DE2820355A1

DE2820355A1 - Ruder fuer wasserfahrzeuge und schwimmendes geraet

Info

Publication number: DE2820355A1
Application number: DE19782820355
Authority: DE
Inventors: Jochim Dipl Ing Brix; Claus Dipl Ing Jastram; Peter Dipl Ing Jastram; Friedrich Dipl Ing Weiss
Original assignee: Jastram Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Jastram Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1978-05-10
Filing date: 1978-05-10
Publication date: 1979-11-15
Also published as: FI67521B; DK191079A; GB2021062B; FI791381A; PL215494A1; NO148104C; BR7902842A; DK155583C; DK155583B; DE2820355C2; NO791536L; DD143510A5; JPS54151294A; US4307677A; SE7903806L; PL119469B1; FI67521C; ES250503U; GB2021062A; NO148104B

Description

PATE NTANWALTE

J. RICHTER F. WERDERMANN

DIPL.-INS. DIPL.-ING.

HAMBURG

R. SPLANEMANN dr. B. REITZNER

DIPL.-ING. DIPL.-CHEM.

MÜNCHEN

2OOO HAMBURG 36 8.5.19 NEUER WALL 1O TEL. (O4O) 34 OO 45 34 OO 56 TELEGRAMME: INVENTIUS HAMBURG

UNSEREAKTE: 2724-1-78252

IHR ZEICHEN:

Patentanmeldung

PRIORITÄT:

BEZEICHNUNG: Ruder für Wasserfahrzeuge und schwimmendes Gerät.

ANMELDER:

Jastratn-Werke GmbH KG, 2050 Hamburg

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Die Erfindung betrifft ein Ruder für Wasserfahrzeuge und schwimmendes GerSt.

Ruder sind in der Regel am Heck einfach oder mehrfach anqebrachte Verdrängungskörper, die mit oder ohne Propellerbeaufschlagung eine 7.um Steuern des Schiffes benötigte Ruderkraft erzeugen, wenn sie auf einen Ruderwinkel eingestellt werden. Es sind jedoch auch im Vorschiffsbereich und z.B. in Bohrinselbeinen oder an den Schwimmkörpern von Halbtauchern anqeordnete Steuerorgane dem Begriff "Ruder" zuzuordnen.

Wasserfahrzeuge und schwimmendes Gerä't sind stationär positionierte oder fahrende Verdrängungskörper und Strukturen, Offshore-Plattformen und Bohrinseln. Auch geschleppte Fahrzeuqe, wie z.B. Transportpontons oder Leichter und Schwimmdockr, zählen zu den Warpprfahrr.euqpn und 7.u den schwimmenden Geräten.

En ist bekannt, daß etwa ?/3 der Ruderwirkunq an der SaunsMte und etwa 1/3 der Ruderwirkunq an der Druckseite erznuqt wurden. Je nach SeitenverhH1tnis des Ruders und der Anordnunq im oder auflerhalb des Propellerstrahls tritt eine Sauqseitenablömina bei 15 bis 35 Ruderwinkel rin. A].«; Abhilfe wurden in der Luftfahrt Vprflünel einrjfführf , im Schiffbau - wo das Ruder nach beiden Seiten nrh*»i<-r»n miiR - haben r \ rh anrjetri ebene und daher auch

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abschaltbare Rotoren bewährt, die entweder in der Rudervorkante oder innerhalb von Knicken mehrteiliger Ruder untergebracht sind. Die Antriebsleistung derartiger Rotoren ist verglichen mit dem erzielbaren Effekt sehr klein. Der Druckseiteneffekt eines Schiffsruders kann durch Flossen verbessert werden, die an der Hinterkante des Ruders zwangsgesteuert oder von innen angetrieben und daher abschaltbar anqeordnet sind.

Zur Trennung von Ruderbiegemoment und Ruderschaftmoment sind Leitkopfruder und Halbschweberuder bekannt. Eine bekannte Ruderlagerung besteht aus einer Hohlwelle, die*das Biegemoment aufnimmt, und aus einer konzentrisch darin verlaufenden Vollwelle, die das Ruderdrehmoment überträgt.

