EP1145951A2 - Wasserfahrzeug - Google Patents

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EP1145951A2
EP1145951A2 EP01108840A EP01108840A EP1145951A2 EP 1145951 A2 EP1145951 A2 EP 1145951A2 EP 01108840 A EP01108840 A EP 01108840A EP 01108840 A EP01108840 A EP 01108840A EP 1145951 A2 EP1145951 A2 EP 1145951A2
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EP
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roller
water
drive
water stretcher
stretcher according
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EP01108840A
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EP1145951B1 (de
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Jens-Erik Dr Bartels
Harald Gross
Dirk Dr. Jürgens
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Voith Turbo Schneider Propulsion GmbH and Co KG
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Voith Schiffstechnik GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/66—Tugs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/04—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction
    • B63H1/06—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades
    • B63H1/08—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades with cyclic adjustment
    • B63H1/10—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades with cyclic adjustment of Voith Schneider type, i.e. with blades extending axially from a disc-shaped rotary body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06—Steering by rudders
    • B63H25/38—Rudders
    • B63H25/40—Rudders using Magnus effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/08—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller

Definitions

  • the invention relates to a watercraft with a drive, which is in Area of the bow of the watercraft is located. It is about especially around watercraft with controllable drives.
  • This Watercraft are also known as water tractors.
  • the controllable drives can be a so-called rudder propeller or Cycloidal propeller of the type of a so-called Voith-Schneider® propeller his.
  • Such ships usually have a central fin. This is on Longstrip in its longitudinal median plane, in that area, referred to the longitudinal axis of the ship, which is at the other end as the drive is located.
  • Such ships are used in particular as tugs or tractors Maneuvering and escorting large transport ships, especially tankers. These ships will perform this task also known as an escort tug. This is when escorting Transport ship in motion and the escort tug is in the stern of the ship connected to the transport ship by a hawser. Falls on the big one Transport ship the rudder system and / or the main propulsion system, then the escort tug must exert large lateral forces to do this large transport ship to keep on the desired course. Therefore must as large as possible with the entire hull of the escort tug Shear force can be achieved.
  • the escort tug becomes like this with a fin used that the direction of travel of the ship is such that the fin after shows in front. This direction of travel is exactly the opposite of that of others Towing tasks known driving direction, where the fin points to the rear.
  • the current state of high-performance rowing technology includes Cross beam devices, jacking systems and special rudders with which maneuvering is already very efficient. The requirements are however in Increased over time, making further improvements desirable are.
  • the invention is therefore based on the object of a watercraft, in particular to design an escort tug such that as possible large lateral forces are achieved while driving and the transport ship securely on Course can be held.
  • the task is said to be minimal structural effort than with the previously known means can be achieved.
  • the inventors used an element that was already there is known, namely on a rotatably mounted roller. See “Ship & speak ", No. 4/1980. There is such a turnable at the rudder, thus aft Roller arranged. According to the invention, however, one such rotating roller arranged away from the drive, thus in the area of other end of the watercraft than where the drive is located. The thought is surprising in that it is for the shipbuilding engineer must have seemed unreasonable.
  • the rotatable roller arranged in the area of the fin, and there again preferably at that end of the fin that is away from the drive.
  • the rotatable roller is best in the longitudinal median plane or at least arranged in parallel. Its longitudinal axis runs either in the Vertical or inclined to the vertical at a certain angle, for example 10, 20 or 30 degrees.
  • the arrangement can be such that the rotatably mounted Roll lightly around a vertical axis or around one against the vertical inclined axis can be pivoted out of the longitudinal center plane.
  • the rotatably mounted roller is provided with a drive.
  • the roller can be set in one turn, with a Peripheral speed which is a multiple of the ship's speed Has.
  • the roller can have a profiled surface, for example one surface provided with cams or depressions.
  • the drive power is minimal. It is generally less than 50 kW.
  • the rotatable roller is expediently a control device assigned. This determines the direction of rotation or the speed of the roller or controlled these two sizes.
  • the control can be done in two ways: On the one hand, the control device can be a function of the transverse thrust direction of the main propulsion system and / or rudders that may be present, but on the other hand it can also be a function of the hawser position, that is, the direction of the hawser. This can be recorded, for example, as follows: The hawser is generally passed between two posts which carry rollers for guiding the hawser. The force that the hawser applies to one or the other post can be detected. The control device can then control the direction of rotation or the rotational speed of the roller or these two parameters as a function of the control variables mentioned.
