-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schiff mit einem Rumpf, mindestens einer zumindest während des Betriebs des Schiffs unter Wasser befindlichen antreibbaren Schraube zum Fortbewegen des Schiffs und zwei in der Nähe der mindestens einen Schraube auf beiden Seiten ihrer Achsenlinie vorgesehenen Rudern, wobei jedes der beiden Ruder um eine zumindest im Wesentlichen vertikale jeweilige Schwenkachse schwenkbar mit dem Rumpf verbunden ist, ein Hinterblatt hat, das sich in einer neutralen Stellung des Ruders von der Schwenkachse aus nach hinten erstreckt, und ein Vorderblatt hat, das sich in der neutralen Stellung von der Schwenkachse aus nach vorne erstreckt, wobei das Schiff weiterhin eine Lenkeinrichtung zum Schwenken der beiden Ruder umfasst, um das Schiff zu lenken.
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Ruder zur Anwendung in einem derartigen Schiff.
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Schiffe im Transportsektor für die Binnenschifffahrt, aber eine Anwendung in der Seeschifffahrt und bei anderen Schiffen ist nicht ausgeschlossen.
-
Ein bekanntes Schiff gemäß der Einleitung hat einen Rumpf und wird durch eine sich unter Wasser befindende Schraube angetrieben. Auf beiden Seiten der Schraube ist ein Ruder angeordnet. Die Ruder sind jeweils um eine vertikale jeweilige Schwenkachse schwenkbar mit dem Rumpf verbunden und können durch eine Lenkeinrichtung betätigt werden. Die Schwenkachse von einem Ruder des bekannten Schiffs ist dabei in einigem Abstand von der nach vorne gerichteten Stirnseite des Ruders vorgesehen, so dass das Ruder ein hinter der Schwenkachse gelegenes Hinterblatt hat und ein vor der Schwenkachse gelegenes Vorderblatt hat, das in einer Linie mit dem Hinterblatt liegt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schiff mit einem in Betrieb verringerten Widerstand und dadurch einem niedrigeren Brennstoffverbrauch zu schaffen. Die genannte Aufgabe wird mit dem Schiff gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Vorderblatt und das Hinterblatt bei jedem der beiden Ruder einen derartigen Winkel zueinander bilden, dass das Vorderblatt in der neutralen Stellung von der Achsenlinie weg weist. Dabei ist mit neutraler Stellung diejenige Stellung der Ruder gemeint, bei der das Schiff geradeaus fährt, wobei die Hinterblätter in dieser Stellung also nahezu gerade nach hinten gerichtet sind. Die Form des Schiffrumpfs gibt zumindest im Betrieb eine Anströmungsrichtung des Wassers entlang des Rumpfs am Ort eines jeweiligen Ruders vor. Durch die Verwendung eines oben genannten Ruders, bei dem das Vorderblatt und das Hinterblatt einen Winkel zueinander bilden, ist es möglich, das Vorderblatt zumindest im Wesentlichen parallel zu der Anströmungsrichtung auszurichten. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Schiffs besteht darin, dass die von beiden Seiten anströmenden Wassermengen durch die Verwendung der Ruder mit einem von der Achsenlinie der Schraube weg weisenden oder in der Anströmungsrichtung ausgerichteten Vorderblatt mit minimalem Widerstand in den zwischen den beiden Rudern definierten Raum geleitet werden, wo sie aufeinander prallen und eine Druckerhöhung verursache, welche einen positiven Widerstand für das durch die Schraube bewegte Schraubenwasser bildet, so dass sich die Schraube besser daran „abstoßen” kann, oder so dass die Effizienz der Schraube hierdurch zunimmt und eine Brennstoffeinsparung erreicht wird. Da das Vorderblatt erfindungsgemäß von der Achsenlinie weg weist, weisen sowohl die der Achsenlinie der mindestens einen Schraube zugewandte Oberfläche als auch die gegenüberliegende, nach außen gewandte Oberfläche des Vorderblatts der Ruder von ihrer Schwenkachse an in Vorwärtsrichtung gesehen von der Mittellinie des Schiffs weg. Dadurch wird gleichzeitig der Vorteil erreicht, dass Wasser, welches nicht in den zwischen den beiden Rudern definierten Raum geleitet wird, mit geringem Widerstand außen um das betreffende Ruder herum nach hinten geleitet wird, so dass ebenfalls eine Brennstoffeinsparung realisiert wird. Mit der Mittellinie des Schiffs ist in diesem Zusammenhang im Übrigen diejenige Linie gemeint, die mit der Kiellinie des Schiffs zusammenfällt, das heißt, die Linie in Längsrichtung durch die Mitte des Schiffs. Außerdem werden die Lenkeigenschaften des Schiffs durch die genannte Ruderkonstruktion positiv beeinflusst, da bei geschwenkter Stellung der Ruder aufgrund der in einem Winkel zu den Hinterblättern vorgesehenen Vorderblätter eine relativ große Einströmungsoberfläche zwischen den Rudern vorhanden ist. Die Vorderblätter der beiden Ruder definieren vorzugsweise eine abgestumpfte V-Form mit nach hinten gerichteter Spitze.
-
Vorzugsweise liegt der Winkel im Bereich von 140 bis 170 Grad, weiter vorzugsweise im Bereich von 150 bis 165 Grad.
-
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die sich auf der Seite der Achsenlinie der mindestens einen Schraube befindenden Oberflächen des Vorderblatts und des Hinterblatts fließend ineinander übergehen. Auf diese Weise ist der Widerstand der zumindest dem genannten Raum zugewandten Oberfläche der Ruderblätter gering.
