EP3822159A1 - Flossenstabilisator - Google Patents

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EP3822159A1
EP3822159A1 EP20206908.4A EP20206908A EP3822159A1 EP 3822159 A1 EP3822159 A1 EP 3822159A1 EP 20206908 A EP20206908 A EP 20206908A EP 3822159 A1 EP3822159 A1 EP 3822159A1
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EP
European Patent Office
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fin
ship
shaft
stabilizer
axis
Prior art date
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EP20206908.4A
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EP3822159B1 (de
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Holger Spardel
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SKF Marine GmbH
Original Assignee
SKF Marine GmbH
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Publication date
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Publication of EP3822159A1 publication Critical patent/EP3822159A1/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 
    • B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
    • B63B39/06—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by using foils acting on ambient water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
    • B63B39/06—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by using foils acting on ambient water
    • B63B2039/067—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by using foils acting on ambient water effecting motion dampening by means of fixed or movable resistance bodies, e.g. by bilge keels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
    • B63B39/06—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by using foils acting on ambient water
    • B63B2039/068—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by using foils acting on ambient water the foils having a variable cross section, e.g. a variable camber

Definitions

  • the invention relates to a fin stabilizer for the roll stabilization of a ship in motion, at anchor or at zero speed with a flipper shaft which also forms a fin shaft with a drive device for rotating a fin around a fin shaft axis to change the angle of the fin in the water and with a swivel device with a swivel column for an angular movement of the fin and fin shaft around a pivot axis running essentially vertically and at right angles to a ship's longitudinal axis for pivoting the fin out and in into an operating position outside and into a rest position inside an associated fin case inside the ship, the fin being in the shape of an elongated polygon having.
  • Fin stabilizers for passenger ships, larger yachts, floating pontoons and the like are known in a wide range of variations from the prior art.
  • Square fin shapes are generally used here.
  • the aim is to position the fin shaft as close as possible to the front fin edge.
  • the device comprises, inter alia, a drive device for rotating a fin around the axis of the fin shaft in order to change the angle of attack of the fin in relation to the horizontal.
  • the fin has the shape of an elongated square with short and long sides.
  • a pivoting device for an angular movement of the fin and fin shaft around an essentially vertical and right-angled movement to the longitudinal direction of the ship
  • the pivot axis of a pivot column is provided for pivoting the fin in and out into an operating position outside and into a rest position in an associated fin pocket inside the ship.
  • the fin is oriented with its short side facing the ship's outside in the operating position approximately parallel to the ship's outer skin and the long sides of the fin have a sweep angled backwards in the direction of travel or in the direction of a stern of the ship.
  • the fin shaft axis is located in an area of 10 to 30% of a mean chord length of the fin with a central span, the pivoting movement of the pivoting column from the operating position to the rest position according to the arrow being greater than 90 ° to accommodate the fin in the fin pocket.
  • One object of the invention is to provide a fin stabilizer for a watercraft which enables an improved stabilizing effect with respect to rolling movements of a ship while moving, at anchor or at zero speed.
  • the fin shaft axis is employed in an operating position in one direction of travel of the ship.
  • the fin shaft axis is pivoted about the pivot axis, for example, by a pivot angle less than or equal to 90 °.
  • the fin is preferably positioned in the direction of travel of the ship, that is to say on the bow side or in the direction of a bow of the ship, or leads the hull of the ship due to the lead angle.
  • zero speed or zero travel defines that the non-propelled ship does not make any active travel through the water, although it can drift along with any current in the water above the ground.
  • the fin shaft axis In a first operating position, the fin shaft axis is positioned forward in the direction of travel.
  • the advantage here is that forces acting from the bow side on the fin, thrust forces along the shaft axis can be transferred to the swivel device, since the shaft axis is positioned to the front. The torque acting on the fin and the pivoting device is thus reduced by these thrust forces.
  • the fin shaft axis In a second operating position, the fin shaft axis is not set forward.
  • a lead angle of the fin shaft axis in the first operating position in the direction of travel is preferably between 60 ° and 90 °.
  • the fin shaft axis In the second operating position, the fin shaft axis is oriented essentially perpendicularly or even backwards to the direction of travel.
  • the fin can preferably be adjusted between the rest position and the first and second operating positions depending on the driving situation.
  • the fin can be operated in the first operating position while driving. While driving, the fin shaft axis is usually rotated by a smaller angular range to set the angle of attack ⁇ in relation to the inflowing water of the fin than in the mooring operation, in which the angular range of the angle of attack ⁇ is larger to enable paddling.
