DE2709666C2 - 5-gliederiges Getriebe zum Verstellen eines Hauptruders mit Flosse für Wasserfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein 5gliedriges Getriebe mit mindestens einem äußeren Antrieb zum Verstellen eines mehrteiligen, aus einem Hauptruder und einer an diesem verschwenkbar gelagerten Flosse bestehenden Strömungskörpers zum Steuern von Wasserfahrzeugen.

Getriebe mit einem Antrieb zum Verstellen von Strömungskörpern zwecks Steuerung von Wasserfahrzeugen sind bekannt. Derartige Getriebe sollen eine Anstellung eines ein- oder mehrteiligen Ruderkörpers gegen die Anströmung bewirken, damit über den dann entstandenen Differenzwinkel zwischen der äußeren Strömung und den Ruderkörpern quergerichtete Auftriebskräfte induziert werden, die an einem langen Hebelarm wirkend das Schiff steuern.

Hierzu ist es bekannt, ein ebenes, 4gliedriges Schwenk-Schub-Getriebe zu verwenden. Ein derartiges Getriebe hat jedoch den Nachteil, daß es während des Betriebes bezüglich seiner Übersetzungsverhältnisse nicht immer den Anforderungen der sehr unterschiedlichen Einsatzaufgaben angepaßt werden kana Dies führt dazu, daß die Rudermaschine, der Schaft und die Anschlußbauteile für die Nenngeschwindigkeit, die Nenn-Propellerleistung und den maximalen Ruderwinkel ausgelegt werden müssen. Damit erhält das Gesamtruder eine Hochleistungscharakteristik auch in solchen Winkelbereichen, in denen sie in den meisten Fällen weder gefordert wird noch gewünscht ist

Bekannt ist ein Ruder für Fahrzeuge mit einem

ίο Hauptruder und einem an diesem angelenkten Hilfsruder in der Ausgestaltung, daß an dem Hauptruder beiderseits parallel zu ihm Hilfsruder angeordnet sind, die um eigene Achsen schwingen, durch Bewegung des Hauptruders zwangsläufig um einen durch entsprechen-

de Bemessung der Übersetzung bedingten Voreilwinkel bewegt werden und bei Überschreitung eines bestimmten Ausschlagwinkels des Hauptruders selbsttätig in ihre Ruhelage an dem Hauptruder zurückkehren oder zwecks ausschließlicher Benutzung des Hauptruders von Hand ausgeschaltet werden können. Mit dieser Ausgestaltung eines Ruders soll bezweckt werden, in einer relativ kurzen Zeit eine hohe Ruderwirkung zu erzielen, und zwar insbesondere dann, wenn bei geringer Fahrt des Fahrzeuges oder in Gefahrenmomenten eine rasche Steuerfähigkeit benötigt wird, die mit den Steuerrudern üblicher Bauart infolge der hohen Übersetzung zwischen dem Ruder und dem Antriebsrad nicht erzielt werden würde (DE-PS 4 44 174).

Ferner ist ein Steuerruder mit einem Hilfsruder für Schiffe unter Verwendung eines Getriebes bekannt, welches beim Verstellen des Hauptruders das Hilfsruder so steuert, daß das Rudermoment annähernd konstant bleibt. Bei dieser bekannten Steuereinrichtung ist für das Ruder ein einziger Antrieb vorgesehen (DE-PS 4 76 125).

Zur Erhöhung der Steuerwirkung von strombetätigten Rudern unter Verwendung von Hilfsflossen ist ein Verfahren bekanntgeworden, nach dem das Hauptruder in Hartlage arretiert und das Hilfsruder im Sinne der beabsichtigten Schiffsbewegung gedreht wird (DE-PS 5 35 595).

Darüber hinaus ist ein Schiffssteuerruder mit einem Hilfsruder vorgeschlagen worden, bei dem nur das Hauptruder vom Steuerstand betätigt wird, während das Hilfsruder sich zwangsläufig bei dem Ausschlag des Hauptruders in einem Winkel zum Hauptruder einstellt, und zwar derart, daß diese zwangsläufige Bewegung des Hilfsruders durch eine an ihm befestigte kulissenartige Gabel, die durch einen am Heck des Schiffskörpers befestigten Bolzen geführt ist, bewirkt wird, so daß das Hauptruder und das Hilfsruder beim Ruderlegen eine konkave Überdruckfläche bilden (DE-PS 9 47 949).

