DE3245125C2

DE3245125C2 - Leitvorrichtung für ein Ruder

Info

Publication number: DE3245125C2
Application number: DE3245125A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kobe Okamoto; Akira Akashi Tanaka; Tadao Kakogawa Yamano; Yasuki Miki Yamashita
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1981-12-08
Filing date: 1982-12-07
Publication date: 1987-03-05
Also published as: GB2111007A; DE3245125A1; GB2111007B; NO154262B; NO154262C; NO824120L

Abstract

An einem Ruder (2c) ist ein Leitkörper (6c) befestigt, der im wesentlichen axial zu einem vor dem Ruder angeordneten Schiffspropeller ausgerichtet ist. Der Schiffspropeller hat eine Haube (18) am hinteren Ende der Propellernabe (20). Das Ruder (2c) ist zumindest nahe seinem oberen Teil an einem Glied (4c) gelagert, das vom Schiffskörper nach unten ragt und nur oberhalb des Leitkörpers (6c) liegt. Der Leitkörper hat einen maximalen Durchmesser, der größer als der der Propellernabe (20) ist. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Antriebs ist das vordere Ende des Leitkörpers (6c) an oder vor dem hinteren Ende der Propellerhaube (18) angeordnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs, wie sie aus der GB-PS 7 62 445 oder FR-PS 9 69 115 bekannt ist.
Danach ist es bekannt, an einem Ruder einen Leitkörper zu befestigen, der als Verdickung oder Bulbus in Form eines Tropfens oder einer Birne ausgebildet ist. Er wird unmittelbar hinter dem Propeller eines Schiffes oder Wasserfahrzeugs angeordnet und bewirkt eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Schiffsantriebs bei entsprechender Formgebung und Bemessung. Im allgemeinen hat dieser Leitkörper einen maximalen Durchmesser, der größer als der der Propellernabe ist.
Fig. 1 stellt ein bekanntes G-Heck mit einem Ruder 2 dar, das oben an einem hornförmigen Sporn 4 und unten gelagert ist. Ein herkömmlicher birnenförmiger Leitkörper 6 der gattungsgemäßen Art ist am Ruder 2 befestigt und axial mit dem Propeller 8 ausgerichtet.
Bekanntlich nimmt die Einsparung der Antriebsleistung mit der Annäherung des Ruder-Leitkörpers an den Propeller zu.
Fig. 2 zeigt ein anderes Heck mit einem Ruder 2 a, das an einem Träger 4 a (Steven) gelagert ist, der zwischen dem Ruder 2 a und dem Propeller 8 a liegt. Ein anderer herkömmlicher Leitkörper 6 a der gattungsgemäßen Art ist dicht bei dem Propeller 8 a angeordnet, und zwar durch Unterteilung des Leitkörpers in einen hinteren oder Hauptteil 10, der am Ruder 2 a befestigt ist, und einen vorderen Teil 12, der am Träger 4 a befestigt ist.
Bei einem Balance-Ruder, z. B. einem G-Ruder (Fig. 1) oder einem Halb-Balance-Ruder, z. B. einem Seeschiffsruder, das keinen Ruderträger, wie den Träger 4 a nach Fig. 2, aufweist, ist es im Hinblick auf die Anordnung und Abmessungen des herkömmlichen Leitkörpers und das Erfordernis, eine Berührung zwischen Leitkörper und Propellerhaube zu vermeiden, wenn das Ruder betätigt wird, nicht möglich, den Leitkörper dicht am Propeller anzuordnen. Die Fig. 3 und 4 zeigen herkömmliche radiale Reaktionsflossen 14, die an einer Verdickung 6 b eines Ruders 2 b angebracht sind, um den Flossendruck aufzunehmen, der sich durch die Energie des rotierenden Wasserstroms ergibt, der hinter dem Propeller 8 b in der Drehrichtung des Propellers auftritt (Mitsubishi Juko Giho, Vol. 12, Nr. 3, 1976, Seiten 81 bis 84). Das Strömungsfeld des Propellers ist jedoch kompliziert. Wie Fig. 5 zeigt, verläuft die Strömung unsymmetrisch um die Mittellinie herum. So tritt insbesondere auf der Steuerbordseite infolge einer gegenseitigen Beeinflussung der durch den Propeller bewirkten Rotationsströmung und der Wirbelströme enthaltenden, von der Vorderseite des Propellers kommenden Strömung eine verhältnismäßig starke rotierende Strömung entgegen der Drehrichtung des Propellers um die Propellerflügelspitzen herum auf, und innerhalb dieser Strömung gibt es eine Zone ohne Rotationsströmung. In einem solchen Strömungsfeld wirken die herkömmlichen Flossen 14 als Strömungswiderstand, ohne einen Druck (Schub) zu erzeugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leitvorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, durch die der Antriebswirkungsgrad noch weiter verbessert wird.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch gekennzeichnet.
Nachstehend werden außer den schon erläuterten bekannten und herkömmlichen Beispielen noch bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 und 2 schematische Seitenansichten eines Schiffshecks, dessen Ruder mit einem bekannten Leitkörper versehen ist, bei dem die Erfindung anwendbar ist.
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Schiffshecks mit herkömmlichen Reaktionsflossen.
Fig. 4 eine Vorderansicht von Teilen des Hecks nach Fig. 3.
Fig. 5 eine Rückansicht eines Strömungsfeldes unmittelbar hinter einem Propeller.
Fig. 6 und 7 eine Seitenansicht und eine Vorderansicht eines Hecks, dessen Ruder mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leitvorrichtung versehen ist, und
Fig. 8 eine Seitenansicht eines Hecks mit einer anderen erfindungsgemäßen Leitvorrichtung am Ruder.
Nach den Fig. 6 und 7 hat das G-Heck ein Ruder 2 c, das oben an einem hornartigen Sporn 4 c, der am Schiffskörper befestigt ist, und unten auf einer Hinterstevensohle 16 gelagert ist.
Am Ruder 2 c ist ein Leitkörper 6 f befestigt, der an seinem vorderen Ende eine Vertiefung 12 a aufweist, in die das hintere Ende der Propellerhaube 18 hineinragt.
Das vordere Ende des Leitkörpers 6 f steht über die vordere Kante des Ruders 2 c vor und hat einen Abstand von der Propellerhaube 18, die das hintere Ende der Propellernabe 20 abdeckt.
Versuche haben die folgenden optimalen Abmessungen des Leitkörpers ergeben:
Bezeichnet man den maximalen Leitkörperdurchmesser mit A, den Propellernabendurchmesser mit B, den Propellerdurchmesser mit C und den Krümmungsradius R der äußeren Oberfläche des funktionsmäßigen Leitkörperteils mit R, dann sind folgende Verhältnisse günstig:

