WO2003043882A1 - Ruder mit gleitschwenkkolbenanlenkung - Google Patents

Ruder mit gleitschwenkkolbenanlenkung Download PDF

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WO2003043882A1
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bearing
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Inventor
Dirk Lehmann
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Becker Marine Systems Gmbh & Co. Kg
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    • 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
    • B63H25/381—Rudders with flaps
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a rudder for seagoing vessels, consisting of a main rudder and a positively driven fin with a sliding pivot piston linkage, consisting of a horizontal piston and a vertical piston, which are connected to one another via a universal joint by means of a hinge pin, with the features mentioned in the preamble of claim 1.
  • From DE 23 53 934 is a ship rudder construction of the type mentioned, with an at least partially provided with a screw with an articulated to the rear edge of the main rudder, which is connected to an operating mechanism that contains a sliding rod displaceable in a guide bushing and in a plane that is approximately perpendicular to the axis and is rotatably connected to the ship's hull about a pivot point lying behind it.
  • the guide bushing is arranged approximately horizontally and almost parallel to the rudder surface on the auxiliary rudder, while the drive rod is rotatably mounted on an axis arranged behind the rudder axis and is of such a length that the cooperation between the drive rod and the guide bushing in the event of a rudder deflection of 90 ° works.
  • the guide rod for the control of the fin which is mounted on the ship's hull at one end, is guided and stored by means of the guide bush, which is fastened horizontally in the upper area of the fin and through which the drive rod is passed.
  • the guide bush As a slide bearing, the guide bush has a slide packing in its interior.
  • the drive rod is rotatably mounted in an almost horizontal plane on an axle stub (articulation pin) which engages in an axle stub housing and is secured at its free end by a locking pin.
  • axle stub articulation pin
  • EP 0 051 822 describes a further development of DE 23 53 934.
  • This ship's rudder construction consists of a main rudder with a hinged and positively guided fin.
  • the positively driven fin is designed with a slide bearing for the pivot pin articulated at one end of the hull.
  • the main rudder and the positively guided fin articulated to the main rudder are provided with a sliding pivot piston linkage consisting of a sliding bearing for a pivoting piston which is formed on the fin.
  • a sliding pivot piston linkage consisting of a sliding bearing for a pivoting piston which is formed on the fin.
  • One with its projecting end on a hinge pin attached to the ship's hull is thus pivotally mounted.
  • This measure gives the rudder or its moving parts a large degree of freedom, which ensures that no bearing surface is loaded more than necessary due to the effect of highly stressed edges.
  • This configuration enables movements which are achieved by the use of a hinge pin between the two pistons guided in the housing, so that movements in an angular range of ⁇ 90 ° are possible, whereas the known systems are rigidly designed by the predetermined angle of 90 °.
  • the rudder according to the invention for seagoing ships with a sliding pivot piston linkage with the features mentioned in claim 1 offers the The advantage is that the use of rudders with sliding-pivot piston linkage on larger ocean-going vessels, in which the forces that occur are greater than in the ships previously equipped, is possible.
  • the vertical piston has at least one counter bearing for fastening the sliding pivot piston linkage to the ship's hull, the forces acting on the sliding bearing of the vertical link pin and the horizontal pivot pin as well as the hinge pin connecting the pins are substantially minimized and the wear that occurs is reduced to a tolerable level.
  • the counterbearing is connected to the ship's hull by at least one horizontal traverse via a vertical traverse, whereby part of the forces can be derived into the ship's hull and the desired stability and wear reduction of the sliding pivot piston linkage can be achieved.
  • Fig. 1 is a perspective view of a rudder with fin and with a sliding pivot piston linkage
  • Fig. 2 is a schematic view of the interconnected
  • a rudder shown in FIG. 1 consists of a main rudder 20 with a positively guided fin 10 which is pivotably arranged thereon and which is provided with a sliding pivot piston linkage 100.
  • the sliding pivot piston linkage 100 essentially consists of a universal joint with a hinge pin 14 and the bearing housings 12 and 16 of an associated horizontal piston 11 and a vertical piston 15 visible in FIG. 1, which are shown together in FIG. 2.
  • FIG. 2 shows the components of the sliding pivot piston linkage 100. As already described, it consists of the horizontal piston 11 and the vertical piston 15.
  • the horizontal piston 11, also referred to as a pivot pin, is displaceably arranged in the bearing housing 12 and has a bushing 13 which preferably consists of bronze.
