DE2246766A1

DE2246766A1 - Steuereinrichtung fuer schiffe

Info

Publication number: DE2246766A1
Application number: DE19722246766
Authority: DE
Inventors: Willi Becker; Claus-Peter Buhtz
Original assignee: Willi Becker Ingenieurbuero GmbH
Current assignee: Willi Becker Ingenieurbuero GmbH
Priority date: 1972-09-23
Filing date: 1972-09-23
Publication date: 1974-03-28
Also published as: DE2246766B2; DE2246766C3

Description

Steuereinrichtung für Schiffe Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für Schiffe mit einem die Schraube umgebenden Mantelring, der in einer mit den Schiffsdecks koplanaren Ebene verschwenkbar ist und der einen bei Vorausfahrt des Schiffes das zuströmende Wasser aufnehmenden Eintrittsquerscbnitt und einen das abströmende Wasser abgebenden Austrittsquerschnitt aufweist.
Durch die Ummantelung einer Schiffsschraube, heispielsweise in Form einer Kort-Düse, kann. der An.triebsschub erheblich vergrößert werden. Wenn diese Düse zusätzlich um eine in Schiffshochrichtung an.geordnete Achse verschwenkbar gelagert wird, kann das Schiff durch Versc.hwenken der Düse gut manövriert werden.
Mit derartigen Schiffeantrieben werden in der Praxis bei See- und Binuenschiffen gute Erfahrungen erzielt.
Mit zunehmender Länge der Schiffsverbände, insbesondere in der Schubschiffahrt, kommt es aber darauf an, den Schiffsverband auf engstem Raume zu drehen. Es hat sich benausgestellt, daß die Verwendung herkömmlicher drehl@ @er Schraubenumnantelungen zum Manövrieren solcher Verbände nicht ausreicht, da auch bei Hartruderlage n@ch eine beachtliche Schub-Vorauskomponente erzeugt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Schiffsantrieb mit einer Steuereinrichtung zu schaffen, mit dem auch lange Schiffsverbände auf kleinstem Raume gedreht werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß hinter den Austrittsquerschnitt ein Plossenruder angeordnet ist, dessen Ruderblatt an seinem hinteren Ende eine verschwenkbare Schwanzflosse aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden das Ruderblatt und die Schwanzflosse bei Eartruderlage aus der mittellage so ausge:.enktt daß sie zusammen mit dem benachbarten Profil des Mantelringes eine im wesentlichen ununterbrochene Umlenkfläche für das von ar Schraube abströmende Wasser bilden.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung lenkt die gesaite Schub-Vorauskomponente in eine senkrecht zur Schiffslängsachse verlaufende Strömung um. Dadurch kann der Schiffsverband ohne jegliche Vorausfahrt auf der Stelle gedreht werden. Trotzdem bleibt bei Voraus- oder Rückwärtsfahrt ein Abström- bzw. Zuströmquerschnitt erhalten, der etwa dem Austrittsquerschnitt des Mantelringes entspricht. Dem Schiffsverband steht also sowohl bei Voraus als auch bei Rückwärtsfahrt seine volle Schubkraft zur Verfügung, da keinerlei Strahleinschnürung erfolgen kann.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.
In den Zeichnungen zeigen: Pig. 1 eine Draufsicht auf das Heck eines Schiffes mit aufgeschnittenem Mantelring, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit Düsenprofil bei Hartruderlage, Fig. 3 eine Steuereinrichtung mit Zylinderdüse bei harter Ruderlage, Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Steuereinrichtung mit Düse und Leitflächen im Eintrittsquerschnitt und Fig, 5 eine Draufsicht au9 eine Steuereinrichtung bei Hartruderlage mit Strömungsverlauf bei Rückwärtsfahrt.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung besteht im wesentlichen aus einer Schraube 1, einem Mantelring 2, und einem Flossenruder 3. Die Schraube 9 ist auf einer Schwanzwelle 4 befestigt, die aus dem Heck eines Schifes 5 austritt.
Der Mantelring 2 umgibt die Schraube t in bereite bekannter Weise so, daß ein möglichst großer Vorwärtsschub erzeugt wird. Bei Vorausfahrt des Schiffen 5 wird das Wasser von der Schraube 1 durch einen Eintrittsquerschnitt 6 angesaugt und verläßt den Mantelring 2 über einen Austrittsquerschnitt 7. Der Mantelring 2 ist an einer in Schiffshochrichtung verlaufenden Schwenkachse 8 befestige, so daß ep in einer mit den Schiffsdecks koplanaren Ebene schwenkbar ist. Der Mantelring 2kann als Düse 9 mit einem im Querschnitt tragflächenartigen Profil 10 ausgebildet sein. Dabei ist das dickere 1 Ende des Profiles dem Eintrittsquerschnitt 6 und das dünnere Ende dem Austrittsquerschnitt 7 benachbart. Auf diese Weise wird bei Vorausfahrt des Schiffes ein größerer Schub aufgebracht als bei Rückwärtsfahrt.
Der Mangelring 2 kann aber auch als Zylinderdüse 11 rohrartig mit abgerundeten Kanten am Eintrittsquerschnitt 6 und Austrittsquerschnitt 7 ausgebildet sein.
Dadurch werden auch bei Rückwärtsfahrt des Schiffes 5 günstige Schubverhältnisse geschaffen.
Ein herkömmliches Austrittsprofil 12 beruhigt das aus dem Austrittsquerschnitt 7 austretende Wasser, schafft auf disse Weise günstige Abströmverhältnisse und stabilisiert die Düse. Es kann auch schwenkbar um eine in Schiffshochrichtung verlaufende Achse im Austrittsquerschnitt 7 angeordnet sein. Dadurch kann zwar die Manövrierbarkeit des Schiffes 5 verbessert werden.
Gleichzeitig wird aber auch durch das Austrittsprofil 12 ein erheblicher Teil des Austrittsquerschnittes 7 abgedeckt, so daß große Strömungsverluste entstehen, die dem Schiffsantrieb verloren gehen, bzw. bei Rückwärtsfahrt den Wasserzufluß zur Schraube stark beeinträchtigen.
