NL1015629C2

NL1015629C2 - Ship's rudder has horizontal top and bottom plates and sinusoidal shaped variation between upper and lower plates

Info

Publication number: NL1015629C2
Application number: NL1015629A
Authority: NL
Inventors: Meine Van Der Vaart
Original assignee: A Van Der Velden B V
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2002-01-11

Abstract

The rudder (5) is fixed to a horizontal shaft (6), astern of the propulsion screw (3). The upper and lower edges (15, 16) of the rudder are horizontal, but the cross section of the rudder varies sinusoidally between top and bottom. The reason for the different shapes above and below the middle line (9), is to allow for the water flow differences from the top of the screw (3) and the bottom.

Description

Gekromd scheepsroerCurved ship rudder

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een scheepsroer omvattende een 5 om een roeras draaibaar roerblad waarvan het aanstroomprofiel in gebmikstoestand over de hoogte van het roerblad varieert en omvattende een deel met een loodrecht op de vaarrichting staande eerste afwijking ten opzichte van die roeras, waarbij de in de vaarrichting meest stroomafwaartse eindbegrenzing van het roerblad een in hoofdzaak rechte eindlijn omvat, waarbij uitgaande van die rechte eindlijn het verticaal vrije einde 10 in stroomopwaartse richting gezien steeds verder afwijkt van die eindlijn.The present invention relates to a ship's rudder comprising a rudder blade rotatable about a rudder axis, the inflow profile of which varies in use condition over the height of the rudder blade and comprising a part with a first deviation perpendicular to the direction of travel relative to said rudder axis, the rudder blade most downstream end limit of the direction of travel comprises a substantially straight end line, wherein starting from said straight end line the vertically free end 10 in the upstream direction deviates increasingly further from said end line.

Een dergelijk roer is bekend uit US 1744138. Daarbij is in bovenaanzicht het einddeel (in stroomrichting) van het roer als rechte lijn uitgevoerd. Het in stroomrichting voorste deel heeft een variërende gedaante.Such a rudder is known from US 1744138. Here, the end part (in the flow direction) of the rudder is designed as a straight line. The front part in the flow direction has a varying shape.

Beoogd wordt met een dergelijk roer de van de schroef afkomstige stroming beter 15 te geleiden zodat cavitatie en dergelijke verminderen. Gebleken is dat met een dergelijk roer weliswaar enige besparing verkregen kan worden maar dat de manoeuvreerbaarheid van het vaartuig vooral bij kleinere roeruitslagen aanzienlijk afneemt. Daardoor is het noodzakelijk met verhoudingsgewijs grote roerbladen te werken, hetgeen het effect van eventuele brandstofb esparing weer teniet doet.The aim is to better guide the flow from the screw with such a stir, so that cavitation and the like are reduced. It has been found that with such a rudder some savings can be obtained, but that the maneuverability of the vessel decreases considerably, especially with smaller rudder results. As a result, it is necessary to work with relatively large rudder blades, which in turn cancels out the effect of any fuel savings.

20 Het is het doel van de onderhavige uitvinding in een scheepsroer te voorzien dat deze nadelen niet heeft en waarmee enerzijds het effect van de schroef op betere wijze benut wordt waardoor het rendement toeneemt en anderzijds de manoeuvreerbaarheid bij voorkeur verbeterd wordt.It is the object of the present invention to provide a ship's rudder which does not have these disadvantages and with which on the one hand the effect of the propeller is better utilized, whereby the efficiency increases and on the other hand maneuverability is preferably improved.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven roer verwezenlijkt doordat de meest 25 stroomopwaartse eindbegrenzing van het roerblad een in hoofdzaak sinusvormige lijn omvat met de toppen van de sinus nabij de verticaal vrije einden van het roerblad.This object is achieved with a rudder described above in that the most upstream end boundary of the rudder blade comprises a substantially sinusoidal line with the tips of the sine near the vertically free ends of the rudder blade.