Nach dem kinematischen Ketten-Grundprinzip weisen alle diese bekannten Ruderanlagen ein 4gliedriges Getriebe mit einem einzigen Antrieb auf.

Die Anordnung einer Flosse mit ebenfalls einem 4gliedrigen Getriebe liegt der Ruderanlage nach der DE-OS 26 56 738 zugrunde. Um ein Ruder mit einer Flosse für Wasserfahrzeuge zu schaffen, das die Abschaltbarkeit der Ruderflosse ermöglicht, das die somit bei Hochleistungsrudern erforderliche große Dimensional m._B ^s genannten Ruders einschließlich der Anschlußteile ausschließt, das in ein Einkörper-Ruder jederzeit umwandelbar ist und das eine nachträgli-

ehe Umrüstung von Normalleistungsruder in Hochleistungsruder ohne großen technischen Aufwand und ohne hohe Kosten ermöglicht, sieht die Ruderanlage nach der DE-OS 26 56 738 eine Ausgestaltung vor, nach

der die Antriebs- und Verstelleinrichtungen für die Flosse in dem Ruderblatt oder in der Flosse angeordnet ist, wobei in dem Ruderblatt oder in der Flosse mindestens eine die Flosse in einer parallel zum Ruderblatt einnehmenden Stellung verriegelbare Einrichtung angeordnet ist Bei dieser Ruderanlage ist die Antriebs- und Verstelleinrichtung für die Flosse im Inneren des Ruderblattes angeordnet Sowohl für die Flosse als auch für das Ruderblatt sind gesonderte Antriebseinrichtungen vorgesehen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein 5gliedriges Getriebe für Wasserfahrzeuge zu schaffen, das einerseits ein Einstellen mehrteiliger Ruderkörper gegeneinander ermöglicht, so daß ein hoher Auftriebsbeiwert entsteht, und das andererseits in gewissen Fällen die Möglichkeit bietet, die hohen Auftriebsbeiwerte zu verringern, um wirtschaftliche Hauptabmessungen der gesamten Ruderanlage ohne Gefährdung der Sicherheit für das Schiff zu erhalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein 5gliedriges Getriebe gemäß der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, das gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet ist, daß zwei vom Schiffsinnern aus zugängliche Glieder des Getriebes im Schiffskörper gelenkig gelagert sind und daß eines oder beide Glieder durch unabhängige, einstellbare Antriebe derart verstellbar ausgebildet sind, daß konstante oder stufenlos variable Relativwinkel zwischen dem Hauptruder und der Flosse einstellbar sind.

Mit einer derart ausgebildeten Steuervorrichtung werden folgende Vorteile erzielt: Da das Ruder für die Nenngeschwindigkeit des Schiffes kleiner ausgeführt werden kann, ohne dabei die Schiffssicherheit zu gefährden, ergibt sich mit kleineren Auftriebsbeiwerten auch ein kleinerer Schaftdurchmesser. Gleichzeitig ist J3 der Einbau einer kleineren Rudermaschine möglich, zumal ein Rückstellmoment im Gegensatz zu den bisherigen Rudern nunmehr vorhanden ist. Die Rudermaschine ist somit bei kleineren Schiffsgeschwindigkeiten besser ausgenutzt. Das kleinere Ruder, das mit kleineren Ruderwinkeln bzw. nur mit der Flosse allein arbeiten kann, weist einen kleineren Widerstand auf und trägt damit zur Brennstoffersparnis bei. Die optimale Wirkung des Ruders ist einstellbar im Hinblick auf Tiefgang und Schiffsgeschwindigkeit, da die Antriebe vom Schiffsinnern zugänglich sind. Die Hochleistungscharakteristik eines Flossenruders (hohe Auftriebsbeiwerte) ist auch bei Langsamfahrt verfügbar, ohne daß dabei die Rudermaschine oder der Ruderschaft überlastet werden. Die optimale Ruderwirkung ist durch ><> eine günstige, anpassungsfähige und wirtschaftliche Gestaltung möglich, und zwar für das Schiff und die Rudermaschine bei den bekannt üblichen Ruderwinkeln bis etwa 35°. Bei entsprechender Balancierung und verwendeten Ruderwinkeln von etwa 45° für das Ruderblatt des geteilten Ruders ist es möglich, zusammen mit dem angelenkten Teil des Ruders den Propellerstrahl teilweise nach vorn umzulenken, so daß insgesamt für den Schiffsvortrieb keine äußeren Kräfte verbleiben und im wesentlichen die Propeller-Strahlenergie zum Steuern verwendet wird. Eine Nachrüstung bestehender Ruderanlagen mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist jederzeit möglich. Die Zugänglichkeit der Antriebe für die Inspektion, Wartung und Reparatur ist jederzeit ohne Dockung in üblicher Weise möglich.