  • roller must not necessarily be circular cylindrical. Rather, it can take the form of a Have cylinders with the cross section of a polygon. She also needs not to be cylindrical at all. Instead, for example have a cross section at different points of length is different. For example, in the area of Longstrip to a circular cross section with a relatively large Have diameters, and on the other, facing away from the ship's bottom End of a circular cross section with a relatively small diameter.
  • the invention will be applied to Towing vehicles with two drives, one of which is located on the one side of the median longitudinal plane.
  • Invention in a towing vehicle with only a single drive use.
  • two fins instead of one to provide, which are arranged in parallel next to each other, again one on one side of the median longitudinal plane.
  • the escort tractor shown in FIG. 1 has controllable drives 1. These are located on both sides of the longitudinal median plane of the tractor, and in the area of one end.
  • a fin 2 At the opposite end is a fin 2.
  • the fin 2 is with provided a roller 3 according to the invention. This doesn't show you here roller drive shown on the roller about its own longitudinal axis to twist.
  • the two tractor drives are 1 Voith-Schneider® propellers. Instead, other types of drive would come in Consideration.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wassertrecker. Ein solcher Wassertrecker ist mit den folgenden Merkmalen versehen: mit einem Antrieb (1), der sich im Bereich des Bugs des Wassertreckers befindet; Gemäß der Erfindung wird ein solcher Wassertrecker mit den folgenden Merkmalen ausgestattet: im Bereich des Hecks des Wassertreckers ist eine Walze (3) vorgesehen, die im wesentlichen vertikal angeordnet ist, und die um ihre Längsachse drehbar gelagert ist; der Walze ist ein Antrieb zugeordnet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit einem Antrieb, der sich im Bereich des Buges des Wasserfahrzeuges befindet. Dabei handelt es sich insbesondere um Wasserfahrzeuge mit steuerbaren Antrieben. Diese Wasserfahrzeuge werden auch als Wassertrecker bezeichnet. Die steuerbaren Antriebe können zum einen sogenannte Ruderpropeller oder Zykloidalpropeller vom Typus eines sogenannten Voith-Schneider® -Propellers sein.
Derartige Schiffe haben meist eine Mittelfinne. Diese befindet sich am Schiffsboden in dessen Längsmittelebene, und zwar in jenem Bereich, bezogen auf die Längsachse des Schiffes, der sich am anderen Ende als der Antrieb befindet.
Derartige Schiffe dienen insbesondere als Schlepper oder Trecker zum Manövrieren und zum Eskortieren von großen Transportschiffen, insbesondere Tankern. Diese Schiffe werden bei Erfüllung dieser Aufgabe auch als Eskort-Schlepper bezeichnet. Beim Eskortieren befindet sich das Transportschiff in Fahrt und der Eskort-Schlepper ist im Heck des Schiffes mit dem Transportschiff über eine Trosse verbunden. Fällt beim großen Transportschiff die Ruderanlage und/oder die Hauptantriebsanlage aus, dann muß der Eskort-Schlepper große Querkräfte aufbringen, um das große Transportschiff auf dem gewünschten Kurs zu halten. Deshalb muß mit dem gesamten Schiffsrumpf am Eskort-Schlepper eine möglichst große Querkraft erzielt werden.
Bei der Eskort-Aufgabe wird der Eskort-Schlepper mit einer Finne derart eingesetzt, daß die Fahrtrichtung des Schiffes so ist, daß die Finne nach vorn zeigt. Diese Fahrtrichtung ist genau umgekehrt zu der bei anderen Schleppaufgaben bekannten Fahrtrichtung, wo die Finne nach hinten zeigt.