-
Vorzugsweise bildet in der neutralen Stellung die auf der Seite der Achsenlinie der mindestens einen Schraube befindliche Oberfläche des Hinterblatts einen Winkel im Bereich von 1 bis 8 Grad mit der Mittellinie des Schiffs, weiter vorzugsweise einen Winkel im Bereich von 3 bis 5 Grad, wobei das Hinterblatt von der Schwenkachse beginnend auf die Achsenlinie der mindestens einen Schraube gerichtet ist. Ein Vorteil hiervon besteht darin, dass durch das somit erfolgende Verengen der Schraubenwasserbahn durch die etwas aufeinander zu gerichteten Hinterblätter der Wasserdruck zwischen den Rudern (weiter) zunimmt und das sich Wasser beim Austreten aus dem Raum zwischen den Rudern beschleunigt, so dass der Staudruck erhöht wird. Die Ruder fungieren dadurch als ein verzögerndes Strahlrohr.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Vorderblatt und/oder das Hinterblatt von der Schwenkachse beginnend konisch zulaufen. Dadurch wird zumindest bei dem Hinterblatt unter Einfluss des auf der Außenseite an dem betreffenden Ruder entlang strömenden Wassers ein Vortrieb geschaffen, da die nach außen gewandte Oberfläche des Hinterblatts von der Schwenkachse an zur Achsenlinie der mindestens einen Schraube hin gerichtet ist. Der Vortrieb wird dadurch weiter vergrößert, dass das schnell strömende Wasser, das nach hinten aus dem Raum zwischen den Rudern herausströmt, das Wasser, das entlang der Außenseite der Ruder strömt, effektiv mitnehmen kann. Durch die genannte Maßnahme wird somit eine weitere Brennstoffeinsparung erreicht.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform hat das Schiff eine einzelne Schraube, die zu den beiden Rudern gehört, wobei die Ruder auf beiden Seiten in gleichem Abstand von der Achsenlinie der Schraube angeordnet sind und wobei der Abstand zwischen den beiden Rudern auf der Höhe der jeweiligen Schwenkachsen der Ruder zumindest im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Schraube entspricht. Bei einer derartigen Position der Ruder in Bezug auf die Schraube bilden die Ruder einerseits einen geringen Widerstand für aus der Schraube austretendes Wasser und wird andererseits das entlang des Rumpfs anströmende Wasser wie oben beschrieben sehr vorteilhaft genutzt, um zwischen den Rudern eine Druckerhöhung zu verursachen.
-
Vorzugsweise liegt der genannte Abstand im Bereich von 75% bis 125% des Außendurchmessers der Schraube.
-
Das Schiff hat hierbei vorzugsweise genau eine einzelne Schraube, deren Achsenlinie in einer Linie mit der Mittellinie des Rumpfs liegt.
-
In einer alternativen Ausführungsform hat ein Schiff zwei Schrauben, die zu den beiden Rudern gehören, wobei die Schrauben eine gemeinsame Schraubenwasserbahn bestimmen, die von oben gesehen durch eine vom äußersten Umfangspunkt jeder jeweiligen Schraube parallel zu der Achsenlinie der betreffenden Schraube verlaufende Begrenzungslinie begrenzt ist, wobei der Abstand zwischen den jeweiligen Schwenkachsen der beiden Ruder zumindest im Wesentlichen dem quer zur Mittellinie des Rumpfs gesehenen Abstand zwischen den beiden Begrenzungslinien entspricht. Bei einer derartigen Positionierung der beiden Ruder in Bezug auf die zumindest von hinten gesehen zwischen den beiden Rudern befindlichen zwei Schrauben mit zumindest theoretisch gemeinsamer Schraubenwasserbahn werden dieselben Vorteile erreicht wie oben für den Fall eines Schiffs beschrieben, bei dem eine einzelne Schraube zu den beiden Rudern gehört.
-
Auch hierbei ist es vorteilhaft, wenn der genannte Abstand im Bereich von 75% bis 125% des quer zur Mittellinie des Rumpfs gesehenen Abstands zwischen den beiden Begrenzungslinien liegt.
-
Es ist hierbei weiterhin vorteilhaft, wenn die zwei Schrauben in gleichem Abstand auf beiden Seiten der Mittellinie des Rumpfs vorgesehen sind, wobei die Achsenlinie von jeder der Schrauben einen Winkel zwischen 1 und 8 Grad, vorzugsweise zwischen 3 und 6 Grad, mit der Mittellinie bildet, wobei die Achsenlinien auf die Mittellinie gerichtet sind.
-
Um eine große Wassermenge, die in Anströmungsrichtung am Rumpf entlang strömt, in den Raum zwischen den Rudern zu bringen, ist es günstig, wenn der kürzeste Abstand zwischen einem Ruder und der Schraube zumindest in der neutralen Stellung des betreffenden Ruders im Bereich von 0,5 m bis 1 m liegt, vorzugsweise im Bereich von 0,7 m bis 0,8 m.
-
Es ist ferner günstig, wenn die Länge von jedem der Ruder im Bereich von 125% bis 175% des Schraubendurchmessers liegt, vorzugsweise im Bereich von 135% bis 165% und weiter vorzugsweise bei ungefähr 150% des Schraubendurchmessers. Wasser, das in Anströmungsrichtung am Rumpf des Schiffs entlang in den Raum zwischen den Rudern strömt, wird hierdurch über einen außerordentlich günstigen Abstand genutzt, um einen vorwärts gerichteten Auftrieb zu erzeugen.