Es ist ferner möglich, über einen der Antriebe bei Versagen oder Ausfall des anderen Antriebes einen Notantrieb zu realisieren, wodurch auch eine zwar eingeschränkte Sicherheit, aber in jedem Fall die Fortsetzung der Fahrt des Schiffes gewährleistet ist Bei der Steuereinrichtung sind handelsübliche Linear- oder Drehantriebe verwendbar. Die Signalgeber und deren Übertragungen liegen jederzeit zugänglich im Schiffsinnern. Die Antriebe, Lager und im Kraft- bzw. Momentenfeld liegenden Bauteile sind aus üblichen Schiffs- bzw. Maschinenbau-Werkstoffen herstellbar. Als Antriebselemente werden überwiegend elektro-hydraulische Ruderanlagen verwendet; es können aber auch elektro-mechanische Elemente der unterschiedlichen Bauarten zum Einsatz gelangen. Für besondere Anlagen, wie z. B. bei Binnenschiffen, Schleppern u. dgl, können rein handmechanische Betätigungen beider oder einer der beiden Antriebe ausgeführt werden. Da bei Kursfahrten kleinere Kräfte und Momente auftreten, wird durch kleinere Lagerbelastungen und weniger Drehbewegungen eine Lebensdauererhöhung der Ruderanlage erreicht Es ist eine bessere Ausnutzung und damit Entlastung des Bordnetzes gegeben, da die kleineren Rudermaschinen höher eingesetzt werden und einen besseren Leistungsfaktor ergeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 ein Getriebe mit zwei Strömungskörpern in einer schaubildlichen Ansicht,

Fig. 2 das Getriebe mit zwei Strömungskörpern in der Einstellung bei großen Schiffsgeschwindigkeiten in einer Ansicht von oben,

F i g. 3 das Getriebe mit zwei Strömungskörpern bei großer Geschwindigkeit des Schiffes, wobei der eine Strömungskörper sich in Nullstellung befindet, so daß nur mit dem anderen Strömungskörper gesteuert wird, in einer Ansicht von oben,

F i g. 4 das Getriebe mit den beiden Strömungskörpern bei kleineren Schiffsgeschwindigkeiten mit großem Ruderwinkel und Relativwinkel zwischen den beiden Strömungskörpern in einer Ansicht von oben, und

F i g. 5 schematisch das 5gliedrige Getriebe.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform eines 5gliedrigen Getriebes zum Steuern von Wasserfahrzeugen ist mit 10 ein Schiffskörper bezeichnet, an dem in an sich bekannter Weise ein Ruderblatt 20 angeordnet ist, das über einen Ruderschaft 24 mit einer in dem Schiffskörper 10 angeordneten Antriebseinrichtung 25 verbunden ist.

Das Ruderblatt 20 trägt eine Flosse 30, die an dem Ruderblatt verschwenkbar angeschlossen ist. Die Schwenkachse ist bei 21 angedeutet. Auch die Flosse 30 steht mit einer Antriebseinrichtung 35 in Verbindung, die ebenfalls in dem Schiffskörper IO angeordnet ist.

