WO2012098150A1 - Rudder for ships, having a rudder-monitoring device - Google Patents

Rudder for ships, having a rudder-monitoring device Download PDF

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WO2012098150A1
WO2012098150A1 PCT/EP2012/050692 EP2012050692W WO2012098150A1 WO 2012098150 A1 WO2012098150 A1 WO 2012098150A1 EP 2012050692 W EP2012050692 W EP 2012050692W WO 2012098150 A1 WO2012098150 A1 WO 2012098150A1
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WO
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rudder
sensor
blade
rudder blade
bearing
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/050692
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wolf-Dietrich Puschmann
Frank Herbst
Original Assignee
Van Der Velden Barkemeyer Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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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
    • B63H25/52—Parts for steering not otherwise provided for
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a rudder for ships according to the preamble of claim 1.
  • Such a rudder which is usually arranged at the stern of a ship and serves for controlling and maneuvering the ship, has a rudder blade, which is rotatably mounted on a ship's hull about a rotation axis, and a rudder shaft for exerting a torque on the rudder blade on.
  • the rudder stock serves to connect the rudder blade with the hull and can be rotated to pivot the rudder blade about the axis of rotation and in this way to put the rudder.
  • the rudder of a ship is in operation, so when driving the ship exposed to great loads, which claim in the form of Ruderkerhank, rudder forces and vibrations in particular the rudder blade and the rudder stock and bearings and joints.
  • a rudder must therefore be tested at regular intervals to ensure, in particular, the mechanical, structural integrity and operability of the rudder.
  • a device for controlling and measuring a neck bearing clearance between an outer bearing and the rudder post of a rudder which allows underwater testing of the neck bearing play by a diver.
  • a measuring rail is provided, which is introduced with a measuring probe into a gap between the outer bearing and the inner bearing of the rudder stock and the rudder trunk in order to perform a clearance width measurement in this way.
  • assistance systems for the maneuver prediction of ships, as known, for example, from DE 101 64 701 A1.
  • assistance systems are used exclusively for maneuver prediction taking into account current maneuverability characteristics of the ship and the environment, taking into account (external) disturbances in support of the maneuvering and should provide a decision support for the crew to control the ship.
  • a monitoring of the mechanical integrity of a rudder is not provided in such assistance systems.
  • Object of the present invention is to provide a rudder for ships available with the operation of a ship, the operational readiness of a rudder and its mechanical integrity in a simple manner and in any desired situation, so for example, on the high seas, can be monitored.
  • a monitoring device with at least one arranged on the rudder blade or rudder stem sensor for receiving a measurement signal on the rudder blade or rudder stock and at least one arranged on the rudder blade, connected to the at least one sensor computing unit for evaluating and / or transmitting one of the at least provided a sensor recorded measurement signal.
  • the rudder according to the invention which is equipped with a rudder monitoring device, the possibility is created to constantly monitor a rudder, in particular with regard to its mechanical integrity and operational readiness, in order to obtain feedback immediately upon the occurrence of malfunctions at the rudder. Furthermore, in the operation of a rudder by recording the sensor signals data can be collected, which make it possible to better plan necessary maintenance and to get a statement about the loads of a rudder over the operating time.
  • one or more sensors are arranged as part of the rudder monitoring device on the rudder blade and / or on the rudder stock, which serve to record and measure critical variables on the rudder blade or rudder stock.
  • the sensors are connected via corresponding lines with a computing unit, which is arranged in or on the rudder blade and recorded, processed and possibly stores the recorded measurement signals to forward them in a suitable manner, for example, to the bridge of a ship or other places outside the rudder.
  • a computing unit which is arranged in or on the rudder blade and recorded, processed and possibly stores the recorded measurement signals to forward them in a suitable manner, for example, to the bridge of a ship or other places outside the rudder.
  • rudder monitoring device In the context of the rudder monitoring device, in particular those measured variables which indicate a possible malfunction of the rudder are recorded and locally subjected to first processing by the arithmetic unit provided in or on the rudder blade, in order then to be forwarded for evaluation and possibly alarming.
  • the rudder monitoring device By means of the rudder monitoring device, it is possible in particular to carry out measurements and tests which are conventionally carried out within the framework of the so-called IW check (underwater checking of the rudder by a diver when the ship is in the water). This can
  • a first sensor may be mounted on a bearing for supporting the rudder post against a hull in order to measure play on the bearing, and / or a second sensor may be disposed on the bearing for supporting the rudder post relative to a hull in order to monitor the position of the bearing or a part of the bearing, and / or
  • a third sensor may be located at a juncture between the rudder stock and the rudder blade to monitor the connection of the rudder stock to the rudder blade.
  • a so-called neck bearing play of the rudder stock can be measured, which indicates a degree of wear of the bearing of the rudder stock on a rudder or on the ship's hull.
  • the second sensor the position (rotation or displacement) of the bearing or a bearing bush of the bearing and thus the functionality of the bearing is monitored.
  • the third sensor the secure connection of the rudder post with the rudder blade is monitored and for this purpose the sensor is arranged, for example, on a lock nut which pressingly connects the rudder post with the rudder blade in order to detect twisting or loosening of the nut.
  • the arithmetic unit on the rudder blade can be designed as a full-fledged computing and evaluation unit that receives, processes, stores and forwards measuring signals in a processed manner. It is also conceivable, however, to design the arithmetic unit on the rudder blade only as a preprocessing unit with low performance, for example in the form of a microcomputer in the form of an electronic integrated circuit which receives the recorded measurement signals and prepares them for a transmission without complex further processing and evaluation and, for example, to another Arithmetic unit on board a ship for comprehensive evaluation forwards.
  • the at least one sensor arranged on the rudder blade or on the rudder stock can be designed, for example, as an acceleration sensor for measuring changes in movement, in particular vibrations, as strain gauges or as a contact sensor, as a tearing wire, as a pressure sensor, as a moisture sensor or as a current measuring sensor.
  • an acceleration sensor for measuring changes in movement, in particular vibrations
  • strain gauges or as a contact sensor
  • a tearing wire as a pressure sensor
  • a moisture sensor as a moisture sensor or as a current measuring sensor.
  • At least one sensor receives a fin torque of a fin arranged on the rudder blade for monitoring the load of the fin.
  • At least one sensor preferably monitors a wear limit of a bearing of the rudder stock or a wear limit of a fin bearing. This, too, has hitherto been part of the IW control.
  • the monitoring device according to the invention may, in this respect, replace the IW control if necessary or at least supplement it for increased monitoring security.
  • one or more sensors can absorb vibrations of the rudder blade and / or the rudder stock and / or measure the current consumption of a rowing machine for operating the rudder stock and / or the pressure in a hydraulic power transmission system.
  • the connection of the rudder stock to the rudder blade and / or the tightness in a rudder trunk for the storage of the rudder stock can be monitored.
  • a plurality of sensors such as acceleration sensors, strain gauges, contact sensors, Zerrei ßdrähte, pressure sensors, moisture sensors and / or current measuring sensors, used in combination, each sensor in a suitable manner, the desired, to be monitored a measured variable associated measurement signals and for this purpose at a suitable location is arranged on the rudder blade and / or on the rudder stock.
  • an acceleration sensor may be disposed at a point in or on the rudder blade or rudder stock which is critically exposed to vibration during operation of the rudder.
  • an inductively acting sensor can also be used here.
  • a sensor for monitoring and measuring a fin torque may, for example, be arranged in a suitable manner on the articulation of the fin or on a coupling device which couples the fin to the rudder blade.
  • the connection of the rudder stock with the rudder blade can be monitored, for example, via a contact sensor located at the junction of rudder stock and rudder blade, for example, between a wrought-iron connector (so-called rudder block) on the rudder blade and a shaft portion of the rudder shaft is arranged.
  • sensors are located at all those locations where critical metrics are to be detected and monitored.
  • the sensors can be designed to receive at least one measurement signal at predetermined time intervals or continuously. If measurement signals are recorded at predetermined time intervals, it may be provided, for example, to report on the state of the rudder at regular time intervals and to display, for example, on the bridge of a ship.
  • the measurement signals can be stored, so that during operation of the ship, the operating behavior of the rudder can also be documented and read out later or the recorded information can be used, for example, for the planning of maintenance work.
  • a rake unit is arranged on the rudder blade, which receives measurement signals from the one or more sensors, subjecting them to (first) processing and forwarding them in a suitable manner.
  • This arithmetic unit is advantageously arranged in a watertight sealable space on the rudder blade and is thus protected against moisture during operation.
  • a water-tight sealable space can be provided inside the rudder blade, for example in the region of an upper edge of the rudder, and can be closed to the outside by a closable lid, which can be opened to access the computing unit.
  • the arithmetic unit can here, as indicated above, be designed as a full-value arithmetic unit with the scope of performance of a conventional PC, but can also be realized as a microcomputer by an integrated module in the form of a chip.
  • the arithmetic unit can be connected to an electrical supply unit arranged on the rudder blade.
  • the electrical see supply unit can be configured for example as a battery.
  • the electrical supply unit may also be designed as an electric generator which, for example in the manner of a turbine, is operatively connected to a passage through which the water can flow through at the rudder blade for generating electrical energy.
  • an electric generator has the advantage that the arithmetic unit is self-sufficient during operation and the required energy is automatically generated when the ship is traveling without the need for an external power supply. If an electric generator and a battery are used in combination, the electric generator can charge the battery while the ship is in motion, with the energy stored in the battery then being able to bridge idle times of the ship.
  • the arithmetic unit on the rudder blade serves to detect the measurement signals recorded by the one or more sensors, to subject them to a first processing and forward them for further processing.
  • the arithmetic unit can be connected, for example, via a data line to a reception and evaluation unit arranged outside the rudder blade, for example in the hull, in the form of a further arithmetic unit, which then takes over the evaluation of the received measurement signals and displays them in a suitable manner, for example, on the bridge of the ship.
  • the data line designed as a cable extends, for example, freely between the rudder blade and the ship's hull and is at least partially flexible designed to compensate for movements of the rudder blade relative to the hull.
  • the arithmetic unit may also have a transmitting station with an antenna which is designed to transmit data wirelessly to an outside of the rudder blade arranged receiving and evaluating unit.
  • the receiving and evaluation unit also has a receiving station with a antenna for wirelessly receiving the data transmitted by the arithmetic unit at the rudder blade.
  • Advantage of this wireless data transmission is that can be dispensed with line connections between the rudder blade and the hull.
  • the transmission path between the rudder blade and the hull for example between an upper edge of the rudder blade and the rudder blade facing portion of the hull, if necessary, at least partially under water, so that it must be ensured that the data transmission with sufficient reliability and accuracy can be done at any time and in all conditions.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a rudder with a rudder stock and a rudder blade on a ship's hull of a ship, comprising a
  • FIG. 2 shows the rudder according to FIG. 1, but with a computing unit connected to an electrical supply unit in the form of an electric generator;
  • FIG. a detailed view of an arranged on a rudder blade computing unit, which is connected via a data line with a arranged on the ship's hull receiving and evaluation, and a detailed view of a arranged on a rudder blade computing unit, which is wirelessly connected to a arranged on the hull receiving and evaluating unit.
  • Fig. 1 shows a rudder 2 with a rudder blade 22 which is connected via a rudder stock 21 with a hull 1 and about an axis of rotation D, along which the rudder shank 21 extends, can be pivoted to provide the rudder 2.