  • the pivot pin 11 protruding from the bearing housing 12 is movably connected to the vertical piston 15, also referred to as a pivot pin, via a hinge pin 14.
  • the vertical piston 15 is in turn arranged displaceably in the bearing housing 16.
  • the bearing housing 16 also has a bushing 17, which is also preferably made of bronze.
  • the hinge pin 14 ensures that a deviation of the horizontal piston from the 90 ° position can also be compensated for.
  • the bearing housing 16 of the vertical piston 15 is closed at its end facing the ship's hull and forms a cushion 30 from a damping medium above the vertical piston 15.
  • the closure of the bearing housing 16 simultaneously forms a stop for the vertical movement of the vertical piston 15.
  • the sliding pivot piston linkage 100 is fastened to fulfill its function via the horizontal piston 11 located in the bearing housing 12 on the fin 10 (FIG. 1), while the vertical piston 15 has a counter bearing 27 for additional absorption of forces.
  • the counter bearing 27 (FIG. 2) is located on the end of the vertical piston 15 opposite the ship's hull. In FIG. 1, the counter bearing 27 has been omitted for reasons of clarity.
  • the counter bearing 27 has a bushing 21 and a bearing sleeve 22.
  • the bushing 21 represents a low-wear lining of the bearing sleeve 22.
  • On the side of the thrust bearing 27 facing the vertical piston 15, the bushing 21 has a retaining ring 23 which serves to secure the bushing 21.
  • a retaining ring 24 is arranged to secure the bushing 21 and also forms a further stop for the vertical piston 15.
  • the bushing 21, like the bushings 13 and 17 described above, is preferably made of bronze.
  • the counter bearing 27 is supported on a horizontal traverse 19.
  • the horizontal traverse 19 is connected to a vertical traverse 26, which is supported on the ship's hull.
  • a further horizontal cross member 18 which is fastened to the bearing housing 16 with a flange 25.
  • the horizontal traverse (Skegboden) 18 is also connected to the vertical traverse (rudder cock) 26 and thus supports the part of the vertical piston 15 located above the hinge pin 14 on the ship's hull.
  • This construction described ensures that the forces acting on the sliding pivot piston linkage 100 from the counter bearing 27 and can be received by the flange 25 and can be introduced via the horizontal cross members 18 and 19 into the vertical cross member 26 and subsequently into the ship's hull.

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Abstract

Um bei einem Ruder für Seeschiffe, bestehend aus einem Hauptruder und einer an diesem über einen Vertikalkolben (15) angelenkten, durch das Hauptruder zwangsgeführten Flosse, die mit einem Horizontalkolben (11) versehen ist, wobei der Vertikalkolben (15) und der Horizontalkolben (11) über einen Scharnierbolzen zu einer Gleitschwenkkolbenanlenkung (100) miteinander verbunden sind and ein Lagergehäuse (16) des Vertikalkolbens (15) an einem Schiffsrumpf befestigt ist und um die auf das Gleitlager des vertikalen Anlenkungsbolzens und des horizontalen Schwenkbolzens sowie den die Bolzen verbindenden Scharnierbolzen (14) wirkenden Kräfte zu minimieren, ist der Vertikalkolben (15) durch ein zusätzliches Gegenlager (27) am Schiffsrumpf abgestiützt.

Description

Ruder mit Gleitschwenkkolbenanlenkung
Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft ein Ruder für Seeschiffe, bestehend aus einem Hauptruder und einer zwangsgeführten Flosse mit einer Gleitschwenkkolbenanlenkung, bestehend aus einem Horizontalkolben und einem Vertikalkolben, die über ein Kreuzgelenk mittels eines Scharnierbolzens miteinander verbunden sind, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Stand der Technik
Aus der DE 23 53 934 ist eine Schiffsruderkonstruktion der eingangs erwähnten Gattung, mit einer wenigstens teilweise mit einem Mantel versehenen Schraube mit einem an dem hinteren Rand des Hauptruders angelenkten Hilfsruder, das mit einem Bedienungsmechanismus verbunden ist, der eine in einer Führungsbuchse verschiebbare Treibstange enthält und in einer zu der Achse ungefähr senkrechten Ebene um einen hinter dieser liegenden Drehpunkt mit dem Schiffsrumpf drehbar verbunden ist, bekannt.