-
Um die Vorteile der oben beschriebenen Anordnung der Schraube und Ruder in noch weiterführendem Maße zu nutzen, umfasst das Schiff eine Trimmplatte, die an der Oberseite der Ruder in der direkten Nähe der Ruder vorgesehen ist und sich über den zwischen den beiden Rudern definierten Raum erstreckt, um diesen Raum auf der Oberseite zu begrenzen, wobei die Trimmplatte vorzugsweise einen Winkel mit der Wasserlinie des Schiffs im Bereich von 2 bis 10 Grad bildet, vorzugsweise im Bereich von 4 bis 8 Grad, wobei die Trimmplatte nach hinten hin aufwärts gerichtet ist. Infolge der derart über den Rudern vorhandenen Trimmplatte kann der oben beschriebene erhöhte Wasserdruck in dem Raum zwischen den Rudern nicht nach oben entweichen und nur sehr begrenzt zur Seite hin, wenn etwas Spielraum zwischen der Trimmplatte und der Oberseite der Ruder vorhanden ist. Durch die schräg nach hinten ansteigende Stellung der Trimmplatte wird die Trimmplatte einen Surfeffekt auf dem somit erzeugten Wasserdruck zwischen den Rudern bekommen und damit einen auf die Trimmplatte wirkenden Vortrieb erzeugen, so dass der Brennstoffverbrauch des Schiffs weiter reduziert wird. Außerdem sorgt die Trimmplatte dafür, dass das Schraubenwasser nicht durch die Sogwirkung beeinflusst wird, die zwischen der Trimmplatte und dem darüber liegenden Achterschiff herrscht.
-
Die oben beschriebene Ausführungsform des Schiffs, das zwei Schrauben hat, die zu den zwei Rudern gehören, ist in einer besonders vorteilhaften bevorzugten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass jedes der beiden Ruder einen ersten Lenkhebel umfasst, der fest mit dem betreffenden Ruder verbunden ist, wobei die Lenkeinrichtung pro Ruder eine Kolben-Zylinder-Kombination mit einer unter dem Einfluss von zu der Lenkeinrichtung gehörenden Druckmitteln einstellbaren Länge umfasst, die sich zwischen einem festen Punkt am Rumpf und dem betreffenden ersten Lenkhebel erstreckt, so dass die beiden Ruder unter dem Einfluss der Vergrößerung der Länge von einer der Kolben-Zylinder-Kombinationen und der Änderung der Länge der anderen der Kolben-Zylinder-Kombinationen in eine erste Richtung schwenken, wobei die Lenkeinrichtung ferner ein mittig zwischen den beiden Rudern befindliches und in Bezug auf den Rumpf um eine Rotationsachse drehbares Koppelelement umfasst, und dass jedes der beiden Ruder einen zweiten Lenkhebel umfasst, der fest mit dem betreffenden Ruder verbunden ist, wobei die Lenkeinrichtung weiterhin pro Ruder eine Koppeistange umfasst, die sich zwischen dem Koppelelement und dem betreffenden zweiten Lenkhebel erstreckt, um die beiden Ruder über das Koppelelement untereinander zu koppeln, so dass unter dem Einfluss des Schwenkens von einem der beiden Ruder in die erste Richtung das andere der beiden Ruder auch in die erste Richtung schwenkt, wobei das Schiff weiterhin ein Mittelruder umfasst, das um eine mittig zwischen den beiden Rudern befindliche vertikale Schwenkachse in Bezug auf den Rumpf schwenkbar ist, wobei das Koppelelement derart mit dem Mittelruder verbunden ist, dass das Mittelruder unter dem Einfluss der Rotation des Koppelelements um seine Schwenkachse schwenkt. Indem die Lenkeinrichtung wie oben beschrieben mit zwei Kolben-Zylinder-Kombinationen (eine pro Ruder) und dem Koppelelement versehen ist, das durch die Koppelstangen mit den Rudern verbunden ist, wird erreicht, dass durch das Betätigen von mindestens einer der beiden Kolben-Zylinder-Kombinationen nicht nur das direkt hiermit verbundene Ruder geschwenkt wird, sondern gleichzeitig das Mittelruder und das andere Ruder, so dass hiermit eine außerordentlich effiziente Lenkeinrichtung geschaffen wird.
-
Es ist hierbei vorteilhaft, wenn die Koppelstangen in der neutralen Stellung der Ruder einen Winkel von weniger als 180 Grad einschließen, wobei die Koppelstangen in Abstand von der Rotationsachse des Koppelelements mit dem Koppelelement verbunden sind, wobei sich die Rotationsachse auf der Seite des eingeschlossenen Winkels befindet, so dass beim Rotieren des Koppelelements unter dem Einfluss der Bewegung einer Koppelstange der Winkel zwischen den beiden Koppelstangen zunimmt. Da die derart angeordneten Koppelstangen in einem Winkel zueinander angeordnet sind, wobei sich der Winkel verkleinert, wenn die Ruder aus der neutralen Stellung herausgeschwenkt werden, wird hiermit automatisch der Abstand zwischen den Verbindungspunkten der Koppelstangen und der zweiten Lenkhebel vergrößert. Dies hat zur Folge, dass sich der Winkel zwischen den Hinterblättern der Ruder beim Herausschwenken der Ruder aus der neutralen Stellung vergrößert. Dies hat zur Folge, dass das durch den Raum zwischen den beiden Rudern strömende Wasser den gesamten Raum zum Abfließen hat und das Schiff hierdurch erheblich besser manövrierbar ist.