  • a Kokerrohr 20 is arranged in the form of a cylindrical from the hull 1 vertically downwardly projecting tube, which extends into a recess within the Rudder blade 22 extends, in its interior receives the rudder stock 21 and the storage of the rudder blade 22 on the hull 1 - in a conventional manner - is used.
  • a fin 220 is pivotably articulated about a second axis of rotation D2 and supported on the rudder blade 22 via a fin bearing 225.
  • the fin 220 is connected via a coupling device 226 with the Kokerrohr 20 such that upon pivoting of the rudder blade 22 automatically the fin 220 is tilted relative to the rudder blade 22 about the second axis of rotation D2, in order to - in this way - also known per se Way - to increase the rudder effect.
  • the rudder stock 21 is supported via an upper support bearing 210 in the axial direction on the hull 1 and mounted on a neck bearing 214 radially on Kokerrohr.
  • the upper support bearing 210 serves for the axial support of the rudder post 21 and holds, in the axial direction of the rudder post 21, the rudder blade 22 on the hull 1.
  • the rudder stock 21 is connected to the rudder blade 22 via a hydraulic press connection in such a manner that a conical shaft portion 213 is arranged at the lower end of the rudder stock 21 in a connecting piece 221 (also referred to as a rudder bolt) fixedly mounted on the rudder blade 22 on a threaded end 21 1 end of the rudder stock 21 screwed nut 212 is pressed with this.
  • a connecting piece 221 also referred to as a rudder bolt
  • a rower 215 is arranged, which serves to actuate the rudder stock 21, namely to rotate the rudder post 21 about the axis of rotation D for placement of the rudder 2, and is indicated only schematically in FIG.
  • the rower 215 may for example generate a force in a hydraulic manner.
  • the embodiment of the rudder 2 shown in FIG. 1 is to be understood by way of example only.
  • the present invention is applicable to rudders of any design, for example full-swarm and half-swivel rudders and also all other types of rudders.
  • sensors 33 are arranged, with which the state of the rudder 2 can be monitored.
  • the sensors 33 are in this case connected via signal lines 34 to a rudder blade 22 arranged arithmetic unit 31 of a rudder monitoring device 3, which detects the recorded signals from the sensors 33, stores, undergoes a first processing and transmits for further processing to a computing unit on board the ship.
  • the arithmetic unit 31 is arranged together with an electrical supply unit 32 in a watertight sealable space 222 in an upper, front portion of the rudder blade 22.
  • the space 222 is sealed outward against moisture and has an opening 223 which is moisture-tightly closed by a cover 224 and accessed via the for mounting or maintenance on the computing unit 31 and the electrical supply unit 32 in the interior of the room 222 can be.
  • the water-tightly closable space 222 is located at a location within the rudder blade 22 which is conventionally not used and can therefore be readily configured to accommodate the arithmetic unit 31 and the electrical supply unit 32 of the monitoring device 3, even with existing rudders.
  • the electrical supply unit 32 is designed, for example, as a battery which has a sufficient capacity for supplying the arithmetic unit 31 over a relatively long period of time and, if necessary, can be recharged.
  • the electrical supply unit 32 may comprise a generator which is arranged on a passage 227 in the manner of a turbine.
  • the passage 227 in this case has an inlet opening 228 at the front edge of the rudder blade 22 and is designed such that it flows through the rudder 2 along the flowing water during forward travel of the ship and drives the generator for generating electricity.
  • the passageway 227 is hereby designed so that it passes the water flowing through the generator, wherein the water exits the rudder blade 22 again at a suitable location, without impairing the moisture-proofing of the space 222.
  • a battery and a generator can also be used in combination as part of the electrical supply unit 32, wherein the generator charges the battery when the ship is traveling and the passage 227 flows through it, and the battery times when the generator does not provide sufficient energy (for example, lay times of the ship), bridged.
  • a rudder must be checked at regular intervals. For this purpose, it is conventionally necessary for a ship to be examined at regular intervals, for example every two or three years, in a dry dock for the operating state of the rudder.
  • a constant control and monitoring of the rudder 2 is made possible during operation of a ship, wherein relevant rudder data can be sent to the bridge of a ship during operation of the ship, for example, or transmitted to external control points on land indicate any wear or malfunction of the rudder 2 when it occurs. If, for example, there is an overload of the rudder 2, for example on the rudder fin 220 or the rudder stock 21, this can be reported directly to the bridge or also a checkpoint on land, so that appropriate measures can be taken immediately.
  • the rudder monitoring device 3 which has as essential components the sensors 33, the arithmetic unit 31 in the rudder blade and the receiving and evaluation unit 10 on board the ship, thus the possibility is created to monitor all relevant rudder data during operation, wherein the recording of measurement signals can be made at predetermined intervals, for example every minute or every hour, or even time-continuous.
  • sensors 33 in the form of, for example, acceleration sensors, strain gages, contact sensors or other sensors can be arranged at all critical locations in order to appropriately detect relevant measured variables at these critical locations that are based on wear, damage or a malfunction of the rudder 2 can point.
  • connection of the rudder shaft 21 with the rudder blade 22 and / or the tightness within the rudder coker 20 for the storage of the rudder shaft 21 can be monitored.
  • the power consumption of a rowing machine 215 for operating the rudder stock 21 and / or the pressure in a hydraulic power transmission system, in particular within the rowing machine 215, can be monitored by suitable sensors, which are arranged on the hull 1 or at least in the region of the hull 1 and preferably directly connected to a provided on the side of the hull 1 receiving and evaluation unit 10 (see FIGS. 3A and 3B) are connected.
  • relevant measured variables are detected directly where they are to be monitored.
  • the arithmetic unit 31 measuring signals of these measured variables are then subjected to a first processing and forwarded, wherein the arithmetic unit 31 can be designed as a fully developed arithmetic unit with the functionality of a personal computer or as preprocessing unit in the form of a microcomputer with reduced performance, for example in the form of an integrated circuit a chip can be formed.
  • the aim of this first data processing is, for example, to prepare the detected signals for easy data transmission to the ship's hull 1.
  • the arithmetic unit 31 transmits the measurement signals detected by it, for example, to a reception and evaluation unit 10 arranged on board the ship, which carries out the processing of the signals and processes them in a suitable manner, for example to trigger an alarm or to point out impending dangers.
  • the receiving and evaluation unit 10 can also be configured to send the recorded data to a location outside the ship, for example, to a central control point on land or for retrieval by a shipowner who thus receives the possibility at his seat on land, the To check the condition of the rudder 2 of his ship.
  • the connection from the ship to the places on land can be done here, for example via the Internet. Possible embodiments of the connection for the transmission of data from the arithmetic unit 31 on rudder blade 22 to the receiving and evaluation unit 10 on board the ship are shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the arithmetic unit 31 is connected to the receiving and evaluating unit 10 on board the ship via a data line 35, which is of flexible design at least in sections, the data line 35 being so flexibly configured. tet is that they can follow movements of the rudder blade 22. The advantage of this connection is the secure and trouble-free data transmission.
  • the data transmission takes place wirelessly.
  • the arithmetic unit 31 has a communication unit with an antenna 310, via which the arithmetic unit 31 communicates with a corresponding communication unit with an antenna 100 of the reception and evaluation unit 10.
  • Advantage of the wireless connection is the simplicity of the connection without additional components, especially without fixed, physical lines. In this case, however, the transmission link must be taken into consideration, which at least in sections may also be underwater.
  • the communication between the arithmetic unit 31 and the receiving and evaluating unit 10 serves primarily to transmit recorded measuring signals from the arithmetic unit 31 to the receiving and evaluating unit 10. At the same time, however, it is also possible to provide control signals to the receiving and evaluating unit 10 Arithmetic unit 31 are transmitted, via which the arithmetic unit 31 can be configured and, for example, query commands and control commands are sent to the arithmetic unit 31. In this way, the arithmetic unit 31 can be instructed, for example, to receive measuring signals at a specific time, for example, on special request from the ship or from a point on land.
  • the measured values obtained as part of a rudder monitoring by the rudder monitoring device 3 can also be evaluated together with other measured values, eg from the main machine (shaft power, propeller speed) and made available for further processing for other applications, eg for course control or for route optimization of the ship become.
  • the rudder monitoring device 3 can be connected to the customary on ships interfaces for data processing.
  • the idea underlying the invention is not limited to the above-described embodiments, but rather may also be completely different find appropriate embodiments use.
  • the described monitoring device is applicable to all types of oars to detect relevant operating parameters of a rudder in operation.
  • the present invention provides an electronically monitorable rudder that can greatly simplify the monitoring and control of a rudder.

Abstract

The invention relates to a rudder for ships, having a rudder blade, which is intended to be arranged on a hull such that said rudder blade can rotate about a rotation axis, and a rudder stock for exerting a torque on the rudder blade. A rudder-monitoring device (3) is provided, having at least one sensor (33) arranged on the rudder blade (22) or rudder stock (21) for picking up a measurement signal on the rudder blade (22) or rudder stock (21) and at least one computation unit (31), which is arranged on the rudder blade (22) and is connected to the at least one sensor (33), for evaluating and/or transmitting a measurement signal picked up by the at least one sensor (33). In this manner, a rudder for ships is provided, with which the availability and mechanical integrity of a rudder can be monitored during operation of a ship in a simple manner and in any desired situation, for example including in open sea.

Description

Ruder für Schiffe mit einer Ruderüberwachungsvorrichtung  Rudder for ships with a rudder monitoring device
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Ruder für Schiffe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . The invention relates to a rudder for ships according to the preamble of claim 1.
Ein derartiges Ruder, das in der Regel am Heck eines Schiffes angeordnet ist und zum Steuern und Manövrieren des Schiffes dient, weist ein Ruderblatt, das um eine Drehach- se drehbar an einem Schiffsrumpf anzuordnen ist, und einen Ruderschaft zum Ausüben eines Drehmoments auf das Ruderblatt auf. Der Ruderschaft dient hierbei zur Verbindung des Ruderblattes mit dem Schiffsrumpf und kann verdreht werden, um das Ruderblatt um die Drehachse zu verschwenken und auf diese Weise das Ruder zu stellen. Das Ruder eines Schiffes ist im Betrieb, also bei Fahrt des Schiffes, großen Belastungen ausgesetzt, die in Form von Ruderquerkräften, Ruderlängskräften und Vibrationen insbesondere das Ruderblatt und den Ruderschaft sowie Lager und Gelenke beanspruchen. Ein Ruder muss daher in regelmäßigen Abständen geprüft werden, um insbesondere die mechanische, strukturelle Integrität und Betriebsbereitschaft des Ruders zu ge- währleisten. Such a rudder, which is usually arranged at the stern of a ship and serves for controlling and maneuvering the ship, has a rudder blade, which is rotatably mounted on a ship's hull about a rotation axis, and a rudder shaft for exerting a torque on the rudder blade on. The rudder stock serves to connect the rudder blade with the hull and can be rotated to pivot the rudder blade about the axis of rotation and in this way to put the rudder. The rudder of a ship is in operation, so when driving the ship exposed to great loads, which claim in the form of Ruderkerkäften, rudder forces and vibrations in particular the rudder blade and the rudder stock and bearings and joints. A rudder must therefore be tested at regular intervals to ensure, in particular, the mechanical, structural integrity and operability of the rudder.