Bei dieser Schiffsruderkonstruktion ist die Führungsbuchse ungefähr horizontal und nahezu parallel zu der Ruderfläche auf dem Hilfsruder angeordnet, während die Treibstange drehbar auf einer hinter der Ruderachse angeordneten Achse gelagert ist und eine solche Länge hat, dass die Zusammenarbeit zwischen der Treibstange und der Führungsbuchse bei einem Ruderausschlag von 90° funktioniert.
Die Führung und Lagerung der einendseitig am Schiffsrumpf gelagerten Treibstange zur Steuerung der Flosse erfolgt mittels der Führungsbuchse, die waagerecht liegend im oberen Bereich der Flosse an dieser befestigt ist und durch die die Treibstange hindurchgeführt ist. Als Gleitlager weist die Führungsbuchse in ihrem Innenraum eine Gleitpackung auf.
Die Treibstange ist in einer nahezu waagerechten Ebene drehbar an einem Achsstutzen (Anlenkungsbolzen) gelagert, der in ein Achsstutzengehäuse eingreift und an seinem freien Ende durch einen Sicherungsbolzen gesichert ist.
Eine Weiterentwicklung der DE 23 53 934 beschreibt die EP 0 051 822. Diese Schiffsruderkonstruktion besteht aus einem Hauptruder mit einer angelenkten und zwangsgeführten Flosse. Die zwangsgeführte Flosse ist mit einem Gleitlager für den einendig am Schiffsrumpf angelenkten Schwenkbolzen ausgebildet.
Das Hauptruder und die am Hauptruder angelenkte zwangsgeführte Flosse sind mit einer Gleitschwenkkolbenanlenkung aus einem an der Flosse ausgebildeten Gleitlager für einen Schwenkkolben versehen. Ein mit seinem auskragenden Ende an einem am Schiffsrumpf befestigter Anlenkungsbolzen ist somit schwenkbar gelagert.
In der die EP 0 051 822 weiterentwickelnden Patentschrift EP 0 811 552 ist zur Vermeidung von unerwünschten hohen Kantendrücken sowohl auf den vertikalen Anlenkungsbolzen als auch auf den horizontalen Schwenkbolzen und auf die bolzenverbindende Gleitschwenkkolbenanlenkung zusätzlich der Anlenkungsbolzen als Gleitlager ausgebildeter Kolben ausgeführt.
Durch diese Maßnahme erhält das Ruder beziehungsweise dessen bewegliche Teile eine weitgehende Schaffung von Freiheitsgraden, die gewährleisten, dass keine Lageroberfläche durch die Wirkung hoch belasteter Kanten stärker als nötig belastet wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht Bewegungen, die durch den Einsatz eines Scharnierbolzens zwischen den beiden in Gehäusen geführten Kolben erreicht werden, so dass Bewegungen in einem Winkelbereich von ± 90° möglich sind, wohingegen die bekannten Systeme durch den vorgegebenen Winkel von 90° starr ausgelegt sind. Bei einem Wanddruck auf das Ruder hervorgerufene und auf das System einwirkende Kräfte und entstehende Biegemomente werden durch die zylindrische Kolbenausgestaltung und durch die bewegliche Gleitschwenkkolbenanlenkung Verkantungen ausgeglichen.
Nachteilig ist jedoch, dass das System der Gleitschwenkkolbenanlenkung mit den größtmöglichen Freiheitsgraden nur Kräfte aufnehmen kann, die in Bezug auf das Verschleißverhalten der Gleitlager des Anlenkungsbolzens beziehungsweise des Schwenkbolzens und einen die Bolzen verbindenden Scharnierbolzen tolerierbar sind. Insbesondere für Schiffe mit größeren Ruderanlagen sind die auftretenden größeren Kräfte auf das System so groß, dass eine Schiffsruderkonstruktion gemäß den ausgeführten bekannten Lösungen nur bedingt oder nicht mehr zum Einsatz gebracht werden kann.
Aufgabe. Lösung. Vorteil
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Ruder mit der Gleitschwenkkolbenanlenkung dahingehend zu verbessern, dass die auftretenden Kräfte und entstehenden Biegemomente aufgenommen werden können, jedoch weiterhin alle Teile so miteinander verbunden sind, dass Bewegungen mit ausreichenden Freiheitsgraden erhalten bleiben und damit die vorhandene Funktionalität nicht eingeschränkt wird.
Das erfindungsgemäße Ruder für Seeschiffe mit einer Gleitschwenkkolbenanlenkung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, dass der Einsatz von Rudern mit Gleitschwenkkolbenanlenkung an größeren Seeschiffen, bei denen die auftretenden Kräfte größer sind als bei den bisher ausgerüsteten Schiffen, möglich wird.