  • the fin In the first operating position, the fin cannot yet be fully swung out of the fin case, so that a ship-side area of the leading edge remains in the fin case in the area of the fin root, without the required angular range of the angle of attack ⁇ being restricted.
  • the fin is rotated in an angular range for roll stabilization without the part of the leading edge located in the fin case hitting it.
  • operating situations can also arise in which it can be useful to operate the fin in the second operating position while driving, i.e. fully pivoted out and operate it in the first operating position in front-anchor operation. This can be particularly useful if there is no longer any fin area in the fin case in the first operating position and the angle of attack ⁇ is therefore not restricted by the opening of the fin case.
  • the front edge of the fin can be pivoted backwards in the direction of travel, which can bring about a lower flow resistance, especially when driving fast.
  • the operating position of the fin can advantageously be changed and operated between the first operating position and the second operating position depending on the operating situation.
  • a rear outer fin tip can be located in the first operating position at a greater distance from the fuselage outer skin than a front outer fin tip.
  • the rear fin tip is more or less further out than the front fin tip.
  • the rear outer fin tip can be located at a greater distance from the fuselage outer skin in the first operating position than in the second operating position.
  • the fin is essentially flush with a hull of the ship in the rest position.
  • the flow resistance can be minimized when the ship is in motion.
  • a distance between the fin shaft axis and a leading edge in the area of a central tendon with a central span of the fin preferably corresponds to approximately 10% to 30% of a chord length. This results in a small distance between the fin shaft axis and the leading edge of the fin.
  • the span extends from an inner edge or a fin root to an outer edge or an outermost fin tip.
  • a sweep of the fin in the direction of travel is up to 30 °. This makes it possible to reduce the size of the fin box due to the resulting geometry.
  • an inner edge and / or the front edge and / or an outer edge and / or a rear edge of the fin have at least one kinked section.
  • a fin stabilizer 10 for the roll stabilization of a merely hinted at ship 12 in motion through water 14, at anchor or at zero speed includes, among other things, a flipper shaft 18 as a fin shaft 20 with a drive device 22 for rotating a fin 24 about a fin shaft axis 26 or a longitudinal center axis of the shaft 18 for changing an angle of attack in the water 14 (cf. Fig. 2 ; Reference symbol ⁇ ).
  • the ship 12 has a hull 28 with a hull skin 30, a bow 32 and a stern 34 and thus moves counter to the direction of the arrow 36 through the water 14, that is, from left to right within the plane of the drawing in a direction of travel F .
  • the fin stabilizer 10 has a swivel device 40 with a swivel column 42 for an angular movement of the fin 24 and fin shaft 20 about a swivel axis 46, which runs essentially vertically and at right angles to a ship's longitudinal axis 44 or approximately perpendicular to a fin box base 54, for swiveling out and in the fin 24 in an operating position outside and in a rest position in an associated fin case 52 inside the ship 12.
  • Fin stabilizer 10 closes the fin 24 essentially flush with the hull 28 of the ship 12, that is to say the fin 24 is completely received in the fin case 52 integrated within the hull 28.
  • Both the drive device 22 and the swivel device 40 are preferably implemented with high-torque electro-hydraulic drives.
  • the fin 24 has a circumferential geometry that corresponds to an elongated polygon 60.
  • the polygon 60 is configured here merely as an example as a square 62 with four edges and four corners, which are not designated for the sake of better graphic clarity.
  • the fin shaft axis 26 of the fin 24 can be pivoted about the pivot axis 46 by a pivot angle ⁇ , preferably less than or equal to 90 °, with the aid of the electro-hydraulic pivoting device 40.
  • the Figure 2 illustrates a schematic top view of the fin stabilizer in an operating position.
  • the ship 12 has the hull 28 with the hull skin 30 and moves against the direction of the arrow 36 through the water 14, that is, in the direction of travel F.
  • the pivoting device 40 Inside the fin case 52 of the fin stabilizer 10 is the pivoting device 40 with the pivoting column 42 and with their pivot axis 46, which is oriented essentially vertically and at right angles to the ship's longitudinal axis 44.
  • the fin-carrying shaft 18, designed as a fin shaft 20 runs approximately perpendicular to the pivot axis 46 and is equipped by means of the drive device 22, which can be adjusted independently of the pivoting device 40, to rotate the fin 24 about the fin shaft axis 26 by an angle of incidence ⁇ .
  • the fin 24 of the fin stabilizer 10 By means of the pivoting device 40, the fin 24 of the fin stabilizer 10, starting from the position shown in FIG Figure 1 Outlined rest position can be pivoted out of the fin case 52 by the pivot angle ⁇ of up to 90 ° until the in Figure 2 illustrated operating position of the fin 24 is reached.