Dem Schiffsruder steht im allgemeinen nur eine begrenzte Lateralfläche zur Verfügung. Oben ist es durch die Gillungslinie und unten durch einen Mindestabstand zur Basis hin der Höhe nach beschränkt. Einer Verlängerung stehen die Hinterkante des Schiffe« und Minimalfrei schlage zum Propeller entgegen,sowie der nachteilige hydrodynamische Einfluß langer Ruder auf den Gradienten der Ruderkraft als Funktion des Ruderwinkels. Die Verorösfiprunq der Lateralfläche allein ist also nicht immer ein qerinn^ter und gangbarer Weg zur Erhöhung der Ruderkräfte.Außerdem wiirden dabei die Anhängewiderstände, das Stahlgewicht und die Rudermomente erheblich qröRer. Die Propulnionsetqenschaften verschlechtern steh wf»qen der damit zwanqsläufiq anwachsenden ProfiIdlcken.

A»!fr«nbr» dr»r vor 1 1 rqpndfn Erfindtinn t r:t pp, r!n

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Ruder für Wasserfahrzeuge, insbesondere für große bis mittelgroße Wasserfahrzeuge und schwimmendes Gerät zu schaffen, welches bei Dienstgeschwindiglceiten wie ein normales Einkörperruder betrieben wird und welches bei Bsdarf und reduzierter Fahrt in Gefahrengebieten und begrenzten Gewässern durch Aktivierung von Ruderelementen in ein Hochleistungsruder mit erhöhter Druckseitenwirkung und mit einer Saugseitenbeeinflussung überführbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Ruder vorgeschlagen, das erfindungsgemäß durch

einen Ruderkörper, der rückseitig mit einer unabhängig von dem Ruderkörper verschwenkbaren Flosse versehen ist, die mittels in dem Ruderkörper oder in der Flosse angeordneten Einrichtungen feststellbar ist, durch mindestens ein als Rotor ausgebildetes aktiviertes Element, das an der Vorderkante des Ruderkörpers und/oder zwischen diesem und der Flosse oder zwischen dem Ruderkörper und einem diesem vorgeschalteten festen Bauwerk, wie Leitkopf od.dgl. angeordnet ist und durch die umlaufende Ausbildung eines jeden Rotors in Abhängigkeit von der Anstellung des Ruders zur Anströmrichtung, wobei die Rotoroberfläche an der Saugseite in Richtung mit der Anströmung bewegbar ausgebildet ist,

gekennzeichnet ist,

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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Ruders besteht darin, daß das Schiffsruder mit von innen angetriebenen und abschaltbaren Elementen versehen ist. Diese zusätzlich aktivierten Elemente bestehen aus Rotoren zur Saugseitenbeeinflussung und aus Flossen zur Erhöhung der Druckseitenwirkung. Dieses Hochleistungsruder verlangt keine besonderen Verstärkungen der Anschlußteile des Ruders und im Schiff, da es bei Dienstgeschwindigkeit als konventionelles Einkörperruder betreibbar ist.Bei Kursfahrt kann sogar nur mit der Flosse gesteuert werden, wobei das arretierte Hauptruder als zusätzliches Totholz wirkt und so die Kursstetigkeit wesentlich erhöht. Erst bei niedrigeren Schiffsgeschwindigkeiten, wenn die Ruderwirkung bekanntlich stark abnimmt, werden Rotor und Flosse aktiviert, so daß die volle Wirkung des Hochleistungsruders ausgenutzt wird. Bei blockiertem Hauptruder kann die angetriebene Flosse als Notruder eingesetzt werden. Liegt das blockierte Hauptruder nicht in der Mittschiffsposition, kann die dadurch entstehende unerwünschte Ruderwirkung durch umgekehrten Rotordrehsinn zumindest teilweise aufgehoben werden, um das Steuern mit der Flosse zu erleichtern. Ein übergroßer Ruderwinkel von mehr als 35° erweist sich außerdem als besonders vorteilhaft.