Demgegenüber wird das Flossenruder 3 hinter dem Austrittsquerschnitt 7 um eine in Schiffshochrichtung verlaufende Ruderachse 13 verschwenkbar so angeordnet, daß auch bei Hartruderlage der gesamte Austrittsquerschnitt 7 für das von der Schraube 1 abströmende Wasser zur Verfügung steht. Zu diesen Zwecke wird die Ruderachse 13 senkrecht zur Verlängerung der Schwanzwelle 4 in einem Abstand vom Austrittsquerschnitt 7 so angeordnet, daß bei Hartruderlage eine stetige Umlenkung des Wasserstromes an einer Profillinie stattfindet, die etwa durch die Außenseite des Mantelringes 2 und dem Flossenruder 5 gebildet wird.
Das Flossenruder 3 setzt sich in an sich bekannter Weise aus einem Ruderblatt 14 und einer Schwanzflosse 15 zusammen. Die Schwanzflosse 15 kann gegenüber dem Ruderblatt 14 um eine in Schiffshochrichtung verlaufende Achse 16 verschwenkt werden0 Der über die Ruderachse 13 auf das Flossenruder 3 einwirkende Antrieb ist in an sich bekannter Weise so ausgebildet, daß Jedem Schwenkwinkel des Ruderblattes 14 ein bestimmter Knickwinkel zwischen der Schwanzflosse 15 und dem Ruderblatt 14 zugeordnet ist, der sich aus den jeweiligen Abström-Verhältnissen des Wassers vom Ruderblatt 14 ergibt.
Beim erfindungsgemäßen Schiffsantrieb mit einem dahinterliegenden Ruder wird die Länge dieses Ruderblattes 14, die in einem an sich bekannten Verhältnis zur Länge der Schwanzflosse 15 steht, so bestimmt, daß der Aus@ -trittsquerschnitt 7 für das abströmende Wasser nicht beengt wird und andererseits das Ruderblatt 14 mit seiner Vorderkante 17 bei Hartruderlage unmittelbar an das Düsenprofil 10 anschließt.
BeS Geradeausfahrt des Schiffes 5 bildet das Ruderblatt 14 mit der Schwanzflosse 15 eine Ebene, die in Richtung der Schwanzwelle 4 verläuft und sich in Schiffshochrichtung erstreckt. Bei leichten Kursabweichungen von der Geradeausfahrt werden die Manöver ausschließlich mit dem Flossenruder 3 gefahren. Dieses erzeugt im Strom des vom Nantelring 2 abströmenden Wassers Ruderkräfte, die zum normalen Manövrieren des Schiffes 5 vollkommen ausreichen. Wenn dieses allerdings auf möglichst engem Raume gedreht werden soll, werden sowohl der Mantelring 2 als auch das Knickruder 3 in Hartruderlage gebracht. Diese sind in den Fig. 2, 3 und 5 dargestellt Es zeigt sich, daß in dieser Ruderlage das gesamte Schraubenwasser in eine quer zur Schiffslängsrichtung verlaufende Querkomponente umgesetzt wird, ohne daß der Austrittsquerschnitt 7 verengt wird. Der gesamte vor Suterri.ug 2, dem Ruderblatt 14 und der Schwanzflosse 15 gebildete Umlenkwinkel beträgt in dieser Ruderlage etwa 100 Grad. Er nimmt stetig zu, da die Umlenkung durch den Mantelring 2 etwa 30 Grad, durch das Ruderblatt 14 etwa 50 Grad und durch die Schwanzflosse 15 etwa 100 Grad beträgt, diese stetige Umlenkung des Schraubenwassers verläuft allmählich, so daß große Strömungsverluste verhindert werden0 Außerdem bleibt auch bei Hartruderlage zwischen dem Ende der Schwanzflosse 15 und dem Austrittsquerschnitt 7 ein in seiner Größe diesem etwa entsprechender Querschnitt erhalten.
Damit stellt sich die erfindungsgemäße Kombination als eine optimale Steuereinrichtung mit dreifacher Umlenkungsabstrbmung des Wassers dar. Jede andere Umlenkung des Abströmwassers bringt demgegenüber Nachteile mit sich Bei einer zweifachen Umlenkung wird ein zu großer Teil des Austrittsquerschnittes 7 verdeckt, ferner ist es kaum mbglich, die volle Querabströmung zu erreichen. Bei einer vierfachen Umlenkung entstehen schwierig zu beherrschende und damit aufwendige An triebsprobleme, wenn dafür Sorge getragen werden soll, daß bei jeder denkbaren Ruderlage ein günstiger Effekt erzielt werden muß.
Außerdem zeigt sich, daß auch bei Rückwärtsfahrt eine Eartruderlage gewählt werden kann, ohne daß ein ungenügender Wasserzufluß zur Schraube entsteht (Fig. 5).
Die Querschnitte 6,7 sind so gewählt, daß auch bei kleinerer Förderleistung der Schraube 1 in Rückwärtsfahrtrichtung der Wasserzufluß für die Manövrierbarkeit des Schiffes ausreicht.
Zusätzlich können im Eintrittsquerschnitt 6 Leitflächen 18 vorgesehen sein, die Zzzcsoaaee der Lenkung des Wasserstromes bei Rückwärtsfahrt dienen. Diese Leitflächen können beispielsweise über den Umfang des Eintrittsquerschnittes 6 gleichmäßig verteilt sein und als Tragflügelprofile ausgebildet sein.
Die Drehbewegung von Mantelring 2 und Flossenruder 3 kann über eine gemeinsame Rudermaschine erfolgen. Zu diesem Zweck ißt es notwendig, daß zwischen der Schwenkachse 8 und der Ruderachse 13 ein Untersetzungsgetriebe e@@e @ @ @ünstigsten Steuerbedingungen des Schiffes entsprechende Abhängigkeit zwischen den 3ewegungsabläufen des Flossenruders 3 und des Mantelringes 2 erlaubt. In vielen Prallen wird es allerdings auch günstig sein, für das Flossenruder 3 und den Mantelring 2 getrennte Rudermaschinen anzuordnen. Auf diese Weise wird es ermöglicht, Plossenruder 3 und Mantelring 2 getrennt voneinander zu bewegen, so daß das Schiff 5 bei gewöhnlicher GeradeauSfahrt ausschließlich mit dem Knickruder 3 auf Kurs gehalten werden kann. Obgleich bei der Anordnung zweier Rudermaschinen der Untersetzungsmechanismus entfällt, wird diese Antriebsart gegenüber der mit einer Rudermaschine teurer sein Schließlich kann der erfindungsgemäße Schiffsantrieb auch in der Höhe verschwenkbar angeordnet werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die RUhe des Antriebes der jeweiligen Eintauchtiefe des Schiffes 5 angepaßt werden kann.