A/B = 1,5-2,0
A/C = 0,25-0,35
R/(A/2) = 0,80-0,9

Der Leitkörper 6 f hat mehrere radiale Reaktionsflossen 14 f an seinem äußeren Umfang in der Nähe seines maximalen Durchmessers.
Durch geeignete Kombination eines großen Leitkörpers mit Reaktionsflossen, können sich die Nachteile des Leitkörpers und der Flossen gegenseitig aufheben. Die Flossen vereinigen den rotierenden Wasserstrom vom Propeller, wie es durch Pfeile in Fig. 6 angedeutet ist, um den Widerstand für den Leitkörper zu verringern. Dadurch, daß der große Leitkörper unmittelbar hinter dem Propeller angebracht ist, wird das Strömungsfeld in der Nähe der Propellerflügelspitzen auf der Steuerbordseite, wo die Flossen nicht wirksam sind, d. h. wo eine Strömung gegen die Propellerdrehrichtung und ein schwacher Rotationsstrom auftritt, über den Umfang des Propellerkreises hinaus verlagert. Gleichzeitig wird die um den Leitkörper herumlaufende Strömung gleichförmig gemacht. Die Flossen können daher den Schub wirksamer erzeugen.
Bei Versuchen mit verschiedenen Schiffsmodellen im Wasserbecken hat sich gezeigt, daß die Wirkung der Flossen am günstigsten ist, wenn das Verhältnis von Flossendurchmesser G zu Propellerdurchmesser F wie folgt gewählt wird:

G/F = 0,5 bis 0,8

Die Flossen sollten vor der Achtersenkrechten des Schiffskörpers und in der Nähe des maximalen Leitkörperdurchmessers angeordnet sein.
Fig. 8 zeigt ein Halb-Balance-Schwebe-Ruder (Seeschiffs- oder Marine-Ruder), das an einem hornartigen Sporn 4 g gelagert ist, der bis über die Achse des Propellers 8 g hinaus nach unten verläuft. Der Leitkörper 6 g hat einen hinteren Teil 10 g und einen vorderen Teil 12 g, die beide etwa die gleiche Form wie der in Fig. 2 dargestellte Leitkörper aufweisen, jedoch ist der vordere Teil 12 g mit radialen Flossen 14 g versehen. Der vordere Teil 12 g ist am Sporn 4 g befestigt.

Claims

Leitvorrichtung für ein Ruder mit einem stromlinienförmigen Leitkörper, der zumindest zu einem Teil am Ruder befestigt und im wesentlichen axial zu einem vor dem Ruder angeordneten Schiffspropeller ausgerichtet ist, wobei der Schiffspropeller eine Haube am hinteren Ende der Propellernabe aufweist, das Ruder zumindest nahe seinem oberen Teil an einem Glied gelagert ist, das vom Schiffskörper nach unten ragt, der Leitkörper einen maximalen Durchmesser aufweist, der größer als der der Propellernabe ist, und das vordere Ende des Leitkörpers an oder vor dem hinteren Ende der Propellerhaube angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (6 f; 6 g) radiale Reaktionsflossen (14 f; 14 g) an seinem äußeren Umfang in der Nähe seines maximalen Durchmessers aufweist.