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Die Erfindung betrifft ein Propellerruder für Schiffe,
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insbesondere für Segelyachten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Das erfindungsgemäße Propellerruder bildet eine Manövrierhilfe, welche
von der Ausrichtung der Schraubenwelle abhängige Kräfte auf den Schiffskörper ausübt
und dadurch z.B. das Manövrieren des Schiffes in engen Einfahrten erleichtert. Solche
Manövrierhilfen unterscheiden sich im wesentlichen durch die geringere Leistung
von Propellerrudern, deren Schrauben als Schiffsantrieb verwendet werden.
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Das erfindungsgemäße Propellerruder ermöglicht durch die Einziehbarkeit
eine verhältnismaßig geringfügige Verminderung des Fahrwiderstandes des Schiffes
nach Einbau der Propellerruderanlage, weil das Laufrad einschließlich der mit ihm
verbundenen Teile im toten Wasser des Brunnens liegt, wenn die Manövrierhilfe außer
Betrieb ist.
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Die Erfindung geht von einem bekannten Propellerruder aus, dessen
Schrauben entweder um die Achsen der Antriebswelle beim Manövrieren schwenkbar ist,
um mit der Richtung der von der Schraube gelieferten Kräfte die notwendigen Bewegungen
des Schiffes steuern zu können. Bei anderen Ausführungsformen dieser Propellerruder
ist die Schraubenwelle in einer festgelegten Richtung quer zur Schiffsachse orientiert
und liefert daher nur in dieser Richtung Manövrierkräfte. Bei diesen Propellerrudern
wird ein Kaplan-Laufrad verwendet. Hierbei ist der von den Schaufelspitzen beschriebene
Schaufelkreis des Laufrades derart auf den lichten Querschnitt des Brunnenschachtes
abgestimmt, daß das Schaufelrad unabhängig von seiner Schaufelstellung in den Brunnenschacht
eingezogen werden kann, sobald die Manövrierhilfe außer Betrieb ist.
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Dadurch ergibt sich ein verhältnismäßig großer Schachtdurchmesser
des Brunnens, welcher den Raumbedarf für die im Schiff unterzubringenden Teile der
Propellerruderanlage und außerdem die Brunnenöffnung im Schiffsrumpf vergrößert.
Der erhöhte Platzbedarf im Schiffsinnern beschränkt derartige Propellerruder bislang
auf Spezialschiffe, insbesondere für die Off-shore-Technik, wie Rohrleger, Feuerlöschschiffe,
Schwimmkräne o.dgl., in denen die Beschaffung des erforderlichen Raumes in der Regel
keine Schwierigkeiten bereitet. Bei solchen und ähnlichen Fahrzeugen wirkt sich
auch die verhältnismäßig große Brunnenöffnung unter der Wasserlinie -in der Regel
nicht in nennenswertem Maße nachteilig aus. Wenn jedoch solche Propellerruder in
kleine und schnelle Schiffe, wie z.B. Segelyachten eingebaut werden sollen, bereitet
ihre Uncerbringung im Schiffsinneren erhebliche Schwierigkeiten und die Brunnenöffnung
verursacht zahlreiche Stabilitätsprobleme und Geschwindigkeitseinbußen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Propellerruder
der bezeichneten Art den Raumbedarf entscheidend zu vermindern und die Anlage so
zu vereinfachen, daß sie auch in kleinen und schnellen Schiffen unter Berücksichtigung
der jeweils vorgegebenen räumlichen Verhältnisse eingebaut werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Zweckmäßige
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Gemäß der Erfindung besteht das Laufzeug des Propellerruders aus einer
zweischaufligen Schraube. Die Abmessungen der Schraube, d.h die Breite der Projektion
der Schaufeln
und des Schaufelkopfes auf die Drehebene der Schraube
ist so gewählt, daß sich die Möglichkeit ergibt, den Brunnenschachtquerschnitt unter
den Durchmesser des Schaufelkreises zu reduzieren. Da man erfindungsgemäß andererseits
das Einziehen mit angehaltener Schraube und nach Kontrolle der Schaufelstellung,
d.h. erst dann vornimmt, wenn die Schaufelzapfen im wesentlichen koaxial zur Brunnenachse
verlaufen, können trotz des engen Schacht es Kollisionen der Schaufeln in Schachtwänden
und eine Vereitelung der Einziehbewegung durch Festsetzen der Schaufeln am unteren
Brunnenrand vermieden werden.
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Vorzugsweise und gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung
kontrolliert man die Schaufelstellung über den Drehwinkel der Antriebswelle, indem
man zu diesem Zweck eine geeignete Übersetzung im Winkelgetriebe wählt, die Gegenstand
des Anspruches 2 ist.
