DE7639202U1

DE7639202U1 - Ruder mit einer flosse fuer wasserfahrzeuge

Info

Publication number: DE7639202U1
Application number: DE7639202U
Authority: DE
Original assignee: Jastram-Werke Kg 2050 Hamburg GmbH
Current assignee: Jastram-Werke Kg 2050 Hamburg GmbH
Priority date: 1976-12-15
Filing date: 1976-12-15
Publication date: 1977-03-24

Description

Hamburg, den 14.12.1976 Jastram Werke GmbH KG,Hamburg Ruder mit einer Flosse für Wasserfahrzeuge

Die Erfindung betrifft ein Ruder mit einer mittels einer Antriebseinrichtung verstellbaren Flosse für Wasserfahrzeuge.

Ruder werden als drehbare Platten oder Verdrängungskörper am Hinterschiff von Wasserfahrzeugen angeordnet und liefern bei Betätigung, also bei Anstellung derselben unt*r einem vorgegebenen Ruderwinkel, eine hydrodynamische Querkraft, die am Ruder und demzufolge am Schiffsende angreift, wodurch ein sum Steuern des Schiffes erforderliches Steuermoment wirksam wird. Die hydrodynamische Ruderquerkraft bewirkt bezüglich der Ruderdrehachse ein Ruderdrehmoment, welches von der Rudermaschine aufzubringen ist.

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Zur Erzeugung hoher Ruderquerkräfte sind zwei- oder mehrteilige Ruder der Luftfahrt und dem Schiffbau bekannt. Derartige Ruder wurden bereits in der Mitte des letzten Jahrhunderts von LUMLEY vorgeschlagen (s.WHITE: "Handbuch für Schiffbau", 1879, S. 653 ff.). Die ausfahrbaren Landeklappen der Flugzeuge ("flaps") (s.z.B. ABBOTT t DOENHOPP: "Theory of wing sections"), das sogen. BECKER-Ruder und das "flapped rudder" (s. "Principles of Naval Architecture" -MANDEL: "ship manoeuvring and control") und die neueren Arbeiten von ENGLISH, ROWE, BAIN: "Some manoeuvring devices for use at zero and low ship speed", die den derzeitigen Stand der modernen Ruderforschung vermitteln, nutzen den Hochauftriebseffekt, der bei mehrgeteilten Tragflügeln bzw. Rudern auftritt, wenn das hintere Ruderteil stärker als das vordere Ruderteil gegen die Strömungsrichtung angestellt wird. Derartige Konstruktionen sind als "Hochleistungsruder" bekannt und der Entwicklung von Sonderrudern mit derartigen Eigenschaften wird in jüngerer Zeit international intensiv nachgegangen.

Bekannt ist auch das FLETTNER-Ruder, bei dem eine aktiv gesteuerte Flosse des Ruders ohne Rudermaschine gegensinnig zum Hauptruder angestellt wird, um das Drehmomentgleichgewicht bezüglich der Hauptruderachse herzustellen.

Darüberhinaus 1st als mehrteiliges Verdrängungsruder ein Gelenkruder bekannt geworden, bei dem, wie auch bei allen be-

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kannten mehrteiligen Verdrängungsiudern, ausgenommen dem FLETTNER-Ruder, die verschiedenen Ruderteile ihre Antriebe aus extern angebrachten, mechanischen Stellantrieben (DT-PS 18 366), z.B. aus einer fest eingebauten, drehbaren Schiebehülse mit verschieblichem, fest an die Schwanzflosse angeschlossenem Zapfen,beziehen.Die hohe Wirksamkeit dieser Ruder wird auf die starke Strömungsumlenkung auf der Ruderdruckseite zurückgeführt, während eine Saugseitenbeeinflussung durch angetriebene Rotoren oder Strahlklappen bewirkt werden kann. Bei abnehmender Schiffsgeschwindigkeit nimmt die Wirksamkeit der konventionellen Ruder und der Ruder mit Druckseitenbeeinflussung bekannterweise quadratisch mit der Geschwindigkeit des Schiffes ab, während die Steuerfähigkeit dabei - je nach Schiffstyp - bei etwa 6 Knoten bis 3 Knoten Fahrt praktisch verloren geht.

