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Mehrflächenruder Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrflächenruder,
insbesondere mit zwei Ruderflächen, deren Drehachsen auf der Symmetrielinie der
Ruderprofile liegen, bei dem in der Hartlage der Ausschlagwinkel des jeweils weiter
außen auf dem Drehkreis liegenden Ruders wesentlich kleiner als der Ausschlagwinkel
des weiter innen auf dem Drehkreis liegenden Ruders ist und die Ruderflächen zwangsweise
derart geführt sind, daß von der Nullage aus das weiter außen auf dem Drehkreis
liegende Ruder eine kleinere Drehgeschwindigkeit als das innen auf dem Drehkreis
liegende Ruder aufweist.
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Es sind Doppelruderanlagen bekannt, bei denen in der Hartlage der
Anstellwinkel beider Ruder etwa 85° beträgt. Bei dieser Ruderstellung macht das
Schiff mit vorwärts laufender Schraube kein Fahrt voraus, sondern dreht sich langsam
nach der Seite, nach der die Ruder ausgeschlagen werden. In dem engen Spalt zwischen
der Vorderkante des innen auf dem Drehkreis liegenden Ruders und der Hinterkante
des außen darauf liegenden Ruders tritt keine ausgeprägte Strömung mit wesentlicher
Wirkung auf. Die Ruder wirken in der Hartlage wie Prallflächen. Ungefähr 60% des
Schraubenstrahls werden in der gewünschten Richtung umgelenkt, während 40% eine
nachteilige Gegenströmung bilden, die die Ruderwirkung teilweise aufhebt. Bei der
bekannten Konstruktion erzeugen also nur etwa 20% des Schraubenstrahls die angestrebte
Steuerwirkung.
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Es ist weiterhin eine Doppelruderanlage bekannt, bei der in der Hartlage
der Ausschlagwinkel von 30° des weiter außen auf dem Drehkreis liegenden Ruders
wesentlich kleiner ist als der Ausschlagwinkel von 55° des weiter innen auf dem
Drehkreis liegenden Ruders. Die Ruderflächen werden dabei mittels einer hin- und
herdrehbaren Scheibe zwangsweise derart geführt, daß von der Nullage aus das außen
auf dem Drehkreis liegende Ruder eine kleinere Drehgeschwindigkeit als das innen
auf dem Drehkreis liegende Ruder hat. Bei dieser Ausführung kann man in der Hartlage
auf Grund der zu großen Entfernung zwischen der Vorderkante des innenliegenden Ruders
und der Hinterkante des außenliegenden Ruders den gebildeten Zwischenraum zwischen
den beiden Rudern nicht als breiten Spalt, sondern nur als Strömungskanal bezeichnen.
Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Konstruktion liegt darin, daß sie eine
Schiffsdrehung auf der Stelle nicht ermöglicht. In der Ruderhartlage ist infolge
des im Mittel nur etwa 42,5° abgelenkten Schraubenstrahls noch ein intensiver, etwa
60% großer Vorschub der Schraube vorhanden, der dem Schiff im Drehkreis eine nachteilige
Vorausgeschwindigkeit gibt.
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Ferner sind Drei- und Mehrfiächenruder bekannt, bei denen die Ruder
in der Hartlage nicht gleiche Ruderwinkel haben und mindestens zwei Flächen eine
geknickte Leitfläche bilden. Bei diesen Rudern entsteht infolge der langen und geschlossenen
Leitfläche ein starker Überdruck auf der Vorderseite, während auf der Rückseite
die zur Ausbildung von großen Ruderkräften erforderliche anliegende Strömung fehlt.
Infolgedessen strömt das Wasser bei diesen Rudern größtenteils oben und unten über
die Kanten ab und verringert dadurch stark die gewünschte Wirkung. Diese Ruder haben
außerdem den Nachteil, daß sie nur unter einem überhängenden Spiegelheck wirksam
werden und daß infolge des kleinen Wirkungsgrades zur Erzielung der gewünschten
Wirkung sehr große Flächen nötig sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Mehrflächenruder zu schaffen, durch
das ein Drehen des Schiffes auf der Stelle in möglichst kurzer Drehzeit erzielt
wird.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe wird nun bei einem Mehrflächenruder,
insbesondere mit zwei Ruderflächen, deren Drehachsen auf der Symmetrielinie der
Ruderprofile liegen, bei dem in der Hartlage der Ausschlagwinkel des jeweils weiter
außen auf dem Drehkreis liegenden Ruders wesentlich kleiner als der Ausschlagwinkel
des weiter innen auf dem Drehkreis liegenden Ruders ist und die Ruderflächen zwangsweise
derart geführt sind, daß von der Nulllage aus das weiter außen auf dem Drehkreis
liegende Ruder eine kleinere Drehgeschwindigkeit als das
innen auf
dem Drehkreis liegende Ruder aufweist, darin gesehen, daß, insbesondere bei Hartlagen
zwischen 55 und 120° des innen auf dem Drehkreis liegenden Ruders, in der jeweiligen
Hartlage zwischen der Vorkaute des weiter innen auf dem Drehkreis liegenden Ruders
und etwa der Hinterkante des weiter außen auf dem Drehkreis liegenden Ruders ein
derart breiter Spalt vorhanden ist, daß das von der Vorderseite des weiter außen
auf dem Drehkreis liegenden Ruders durch den Spalt abströmende Wasser im wesentlichen
querschiffs abgelenkt wird, wobei die Breite der engsten Querebene des Spaltes kleiner
als die Hälfte des Ruderabstandes in der Nullage ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ruderanlage wird in der Hartlage der Ruder
die nachteilige Gegenströmung teilweise in eine die Ruderwirkung unterstützende
Querschiffsströmung umgewandelt und gleichzeitig der Vorschub der Schraube vollständig
aufgehoben bzw. leicht negativ, so daß das Schiff schnell auf der Stelle dreht.
