DE3303424A1 - SYMMETRIC RUDDER PROFILES FOR MAXIMUM CROSS FORCES WITH SIMULTANEOUS MAXIMUM COURSE STABILITY - Google Patents
SYMMETRIC RUDDER PROFILES FOR MAXIMUM CROSS FORCES WITH SIMULTANEOUS MAXIMUM COURSE STABILITYInfo
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- B63H25/06—Steering by rudders
- B63H25/38—Rudders
Description
Patentanwälte Dr. Loesenbeck (198O)Patent attorneys Dr. Loesenbeck (198O)
Dip!.-!ng. Stracke Dipl.-lng. LoesenbeckDip! .-! Ng. Stracke Dipl.-Ing. Loesenbeck
.v lenbecker Str. 164,4G00 Bielefeld.v lenbecker Str.164,4G00 Bielefeld
4/124/12
Werftunion GmbH & Co., Mallingkrodtstraße 320, 4600 DortmundWerftunion GmbH & Co., Mallingkrodtstrasse 320, 4600 Dortmund
Symmetrische Ruderprofile für maximale Querkräfte bei gleichzeitig maximaler Kursstabilität Symmetrical rudder profiles for maximum lateral forces with maximum course stability at the same time
Die Erfindung bezieht sich auf Ruderprofile für maximale Querkräfte bei anliegender Saugseitenströmung und einem Ausschlagwinkel bis etwa 60° und gleichzeitig maximaler Kursstabilität im Bereich von +5 Prozent Ausschlagwinkel für Voraus- und Rückwärtsfahrt.The invention relates to rudder profiles for maximum lateral forces with applied suction side flow and a deflection angle of up to about 60 ° and at the same time maximum course stability in the range of +5 percent deflection angle for forward and reverse travel.
Bekannt sind normale, für die Luftfahrt entwickelte symmetrische Ruderprofile (NACA und Göttingen) mit stromlinienförmigen, konvexen Seitenkonturen und einem Nasenradius bei einer maximalen Profildicke bis 25 Prozent der Profillänge, wobei allgemein die dicken Profile größere Querkräfte bei schlechter Kursstabilität und die schlanken Profile kleinere Querkräfte bei besserer Kursstabilität besitzen. Die Kursstabilität voraus ist dabei ungünstig beeinflußt sowohl von der von der Dicke des Profilvorderteiles als auch von der zur Profilmittel!inie negativen Abströmrichtung der an der Profilhinterkante anliegenden, beschleunigten Druckseitenströmung infolge der hier konvergierend verlaufenden konvexen Seitenkontur. Dabei reißt die beschleunigte Druckseitenströmung, die an der Profilhinterkante verzö-Normal symmetrical rudder profiles developed for aviation are known (NACA and Göttingen) with streamlined, convex Side contours and a nose radius with a maximum profile thickness of up to 25 percent of the profile length, generally the thick profiles greater lateral forces with poor course stability and the slim profiles have smaller lateral forces with better course stability. The course stability ahead is adversely affected by both that of the thickness of the profile front part as well as that of the profile center! inie negative outflow direction of the accelerated pressure side flow adjacent to the rear edge of the profile as a result of the converging here running convex side contour. The accelerated pressure side flow, which is delayed at the rear edge of the profile, breaks.
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gerte Saugseitenströmung in eine von der Saugseite wegführenden Richtung mit und regt diese zur früheren Ablösung an.Gerte suction side flow in a direction away from the suction side and stimulates it to detach earlier.
Besonders nachteilig dabei ist, daß die Profildicke in den meisten ^ Fällen allein durch die Ruderschaftdicke bestimmt wird, so daß die notwendige Kursstabilität nicht frei gewählt werden kann.It is particularly disadvantageous that the profile thickness in most ^ Cases is determined solely by the rudder stock thickness, so that the necessary course stability cannot be freely chosen.