Heutzutage werden solche Überprüfungen des Ruders in der Regel durchgeführt, während ein Schiff in einem Dock trocken liegt und das Ruder damit frei zugänglich ist. Möglich ist auch, Unter-Wasser-Überprüfungen (so genannte IW-Kontrolle) durch Taucher bei sich im Wasser befindlichen Schiffen durchzuführen, wobei hierbei in der Regel nur eine äu ßerliche Inspektion der Ruderanlage möglich ist. Today, such tests of the rudder are usually performed while a ship is dry in a dock and the rudder is thus freely accessible. Also possible is sub-water checks (so-called IW control) by divers to perform in ships located in the water, in which case only an externa ßerliche inspection of the steering gear is usually possible.
Bei einem aus der DE 20 2005 019 626 U1 bekannten Ruder ist eine Vorrichtung zum Kontrollieren und Messen eines Halslagerspiels zwischen einem Außenlager und dem Ruderschaft eines Ruders vorgesehen, die eine Unter-Wasser-Prüfung des Halslagerspiels durch einen Taucher ermöglicht. Hierzu ist eine Messschiene vorgesehen, die mit einer Messsonde in einen Spalt zwischen Au ßenlager und Innenlager von Ruderschaft und Ruderkoker eingeführt wird, um auf diese Weise eine Spielbreitenmessung durchzu- führen. In a rudder known from DE 20 2005 019 626 U1 there is provided a device for controlling and measuring a neck bearing clearance between an outer bearing and the rudder post of a rudder, which allows underwater testing of the neck bearing play by a diver. For this purpose, a measuring rail is provided, which is introduced with a measuring probe into a gap between the outer bearing and the inner bearing of the rudder stock and the rudder trunk in order to perform a clearance width measurement in this way.
Bei bekannten Rudern ist es nicht möglich, im Betrieb eines Schiffes, also beispielsweise bei Fahrt auf hoher See, eine Aussage über den Zustand des Ruders, insbesondere über die strukturelle Unversehrtheit und die Betriebsbereitschaft des Ruders, zu erhalten. So ist es der Besatzung auf der Brücke eines Schiffes in der Regel nicht möglich, auf hoher See eventuelle Fehlfunktionen oder Beschädigungen des Ruders zu überprüfen und zu überwachen. With known oars, it is not possible, during operation of a ship, so for example when driving on the high seas, to obtain a statement about the state of the rudder, in particular on the structural integrity and operational readiness of the rudder. Thus, it is usually not possible for the crew on the bridge of a ship to check and monitor possible malfunctions or damage to the rudder on the high seas.
Zwar existieren Verfahren und Einrichtungen für Assistenzsysteme zur Manöverprädikti- on von Schiffen, wie beispielsweise aus der DE 101 64 701 A1 bekannt. Derartige Assistenzsysteme dienen aber ausschließlich der Manöverprädiktion unter Berücksichtigung aktueller Manövriereigenschaften des Schiffes und der Umgebung unter Berücksichtigung von (externen) Störungen zur Unterstützung des Manövrierens und sollen eine Entscheidungshilfe für die Besatzung zur Steuerung des Schiffes geben. Eine Überwachung der mechanischen Integrität eines Ruders ist bei derartigen Assistenzsystemen nicht vorgesehen. Although there exist methods and devices for assistance systems for the maneuver prediction of ships, as known, for example, from DE 101 64 701 A1. However, such assistance systems are used exclusively for maneuver prediction taking into account current maneuverability characteristics of the ship and the environment, taking into account (external) disturbances in support of the maneuvering and should provide a decision support for the crew to control the ship. A monitoring of the mechanical integrity of a rudder is not provided in such assistance systems.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ruder für Schiffe zur Verfügung zu stellen, mit dem im Betrieb eines Schiffes die Betriebsbereitschaft eines Ruders und dessen mechanische Integrität in einfacher Weise und in jeder gewünschten Situation, also beispielsweise auch auf hoher See, überwacht werden können. Object of the present invention is to provide a rudder for ships available with the operation of a ship, the operational readiness of a rudder and its mechanical integrity in a simple manner and in any desired situation, so for example, on the high seas, can be monitored.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist bei einem Ruder für Schiffe eine Überwachungsvorrichtung mit mindestens einem am Ruderblatt oder Ruderschaft angeordneten Sensor zur Aufnahme eines Messsignals am Ruderblatt oder Ruderschaft und mindestens einer am Ruderblatt angeordneten, mit dem mindestens einen Sensor verbundenen Recheneinheit zur Auswertung und/oder Übertragung eines von dem mindestens einen Sensor aufgenommenen Messsignals vorgesehen. This object is achieved by an article having the features of claim 1. Accordingly, in a rudder for ships a monitoring device with at least one arranged on the rudder blade or rudder stem sensor for receiving a measurement signal on the rudder blade or rudder stock and at least one arranged on the rudder blade, connected to the at least one sensor computing unit for evaluating and / or transmitting one of the at least provided a sensor recorded measurement signal.
Mit dem erfindungsgemäßen Ruder, das mit einer Ruderüberwachungsvorrichtung ausgestattet ist, wird die Möglichkeit geschaffen, ein Ruder insbesondere hinsichtlich seiner mechanischen Integrität und seiner Betriebsbereitschaft ständig zu überwachen, um bei Auftreten von Fehlfunktionen am Ruder unverzüglich eine Rückmeldung zu erhalten. Weiterhin können im Betrieb eines Ruders durch Aufzeichnung der Sensorsignale Daten gesammelt werden, die es ermöglichen, notwendige Wartungsarbeiten besser zu planen und eine Aussage über die Belastungen eines Ruders über die Betriebszeit zu erhalten. Hierzu werden im Rahmen der Ruderüberwachungsvorrichtung am Ruderblatt und/oder am Ruderschaft ein oder mehrere Sensoren angeordnet, die dazu dienen, kritische Messgrößen am Ruderblatt oder Ruderschaft aufzunehmen und zu messen. Die Sensoren sind über entsprechende Leitungen mit einer Recheneinheit verbunden, die im oder am Ruderblatt angeordnet ist und die aufgenommenen Messsignale erfasst, aufbereitet und ggf. speichert, um diese in geeigneter Weise beispielsweise an die Brücke eines Schiffes oder andere Stellen au ßerhalb des Ruders weiterzuleiten. With the rudder according to the invention, which is equipped with a rudder monitoring device, the possibility is created to constantly monitor a rudder, in particular with regard to its mechanical integrity and operational readiness, in order to obtain feedback immediately upon the occurrence of malfunctions at the rudder. Furthermore, in the operation of a rudder by recording the sensor signals data can be collected, which make it possible to better plan necessary maintenance and to get a statement about the loads of a rudder over the operating time. For this purpose, one or more sensors are arranged as part of the rudder monitoring device on the rudder blade and / or on the rudder stock, which serve to record and measure critical variables on the rudder blade or rudder stock. The sensors are connected via corresponding lines with a computing unit, which is arranged in or on the rudder blade and recorded, processed and possibly stores the recorded measurement signals to forward them in a suitable manner, for example, to the bridge of a ship or other places outside the rudder.
Im Rahmen der Ruderüberwachungsvorrichtung werden insbesondere solche Messgrößen, die auf eine eventuelle Fehlfunktion des Ruders hindeuten, aufgenommen und lokal durch die im oder am Ruderblatt vorgesehene Recheneinheit einer ersten Verarbeitung unterzogen, um dann zur Auswertung und gegebenenfalls Alarmgebung weitergeleitet zu werden. In the context of the rudder monitoring device, in particular those measured variables which indicate a possible malfunction of the rudder are recorded and locally subjected to first processing by the arithmetic unit provided in or on the rudder blade, in order then to be forwarded for evaluation and possibly alarming.
Mittels der Ruderüberwachungsvorrichtung können insbesondere solche Messungen und Prüfungen vorgenommen werden, die herkömmlich im Rahmen der so genannten IW- Kontrolle (Unter-Wasser-Überprüfung des Ruders bei im Wasser befindlichem Schiff durch einen Taucher) durchgeführt werden. Dazu kann By means of the rudder monitoring device, it is possible in particular to carry out measurements and tests which are conventionally carried out within the framework of the so-called IW check (underwater checking of the rudder by a diver when the ship is in the water). This can
- ein erster Sensor an einem Lager zum Lagern des Ruderschafts gegenüber einem Schiffsrumpf angeordnet sein, um ein Spiel an dem Lager zu messen, und/oder - ein zweiter Sensor an dem Lager zum Lagern des Ruderschafts gegenüber einem Schiffsrumpf angeordnet sein, um die Lage des Lagers oder eines Teils des Lagers zu überwachen, und/oder a first sensor may be mounted on a bearing for supporting the rudder post against a hull in order to measure play on the bearing, and / or a second sensor may be disposed on the bearing for supporting the rudder post relative to a hull in order to monitor the position of the bearing or a part of the bearing, and / or
- ein dritter Sensor an einer Verbindungsstelle zwischen dem Ruderschaft und dem Ruderblatt angeordnet sein, um die Verbindung des Ruderschafts mit dem Ruderblatt zu überwachen.  a third sensor may be located at a juncture between the rudder stock and the rudder blade to monitor the connection of the rudder stock to the rudder blade.
Mittels des ersten Sensors kann ein so genanntes Halslagerspiel des Ruderschaftes gemessen werden, das einen Verschleißgrad des Lagers des Ruderschaftes an einem Ru- derkoker oder am Schiffsrumpf anzeigt. Mittels des zweiten Sensors wird die Lage (Ver- drehung oder Verschiebung) des Lagers oder einer Lagerbuchse des Lagers und somit die Funktionstüchtigkeit des Lagers überwacht. Mittels des dritten Sensors wird die sichere Verbindung des Ruderschafts mit dem Ruderblatt überwacht und hierzu der Sensor beispielsweise an einer Sicherungsmutter, die den Ruderschaft mit dem Ruderblatt pressend verbindet, angeordnet, um ein Verdrehen oder Lösen der Mutter zu erkennen. Die Prüfung und Überwachung dieser kritischen Mess- und Kenngrößen erfolgt herkömmlich im Rahmen der IW-Kontrolle und kann durch das Vorsehen von Sensoren im Rahmen der Ruderüberwachungsvorrichtung unterstützt oder gar vollständig übernommen werden, so dass eine IW-Kontrolle durch einen Taucher ggf. sogar entfallen kann und auf diese Weise erhebliche Kosten für einen Reeder eingespart werden können.  By means of the first sensor, a so-called neck bearing play of the rudder stock can be measured, which indicates a degree of wear of the bearing of the rudder stock on a rudder or on the ship's hull. By means of the second sensor, the position (rotation or displacement) of the bearing or a bearing bush of the bearing and thus the functionality of the bearing is monitored. By means of the third sensor, the secure connection of the rudder post with the rudder blade is monitored and for this purpose the sensor is arranged, for example, on a lock nut which pressingly connects the rudder post with the rudder blade in order to detect twisting or loosening of the nut. The testing and monitoring of these critical measures and parameters takes place conventionally in the context of IW control and can be supported by the provision of sensors in the rudder monitoring device or even completely taken over, so that an IW control by a diver may even be omitted and in this way significant costs for a shipowner can be saved.