Die Verbindung der Flosse 30 mit der Antriebseinrichtung 35 erfolgt über einen Lenker 36 und eine Kulisse 37 derart, daß der Lenker 36 mit seinem Ende 36a an dem Ende eines mit der Antriebseinrichtung 35 verbundenen Antriebsschaftes 34 befestigt ist. Das andere freie Ende 366 des Lenkers 36 ist in dem Gleitkörper 39 der Kulisse 37 drehbar gelagert. Der das freie Ende 366 des Lenkers 26 tragende Gleitkörper 39 ist in einer Führung 38 gehalten, die in einem Lenkerarm 40 ausgebildet ist, der an der Flosse 30 auskragend befestigt ist.

Die Anwendung des 5gliedrigen Getriebes (Schiffskörper 10, Ruderblatt 20, Flosse 30, Gleitkörper 39,

Lenker 36) ergibt sich aus den F i g. 2 bis 4. F i g. 2 zeigt das Getriebe mit den Strömungskörpern 20 und 30 in der Einstellung bei großen Schiffsgeschwindigkeiten. Eine weitere Anordnung der beiden Strömungskörper 20 und 30 ist in Fig.3 wiedergegeben. Hier ist das Getriebe mit den beiden Strömungskörpern bei großer Geschwindigkeit des Schiffes gezeigt, wobei sich der Strömungskörper 20 in der Nullstellung befindet, so daß nur mit dem Strömungskörper 30 gesteuert wird. Bei kleineren Schiffsgeschwindigkeiten nimmt das Getriebe die in F i g. 4 gezeigte Stellung ein. In diesem Falle sind große Ruderwinkel und Relativwinkel zwischen den

beiden Strömungskörpern 20 und 30 vorgesehen.

Fig.5 zeigt schematisch das 5gliedrige Getriebe. Auch hier sind mit 20 das Ruderblatt, mit 30 die Flosse, mit 39 der Gleitkörper mit 36 der Lenker und mit 10 der Schiffskörper bezeichnet. Mit A 3 ist das Gleitgelenk bezeichnet, während mit Ai, A 2, A4 und A 5 die Drehgelenke angedeutet sind.

Die beiden Antriebseinrichtungen 25 und 35 für das Ruderblatt 20 und die Flosse 30 können über eine Steuereinrichtung 100 zusammengefaßt sein, die auch als Programmsteuereinrichtung ausgebildet sein kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. 5gliedriges Getriebe mit mindestens einem äußeren Antrieb zum Verstellen eines mehrteiligen aus einem Hauptruder und einer an diesem verschwenkbar gelagerten Flosse bestehenden Strömungskörpers zum Steuern von Wasserfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei vom Schiffsinnern aus zugängliche Glieder des Getriebes im Schiffskörper (10) gelenkig gelagert sind, und daß beide Glieder durch unabhängige, einstellbare Antriebe (25,35) derart verstellbar ausgebildet sind, daß konstante oder variable Relativwinkel zwischen dem Hauptruder (20) und der Flosse (30) einstellbar sind.

2. 5gliedriges Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Gelenke in dem Schiffskörper (10) als angetriebenes Schubgelenk ausgebildet ist und daß die Relativwinkel zwischen dem Hauptruder (20) und der Flosse (30) in der einen Endlage gegen Null- und in der anderen Endlage gegen Maximalwerte einstellbar sind.

3. 5gliedriges Getriebe nach einem der beiden vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptruder (20) und die Flosse (30) mit je einer im Schiffskörper (10) angeordneten Antriebseinrichtung (25; 35) in Wirkverbindung steht, wobei die Antriebseinrichtung (25) für das Hauptruder (20) mit diesen über einen Ruderschaft (24) und die Antriebseinrichtung (35) für die Flosse (30) mit dieser über einen Antriebsschafi (34) unter Zwischenschaltung von Lenkern (36, 40) und einer Kulisse (37) verbunden ist, der einendseitig an das eine Ende (36a) des Lenkers (36) angeschlossen ist, dessen anderes freies Ende (36Z^ an dem Gleitkörper (39) der Kulisse (37) drehbar befestigt ist, der in seiner Führung (38) eines an der Flosse (30) angeschlossenen, auskragenden Lenkerarmes (40) verschieblich gehalten ist.

4. 5gliedriges Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antriebseinrichtungen (25,35) für das Hauptruder (20) und die Flosse (30) über eine gemeinsame Steuereinrichtung (100) bedienbar ausgebildet sind.