EP1145951B1 - Wasserfahrzeug - Google Patents

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EP1145951B1
EP1145951B1 EP01108840A EP01108840A EP1145951B1 EP 1145951 B1 EP1145951 B1 EP 1145951B1 EP 01108840 A EP01108840 A EP 01108840A EP 01108840 A EP01108840 A EP 01108840A EP 1145951 B1 EP1145951 B1 EP 1145951B1
Authority
EP
European Patent Office
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roller
water tractor
tractor
water
drive
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01108840A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1145951A2 (de
EP1145951A3 (de
Inventor
Jens-Erik Dr Bartels
Harald Gross
Dirk Dr. Jürgens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Turbo Schneider Propulsion GmbH and Co KG
Original Assignee
Voith Turbo Marine GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Voith Turbo Marine GmbH and Co KG filed Critical Voith Turbo Marine GmbH and Co KG
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Publication of EP1145951A3 publication Critical patent/EP1145951A3/de
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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 located in the Area of the bow of the watercraft is located. It is about in particular, watercraft with controllable drives. These Watercraft are also referred to as water tractors.
  • the controllable drives can for a so-called Rudderpropeller or Cycloidal propeller of the type known as a Voith-Schneider® propeller be.
  • Such ships usually have a middle fin. This is located on Ship's bottom in its longitudinal center plane, in that area, relative to the longitudinal axis of the ship, which is at the other end as the drive is located.
  • Such ships serve in particular as a tractor or tractor for Maneuvering and escorting large transport vessels, especially tankers. These ships will be at the fulfillment of this task Also called escort tug.
  • escort tug When escorting is the Transport ship in motion and the escort tugboat is in the stern of the ship connected to the transport ship via a hawser. Falls at the big one Transport ship the steering gear and / or the main propulsion system, then the escort tug must apply large lateral forces to the to keep big transport ship on the desired course. Therefore must with the entire hull at the escort tug as large as possible Transverse force can be achieved.
  • the escort tug with a fin becomes like this used that the direction of travel of the ship is such that the fin after from shows. This direction of travel is exactly the opposite of that of others Towing known direction of travel, where the fin points to the rear.
  • the current state of high-performance rowing technology includes Cross-beam devices, propulsion systems and special rudders, with which Maneuvering is already very efficient.
  • the requirements are however in the Increased over time, making further improvements desirable are.
  • the invention is therefore based on the object, a watercraft, in particular an escort tug to make such that possible large lateral forces can be achieved while driving and the transport ship safely on Course can be held.
  • the task should be minimal structural effort, as with the previously known means can be achieved.
  • the inventors have resorted to an element that, although already is known, namely on a rotatably mounted roller. See “Ship & speak ", No. 4/1980, where at the helm, thus aft, is such a rotatable one Roller arranged.
  • such rotating roller arranged away from the drive, thus in the range of at the other end of the vessel than where the drive is located.
  • the thought is surprising in that he is for the shipbuilding engineer had to appear as outlandish.
  • the rotatable roller arranged in the area of the fin, and there turn preferably at that end of the fin remote from the drive.
  • the rotatable roller is best in the longitudinal center plane or at least arranged parallel to it. Their longitudinal axis runs either in the Vertical or tilted at a certain angle to the vertical, for example 10, 20 or 30 degrees.
  • the rotatable roller structurally in the fin integrate, so that the rotatable roller the flowed edge of the fin forms.
  • the Finn takes over the storage in this case.
  • the arrangement may be made such that the rotatably mounted Roll around a vertical axis or slightly against the vertical inclined axis can be swung out of the longitudinal center plane.
  • the rotatably mounted roller is provided with a drive. hereby the roller can be put in one turn, with one Circumferential speed, which is a multiple of the ship's speed Has.
  • the roller may have a profiled surface, such as a 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 will change the direction of rotation or the speed of the roller or controlled these two sizes.
  • roller not necessarily circular cylindrical. Rather, she may take the form of a Have cylinders with the cross-section of a polygon. Besides, she needs not to be cylindrical at all. You can instead, for example have a cross section at different points of length is different. For example, in the area of Ship bottom to a circular cross-section with a relatively large Diameter, 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 each on the one side of the median longitudinal plane.
  • Invention in a towing vehicle with only a single drive too use.
  • two Finns instead of a single Finn, two Finns provide, which are arranged side by side in parallel, again in each case 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 center plane of the tractor, and Although in the area of one end.
  • the fin 2 is with a roll 3 according to the invention provided. This one does not have one here illustrated roller drive on to the roller about its own longitudinal axis to twist.
  • the two tractor drives are 1 Voith-Schneider® propeller. Instead, other types of drive would come in Consideration.

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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.
Das Dokument US 3 977 352 offenbart einen solchen Wassertrecker, der als nächstliegende Stand der Technik betrachtet wird
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 vom 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 Paraflelversetzen 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; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
      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)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE10018573 2000-04-14
    DE10018573A DE10018573A1 (de) 2000-04-14 2000-04-14 Wasserfahrzeug

    Publications (3)

    Publication Number Publication Date
    EP1145951A2 EP1145951A2 (de) 2001-10-17
    EP1145951A3 EP1145951A3 (de) 2002-11-06
    EP1145951B1 true EP1145951B1 (de) 2004-09-22

    Family

    ID=7638776

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP01108840A Expired - Lifetime EP1145951B1 (de) 2000-04-14 2001-04-09 Wasserfahrzeug

    Country Status (5)

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    US (1) US6516739B2 (de)
    EP (1) EP1145951B1 (de)
    AT (1) ATE276922T1 (de)
    DE (2) DE10018573A1 (de)
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