Weiter sind für die Schiffahrt im Windkanal entwickelte symmetrische Ruderprofile (IFS) bekannt, welche ein kürzeres,völligeres Profilvorderteil mit größerem Nasenradius und konkave hintere Seitenkonturen besitzen, so daß sie größere Querkräfte bei maximalen Ausschlagwinkeln entwickeln. Der Nachteil des völligeren Profil Vorderteils wird durch die Hohlflanke des hinteren Profilteiles, welche die negative Abströmung der anliegenden Druckseitenströmung verringert, vermieden und sogar gegenüber den normalen, konvexen Profilen für die Kursstabilität eine geringe graduelle Verbesserung erreicht. Ein besonderer Nachteil dieser Profile ist, daß sie wegen des völligen Profi!Vorderteils im zusa:;unengehaltenen Schraubenstrahl der Kortdüsen infolge Verengung des Austrittsquerschnittes einen wesentlich höheren Geschwindigkeitsverlust bringen, als nach den Widerstandsbeiwerten zu erwarten ist.Furthermore, symmetrical ones developed for shipping in the wind tunnel Rudder profiles (IFS) known, which have a shorter, more complete profile front part with a larger nose radius and concave rear side contours, so that they have greater lateral forces at maximum deflection angles to develop. The disadvantage of the more complete profile front part is due to the hollow flank of the rear profile part, which reduces the negative outflow of the adjacent pressure side flow, avoided and even compared to the normal, convex profiles for course stability achieved a small gradual improvement. A particular disadvantage of these profiles is that because of the completely professional! additionally:; unrestrained screw jet of the Kort nozzles as a result of narrowing of the Exit cross-section cause a significantly higher loss of speed than is to be expected according to the drag coefficients.
Für die Rückwärtsfahrt gilt allgemein, daß die maximalen Querkräfte bei 20 bis 30° Ausschlagwinkel normalerweise nicht ausreichen, um die Schiffe sicher auf Kurs zu halten, so daß die Kurststabilität bei bis zum 5° Ruderausschlag uninteressant ist. Erst für Boote mit größeren Rudern, bei denen das Verhältnis Schiffslänge zu Profi Hänge etwa 30 und kleiner ist, hat die Kursstabilität unter Schönwetterbedingungen Bedeutung.The general rule for reversing is that the maximum lateral forces a deflection angle of 20 to 30 ° is usually not sufficient to achieve the To keep ships safely on course so that course stability is at up to is of no interest to the 5 ° rudder deflection. Only for boats with larger ones Rowing, where the ratio of the ship's length to professional slopes is around 30 and is smaller, has course stability in fair weather conditions Meaning.
Bei den beiden vorgenannten Profilen ist nachteilig, daß wegen der scharfen Hinterkante die Saugseitenströmung frühzeitig abreißt, während die Kursstabilität relativ gut ist.The disadvantage of the two aforementioned profiles is that because of the sharp trailing edge the suction side flow breaks off prematurely, while the course stability is relatively good.
Schließlich sind Einfachprofile bekannt, welche aus zwei gleichzeitigen spitzen Dreiecken gebildet sind, deren gleiche Seiten am RuderschaftFinally, simple profiles are known which consist of two simultaneous acute triangles are formed, the same sides of which on the rudder shaft
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tangieren. Dabei ist nachteilig, daß wegen der schmalen Strömungseintrittskanten im maximalen Ausschlagbereich die Strömung frühzeitig abreißt, so daß maximale Querkräfte nicht erzielt werden können, während die Kursstabilität voraus und zurück sehr gut ist. Ein besonderer Nachteil ist, daß im Schraubenstrahl im Rhythmus des Schraubenschlages die Strömung bereits teilweise abreißt und dadurch mit der Schraubenbelastung steigende Schwingungsbelastungen und schließlich Kavitation auftritt, wobei sich die Schwingungen und Kavitationsgeräusche auf das Schiff übertragen.affect. The disadvantage here is that because of the narrow flow inlet edges in the maximum deflection range the flow breaks off prematurely, so that maximum transverse forces cannot be achieved while the course stability ahead and back is very good. A particular disadvantage is that in the screw beam in the rhythm of the screw stroke Flow already partially breaks off and therefore with the screw load increasing vibration loads and finally cavitation occurs, whereby the vibrations and cavitation noises are transmitted to the ship.
Vielter sind Schwanzteile zwecks weiterer Verbesserung der Querkräfte und Kursstabilität vor-aus bekannt, deren geradlinig, divergierend verlaufende Konturen einen Flankenwinkel von 45° bilden.Much more are tail parts for the purpose of further improving the lateral forces and Course stability previously known, its straight, diverging Contours form a flank angle of 45 °.
Nachteilig dabei ist der erhöhte Profilwiderstand infolge der Staukeilwirkung und der frühere Strömungsabriß infolge der ungünstigen zu starken Seitenablenkung sowie des größeren Energieverlustes bei der Umströmung der schafen Abreißkante. In der Rückwärtsfahrt wirkt sich die gerade, breite Hinterkante besonders ungünstig für die Kursstabilität aus. Die Randwirbel an der Abreißkante pendeln bei der geringsten Änderung der Anströmrichtung von einer Seite zur anderen und infolgedessen ist das Schiff kurslabil. Außerdem sind wegen des spitzen Abreißkantenwinkels die Randwirbel besonders groß und erregen eine schnellere Ablösung der Saugseitenströmung mit Reduzierung der maximalen Querkräfte.The disadvantage here is the increased profile resistance due to the dam effect and the earlier stall as a result of the unfavorable excessive lateral deflection and the greater loss of energy in the flow the sheep tear-off edge. In reverse, the straight, wide trailing edge is particularly unfavorable for course stability. The edge vortices at the tear-off edge oscillate from one side to the other at the slightest change in the direction of flow and as a result is the ship is unstable. In addition, because of the acute tear-off edge angle, the tip vortices are particularly large and cause a faster separation the suction side flow with a reduction in the maximum lateral forces.