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Weitere erfindungsgemäße Merkmale des Mehrflächenruders ergeben sich
aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele.
Es zeigt Fig. 1 eine bekannte Doppelruderanlage in der Nullstellung im Schnitt,
Fig. 2 die Doppelruderanlage nach Fig. 1 in der Hartlage mit einem Anstellwinkel
von etwa 85°, Fig. 3 eine erfindungsgemäße Doppelruderanlage, bei der die Ruder
in der Hartlage stehen, Fig. 4 und 5 eine erfindungsgemäße Dreiflächenruderanlage,
Fig. 6 und 7 ein erfmd'ungsgemäßes Doppelruder bei einem Schleppkahn.
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Durch die in der Fig. 2 aufgezeigte Hartlage der Ruderanlage nach
Fig. 1 ist ein Drehen des Schiffes auf der Stelle zwar möglich. Da die Anstellwinkel
a und ß der beiden Ruder in der Hartlage gleich sind und etwa 85° betragen, erfolgt
die in etwa in der Fig.2 aufgezeigte Aufteilung des Schraubenstrahls. Aus der Darstellung
ergibt sich, daß bei dieser bekannten Konstruktion eine intensive Gegenströmung
vorhanden ist, durch die die Steuerwirkung weitgehend aufgehoben wird. Ein mit einer
solchen Ruderanlage ausgerüstetes Schiff kann sich nur langsam auf der Stelle drehen.
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Bei der Ausführungsform gemäß der Erfindung, die in der Fig. 3 aufgezeigt
ist, ist in der Hartlage der Ausschlagwinkel a des außen auf dem Drehkreis liegenden
Ruders wesentlich kleiner als der Ausschlagwinkel ß des innen auf dem Drehkreis
liegenden Ruders. Zwischen den beiden Rudern entsteht ein breiter Spalt, dessen
engste Querebene etwa senkrecht zur Strömungsrichtung steht und der etwa von der
Vorkaute des weiter innen auf dem Drehkreis liegenden Ruders und der dahinterliegenden
Hinterkante des außen auf dem Drehkreis liegenden Ruders begrenzt wird. Bei der
Ruderstellung entsprechend Fig. 3 und bei vorwärts laufender Schraube macht das
Schiff keine Fahrt voraus, sondern dreht schnell nach Steuerbord. Infolge eines
derartigen Spaltes zwischen den beiden Rudern wird das Wasser von der Vorderseite
des weiter außen auf dem Drehkreis liegenden Ruders im wesentlichen querschiffs
abgelenkt. Die Breite der engsten Querebene des Spaltes ist kleiner als die Hälfte
des Ruderabstandes in der Nullage. Durch die durch den Spalt erzwungene Querschiffsströmung
reduziert sich die Gegenströmung auf etwa 20% des Schraubenstrahls. Ungefähr 80%
gehen also in die gewünschte Richtung, und etwa 60% des Schraubenstrahls erzeugen
nunmehr die Drehbewegung. Die Steuerkräfte betragen also etwa das Dreifache der
mit der bekannten Ruderanlage zu erzielenden, während die Drehzeit für die gleiche
Schiffsbewegeng sich um etwa 40% reduziert.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen eine mögliche Anwendung des gleichen Prinzips
für 120° Harfagenwinkel des innen auf dem Drehkreis liegenden Ruders bei einem Dreiflächenruder
hinter einer Schraube.
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Fig.4 zeigt die Nullstellung, während Fig.5 die Hartlage der Ruder
darstellt. Das Außenruder ist um einen Winkel von etwa 60°, das Mittelruder um einen
Winkel von etwa 90° und das Innenruder um einen Winkel von etwa 120° gedreht. Durch
diese Ruderstellungen wird der Schraubenstrahl stark umgelenkt. Das Schiff läuft
im Drehkreis gleichzeitig stark rückwärts. Bei einer Verringerung des Ruderanschlages
dreht es auf der Stelle bzw. geht voraus. Hieraus folgt, daß sich ein einwandfreies
Ablegemanöver ohne eine Umsteuerung der Maschine fahren läßt.
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In den Fig. 6 und 7 ist eine erfindungsgemäße Ausführung eines Doppelruders
bei einem Schleppkahn dargestellt. In der Nullstellung (Fig. 6) konvergieren die
beiden Ruder zur Verminderung des Schleppwiderstandes. Die Konvergierungsgröße ist
vom Zuschärfungsgrad und vom Fahrtgebiet des Schiffes abhängig. Die Konvergierung
liegt zwischen 6 und 12°. In der Hartlage (Fig. 7) erhöht sich die zu erreichende
Querkraft um mindestens 20% gegenüber parallel geführten Rudern.