DE2218622A1

DE2218622A1 - OARS AND ANCHOR RIBS FOR WATER VEHICLES

Info

Publication number: DE2218622A1
Application number: DE19722218622
Authority: DE
Inventors: Jochim E Dipl Ing Brix
Original assignee: HAMBURGISCHE SCHIFFBAU VERSUCH
Current assignee: HAMBURGISCHE SCHIFFBAU VERSUCH
Priority date: 1972-04-18
Filing date: 1972-04-18
Publication date: 1973-11-08

Description

Ruder und Schlingerdämpfungsflosse für Wasserfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein zweiteiliges Ruder hoher Querkraft und geringen Drehmoments für Wasserfahrzeuge und schwimmendes Gerät. Rudder and anti-roll fin for watercraft The invention relates to a two-part rudder with high lateral force and low torque for watercraft and floating device.

Ruder werden als drehbare Platten oder Verdrängungskörper am Hinterschiff von Wasserfahrzeugen angeordnet und'liefern bei Betätigung, also bei Anstellung derselben unter einem vorgegebenen Ruderwinkel, eine hydrodynamische Querkraft, die am Ruder und demzufolge am Schiffsende angreift, wodurch ein zum Steuern des Schiffes erforderliches Steuermoment wirksam wird.Rudders are used as rotatable plates or displacement bodies at the stern arranged by watercraft and deliver when operated, i.e. when employed the same at a given rudder angle, a hydrodynamic lateral force, which attacks the rudder and consequently the end of the ship, whereby one to steer the Ship required steering torque becomes effective.

Die hydrodynamische Ruderquerkraft bewirkt bezüglich der Ruderdrehachse ei@ Ruderdrehmoment, welches von der Rudermaschine aufzubringen ist.The hydrodynamic rudder transverse force effects with respect to the Rudder axis of rotation ei @ Rudder torque, which is to be generated by the steering gear.

Zur Erzeugung hoher Ruderquerkräfte sind zwei- oder mehrteilige Ruder der Luftfahrt und dem Schiffbau bekannt. Derartige Ruder wurden bereits in der Mitte des letzten Jahrhunderts von LUMLEY vorgeschlagen (s.WHITE: "Handbuch für Schiffbau", 1879, S. 653 ff.). Die ausfahrbaren Landeklappen der Flugzeuge ("flaps") (s.z.B. ABBOTT & DOENHOFF: "Theory of wing sections"), das sogen.Two-part or multi-part rudders are used to generate high lateral rudder forces known in aviation and shipbuilding. Such oars were already in the middle proposed by LUMLEY in the last century (see WHITE: "Handbuch für Schiffbau", 1879, p. 653 ff.). The retractable landing flaps of the aircraft ("flaps") (see e.g. ABBOTT & DOENHOFF: "Theory of wing sections"), the so-called.

BECEER-Ruder und das "flapped rudder" (s."Prinnples of Naval Architecture" - MANDEL: ship manoeuvring and control") und die neueren Arbeiten von ENGLISH, ROWE, BAIN:" Some manoeuvring devices for use at zero and low ship speed", die den derzeitigen Stand der modernen Ruderforschung vermitteln, nutzen den Hochauftriebseffektt der bei mehrgeteilten Tragflügeln bzw. Rudern auftritt, wenn das hintere Ruderteil stärker als das vordere Ruderteil gegen die Strömungsrichtung angestellt wird. Derartige Konstruktionen sind als "Hochleistungsruder" bekannt und der Entwicklung von Sonderrudern mit derartigen Eigenschaften wird in jüngerer Zeit international intensiv nachgegangen.BECEER rudder and the "flapped rudder" (see "Prinnples of Naval Architecture" - MANDEL: ship maneuvering and control ") and the more recent work by ENGLISH, ROWE, BAIN: "Some maneuvering devices for use at zero and low ship speed", the current Communicate the state of modern rowing research, use the high-lift effect of the occurs with multi-part hydrofoils or rudders when the rear part of the rudder is stronger than the front part of the rudder is employed against the direction of flow. Such Constructions are known as "high performance rudders" and the development of special rudders Such properties have recently been intensively pursued internationally.