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Das Ruder gemäß der vorliegenden Erfindung stellt also qeqpn-(Jber den bisher bekannten Ruderanordnungen eine wesentliche Verbesserung dar. Dieses Ruder trägt wesentlich dazu bei, Gefahrensituationen zu beherrschen und verheerende Folgeschäden von Schiffskatastrophen zu vermeiden, die zum Teil auf manqelnde Ruderwirkunq oder Ruderausfälle zurückzuführen sind.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfinduna beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt:

Pig. 1 ein aus einem Ruderkörper mit Flosse und vorgeschaltetem Rotor bestehendes Ruder in einem horizontalen Schnitt,'

Fig. 2 ein aus einem Ruderkörper mit angelenkter Flosse

und einem vorgeschalteten Leitpfosten, zwischen dem und dem Ruderkörper ein Rotor angeordnet ist, bestehendes Ruder in einem horizontalen Schnitt,

Flg. 3 ein aus einem Leitpfosten, Ruderkörper und Flosse bestehendes Ruder, bei dem zwischen dem Leitpfosten und dem Ruderkörper sowie zwischen diesem und der Flosse je ein Rotor anqeordnet ist, In einem horizontalen Schnitt,

FIq. 4 ein aus einem Ruderkörper bestehendes Ruder mit anqelenktpr Flosse und einem zwischen dem Ruderkörper

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und der Flosse angeordneten Rotor in einem horizontalen Schnitt,

Fig. 5 ein Flossen-Schweberuder mit an seiner Vorderkante anqeordnetem Rotor in einer Seitenansicht,

Fiq. 6 ein Flossen-Halbschweberuder mit einem vorderkantig angeordneten Rotor in einer Seitenansicht und

Fig. 7 einen Ruderkörper mit einer Flosse und einer Einrichtung zu deren Feststellung in einem Längsschnitt.

Die in Fig. 1 und 4 dargestellten teilbalancierten Ruder können als Spatenruder oder als Halbschweberuder ausgeführt sein (Fig.5 u. 6). Die Lateral fläche des Ruders kann rechteckig bei konstantem dargestellten Profil sein? sie kann jedoch auch schiefwinklig ausgebildet sein, wobei sich das Profil entsprechend der Änderung der Länge nach im allgemeinen auch in der Dicke ändert. Auch eine Abrundung der Hinterkante der Höhe nach Ist möallch.

In den Fig. 1 bis 4 ist die Anströmrichtung in Bezug zum Ruder durch Pfeile X angedeutet.

Die FIq. 2 und 3 zeigen unbalancierte Ruder, die an ein festes Bauteil anqeschlossen sind. Sind diese Bauteile freir teilend und - wie dargestellt - profiliert atisnebl Idet, so han-

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delfc es sich um sogenannte Leitkopfruder. Ist das Bauteil der Hintersteven eines Schiffes oder eine feste Struktur einer Bohrinsel, einer Plattform oder eines schwimmenden GerStes oder seines Auslegers, so handelt es sich um ein sogenanntes Skegruder. Auch diese Ruder können bezüglich der Lateralfläche rechteckig oder schiefwinklig gestaltet oder an der Hinterkante der Höhe nach abgerundet sein.

Wie die in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausfflhrungsformen des erfindungsgemSß ausgebildeten und mit 10 bezeichneten Ruders zeigen, besteht das Ruder aus einem Ruderkörper, an den eine von innen angetriebene und abschaltbare Flosse angeschlossen ist.

In Fig. 1 ist der Ruderkörper des Ruders 10 mit 11 und die Flosse mit 12 bezeichnet. Zur Verbesserung der Saugseitenstromung bei teilbalancierten Rudern entsprechend Fig. 1 ist ein angetriebener Rotor 15 in der Vorderkante des Ruders vorgesehen (Fig.5). Handelt es sich bei dieser Aus— ffjhrunqsform jedoch um ein Halbschweberuder (Fiq.6), so Ist der Rotor bei einer derartigen AusfUhrungsform nur im beweglichen unteren TpII der Rudervorderkante anqeordnet.

Zur Verbesserung der Strömunqsumlenkung bei den Ausfflhrunqsformen entsprechend Ftq. 3 und .4 ist zwischen dem Ruder-

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körper 31 bzw. 4l und seiner Flosse 32 bzw. 42 ein von innen angetriebener und abschaltbarer Rotor 33 bzw. Ό vorgesehen. Dieser Rotor läuft im eingezeichneten Drehsinn um, wenn das Ruder, wie dargestellt, zur Strömungsrichtung angestellt ist. Bei entgegengesetzter Anstellung ändert sich entsprechend auch der Rotor-Drehsinn.