  • the pivoting movement of the fin 24 takes place around the pivot axis 46 of the pivot column 42 with the help of the pivot device 40.
  • the fin 24 is with the help of the drive device 22 around the fin shaft axis 26 by the angle of incidence ⁇ in relation to the inflowing water 14 or here through the plane of the drawing represented horizontal plane rotatable.
  • a lead angle ⁇ of the fin shaft axis 26 of the fin 24 about the pivot axis 46 of the pivot column 42 in the operating position of the fin stabilizer 10 in the direction of travel F of the ship 12 through the water 14 is at least 60 ° and at most 90 °.
  • the lead angle ⁇ lies between the fin shaft axis 26 and the hull skin 30 of the hull 28 of the ship 12.
  • a so-called sweep ⁇ of the fin 24 is up to 30 ° in the direction of travel.
  • the fin 24 with a circumferential geometry that corresponds to a polygon 60 has the special shape of a quadrilateral 62 with an inner edge 70 running approximately parallel to the hull 28, a leading edge 72 against which the water 14 flows, and an approximately parallel to the inner edge 70 Outer edge 74 and a rear edge 76 for optimal outflow of the water 14.
  • the arrow ⁇ is preferably provided on the front edge 72 of the fin 24, but can alternatively or additionally also be formed on the rear edge 76 of the fin 24. In the exemplary embodiment shown here, the arrow ⁇ is plotted between the front edge and an angular line which extends from a tip of a gusset 90, which will be explained below, perpendicular to the inner edge 70 of the fin 24.
  • the inner edge 70 of the fin 24 here has an optional kink section 78 in the area of the fin shaft axis 26.
  • the kink section 78 of the inner edge 70 divides it into a first section 80 directed towards the bow 32 of the ship 12 and a second section 82 directed towards the stern 34 of the ship 12.
  • the front edge 72 can also have an optional kinked section 84, by which the front edge 72 is then divided into a first section 86 close to the fuselage and a second section 88 away from the fuselage, the two sections 86, 88 of the front edge 72 preferably each being separate are straight.
  • At least the inner edge 70 of the fin 24 is designed in a straight line, so that the aforementioned gusset 90, indicated by a dotted line, results.
  • a fin box opening 92 within the body 28 at least in the area of the gusset 90 so that the fin 24 during the variation their angle of attack ⁇ is sufficiently wide.
  • a distance A of the fin shaft axis 26 from the leading edge 72 in the area of a central tendon 94, plotted perpendicular to the fin shaft axis 26, at the level of the so-called central span of the fin 24 preferably corresponds to about 10% to 30% of a chord length L of this central tendon 94 of the fin 24.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Flossenstabilisator (10) zur Rollstabilisierung eines Schiffes (12) in Fahrt, vor Anker oder bei Nullgeschwindigkeit mit einer, einen Flossenschaft (20) mitausbildenden flossentragenden Welle (18) mit einer Antriebsvorrichtung (22) zum Verdrehen einer Flosse (24) um eine Flossenschaftachse (26) zum Ändern eines Anstellwinkels (δ) der Flosse (24) im Wasser (14) und mit einer Schwenkvorrichtung (40) mit einer Schwenksäule (42) für eine Winkelbewegung von Flosse (24) und Flossenschaft (20) um eine im Wesentlichen vertikal und rechtwinklig zu einer Schiffslängsachse (44) verlaufende Schwenkachse (46) zum Aus- und Einschwenken der Flosse (24) in eine Betriebsstellung außerhalb und in eine Ruhestellung innerhalb eines zugeordneten Flossenkastens (52) innerhalb des Schiffes (12), wobei die Flosse (24) die Form eines langgestreckten Polygons (60) aufweist.Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Flossenschaftachse (26) um einen Schwenkwinkel (α) kleiner oder gleich 90° um die Schwenkachse (46) verschwenkbar ist und die Flossenschaftachse (26) in der Betriebsstellung in einer Fahrtrichtung (F) des Schiffes (12) angestellt ist.Hierdurch ist eine Optimierung der Stabilisierungswirkung des Flossenstabilisators (10) möglich.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Flossenstabilisator zur Rollstabilisierung eines Schiffes in Fahrt, vor Anker oder bei Nullgeschwindigkeit mit einer, einen Flossenschaft mitausbildenden flossentragenden Welle mit einer Antriebsvorrichtung zum Verdrehen einer Flosse um eine Flossenschaftachse zum Ändern eines Anstellwinkels der Flosse im Wasser und mit einer Schwenkvorrichtung mit einer Schwenksäule für eine Winkelbewegung von Flosse und Flossenschaft um eine im Wesentlichen vertikal und rechtwinklig zu einer Schiffslängsachse verlaufende Schwenkachse zum Aus- und Einschwenken der Flosse in eine Betriebsstellung außerhalb und in eine Ruhestellung innerhalb eines zugeordneten Flossenkastens innerhalb des Schiffes, wobei die Flosse die Form eines langgestreckten Polygons aufweist.