Mit zunehmender Schiffsgröße und Schiffsgeschwindigkeit ist eine erhebliche Zunahme der Rudermaschinengrößen verzeichnen. @ie Momente der Rudermaschinen erreiche@ heute bereits Größenordnungen von 1200 mMp ... 150@ @ (zum Vergleich NS. "OTT@ HAHN" 30 mMp). Bei mehrtei@@@ Hochauftriebsrudern bisheriger Konstruktion ist das Ruderdrehmoment noch grä@er als bei einem Einfachv@@ drängungsruder gleicher Ruderl@te@alfläche.With increasing ship size and speed, a significant one Record increase in rowing machine sizes. @The moments of the rowing machines achieve @ today already orders of magnitude of 1200 mMp ... 150 @ @ (for comparison NS. "OTT @ HAHN" 30 mMp). In the case of multi-part high-lift rudders of the previous design, the rudder torque is even larger than with a single thrust rudder of the same rudder area.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ruderdrehmoment zu verringern, gleichzeitig die Vorzüge des mehrteiligen Ruders zu nutze.The invention is based on the object of reducing the rudder torque, to use the advantages of the multi-part rudder at the same time.

Das gleiche gilt auch für eine Stabilisierungsflosse . Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein zweiteiliges Verdrängungsruder mit einer stufenförmigen Ausbildung der beiden Ruderteile im Bereich ihrer Trennungslinie vorgeschlagen, wobei die Ruderteile an ein Ruderschaftsystem angeschlossen sind, das aus einer mit dem einen Ruderteil verbundenen Hohlwelle und einer konzentrisch in dieser angeordneten mit dem zweiten Ruderteil verbundenen Vollwelle besteht. Die Einzeldrehmomente haben bei Ruderbetätigung entgegengesetztes Vorzeichen und können dem Betrage nach durch geeignete Wahl des Flächenverhältnisses beider Ruderteile und/oder durch unterschiedlichen Anstellwinkel derselben beliebig beeinflußt werden. In einer Rudermaschine werden die Einzeld rehmomente hydraulisch und/oder mechanisch überlagert und die Anstellwinkel beider Ruderteile bewirkt.The same applies to a stabilizing fin. To the solution this task is a two-part displacement rudder with a stepped Suggested formation of the two rudder parts in the area of their dividing line, wherein the rudder parts are connected to a rudder stock system, which consists of a with the one rudder part connected to the hollow shaft and a concentrically arranged in this there is a solid shaft connected to the second part of the rudder. The individual torques have when operating the rudder, the opposite sign and the amount can go through suitable choice of the area ratio of both rudder parts and / or by different The same angle of attack can be influenced as desired. Be in a rowing machine the individual torques hydraulically and / or mechanically superimposed and the angle of attack causes both parts of the rudder.

Nach einer weiteren Ausgestaltung derErfindung weist der eine der beiden Ruderteile einen oberen auskragenden die Hohlwelle des Ruderschaftsystems tragenden Abschnitt auf, der unter Ausbildung eines stufenförmigen Abschnittes in einen schmäleren unteren Abschnitt übergeht, während der andere Ruderteil einen oberen schmäleren Abschnitt aufweist, der über einen dem Verlauf des stufenförmigen Abschnittes des ersten Ruderteils entsprechenden stufenförmigen Abschnitt in einen breiteren unteren Ruderabschnitt übergeht, an den das freie Ende der in der Hohlwelle des Ruder schaftsystems geführten Vollwelle angeschlossen ist.According to a further aspect of the invention, one of the two rudder parts an upper cantilevered the hollow shaft of the rudder shaft system bearing section, forming a step-shaped section in a narrower lower section passes over, while the other part of the rudder one has upper narrower section, which over a course of the step-shaped Section of the first rudder part corresponding step-shaped section into a wider lower rudder section merges, to which the free end of the hollow shaft of the rudder shaft system guided solid shaft is connected.

Die beiden Ruderteile ergänzen sich zu der Form eines Trapezes oder eines Rechtecks.The two rudder parts complement each other to form a trapezoid or of a rectangle.

Nach einem weiteren Merkmal der erfindung erfolgt die Lagerung des Ruderschaftsystems durch eine Hackenlagerung und/oder eine Ruderschafthalslagerung.According to a further feature of the invention, the storage takes place Rudder stock system through a heel bearing and / or a rudder stock neck bearing.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 ein zweiteiliges Ruder mit einem Ruderschaft system in einer Seitenansicht mit Darstellung der Profildickenform, Fig. 2 das zweiteilige Ruder mit einer stufenförmig verlaufenden Trennungslinie zwischen den beiden uderteilen in einer Seitenansicht, Fig. 3 und 4 waagerechte Schnitte gemäß Linie III-III und IV-IV in Fig. 2 bei Mittschiffsruderlage und Fig. 5 und 6 horizontale Schnitte gemäß Linie III-III und IV-IV in Fig. 2 bei angestelltem Ruder.In the drawing, the object of the invention is shown, for example, namely: Fig. 1 shows a two-part rudder with a rudder post system in one Side view showing the profile thickness shape, FIG. 2 the two-part rudder with a stepped dividing line between the two parts of the base in a side view, Fig. 3 and 4 horizontal sections along line III-III and IV-IV in Fig. 2 with midship rudder position and Fig. 5 and 6 horizontal sections according to Line III-III and IV-IV in Fig. 2 with the rudder engaged.