Door toepassing van een sinusvormige lijn kan het stromingsgedrag geoptimaliseerd worden. Deze sinus is bij voorkeur slechts ongeveer een kwart dat wil zeggen het deel met de grootste afwijking ligt ongeveer nabij het vrije uiteinde van het 30 roerblad. Met de constructie volgens de onderhavige uitvinding is dit verwezenlijkbaar in het bijzonder indien de afwijking aangebracht is in het gebied liggend tussen de verticale roeras en het meest stroomopwaartse einde.The flow behavior can be optimized by applying a sinusoidal line. This sine wave is preferably only about a quarter, that is to say the part with the greatest deviation lies approximately near the free end of the rudder blade. With the construction according to the present invention this is achievable in particular if the deviation is arranged in the area lying between the vertical stirring axis and the most upstream end.

101 5629 2101 5629 2

Begrepen zal worden dat een vaartuig voorzien van een dergelijk roer twee of meer roeren behorend bij twee of meer schroeven kan hebben.It will be understood that a vessel provided with such a rudder can have two or more rudders associated with two or more propellers.

Bij voorkeur is de draaiingsrichting van de schroef tegengesteld aan de richting van de afwijking.The direction of rotation of the screw is preferably opposite to the direction of the deviation.

5 Gebleken is dat met bovenstaande constructie een aanzienlijke rendementsver- groting verkregen kan worden door het beter geleiden van de stroming van het van de schroef afkomstige water. Bovendien is verrassenderwijs gebleken dat een betere ma-noeuvreereffect verkregen wordt. Dat wil zeggen het vaartuig zal eerder en sneller reageren bij verhoudingsgewijs kleinere roeruitslag. Daardoor is het mogelijk om met ver-10 houdingsgewijs kleine roerbladen te werken waardoor verdere rendementsvergroting mogelijk is.It has been found that with the above construction a considerable efficiency increase can be obtained by better guiding the flow of the water coming from the screw. Moreover, it has surprisingly been found that a better maneuvering effect is obtained. That is, the vessel will respond earlier and faster with a relatively smaller rudder stroke. As a result, it is possible to work with relatively small rudder blades, so that a further increase in efficiency is possible.

Een dergelijke constructie kan bij elk vaartuig zoals zeegaande vaartuigen of jachten toegepast worden maar wordt bij voorkeur in de binnenvaart toegepast. Bij dergelijke binnenvaartschepen is een rendementsverbetering van minimaal 8% 15 waargenomen hetgeen hetzij vertaald kan worden in een hogere snelheid hetzij in een lager brandstofverbruik hetzij beide. Bij de constructie volgens de onderhavige uitvinding is het wenselijk het voorste deel van het roer dat wil zeggen dat deel dat zich dichtbij de schroef bevindt enigszins langer uit te voeren dan gebruikelijk. De verhouding tussen het voorste deel van het roer ten opzichte van het achterste deel van 20 het roer dat wil zeggen het deel van het roer dat zich vanaf de roeras aan de achterzijde van het schip uitstrekt, ligt volgens een bijzondere van voordeel zijnde uitvoering bij ongeveer 1: 2,5.Such a construction can be used with any vessel such as sea-going vessels or yachts, but is preferably used in inland navigation. With such inland vessels, an efficiency improvement of at least 8% has been observed, which can either be translated into a higher speed or into a lower fuel consumption or both. In the construction according to the present invention, it is desirable to make the front part of the rudder, i.e., that part close to the screw, slightly longer than usual. According to a particularly advantageous embodiment, the ratio between the front part of the rudder and the rear part of the rudder, that is to say the part of the rudder extending from the rudder shaft at the rear of the ship, is approximately 1: 2.5.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld verduidelijkt worden. Daarbij tonen: 25 Fig. 1 schematisch in zijaanzicht de achterzijde van een vaartuig voorzien van het roer volgens de uitvinding;The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing. In the following: FIG. 1 shows diagrammatically in side view the rear of a vessel provided with the rudder according to the invention;

Fig. 2 de doorsnede volgens de lijn Π-ΙΙ in fïg. 1;FIG. 2 the section along the line Π-ΙΙ in FIG. 1;

Fig. 3 de doorsnede volgens de lijn III-IÏÏ in fig. 1; enFIG. 3 is the section along the line III-III in FIG. 1; and

Fig. 4 een aanzicht van de eindlijn van het roer nabij de schroef.FIG. 4 is a view of the end line of the rudder near the screw.