Die bekanntgewordene Reduzierung der Falnkenwinkel auf 30° brachte nur graduelle Veränderungen.The known reduction of the falcon angle to 30 ° only brought gradual changes.
Ferner ist zwecks Erzielung des Wendemanövers von einer Schiffslänge mit der vollständigen Erfassung und Umlenkung des Schraubenstrahles auf der Druckseite eine Sonderkonstruktion mi1/iJberdimensional großem Schwanzteil bei 30° Flankenwinkel an einem Einfachprofil bekannt geworden. Infolge der vergrößerten Staukeilwirkung entstanden erhebliche Geschwindigkeitsverluste im Normalbereich in Verbindung mit den Nachteilen der Einfachprofile.Furthermore, in order to achieve the turning maneuver, it is the length of a ship with the complete detection and deflection of the screw beam the pressure side a special construction with an oversized tail part became known at a flank angle of 30 ° on a single profile. As a result of the increased damming effect, there were considerable losses in speed in the normal range in connection with the disadvantages of the single profiles.
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Schließlich ist für den gleichen Zweck eine Konstruktion bekannt, welche aus einem stromlinienförmigen dickeren Vorderteil, einem daran anschließenden mittleren, eine Plattendicke breiten parallelen Teil und dem schlanken Schwanzteil mit geradlinig divergierend verlaufenden Seitenkonturen und etwa 10° Flankenwinkel besteht. Eine Spezi alausführung für die Rückwärtsfahrt hat dabei die Hinterkante des Schwanzteiles als Halbkreis ausgebildet, wodurch die schädlichen Ablösungswirbel im Bereich kleiner Ausschlagwinkel ganz vermieden und die Saugseitenablösung im Maximalbereich günstig verzögert wird. Auf Grund der günstigen Ergebnisse der letztgenannten Konstruktion erhielt die vorgenannte Sonderkonstruktion später Schwanzteile mit 15° Flankenwinkel, womit sich diese geänderte Konstruktion auf 75 Prozent dem Flankenwinkel von 10° angenähert hat und damit eine Modifizierung des Schwanzendes mit 10° Flan-kenwinkel darstellt. Bei oer Herstellung dieser Schwanzteile wurden rechtwinklige, ungleichschenklige Winkeleisen verwendet, wodurch die Hinterkante des Schwanzteiles einen stumpfen Winkel von 150° hat. Infolgedessen ergab sich für die Rückwärtsfahrt eine wesentlich stabilere Lage des jeweiligen Randwirbels und damit eine erhebliche Verbesserung der Kursstabilität, während sich der Nachteil des früheren Strömungsabrisses im Maximal bereich wegen des vorhandenen Randwirbels nur graduell verbessert hat. Bei der Vorausfahrt ergab sich eine durchschlagende Reduzierung der Geschwindigkeitsverluste bei guter Kursstabilität. Nachteilig dabei war die Verschlechterung des Wendemanövers. Außerdem ergab sich keine Änderung bei den allgemeinen Nachteilen des Einfachprofiles.Finally, a construction is known for the same purpose, which consists of a streamlined, thicker front part, an adjoining middle, parallel part a plate thickness wide and the slender tail part with straight, diverging side contours and about 10 ° flank angle. A special version for backward travel has the rear edge of the tail section designed as a semicircle, which completely avoids the damaging vortex of separation in the area of small deflection angles and the suction side detachment is favorably delayed in the maximum area. Due to the favorable results of the last-mentioned construction, the aforementioned special construction later received tail parts with a flank angle of 15 °, with which this modified construction has approximated to 75 percent the flank angle of 10 ° and thus represents a modification of the tail end with a 10 ° flank angle. In the preparation of these tail portions oer rectangular, non-isosceles angle iron were used, whereby the trailing edge of the tail part has an obtuse angle of 150 °. As a result, the position of the respective tip vortex was much more stable when reversing and thus a considerable improvement in course stability, while the disadvantage of the earlier stall in the maximum area has only gradually improved because of the tip vortex present. When driving ahead, there was a resounding reduction in speed losses with good course stability. The disadvantage here was the worsening of the turning maneuver. In addition, there was no change in the general disadvantages of the simple profile.