Die Recheneinheit am Ruderblatt kann als vollwertige Rechen- und Auswerteeinheit ausgebildet sein, die Messsignale empfängt, verarbeitet, speichert und in verarbeiteter Weise weiterleitet. Denkbar ist aber auch, die Recheneinheit am Ruderblatt lediglich als Vorverarbeitungseinheit mit geringer Leistungsfähigkeit beispielsweise in Form eines Mikro- Computers in Form eines elektronischen integrierten Schaltkreises auszubilden, der die aufgenommenen Messsignale empfängt und ohne aufwändige Weiterverarbeitung und Auswertung für eine Übertragung aufbereitet und beispielsweise an eine weitere Recheneinheit an Bord eines Schiffes zur umfassenden Auswertung weiterleitet. Der mindestens eine am Ruderblatt oder am Ruderschaft angeordnete Sensor kann beispielsweise als Beschleunigungssensor zur Messung von Bewegungsänderungen, insbesondere Vibrationen, als Dehnmessstreifen oder als Kontaktsensor, als Zerreißdraht, als Drucksensor, als Feuchtigkeitssensor oder als Strommesssensor ausgebildet sein. Denkbar sind in diesem Zusammenhang all solche Sensoren, die geeignet sind, Informa- tionen über einen betriebsgemäßen Zustand insbesondere an solchen Punkten des Ru- ders zu erfassen, an denen Hinweise auf etwaige Fehlfunktionen, Beschädigungen oder Verschleiß erhalten werden können. The arithmetic unit on the rudder blade can be designed as a full-fledged computing and evaluation unit that receives, processes, stores and forwards measuring signals in a processed manner. It is also conceivable, however, to design the arithmetic unit on the rudder blade only as a preprocessing unit with low performance, for example in the form of a microcomputer in the form of an electronic integrated circuit which receives the recorded measurement signals and prepares them for a transmission without complex further processing and evaluation and, for example, to another Arithmetic unit on board a ship for comprehensive evaluation forwards. The at least one sensor arranged on the rudder blade or on the rudder stock can be designed, for example, as an acceleration sensor for measuring changes in movement, in particular vibrations, as strain gauges or as a contact sensor, as a tearing wire, as a pressure sensor, as a moisture sensor or as a current measuring sensor. In this connection, all such sensors which are suitable for providing information about an operative state, in particular at such points of transit, are conceivable. to detect any evidence of possible malfunction, damage or wear.
Möglich ist auch, dass mindestens ein Sensor ein Flossenmoment einer an dem Ruder- blatt angeordneten Flosse zur Überwachung der Belastung der Flosse aufnimmt. It is also possible that at least one sensor receives a fin torque of a fin arranged on the rudder blade for monitoring the load of the fin.
Zudem überwacht vorzugsweise mindestens ein Sensor eine Verschleißgrenze eines Lagers des Ruderschafts oder eine Verschleißgrenze eines Flossenlagers, Auch dies ist bisher Bestandteil der IW-Kontrolle. Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung kann in dieser Beziehung die IW-Kontrolle ggf. ersetzen oder zumindest für eine erhöhte Überwachungssicherheit ergänzen. In addition, at least one sensor preferably monitors a wear limit of a bearing of the rudder stock or a wear limit of a fin bearing. This, too, has hitherto been part of the IW control. The monitoring device according to the invention may, in this respect, replace the IW control if necessary or at least supplement it for increased monitoring security.
Zudem können ein oder mehrere Sensoren Schwingungen des Ruderblattes und/oder des Ruderschaftes aufnehmen und/oder die Stromaufnahme einer Rudermaschine zur Betätigung des Ruderschaftes und/oder den Druck in einem hydraulischen Kraftübertragungssystem messen. Zudem kann mittels mindestens eines Sensors die Verbindung des Ruderschaftes mit dem Ruderblatt und/oder die Dichtigkeit in einem Ruderkoker zur Lagerung des Ruderschafts überwacht werden. Vorteilhafterweise werden hierbei mehrere Sensoren, beispielsweise Beschleunigungssensoren, Dehnmessstreifen, Kontaktsensoren, Zerrei ßdrähte, Drucksensoren, Feuchtigkeitssensoren und/oder Strommesssensoren, in Kombination verwendet, wobei jeder Sensor in geeigneter Weise die gewünschten, einer zu überwachenden Messgröße zugeordneten Messsignale aufnimmt und hierfür an einem geeigneten Ort am Ruderblatt und/oder am Ruderschaft angeordnet ist. In addition, one or more sensors can absorb vibrations of the rudder blade and / or the rudder stock and / or measure the current consumption of a rowing machine for operating the rudder stock and / or the pressure in a hydraulic power transmission system. In addition, by means of at least one sensor, the connection of the rudder stock to the rudder blade and / or the tightness in a rudder trunk for the storage of the rudder stock can be monitored. Advantageously, in this case a plurality of sensors, such as acceleration sensors, strain gauges, contact sensors, Zerrei ßdrähte, pressure sensors, moisture sensors and / or current measuring sensors, used in combination, each sensor in a suitable manner, the desired, to be monitored a measured variable associated measurement signals and for this purpose at a suitable location is arranged on the rudder blade and / or on the rudder stock.
Beispielsweise kann ein Beschleunigungssensor an einem Punkt im oder am Ruderblatt oder am Ruderschaft angeordnet sein, der im Betrieb des Ruders in kritischer Weise Schwingungen ausgesetzt ist. Zur Erfassung von Schwingungen oder Bewegungen kann hierbei auch ein induktiv wirkender Sensor eingesetzt werden. Ein Sensor zur Überwachung und Messung eines Flossenmomentes kann beispielsweise in geeigneter Weise an der Anlenkung der Flosse oder an einer die Flosse mit dem Ruderblatt koppelnden Kopplungsvorrichtung angeordnet sein. Die Verbindung des Ruderschafts mit dem Ruderblatt kann beispielsweise über einen Kontaktsensor überwacht werden, der an der Verbindungsstelle von Ruderschaft und Ruderblatt beispielsweise zwischen einem schmiedeeisernen Verbindungsstück (so genannter Ruderkloben) am Ruderblatt und einem Schaftabschnitt des Ruderschafts angeordnet ist. In diesem Sinne sind Sensoren an all solchen Orten angeordnet, an denen kritische Messgrößen erfasst und überwacht werden sollen. Die Sensoren können dabei ausgebildet sein, mindestens ein Messsignal in vorbestimmten zeitlichen Intervallen oder zeitkontinuierlich aufzunehmen. Werden Messsignale in vorbestimmten zeitlichen Intervallen aufgenommen, kann beispielsweise vorgesehen sein, in regelmäßigen zeitlichen Abständen über den Zustand des Ruders zu berichten und beispielsweise auf der Brücke eines Schiffes anzuzeigen. Liegt eine Fehlfunktion vor, kann eine entsprechende Information angezeigt oder ein Alarm ausgelöst werden. Ebenso ist denkbar, durch zeitkontinuierliche Messung einer Messgröße fortlaufend und kontinuierlich das Verhalten und bestimmte kritische Parametern zu überwachen, um unmittelbar dann, wenn eine Beschädigung eine Fehlfunktion auftritt oder eine bestimmte Verschleißgrenze erreicht wird, eine entsprechende Information anzeigen oder ggf. auch einen Alarm auslösen zu können. For example, an acceleration sensor may be disposed at a point in or on the rudder blade or rudder stock which is critically exposed to vibration during operation of the rudder. For detecting vibrations or movements, an inductively acting sensor can also be used here. A sensor for monitoring and measuring a fin torque may, for example, be arranged in a suitable manner on the articulation of the fin or on a coupling device which couples the fin to the rudder blade. The connection of the rudder stock with the rudder blade can be monitored, for example, via a contact sensor located at the junction of rudder stock and rudder blade, for example, between a wrought-iron connector (so-called rudder block) on the rudder blade and a shaft portion of the rudder shaft is arranged. In this sense, sensors are located at all those locations where critical metrics are to be detected and monitored. The sensors can be designed to receive at least one measurement signal at predetermined time intervals or continuously. If measurement signals are recorded at predetermined time intervals, it may be provided, for example, to report on the state of the rudder at regular time intervals and to display, for example, on the bridge of a ship. If there is a malfunction, appropriate information can be displayed or an alarm can be triggered. It is also conceivable to continuously and continuously monitor the behavior and certain critical parameters by continuous measurement of a measured variable in order to display corresponding information immediately or, if necessary, also trigger an alarm if a malfunction occurs or a certain limit of wear is reached can.
Die Messsignale können dabei gespeichert werden, so dass im Betrieb des Schiffes das Betriebsverhalten des Ruders auch dokumentiert und nachträglich ausgelesen werden kann oder die aufgezeichneten Informationen beispielsweise für die Planung von War- tungsarbeiten verwendet werden können. The measurement signals can be stored, so that during operation of the ship, the operating behavior of the rudder can also be documented and read out later or the recorded information can be used, for example, for the planning of maintenance work.
Zur Verwirklichung der Überwachungsvorrichtung ist am Ruderblatt eine Recheneinheit angeordnet, die Messsignale von dem einen oder den mehreren Sensoren empfängt, diese einer (ersten) Verarbeitung unterzieht und in geeigneter Weise weiterleitet. Diese Recheneinheit ist vorteilhafterweise in einem wasserdicht verschließbaren Raum am Ruderblatt angeordnet und ist somit im Betrieb gegen Feuchtigkeit geschützt. Ein solcher wasserdicht verschließbarer Raum kann dabei im Inneren des Ruderblattes vorgesehen sein, beispielsweise im Bereich einer oberen Kante des Ruders, und kann nach außen hin durch einen verschließbaren Deckel verschlossen sein, der zum Zugriff auf die Re- cheneinheit geöffnet werden kann. Die Recheneinheit kann hierbei, wie oben angedeutet, als vollwertige Recheneinheit mit dem Leistungsumfang eines herkömmlichen PCs ausgebildet sein, kann aber auch als Mikrocomputer durch einen integrierten Baustein in Form eines Chips verwirklicht sein. Um die Recheneinheit mit Energie zu versorgen, kann die Recheneinheit mit einer am Ruderblatt angeordneten elektrischen Versorgungseinheit verbunden sein. Die elektri- sehe Versorgungseinheit kann dabei beispielsweise als Batterie ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Versorgungseinheit auch als elektrischer Generator ausgebildet sein, der beispielsweise nach Art einer Turbine mit einem von Wasser durchströmbaren Durchgang am Ruderblatt zur Erzeugung elektrischer Energie in Wirk- Verbindung steht. Die Verwendung eines solchen elektrischen Generators hat den Vorteil, dass die Recheneinheit im Betrieb autark ist und die erforderliche Energie bei Fahrt des Schiffes selbsttätig generiert wird, ohne dass eine externe Energieversorgung erforderlich wäre. Werden ein elektrischer Generator und eine Batterie in Kombination verwendet, kann der elektrische Generator bei Fahrt des Schiffes die Batterie laden, wobei mit der in der Batterie gespeicherten Energie dann Liegezeiten des Schiffes überbrückt werden können. To implement the monitoring device, a rake unit is arranged on the rudder blade, which receives measurement signals from the one or more sensors, subjecting them to (first) processing and forwarding them in a suitable manner. This arithmetic unit is advantageously arranged in a watertight sealable space on the rudder blade and is thus protected against moisture during operation. Such a water-tight sealable space can be provided inside the rudder blade, for example in the region of an upper edge of the rudder, and can be closed to the outside by a closable lid, which can be opened to access the computing unit. The arithmetic unit can here, as indicated above, be designed as a full-value arithmetic unit with the scope of performance of a conventional PC, but can also be realized as a microcomputer by an integrated module in the form of a chip. In order to supply the arithmetic unit with energy, the arithmetic unit can be connected to an electrical supply unit arranged on the rudder blade. The electrical see supply unit can be configured for example as a battery. Alternatively or additionally, the electrical supply unit may also be designed as an electric generator which, for example in the manner of a turbine, is operatively connected to a passage through which the water can flow through at the rudder blade for generating electrical energy. The use of such an electric generator has the advantage that the arithmetic unit is self-sufficient during operation and the required energy is automatically generated when the ship is traveling without the need for an external power supply. If an electric generator and a battery are used in combination, the electric generator can charge the battery while the ship is in motion, with the energy stored in the battery then being able to bridge idle times of the ship.