Bei den in Fig. 1 und r dargestellten bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäß ausgebildeten Ruders besteht dieses aus zwei Ruderteilen, dem Kopfruder lo und dem Schwanzruder 11. Das zweiteilige Ruder lo,ll weist einen mehrfachen Knick im Bereich der Trennungslinie auf und ist an ein Ruderschaftsystem angeschlossen, welches aus einer Hohlwelle 20 und einer in der Hohlwelle 20 konzentrisch verlaufenden Vollwelle 21 besteht. Die Hohlwelle 20 ist'mit dem Schwanzruder 11 und die Vollwelle 21 mit dem Kopfruder lo verbunden.In the preferred embodiments shown in FIGS. 1 and r of the inventively designed This consists of two oars Rudder parts, the head rudder lo and the tail rudder 11. The two-part rudder lo, ll has a multiple kink in the area of the dividing line and is attached to a rudder stock system connected, which consists of a hollow shaft 20 and one in the hollow shaft 20 concentrically extending solid shaft 21 consists. The hollow shaft 20 is connected to the tail rudder 11 and the solid shaft 21 is connected to the rudder lo.

Das Schwanzruder 11 weist einen oberen auskragenden -die Hohlwelle 20 tragenden Abschnitt lla auf, der unter Ausbildung eines stufenförmigen Abschnittes 12 in einen schmäleren unteren Abschnitt lib übergeht.The tail rudder 11 has an upper cantilevered hollow shaft 20 bearing section lla, with the formation of a step-shaped section 12 merges into a narrower lower section lib.

Das Kopfruder 1o weist im Bereich der Trennungslinie zwischen den beiden Ruderteilen io,l1 ein dem Trennungslinienprofil des Ruderteils 11 entsprechendes Profil auf. Hiernach ist das Kopfruder 1o mit einem oberen schmäleren Abschnitt loa versehen, der ebenfalls unter Ausbildung eines stufenförmigen Abschnittes, der dem Verlauf des stufenförmigen Abschnittes 12 des Ruders 11 entspricht, in einen unteren breiteren Abschnitt lob übergeht.The head rudder 1o points in the area of the dividing line between the two rudder parts io, l1 a corresponding to the dividing line profile of the rudder part 11 Profile on. According to this, the rudder is 1o with an upper narrower section loa provided, which also forms a step-shaped section that corresponds to the course of the step-shaped section 12 of the rudder 11, in one lower broader section lob passes over.

Der Ruderteil lo ist mit dem freien Ende der Vollwelle 21, die in der Hohlwelle 20 geführt ist, befestigt. Die beiden Ruderteile lo,11 ergänzen sich zur Form eines Trapezes oder Rechtecks. Entgegen dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Verlauf der-Trennungslinie zwischen den beiden Ruderteilen 10,11 besteht auch die Möglichkeit einer anderen Ausgestaltung der Trennungslinie, beispielsweise in Form eines mehrfachen Knicks.The rudder part lo is with the free end of the solid shaft 21, which in the hollow shaft 20 is guided, attached. The two rudder parts lo, 11 complement each other to the shape of a trapezoid or rectangle. Contrary to what is shown in FIGS The course of the dividing line between the two rudder parts 10, 11 also exists Possibility of a different design of the dividing line, for example in shape a multiple kink.

Die Lagerung des Ruders erfolgt in einer am Schiffsrumpf angeformten und mit 25 bezeichneten Hacke und/oder im Ruderschafthalslager 26. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Ruderteil lo in der Hacke 25 gelagert.Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, eine Lagerung der beiden Ruderteile lo,11 in der Weise vorzunehmen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die beiden Ruderteile 10,11 sind über ein Getriebe 27 miteinander verbunden. Die Rudermaschine weist vorzugsweise zwei Zahnräder und ein Ritzel auf, wobei je ein Zahnrad an die Vollwelle 21 und an die Hohlwelle 20 des Rud er schaft systems angreift, während das Ritzel an die Antriebswelle der Rudermaschine angeschlossen ist. Zur Lagerung des aus Vollwelle 21 und Hohlwelle 20 bestehenden Ruderschaft systems können Gleitlager, Wälzlager, Kugellager und Nadellager handelsüblicher Konstruktion Verwendung finden.The rudder is stored in one that is molded onto the ship's hull and with the hoe marked 25 and / or in the rudder stock neck bearing 26. In the case of the in Fig. 2, the rudder part lo is mounted in the hoe 25.Es However, there is also the possibility of mounting the two rudder parts lo, 11 in make the manner as shown in FIG. The two parts of the oar 10, 11 are connected to one another via a gear 27. The rowing machine preferably has two gears and a pinion, one gear each to the solid shaft 21 and to the hollow shaft 20 of the Rud he shaft system attacks, while the pinion to the Drive shaft of the steering machine is connected. For storage of the solid shaft 21 and hollow shaft 20 existing rudder stock systems can use plain bearings, roller bearings, Ball bearings and needle roller bearings of commercially available construction are used.