Bei einem Vergleich am fahrenden Schiff mit mit den gleichen Schwanzteilen von 15° Flankenwinkel an einem NACA-Profil und an einem IFS-Profil sowie an zwei Einfachprofilen mit verschiedenen Profildicken, ergaben sich etwa die gleichen graduellen Unterschiede wie bei den Profilen ohne Schwanzteil, wobei lediglich das NACA-Profil etwas größere Querkräfte als das IFS-Profil und das IFS-Profil die geringste Kursstabilität nach Diedonne wegen des völligeren Profil Vorderteils hat. Bei dem ebenfalls gefahrenen Vergleich der erforderlichen Steuerimpulse auf geradem Kurs ergab sich eine Überlegenheit des IFS-Profiles, wobei dieses ErgebnisWhen comparing the moving ship with with the same tail parts of 15 ° flank angle on a NACA profile and on an IFS profile as well as on two single profiles with different profile thicknesses, there were roughly the same gradual differences as with the profiles without Tail part, with only the NACA profile having slightly greater lateral forces than the IFS profile and the IFS profile showing the lowest course stability Diedonne has the front part because of the more complete profile. With that too driven comparison of the necessary steering impulses on a straight course showed a superiority of the IFS profile, with this result
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als richtungsweisend angesehen wird. Dabei ist übersenden worden, daß tatsächlich das System "Ruder + Rudermaschine" untersucht wurde. Dabei paßte das weiche Reagieren des IFS-Profiles mit geringster Kurs-Stabilität im Bereich der Mittellage am besten zu den zu schnellen, ruckweisen und zu großen kleinstmöglichen Ruderausschlägen der Rudermaschine, während bei den Rudern mit hoher Kursstabilität und steilerem Anstieg der Drehbeschleunigungen eine dauernde Übersteuerung erfolgte, die eine höhere Impulszahl bewirkte.is seen as trend-setting. It was sent that actually the system "rudder + rowing machine" was examined. The soft reaction of the IFS profile fitted with the lowest course stability in the area of the central position best to the too fast, jerky and too large smallest possible rudder deflections of the rowing machine, while the oars with high course stability and steeper increase in rotational accelerations resulted in permanent oversteering, which caused a higher number of pulses.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die symmetrischen Ruderprofile derart zu verbessern, daß maximale Ruderkräfte bei anliegender Saugseitenströmung und einem Ausschlagwinkel bis etwa 60° und gleichzeitiger maximaler Kursstabilität im Bereich von - 5° Anschlagwinkel sowohl für die Vorausfahrt als auch für die Rückwärtsfahrt erzielt wird.The invention is based on the object of the symmetrical rudder profiles to improve in such a way that maximum rudder forces with applied suction side flow and a deflection angle of up to about 60 ° and at the same time maximum course stability in the range of - 5 ° stop angle is achieved both for driving ahead and for driving backwards.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Profilnase einen stumpfen Winkel bis etwa 150° bildet, dessen geradlinige Schenkel an der konvex verlaufenden Seitenkontur des Vorderteiles tangieren und daß das Schwanzteil mit geradlinig, divergierend verlaufenden Seitenkonturen versehen ist, die einen Flankenwinkel bis etwa 15° aufweisen, wobei die Kontur der Hinterkante einen stumpfen Winkel bis etwa 150° bildet, an dessen geradlinig verlaufende Schenkel sich jeweils ein Radius anschließt, der mit dem hinteren Ende der geradlinig divergierend verlaufenden Seitenkontur eine scharfe Abreißkante bildet, wobei der, von der Radiustangente und der Seitenkontur des Schwanzteiles gebildete stumpfe Winkel bis zu 150° groß ist. Die erfindungsgemäße Anordnung des ' stumpfen Winkels an der Profilnase bewirkt, daß der Teilungspunkt für die Druck- und Saugseitenströmung bei einem Ausschlagwinkel von - 5° auf der Mittellinie fixiert ist und die schnelle Wanderung des Teilungspunktes auf einem Nasenradius zur Anströmrichtung hin, verhindert wird. This object is achieved according to the invention in that the profile nose forms an obtuse angle up to about 150 °, the straight legs of which tangent to the convex side contour of the front part and that the tail part with straight, diverging side contours is provided, which have a flank angle of up to about 15 °, the contour of the rear edge having an obtuse angle of up to about 150 ° forms, on whose straight leg is connected in each case a radius that diverges in a straight line with the rear end of the running side contour forms a sharp tear-off edge, the one formed by the radial tangent and the side contour of the tail part obtuse angles up to 150 °. The inventive arrangement of the 'obtuse angle on the profile nose causes the division point for the pressure and suction side flow at a deflection angle of - 5 ° is fixed on the center line and the rapid migration of the dividing point on a nose radius towards the direction of flow is prevented.