Entsprechend den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 3 kann dem Ruderkörper 21 bzw. 31 ein Leitkopf bzw. festes Bauteil 24 bzw. 3¹J vorgeschaltet sein. Zwischen dem Ruderkörper 21 bzw. 31 und dem Leitkopf bzw. festen Bauteil 24 bzw. 34 ist dann ein Rotor 25 bzw. 35 angeordnet, dessen Drehsinn in Abhängigkeit von der Anstellung des Ruders zur Anströmrichtung sinngemäß wie bei den vorangehend beschriebenen rückwärtiqen Rotoren 33 bzw. 43 gewählt sind. An der Sauqseite mun sich die Rotoroberflache in Richtunq der Anströmung bewegen.

Sowohl die Rotoren als auch die Flossen sind mittels an sich bekannter Einrichtungen antreib- und abschaltbar. Dip hierfür prforder1ichen Elnrichtunqen können sowohl im Innenraum des Ruderkörpers als auch im Innenraum der Flosse als auch innerhalb des Rotors anaeordnet sein.FlosppnwinkeljFlonsenlänqn und Rotordrehzahl nind nach hydrodynamischen Gesichtspunkten

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dem jeweiligen Einsatzzweck angepaßt. Die selbsttätige Regelung sämtlicher Ruderelemente 1st vorgesehen.

P(Jr das Verschwenken der Flosse 12,22,32 oder 42 ist gemäß Fig. 7 eineAntriebs- und Verstelleinrichtung 140 vorgesehen. Nachstehend wird die Antriebs- und Verstelleinrichtung 140 an dem Ausführungsbeispiel der Flosse 12 beschrieben.

In Fig. 7 ist mit 100 ein Schiffskörper, mit 111 ein Ruderkoker und mit 11 der Ruderkörper bezeichnet, der über einen Ruderschaft 121 mit einer bei 122 angedeuteten Rudermaschine in Verbindung steht. Die Flosse 12 des Ruderkörpers ist bei 132,133 schwenkbar an dem Ruderkorper 11 angeschlossen und um die bei 131 anqedeutete Schwenkachse schwenkbar.

Die Antriebs- und Verstelleinrichtung 140 besteht aus mindestens einem hydraulisch oder elektrisch betriebenen Motor oder aus einem Hydraulikzylinder mit oder ohne nachgeschaltetom Gpf-riobp 145; sir» kann jpdoch auch als Drehflüqelanlaqe oder als Kettentrieb aupqpbildet sein.Die Antriebs- und Vprstellpinrichtunq 140 steht mit in der Zeichnunq nicht daraentrlltpn und im Schiffskörper anqpordneten Steuereinrichtunqen In Vprblndunq.

Ferner ist die Ruderflosse 12 mittels einer Verriegelungseinrichtung 150 und 150a feststellbar, die es ermöglicht, dip Ruderflosse 12 so festzustellen, daß die Flosse eine parallel zum Ruderkörper 11 liegende Stellung einnimmt. Durch die Verriegelungsmöglichkeiten ist die Schaffung eines Elnkörper-Ruders möglich. Die Verrieqelunqseinrichtunq kann Irdoch auch pxfprn vorqnsphpn sein.

