerichtet. Das Profilteil 11 und das Rotationselement 13 sind wahlfrei in Richtung des Pfeils 28 oder in Richtung des Pfeils 29 drehbar. Mittels einer nicht näher dargestellten Steuerung ist der Drehantrieb 26 sowie die Rotationsgeschwindigkeit und die Drehzahl des Rotationselementes 13 steuerbar und/oder regelbar.Furthermore, in the embodiment shown here is a rotary drive 26 provided in this example in the area of the profile root 17 is arranged. By means of the rotary drive 26 is the profile part 11 together with the rotation element 13 around an axis of rotation shown here in dashed lines 27 rotatable. The rotation axis 27 is parallel to the longitudinal axis 14 of the rotation element 13 aligned. The profile part 11 and the rotation element 13 are optional in the direction of the arrow 28 or in the direction of the arrow 29 rotatable. By means of a control not shown is the rotary drive 26 as well as the rotational speed and the rotational speed of the rotary element 13 controllable and / or controllable.

Anhand der 1 wird die Funktionsweise der Erfindung näher erläutert:
Das Profil 10 ist beispielsweise als ein Segelrotorantrieb, ein Schiffstabilisator oder ein Schiffsruder einsetzbar. Hierbei kann das Profilteil 11 als ein in sich starr ausgebildetes Element die Funktion eines üblichen Segels, Schiffsstabilisators oder Schiffsruders übernehmen.Based on 1 the operation of the invention is explained in more detail:
The profile 10 For example, can be used as a sail rotor drive, a ship stabilizer or a ship's rudder. Here, the profile part 11 as an inherently rigid element to take over the function of a conventional sail, ship stabilizer or ship's rudder.

Beispielsweise während der Fahrt des Schiffes wird die Profilnase 12 bzw. das Rotationselement 13 mit dem Fluid, beispielsweise Luft oder Wasser, angeströmt. Das Fluid umströmt das Rotationselement 13 und das stromabwärts nachfolgende Profilteil 11 in Richtung der Hinterkante 23.For example, during the journey of the ship, the profile nose 12 or the rotation element 13 with the fluid, for example, air or water, flowed. The fluid flows around the rotating element 13 and the downstream profile part downstream 11 towards the trailing edge 23 ,

Bei einem frei rotierbaren Rotationselement 13 wird das Rotationselement 13 aufgrund des umströmenden Fluids in eine Rotationsbewegung um die Längsachse 14 versetzt. Nach einer alternativen Ausführungsform wird das Rotationselement 13 mittels des Antriebs 19 in Rotation versetzt.In a freely rotatable rotation element 13 becomes the rotation element 13 due to the flowing fluid in a rotational movement about the longitudinal axis 14 added. According to an alternative embodiment, the rotation element 13 by means of the drive 19 set in rotation.

Aufgrund der Rotation des Rotationselements 13 kann einer Strömungsablösung der Fluidströmung entlang des Profilteils 11 entgegen gewirkt werden. Darüber hinaus ist aufgrund des rotierenden Rotationselementes 13 der so genannte Magnus-Effekt nutzbar. Hierbei entsteht quer zur Strömungsrichtung des Fluids eine Auftriebs- und/oder Antriebskraft.Due to the rotation of the rotary element 13 may be a flow separation of the fluid flow along the profile part 11 counteracted. In addition, due to the rotating rotation element 13 the so-called Magnus effect can be used. This results in a buoyancy and / or driving force transverse to the flow direction of the fluid.

Hierdurch ist die Wirkung beispielsweise eines segelartigen Profilteils 11 bei einem Segelrotorantrieb, eines Schiffsstabilisators oder eines Schiffsruders verbesserbar. Aufgrund des verbesserten Verhältnisses von Auftrieb bzw. Antrieb zum Widerstand ergibt sich zudem eine verbesserte Gleitzahl.As a result, the effect of, for example, a sail-like profile part 11 Improved in a sail rotor drive, a ship stabilizer or a ship's rudder. Due to the improved ratio of lift or drive to the resistance also results in an improved glide ratio.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Profilprofile
1111: Profilteilprofile part
1212: Profilnaseprofile nose
1313: Rotationselementrotating member
1414: Längsachselongitudinal axis
1515: Profilspitzeprofile tip
1616: Erste AufnahmeFirst recording
1717: Profilwurzelprofile root
1818: Zweite AufnahmeSecond shot
1919: Antriebdrive
2020: Pfeilarrow
2121: Pfeilarrow
2222: Pfeilarrow
2323: Hinterkantetrailing edge
2424: Seitepage
2525: Spaltgap
2626: Drehantriebrotary drive
2727: Drehachseaxis of rotation
2828: Pfeilarrow
2929: Pfeilarrow