-
Hierbei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Länge von jeder der Koppelstangen einstellbar ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass einerseits der Winkel zwischen den beiden Rudern vollkommen frei gewählt werden kann, da jetzt der Abstand zwischen den Verbindungspunkten der Koppelstangen und den beiden Lenkhebeln vollkommen frei einstellbar ist. Somit kann zum Beispiel eine Notbremsfunktion in der Lenkeinrichtung geschaffen werden, bei der die beiden Ruder maximal zur Seite schwenken, um eine möglichst große frontale Oberfläche zu schaffen. Andererseits ergibt sich jetzt der Vorteil, dass zum Beispiel die beiden Kolben-Zylinder-Kombinationen in der neutralen Stellung der Ruder arretiert werden können, so dass somit die Stellung der Ruder arretiert ist, wobei durch das Einstellen der Länge von jeder der Koppelstangen nur das Koppelelement rotiert werden kann, so dass nur das Mittelruder eine Schwenkbewegung ausführt. Abhängig von der Situation kann somit gewählt werden, ob mit den beiden Rudern sowie mit dem Mittelruder gelenkt werden soll oder nur mit dem Mittelruder. Bei der Schaffung einer Notbremsfunktion wie oben beschrieben kann durch geeignetes Einstellen der Länge von jeder der Koppelstangen auch das Mittelruder möglichst weit quer gestellt werden, um die frontale Oberfläche der Ruder noch weiter zu vergrößern.
-
Es ist hierbei vorteilhaft, wenn die Druckmittel ebenfalls eingerichtet sind, um die Länge der Koppelstangen einzustellen, wobei die Druckmittel durch das Einstellen der genannten Längen den Winkel zwischen den Hinterblättern der jeweiligen Ruder bestimmen. Somit können die in der Länge einstellbaren Koppelstangen auch als Kolben-Zylinder-Kombination ausgeführt werden.
-
Die oben beschriebene Trimmplatte ist auch bei einem oben beschriebenen bekannten Schiff gemäß der Einleitung vorteilhaft anwendbar. Aus diesem Grund bezieht sich die vorliegende Erfindung in einem zweiten Aspekt auf ein Schiff mit einem Rumpf, mindestens einer zumindest während des Betriebs des Schiffs unter Wasser befindlichen antreibbaren Schraube zum Fortbewegen des Schiffs und zwei in der Nähe der mindestens einen Schraube auf beiden Seiten ihrer Achsenlinie vorgesehenen Rudern, wobei jedes der beiden Ruder um eine zumindest im Wesentlichen vertikale jeweilige Schwenkachse schwenkbar mit dem Rumpf verbunden ist, ein Hinterblatt hat, das sich in einer neutralen Stellung des Ruders von der Schwenkachse aus nach hinten erstreckt, und ein Vorderblatt hat, das sich in der neutralen Stellung von der Schwenkachse aus nach vorne erstreckt, wobei das Schiff weiterhin eine Lenkeinrichtung zum Schwenken der beiden Ruder umfasst, um das Schiff zu lenken, wobei das Schiff dadurch gekennzeichnet ist, dass es erfindungsgemäß eine Trimmplatte umfasst, die an der Oberseite der Ruder in der direkten Nähe der Ruder vorgesehen ist und sich über den zwischen den beiden Rudern definierten Raum erstreckt, um diesen Raum auf der Oberseite zu begrenzen, wobei die Trimmplatte einen Winkel mit der Wasserlinie des Schiffs bildet, der im Bereich von 2 bis 10 Grad liegt, vorzugsweise im Bereich von 4 bis 8 Grad, wobei die Trimmplatte nach hinten hin aufwärts gerichtet ist. Die Vorteile eines derartigen Schiffs entsprechen den oben beschriebenen Vorteilen des Schiffs gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
-
Die oben beschriebene Lenkeinrichtung mit einer Kolben-Zylinder-Kombination pro Ruder ist auch vorteilhaft bei einem oben beschriebenen bekannten Schiff gemäß der Einleitung anwendbar. Aus diesem Grund bezieht sich die vorliegende Erfindung in einem dritten Aspekt auf ein Schiff mit einem Rumpf, mindestens einer zumindest während des Betriebs des Schiffs unter Wasser befindlichen antreibbaren Schraube zum Fortbewegen des Schiffs und zwei in der Nähe der mindestens einen Schraube auf beiden Seiten ihrer Achsenlinie vorgesehenen Rudern, wobei jedes der beiden Ruder um eine zumindest im Wesentlichen vertikale jeweilige Schwenkachse schwenkbar mit dem Rumpf verbunden ist, ein Hinterblatt hat, das sich in einer neutralen Stellung des Ruders von der Schwenkachse aus nach hinten erstreckt, und ein Vorderblatt hat, das sich in der neutralen Stellung von der Schwenkachse aus nach vorne erstreckt, wobei das Schiff weiterhin eine Lenkeinrichtung zum Schwenken der beiden Ruder umfasst, um das Schiff zu lenken, wobei jedes der beiden Ruder einen ersten Lenkhebel umfasst, der fest mit dem betreffenden Ruder verbunden ist, wobei die Lenkeinrichtung pro Ruder eine Kolben-Zylinder-Kombination mit einer unter dem Einfluss von zu der Lenkeinrichtung gehörenden Druckmitteln einstellbaren Länge umfasst, die sich zwischen einem festen Punkt am Rumpf und dem betreffenden ersten Lenkhebel erstreckt, so dass die beiden Ruder unter dem Einfluss der Vergrößerung der Länge von einer der Kolben-Zylinder-Kombinationen und der Änderung der Länge der anderen der Kolben-Zylinder-Kombinationen in eine erste Richtung schwenken, wobei das Schiff dadurch gekennzeichnet ist, dass erfindungsgemäß die Lenkeinrichtung ferner ein mittig zwischen den beiden Rudern befindliches und in Bezug auf den Rumpf um eine Rotationsachse drehbares Koppelelement umfasst, und dass jedes der beiden Ruder einen zweiten Lenkhebel umfasst, der fest mit dem betreffenden Ruder verbunden ist, wobei die Lenkeinrichtung weiterhin pro Ruder eine Koppelstange umfasst, die sich zwischen dem Koppelelement und dem betreffenden zweiten Lenkhebel erstreckt, um die beiden Ruder über das Koppelelement untereinander zu koppeln, so dass unter dem Einfluss des Schwenkens von einem der beiden Ruder in die erste Richtung das andere der beiden Ruder auch in die erste Richtung schwenkt, wobei das Schiff weiterhin ein Mittelruder umfasst, das um eine mittig zwischen den beiden Rudern befindliche vertikale Schwenkachse in Bezug auf den Rumpf schwenkbar ist, wobei das Koppelelement derart mit dem Mittelruder verbunden ist, dass das Mittelruder unter dem Einfluss der Rotation des Koppelelements um seine Schwenkachse schwenkt. Die Vorteile eines derartigen Schiffs entsprechen den oben beschriebenen Vorteilen des Schiffs gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Dabei hat das Schiff bevorzugt zwei Schrauben, die zu den beiden Rudern gehören und die zumindest von hinten gesehen zwischen den beiden Rudern angeordnet sind.