Denkbar ist aber auch, zur Energieversorgung die Recheneinheit über ein Kabel zu spei- sen, das im oder am Ruderschaft entlang vom Schiffsrumpf und einer dort angeordneten elektrischen Versorgungseinheit hin zur Recheneinheit am Ruderblatt verläuft. However, it is also conceivable to supply the arithmetic unit via a cable for energy supply, which runs in or on the rudder post along the hull and an electrical supply unit arranged there to the arithmetic unit on the rudder blade.
Die Recheneinheit am Ruderblatt dient dazu, die von dem einen oder den mehreren Sensoren aufgenommenen Messsignale zu erfassen, einer ersten Verarbeitung zu un- terziehen und zur Weiterverarbeitung weiterzuleiten. Hierzu kann die Recheneinheit beispielsweise über eine Datenleitung mit einer außerhalb des Ruderblattes beispielsweise im Schiffsrumpf angeordnete Empfangs- und Auswerteeinheit in Form einer weiteren Recheneinheit verbunden sein, die dann die Auswertung der empfangenen Messsignale übernimmt und diese in geeigneter Weise beispielsweise auf der Brücke des Schiffes anzeigt. Die als Kabel ausgebildete Datenleitung erstreckt sich beispielsweise frei zwischen Ruderblatt und Schiffsrumpf und ist hierzu zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet, um Bewegungen des Ruderblattes relativ zum Schiffsrumpf ausgleichen zu können. Denkbar ist in diesem Zusammenhang beispielsweise auch, die Datenleitung innerhalb oder au ßerhalb eines Ruderkokers oder in oder an dem Ruderschaft vom Ru- derblatt hin zum Schiffsrumpf zu führen, um auf diese Weise eine definierte Führung der Datenleitung hin zum Schiffsrumpf zu erreichen. The arithmetic unit on the rudder blade serves to detect the measurement signals recorded by the one or more sensors, to subject them to a first processing and forward them for further processing. For this purpose, the arithmetic unit can be connected, for example, via a data line to a reception and evaluation unit arranged outside the rudder blade, for example in the hull, in the form of a further arithmetic unit, which then takes over the evaluation of the received measurement signals and displays them in a suitable manner, for example, on the bridge of the ship. The data line designed as a cable extends, for example, freely between the rudder blade and the ship's hull and is at least partially flexible designed to compensate for movements of the rudder blade relative to the hull. It is also conceivable in this context, for example, to guide the data line inside or outside a rudder coaster or in or on the rudder stock from the rudder blade to the hull in order to achieve a defined guidance of the data line towards the ship's hull.
In einer alternativen Ausgestaltung kann die Recheneinheit auch über eine Sendestation mit einer Antenne verfügen, die dazu ausgebildet ist, drahtlos Daten an eine au ßerhalb des Ruderblattes angeordnete Empfangs- und Auswerteeinheit zu übertragen. Auch die Empfangs- und Auswerteinheit verfügt hierbei über eine Empfangsstation mit einer An- tenne zum drahtlosen Empfangen der von der Recheneinheit am Ruderblatt ausgesandten Daten. Vorteil dieser drahtlosen Datenübertragung ist, dass auf Leitungsverbindungen zwischen dem Ruderblatt und dem Schiffsrumpf verzichtet werden kann. Zu berücksichtigen ist hierbei, dass die Übertragungsstrecke zwischen dem Ruderblatt und dem Schiffsrumpf, beispielsweise zwischen einer oberen Kante des Ruderblattes und einem dem Ruderblatt zugewandten Abschnitt des Schiffsrumpfes, gegebenenfalls zumindest teilweise unter Wasser liegt, so dass sichergestellt werden muss, dass die Datenübertragung mit ausreichender Zuverlässigkeit und Genauigkeit zu jeder Zeit und bei allen Bedingungen erfolgen kann. In an alternative embodiment, the arithmetic unit may also have a transmitting station with an antenna which is designed to transmit data wirelessly to an outside of the rudder blade arranged receiving and evaluating unit. The receiving and evaluation unit also has a receiving station with a antenna for wirelessly receiving the data transmitted by the arithmetic unit at the rudder blade. Advantage of this wireless data transmission is that can be dispensed with line connections between the rudder blade and the hull. It should be noted here that the transmission path between the rudder blade and the hull, for example between an upper edge of the rudder blade and the rudder blade facing portion of the hull, if necessary, at least partially under water, so that it must be ensured that the data transmission with sufficient reliability and accuracy can be done at any time and in all conditions.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen: The idea underlying the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the figures. Show it:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Ruders mit einem Ruderschaft und einem Ruderblatt an einem Schiffsrumpf eines Schiffes, aufweisend eineFig. 1 is a schematic side view of a rudder with a rudder stock and a rudder blade on a ship's hull of a ship, comprising a
Mehrzahl von Sensoren und eine mit einer elektrischen Versorgungseinheit in Form einer Batterie verbundenen Recheneinheit einer Ruderüberwachungsvorrichtung; Fig. 2 das Ruder gemäß Fig. 1 , jedoch mit einer mit einer elektrischen Versorgungseinheit in Form eines elektrischen Generators verbundenen Recheneinheit; eine Detailansicht einer an einem Ruderblatt angeordneten Recheneinheit, die über eine Datenleitung mit einer am Schiffsrumpf angeordneten Empfangs- und Auswerteeinheit verbunden ist, und eine Detailansicht einer an einem Ruderblatt angeordneten Recheneinheit, die drahtlos mit einer am Schiffsrumpf angeordneten Empfangs- und Auswerteeinheit verbunden ist. A plurality of sensors and a computing unit of a rudder monitoring device connected to an electrical supply unit in the form of a battery; FIG. 2 shows the rudder according to FIG. 1, but with a computing unit connected to an electrical supply unit in the form of an electric generator; FIG. a detailed view of an arranged on a rudder blade computing unit, which is connected via a data line with a arranged on the ship's hull receiving and evaluation, and a detailed view of a arranged on a rudder blade computing unit, which is wirelessly connected to a arranged on the hull receiving and evaluating unit.
Fig. 1 zeigt ein Ruder 2 mit einem Ruderblatt 22, das über einen Ruderschaft 21 mit einem Schiffsrumpf 1 verbunden ist und um eine Drehachse D, entlang derer sich der Ruderschaft 21 erstreckt, zum Stellen des Ruders 2 verschwenkt werden kann. Am Schiffsrumpf 1 ist ein Kokerrohr 20 in Form eines zylindrisch vom Schiffsrumpf 1 vertikal nach unten vorstehenden Rohres angeordnet, das sich in eine Ausnehmung innerhalb des Ruderblattes 22 erstreckt, in seinem Inneren den Ruderschaft 21 aufnimmt und der Lagerung des Ruderblattes 22 am Schiffsrumpf 1 - in an sich bekannter Weise - dient. Fig. 1 shows a rudder 2 with a rudder blade 22 which is connected via a rudder stock 21 with a hull 1 and about an axis of rotation D, along which the rudder shank 21 extends, can be pivoted to provide the rudder 2. On the hull 1, a Kokerrohr 20 is arranged in the form of a cylindrical from the hull 1 vertically downwardly projecting tube, which extends into a recess within the Rudder blade 22 extends, in its interior receives the rudder stock 21 and the storage of the rudder blade 22 on the hull 1 - in a conventional manner - is used.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist an einer hinteren Kante des Ruderblat- tes 22 (gesehen in Richtung der Vorausfahrt eines Schiffes) eine Flosse 220 um eine zweite Drehachse D2 schwenkbar angelenkt und über ein Flossenlager 225 an dem Ruderblatt 22 gelagert. Die Flosse 220 ist über eine Kopplungsvorrichtung 226 derart mit dem Kokerrohr 20 verbunden, das bei einem Verschwenken des Ruderblattes 22 automatisch die Flosse 220 gegenüber dem Ruderblatt 22 um die zweite Drehachse D2 ver- kippt wird, um auf diese Weise - ebenfalls in an sich bekannter Weise - die Ruderwirkung zu erhöhen. In the embodiment shown in FIG. 1, at a rear edge of the rudder blade 22 (as seen in the direction of the advance of a ship), a fin 220 is pivotably articulated about a second axis of rotation D2 and supported on the rudder blade 22 via a fin bearing 225. The fin 220 is connected via a coupling device 226 with the Kokerrohr 20 such that upon pivoting of the rudder blade 22 automatically the fin 220 is tilted relative to the rudder blade 22 about the second axis of rotation D2, in order to - in this way - also known per se Way - to increase the rudder effect.
Der Ruderschaft 21 ist über ein oberes Traglager 210 in axialer Richtung am Schiffsrumpf 1 abgestützt und über ein Halslager 214 radial am Kokerrohr gelagert. Das obere Traglager 210 dient hierbei zur axialen AbStützung des Ruderschafts 21 und hält, in axialer Richtung des Ruderschafts 21 , das Ruderblatt 22 am Schiffsrumpf 1 . The rudder stock 21 is supported via an upper support bearing 210 in the axial direction on the hull 1 and mounted on a neck bearing 214 radially on Kokerrohr. The upper support bearing 210 serves for the axial support of the rudder post 21 and holds, in the axial direction of the rudder post 21, the rudder blade 22 on the hull 1.
Der Ruderschaft 21 ist über eine Verbindung nach Art eines hydraulischen Pressverbundes mit dem Ruderblatt 22 verbunden, indem ein konischer Schaftabschnitt 213 am unte- ren Ende des Ruderschaftes 21 in einem fest am Ruderblatt 22 angeordneten Verbindungsstück 221 (auch bezeichnet als Ruderkloben) angeordnet und über eine auf ein Gewindeende 21 1 endseitig des Ruderschaftes 21 aufgeschraubte Mutter 212 mit diesem verpresst ist. Durch die pressende Verbindung ist der Ruderschaft 21 drehfest mit dem Ruderblatt 22 verbunden, so dass durch Verdrehen des Ruderschaftes 21 auch große Drehmomente in das Ruderblatt 22 eingeleitet werden können. The rudder stock 21 is connected to the rudder blade 22 via a hydraulic press connection in such a manner that a conical shaft portion 213 is arranged at the lower end of the rudder stock 21 in a connecting piece 221 (also referred to as a rudder bolt) fixedly mounted on the rudder blade 22 on a threaded end 21 1 end of the rudder stock 21 screwed nut 212 is pressed with this. By the pressing connection of the rudder shaft 21 is rotatably connected to the rudder blade 22, so that by turning the rudder shaft 21 and large torques can be introduced into the rudder blade 22.