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Jede Ruderflossenverriegelungseinrichtung 150 bzw. 150a besteht aus vorzugsweise hydraulisch betriebenen Verriegelungsbolzen, Sperrklinken, Band- oder Kettenbremsen od.dgl. 151« Der hierfür vorgesehene Hydraulikzylinder steht über eine Leitung 153 mit einem entsprechend ausgebildeten Antriebs- und Steuerorgan 154 in Verbindung. Der Verriegelungsbolzen 151 der Verriegelungseinrichtung 150 bzw. 150a ist in eine entsprechend ausgebildete Bohrung 155 in dem Ruderkörper 11 einfahrbar, wenn die Ruderflosse 12 festgestellt werden soll. Für den Fall, daß die Hydraulik für die Verriegelungsbolzen 151 ausfällt, 1st eine selbsttätige Verriegelung der Ruderflosse 12 mit dem Ruderkörper 11 möglich. Hierfür ist für den Verriegelungsbolzen 151 eine Vorspannung mittels einer Druckfeder 152 vorgesehen, die bei Ausfall der Hydraulik zur Betätigung des Verriegelungsbolzens 151 diesen in die Verriegelungsstellung überführt. Die Gesamtanordnung und Ausbildung der Verriegelungsvorrichtung 150 bzw. 150a ist dergestalt, daß der Verriegelungsbolzen 151 in der eingefahrenen Stellung die Druckfeder 152 beaufschlagt und diese zusammenpreßt. Die Hydraulik hält den Verriegelunqsbolzen 151 solange in dieser Stellung wie die Ruderflosse 12 frei beweglich ist. Bei Ausschalten der Hydraulik wird der Verriegelungsbolzen 151 mittels der sich ausdehnenden Druckfeder 152 in die Verriegelungsstellung gefahren. Das Ein- und Ausfahren des Verriegelungsbolzens 151 kann jedoch auch ausschließlich mittels der hydraulischen Antriebseinrichtung

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erfolgen. Auch andere technische Lösungen sind möglich. Die Anzahl der verwendeten Verriegelungseinrichtungen richtet sich jeweils nach der Höhe des Ruderkörpers. Es wird jedoch mindestens von einer Verriegelungseinrichtung ausgegangen werden.

Die Antriebs- und Verstelleinrichtung 140 für die Ruderflosse 11 braucht nicht in der Ruderflosse selbst untergebracht zu sein. Es besteht auch die Möglichkeit, die Antriebs- und Verstelleinrichtung 140 in dem Ruderkörper 11 anzuordnen. In gleicher Weise wie die Antriebs- und Verstelleinrichtung kann auch die Verriegelungseinrichtung 150 bzw. 150a in dem Ruderkörper 11 vorgesehen sein, so daß dann die Verriegelungsbolzen der Verrieqelunqseinrichtungen 150 bzw. 150a in die Ruderflosse 12 eingefahren werden. Auch besteht darüber hinaus die Möglichkeit, die Antriebs- und Verstelleinrichtung 140 so anzuordnen, dan eine direkte Kraftiibertraqung auf die Schwenkachse 131 für die Flosse 12 erfolgt.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Ruder für Wasserfahrzeuge und schwimmendes Gerät, gekennzeichnet durch einen Ruderkörper (11,21,31,41), der rückseitig mit einer unabhängig von dem Ruderkörper verschwenkbaren Flosse (12,22,32,42) versehen ist, die mittels in dem Ruderkörper oder in der Flosse angeordneten Einrichtungen (150,15Oa) feststellbar ist, durch mindestens ein als Rotor (15,25,35,45) ausgebildetes aktiviertes Element, das an der Vorderkante des Ruderkörpers (11) und/oder zwischen diesem (41) und der Flosse (42) oder zwischen dem Ruderkörper (21,31) und einem diesem vorgeschalteten festen Bauwerk, wie Leitkopf od.dgl. (24,34) angeordnet ist, und durch die umlaufende Ausbildung eines jeden Rotors (15,25,35,33,43) in Abhängigkeit von der Anstellung des Ruders zur Anströmrichtung, wobei die Rotoroberfläche an der Saugseite in Richtung mit dor Anströmung bewegbar ausgebildet ist.

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2. Ruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dan bei als Halbschweberuder ausgebildeten Rudern der Rotor (15) im beweglichen unteren Teil der Rudervorderkante angeordnet ist.

3. Ruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ruderkörper (21,31) ein festes Bauwerk, wie Leitkopf od.dgl. (24,34) vorgeschaltet ist, und daß zwischen diesem und dem Ruderkorper (21,31) ein Rotor (25,35) vorgesehen ist.

4. Ruder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ruderkorper (31) und der Flosse (32) ein weiterer Rotor (33) angeordnet ist.

5. Ruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ruderkorper (41) und der Flosse (42) ein Rotor (43) vorgesehen 1st.

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