Dadurch, dass zur Befestigung der Gleitschwenkkolbenanlenkung am Schiffsrumpf der Vertikalkolben mindestens ein Gegenlager aufweist, werden die auf das Gleitlager des vertikalen Anlenkungsbolzens und des horizontalen Schwenkbolzens sowie den die Bolzen verbindenden Scharnierbolzen wirkenden Kräfte wesentlich minimiert und der auftretende Verschleiß auf ein tolerierbares Maß reduziert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Gegenlager mit mindestens einer Horizontaltraverse über eine Vertikaltraverse mit dem Schiffsrumpf verbunden, wodurch ein Teil der Kräfte in den Schiffsrumpf ableitbar ist und die gewünschte Stabilität und Verschleißreduzierung der Gleitschwenkkolbenanlenkung erreichbar ist.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Ruders mit Flosse und mit einer Gleitschwenkkolbenanlenkung und
Fig. 2 eine schematische Ansicht der miteinander verbundenen
Gleitkolben der Gleitschwenkkolbenanlenkung und eines Gegenlagers. Detaillierte Beschreibung der Erfindung und bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Ein in Fig. 1 dargestelltes Ruder besteht aus einem Hauptruder 20 mit einer an diesem verschwenkbar angeordneten und zwangsgeführten Flosse 10, die mit einer Gleitschwenkkolbenanlenkung 100 versehen ist. Die Gleitschwenkkolbenanlenkung 100 besteht im Wesentlichen aus einem Kreuzgelenk mit einem Scharnierbolzen 14 und den in Fig. 1 sichtbaren Lagergehäusen 12 und 16 eines zugehörigen Horizontalkolbens 11 und eines Vertikalkolbens 15, die in Fig. 2 gemeinsam dargestellt sind.
Fig. 2 zeigt die Komponenten der Gleitschwenkkolbenanlenkung 100. Sie besteht, wie bereits beschrieben, aus dem Horizontalkolben 11 und dem Vertikalkolben 15. Der Horizontalkolben 11 , auch als Schwenkbolzen bezeichnet, ist in dem Lagergehäuse 12 verschiebbar angeordnet und weist eine Buchse 13 auf, die vorzugsweise aus Bronze besteht. Der aus dem Lagergehäuse 12 ragende Schwenkbolzen 11 ist über einen Scharnierbolzen 14 mit dem Vertikalkolben 15, auch als Anlenkungsbolzen bezeichnet, beweglich verbunden. Der Vertikalkolben 15 ist seinerseits in dem Lagergehäuse 16 verschiebbar angeordnet. Das Lagergehäuse 16 weist ebenfalls eine Buchse 17 auf, die ebenfalls vorzugsweise aus Bronze besteht. Der Scharnierbolzen 14 gewährleistet, dass auch eine Abweichung des Horizontalkolbens aus der 90°-Position ausgleichbar ist.
Zur Dämpfung von Kolbenstößen, das heißt zur Vibrations- und Schwingungsdämpfung, ist das Lagergehäuse 16 des Vertikalkolbens 15 an seinem dem Schiffsrumpf zugekehrten Ende verschlossen ausgebildet und bildet oberhalb des Vertikalkolbens 15 ein Polster 30 aus einem dämpfenden Medium aus. Der Verschluss des Lagergehäuses 16 bildet für die vertikale Bewegung des Vertikalkolbens 15 gleichzeitig einen Anschlag aus. Die Gleitschwenkkolbenanlenkung 100 ist zur Erfüllung ihrer Funktion über den im Lagergehäuse 12 befindlichen Horizontalkolben 11 an der Flosse 10 (Fig. 1) befestigt, während der Vertikalkolben 15 zur zusätzlichen Aufnahme von Kräften ein Gegenlager 27 aufweist. Das Gegenlager 27 (Fig. 2) befindet sich an dem Schiffsrumpf entgegenliegenden Ende des Vertikalkolbens 15. In Fig. 1 wurde aus Übersichtlichkeitsgründen auf die Darstellung des Gegenlagers 27 verzichtet.
Das Gegenlager 27 weist eine Buchse 21 und eine Lagerhülse 22 auf. Die Buchse 21 stellt eine verschleißarme Auskleidung der Lagerhülse 22 dar. Auf der dem Vertikalkolben 15 zugewandten Seite des Gegenlagers 27 weist die Buchse 21 einen Haltering 23 auf, der als Sicherung der Buchse 21 dient.