Am oberen Ende des Ruderschafts 21 ist eine Rudermaschine 215 angeordnet, die zum Betätigen des Ruderschaftes 21 , nämlich zum Verdrehen des Ruderschafts 21 um die Drehachse D zum Stellen des Ruders 2, dient und in Fig. 1 lediglich schematisch ange- deutet ist. Die Rudermaschine 215 kann beispielsweise auf hydraulische Weise eine Kraftwirkung erzeugen. At the upper end of the rudder post 21, a rower 215 is arranged, which serves to actuate the rudder stock 21, namely to rotate the rudder post 21 about the axis of rotation D for placement of the rudder 2, and is indicated only schematically in FIG. The rower 215 may for example generate a force in a hydraulic manner.
Es sei angemerkt, dass die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des Ruders 2 lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung auf Ruder belie- biger Bauart, beispielsweise Vollschweberuder und Halbschweberuder und auch alle anderen Bauformen von Rudern, anwendbar. Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind bei dem in Fig. 1 dargestellten Ruder 2 am Ruderblatt 22 und am Ruderschaft 21 und an anderen Bauteilen des Ruders 2 Sensoren 33 angeordnet, mit denen der Zustand des Ruders 2 überwacht werden kann. Die Sensoren 33 sind hierbei über Signalleitungen 34 mit einer am Ruderblatt 22 angeordneten Recheneinheit 31 einer Ruderüberwachungsvorrichtung 3 verbunden, die die von den Sensoren 33 aufgenommenen Messsignale erfasst, speichert, einer ersten Verarbeitung unterzieht und zur weiteren Verarbeitung an eine Recheneinheit an Bord des Schiffes überträgt. Die Recheneinheit 31 ist zusammen mit einer elektrischen Versorgungseinheit 32 in einem wasserdicht verschließbaren Raum 222 in einem oberen, vorderen Abschnitt des Ruderblattes 22 angeordnet. Der Raum 222 ist dabei nach au ßen hin gegen Feuchtigkeit abgedichtet und weist eine Öffnung 223 auf, die durch einen Deckel 224 feuchtigkeitsdicht verschließbar ist und über die zur Montage oder zur Wartung auf die Recheneinheit 31 und die elektrische Versorgungseinheit 32 im Inneren des Raumes 222 zugegriffen werden kann. It should be noted that the embodiment of the rudder 2 shown in FIG. 1 is to be understood by way of example only. In principle, the present invention is applicable to rudders of any design, for example full-swarm and half-swivel rudders and also all other types of rudders. For the purposes of the present invention, in the rudder 2 shown in FIG. 1 on the rudder blade 22 and on the rudder stock 21 and on other components of the rudder 2 sensors 33 are arranged, with which the state of the rudder 2 can be monitored. The sensors 33 are in this case connected via signal lines 34 to a rudder blade 22 arranged arithmetic unit 31 of a rudder monitoring device 3, which detects the recorded signals from the sensors 33, stores, undergoes a first processing and transmits for further processing to a computing unit on board the ship. The arithmetic unit 31 is arranged together with an electrical supply unit 32 in a watertight sealable space 222 in an upper, front portion of the rudder blade 22. The space 222 is sealed outward against moisture and has an opening 223 which is moisture-tightly closed by a cover 224 and accessed via the for mounting or maintenance on the computing unit 31 and the electrical supply unit 32 in the interior of the room 222 can be.
Der wasserdicht verschließbare Raum 222 befindet sich an einem Ort innerhalb des Ruderblatts 22, der herkömmlich nicht genutzt wird und daher ohne Weiteres, auch bei be- stehenden Rudern, zur Aufnahme der Recheneinheit 31 und der elektrischen Versorgungseinheit 32 der Überwachungsvorrichtung 3 ausgestaltet werden kann. The water-tightly closable space 222 is located at a location within the rudder blade 22 which is conventionally not used and can therefore be readily configured to accommodate the arithmetic unit 31 and the electrical supply unit 32 of the monitoring device 3, even with existing rudders.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Versorgungseinheit 32 beispielsweise als Batterie ausgebildet, die über eine ausreichende Kapazität zur Versorgung der Recheneinheit 31 über einen längeren Zeitraum verfügt und ggf. wieder aufladbar ist. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, the electrical supply unit 32 is designed, for example, as a battery which has a sufficient capacity for supplying the arithmetic unit 31 over a relatively long period of time and, if necessary, can be recharged.
In einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung kann, wie in Fig. 2 dargestellt, die elektrische Versorgungseinheit 32 einen Generator umfassen, der nach Art einer Turbine an einem Durchgang 227 angeordnet ist. Der Durchgang 227 weist hierbei eine Einlassöffnung 228 an der Vorderkante des Ruderblattes 22 auf und ist derart ausgebildet, dass er bei Vorausfahrt des Schiffes vom am Ruder 2 entlang strömenden Wasser durchströmt wird und den Generator zur Stromerzeugung antreibt. Der Durchgang 227 ist hierbei so beschaffen, dass er das durchströmende Wasser am Generator vorbeiführt, wobei das Wasser an einer geeigneten Stelle wieder aus dem Ruderblatt 22 austritt, ohne die Feuchtigkeitsdichtheit des Raumes 222 zu beeinträchtigen. Eine Batterie und ein Generator können im Rahmen der elektrischen Versorgungseinheit 32 auch in Kombination verwendet werden, wobei der Generator die Batterie bei Fahrt des Schiffes und entsprechender Durchströmung des Durchgangs 227 auflädt und die Batterie solche Zeiten, in denen der Generator nicht ausreichend Energie zur Verfügung stellt (beispielsweise Liegezeiten des Schiffes), überbrückt. In an alternative or additional embodiment, as shown in FIG. 2, the electrical supply unit 32 may comprise a generator which is arranged on a passage 227 in the manner of a turbine. The passage 227 in this case has an inlet opening 228 at the front edge of the rudder blade 22 and is designed such that it flows through the rudder 2 along the flowing water during forward travel of the ship and drives the generator for generating electricity. The passageway 227 is hereby designed so that it passes the water flowing through the generator, wherein the water exits the rudder blade 22 again at a suitable location, without impairing the moisture-proofing of the space 222. A battery and a generator can also be used in combination as part of the electrical supply unit 32, wherein the generator charges the battery when the ship is traveling and the passage 227 flows through it, and the battery times when the generator does not provide sufficient energy (for example, lay times of the ship), bridged.
Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch, anstelle der elektrischen Versorgungseinheit 32 am Ruderblatt 22 eine elektrische Versorgungsleitung vom Schiffsrumpf 1 hin zur Recheneinheit 31 beispielsweise in oder am Ruderschaft 21 (der dafür beispielsweise eine zentrale Bohrung oder eine au ßenseitig eingefräste oder anderweitig eingeformte Nut aufweisen kann) oder innenseitig oder außenseitig am Ruderkoker 20 entlang zu verlegen. Um sicherzustellen, dass ein Ruder in einem betriebsgemäßen Zustand ist und insbesondere keine Beschädigungen oder Fehlfunktionen aufweist, muss herkömmlich ein Ruder in regelmäßigen Abständen überprüft werden. Hierzu ist herkömmlich erforderlich, dass ein Schiff in regelmäßigen Abständen, beispielsweise alle zwei oder drei Jahre, in einem Trockendock auf den betriebsgemäßen Zustand des Ruders hin untersucht wird. Zusätzlich kann erforderlich sein, in regelmäßigen Abständen das Ruder durch Taucher untersuchen zu lassen, die das Ruder einer äu ßerlichen Inspektion unterziehen. Herkömmlich ist die Überwachung und Überprüfung eines Ruders daher aufwendig und mit hohen Kosten verbunden, so dass ein Bedürfnis für Maßnahmen besteht, mit denen ein Ruder ständig und ohne Weiteres und in einfacher Weise überwacht werden kann, mög- liehst sogar bei Fahrt eines Schiffes auf hoher See. It is also conceivable in this context, instead of the electrical supply unit 32 on the rudder blade 22, an electrical supply line from the hull 1 to the arithmetic unit 31, for example, in or on the rudder stock 21 (which may have, for example, a central bore or au outside milled or otherwise molded groove) or along the inside or outside of the rowing club 20 along. To ensure that a rudder is in a working condition and in particular has no damage or malfunction, conventionally a rudder must be checked at regular intervals. For this purpose, it is conventionally necessary for a ship to be examined at regular intervals, for example every two or three years, in a dry dock for the operating state of the rudder. In addition, it may be necessary to periodically inspect the rudder by divers who subject the rudder to an external inspection. Conventionally, the monitoring and inspection of a rudder is therefore complicated and expensive, so that there is a need for measures with which a rudder can be continuously and easily and easily monitored, lent even when a ship on a high Lake.
Dieses Bedürfnis besteht umso mehr bei großen Rudern für große Schiffe, die z. B. Ruderblätter mit einer Fläche von ca. 50 m2 bis sogar größer als 100 m2 aufweisen können. Bei solch großen Rudern sind das Vorhalten von Ersatzteilen sowie das Auftreten von Ausfallzeiten durch Reparaturen besonders kostenintensiv, weshalb ein großes Interesse an möglichst frühzeitiger und umfassender Information über den Zustand und den Verschleiß wichtiger Komponenten eines Ruders besteht. This need is even more so with large oars for large ships, the z. As can have rudder blades with an area of about 50 m 2 to even greater than 100 m 2 . With such large booms, the provision of spare parts and the occurrence of downtime due to repairs are particularly cost-intensive, which is why there is great interest in earliest and comprehensive information on the condition and wear of important components of a rudder.
Hierzu dienen die in Fig. 1 und Fig. 2 schematisch dargestellten Sensoren 33, die an kritischen Orten am Ruderblatt 22, am Ruderschaft 21 und an Bauteilen, die im Betrieb des Ruders 2 kritischen Belastungen ausgesetzt sind und daher überwacht werden sollten, angeordnet werden können. The sensors 33 shown schematically in FIG. 1 and FIG. 2, which are used at critical locations on the rudder blade 22, on the rudder stock 21 and on components which are in operation, serve this purpose of the rudder 2 are subjected to critical loads and therefore should be monitored, can be arranged.
Durch Verwendung der Sensoren 33 wird im Betrieb eines Schiffes eine ständige Kon- trolle und Überwachung des Ruders 2 ermöglicht, wobei relevante Ruderdaten im Betrieb des Schiffes beispielsweise an die Brücke eines Schiffes gesendet oder auch an externe Kontrollstellen an Land übermittelt werden können, um unmittelbar auf einen eventuellen Verschleiß oder eine Fehlfunktion des Ruders 2 hinzuweisen, wenn dieser eintritt. Kommt es beispielsweise zu einer Überlast des Ruders 2, beispielsweise an der Ruderflosse 220 oder des Ruderschaftes 21 , so kann dies unmittelbar an die Brücke oder auch eine Kontrollstelle an Land gemeldet werden, so dass unmittelbar entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden können. By using the sensors 33, a constant control and monitoring of the rudder 2 is made possible during operation of a ship, wherein relevant rudder data can be sent to the bridge of a ship during operation of the ship, for example, or transmitted to external control points on land indicate any wear or malfunction of the rudder 2 when it occurs. If, for example, there is an overload of the rudder 2, for example on the rudder fin 220 or the rudder stock 21, this can be reported directly to the bridge or also a checkpoint on land, so that appropriate measures can be taken immediately.