-
Gemäß einem vierten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Ruder zur Anwendung in einem oben beschriebenen Schiff gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei das Ruder eine Schwenkachse zur Befestigung des Ruders in einer Aufnahme für die Schwenkachse im Rumpf des Schiffs hat, wobei das Ruder weiterhin ein Hinterblatt hat, das sich zumindest in montiertem Zustand an einem Schiff und in der neutralen Stellung von der Schwenkachse aus nach hinten erstreckt, und ein Vorderblatt hat, das sich von der Schwenkachse aus nach vorne erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorderblatt und das Hinterblatt einen Winkel zueinander bilden. Die Vorteile eines derartigen Ruders entsprechen den oben beschriebenen Vorteilen des Schiffs gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Vorzugsweise liegt der Winkel in dem Bereich von 140 bis 170 Grad, weitervorzugsweise in dem Bereich von 150 bis 165 Grad.
-
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen von Schiffen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die nachstehenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1a schematisch und in transparenter Draufsicht einen Teil eines Schiffs gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
die 1b und 1c die Ruder des Schiffs gemäß 1a in einer anderen Stellung;
-
2a schematisch und in transparenter Draufsicht eine weitere bevorzugte Ausführungsform von zumindest einem Teil des Schiffs gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
2b die Ruder des Schiffs gemäß 2a in einer anderen Stellung;
-
die 3a–3c eine Lenkeinrichtung zur Anwendung in dem Schiff gemäß 2a; und
-
4 das Schiff gemäß 1a in einer Seitenansicht.
-
In 1a ist in transparenter Draufsicht ein Teil eines Schiffs gemäß der vorliegenden Erfindung abgebildet, das einen schematisch dargestellten Rumpf 1 mit einer Mittellinie 2 umfasst, die mit der so genannten Kiellinie des Schiffs zusammenfällt, Auf der Mittellinie 2 ist eine Schraube 3 vorgesehen, deren Achsenlinie parallel zu der Mittellinie 2 verläuft und die, wenn sie sich antreibend dreht, Wasser nach hinten bewegt, so dass das Schiff in Vorwärtsrichtung 4 fortbewegt wird. Etwas hinter der Schraube 3 ist auf beiden Seiten der Mittellinie 2 ein Ruder 5, 5' angeordnet. Das Ruder 5 befindet sich dabei auf der Steuerbordseite und das Ruder 5 auf der Backbordseite. Jedes der Ruder hat eine jeweilige Schwenkachse 6, 6', auch als „Ruderkopf” bezeichnet, um die das betreffende Ruder schwenken kann. Die Schwenkachsen 6, 6' verlaufen zumindest im Wesentlichen in vertikaler Richtung. Die Achsenlinie der Schraube 3 fällt zumindest in der Draufsicht des Schiffs mit der Mittenlinie 2 des Schiffs zusammen und verläuft weiterhin in horizontaler Richtung.
-
Jedes der beiden Ruder 5, 5' hat ein hinter seiner Schwenkachse 6, 6' befindliches plattenförmiges Hinterblatt 7, 7' und ein vor der Schwenkachse befindliches ebenfalls plattenförmiges Vorderblatt 8, 8', auch als „Ruderschaufel” bezeichnet. Sowohl das Hinterblatt 7, 7' als auch das Vorderblatt laufen von der Schwenkachse 6, 6' aus gesehen konisch zu. An dem nach vorne gerichteten Ende der Vorderblätter 8, 8' sind diese jeweils mit einem parallel zu der Schwenkachse verlaufenden massiven Stahlstab 9, 9' versehen, der auch als „Rundstange” bezeichnet wird. Die Hinterblätter 7, 7' haben an ihrem hinteren Ende einen scharfen Rand. Die Länge der beiden Ruderblätter beträgt ungefähr 150% des Schraubendurchmessers.