Mit zunehmender Schiffsgröße und Schiffsgeschwindigkeit ist eine erhebliche Zunahme der Rudermaschinengröße zu verzeichnen. Die Momente der Rudermaschinen erreichen heute bereits Größenordnungen von 12oo mMp ... 15oo mMp (zum Vergleich NS. "OTTO HAHN" 3o mMp). Bei mehrteiligen Hochauftriebsrudern bisheriger Konstruktion ist das Ruderdrehmoment noch größer als bei einem Einfachverdrängungsruder gleicher Ruderlateralfläche.

Mehrteilige Hochleistungsruder sind jedoch nicht abschaltbar, wie z.B. das Rotor-Ruder oder das Strahlklappenruder und stellen ihre hydrodynamischen Verbesserungen bzw. Eigenschaften

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nicht nur dann zur Verfügung, wenn al« gebraucht werden, sondern auch bei normaler Dienstgeechwindigkeit. Der Eineatz de· Hochleistungsruders als solches ist KußerSt selten, gemessen an der Einsatzzeit des Rudere Überhaupt und beträgt bei Containerschiffen etwa 6 Stunden auf einer Reise von Io Tagen, meist noch weniger.

Die Eigenschaften eines HochleistungeruderS, welches nicht abschaltbar ist, erfordern nach den Vorschriften der Klassifikationsgesellschaften entsprechend stärkere Anschlußteile, wie Ruderschaft, Ruderschaftlager, Rudermaschine, schiffbauliche Anschlußkonstruktionen im Hinterschiff u.dgl.. Bei dem von LUMLEY vorgeschlagenen Klappenruder treten außer den vorangehend aufgeführten Nachteilen große Belastungen des Flossenantriebes auf. Infolge von Schweißspannungen und Bauteildeformationen werden bei der Bordmontage Schwierigkeiten bezüglich der Lagerpassungen angetroffen. Im Schadensfalle ist wegen der großen Überbalance derartiger Flossenruder keine Umwandlung in ein Einkörper-Ruder möglich, da ein solches selbsttätig in die Ruderhartlage drehen würde.

Zur Verbesserung der Kursstetigkeitseigenschaften eines Schiffes - die vom ökonomischen Gesichtspunkt des Schiffsbetriebes eine dominierende Rolle spielen - trägt ein Hochleistungsruder nichts bei, da die oben genannten Eigenschaften definiert sind für das Verhalten eines Schiffes mit unbetätigtem Ruder.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ruder mit einer Flosse für Wasserfahrzeuge zu schaffen, das die Abschaltbar-

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keit der Ruderfloese ermöglicht, da» die «omit bei Hochlei βtungsrudern erforderliche groß« Dimensionierung de« genannten Ruder« einschließlich der Anschlußteile ausschließt, das in ein Binkörper-Ruder jederzeit umwandelbar ist und da« eine nachträgliche Umrüstung von Normalleistungeruder in Hochleistungeruder ohne großen technischen Aufwand und ohne hohe Kosten ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Ruder gemäß der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, das erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet ist, dass die Antriebe- und Verstelleinrichtung für die Flosse in dem Ruderblatt oder in der Flosse angeordnet ist.

Ferner sieht die Erfindung ein Ruder vor, bei dem in dem Ruderblatt oder in der Flosse mindestens eine die Flosse in einer parallel zum Ruderblatt einnehmenden Stellung verriegelbare Einrichtung angeordnet ist.

Des weiteren betrifft die Erfindung ein Ruder, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Antriebs- und Verstelleinrichtung für die Flosse und mindestens eine die Flosse in einer parallel zum Ruderblatt einnehmenden Stellung verriegelbare Einrichtung in dem Ruderblatt oder in der Flosse angeordnet sind.