Claims

Fluid dynamic profile for a ship for influencing, in particular for controlling and / or driving, a movement of the ship, with a profile part ( 11 ), and with a profile part ( 11 ) associated profile nose ( 12 ), characterized in that the profile nose ( 12 ) at least one rotation element ( 13 ), which is about its in the longitudinal direction of the profile nose ( 12 ) aligned longitudinal axis ( 14 ) is rotatable.

Fluid dynamic profile according to claim 1, characterized in that exactly one rotational element ( 13 ) of a profile root ( 17 ) up to a profile tip ( 15 ) as profile nose ( 12 ).

Fluid dynamic profile according to claim 1 or 2, characterized in that a first receptacle ( 16 ) in the region of a profile tip ( 15 ) and / or a second recording ( 18 ) in the area of a profile root ( 17 ) for receiving and / or rotatable bearings of the rotary element ( 13 ), in particular the first receptacle ( 16 ) and / or the second recording ( 18 ) is formed as a fixed and / or lockable disc.

Fluid dynamic profile according to one of the preceding claims, characterized in that the rotation element ( 13 ) as a, in particular to the longitudinal axis ( 14 ) rotationally symmetrical, cylinder is formed, preferably, the rotation element ( 13 ) has a diameter which is at least the thickness of the rotation element ( 13 ) facing side ( 24 ) of the profile part ( 11 ) corresponds.

Fluid dynamic profile according to one of the preceding claims, characterized in that the rotation element ( 13 ) at least partially in a, in particular in cross-section circular segment-like, recess of the profile part ( 11 ) is received, preferably, the recess of a rotation element ( 13 ) facing side ( 24 ) of the profile part ( 11 ).

Fluid dynamic profile according to one of the preceding claims, characterized in that between the rotary element ( 13 ) and a rotation element ( 13 ) facing side ( 24 ) of the profile part ( 11 ) A gap ( 25 ) is arranged.

Fluid dynamic profile according to one of the preceding claims, characterized in that a drive ( 19 ) for driving the rotational movement of the rotary element ( 13 ) is provided, preferably the direction of rotation of the rotary element ( 13 ), the rotational speed of the rotary element ( 13 ) and / or the drive direction of the drive ( 19 ) optionally definable, controllable and / or adjustable.

Fluid dynamic profile according to one of the preceding claims, characterized in that the profile part ( 11 ) and as a profile nose ( 12 ) formed rotational element ( 13 ) have at least one common pivot bearing, preferably the profile part ( 11 ) and the rotation element ( 13 ), in particular by means of a rotary drive ( 26 ) for the pivot bearing, together about a rotation axis ( 27 ) of the rotary bearing, wherein in particular the axis of rotation ( 27 ) of the pivot bearing parallel to the longitudinal axis ( 14 ) of the rotary element ( 13 ) is aligned.

Fluid dynamic profile according to one of claims 7 or 8, characterized in that a controller for controlling and / or regulating the drive ( 19 ) for the rotational movement, the rotational speed of the rotary element ( 13 ) and / or the rotary drive ( 26 ) is provided for the pivot bearing.

Fluid dynamic profile according to one of the preceding claims, characterized in that the rotation element ( 13 ) is assigned a braking device and / or a locking device.

Sailing rotor drive with a fluid-dynamic profile ( 10 ) according to one of the preceding claims with a rotor element designed as a sailing rotor, in particular Flettner rotor ( 13 ).

Ship, in particular a sailing ship, with at least one fluid-dynamic profile ( 10 ) according to one of claims 1 to 10 as a sail rotor drive, a ship stabilizer and / or a ship's rudder.

Use of a fluid dynamic profile according to one of claims 1 to 10 as a sail rotor drive, a ship stabilizer and / or a ship's rudder.