-
An den Schwenkachsen 6, 6' sind Lenkhebel 10, 10' befestigt (siehe Figur 1b und 1c), die mit einem nicht näher dargestellten Lenkmechanismus verbunden sind. Der Lenkmechanismus umfasst pro Lenkhebel 10, 10' eine Kolben-Zylinder-Kombination, die mit einem ersten Ende an dem betreffenden Lenkhebel 10, 10' befestigt ist und mit einem zweiten Ende fest mit dem Rumpf 1 verbunden ist, so dass der Schwenkwinkel von jedem der beiden Ruder 5, 5' durch das Einstellen der Länge der beiden Kolben-Zylinder-Kombinationen einstellbar ist und das Schiff somit gelenkt werden kann.
-
Die Schwenkachsen 6, 6' sind auf beiden Seiten der Mittellinie 2 des Schiffs in gleichem Abstand hiervon vorgesehen, wobei der Abstand zwischen den beiden Schwenkachsen 6, 6' im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Schraube 3 entspricht. Außerdem sind die Ruder 5, 5' derart in Bezug auf die Schraube 3 angeordnet, dass der Abstand zwischen den Rudern 5, 5', genauer gesagt der Abstand zwischen ihren vorderen Enden 9, 9', und der Schraube 0,78 m beträgt. In der in 1a dargestellten neutralen Stellung der Ruder 5, 5', das heißt in der Stellung, in der das Schiff geradeaus in Fahrtrichtung 4 fährt, bilden die Hinterblätter 7, 7' einen kleinen Winkel mit der Mittellinie 2, wobei die Hinterblätter 7, 7' auf die Mittellinie gerichtet sind (jedenfalls von vorne nach hinten gesehen). Dieser Winkel beträgt genauer gesagt 4 Grad. Noch genauer geht es um den Winkel, den die auf der Seite der Mittellinie 2 befindliche Oberfläche des jeweiligen Hinterblatts 7, 7' mit der Mittellinie 2 bildet.
-
Bei jedem Schiff hat der Rumpf 1 eine bestimmte Form, die an jedem Punkt eine Strömungsrichtung des Wassers am Rumpf 1 entlang bestimmt. Bei dem Schiff gemäß 1a wird die Anströmungsrichtung des Wassers bei den Rudern 5, 5' durch die dort vorliegende Form des Rumpfs 1 bestimmt, wobei diese Anströmungsrichtung des Wasser in 1a schematisch mit den Pfeilen 15 angegeben ist. In dem Beispiel aus 1a entspricht die Anströmungsrichtung der Wasserlinie, die durch die schiffsbauliche Wasserlinie auf der Höhe der Schraubenachse bestimmt wird. Bei jedem der Ruder 5, 5' ist jetzt das Vorderblatt 8, 8' in der neutralen Stellung der Ruder derart ausgerichtet, dass das zumindest von der Schwenkachse 6, 6' abgewandte Ende des Vorderblatts von der Mittellinie weg weist und zumindest im Wesentlichen parallel zu der Anströmungsrichtung 15 ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist hierfür das betreffende Ruder 5, 5' derart ausgeführt, dass die Linie 13, die zwischen dem genannten Stab an dem vorderen Ende 9, 9' und der Schwenkachse 6, 6' gezogen werden kann, parallel zu der Anströmungsrichtung 15 ausgerichtet ist. Dies hat zur Folge, dass das Vorderblatt 8, 8' und das Hinterblatt 7, 7' bei jedem der beiden Ruder 5, 5' einen Winkel miteinander bilden, genauer gesagt den Winkel zwischen der genannten Linie 13 und einer Linie 12, die zwischen der Schwenkachse 6, 6' und dem hinteren Ende des Hinterblatts 7, 7' gezogen werden kann. Bei dem Schiff gemäß 1a beträgt dieser Winkel 159 Grad. Um den Strömungswiderstand des Wassers entlang der Ruderoberfläche so gering wie möglich zu halten, ist hierbei die zumindest nach innen gewandte (das heißt, auf der Seite der Achsenlinie 2 befindliche) Oberfläche von jedem der Ruder 5, 5' so beschaffen, dass die Oberflächen des Vorderblatts 8, 8' und des Hinterblatts 7, 7' fließend ineinander übergehen. Da das Hinterblatt 7, 7' eine im Wesentlichen ebene Innenfläche hat, hat hierdurch die Innenfläche des Vorderblatts 8, 8' eine leicht gekrümmte Form.
-
Durch die oben beschriebene Position der Ruder 5, 5' in Bezug auf die Schraube 3 gemäß der vorliegenden Erfindung und durch die spezielle Form der Ruder 5, 5' gemäß der vorliegenden Erfindung wird das am Rumpf 1 entlang strömende Wasser auf äußerst günstige Weise in den zwischen den beiden Rudern 5, 5' definierten Raum 16 geleitet. In diesem Raum 16 prallen die Wassermengen, die von der Steuerbordseite und von der Backbordseite anströmen, aufeinander, so dass in dem Raum 16 eine Druckerhöhung auftritt, die einen positiven Widerstand für das durch die Schraube 3 bewegte Schraubenwasser bildet, so dass sich die Schraube 3 besser daran „abstoßen” kann. Durch die genannte konisch zulaufende Form der Hinterblätter 7, 7' in Kombination mit ihrer auf die Mittellinie gerichtete Stellung wird bei den Hinterblättern unter dem Einfluss des auf der Außenseite an dem betreffenden Ruder 5, 5' entlang strömenden Wassers ein Vortrieb erzeugt, weil die auf der Außenseite gelegene Oberfläche des Hinterblatts 7, 7' von der Schwenkachse an auf die Achsenlinie der mindestens einen Schraube gerichtet ist.