Die Integration der Antriebs- und Verstelleinrichtung in das Ruderblatt oder in die Ruderflosse erbringt den Vorteil, daß Normal-Ruder jederzeit in ein Hochleistungs-Ruder mit Ruder-

flosse umgewandelt werden können, ohne dass neue und starker dimensionierte Ruderkonstruktionen erforderlich werden, daae Fahttwideretandaerhöhungen durch extern liegende Teile vermieden werden und dass eine Korroaionaanfttlligkeit nicht mehr gegeben iat. Antriebe- und Veratelleinrichtungen für die Ruderfloeee sind nicht mehr schiffsseitig erforderlich und brauchen auch nicht am Schiffskörper angebracht zu werden, da die an das Ruderblatt anzubringende Flosse bereite die Antriebe- und Verstelleinrichtung aufweist, die direkt oder über entsprechend ausgebildete Getriebe mit der Floseenschwenkachse verbunden 1st.

Die Anordnung von Ruderflossenverriegelungs- bzw. -feststen» einrichtungen im Ruderblatt erbringt den Vorteil, dass Flossenruder zu jedem gewünschten Zeitpunkt in Binkörper-Ruder umgewandelt werden können. Die hydrodynamischen Eigenschaften können somit dem jeweiligen Fahrtzustand angepasst werden, wodurch eine besondere Ruderanschlussteildimensionierung vermeidbar ist. Bei Ausfall der Verriegelungseinrichtung für die Ruderflosse wird diese selbsttätig, z.B. durch Federdruck, derart arretiert, daß ein Binkörper-Ruder geschaffen wird, so daß ein in Fahrt befindliches Schiff nicht manövrierunfähig werden kann. Passungsschwierigkeiten, dio bei der Bordmontage von mehrfach extern gelagerten Rudern erfahrungsgeraäss häufig durch Schweißspannungen und anderweitig verursachte Deformationen der Anschlußteile auftreten, werden vermieden. Hierdurch

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erfolgt auch eine nachträgliche Umrüstung des konventionellen Einkörper-Ruders in ein Plossen-Ruder zeitsparend und weniger aufwendig.

Ferner betrifft die Erfindung eine Ausgestaltung, nach der die Ruderflosse aus mindestens zwei Abschnitten mit einer etwa in halber ^Ruderblatthöhe liegenden Trennfuge besteht, von denen jeder Flossenabschnitt zur Einstellung ungleicher Anstellwinkel in Anpassung des Ruders an die Drallströmung des Propellers und als Stopphilfe mit einer Antriebs- und Verstelleinrichtung in Wirkverbindung steht.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 ein Ruder in einem Längsschnitt und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines zwei Flossenabschnitte aufweisenden Ruders in einem Längsschnitt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungs gemäss ausgebildeten Ruders ist mit Io ein Schiffskörper, mit 11 ein Ruderkoker und mit 2o ein Ruderblatt bezeichnet, das über einen Ruderschaft 21 mit einer bei 22 angedeuteten Rudermaschine in Verbindung steht.

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Das Ruderblatt 2o trägt eine Flosse 3o, die bei 32,33 schwenk- '■■' bar an das Ruderblatt 2o angeschlossen und Um die bei 31 angedeutete Schwenkachse verstellbar ist.

In der Ruderflosse 3o ist eine Antriebs- und Verstelleinrichtung 4o für das Verstellen der Ruderflosse vorgesehen. Diese Antriebs- und Verstelleinrichtung 4o besteht aus mindestens einem hydraulisch oder elektrisch betriebenem Motor oder aus einem Hydraulikzylinder mit oder ohna nachgeschaltetem Getriebe 45; sie kann jedoch auch als Drehflügelanlage ausgebildet sein. Die Antriebs- und Verstelleinrichtung 4o steht mit in der Zeichnung nicht dargestellten und im Schiffskörper angeordneten Steuereinrichtungen in Verbindung.

Ferner weist die Ruderflosse 3o eine Verriegelungseinrichtung 5o bzw. 5oa auf, die es ermöglicht, die Ruderflosse 3o so festzustellen , dass die Flosse eine parallel zum Ruderblatt 2o liegende Stellung einnimmt. Durch die Verriegelungsmöglichkeiten ist die Schaffung eines Einkörper~Rud«*re möglich. Die Verriegelungseinrichtung kann jedoch auch extern vorgesehen sein.