Auf der dem Vertikalkolben 15 abgewandten Seite des Gegenlagers 27 ist zur Sicherung der Buchse 21 ein Haltering 24 angeordnet, der zudem einen weiteren Anschlag für den Vertikalkolben 15 bildet.
Die Buchse 21 ist wie die zuvor beschriebenen Buchsen 13 und 17 vorzugsweise in Bronze ausgeführt.
Das Gegenlager 27 stützt sich an einer Horizontaltraverse 19 ab. Die Horizontaltraverse 19 ist mit einer Vertikaltraverse 26 verbunden, die sich am Schiffsrumpf abstützt. Zusätzlich befindet sich im Bereich des Lagergehäuses 16 des Vertikalkolbens 15 eine weitere Horizontaltraverse 18, die mit einem Flansch 25 am Lagergehäuse 16 befestigt ist. Die Horizontaltraverse (Skegboden) 18 ist ebenfalls mit der Vertikaltraverse (Ruderko- ker) 26 verbunden und stützt somit den oberhalb des Scharnierbolzens 14 befindlichen Teil des Vertikalkolbens 15 am Schiffsrumpf ab.
Durch diese beschriebene Konstruktion ist sichergestellt, dass die auf die Gleitschwenkkolbenanlenkung 100 wirkenden Kräfte vom Gegenlager 27 und von dem Flansch 25 aufnehmbar sind und über die Horizontaltraversen 18 und 19 in die Vertikaltraverse 26 und nachfolgend in den Schiffsrumpf einleitbar sind.
Ein Einsatz des Ruders 20 mit Gleitschwenkkolbenanlenkung 100 für größere Schiffe ist somit in vorteilhafter Weise gegeben.
Bezugszeichenliste
100 Gleitschwenkkolbenanlenkung
10 Flosse
11 Horizontalkolben/Schwenkbolzen
12 Lagergehäuse
13 Buchse/Auskleidung
14 Scharnierbolzen
15 Vertikalkolben/Anlenkungsbolzen
16 Lagergehäuse
17 Buchse/Auskleidung
18 Horizontaltraverse
19 Horizontaltraverse 0 Hauptruder 1 Buchse/Auskleidung 2 Lagerhülse 3 Haltering 4 Haltering 5 Flansch 6 Vertikaltraverse 7 Gegenlager
30 Polster

Claims

A n s p r ü c h e
1. Ruder für Seeschiffe, bestehend aus einem Hauptruder (20) und einer an diesem über einen Vertikalkolben (15) angelenkten, durch das Hauptruder (20) zwangsgeführten Flosse (10), die mit einem Horizontalkolben (11) versehen ist, wobei der Vertikalkolben (15) und der Horizontalkolben (11) über einen Scharnierbolzen (14) zu einer Gleitschwenkkolbenanlenkung (100) miteinander verbunden sind und ein Lagergehäuse (16) des Vertikalkolbens (15) an einem Schiffsrumpf befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vertikalkolben (15) durch ein zusätzliches Gegenlager (27) am Schiffsrumpf abgestützt ist.
2. Ruder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (27) an der dem Vertikalkolben (15) entgegenliegenden Seite des Scharnierbolzens (14) angeordnet ist.
3. Ruder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (27) eine Lagerhülse (22) mit einer Buchse (21) aufweist, in die ein über den Scharnierbolzen (14) hinausreichendes Ende des Vertikalkolbens (15) eingreift.
4. Ruder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (21) einen Haltering (23) auf der dem Vertikalkolben (15) zugewandten Seite des Gegenlagers (27) aufweist.
5. Ruder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (21) einen Haltering (24) auf der dem Vertikalkolben (15) abgewandten Seite des Gegenlagers (27) aufweist, der einen Bewegungsanschlag für den Vertikalkolben (15) bildet.
6. Ruder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (21) aus Bronze ausgeführt ist.
7. Ruder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (27) sich über eine Horizontaltraverse (19) am Schiffsrumpf abstützt.
8. Ruder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontaltraverse (18) mit einer Vertikaltraverse (26) verbunden ist, die sich am Schiffsrumpf abstützt.
9. Ruder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikaltraverse (26) über eine weitere Horizontaltraverse (19) mit dem Lagergehäuse (16) des Vertikalkolbens (15) verbunden ist.
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