Claims

Patentansprüche

1. Steuereinrichtung fiir Schiffe mit einen die Schraube umgebenden Mantelring, der in einer mit den Schiffsdecks koplanaran Ebene verschwenkbar ist und der einen bei Vorausfahrt des Schiffes das zuströmende Wasser aufnehmenden Eintrittsquerschnitt und einen das abströmende Wasser abgebenden Austrittsquerschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Austrittsquerschnitt (7) ein Flossenruder (3) angeordnet ist, dessen Ruderblatt (14) an 8einem hinteren Ende eine verschwenkbare Schwanzflosse (15) aufweist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gelrenazeichnet, daß das Ruderblatt (i4) und die Schwanzflosse (15) bei Hartruderlage aus der Mittellage so ausgelenkt werden, daß sie zusammen mit dem benachbarten Profil des Mantelringes (2) eine im wesentlichen ununterbrochene Umlenkfläche für das von der Schraube (1) abströmende Wasser bilden.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Hartruderlage der Austrittsquerschnitt (7) zwischen Ruder (3) und Mantelring (2) im wesentlichen mit Durchströmquerschnitt des Mantelringes (2) übereinstimmt.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Eartruderlage das eingeknickte Flossenruder (3) sich im wesentlichen senkrecht zur Schraubenachse erstreckt.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ruderlegen die Schwanzflosse (15) stärker ausgelenkt wird als das Ruderblatt (14).

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ruderlegen das Ruderblatt (14) stärker ausgelenkt wird als der Mantelring (2).

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Einlauf (6) des Manteiringes (2) radial gerichtete, die Schraubenwelle umgebende Leitflächen (18) zur Führung des Wasserstromes bei Rückwärtsfahrt vorgesehen sind.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelring (2) als Düse (9) mit tragflügelartigem Querschnitt (10) ausgebildet ist.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelring (2) als Zylinderdüse (11) mit einem etwa rohrförmigen Querschnitt und abgerundeten Kanten im Eintritts- und Austrittsquerschnitt (7,8) ausgebildet ist.

10. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Antrieb zum er schwenken von Ruderblatt (14), Schwanzflosse (15) und Mantelring (2) vorgesehen ist.

11. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschwenken von Plossenruder (3) und Mantelring (2) getrennte Antriebe vorgesehen sind.

12* Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelring (2) mit der Schraube (1) und das Plossenruder (3) vertikal verschwenkbar angeordnet sind.

L e e r s e i t e