  • Aus dem Stand der Technik sind Flossenstabilisatoren für Passagierschiffe, größere Yachten, Schwimmpontons und dergleichen in einer großen Variationsbreite bekannt. Hierbei kommen im Allgemeinen viereckige Flossenformen zum Einsatz. Bei den viereckigen Flossentypen wird zur Optimierung der hydrodynamisch wirksamen Flossenfläche zur Rollstabilisierung vor Anker bzw. bei Nullgeschwindigkeit des Schiffes angestrebt, den Flossenschaft möglichst nah an der vorderen Flossenkante anzuordnen.
  • Aus der EP 2 565 116 B1 ist eine Vorrichtung zur Rollstabilisierung von Schiffen mit einer flossentragenden Welle als Flossenschaft bekannt.
    Die Vorrichtung umfasst unter anderem eine Antriebsvorrichtung zum Verdrehen einer Flosse um die Achse des Flossenschaftes zum Ändern des Anstellwinkels der Flosse in Relation zu der Horizontalen. Die Flosse weist hierbei die Form eines langgestreckten Vierecks mit kurzen und langen Seiten auf. Weiterhin ist eine Schwenkvorrichtung für eine Winkelbewegung von Flosse und Flossenschaft um eine im Wesentlichen vertikal und rechtwinklig zur Schiffslängsrichtung verlaufende Schwenkachse einer Schwenksäule zum Aus- und Einschwenken der Flosse in eine Betriebsstellung außerhalb und in eine Ruhestellung in eine zugeordnete Flossentasche innerhalb des Schiffes vorgesehen.
    Die Flosse ist mit ihrer der Schiffsaußenseite zugewandten kurzen Seite in der Betriebsstellung etwa parallel zur Schiffsaußenhaut orientiert und die langen Seiten der Flosse weisen eine in Fahrtrichtung nach hinten bzw. in Richtung eines Hecks des Schiffs abgewinkelte Pfeilung auf. Die Flossenschaftachse ist in einem Bereich von 10 bis 30 % einer mittleren Sehnenlänge der Flosse bei mittiger Spannweite angeordnet, wobei die Schwenkbewegung der Schwenksäule aus der Betriebsstellung in die Ruhestellung entsprechend der Pfeilung größer als 90° zur Aufnahme der Flosse in der Flossentasche bemessen ist.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flossenstabilisator für ein Wasserfahrzeug anzugeben, der eine verbesserte Stabilisierungswirkung gegenüber Rollbewegungen eines Schiffes in Fahrt, vor Anker oder bei Nullgeschwindigkeit ermöglicht.
  • Die Eingangs genannte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Flossenschaftachse in einer Betriebsstellung in einer Fahrtrichtung des Schiffes angestellt ist. Die Flossenschaftachse ist in dieser Betriebsstellung beispielsweise um einen Schwenkwinkel kleiner oder gleich 90° um die Schwenkachse verschwenkt. Infolgedessen ergibt sich eine Optimierung der Stabilisierungswirkung. Die Flosse ist bevorzugt in der Fahrtrichtung des Schiffes, das heißt bugseitig bzw. in Richtung eines Bugs des Schiffs angestellt bzw. eilt dem Rumpf des Schiffes aufgrund des Voreilwinkels vor. Der Begriff der Nullgeschwindigkeit oder der Nullfahrt definiert im Kontext dieser Beschreibung, dass das antriebslose Schiff keine aktive Fahrt durch das Wasser macht, gleichwohl mit einer etwaig vorhandenen Strömung im Wasser über Grund mit driften kann.