Jede Ruderflossenverriegelungseinrichtung 5o bzw. 5oa besteht aus vorzugsweise hydraulisch betriebenen Verriegelungsbolzen, Sperrklinken, Band- oder Kettenbremsen od.dgl. 51. Der hierfür vorgesehene Hydraulikzylinder steht über eine Leitung 53 mit

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einem entsprechend ausgebildeten Antriebs- und Steuerorgan 54 in Verbindung. Der Verriegelungsbolzen 51 der Verriegelungs einrichtung 5o bzw. 5oa ist in eine entsprechend ausgebildete Bohrung 55 in dem Ruderblatt 2o einfahrbar, wenn die Ruderflosse 3o festgestellt werden soll. Für den Fall, dass die Hydraulik für die Verriegelungsbolzen 51 ausfällt, ist eine selbsttätige Verriegelung der Ruderflosse 3o mit dem Ruderblatt 2o möglich. Hierfür ist für den Verriegelungsbolzen 51 eine Vorspannung mittels einer Druckfeder 52 vorgesehen, die bei Ausfall der Hydraulik zur Betätigung des Verriegelungs bolzene 51 diesen in die Verriegelungsetellung tiberführt. Die Gesamtanordnung und Ausbildung der Verriegelungsvorrichtung 5o bzw. 5oa ist dergestalt, dass der Verriegelungsbolzen 51 in der eingefahrenen Stellung die Druckfeder 52 beaufschlagt und diese zusammenpresst. Die Hydraulik hält den Verriegelungsbolzen 51 solange in dieser Stellung wie die Ruderflosse 3o frei beweglich ist. Bei Ausschalten der Hydraulik wird der Verriegelungsbolzen 51 mittels der sich ausdehnenden Druckfeder 52 in die Verriegelungsstellung gefahren. Das Ein- und Ausfahren des Verriegelungsbolzens 51 kann jedoch auch ausschliesslich mittels der hydraulischen Antriebseinrichtung

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

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Die Antriebs- und Verstelleinrichtung 4o für die Ruderflosse

30 braucht nicht in der Ruderflosse selbst untergebracht zu sein. Bs besteht auch die Möglichkeit, die Antriebs- und Verstelleinrichtung 4o in dem Ruderblatt 2o anzuordnen. In gleicher Heise wie die Antriebs- und Verstelleinrichtung 4o kann auch die Verriegelungseinrichtung 5o bzw. 5oa in dem Ruderblatt 2o vorgesehen sein, so dass dann die Verriegelungsbolzen der Verriegelungseinrichtungen 5o bzw. 5oa in die Ruderflosse 3o eingefahren werden. Auch besteht darüber hinaus die Möglichkeit, die Antriebs- und Verstelleinrichtung 4o so anzuordnen, dass eine direkte Kraftübertragung auf die Schwenkachse

31 erfolgt.

Wie in Fig. 2 der Teil des Ruders hinter dem in Fig. 1 angedeuteten Trennschnitt 6o aufzeigt, kann die Ruderflosse 3o auch aus zwei Abschnitten 3oa,3ob bestehen, deren Trennfuge etwa in halber Höhe des Ruderblattes liegt. Jeder Flossenabschnitt 3oa,3ob steht danr zur Einstellung ungleicher Anstellwinkel in Anpassung des Ruders an die Drallströmung des Propellers mit mindestens einer Antriebs- und Verstelleinrichtung 4oa,4ob in Wirkverbindung, Auch ein Einzelbetrieb der Flossenabschnitte 3oa,3ob ist auf diese Weise ebenso möglich wie ein gegensinniges Anstellen der Flossenabschnitte als Stopphilfe. Darüber hinaus ist jeder Flossenabschnitt 3oa,3ob wie die Flosse 3o mit dem Ruderblatt 2o verriegelbar. Die Verriegelungseinrichtungen sind bei 5o,5oa in Fig. 2 angedeutet.

