NL9001531A

NL9001531A - Cascade-type rudder - increases aft. rudder angle faster than that of forward one when steering

Info

Publication number: NL9001531A
Application number: NL9001531A
Authority: NL
Original assignee: Gunsteren & Gelling Marine Pro
Priority date: 1990-07-05
Filing date: 1990-07-05
Publication date: 1992-02-03

Abstract

The cascade-type rudder comprises forward (1) and aft (2) rudders, whose angles and relative positions are regulated by a mechanism. When steering, the angle of the aft rudder increases faster than that of the forward one. An opening is formed between the two by moving the leading edge of the aft one out of the plane of the forward one, to starboard with starboard helm, and to port with port helm.

Description

Cascade-roer voor schepen.Cascade rudder for ships.

Het zogenaamde flaproer, dat is een roer waaraan een beweegbare flap aan het achtereinde is bevestigd, is al geruime tijd bekend. Zie bijvoorbeeld het Murawski-roer als beschreven in het Duitse octrooi no. 947949, gepubliceerd 23 augustus 1956 en "An Experimental Study of a Series of Flapped Rudders" door Kerwin, Mandei en Lewis, gepubliceerd in Journal of Ship Research, December 1972. Verscheidene mechanismen zijn bekend om de flaphoek -de hoek tussen roer en flap - te regelen, die in essentie allen variaties zijn van het mechanisme als beschreven in Murawski's octrooi. Flaproeren hebben wijdverbreide toepassing gevonden in de maritieme industrie, hoofdzakelijk vanwege hun uitstekende manoeuvreereigenschappen bij grote roerhoeken. Een ernstig nadeel van een flaproer is echter dat het relatief dik moet zijn teneinde stro-mingsloslating aan de voorkant te voorkomen bij grote roer- en flaphoeken. Dikte/koorde verhoudingen van flaproeren liggen derhalve in de orde van 0,22 tot 0,26, waarin de koorde in dit geval de totale lengte is van roer en flap. De relatief grote dikte resulteert in extra weerstand bij rechte koers welke het totale voortstuwings-rendement van de schroef-roer configuratie aanzienlijk verlaagt.The so-called flap rudder, which is a rudder to which a movable flap is attached to the rear end, has been known for a long time. See, for example, the Murawski helm as described in German Patent No. 947949, published August 23, 1956, and "An Experimental Study of a Series of Flapped Rudders" by Kerwin, Mandei and Lewis, published in Journal of Ship Research, December 1972. Several mechanisms are known to control the flap angle - the angle between rudder and flap - which are essentially all variations of the mechanism described in Murawski's patent. Flapers have found widespread application in the maritime industry, mainly because of their excellent maneuvering properties at large rudder angles. A serious drawback of a flaproer, however, is that it has to be relatively thick in order to prevent front flow release at large rudder and flap angles. Flapper thickness / chord ratios are therefore on the order of 0.22 to 0.26, wherein the chord in this case is the total length of rudder and flap. The relatively large thickness results in extra straight line drag which significantly reduces the overall propulsion efficiency of the propeller-rudder configuration.

Het doel van de onderhavige uitvinding, het Cascade-roer, is het nadeel van de hoge weerstand van het relatief dikke flap-roer-profiel op te heffen onder handhaving van de gunstige roerwerking bij grote roer hoeken. In het geval van een flaproer vormen de twee profielen tezamen êén gewelfd vleugelprofiel wanneer roer wordt gegeven. Hierbij wordt de spleet tussen roer en flap zo klein mogelijk gehouden. De zogenaamde Kutta-voorwaarde geldt slechts voor de flap, dat wil zeggen er is slechts ëén stagnatiepunt aan de achterkant, namelijk aan de achterkant van de flap.The object of the present invention, the Cascade rudder, is to overcome the drawback of the high resistance of the relatively thick flap rudder profile while maintaining the favorable stirring effect at large rudder angles. In the case of a flaproer, the two profiles together form one curved wing profile when rudder is given. The gap between rudder and flap is kept as small as possible. The so-called Kutta condition only applies to the flap, that is, there is only one stagnation point at the back, namely at the back of the flap.

In onderhavige uitvinding, daarentegen, worden de twee profielen met opzet zodanig gescheiden van elkaar dat, wanneer het roer aan boord wordt gelegd, de Kutta- voorwaarde geldt voor beide profielen. Dit betekent dat er een stagnatiepunt zowel aan de achterkant van het voorroer als aan de achterkant van het achterroer is.In the present invention, on the other hand, the two profiles are intentionally separated from each other such that, when the rudder is placed on board, the Kutta condition applies to both profiles. This means that there is a stagnation point both at the back of the front rudder and at the back of the rear rudder.

De twee profielen werken dan samen op eenzelfde wijze als grootzeil en fok van een zeilboot. De minimum dikte-koorde verhouding om stromingsloslating aan de voorkant van het voorroer bij grote roerhoeken te voorkomen, mag dan worden gerelateerd aan slechts de koorde-lengte van het voorroer. Bijgevolg kan de absolute dikte minder zijn, ongeveer naar rato van de verhouding voorroer-koorde tot totale koordelengte, resulterend in een reductie in de orde van 30 procent.The two profiles then work together in the same way as mainsail and jib of a sailing boat. The minimum thickness-chord ratio to prevent flow release at the front of the fore rudder at large rudder angles may then be related to only the chord length of the rudder. Accordingly, the absolute thickness may be less, approximately in proportion to the ratio of the stirrer chord to the total chord length, resulting in a reduction of the order of 30 percent.