  • In einer ersten Betriebsstellung ist die Flossenschaftachse in Fahrtrichtung nach vorne angestellt. Vorteilhaft hierbei ist, dass angreifende Kräfte von bugseitig auf die Flosse, Schubkräfte entlang der Schaftachse auf die Schwenkvorrichtung übertragen können, da die Schaftachse nach vorne angestellt ist. Das wirkende Drehmoment auf die Flosse und die Schwenkvorrichtung ist somit um diese Schubkräfte gemindert. In einer zweiten Betriebsstellung ist die Flossenschaftachse nicht nach vorne angestellt. Vorzugsweise beträgt ein Voreilwinkel der Flossenschaftachse in der ersten Betriebsstellung in der Fahrtrichtung zwischen 60° und 90°. In der zweiten Betriebsstellung ist die Flossenschaftachse im Wesentlichen senkrecht oder sogar nach hinten zur Fahrtrichtung ausgerichtet. Vorzugsweise kann die Flosse zwischen der Ruhestellung und der ersten und der zweiten Betriebsstellung je nach Fahrtsituation verstellt werden. So kann beispielsweise die Flosse in Fahrt in der ersten Betriebsstellung betrieben werden. Unter Fahrt wird üblicherweise zur Einstellung des Anstellwinkels δ in Relation zu dem anströmenden Wasser der Flosse die Flossenschaftachse um einen geringeren Winkelbereich verdreht als im Vor-Anker Betrieb, bei welchem der Winkelbereich des Anstellwinkels δ größer ist um einen Paddelbetrieb zu ermöglichen. In der ersten Betriebsstellung kann damit die Flosse noch nicht vollständig aus dem Flossenkasten ausgeschwenkt sein, sodass im Bereich der Flossenwurzel noch ein schiffsseitiger Bereich der Vorderkante im Flossenkasten verbleibt, ohne dass der benötigte Winkelbereich des Anstellwinkels δ eingeschränkt ist. Mit anderen Worten, die Flosse wird in einem Winkelbereich zur Rollstabilisierung rotiert ohne dass der im Flossenkasten befindliche Teil der Vorderkante an diesem anstößt. Es können jedoch auch Betriebssituationen auftreten in denen es sinnvoll sein kann, die Flosse während Fahrt in der zweiten Betriebsstellung zu betreiben, also voll ausgeschwenkt und im Vor-Anker Betrieb in der ersten Betriebsstellung zu betreiben. Dies kann vor allem dann sinnvoll sein, wenn auch in der ersten Betriebsstellung kein Flossenbereich mehr im Flossenkasten befindlich und somit der Anstellwinkels δ nicht durch die Öffnung des Flossenkastens beschränkt wird. In der zweiten Betriebsstellung hingegen kann die Vorderkante der Flosse in Fahrtrichtung nach hinten verschwenkt sein, was vor allem bei schneller Fahrt einen geringeren Strömungswiderstand bewirken kann. Die Betriebsstellung der Flosse kann vorteilhaft je nach Betriebssituation zwischen der ersten Betriebsstellung und der zweiten Betriebsstellung gewechselt und betrieben werden.
  • In der ersten Betriebsstellung wird ein optimaler Wirkradius der Flosse in Bezug auf die Stabilisierung des Schiffes erreicht. Insbesondere kann sich je nach Form der Flosse eine hintere äußere Flossenspitze in der ersten Betriebsstellung in einer größeren Entfernung zur Rumpfaußenhaut als eine vordere äußere Flossenspitze befinden. Die hintere Flossenspitze befindet sich quasi weiter draußen als die vordere Flossenspitze. Weiterhin kann sich die hintere äußere Flossenspitze in der ersten Betriebsstellung in einer größeren Entfernung zur Rumpfaußenhaut befinden als in der zweiten Betriebsstellung.
  • Bei einer technisch vorteilhaften Ausgestaltung schließt die Flosse in der Ruhestellung im Wesentlichen bündig mit einem Rumpf des Schiffes ab.
    Hierdurch kann der Strömungswiderstand bei in Fahrt befindlichem Schiff minimiert werden. Darüber hinaus ist eine Beschädigung der Flosse bei einer Fahrt durch Eis ausgeschlossen.
  • Bevorzugt entspricht ein Abstand der Flossenschaftachse von einer Vorderkante im Bereich einer mittleren Sehne bei mittiger Spannweite der Flosse etwa 10% bis 30% einer Sehnenlänge.
    Hierdurch ergibt sich ein geringer Abstand zwischen der Flossenschaftachse und der Vorderkante der Flosse. Die Spannweite erstreckt sich hierbei von einer Innenkante bzw. einer Flossenwurzel bis zu einer Außenkante bzw. einer äußersten Flossenspitze.
  • Im Fall einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung beträgt eine Pfeilung der Flosse in der Fahrtrichtung bis zu 30°.
    Hierdurch ist eine Verkleinerung des Flossenkastens aufgrund der sich ergebenden Geometrie möglich.