Der heutige Stand der Hochleistungs-Rudertechnik umfaßt Querstrahleinrichtungen, Vortriebsanlagen und spezielle Ruder, mit denen das Manövrieren bereits sehr effizient ist. Die Anforderungen sind jedoch im Laufe der Zeit gestiegen, so daß weitere Verbesserungen wünschenswert sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wasserfahrzeug, insbesondere einen Eskort-Schlepper, derart zu gestalten, daß möglichst große Querkräfte bei Fahrt erzielt werden und das Transportschiff sicher auf Kurs gehalten werden kann. Die Aufgabe soll mit einem minimalem baulichem Aufwand, als mit den bisher bekannten Mitteln, erzielt werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Die Erfinder haben dabei auf ein Element zurückgegriffen, das zwar bereits bekannt ist, nämlich auf eine drehbar gelagerte Walze. Siehe "Schiff & Hafen", Nr. 4/1980. Dort ist am Ruder, somit achtern, eine solche drehbare Walze angeordnet. Gemäß der Erfindung wird jedoch eine solche rotierende Walze vom Antrieb entfernt angeordnet, somit im Bereich des anderen Endes des Wasserfahrzeuges, als dort, wo sich der Antrieb befindet. Der Gedanke ist insofern überraschend, als er für den Schiffsbau-Ingenieur als abwegig erscheinen mußte. Gemäß der Erfindung wird die drehbare Walze im Bereich der Finne angeordnet, und dort wiederum vorzugsweise an jenem Ende der Finne, das vom Antrieb entfernt ist. Die drehbare Walze wird am besten in der Längsmittelebene oder zumindest parallel hierzu angeordnet. Ihre Längsachse verläuft entweder in der Vertikalen oder unter einem gewissen Winkel gegen die Vertikale geneigt, beispielsweise 10, 20 oder 30 Grad.
Besonders zweckmäßig ist es, die drehbare Walze baulich in die Finne zu integrieren, so daß die drehbare Walze die angeströmte Kante der Finne bildet. Die Finne übernimmt in diesem Falle die Lagerung.
Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, daß die drehbar gelagerte Walze um eine vertikale Achse oder um eine gegen die Vertikale leicht geneigte Achse aus der Längsmittelebene herausschwenkbar ist.
Die drehbar gelagerte Walze ist mit einem Antrieb versehen. Hierdurch kann die Walze in eine Umdrehung gesetzt werden, mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die ein mehrfaches der Schiffsgeschwindigkeit hat. Die Walze kann eine profilierte Oberfläche haben, beispielsweise eine mit Nocken oder Vertiefungen versehene Oberfläche. Die Antriebsleistung ist minimal. Sie beträgt im allgemeinen weniger als 50 kW.
Die Wirkung der Erfindung ist verblüffend. Durch die drehbare Walze lassen sich ganz erhebliche Auftriebskräfte erzielen, somit Kräfte, die senkrecht zur Anströmung verlaufen und in der Ebene der Wasseroberfläche liegen. Versuche haben gezeigt, daß die Erfindung die Querkraft des Wasserfahrzeuges um ca. 20 % erhöht.
Der drehbaren Walze wird zweckmäßigerweise eine Steuereinrichtung zugeordnet. Damit werden die Drehrichtung oder die Drehzahl der Walze oder diese beiden Größen gesteuert.
Die Steuerung kann auf zweierlei Weise erfolgen:
Zum einen kann die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Querschubrichtung der Hauptantriebsanlage und/oder eventuell vorhandenen Rudern, zum anderen aber auch in Abhängigkeit von der Trossenlage, das heißt der Richtung der Trossen. Dies läßt sich beispielsweise wie folgt erfassen: Die Trosse wird im allgemeinen zwischen zwei Pfosten hindurchgeführt, die Rollen zum Führen der Trosse tragen. Dabei kann die Kraft erfaßt werden, die die Trosse auf den einen oder den anderen Pfosten aufbringt. Die Steuereinrichtung kann dann die Drehrichtung beziehungsweise die Drehzahl der Walze oder diese beiden Parameter in Abhängigkeit von den genannten Steuergrößen steuern.
Mit geringstem baulichem Aufwand läßt sich somit die Querkraft eines Wasserfahrzeuges gegenüber bisher bekannten Fahrzeugen wesentlich verbessern. Im einzelnen ergeben sich die folgenden Vorteile für die Eskort-Aufgabe:
  • die Drehfähigkeit des Transportschiffes beim Manövrieren wird minimiert
  • die Zeitspanne zum Ausführen eines Drehmanövers wird stark verringert
  • das Parallelversetzen läßt sich einfach und schnell durchführen
  • Langsamfahrt läßt sich auch bei schwierigen Strömungsverhältnissen problemlos durchführen
  • Schermanöver lassen sich ohne nennenswerte Vorauskräfte einleiten oder beenden.