-
In 1b ist als Beispiel eine Lenkstellung abgebildet, bei der das Schiff eine maximale Lenkbewegung nach Backbord ausführt. Dabei wird der Lenkmechanismus derart betätigt, dass das auf der Innenseite der Kurve befindliche Ruder (in dem Beispiel aus 1b also Ruder 5') beim Herausschwenken der Ruder 5, 5' aus der neutralen Stellen einen größeren Ausschlag macht als das auf der Außenseite der Kurve befindliche Ruder (also Ruder 5). Dadurch wird das Wasser während des Schwenkens optimal zwischen die Ruder 5, 5' geleitet, und es kann sehr günstig aus dem Raum 16 zwischen den Rudern nach hinten abfließen.
-
Ferner ist in 1c als Beispiel eine Notbremsfunktion dargestellt. Hier wird der Lenkmechanismus so betätigt, dass beide Ruder 5, 5' einen maximalen Ausschlag nach außen vollführen, so dass die frontale Oberfläche der Ruder möglichst groß ist, um eine möglichst große Bremswirkung zu erzielen.
-
In 2a ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform von zumindest einem Teil eines Schiffs gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Schiff aus 2a hat nicht eine einzelne, sondern zwei Schrauben, die zu den beiden Rudern 5, 5' (gemäß 1a) gehören. In 2a sind die Schrauben schematisch mit den Linien 30 und 31 dargestellt. Jede der Schrauben 30, 31 ist von einem Strahlrohr 40, 41 umgeben. Die Anwesenheit eines Strahlrohrs um die jeweiligen Ruder herum ist jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich. Die Achsenlinien 33 bzw. 34 der Schrauben 30, 31 sind unter einem kleinen Winkel nach innen gerichtet, das heißt nach hinten in die Richtung der Mittellinie 2 des Schiffs. Somit bestimmen die zwei Schrauben 30, 31 zusammen einen Bereich mit Wasserbewegung, der auf der Außenseite durch die Begrenzungslinien 35 und 36 begrenzt ist. Die Ruder 5, 5' sind jetzt so angeordnet, dass die Schwenkachsen 6, 6' direkt in der Nähe der äußeren Begrenzungslinien 35, 36 liegen.
-
Ferner hat das Schiff gemäß 2a ein Mittelruder 32, das auf der Mittellinie 2 des Schiffs angeordnet ist. Das Mittelruder 32 trägt zu dem effektiven Lenken des Schiffs mit der Lenkeinrichtung bei, die in diesem Fall die Ruder 5, 5' und 32 betätigt. Wie im Folgenden noch ausführlicher beschrieben wird, können durch geeignete Betätigung des Lenkmechanismus sowohl die Ruder 5, 5' (in der oben beschriebenen Weise) geschwenkt werden, wobei das Mittelruder 32 mit den Rudern 5, 5' mitschwenkt, aber es können auch die Ruder 5, 5' in der neutralen Stellung fixiert werden und nur das Mittelruder 32 geschwenkt werden, so dass das Schiff nur mit dem Mittelruder 32 gelenkt wird, wie dies zum Beispiel in 2b für den Fall einer Kurve nach Steuerbord dargestellt ist.
-
Für das äußerst vorteilhafte Lenken des Schiffs, wie zumindest teilweise in 2a dargestellt, wird eine Lenkeinrichtung mit einem Lenkmechanismus verwendet, der mit einer Kolben-Zylinder-Kombination 40, 40' pro Ruder 5, 5' ausgestattet ist. Jede der Kolben-Zylinder-Kombinationen 40, 40' ist mit einem ersten Ende gelenkig an festen Punkten 41, 41' an dem Rumpf 1 befestigt. Ein gegenüberliegendes Ende der Kolben-Zylinder-Kombination 40, 40' ist gelenkig um eine Gelenkachse 42 mit dem ersten Lenkhebel 43, 43' verbunden. Der erste Lenkhebel 43, 43' ist an der Schwenkachse 6, 6' befestigt. Ferner umfasst die Lenkeinrichtung Druckmittel, die einen Öldruck in die im Übrigen doppelseitig wirkende Kolben-Zylinder-Kombination 40, 40' hineinbringen können. Durch das dergestalt erreichte hydraulische Einstellen der Länge der Kolben-Zylinder-Kombination 40, 40' wird das Ruder 5, 5' über den ersten Lenkhebel 43, 43' um seine Schwenkachse 6, 6' geschwenkt. Da beide Kolben-Zylinder-Kombinationen 40, 40' sich auf der Innenseite der Ruder 5, 5' befinden, muss zum Lenken des Schiffs in eine Richtung die Länge der einen Kolben-Zylinder-Kombination vergrößert werden, während die Länge der anderen Kolben-Zylinder-Kombination verkleinert wird. Außerdem umfasst die Lenkeinrichtung ein Koppelelement 48, das sich um eine fest mit dem Rumpf 1 verbundene Rotationsachse 49 drehen kann. Die Lenkeinrichtung umfasst ferner zwei als doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Kombination ausgeführte Koppelstangen 46, 46'. Die Koppelstange 46, 46 verläuft zwischen einem Gelenkpunkt 47, 47' am Koppelelement 48, 48' und einer Gelenkachse 45, 45' an einem zweiten Lenkhebel 44, 44' des Ruders 5, 5'. Der zweite Lenkhebel 44, 44' ist fest mit der Schwenkachse 6, 6' und damit ebenfalls fest mit dem ersten Lenkhebel 43, 43' verbunden.