Durch die stabile Lage des Teilungspunktes verbessert sich die Kursstabilität besonders hoch bei völligeren und dickeren Profilvorderteilen und größeren Nasenradien, wo Verbesserungen weit über 50 Prozent erzielt werden, die wesentlich höher als die erzielbaren Verbesserungen durch die bekannten Schwanzteile sind, ohne daß eine ungünstige BeeinflussungThe course stability is improved by the stable position of the splitting point especially high with fuller and thicker front sections and larger nose radii, where improvements of well over 50 percent are achieved that are significantly higher than the improvements that can be achieved through the known tail parts are without any adverse effect
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des Drehkreisverhaltens erfolgt.of the turning circle behavior takes place.
Die erfindungsgemäße Kombination des stumpfen Winkels bis 150° an der Hinterkante des Schwanzteiles mit den seitlichen Radien und den stumpfen Winkeln der Abreißkanten bringen für die Rückwärtsfahrt die erhebliche Verbesserung der Kursstabilität durch die Stabilisierung des Teilungspunktes und eine weitere Steigerung infolge der Verkleinerung der Randwirbel, welche gleichzeitig ein späteres Ablösen der Saugseitenströmung mit einer Verbesserung der Querkräfte erzeugen.The inventive combination of the obtuse angle up to 150 ° at the rear edge of the tail part with the lateral radii and the obtuse angles of the tear-off edges bring about the considerable improvement of the course stability through the stabilization when driving backwards of the division point and a further increase as a result of the reduction the edge vortices, which at the same time create a later separation of the suction side flow with an improvement in the lateral forces.
Damit ist das kritische Hauptproblem der Schiffahrt, die Erhöhung der Fahrtsicherheit beim Fahren und Begegnen auf engem Revier, auch für Einflächenruderanlagen gelöst. Gleichzeitig ergibt sich eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch die Reduzierung des Brennstoffbedarfs bei Kursstabilitätsverbesserungen. Selbst für das Wendemanöver ergibt sich eine graduelle Verbesserung.Thus the main critical problem of shipping is the increase in Driving safety when driving and encountering in confined areas, also solved for single-surface rudders. At the same time there is an improvement profitability by reducing fuel consumption for course stability improvements. Even for the turning maneuver there is a gradual improvement.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Further features according to the invention are characterized in the subclaims.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und im folgenden beschrieben.Various exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing shown and described below.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 ein NACA-Profil mit der erfindungsgemäßen Profilnase,1 shows a NACA profile with the profile nose according to the invention,
Fig. 2 ein IFS-Profil mit der erfindungsgemäßen Hinterkante des Schwanzteiles, 2 shows an IFS profile with the rear edge of the tail part according to the invention,
Fig. 3 ein erfindungsgemäß modifiziertes Ruderprofil nach DE-PS 25 10 256, Fig. 4 die erfindungsgemäße Profilnase im vergrößerten Maßstab,3 shows a rudder profile modified according to the invention according to DE-PS 25 10 256, 4 shows the profile nose according to the invention on an enlarged scale,
Fig. 5 die erfindungsgemäße Hinterkante des Schwanzteiles in vergrößertem Maßstab,5 shows the rear edge of the tail part according to the invention in an enlarged manner Scale,
Fig. 6 die Anbringung der erfindungsgemäßen Profilnase an einem vorhandenen Ruderprofil mit großem Nasenradius,6 shows the attachment of the profile nose according to the invention to an existing one Rudder profile with a large nose radius,
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Fig. 7 die Anbringung der erfindungsgernäßen Hinterkante an einer breiten und geraden Hinterkante eines vorhandenen Schwanzteiles, 7 shows the attachment of the rear edge according to the invention to a wide and straight rear edge of an existing tail part,
Fig. 8 die Anbringung der erfindungsgernäßen Profilnase an einem vorhandenen Ruderprofil mit kleinem Nasenradius,8 shows the attachment of the profile nose according to the invention to an existing rudder profile with a small nose radius,
Fig. 9 die Anbringung der erfindungs-gemäßen Hinterkante an einer schmalen und geraden Hinterkante eines vorhandenen Schwanzteiles, 9 shows the attachment of the rear edge according to the invention to a narrow and straight rear edge of an existing tail part,
Fig. 10 Anbringung der erfindungsgemäßen Profilnase an einem vorhan- || denen Einfachprofil,Fig. 10 Attachment of the profile nose according to the invention to an existing || those single profile,
Fig. 11 die Anbringung der erfindungsgemäßen Hinterkante an einem vorhandenen Einfachprofil,11 shows the attachment of the rear edge according to the invention to an existing single profile,
Fig. 12 die Anbringung der erfindungsgemäßen Profilnase an einem vorhandenen Plattenruder,12 shows the attachment of the profile nose according to the invention to an existing one Plate rudder,
Fig. 13 die Anbringung der erfindungsgernäßen Hinterkante an einem vorhandenen Plattenruder.13 shows the attachment of the rear edge according to the invention to an existing one Plate rudder.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1,3,4,6,8,10 und 12 ist an einem symmetrischen Ruderprofil 1 derart ausgeführt, daß sie einen stumpfen Winkel OLbis etwa 150° bildet, dessen geradlinige Schenkel 2 an der konvex verlaufenden Seitenkontur 3 des Vorderteils 4 tangieren. Hierdurch ergeben sich für die Vorausfahrt die durchschlagenden Verbesserungen in der Kursfahrt entsprechend den weiter vorstehend aufgeführten Erläuterungen, besonders für dicke Ruderprofile mit großen maximalen Querkräften.In the embodiments according to Fig. 1,3,4,6,8,10 and 12 is on one symmetrical rudder profile 1 designed such that it forms an obtuse angle OL to about 150 °, the straight leg 2 on the Tangent the convex side contour 3 of the front part 4. This results in sweeping improvements for the advance journey in the course travel in accordance with the explanations given above, especially for thick rudder profiles with large maximums Lateral forces.