  • Bei einer vorteilhaften Formgebung ist vorgesehen, dass eine Innenkante und/oder die Vorderkante und/oder eine Außenkante und/oder eine Hinterkante der Flosse mindestens einen Knickabschnitt aufweisen. Infolgedessen ist eine konstruktiv einfache Modifikation der hydrodynamisch wirksamen Fläche der Flosse eröffnet. Darüber hinaus ist hierdurch eine flexible Gestaltung der Umfangsgeometrien der Flosse gegeben.
  • Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von schematischen Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Figur 1
    eine schematische Draufsicht auf den Flossenstabilisator in einer Ruhestellung, und
    Figur 2
    eine schematische Draufsicht auf den Flossenstabilisator in einer Betriebsstellung.
  • Die Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Flossenstabilisator in einer Ruhestellung.
    Ein Flossenstabilisator 10 zur Rollstabilisierung eines lediglich andeutungsweise dargestellten Schiffes 12 in Fahrt durch Wasser 14, vor Anker oder bei Nullgeschwindigkeit umfasst unter anderem eine flossentragende Welle 18 als ein Flossenschaft 20 mit einer Antriebsvorrichtung 22 zum Verdrehen einer Flosse 24 um eine Flossenschaftachse 26 bzw. einer Längsmittelachse der Welle 18 zum Ändern eines Anstellwinkels im Wasser 14 (vgl. Fig. 2; Bezugszeichen δ). Das Schiff 12 verfügt über einen Rumpf 28 mit einer Rumpfhaut 30, einem Bug 32 und einem Heck 34 und bewegt sich in Fahrt somit entgegen der Richtung des Pfeils 36 durch das Wasser 14, das heißt von links nach rechts innerhalb der Zeichenebene in einer Fahrtrichtung F.
    Darüber hinaus verfügt der Flossenstabilisator 10 über eine Schwenkvorrichtung 40 mit einer Schwenksäule 42 für eine Winkelbewegung von Flosse 24 und Flossenschaft 20 um eine im Wesentlichen vertikal und rechtwinklig zu einer Schiffslängsachse 44 bzw. ungefähr senkrecht zu einer Flossenkastenbasis 54 verlaufende Schwenkachse 46 zum Aus- und Einschwenken der Flosse 24 in eine Betriebsstellung außerhalb und in eine Ruhestellung in einem zugeordneten Flossenkasten 52 innerhalb des Schiffes 12. In der hier gezeigten Ruhestellung des Flossenstabilisators 10 schließt die Flosse 24 im Wesentlichen bündig mit dem Rumpf 28 des Schiffes 12 ab, das heißt die Flosse 24 ist vollständig in dem innerhalb des Rumpfes 28 integrierten Flossenkasten 52 aufgenommen. In der Ruhestellung des Flossenstabilisators 10 wird somit eine Erhöhung des Strömungswiderstands des Schiffes 12 bei Fahrt durch das Wasser 14 weitestgehend vermieden. Zudem werden Beschädigungen an der Flosse 24 im Fall einer Fahrt des Schiffes 12 durch Eis vermieden. Sowohl die Antriebsvorrichtung 22 als auch die Schwenkvorrichtung 40 sind bevorzugt mit drehmomentstarken elektro-hydraulischen Antrieben realisiert.
    Die Flosse 24 weist eine Umfangsgeometrie auf, die einem langgestreckten Polygon 60 entspricht. Das Polygon 60 ist hier lediglich exemplarisch als ein Viereck 62 mit der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichneten vier Kanten und vier Ecken ausgestaltet. Die Flossenschaftachse 26 der Flosse 24 ist ausgehend von der hier gezeigten Ruhestellung mit Hilfe der elektro-hydraulischen Schwenkvorrichtung 40 um einen Schwenkwinkel α bevorzugt von kleiner oder gleich 90° um die Schwenkachse 46 verschwenkbar.
  • Die Figur 2 illustriert eine schematische Draufsicht auf den Flossenstabilisator in einer Betriebsstellung.
    Das Schiff 12 verfügt über den Rumpf 28 mit der Rumpfhaut 30 und bewegt sich entgegen der Richtung des Pfeils 36 durch das Wasser 14, das heißt in der Fahrtrichtung F. Innerhalb des Flossenkastens 52 des Flossenstabilisators 10 ist die Schwenkvorrichtung 40 mit der Schwenksäule 42 und mit ihrer im Wesentlichen vertikal und rechtwinklig zur Schiffslängsachse 44 orientierten Schwenkachse 46 angeordnet. Ungefähr senkrecht zu der Schwenkachse 46 verläuft die als Flossenschaft 20 ausgebildete flossentragende Welle 18, die mittels der unabhängig von der Schwenkvorrichtung 40 verstellbaren Antriebsvorrichtung 22 zum Verdrehen der Flosse 24 um die Flossenschaftachse 26 um einen Anstellwinkel δ ausgestattet ist.
