DE3009387A1 - Ruderanordnung fuer schiffe - Google Patents

Ruderanordnung fuer schiffe

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DE3009387A1
DE3009387A1 DE19803009387 DE3009387A DE3009387A1 DE 3009387 A1 DE3009387 A1 DE 3009387A1 DE 19803009387 DE19803009387 DE 19803009387 DE 3009387 A DE3009387 A DE 3009387A DE 3009387 A1 DE3009387 A1 DE 3009387A1
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DE
Germany
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rudder
propeller
arrangement according
screw
rudder arrangement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19803009387
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English (en)
Inventor
Herbert Prof. Dr.-Ing. 5100 Aachen Schneekluth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Paul Lindenau & Co KG Schiffswerft und Maschinenfabrik GmbH
Original Assignee
Paul Lindenau & Co KG Schiffswerft und Maschinenfabrik GmbH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06Steering by rudders
    • B63H25/38Rudders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06Steering by rudders

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Ruderanordnung für Schiffe
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Ruderanordnung für Schiffe mit einem dem Ruder zugeordneten Propeller bzw. einer Propellergruppe im Heckbereich.
  • Es ist bekannt, zum Steuern und Kurshalten Ruder vorzugsweise hinter einem Propeller im Propellerabstrom anzuordnen. Die Anordnung wird meist so getroffen, daß sich die Ruderachse und die Verlängerung der Propellerwelle schneiden. Durch diese Anordnung wird erzielt, daß durch die Beaufschlagung mit dem Propellerabstrom eine intensive Ruderwirkung eintritt.
  • Diese bekannten Ruderanordnungen mit den entsprechenden Abwandlungen haben den Nachteil, da3 für die Anordnung von Ruder und Propeller eine relativ große Länge beansprucht wird und somit häufig der Propellerdurchmesser durch den vorhandenen Raum bestimmt wird. d.h. der Hinterschiffsboden bzw. die Gillung schränkt die zur Yerçü=anz stehende Hohe und damit den Durchmesser des Propellers ein. Weiterhin wird auch der Freischlag, der Abstand zwischen Propellerflügelspitzenkrels und Gillung, klein. Hierdurch werden Druck.mpulse auf den Schiffskörper übertragen, die Vibrationen auslösen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ruderanordnung mit einfachen Mitteln zu schaffen, die einen relativ weit im Heckbereich angeordneten Propeller mit einem guten Propulsionsgütegrad ermöglicht und zusätzlich eine Dämmung der Schallabstrahlung gewährleistet.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der Propeller bzw. eine Propellergruppe zwischen zei Rudern angeordnet ist und der Abstand zwischen Propellerflügelspitzenkreis und Jedem Ruder in der Stellung für die Geradeausfahrt höchstens 18 % des Propellerdurchmessers betragt.
  • Der Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß durch die parallele Anordnung von Propeller und Ruder ei sehr weit hinten im Heckbereich liegende Lösung mit nstigen Anströmverhä.ltnissen für den Propeller möglich wird. Pamit ist es nunmehr auch durchführbar, große Propellerfreischlage vom Schiffskörper zu erreichen und die Gefahr von auftretenden Vibrationen zu reduzieren sowie einen hohen Propulsionsgütegrad zu erreichen, de aus einem höheren Propellerwirkungsgrad und einem höheren Schiffseinflußgrad resultiert. Der bessere Propellerwirkungsgrad kann durch einen gro3en Propellerdurchmesser ermöglicht werden. Auch bei Propellern, die den Kiel unterschlagen, kann das Maß des Unterschlags zu Gunsten der Sicherheit gegen Grundberührung reduziert werden.
  • Die Wasserlinien des Schiffskörpers können zusätzlich im Propellerbereich zur Widerstandereduktion schlanker auslaufen. Ebenfalls ist es möglich, die Wartungsfreundlichkeit zu erhöhen, da zum Ausbau der Propellerschwanzwelle das Ruder nicht mit ausgebaut zu werden braucht. insbesondere bei hoch belasteten Propellern wird durch das parallel angeordnete Ruder eine Verbesserung des Gütegrades der Anordnung erzielt, die auch zur Vermeidung von Kavitation am Ruder führt. Zusätzlich wird die Schallabstrahlung durch die angeordneten Ruder gedämme, wobei dieser Aspekt insbesondere bei Schiffen der Marine von Bedeutung ist.
  • Es besteht zwar zur Erzielung äquivalenter Steuereigenschaften zu den bekannten Anordnungen der Nachteil, daß die Gesamtruderfläche größer sein muß und für die vorgeschlagene Ruder-Propeller-Anordnung das Heck relativ breit sein muß. Es ist aber möglich, diese Nachteile dadurch auszugleichen, daß die Ruder näher an den Propeller herangeruckt werden.