Die Ausführungsformen nach Fig. 2,3,5,7,9,11 und 3 zeigen das an einem symmetrischen Ruderprofil angeordnete Schwanzteil 5, mit geradlinig, divergierend verlaufenden Seitenkonturen 6, die einen Flankenwinkel fo bis etwa 15° aufweisen, wobei die Kontur der Hinterkante 7 derart ausgeführt ist, daß sie einen an sich bekannten stumpfen Winkel ^ bis etwa 150° bildet, an dessen geradlinig verlaufende Schenkel 8 sich jeweilsThe embodiments according to Fig. 2,3,5,7,9,11 and 3 show the arranged on a symmetrical rudder profile tail part 5, with straight, diverging side contours 6, which have a flank angle fo up to about 15 °, the contour of the Rear edge 7 is designed in such a way that it forms an obtuse angle known per se up to about 150 °, on whose straight legs 8 each come
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ein Radius 9 anschließt, der mit dem hinteren Ende der geradlinig divergierend verlaufenden Seitenkontur 6 eine scharfe Abreißkante 10 bildet, wobei der, von der Radiustangente 11 und der Seitenkontur 6 des Schwanzteiles 5 gebildete stumpfe Winkel (f bis zu 150° groß ist.a radius 9 is connected, which diverges in a straight line with the rear end of the extending side contour 6 forms a sharp tear-off edge 10, with that of the radial tangent 11 and the side contour 6 of the tail part 5 formed obtuse angles (f is up to 150 ° large.
Durch die Anordnung des stumpfen Winkels γ an der Hinterkante 7 wird die Verbesserung der Kursstabilität in der Rückwärtsfahrt erzielt, welche durch die Wirkung des Radius 9 und des erheblich stumpferen Abreißkantenwinkels <T erheblich erhöht wird, wobei sich gleichzeitig die Querkräfte besonders im Bereich der abreißenden Saugseitenströmung verstärken. The arrangement of the obtuse angle γ at the trailing edge 7 improves the course stability when reversing, which is increased considerably by the effect of the radius 9 and the considerably more obtuse tear-off edge angle <T, while at the same time the lateral forces are increased, especially in the area of the interrupting suction side flow strengthen.
Die einfache Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung des stumpfen WinkelsOC bei einem vorhandenen Profil mit einer von einem großen Radius 12 gebildeten Profilnase 1 zeigt Fig. 6 und die erfindungsgemäße Anordnung des stumpfen Winkels /an der vorhandenen breiten geradlinig verlaufenden Kontur der Hinterkante 7 eines Schwanzteiles 5 zeigt Fig. 7, wobei der jeweils erforderliche stumpfe Winkel oC, V'der Profilnase 1 bzw. der Hinterkante 7 des Schwanzteiles 5 derart von einem winklig gedrückten Plattenstreifen 13 gebildet ist, wobei der eingedrückte Winkel etwa 10° kleiner als der erforderliche stumpfe Winkel (λ , ρ ist, und der entstehende äußere Biegeradius 14 derart abgeschliffen ist, daß der Plattenstreifen 13 hier den erforderlichen stumpfen Winkel bildet.The simple embodiment of the arrangement according to the invention of the obtuse angle OC with an existing profile with a profile nose 1 formed by a large radius 12 is shown in FIG . 7, whereby the respectively required obtuse angle oC, V 'of the profile nose 1 or the rear edge 7 of the tail part 5 is formed in such a way by an angularly pressed plate strip 13, the pressed-in angle being about 10 ° smaller than the required obtuse angle (λ, ρ is, and the resulting outer bending radius 14 is ground off in such a way that the plate strip 13 forms the required obtuse angle here.