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Es ist ferner zweckmäßig, den Schaufeln ein allgemein gesehen linsenförmiges
Profil zu geben, weil dann durch Umsteuern des Antriebes die Richtung der Manövrierkraft
schnell umgekehrt werden kann und sich eine Schwenkbarkeit des Laufzeuges um die
Achse der Antriebswelle in vielen Fällen erübrigt. Zweckmäßig baut man dann allerdings
das Propellerruder im Bug des Schiffes ein.
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Das erfindungsgemäße Propellerruder ermöglicht auf diese Weise einen
engeren Schacht, der sich unter beschränkten Raumverhältnissen leichter unterbringen
läßt und der in der Regel eine vergleichsweise kleine Öffnung unter der Wasserlitie
des Schiffes voraussetzt. Diese Reduzierungen der Abmessungen des neuen Propellerruders
werden
auf eine Weise erreicht, welche weder die Querschnittsform des Brunnenschachtes
noch die Neigung des Brunnens in den Längsebenen des Schiffes festlegt bzw.
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ausschließt. Man kann daher das neue Propellerruder insbesondere in
Sportbooten und ähnlichen Fahrzeugen in einem jeweils freien Raum des Schiffsinneren
einbauen und hat darüberhinaus die Möglichkeit, die Umrißform der Brunnenöffnung
und deren Lage im Schiffskörper weitgehend so zu wählen, wie es aufgrund statischer
und anderer Gesichtspunkte am günstigsten erscheint. Dadurch ist es möglich, bei
den erwähnten Fahrzeugen die Manövrierfähigkeit, insbesondere auf engen Liegeplätzen
entscheidend zu verbessern.
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Die Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen
Figur 1 in abgebrochener Darstellung der Schiffsaußenhaut und in einer Ansicht das
erfindungsgemäße Propellerruder, Figur 2 in der Figur 1 entsprechender Darstellung
eine Stirnansicht des Propellerruders, Figur 3 in der Figur 1 entsprechender Darstellung
das Propellerruder mit ausgefahrenem Laufzeug, Figur 4 den Gegenstand der Figur
3 in einer der Figur 2 entsprechenden Darstellung und Figur 5 eine schematische
Draufsicht auf eine Segelyacht beim Manövrieren mit dem Propellerruder.
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Gemäß der Darstellung der Figur 5 ist das Schiff 1 mit einem Hilfsantrieb
ausgerüstet, dessen Schraube 2 am Heck des Schiffes liegt und reversiert werden
kann, so daß das Schiff in Richtung des Doppelpfeiles 3 Vorwärts-und Rückwärtsfahrt
aufnehmen kann.
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Im vorderen Teil des Schiffes, nämlich im Schiffsbug ist ein allgemein
mit 4 bezeichnetes Propellerruder untergebracht, das zunächst anhand der Figuren
1 bis 4 näher erläutert wird.
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In der Schiffshaut 5 unterhalb der Wasserlinie des Schiffes und gemäß
dem dargestellten Ausführungsbeispiel in unmittelbarer Nähe des Kiel es 6 ist eine
Aussparung 7 vorgesehen, welche gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine
kreisförmige Begrenzungslinie aufweist. Mit der Schiffshaut ist über eine Kehlnaht
8 ein Blechzylinder 9 verschweißt, welcher gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel
bei Normallage des Schiffes senkrecht steht. Der Zylinder 9 begrenzt einen Schacht
10 und bildet einen Brunnen, der allgemein mit 11 bezeichnet ist.
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Der im Schiffsinnern 12 liegende innere Brunnenrand 14 trägt einen
Deckel 15 mit zwei nebeneinander liegenden Aussparungen 16 bzw. 17 und eine seitlich
auskragende Konsole 18. Diese dient zur Aufhängung des elektrischen Getriebemotors
19 über Anker 20. Die Abtriebswelle 21 ist mit einem Kupplungskopf 22 versehen.
Die andere Kupplungshälfte 27 ist in Figur 1 entkuppelt dargestellt, wobei eine
30genzahnkupplung angedeutet ist.
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Die Kupplungshälfte 27 sitzt an der Antriebswelle 28 einer allgemein
mit 29 bezeichneten Transmission. Hierbei handelt es sich insbesondere um einen
Riementrieb,
wobei die Riemenscheiben nicht dargestellt sind.