  • Zur Vermeidung zu starker Drucklmoulse auf die Ruder können diese so - nach hinten konvergierend -angestellt werden, daß sie die Strömung im Bereich der seitlichen Propellerflügelspitzen beschleunigen und damit die Ruder-nahen Propellerbereiche entlasten.
  • Die von jedem Propelleroiattegment ausgehenden Drucimpulse hängen von der Verdrängungswirkung des Blattes und von erzeugtem Auftrieb ab. Die Verdrängungswirkung ist eine Funktion der Blattdicke, der Auftrieb ist in erster Näherung proportional dem Profilanstellwinkel. Der Profilanstellwinkel hängt von der axialen Anströmgeschwindigkeit des Propellers ab. Bel hoher axialer Anströmgeschwindigkeit des Propellers sind Profil-Anstellwinkel sowie der Auftrieb klein und umgekehrt.
  • Werden nun die Ruder - zwischen denen der Propeller angeordnet ist - so nach hinten konvergierend angeordnet, daß sie den Propellerzustrom seitlich beschleunigen, dann wird der Propeller in dem beschleunigten Geschwindigkeitsbereich entastet. Damit werden auch die von diesem Bereich ausgehenden Druckimpulse reduziert. Es ist so nun möglich, den Abstand der Ruder vom Propellerflügelspitzenkrels relativ klein zu halten.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die dem Propeller zugewandte Ruderfläche mindestens teilweise eine Perforation aufweist. Hierdurch wird eine Vergrößerung der Rauhigkeit des Puders erzielt, die eine Grenzschichtverdickung zur Folge hat. Die Grenzschichtverdickung wirkt für die Umströmung wie eine Profilverdickung, so da? die Propellerflügelspitzen im Bereich der Ruder init höherer axialer Anströtngeschwindigkeit beaufschla werden und damit ebenfalls eine Flügelspitzenentlastung erzielt wIrd.
  • Hinzu kcomb, daß durch die Perforation die Rudermasse des geflu+eten Raums gröber wird.
  • Um eine zusätzliche Dämmung der Schallabstrahlung zu erzielen, wird vorgeschlagen, daß die dem Propeller zugewandte Ruderfläche mindestens teilweise einen schallabsorbierenden Belag aufweisen.
  • Zur Reduktion des maximalen Ruderdrehmentes wird vorgeschlagen, daß die Ruder eine Drehachse außerhalb der Skelettlinie an der dem Propeller zugewandten Seite aufweisen.
  • Zur weiteren Entlastung des Schaftdrehmomenes ist vergesehe, d die Ruder eir.e gekrümmre Skelettlinie ausweisen, wobei die Konvexseite dem Propeller zuewandt ist.
  • Weiterhin ist vorgesehen, daß die Drehachsen der Ruder nach oben konvergierend angeordnet sind. Hierdurch wird eine strömungsgünstige Anorndung geschaffen.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß zwischen den Propeller ein zusätzliches Ruder angeordnet ist. Hierbei kann der Abstand des zusätzlichen ders zum Propellerflügelspitzenkrels größer als 18 % des Propellerdurchmessers sein.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Ruderanordnung in einem Einschraubenschiff; Fig. 2 eine Ruderanordnung in einem Zweischraubenschiff; Fig. 3 ein Geschwindigkeitsschaubild für ein Propellerblattsegment bei großer axialer Anströmgeschwindigkeit und Fig. 4 ein Geschwindigkeitsschaubild gemäß Fig. 3 unter gleichen Bedingungen mit kleiner axialer Anströmgeschwindigkeit.
  • In Fig 1 und 2 ist dargestellt, daß die Propeller 1 zwischen zwei Rudern 2 angeordnet sind. Die Ruder 2 sind dabei um Ruderachsen 3 verstellbar. In Fig. 2 ist die Antriebswelle 5 für die Propeller 1 mit einer Wellenhose als Grimm'sche Welle ausgeführt.
  • Zwischen Propellerflügelspitzenkreis und Ruderinnenfläche ist ein Abstand 4 vorhanden.
  • Zum besseren Verständnis wurde eine Wasserlinie 6 als Horizontalschnitt durch den Schiffskörper in Höhe von der Wellenmitte und die Deckskontur 7 angegeben.
  • Für die Geradeausfahrt ist es zweckmäßig, die beiden Ruder 2 in eine konvergierende Einstellung zu bringen, so daß sie bei Geradeausfahrt einen geringeren Widerstand haben als bei paralleler Einstellung. Auch die Andrehfähigkeit wird in dieser Stellung verbessert.
  • Um die Flügelspitzenentlastung durch Konvergenz der Ruder zu zeigen, wird auf die Geschwindigkeitsschau bilder mit unterschiedlichen axialen Anströmgeschwindigkeiten gemäß Fig. 3 und 4 verwiesen. In diesen Schaubildern bedeutet: VA Propelleranströmgeschwindigkeit gleich Schiffsgeschwindigkeit minus Nachstromgeschwindigkeit UA axiale Komponente der Zusatzgeschwindlgkeit durch die Zirkulation UT tangentiale Komponente der Zusatzgeschwindigkeit w1 von der Zirkulation ungestörte Anströngeschwindigkeit w wirksame Anströmgeshwindigkeit Wr Umfangsgeschwindigkeit des Zylinderschnittprofils n Drehzahl P Steigung des Profils ß wahre Steigungswinkel", Anströmwinkel, wenn durch das angeströmte Profil die Strömung nicht beeinflußt wird Bi induzierte Anströmwinkel bei Berücksichtigung der Zirkulation Profilanstellwinkel, bezogen auf die wirksame Anströmrichtung.