Damit wird besonders deutlich, daß die erfindungsgemäße Gestaltung vorhandener Ruderprofile mit einfachsten Mitteln bei voller Gewinnung aller erfindunsgegemäßen Vorteile erzielt wird. Eine weitere Vereinfachung bringt die erfindungsgemäße Ausführung der Anordnung des stumpfen Winkels C^ bei einem vorhandenen Profil mit der von einem kleinen Radius 12 gebildeten Profilnase 1 und bei einer bereits vorhandenen schmalen geradlinig verlaufenden Kontur der Hinterkante 7 eines Schwanzteiles 5, v.'obei der jeweilig erforderliche Winkel o(., y der Profilnase 1 bzw. der Hinterkante 7 sowie der daran anschließende Radius 9 durch eine entsprechencJfTachgeschliffene Auftragsschweißung gebildet ist, so daß sich die zusätzlich erzielbare Verbesserung der vorhandenen besseren Kursstabilität ebenfalls lohnt.This makes it particularly clear that the design according to the invention of existing rudder profiles is achieved with the simplest means while fully gaining all advantages according to the invention. The inventive embodiment of the arrangement of the obtuse angle C ^ with an existing profile with the profile nose 1 formed by a small radius 12 and with an already existing narrow straight-line contour of the trailing edge 7 of a tail part 5, v.'obei the respective The required angle o (., y of the profile nose 1 or the rear edge 7 and the radius 9 adjoining it is formed by a correspondingly sanded build-up weld, so that the additionally achievable improvement in the existing better course stability is also worthwhile.
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Schließlich zeigt die modifizierte erfindungsgemäße Anordnung des stumpfen Winkels oC bzw. % jeweils Fig. 10 an der Profilnase 1 und Fig. 11 der Hinterkante 7 des Schwanzteiles 5 eines vorhandenen Einfachprofils und jeweils Fig. 12 an der Profilnase 1 und Fig. 13 an der Hinterkante 7 des Schwanzteiles 5 eines vorhandenen Plattenprofils.Finally, the modified arrangement according to the invention of the obtuse angle oC or % shows FIG. 10 on the profile nose 1 and FIG. 11 of the rear edge 7 of the tail part 5 of an existing single profile and FIG. 12 on the profile nose 1 and FIG. 13 on the rear edge 7 of the tail part 5 of an existing plate profile.
Dabei ist der Arbeitsaufwand derart gering, daß sich diese Anordnung selbst für die lediglich erzielbare graduelle Verbesserung der an sich bereits relativ guten Kursstabilität lohnt. Da die erfindungsgemäßen Anordnungen und Ausführungen der Profilnase 1 und der Hinterkante 7 jede für sich besondere Vorteile haben, die sich addieren, können sie sowohl einzeln als auch zusammen angewendet werden.The workload is so small that this arrangement even for the only achievable gradual improvement of the already relatively good exchange rate stability. Since the invention Arrangements and designs of the profile nose 1 and the rear edge 7 each have special advantages that add up, they can both can be used individually as well as together.
Falls Kavitation an der scharfen Spitze 1 des stumpfen Winkels OC der Profilnase 1 bei hochbelasteten Schrauben und schnellen Schiffen vermieden werden soll, kann die scharfe Spitze der Profilnase 1 geringfügig abgerundet werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß mit größer werdendem Radius sich die Kursstabilität verringert.In case of cavitation at the sharp tip 1 of the obtuse angle OC of the profile nose 1 avoided with highly loaded screws and fast ships is to be, the sharp tip of the profile nose 1 can be rounded slightly. It must be taken into account that with increasing Radius the course stability is reduced.
Fig. 3 zeigt ein modifiziertes Profil der DE-PS 25 10 256 mit der erfindungsgemäßen Anordnung eines an sich bekannten schlanken Schwanzteiles 5 mit geradlinig divergierend verlaufenden Seitenkonturen 6 und einer Länge 20 von etwa 10 bis 20 Prozent der Profi Hänge 16 wobei die Breite 15 der Hinterkante 7 auf etwa 6 Prozent der Profi Hänge reduziert ist.Fig. 3 shows a modified profile of DE-PS 25 10 256 with the invention Arrangement of a slender tail part 5, known per se, with straight, diverging side contours 6 and a length 20 from about 10 to 20 percent of the professional slopes 16 whereby the width 15 of the rear edge 7 is reduced to about 6 percent of the professional slopes.