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Die Abtriebsriemenscheibe des Riementriebes 29 sitzt auf einer Antriebswelle
30, welche in einem Schutzrohr 31 verlegt ist. Sie ist mit einem Stumpf aus dem
Gehäuse 32- des Riementriebes 29 herausgeführt. Der Wellenstumpf trägt eine Scheibe
34, welche die Drehstellung der Antriebswelle 30 inl Schutzrohr 31 erkennen läßt-Parallel
zum Schutzrohr 31 ist ein Rohr 35 verlegt, das einerseits an das Gehäuse 32 des
Riementriebes 29 und andererseits über eine Konsole 36 an das Schutzrohr 31 angeschlossen
ist und eine Drehmomentenstütze bildet.
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Die Rohre 31 und 35 sind durch die Aussparungen 16 und 17 im Deckel
15 hindurchgeführt und nach außen, d.h.
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zum Schiffsinneren 12 hin abgedichtet. Dazu dienen Ringdichtungen
25 und 26, die im Deckel 15 und in einem aufgesetzten Verschluß 38 untergebracht
sind.
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Die Rohre 31 und 35 sind ferner durch eine Lagerscheibe 39 hindurchgeführt,
die mit Ringen 40 und 41 an der Innenwand des Schachtzylinders 9 spielfrei anliegen.
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An der Spitze des Rohres 31 befindet sich ein Schachtdeckel 42, d.h.
ein entsprechend der Schiffshaut 5 gekrümmter Blechabschnitt mit dem Umriß der Schachtöffnung
7, der jedoch nicht abgedichtet ist, so daß in dem Brunnen Totwasser steht, wenn
das Schiff zu Wasser gelassen ist. Die Scheibe 39 kann überflutet werden, weil der
Deckel alle notwendigen Dichtungen für einen wasserdichten Schachtverschluß aufweist.
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In einem Gehäuse 43, das unterhalb des Kolbens 39 am Rohr 31 befestig
ist, befindet sich ein nicht dargestelltes Winkelgetriebe. Die Abtriebswelle des
Winkelgetriebes
ist die Schraubenwelle 48, auf der der Kopf 44
angebracht ist, von dem jedoch nur die Schraubennabe sichtbar ist. Die allgemein
mit 47 bezeichnete Schraube ist zweiflügelig ausgebildet, d. h.sie besitzt je eine
Schaufel 45 bzw. 46, deren nicht dargestellte Schaufel zapfen ausgefluchtet sind
und koaxial zur Antriebswelle 30 verlaufen.
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In der Darstellung der Figur 4 ist bei 50 der von den Schaufelaußenkanten
51 bzw. 52 beim Umlauf der Schraube 47 beschriebene Schaufelkreis dargestellt. Die
Darstellung gibt die Schaufeln bzw. ihre Projektion auf die Schraubendrehebene wieder.
Das gilt auch für den Kopf 44 bzw. die Nabe, deren Durchmesser D im dargestellten
Ausführungsbeispiel die größte Breite des aus dem Kopf und den Schaufeln 45, 46
bestehenden Gebildes wiedergibt. Das hieraus bestehende Laufrad 47 hat demnach in
der erwähnten Projektion eine Maximalbreite, die dem Durchmesser D entspricht. Die
Schraube ist auf den Brunnenschacht 10 wie folgt abgestimmt: Die größte Breite D
ist unter Berücksichtigung der erforderlichen Toleranzen geringer als die Dimension
B des lichten Brunnenschachtquerschnittes, in der die Drehebene der Schraube liegt,
sobald die Schraube in den Schacht eingezogen ist. Diese Dimension B stimmt daher
nicht mit dem Durchmesser d des Schachtes 10 (Figur 2) überein, weil die Drehebene
der Schraube parallel zur Mittelebene des Schachtes liegt.
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Andererseits sind die Dimension B und gemäß dem Ausführungsbeispiel
auch der lichte Durchmesser b des Schacht es kleiner als der Durchmesser A des in
Figur 4 wiedergegebenen Schaufelkreises. Dadurch wird der Schacht 10 sehr eng und
ermöglicht das Einziehen
der Schraube nur, wenn diese in der aus
Figur 1 ersichtlichen Stellung festgehalten ist. In dieser Stellung liegen die nicht
dargestellten Schaufel zapfen der Schaufeln 45, 46 in einer koaxial zur Mittelachse
des Schachtes 10 verlaufenden Fluchtlinie. Stehen sie dagegen quer, so läßt sich
die Schraube 47 nicht einziehen.