Zahlreiche Abwandlungen der Erfindung sind denkbar. So muß die Walze nicht unbedingt kreiszylindrisch sein. Vielmehr kann sie die Gestalt eines Zylinders mit dem Querschnitt eines Vielecks haben. Außerdem braucht sie überhaupt nicht zylindrisch zu sein. Sie kann statt dessen beispielsweise einen Querschnitt haben, der an verschiedenen Stellen der Länge unterschiedlich ist. So kann sie beispielsweise im Bereich des Schiffsbodens an einen kreisförmigen Querschnitt mit relativ großem Durchmesser haben, und am anderen, dem Schiffsboden abgewandten Ende einen Kreisquerschnitt mit relativ kleinem Durchmesser.
Im allgemeinen wird die Erfindung angewandt werden bei Schleppfahrzeugen mit zwei Antrieben, von denen sich jeweils einer auf der einen Seite der Längsmittelebene befindet. Jedoch ist es auch denkbar, die Erfindung bei einem Schleppfahrzeug mit nur einem einzigen Antrieb zu verwenden. Auch ist es denkbar, statt einer einzigen Finne zwei Finnen vorzusehen, die parallel nebeneinander angeordnet sind, wiederum jeweils einer auf der einen Seite der Längsmittelebene.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
Figur 1
zeigt einen Eskort-Schlepper mit steuerbaren Antrieben.
Der in Figur 1 gezeigte Eskort-Schlepper weist steuerbare Antriebe 1 auf. Diese befinden sich beidseits der Längsmittelebene des Schleppers, und zwar im Bereich von dessen einem Ende.
Am entgegengesetzten Ende befindet sich eine Finne 2. Die Finne 2 ist mit einer erfindungsgemäßen Walze 3 versehen. Diese weist einen hier nicht dargestellten Walzenantrieb auf, um die Walze um ihre eigene Längsachse zu verdrehen.
Im vorliegenden Falle sind die beiden Schlepper-Antriebe 1 Voith-Schneider® -Propeller. Statt dessen kämen auch andere Antriebsarten in Betracht.

Claims (10)

  1. Wassertrecker;
    1.1 mit einem Antrieb (1), der sich im Bereich des Buges des Wassertreckers befindet;
    1.2 im Bereich des Hecks des Wassertreckers ist eine Walze (3) vorgesehen, die im wesentlichen vertikal angeordnet ist, und die um ihre Längsachse drehbar gelagert ist;
    1.3 der Walze (3) ist ein Walzenantrieb zugeordnet;
    1.4 im Bereich der Längsmittelebene oder außerhalb des Wassertreckers ist eine oder mehrere Finnen (2) vorgesehen;
    1.5 die Walze (3) befindet sich im abströmenden Bereich der Finne (2).
  2. Wassertrecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (3) gegen die Vertikale geneigt ist.
  3. Wassertrecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (3) mit der Finne (2) vereinigt bzw. von diesen getragen ist.
  4. Wassertrecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (3) aus der Längsmittelebene herausschwenkbar ist.
  5. Wassertrecker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (3) in ihrem oberen Ende um ein anderes Maß aus der Längsmittelebene herausschwenkbar ist, als mit ihrem unteren Ende.
  6. Wassertrecker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der Walze (3) profiliert ist.
  7. Wassertrecker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein 360° steuerbares Propulsionsorgan umfaßt.
  8. Wassertrecker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits der Längsmittelebene des Wassertreckers je ein 360° steuerbares Propulsionsorgan vorgesehen ist.
  9. Wassertrecker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß eine Steuereinrichtung zum Steuern von Drehrichtung und/oder von Drehzahl der Walze (3) in Abhängigkeit von der Steuerrichtung des Antriebs vorgesehen ist.
  10. Wassertrecker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung zum Steuern von Drehrichtung und/oder Drehzahl der Walze (3) in Abhängigkeit von der Trossenrichtung beziehungsweise von der von der Trosse auf einen Anschlag aufgebrachten Kraft vorgesehen ist.
EP01108840A 2000-04-14 2001-04-09 Wasserfahrzeug Expired - Lifetime EP1145951B1 (de)

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