30 In fig. 1 is de achterzijde van een vaartuig 1 slechts schematisch afgebeeld. Een schroefas 2 is getoond waarop een schroef 3 aangebracht is die draait in de richting van pijl 4. Begrepen dient te worden dat de achterzijde van het vaartuig elk in de stand der techniek gebruikelijke vorm kan hebben, in elke richting kan draaien en dat de schroef 1015629 3 eveneens in een straalbuis opgenomen kan zijn. Een roer 5 is aanwezig omvattende een roeras 6 die op niet nader afgebeelde wijze geroteerd kan worden en een roerblad 14 voorzien van horizontale eindbegrenzingen 15 en 16.In fig. 1 the rear side of a vessel 1 is only shown schematically. A propeller shaft 2 is shown on which a propeller 3 is mounted which rotates in the direction of arrow 4. It should be understood that the rear of the vessel can have any shape customary in the prior art, can turn in any direction and that the propeller 1015629 3 may also be included in a nozzle. A rudder 5 is present comprising a rudder shaft 6 which can be rotated in a manner not further shown and a rudder blade 14 provided with horizontal end boundaries 15 and 16.

De centrale langsas van het roerblad 14 is met 9 aangegeven. Het roerblad 14 5 bestaat uit een meest stroomafwaarts deel 8 en een meest stroomopwaarts deel 7. Het stroomafwaartse of achterste roerdeel 8 is op gebruikelijke wijze uitgevoerd dat wil zeggen verloopt vanaf een verbreed deel nabij de roeras 6 spits toe tot een in hoofdzaak verticale eindlijn 12 (zie fig. 2 en 3). Begrepen dient te worden dat dit achterste deel elk in de stand der techniek bekende gedaante kan hebben.The central longitudinal axis of the rudder blade 14 is indicated by 9. The rudder blade 14 consists of a most downstream part 8 and a most upstream part 7. The downstream or rear stirring part 8 is designed in a conventional manner, i.e. extends from a widened part near the stirring shaft 6 to a substantially vertical end line 12 (see fig. 2 and 3). It is to be understood that this rear part can take any shape known in the state of the art.

10 Het voorste roerdeel 7 dat wil zeggen het deel dat het dichtst bij schroef 3 ligt is voorzien van een kromming. Deze kromming is het meest uitgesproken nabij het in horizontale richting vrije einde. De desbetreffende eindlijn is met 13 aangegeven. Nabij het bovendeel 10 vindt ten opzichte van de roeras 6 een afwijking naar rechts plaats en nabij het benedendeel 11 een afwijking naar links zoals gezien in fig. 4. Daaruit blijkt 15 eveneens dat de eindlijn 13 een bij benadering sinusvormige gedaante heeft. De stippellijn waarin pijl 4 getekend is, komt overeen met de buitenbegrenzing van schroef 3. Uit fig. 4 blijkt dat de maximale afwijking van het bovendeel 10 respectievelijk benedendeel 11 bereikt wordt nabij de omtrek van schroef 3. Indien een raaklijn getrokken wordt, ligt de in fig. 4 met α aangegeven hoek bij voorkeur in het bereik tussen 25 en 20 40 aangebracht en ligt meer in het bijzonder tussen 30 en 35°. De afwijking is bij voorkeur gerelateerd aan de spoed van de schroef, dat wil zeggen, de plaatselijke afwijking van de schroef ten opzichte van een vlak loodrecht op de schroefas.The front stirring part 7, that is to say the part closest to screw 3, is provided with a curvature. This curvature is most pronounced near the free end in the horizontal direction. The corresponding end line is indicated by 13. Near the upper part 10 a deviation to the right takes place relative to the stirring shaft 6 and near the lower part 11 a deviation to the left as seen in fig. 4. It also appears from this that the end line 13 has an approximately sinusoidal shape. The dotted line in which arrow 4 is drawn corresponds to the outer boundary of screw 3. It can be seen from Fig. 4 that the maximum deviation of the upper part 10 and lower part 11 is reached near the circumference of screw 3. If a tangent line is drawn, the in angle indicated by α in fig. 4, preferably arranged in the range between 25 and 40 and more particularly lies between 30 and 35 °. The deviation is preferably related to the pitch of the screw, i.e. the local deviation of the screw relative to a plane perpendicular to the screw axis.