Mit der Ruderüberwachungsvorrichtung 3, die als wesentliche Bestandteile die Sensoren 33, die Recheneinheit 31 im Ruderblatt sowie die Empfangs- und Auswerteeinheit 10 an Bord des Schiffes aufweist, wird damit die Möglichkeit geschaffen, alle relevanten Ruderdaten im Betrieb zu überwachen, wobei die Aufnahme von Messsignalen in vorbestimmten Intervallen, beispielsweise jede Minute oder jede Stunde, oder auch zeitkontinuierlich vorgenommen werden kann. With the rudder monitoring device 3, which has as essential components the sensors 33, the arithmetic unit 31 in the rudder blade and the receiving and evaluation unit 10 on board the ship, thus the possibility is created to monitor all relevant rudder data during operation, wherein the recording of measurement signals can be made at predetermined intervals, for example every minute or every hour, or even time-continuous.
Im Rahmen der Ruderüberwachungsvorrichtung 3 können Sensoren 33 in Form von beispielsweise Beschleunigungssensoren, Dehnmessstreifen, Kontaktsensoren oder anderen Sensoren an allen kritischen Orten angeordnet werden, um in geeigneter Weise relevante Messgrößen an diesen kritischen Orten zu erfassen, die auf Verschleiß, Be- Schädigung oder eine Fehlfunktion des Ruders 2 hinweisen können. Auf diese Weise können beispielsweise die Ruderquerkraft, die Ruderlängskraft, ein Ruderschaftsmoment, ein Flossenmoment der an dem Ruderblatt 22 angeordneten Flosse 220, der Verschleiß eines Lagers 210, 214 des Ruderschafts 21 , der Verschleiß eines Flossenlagers 225 und/oder Schwingungen des Ruderblattes 22 und/oder Ruderschafts 21 gemessen werden. Ebenso kann die Verbindung des Ruderschafts 21 mit dem Ruderblatt 22 und/oder die Dichtigkeit innerhalb des Ruderkokers 20 zur Lagerung des Ruderschafts 21 überwacht werden. Auf diese Weisen können alle relevanten Bauteile des Ruders 2, die im Betrieb des Ruders 2 kritischen Belastungen ausgesetzt sind, überwacht werden, um unmittelbar auf Verschleiß, Fehlfunktionen oder drohende Gefahren hinzuweisen, ggf. rechtzeitig Reparaturen und Servicemaßnahmen zu planen und einzuleiten und größeren Beschädigungen am Ruder 2 entgegenzuwirken, bevor sie eintreten können. Auch z.B. die Stromaufnahme einer Rudermaschine 215 zur Betätigung des Ruderschaft 21 und/oder der Druck in einem hydraulischen Kraftübertragungssystem, insbesondere innerhalb der Rudermaschine 215, kann durch geeignete Sensoren überwacht werden, wobei diese am Schiffsrumpf 1 oder zumindest im Bereich des Schiffsrumpfs 1 angeordnet sind und vorzugsweise direkt mit einer auf Seiten des Schiffsrumpfs 1 vorgesehenen Empfangs- und Auswerteeinheit 10 (siehe Fig. 3A und 3B) verbunden sind. Within the scope of the rudder monitoring device 3, sensors 33 in the form of, for example, acceleration sensors, strain gages, contact sensors or other sensors can be arranged at all critical locations in order to appropriately detect relevant measured variables at these critical locations that are based on wear, damage or a malfunction of the rudder 2 can point. In this way, for example, the rudder lateral force, the rudder longitudinal force, a rudder torque, a fin moment of arranged on the rudder blade 22 fin 220, the wear of a bearing 210, 214 of the rudder shaft 21, the wear of a fin bearing 225 and / or vibrations of the rudder blade 22 and / or rudder 21. Likewise, the connection of the rudder shaft 21 with the rudder blade 22 and / or the tightness within the rudder coker 20 for the storage of the rudder shaft 21 can be monitored. In this way, all relevant components of the rudder 2, which are exposed during operation of the rudder 2 critical loads to be monitored in order to point immediately to wear, malfunctions or imminent dangers, if necessary timely to plan repairs and service activities and initiate major damage Counter rudder 2 before they can enter. Also, for example, the power consumption of a rowing machine 215 for operating the rudder stock 21 and / or the pressure in a hydraulic power transmission system, in particular within the rowing machine 215, can be monitored by suitable sensors, which are arranged on the hull 1 or at least in the region of the hull 1 and preferably directly connected to a provided on the side of the hull 1 receiving and evaluation unit 10 (see FIGS. 3A and 3B) are connected.
Mittels der Ruderüberwachungsvorrichtung 3 werden relevante Messgrößen unmittelbar dort erfasst, wo sie zu überwachen sind. Mittels der Recheneinheit 31 werden Messsignale dieser Messgrößen dann einer ersten Verarbeitung unterzogen und weitergeleitet, wobei die Recheneinheit 31 als vollständig ausgebildete Recheneinheit mit der Funktionalität eines PCs ausgestaltet sein kann oder auch als Vorverarbeitungseinheit in Form eines Mirkocomputers mit reduziertem Leistungsumfang beispielsweise in Form einer integrierten Schaltung auf einem Chip ausgebildet sein kann. Ziel dieser ersten Datenverarbeitung ist es beispielsweise, die erfassten Signale für eine einfache Datenübertragung hin zum Schiffsrumpf 1 aufzubereiten. By means of the rudder monitoring device 3, relevant measured variables are detected directly where they are to be monitored. By means of the arithmetic unit 31, measuring signals of these measured variables are then subjected to a first processing and forwarded, wherein the arithmetic unit 31 can be designed as a fully developed arithmetic unit with the functionality of a personal computer or as preprocessing unit in the form of a microcomputer with reduced performance, for example in the form of an integrated circuit a chip can be formed. The aim of this first data processing is, for example, to prepare the detected signals for easy data transmission to the ship's hull 1.
Die Recheneinheit 31 überträgt die von ihr erfassten Messsignale beispielsweise an eine an Bord des Schiffes angeordnete Empfangs- und Auswerteeinheit 10, die die Verarbeitung der Signale vornimmt und diese in geeigneter Weise aufbereitet, um beispielsweise einen Alarm auszulösen oder auf drohende Gefahren hinzuweisen. Die Empfangs- und Auswerteeinheit 10 kann dabei auch ausgebildet sein, die erfassten Daten an eine Stelle außerhalb des Schiffes zu senden, beispielsweise an eine zentrale Kontrollstelle an Land oder zum Abruf durch einen Reeder, der somit an seinem Sitz an Land die Möglichkeit erhält, den Zustand des Ruders 2 seines Schiffes abzufragen. Die Verbindung vom Schiff zu den Stellen an Land können hierbei beispielsweise über das Internet vorgenommen werden. Mögliche Ausgestaltungen der Verbindung zur Übertragung von Daten von der Recheneinheit 31 am Ruderblatt 22 hin zu der Empfangs- und Auswerteeinheit 10 an Bord des Schiffes sind in Fig. 3A und 3B dargestellt. The arithmetic unit 31 transmits the measurement signals detected by it, for example, to a reception and evaluation unit 10 arranged on board the ship, which carries out the processing of the signals and processes them in a suitable manner, for example to trigger an alarm or to point out impending dangers. The receiving and evaluation unit 10 can also be configured to send the recorded data to a location outside the ship, for example, to a central control point on land or for retrieval by a shipowner who thus receives the possibility at his seat on land, the To check the condition of the rudder 2 of his ship. The connection from the ship to the places on land can be done here, for example via the Internet. Possible embodiments of the connection for the transmission of data from the arithmetic unit 31 on rudder blade 22 to the receiving and evaluation unit 10 on board the ship are shown in FIGS. 3A and 3B.
Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 3A ist die Recheneinheit 31 über eine zumindest ab- schnittsweise flexibel ausgebildete Datenleitung 35 mit der Empfangs- und Auswerteeinheit 10 an Bord des Schiffes verbunden, wobei die Datenleitung 35 so flexibel ausgestal- tet ist, dass sie Bewegungen des Ruderblattes 22 folgen kann. Vorteil dieser Verbindung ist die sichere und störungsunanfällige Datenübertragung. In the embodiment according to FIG. 3A, the arithmetic unit 31 is connected to the receiving and evaluating unit 10 on board the ship via a data line 35, which is of flexible design at least in sections, the data line 35 being so flexibly configured. tet is that they can follow movements of the rudder blade 22. The advantage of this connection is the secure and trouble-free data transmission.
Denkbar ist hier auch, die Datenleitung 35 an dem Ruderkoker 20 innen oder au ßen ent- lang hin zum Schiffsrumpf 1 zu führen oder die Datenleitung 35 in oder am Ruderschaft 21 zu verlegen (der dafür innen entlang der Drehachse D hohl ausgebildet sein kann oder eine am äu ßeren Umfang eingefräste Nut aufweisen kann). It is also conceivable here to guide the data line 35 on the rudder trunk 20 inside or outside along the hull 1 or to lay the data line 35 in or on the rudder stock 21 (which may be hollow inside for this purpose along the axis of rotation D) may have milled groove on the outer circumference).
Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 3B erfolgt die Datenübertragung drahtlos. Hierzu weist die Recheneinheit 31 eine Kommunikationseinheit mit einer Antenne 310 auf, über die die Recheneinheit 31 mit einer entsprechenden Kommunikationseinheit mit einer Antenne 100 der Empfangs- und Auswerteeinheit 10 kommuniziert. Vorteil der drahtlosen Verbindung ist die Einfachheit der Verbindung ohne zusätzliche Bauteile, insbesondere ohne feste, körperliche Leitungen. Zu berücksichtigen ist hierbei aber die Übertragungsstre- cke, die zumindest abschnittsweise auch unter Wasser liegen kann. In the embodiment according to FIG. 3B, the data transmission takes place wirelessly. For this purpose, the arithmetic unit 31 has a communication unit with an antenna 310, via which the arithmetic unit 31 communicates with a corresponding communication unit with an antenna 100 of the reception and evaluation unit 10. Advantage of the wireless connection is the simplicity of the connection without additional components, especially without fixed, physical lines. In this case, however, the transmission link must be taken into consideration, which at least in sections may also be underwater.
Die Kommunikation zwischen Recheneinheit 31 und Empfangs- und Auswerteeinheit 10 dient vornehmlich der Übertragung von aufgenommenen Messsignalen von der Recheneinheit 31 an die Empfangs- und Auswerteeinheit 10. Gleichzeitig kann aber auch vorge- sehen sein, dass von der Empfangs- und Auswerteeinheit 10 Steuersignale an die Recheneinheit 31 übermittelt werden, über die die Recheneinheit 31 konfiguriert werden kann und beispielsweise Abfragekommandos und Steuerbefehle an die Recheneinheit 31 übersandt werden. Auf diese Weise kann die Recheneinheit 31 beispielsweise angewiesen werden, zu einem bestimmten Zeitpunkt Messsignale aufzunehmen, beispiels- weise auf besondere Aufforderung vom Schiff oder von einer Stelle an Land aus. The communication between the arithmetic unit 31 and the receiving and evaluating unit 10 serves primarily to transmit recorded measuring signals from the arithmetic unit 31 to the receiving and evaluating unit 10. At the same time, however, it is also possible to provide control signals to the receiving and evaluating unit 10 Arithmetic unit 31 are transmitted, via which the arithmetic unit 31 can be configured and, for example, query commands and control commands are sent to the arithmetic unit 31. In this way, the arithmetic unit 31 can be instructed, for example, to receive measuring signals at a specific time, for example, on special request from the ship or from a point on land.