    Mittels der Schwenkvorrichtung 40 ist die Flosse 24 des Flossenstabilisators 10 ausgehend von der in Figur 1 skizzierten Ruhestellung um den Schwenkwinkel α von bis zu 90° aus dem Flossenkasten 52 herausschwenkbar, bis die in Figur 2 dargestellte Betriebsstellung der Flosse 24 erreicht ist. Die Verschwenkbewegung der Flosse 24 erfolgt um die Schwenkachse 46 der Schwenksäule 42 mithilfe der Schwenkvorrichtung 40. Zusätzlich und unabhängig von der jeweiligen Schwenkbewegung ist die Flosse 24 mit Hilfe der Antriebsvorrichtung 22 um die Flossenschaftachse 26 um den Anstellwinkel δ in Relation zu dem anströmenden Wasser 14 bzw. einer hier durch die Zeichenebene repräsentierten Horizontalebene verdrehbar.
    Ein Voreilwinkel β der Flossenschaftachse 26 der Flosse 24 um die Schwenkachse 46 der Schwenksäule 42 beträgt in der Betriebsstellung des Flossenstabilisators 10 in der Fahrtrichtung F des Schiffes 12 durch das Wasser 14 mindestens 60° und höchstens 90°. Der Voreilwinkel β liegt zwischen der Flossenschaftachse 26 und der Rumpfhaut 30 des Rumpfes 28 des Schiffes 12. Eine so genannte Pfeilung γ der Flosse 24 beträgt in der Fahrtrichtung bis zu 30°.
    Die Flosse 24 mit einer Umfangsgeometrie, die einem Polygon 60 entspricht, weist hier lediglich beispielhaft die spezielle Form eines Vierecks 62 mit einer angenähert parallel zum Rumpf 28 verlaufenden Innenkante 70, einer vom Wasser 14 angeströmten Vorderkante 72, einer näherungsweise parallel zu der Innenkante 70 verlaufenden Außenkante 74 und einer Hinterkante 76 zum optimalen Abströmen des Wassers 14 auf. Die Pfeilung γ ist bevorzugt an der Vorderkante 72 der Flosse 24 vorgesehen, kann aber alternativ oder ergänzend auch an der Hinterkante 76 der Flosse 24 ausgebildet sein. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Pfeilung γ zwischen der Vorderkante und einer Winkellinie abgetragen, die sich von einer Spitze eines im Folgenden noch erläuterten Zwickels 90 senkrecht zur Innenkante 70 der Flosse 24 erstreckt.
    Die Innenkante 70 der Flosse 24 weist hier einen optionalen Knickabschnitt 78 im Bereich der Flossenschaftachse 26 auf. Durch den Knickabschnitt 78 der Innenkante 70 wird diese in einen zum Bug 32 des Schiffes 12 gerichteten ersten Abschnitt 80 und einen in Richtung des Hecks 34 des Schiffes 12 weisenden zweiten Abschnitt 82 unterteilt. Entsprechend kann erforderlichenfalls auch die Vorderkante 72 einen optionalen Knickabschnitt 84 aufweisen, durch den die Vorderkante 72 dann in einen rumpfnahen, ersten Abschnitt 86 und einen rumpffernen, zweiten Abschnitt 88 unterteilt wird, wobei die beiden Abschnitte 86, 88 der Vorderkante 72 vorzugsweise jeweils in sich gradlinig ausgebildet sind.
  • Alternativ ist zumindest die Innenkante 70 der Flosse 24 gradlinig ausgebildet, sodass sich der vorerwähnte, mit einer punktierten Linie angedeutete Zwickel 90 ergibt. Um eine ausreichend große Verdrehung der Flossenschaftachse 26 um den Anstellwinkel δ in der hier illustrierten Betriebsstellung zu ermöglichen, ist es in dieser Konstellation erforderlich, eine Flossenkastenöffnung 92 innerhalb des Rumpfes 28 zumindest im Bereich des Zwickels 90 so aufzuweiten, dass die Flosse 24 bei der Variation ihres Anstellwinkels δ hinreichend weit freigeht.