Durch diese schmale Hinterkante liegen die beschleunigte Druckseitenströmung und die verzögerte Saugseitenströmung näher zusammen und sind in- folge des kleineren Flankenwinkels des Schwanzteiles etwa parallel zueinander gerichtet, so daß die Randwirbel der schnelleren Druckseitenströmung intensiver die Saugseitenströmung erfassen und mitreißen. Hierdurch erhöht sich die maximale Querkraft bei größeren Ausschlagwinkeln und der Abfall der Querkraft nach dem Maximum erfolgt langsamer über einen größeren Ausschlagbereich. Hierdurch wird die erzielbare Drehgeschwindigkeit und die Wendefähigkeit des Schiffes erheblich verbessert.Due to this narrow rear edge, the accelerated pressure side flow and the delayed suction side flow are closer together and are follow the smaller flank angle of the tail part directed approximately parallel to each other, so that the edge vortices of the faster pressure side flow capture and entrain the suction side flow more intensively. This increases the maximum lateral force at larger deflection angles and the The drop in the transverse force after the maximum takes place more slowly over a larger one Deflection area. This considerably improves the turning speed that can be achieved and the ability of the ship to turn.
Werftunion - TQ**- Werftunion - TQ ** -
Das in Fig. 3 dargestellte erfindunsgegemäße symmetrische, modifizierte Profil nach der DE-PS 25 10 256 für eine anliegende Saugseitenströmung im Maximalbereich ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Vorderteil 4 mit stromlinienförmigen Seitenkonturen 3, dessen Länge 17 etwa 70 Prozent und dessen Dicke 18 bis zu 17,5 Prozent, sowie die Längen 19 bzw.· 20 des daran anschließenden, mittleren, eine Plattendicke breiten, parallelen Teiles 21 und des schlanken Schwanzteiles 5 mit geradlinig verlaufenden Seitenkonturen 6 je etwa 15 Prozent der Profi Hänge 16 betragen. The symmetrical, modified one shown in FIG. 3 according to the invention Profile according to DE-PS 25 10 256 for an adjacent suction side flow in the maximum range is characterized in that in a front part 4 with streamlined side contours 3, its length 17 about 70 percent and its thickness 18 up to 17.5 percent, as well as the lengths 19 and · 20 of the adjoining, middle, one panel thickness wide, parallel part 21 and the slender tail part 5 with rectilinear side contours 6 each amount to about 15 percent of the professional slopes 16.
Durch das erfindungsgemäße größere Vorderteil 4 wird die Saugseitenströmung weicher umgelenkt und bleibt langer anliegen, wobei eine nochmalige Steigerung durch die erfindungsgemäße Reduzierung der Breite 15 der Hinterkante 7 auf etwa 6 Prozent der Profillänge 16 erzielt wird. Gleichzeitig ist die Schaftanordnung unabhängig von der Länge des Vorderteils 4 vorgesehen und wird davon bestimmt, ob das Ruderlegen von Hand oder z.B. krafthydraulisch erfolgt.The suction side flow is due to the larger front part 4 according to the invention deflected softer and remains in contact for longer, with a repeated Increase is achieved by reducing the width 15 of the rear edge 7 according to the invention to approximately 6 percent of the profile length 16. At the same time, the shaft arrangement is provided independently of the length of the front part 4 and is determined by whether the rowing is done by hand or, for example, takes place hydraulically.
Damit ist diese erfindungsgemäße Ausführung allgemein anwendbar, sowohl für Segel- und Motorschiffe jeder Größe, auf allen Revieren aer Binnen-Schiffahrt und in der Seeschiffahrt. Immer bringt es die beste Kursstabilität und gleichzeitig die höchstmögliche Wendefähigkeit.Thus, this embodiment of the invention is generally applicable for both sailing and motor boats of all sizes, in all districts aer inland waterways and in maritime transport. It always brings the best course stability and at the same time the highest possible maneuverability.
In Betracht gezogene Druckschriften: ! I n considered publications :!
STG-Jahrbuch 1962, Seite 391-422
Z "Schiff u. Hafen" 1962, Seite 42-47
Z "Hansa" 1962, Seite 25-28
DE-GM 19 45 879
DE-PS 25 10 256STG yearbook 1962, pages 391-422
Z "Schiff u. Hafen" 1962, pages 42-47
Z "Hansa" 1962, pages 25-28
DE-GM 19 45 879
DE-PS 25 10 256
Z "Zeitschrift für Binnenschiffahrt und Wasserstraßen" 1982, Seite 408-413Z "Journal for Inland Shipping and Waterways" 1982, page 408-413
VBD-Bericht 999VBD report 999
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