In fig. 2 en 3 zijn de verschillende doorsneden getekend die aangeven dat de afwijking geleidelijk opgebouwd wordt vanaf de roeras. Bovendien blijkt uit fig. 2 en 3 25 dat nabij eindlijn 12 het roerblad enigszins geknikt uitgevoerd is. Waargenomen is dat daardoor het langsstromende water ter plaatse voor een drukval aan weerszijden zorgt, waardoor het roer in het water wordt “opgespannen”. Daardoor neemt de stabiliteit van het roerblad toe en neemt het roer eerder op, zodat bij een geringere roeruitslag het vaartuig eerder zal reageren.Figures 2 and 3 show the different cross-sections that indicate that the deviation is built up gradually from the stirring axis. Moreover, it is apparent from Figs. 2 and 3 that the rudder blade is slightly bent near end line 12. It has been observed that, as a result, the water flowing past the site causes a pressure drop on both sides, whereby the rudder in the water is "tensioned". As a result, the stability of the rudder blade increases and the rudder picks up earlier, so that with a smaller rudder stroke the vessel will react earlier.

30 Vanwege de grotere manoeuvreerbaarheid die met de hierboven beschreven con structie verkregen kan worden, is gebleken dat bij in hoofdzaak dezelfde afmeting van het roer met een enkel roer volstaan kan worden in plaats van met twee roeren of zelfs 1015629 4 drie roeren. Daardoor kan een aanzienlijke energiebesparing verkregen worden zonder dat de manoeuvreerbaarheid afheemt, door afname lateraal oppervlak vaartuig.Because of the greater maneuverability that can be achieved with the construction described above, it has been found that with substantially the same size of the rudder, a single rudder will suffice instead of two rudders or even three rudders. As a result, a considerable energy saving can be achieved without the maneuverability decreasing, due to a decrease in the lateral surface of the vessel.

Hoewel de uitvinding hierboven aan de hand van een voorkeursuitvoering beschreven is, zullen bij degene bekwaam in de stand der techniek dadelijk uitvoeringsva-5 rianten opkomen die voor de hand liggend zijn en binnen het bereik van de bijgaande conclusies liggen.Although the invention has been described above with reference to a preferred embodiment, embodiments of the person skilled in the art will immediately come to the fore that are obvious and are within the scope of the appended claims.

10156291015629

Claims

Ship rudder (5) comprising a rudder blade rotatable about a rudder axis (6), the inflow profile of which varies in use condition over the height of the rudder blade and comprising a part with a first deviation perpendicular to the direction of travel relative to said rudder axis, in the sailing direction most downstream limit of the rudder blade comprises a substantially straight end line (12), wherein starting from said straight end line (12) the vertically free end in upstream direction deviates further and further from said end line (12), characterized that the most upstream end limit (13) of the rudder blade includes a substantially sinusoidal line with the tips of the sine adjacent the vertically free ends of the rudder blade.

Ship rudder according to claim 1, comprising a lower part (11) with said first deviation as well as an upper part (10) with a second deviation directed in the opposite direction, wherein viewed vertically, the vertical free end of the upper part progressively continues in the opposite direction deviates from the vertical free end of the lower part.

Ship rudder according to one of the preceding claims, wherein deviations extend in the area between the most upstream part of the rudder blade and the rudder axis.

4. Rudder as claimed in any of the foregoing claims, wherein the rudder blade comprises two plate-shaped parts connected to each other which define a flow profile between them.

The rudder of claim 4, wherein the flow profile comprises a narrowed end, widening in the direction of the rudder axis. 30

The rudder according to claim 4, wherein said end is made in a pointed end.

Vessel (1) comprising a propeller (3) with rudder (5) 101 5629 placed behind it, said rudder comprising a rudder according to one of the preceding claims.

Vessel according to claim 7, wherein the central longitudinal axis (9) of the rudder blade of said rudder intersects or coincides with the longitudinal axis of the propeller shaft (2). 5

Vessel according to one of claims 7 or 8, wherein the direction of rotation (4) of said propeller is opposite to the direction of said deviation when the vessel is being moved forward. 101 5629