    Erfindungsgemäß entspricht ein Abstand A der Flossenschaftachse 26 von der Vorderkante 72 im Bereich einer mittleren Sehne 94, abgetragen senkrecht zur Flossenschaftachse 26, auf Höhe der s.g. mittigen Spannweite der Flosse 24 bevorzugt etwa 10 % bis 30 % einer Sehnenlänge L dieser mittleren Sehne 94 der Flosse 24. Die mittige Spannweite S der Flosse 24, die gleich einem nicht eingezeichneten Abstand zwischen der Innenkante 70 und der Außenkante 74 der Flosse 24 ist, ergibt sich somit aus der Summe der beiden gleichgroßen Teilspannweiten S1,2 bzw. als Hälfte der Spannweite S.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Flossenstabilisator
    12
    Schiff
    14
    Wasser
    18
    flossentragende Welle
    20
    Flossenschaft
    22
    Antriebsvorrichtung (Anstellwinkel)
    24
    Flosse
    26
    Flossenschaftachse
    28
    Rumpf
    30
    Rumpfhaut
    32
    Bug
    34
    Heck
    36
    Pfeil
    40
    Schwenkvorrichtung (Schwenkbewegung)
    42
    Schwenksäule
    44
    Schiffslängsachse
    46
    Schwenkachse
    52
    Flossenkasten
    54
    Flossenkastenbasis
    60
    Polygon
    62
    Viereck
    70
    Innenkante
    72
    Vorderkante
    74
    Außenkante
    76
    Hinterkante
    78
    Knickabschnitt (Innenkante)
    80
    erster Abschnitt (Innenkante)
    82
    zweiter Abschnitt (Innenkante)
    84
    Knickabschnitt (Vorderkante)
    86
    erster Abschnitt (Vorderkante)
    88
    zweiter Abschnitt (Vorderkante)
    90
    Zwickel
    92
    Flossenkastenöffnung
    94
    mittlere Sehne
    A
    Abstand
    F
    Fahrtrichtung
    L
    Sehnenlänge (mittlere Sehne)
    S
    Spannweite (Flosse)
    S1,2
    Teilspannweiten (Flosse)
    α
    Schwenkwinkel
    β
    Voreilwinkel
    γ
    Pfeilung
    δ
    Anstellwinkel

Claims (6)

  1. Flossenstabilisator (10) zur Rollstabilisierung eines Schiffes (12) in Fahrt, vor Anker oder bei Nullgeschwindigkeit mit einer, einen Flossenschaft (20) mitausbildenden flossentragenden Welle (18) mit einer Antriebsvorrichtung (22) zum Verdrehen einer Flosse (24) um eine Flossenschaftachse (26) zum Ändern eines Anstellwinkels (δ) der Flosse (24) im Wasser (14) und mit einer Schwenkvorrichtung (40) mit einer Schwenksäule (42) für eine Winkelbewegung von Flosse (24) und Flossenschaft (20) um eine im Wesentlichen vertikal und rechtwinklig zu einer Schiffslängsachse (44) verlaufende Schwenkachse (46) zum Aus- und Einschwenken der Flosse (24) in eine Betriebsstellung außerhalb und in eine Ruhestellung innerhalb eines zugeordneten Flossenkastens (52) innerhalb des Schiffes (12), wobei die Flosse (24) die Form eines langgestreckten Polygons (60) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flossenschaftachse (26) in einer Betriebsstellung in einer Fahrtrichtung (F) des Schiffes (12) angestellt ist.
  2. Flossenstabilisator (10) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Voreilwinkel (β) der Flossenschaftachse (26) in der Betriebsstellung in der Fahrtrichtung (F) zwischen 60° und 90° beträgt.
  3. Flossenstabilisator (10) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flosse (24) in der Ruhestellung im Wesentlichen bündig mit einem Rumpf (28) des Schiffes (12) abschließt.
  4. Flossenstabilisator (10) nach Patentanspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (A) der Flossenschaftachse (26) von einer Vorderkante (72) im Bereich einer mittleren Sehne (94) bei mittiger Spannweite (S) der Flosse (24) etwa 10% bis 30% einer Sehnenlänge (L) entspricht.
  5. Flossenstabilisator (10) nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pfeilung (γ) der Flosse (24) in der Fahrtrichtung (F) bis zu 30° beträgt.
  6. Flossenstabilisator (10) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenkante (70) und/oder die Vorderkante (72) und/oder eine Außenkante (74) und/oder eine Hinterkante (76) der Flosse mindestens einen Knickabschnitt (78, 84) aufweisen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2565116B1 (de) 2011-08-30 2014-04-23 Blohm + Voss Industries GmbH Vorrichtung zur Rollstabilisierung
US20180057125A1 (en) * 2015-02-17 2018-03-01 Elisabeth Fournier Ship stabilizer system
EP3693262A1 (de) * 2019-02-06 2020-08-12 SKF Marine GmbH Aktive stabilisierungsvorrichtung sowie verfahren

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