Claims (7)

  1. Patentansprüche 1. Ruderanordnung für Schiffe mit einem dem Ruder zugeordneten Propeller bzw. einer Propellergruppe im Heckbereich, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (1) bzw. die Propellergruppe zwischen zwei Rudern (2) angeordnet ist und der Abstand (4) zwischen Propellerflügelspitzenkreis und Jedem Ruder (2) in der Stellung für die Geradeausfahrt höchstens 18 % des Propellerdurchmessers beträgt.
  2. 2. Ruderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Propeller (1) zugewandte Ruderfläche mindestens teilweise eine Perforation aufweist.
  3. 3. Ruderanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Propeller (1) zugewandte Ruderfläche mindestens teilweise einen schallabsorbierenden Belag aufweist.
  4. 4. Ruderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruder (2) eine Drehachse (3) außerhalb der Skelettlinie an der dem Propeller (1) zugewandten Seite aufweisen.
  5. 5. Ruderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruder (2) eine gekrümmte Skelettlinie aufweisen, wobei die Konvexseite dem Propeller (1) zugewandt ist.
  6. 6. Ruderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen (3) der Ruder (2) nach oben konvergierend angeordnet sind.
  7. 7. Ruderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit mehreren Propellern, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Propellern (1) ein zusätzliches Ruder angeordnet ist.
DE19803009387 1980-03-12 1980-03-12 Ruderanordnung fuer schiffe Withdrawn DE3009387A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018069899A (ja) * 2016-10-28 2018-05-10 ジャパン・ハムワージ株式会社 二枚舵操舵システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018069899A (ja) * 2016-10-28 2018-05-10 ジャパン・ハムワージ株式会社 二枚舵操舵システム

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