-
Das Koppelelement 48 hat einen zum Teil runden Umfang, mit dem eine Kette 53, insbesondere eine Flyer-Kette, verbunden ist, die kreuzweise um einen rund geformten Lenkhebel 50 des Mittelruders 32 geschlungen ist. Der Lenkhebel 50 ist fest mit dem Mittelruder 32 verbunden und um eine Rotationsachse 51 drehbar, die fest mit dem Rumpf 1 verbunden ist. Die oben beschriebene Konstruktion ist derart entworfen, dass der Lenkhebel 50 unter dem Einfluss der gekreuzten Kettenverbindung mit der Kette 53 zwischen dem Koppelelement 48 und dem Lenkhebel 50 eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn ausführt, wenn das Koppelelement 48 eine Drehung im Uhrzeigersinn ausführt.
-
Die oben beschriebene Lenkeinrichtung mit den beiden Kolben-Zylinder-Kombinationen 40, 40' und den ebenfalls als Kolben-Zylinder-Kombinationen ausgeführten Koppelstangen 46, 46' kann wie folgt auf äußerst vorteilhafte Weise Anwendung finden, wie nachstehend erläutert wird. Zunächst kann durch das Einstellen der Länge der Koppelstangen 46, 46' die jeweilige Winkelstellung zwischen den Rudern 5, 5' eingestellt werden. Wie oben beschrieben, ist es vorteilhaft, wenn die Hinterblätter 7, 7' in der neutralen Stellung der Ruder 5, 5' unter einem kleinen Winkel aufeinander gerichtet sind. Dadurch wird die Schraubenwasserbahn, die hinter den Schrauben 30, 31' vorhanden ist, wirksam verengt. Wenn jetzt die Länge der Koppelstangen 46, 46' arretiert wird, kann durch das Einstellen der Länge von mindestens einer der Kolben-Zylinder-Kombinationen 40, 40' die Winkelstellung der beiden Ruder 5, 5' eingestellt werden. Dabei sind die Koppelstangen 46, 46' so angeordnet, dass sie in der neutralen Stellung einen Winkel von weniger als 180 Grad einschließen, wobei der Winkel beim Herausschwenken der Ruder 5, 5' aus einer neutralen Stellung größer wird. Durch das derartige Vergrößern des Winkels zwischen den Koppelstangen 46, 46' nimmt beim Herausschwenken aus der neutralen Stellung damit auch der Abstand zwischen den Gelenkachsen 45 und 45' zu, so dass bei dem weiteren Herausschwenken der Ruder 5, 5' aus der neutralen Stellung der Winkel zwischen den beiden Rudern 5, 5' zunimmt, so dass das Wasser optimal aus dem zwischen den Rudern 5, 5' definierten Raum abfließen kann.
-
Ferner kann die Lenkeinrichtung auf Wunsch derartig verwendet werden, dass die Kolben-Zylinder-Kombinationen 40, 40' in der neutralen Stellung der Ruder 5, 5' arretiert werden. Das Schiff kann jetzt durch das Einstellen der Länge von mindestens einer der Koppelstangen 46, 46' gelenkt werden, wobei infolge des Arretierens der Kolben-Zylinder-Kombinationen 40, 40' die Gelenkachsen 45, 45' somit ebenfalls in Bezug auf den Rumpf 1 festliegen. Dadurch dreht sich das in 3a dargestellte Koppelelement 48 gegen den Uhrzeigersinn, wenn die Länge der Koppelstange 46 vergrößert wird. Dies hat zur Folge, dass sich das Mittelruder 32 im Uhrzeigersinn dreht, so dass das Schiff nach Backbord gelenkt wird. In 3b ist weiterhin der maximale Lenkausschlag der Ruder 5, 5' und des Mittelruders 32 beim Lenken nach Backbord dargestellt.
-
Durch Betätigen der Lenkeinrichtung und insbesondere der Kolben-Zylinder-Kombinationen 40, 40', 46, 46' in geeigneter Weise kann ebenfalls zum Beispiel die in 3c dargestellte Notbremsfunktion ausgeführt werden, wobei die Ruder 5, 5' einen maximalen Ausschlag ausführen und das Mittelruder 32 ebenfalls maximal quer gestellt wird, um auf diese Weise eine möglichst große frontale Oberfläche zur Optimierung der Bremswirkung zu erhalten.
-
In 4 ist das Schiff aus 1a schematisch und in Seitenansicht dargestellt. Unmittelbar über den Rudern 5, 5' ist eine Trimmplatte 60 vorgesehen, die den zwischen den Rudern definierten Raum 16 auf der Oberseite begrenzt, so dass das Wasser nicht nach oben aus dem Raum 16 entweichen kann und nur in sehr begrenztem Maße seitlich durch den zwischen den Rudern 5, 5' und der Trimmplatte 60 vorhandenen Spielraum. Die Trimmplatte 60 ist von vorne nach hinten gesehen leicht ansteigend angebracht, genauer gesagt unter einem Winkel von 5 Grad in Bezug auf die ebene Kiellinie des Schiffs. Durch die schräg nach hinten ansteigende Stellung der Trimmplatte 60 wird diese einen Surfeffekt auf dem somit geschaffenen Wasserdruck zwischen den Rudern 5, 5' erhalten und damit einen Vortrieb erzeugen, der auf die Trimmplatte 60 wirkt, so dass der Brennstoffverbrauch des Schiffs weiter gesenkt wird. Gleichzeitig sorgt die Trimmplatte 60 dafür, dass das Schraubenwasser nicht durch die Sogwirkung beeinflusst wird, die normalerweise zwischen der Trimmplatte 60 und dem darüber befindlichen Achterschiff 61 vorhanden ist.