Wird der Ruderteil 10 auf den Winkelangestellt, so folgt der Ruderteil 11 auf den WinkelS = i .If the rudder part 10 is set on the angle, the rudder part follows 11 to the angle S = i.

im gleichen Drehsinn. Die von der Beaufschlagung der Ruderteile lo,11 bewirkten Drehmomente haben entgegengerichteten Drehsinn bei etwa gleicher Momentencharakteristik. Bei entsprechender Dimensionierung des Getriebes und des Lateralflächenverhältnisses von Sopf- und Schwanzruder 10,11 ist es möglich, das resultierende, von der Rudermaschine aufzubringende Drehmoment zu minimieren und optimale Auftriebsbeiwerte eines "Ruders mit angelenkter Klappe" zu erreichen. Die Fig. 3 bis 6 zeigen Profil schnitte bei folgenden Anstellwinkeln :α und ß: Geradeausfahrt : α = 0, ß = 0 und Steuerbordruderlage α = 20, ß8 40, d.h. i = 2.in the same direction of rotation. From the application of the rudder parts lo, 11 The torques caused have the opposite direction of rotation with approximately the same torque characteristics. With appropriate dimensioning of the gear and the lateral area ratio from head and tail rudder 10,11 it is possible to use the resulting from the rowing machine To minimize the torque to be applied and optimal lift coefficients of a "rudder to achieve with hinged flap ". FIGS. 3 to 6 show profile sections following angles of attack: α and ß: Straight ahead: α = 0, ß = 0 and Starboard rudder angle α = 20, ß8 40, i.e. i = 2.

Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten zweiteiligen Ruder, welches an ein System von konzentrisch angeordneter Hohl- und Vollwelle angeschlossen wird, können gegenüber konventionellen mehrteiligen Rudern sowohl das resultierende Ruderdrehmoment beliebig reduziert als auch die Vorteile des mehrteiligen Ruders als Hochauftriebserzeuger genutzt werden.With the two-part rudder designed according to the invention, which is connected to a system of concentrically arranged hollow and solid shafts, compared to conventional multi-part rudders, both the resulting rudder torque as well as the advantages of the multi-part rudder as a high-lift generator be used.

Hierdurch ist es möglich, ein Ruder hoher Wirksamkeit mit Rudermaschinen wesentlich geringeren Drehmoments als bei einteiligen Verdrängungsrudern zu betreiben.This makes it possible to use a high efficiency rudder with rowing machines to operate much lower torque than with one-piece displacement rudders.

Patentansprüche:Patent claims:

Claims

Claims: 1. Rudder and roll damping fin for watercraft, characterized by a two-part rudder - (1o, 11) with a step-shaped design of the two rudder parts (1o, 11) in the area of their dividing line, which is attached to a rudder stock system is connected, which consists of a hollow shaft (20) connected to the rudder part (11) and one arranged concentrically in this and connected to the rudder part (1o) Solid shaft (21) consists.

2. Rudder and roll damping fin according to claim 1, characterized in that that one of the two rudder parts (1o, 11) has an upper cantilevered, hollow shaft (20) has the supporting section (via) which, with the formation of a step-shaped Section (12) merges into a narrower lower section (11b), and that the other rudder part (lo) has an upper narrower section (loa), which over one of the course of the step-shaped section (12) of the first rudder part (11) corresponding stepped section into a wider lower rudder section (Lob) passes over to which the free end of the in the hollow shaft (20) of the rudder stock system guided solid shaft (21) is connected.

3. rudder and roll damping fins according to claim 1 and 2, characterized characterized in that both rudder shafts (20,21) to a hydraulic and / or mechanical transmission (27) are connected in such a way that a simultaneous Rotation of the two rudder parts' (1o, 11) and their different angles of attack causes will.

4. rudder and roll damping fin according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the one of the two rudder parts (10,11) on the bottom side in one on the hull provided hoe (? 5) and / or the other rudder part (11) by means of its rudder shaft (20) is held in a rudder stock neck bearing (26).

5. rudder and roll damping fin according to claim 1 to 4, characterized characterized that the rudder shaft system mitXls plain bearings, roller bearings, Eugellager, Needle roller bearings or the like. is held.

6. rudder and roll damping fin according to claim 1 to 5, characterized characterized in that the two rudder parts (1o, 11) to the shape of a trapezoid or Rectangles are designed in addition.