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In dem in den Figuren 1 und 2 wiedergegebenen Betriebszustand des
Propellerruders, bei dem die Schraube 47 nach Figur 2 in den Schacht 10 eingezogen
ist,werden das Rohr 31 und/oder das Rohr 35 mit Hilfe eines Knebels 59 einer Klemmvorrichtung
60 in der aus den Figuren 1 und 2 wiedergegebenen Stellung festgestellt, so daß
der Schachtdeckel 42 die Außenhaut 5 über die Öffnung 7 fortsetzt und die Schraube
47 im Totwasser des Schachtes 10 ruht. Im Schiffsinnern 12 sorgt die Scheibe 39
für einen wasserdichten Abschluß.
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Soll das Schiff mit dem Ruderpropeller zusätzlich manövriert werden,
wird durch Lösen des Knebels 59 und Öffnen der Klemmvorrichtung 60 das Gehäuse 29
so weit abgesenkt, daß die Kupplungshälften 27 und 22 in Sngriffsstellung verbracht
werden, so daß der Getriebemotor 19 die Welle über den Riementrieb im Gehäuse 29
antreiben kann. Der Kolben 39 behält seine Stellung im Schacht 10 bei, jedoch wird
der Schachtdeckel 42 abgehoben und die Schraube 47 taucht in das Unterwasser des
Schiffes ein. Wie sich aus der Darstellung der Figur 4 ergibt, ist das Profil 63
beider Schaufeln symmetrisch zur Profilsehne S. Infolgedessen erzeugt das Profil
keinen Auftrieb. Wird der Antrieb 19 reversiert, so ergibt sich eine Umkehrung des
von der Schraube erzeugten Strahles.
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Im einzelnen ergeben sich die Verhältnisse aus der Darstellung der
Figur 5: Hierbei ist angenommen, daß das Schiff 1 durch einen äußeren Einfluß, der
durch einen Pfeil 64 dargestellt ist, welcher beispielsweise eine Windboe wiedergibt
in die durch den Pfeil 65 wiedergegebene Richtung abgetrieben wird. Durch Einschaltung
der im Bug des Schiffes 1 untergebrachten Ruderanlage wird das Schiff in Richtung
des Pfeiles 66 manövriert, so daß es einwandfrei in die bei 68 wiedergegebenen Begrenzungen
seines Liegeplatzes 67 einlaufen kann.
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Auf dem Stumpf der Welle 30, die aus dem Gehäuse 29 des Riementriebes
herausgeführt ist (Figur 3), sitzt die Scheibe 35tdreeinen nicht dargestellten Zeigeraufweistw
welcher auf eine ebenfalls in den Figuren nicht wiedergegebene Marke des Getriebegehäuses
29 eingestellt werden muß und dann die Stellung der Schraube 47 anzeigt, die aus
der Darstellung der Figur 3 hervorgeht.
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Zu diesem Zweck ist das Winkelgetriebe 43 mit einer Übersetzung versehen,
die zwischen 2 : 1 bis 1 : 3 liegen kann. Allgemein gesehen ist die Gesamtuntersetzung
der Antriebswelle 30 gegenüber der Propellerwelle 44 ein Quotient zweier ganzer
Zahlen, der nicht größer als 2:1 = 2 ist. Infolgedessen ergibt die Einstellung des
Zeigers auf die Marke mit hinreichender Genauigkeit diejenige Stellung der Schraube
wieder, in der das Laufzeug in den Schacht 10 ohne Gefahr von Kollisionen ein- und
läßt sich ausgefahren werden kann. über einen gerändelten Teil 69 der Scheibe /
die Antriebswelle auch festhalten, so daß sich die Schraube 47 während des Einziehens
in den Schacht beim Ausschieben nicht drehen kann, bis sie im Freiwasser liegt.
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Gemäß der dargestellten Ausführungsform und infolge des kreisförmigen
Schachtquerschnittes ist die Scheibe 39 im Schachtrohr 9 drehbar. Auch der Deckel
15 kann auf dem Schachtrohr 9 in seiner Ebene gedreht werden.
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Infolgedessen kann auch die Schraube 47 im Freiwasser geschwenkt werden,
so daß die Reaktionskräfte der Schraube entsprechend steuerbar sind.
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Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Schachtrohr
9 aber auch einen polygonalen Querschnitt aufweisen. Dann sind die Scheibe 39 und
der Deckel 15 nicht drehbar. Zweckmäßig wird dann die Richtung der Schraubenwelle
quer zur Mittelebene des Schiffes ausgerichtet. Je nach Drehrichtung der Schraube
47 ergibt sich dann eine Manövrierkraft.
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Ferner kann anstelle des Winkelgetriebes auch der Riementrieb eine
solche Übersetzung aufweisen, welche die Anbringung einer Beobachtungsscheibe auf
der langsam drehenden Welle des Riementriebes ermöglicht. Beide Möglichkeiten können
auch gleichzeitig verwirklicht werden.