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Dadurch, dass die Antriebs- und Verstelleinrichtung <".o sowie die Verriegelungseinrichtung 5o bzw. Soa in der Ruderflosse 3o untergebracht sind, ist die Möglichkeit gegeben, jedes Ruder in ein Hochleistungsruder mit Flosse umzurüsten, ohne daß große technische Umbauten erforderlich werden. Bilden die Flossen 3o und das Ruderblatt 2o ein einheitliches, umzurüstendes Ruderblatt, so würde bei 60 ein Trennschnitt angelegt werden. Da die Veränderung des Ruders an der Ruderhinterkante erfolgt, ist die Anwendung nicht nur auf den in der Zeichnung dargestellten Spatenrudertyp beschränkt, sondern ist mit gleich gutem Erfolg auch für Ruder aller Art, z.B. auch für Ruder mit Stevenhacke 61 und für Halbschweberuder anwendbar.

Mit festgestellter Flosse ist das Ruder als Normalruder und mit verstellbarer Flosse als Hochleistungsruder verwendbar. Es kann jedoch auch nur mit der Flosse als Ruder gefahren werden, wenn das eigentliche Ruder blockiert ist. Die Flossensteuerung kann nach vorgegebenen oder frei wählbaren Gesetzmässigkeiten vorgenommen werden, wobei alle Flossenabschnitte gemeinsam oder unabhängig voneinander gesteuert werden können, wenn das ^Ruder mehrere Flossenabschnitte aufweist.

- Schutzansprüche -

Claims

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1. Ruder mit einer mittels einer Antriebeeinrichtung verstellbaren Flosse für Wasserfahrzeuge» dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe- und Verstelleinrichtung (4o) für die Flosse (3o) in dem Ruderblatt (2o) oder in der Flosse Oo) angeordnet ist*

2. Ruder mit einer mittels einer Antriebseinrichtung verstellbaren Flosse für Wasserfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ruderblatt (2o) oder in der Flosse (3o) mindestens eine die Flosse (3o) in einer parallel zum Ruderblatt (2o) einnehmenden Stellung verriegelbare Einrichtung (5o,5oa) angeordnet ist.

3. Ruder mit einer mittels einer Antriebseinrichtung verstellbaren Flosse für Wasserfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs- und Verstelleinrichtung (4o) für d.ls Flosse (3o) und mindestens eine die Flosse (3o) in einer parallel zum Ruderblatt (2o) einnehmenden Stellung verriegelbare Einrichtung (5o,5oa) in dem Ruderblatt (2o) oder in der Flosse (3o) angeordnet sind.

4. Ruder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flosse (3o) aus mindestens zwei Ab-

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schnitten (3oa,3ob) mit einer etwa in halber Ruderblatthöhe liegenden Trennfuge besteht, von denen jeder Plossenabschnitt (3oa,3ob) zur Einstellung ungleicher Anstellwinkel In Anpassung des Ruders an die Drallströmung des Propellers und ala Stopphilfe mit einer Antriebe- und Verstelleinrichtung (4oa,4ob) in Wirkverbindung steht.

5. Ruder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Flossenabschnitt (3oa,3ob) des Ruderblattes (3o) mit mindestens einer Verriegelungseinrichtung (5o;5oa) versehen ist.

6. Ruder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (5o,5oa)

aus hydraulisch od.dgl. betätigbaren Bolzen, Sperrklinken, Band- oder Kettenbremsen u.dgl. (51) besteht. /

7. Ruder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsbolzen (51) für die Flosse (3o) unter der Vorspannung einer Feder (52) stehen.

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8. Ruder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge

kennzeichnet, dass die Antriebs- und Verstelleinrichtung (4o) für die Flosse ( 3 o) aus einem hydraulisch oder elektrisch betriebenem Motor oder aus einem Hydraulikzylinder mit. oder ohne nachgeschaltetem Getriebe (45) besteht oder als Drehflügelanlage ausgebildet ist.

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9. ^Ruder nach einem der Ansprüche 1 bis β, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs- und Verstelleinrichtung (4o) unmittelbar mit der Schwenkachse (31) für die Flosse (3o) verbunden ist.

Io. Ruder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch

gekennzeichnet, dass die Flossenverriegelungseinrichtung (5o,5oa) ausserhalb des Ruderblattes (2o) und der Flosse (3o) an ersterem oder letzterem vorgesehen ist.

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