De uitvinding wordt nu beschreven, bij wijze van voorbeeld, met verwijzing naar de begeleidende tekeningen, waarbij:The invention is now described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 een schematisch zijaanzicht toont van voor- en achterroer,Fig. 1 shows a schematic side view of front and rear rudder,

Fig.2 een schematisch bovenaanzicht toont met de beide roeren in de nulstand,Fig. 2 shows a schematic top view with both rudders in the zero position,

Fig.3 een schematisch bovenaanzicht toont met de beide roeren in een positie van stuurboord roeruitslag.Fig. 3 shows a schematic top view with both rudders in a starboard rudder angle position.

Fig. 1, 2 en 3 tonen, schematisch, voorroer 1, waaraan achterroer 2 is bevestigd met scharnierverbin-dingen 3 en ondersteuningsarmen 4, waarvan één, bij voorkeur de bovenste, is verbonden door scharnierverbindingen 5 aan hefboomarm 6, waarvan het andere einde is verbonden aan scharnierverbinding 7 die gefixeerd is ten opzichte van de scheepsromp. Het voorroer 1 is op de gebruikelijke wijze opgehangen aan roerkoning 8. Scharnierverbinding 3 bevindt zich op enige afstand naar voren - zeg tenminste 5 procent van de voorroer koorde lengte - vanaf de voorkant van het achterroer teneinde een opening te laten ontstaan tussen de twee profielen wanneer roer wordt gegeven. Flaproeren, daarentegen hebben de overeenkomstige scharnierverbinding altijd zo dicht mogelijk bij de voorkant van de flap. Om het risico te vermijden dat het cascade-roer niet kan worden teruggedraaid naar de nulstand als gevolg van een blokkerend voorwerp in de opening tussen de twee roeren 1 en 2, kan het te verkiezen zijn de twee roeren 1 en 2 zodanig te plaatsen dat hiertussen in de nulstand al een opening bestaat. In geval van grote roeren kan het nodig zijn meer dan twee scharnierverbindingen 3 en ondersteuningsarmen 4 te hebben die voorroer 1 en achterroer 2 aan elkaar verbinden. Ook het mechanisme dat de relatieve positie regelt van de twee roeren 1 en 2, bestaande uit hefboomarm 6 en scharnierverbinding 7, kan dubbel (of nog meer) worden uitgevoerd.Fig. 1, 2 and 3 schematically show front rudder 1, to which rear rudder 2 is attached with hinge joints 3 and support arms 4, one of which, preferably the top one, is connected by hinge joints 5 to lever arm 6, the other end of which is connected to hinge connection 7 which is fixed with respect to the hull. The rudder 1 is suspended from rudder stock 8 in the usual manner. Hinge joint 3 is located some distance forward - say at least 5 percent of the rudder chord length - from the front of the rear rudder in order to create a gap between the two profiles when rudder is given. Flap, on the other hand, always have the corresponding hinge connection as close to the front of the flap as possible. To avoid the risk that the cascade rudder cannot be turned back to the zero position due to a blocking object in the gap between the two rudders 1 and 2, it may be preferable to position the two rudders 1 and 2 in such a way that an opening already exists in the zero position. In case of large rudders, it may be necessary to have more than two hinge joints 3 and support arms 4 connecting front rudder 1 and rear rudder 2 together. The mechanism that controls the relative position of the two rudders 1 and 2, consisting of lever arm 6 and hinge connection 7, can also be made double (or more).

Het voorroer 1 kan ook zijn verbonden, als een gefixeerd integraal deel, aan de achterzijde van een stuurstraalbuis.The front rudder 1 may also be connected, as a fixed integral part, to the rear of a steering beam.

Claims

Cascade rudder, consisting of a front rudder (1) and a rear rudder (2), the rudder angles and their relative positions of which are controlled by a mechanism, characterized in that - when rudder is given - it has a combined effect of increasing the rudder angle of the rear rudder (2) faster than that of the front rudder (1) and effecting or maintaining an opening between forerud (1) and rear rudder (2) in the sense that the front of the rear rudder (2 ) moves out of the rudder plane (1), to starboard on starboard rudder angle and to port on starboard rudder angle.

Cascade rudder according to claim 1 and the two rudders are connected by hinge connections (3) and support arms (4), at least one of which is connected by hinge connections (5) to lever arm (6), the other end of which is connected to hinges joint (7) fixed to the hull, characterized in that hinge joints (3) are located some distance forward -at least 5 percent of the feed rudder (1) chord length -from the front of the rear rudder ( 2).

Cascade rudder according to claims 1 and 2, characterized in that the fore rudder (1) and the rear rudder (2) are positioned such that an opening already exists in the zero position.

Cascade rudder according to claim 1, 2 or 3, characterized in that there are two or more hinge joints (3) and support arms (4) connecting fore rudder (1) and rear rudder (2).

Cascade rudder according to one of the preceding claims, characterized in that there are more than one lever arm (6) and more than one hinge connection (7) fixed to the hull.

Cascade rudder according to any one of the preceding claims, characterized in that the pre-rudder (1) is connected, as a fixed integral part, to a control jet tube.