Die im Rahmen einer Ruderüberwachung durch die Ruderüberwachungsvorrichtung 3 gewonnenen Messwerte können auch mit anderen Messwerten z.B. von der Hauptmaschine (Wellenleistung, Propellerdrehzahl) zusammen ausgewertet werden und zur wei- teren Verarbeitung für andere Anwendungen, z.B. zur Kurssteuerung oder zur Fahrtroutenoptimierung des Schiffes, zu Verfügung gestellt werden. Dazu kann die Ruderüberwachungsvorrichtung 3 an die auf Schiffen üblichen Schnittstellen zur Datenverarbeitung angeschlossen werden. Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann vielmehr auch bei gänzlich anders gearteten Ausführungsformen Verwendung finden. Insbesondere ist die geschilderte Überwachungsvorrichtung auf alle Arten von Rudern anwendbar, um relevante Betriebsparameter eines Ruders im Betrieb zu erfassen. Durch die vorliegende Erfindung wird ein elektronisch überwachbares Ruder geschaffen, das die Überwachung und Kontrolle eines Ruders in erheblicher Weise vereinfachen kann. Denkbar ist hierbei, dass durch das Vorsehen der elektronischen Überwachung auf die derzeit erforderliche körperliche Inspektionen insbesondere durch Taucher verzichtet werden kann, indem sämtliche kritischen Parameter elektronisch abfragbar und damit jederzeit zugänglich sind. Dies spart Kosten und kann zudem die Liegezeiten eines Schiffes in einem Dock deutlich reduzieren, weil bereits vor einer Dockung der War- tungsumfang eines Ruders bekannt sein kann. The measured values obtained as part of a rudder monitoring by the rudder monitoring device 3 can also be evaluated together with other measured values, eg from the main machine (shaft power, propeller speed) and made available for further processing for other applications, eg for course control or for route optimization of the ship become. For this purpose, the rudder monitoring device 3 can be connected to the customary on ships interfaces for data processing. The idea underlying the invention is not limited to the above-described embodiments, but rather may also be completely different find appropriate embodiments use. In particular, the described monitoring device is applicable to all types of oars to detect relevant operating parameters of a rudder in operation. The present invention provides an electronically monitorable rudder that can greatly simplify the monitoring and control of a rudder. It is conceivable in this case that can be dispensed with by the provision of electronic monitoring on the currently required physical inspections in particular by divers by all critical parameters are electronically interrogated and thus accessible at all times. This saves costs and can also significantly reduce the lay time of a ship in a dock, because the maintenance scope of a rudder can already be known before docking.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Schiffsrumpf  1 ship hull
10 Empfangs- und Auswerteeinheit 10 receiving and evaluation unit
100 Antenne 100 antenna
2 Ruder  2 oars
20 Ruderkoker  20 oarsman
21 Ruderschaft  21 rudders
210 Rudertraglager  210 Rudertraglager
21 1 Gewindeende  21 1 threaded end
212 Mutter  212 mother
213 Konischer Schaftabschnitt 213 conical shaft section
214 Halslager 214 neck camp
22 Ruderblatt  22 rudder blade
220 Flosse  220 fin
221 Ruderkloben  221 rudderblocks
222 Raum  222 room
223 Öffnung  223 opening
224 Verschlussdeckel  224 cap
225 Flossenlager  225 fin bearings
226 Kopplungsvorrichtung  226 coupling device
227 Durchgang  227 passage
228 Einlassöffnung  228 inlet opening
3 Ruderüberwachungsvorrichtung 3 rudder monitoring device
31 Recheneinheit 31 arithmetic unit
310 Antenne  310 antenna
32 Elektrische Versorgungseinheit 32 electrical supply unit
33 Sensoren 33 sensors
34 Signalleitungen  34 signal lines
35 Datenleitung  35 data line
D Drehachse  D rotation axis
D2 Drehachse  D2 rotation axis

Claims

Patentansprüche: claims:
1 . Ruder für Schiffe, mit 1 . Oars for ships, with
einem Ruderblatt, das um eine Drehachse drehbar an einem Schiffsrumpf anzuordnen ist, und  a rudder blade which is rotatable about a rotation axis to be arranged on a ship's hull, and
einem Ruderschaft zum Ausüben eines Drehmoments auf das Ruderblatt, gekennzeichnet durch eine Ruderüberwachungsvorrichtung (3) mit mindestens einem am Ruderblatt (22) oder Ruderschaft (21 ) angeordneten Sensor (33) zur Aufnahme eines Messsignals am Ruderblatt (22) oder Ruderschaft (21 ) und mindestens einer am Ruderblatt (22) angeordneten, mit dem mindestens einen Sensor (33) verbundenen Recheneinheit (31 ) zur Auswertung und/oder Übertragung eines von dem mindestens einen Sensor (33) aufgenommenen Messsignals.  a rudder shaft for exerting a torque on the rudder blade, characterized by a rudder monitoring device (3) with at least one rudder blade (22) or rudder shaft (21) arranged sensor (33) for receiving a measurement signal on the rudder blade (22) or rudder stock (21) and at least one arithmetic unit (31) arranged on the rudder blade (22) and connected to the at least one sensor (33) for evaluation and / or transmission of a measurement signal recorded by the at least one sensor (33).
Ruder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Rudder according to claim 1, characterized in that
ein erster Sensor (33) an einem Lager (214) zum Lagern des Ruderschafts (21 ) gegenüber einem Schiffsrumpf (1 ) angeordnet ist, um ein Spiel an dem Lager (214) zu messen, und/oder  a first sensor (33) is disposed on a bearing (214) for supporting the rudder post (21) opposite a hull (1) to measure play on the bearing (214), and / or
ein zweiter Sensor (33) an dem Lager (214) zum Lagern des Ruderschafts (21 ) gegenüber einem Schiffsrumpf (1 ) angeordnet ist, um die Lage des Lagers (214) oder eines Teils des Lagers (214) zu überwachen, und/oder ein dritter Sensor (33) an einer Verbindungsstelle (21 1 ) zwischen dem Ruderschaft (21 ) und dem Ruderblatt (22) angeordnet ist, um die Verbindung des Ruderschafts (21 ) mit dem Ruderblatt (22) zu überwachen.  a second sensor (33) is disposed on the bearing (214) for supporting the rudder post (21) opposite a hull (1) to monitor the location of the bearing (214) or a portion of the bearing (214), and / or a third sensor (33) is disposed at a junction (21 1) between the rudder stock (21) and the rudder blade (22) to monitor the connection of the rudder stock (21) to the rudder blade (22).
Ruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (33) als Beschleunigungssensor, Dehnmessstreifen, Kontaktsensor, Zerreißdraht, Drucksensor, Feuchtigkeitssensor oder Strommesssensor ausgebildet ist. Rudder according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one sensor (33) as an acceleration sensor, strain gauge, contact sensor, tear wire, pressure sensor, moisture sensor or current measuring sensor is formed.
4. Ruder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (33) ausgebildet ist, 4. rudder according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one sensor (33) is formed,
eine Ruderquerkraft,  a rudder force,
eine Ruderlängskraft,  a rudder longitudinal force,
ein Ruderschaftsmoment,  a rudimentary moment,
ein Flossenmoment einer an dem Ruderblatt (22) angeordneten Flosse (220),  a fin moment of a fin (220) arranged on the rudder blade (22),
eine Verschleißgrenze eines Lagers (210, 214) des Ruderschafts (21 ), eine Verschleißgrenze eines Flossenlagers (225),  a wear limit of a bearing (210, 214) of the rudder shaft (21), a wear limit of a fin bearing (225),
Schwingungen des Ruderblattes (22) und/oder Ruderschafts (21 ), die Stromaufnahme einer Rudermaschine (215) zur Betätigung des Ruderschafts (21 ) und /oder  Vibrations of the rudder blade (22) and / or rudder shaft (21), the power consumption of a rowing machine (215) for actuating the rudder shaft (21) and / or
den Druck in einem hydraulischen Kraftübertragungssystem  the pressure in a hydraulic power transmission system
zu messen und/oder die Verbindung des Ruderschafts (21 ) mit dem Ruderblatt (22) und/oder die Dichtigkeit in einem Ruderkoker (20) zur Lagerung des Ruderschafts (21 ) zu überwachen.  to measure and / or to monitor the connection of the rudder stock (21) to the rudder blade (22) and / or the tightness in a rudder box (20) for supporting the rudder stock (21).
5. Ruder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (33) ausgebildet ist, mindestens ein Messsignal in vorbestimmten zeitlichen Intervallen oder zeitkontinuierlich aufzunehmen. 5. rudder according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor (33) is adapted to receive at least one measurement signal at predetermined time intervals or continuous time.
6. Ruder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (31 ) in einem wasserdicht verschließbaren Raum (222) am Ruderblatt (22) angeordnet ist. 6. rudder according to one of the preceding claims, characterized in that the arithmetic unit (31) in a watertight sealable space (222) on the rudder blade (22) is arranged.
7. Ruder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (31 ) mit einer am Ruderblatt (22) angeordneten elektrischen Versorgungseinheit (32) verbunden ist. 7. rudder according to one of the preceding claims, characterized in that the arithmetic unit (31) with a rudder blade (22) arranged electrical supply unit (32) is connected.
8. Ruder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Stromversorgungseinheit (32) als Batterie ausgebildet ist. 8. rudder according to claim 7, characterized in that the electrical power supply unit (32) is designed as a battery.
9. Ruder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Stromversorgungseinheit (32) als elektrischer Generator ausgebildet ist und mit einem von Wasser durchströmbaren Durchgang (227) am Ruderblatt (22) zur Erzeugung elektrischer Energie in Wirkverbindung steht. 9. rudder according to claim 7, characterized in that the electrical power supply unit (32) is designed as an electric generator and is operable with a through-flow of water (227) on the rudder blade (22) for generating electrical energy.
10. Ruder nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Recheneinheit (31 ) über eine Datenleitung (35) mit einer außerhalb des Ruderblattes (22) angeordneten Empfangs- und Auswerteeinheit (10) zu verbinden ist. 10. rudder according to at least one of the preceding claims, character- ized in that the arithmetic unit (31) via a data line (35) with a outside of the rudder blade (22) arranged receiving and evaluating unit (10) is to be connected.
1 1 . Ruder nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (31 ) mit einer Antenne (310) zur drahtlosen Datenübertragung an eine au ßerhalb des Ruderblattes (22) angeordnete Empfangs- und Auswerteeinheit (10) verbunden ist. 1 1. Rudder according to at least one of the preceding claims, characterized in that the arithmetic unit (31) with an antenna (310) for wireless data transmission to an au outside the rudder blade (22) arranged receiving and evaluation unit (10) is connected.
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