WO2020038739A1 - Ruder-baugruppe, unterwasserfahrzeug mit einer solchen ruder-baugruppe und verfahren zum herstellen eines solchen unterwasserfahrzeugs - Google Patents

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WO2020038739A1
WO2020038739A1 PCT/EP2019/071420 EP2019071420W WO2020038739A1 WO 2020038739 A1 WO2020038739 A1 WO 2020038739A1 EP 2019071420 W EP2019071420 W EP 2019071420W WO 2020038739 A1 WO2020038739 A1 WO 2020038739A1
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WO
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rudder
actuator
shaft
vehicle body
assembly
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/071420
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English (en)
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Inventor
Max Abildgaard
Original Assignee
Atlas Elektronik Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06—Steering by rudders
    • B63H25/08—Steering gear
    • B63H25/10—Steering gear with mechanical transmission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06—Steering by rudders
    • B63H25/38—Rudders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned
    • B63G2008/005—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned remotely controlled

Definitions

  • Rudder assembly underwater vehicle with such a rudder assembly and method for manufacturing such an underwater vehicle
  • the invention relates to a rudder assembly, a watercraft with such a rudder assembly and a method for manufacturing such a watercraft.
  • the object which is achieved by the invention occurs, for example, in a watercraft.
  • a watercraft and also an aircraft usually require at least one rudder in order to change the direction of travel. in case of a
  • At least one further rudder is required in order to change the diving depth or the flight altitude and / or in order to keep the underwater vehicle at a specific diving depth or the aircraft at a specific flight height.
  • Actuator inside a vehicle body and the or each rudder is movably mounted on the vehicle body.
  • a shaft connects the actuator to the rudder and is guided through a recess in the vehicle body. The shaft is moved by the actuator relative to the vehicle body to cause the rudder to move relative to the vehicle body.
  • the object of the invention is to provide a rudder assembly with the features of the preamble of claim 1, which avoids this disadvantage of a conventional rudder assembly.
  • the rudder assembly according to the invention comprises
  • the rudder can be moved relative to the actuator.
  • the actuator can turn the shaft.
  • the rotated shaft moves the rudder relative to the actuator.
  • the rudder and the protruding part of the shaft are surrounded by a continuous flexible jacket.
  • the flexible sheathing surrounds both the rudder and the protruding part of the shaft.
  • the shaft turns and the rudder moves, the casing is deformed and can therefore follow the movement of the rudder.
  • the jacket is flexible.
  • Sheathing follows when the rudder moves without tearing or being irreversibly stretched, provided that the rudder movement remains within a predetermined range of rotation.
  • the casing is made of rubber or some other stretchable plastic.
  • the actuator can be designed so that the rotation of the shaft remains in this predetermined range of rotation and therefore the flexible sheathing at one
  • Rotation of the rudder is stretched, but does not tear.
  • a maximum rotation range of ⁇ 15 ° around a central position of the rudder relative to the actuator is sufficient to e.g. to be able to steer a watercraft as desired.
  • the flexible, stretchable sheathing helps to keep the rudder in a central position.
  • the flexible sheathing helps prevent water from entering the actuator.
  • the flexible sheathing therefore at least partially takes on the function that the shaft seal in a conventional rudder assembly, for example on a watercraft.
  • the sealing function of the sheathing is further improved - compared to a design in which a first part of a sheath surrounds the rudder and a second part the protruding part of the shaft .
  • Such a two-part configuration has the consequence that the first part is moved relative to the second part, which increases the risk of water penetrating into the actuator or coming into contact with the shaft, which leads to corrosion of the shaft and / or penetration of water into the actuator.
  • the casing according to the solution avoids this undesirable effect and thus extends the life of the rudder assembly according to the solution.
  • the continuous one-piece sheathing reduces the risk of fluid escaping from the rudder assembly.
  • the actuator does not take up any space inside the vehicle body, so that this space is available for another component of the watercraft.
  • the invention makes it easier to manufacture the actuator, the shaft and the rudder as a single assembly, to install them in a vehicle and to steer it
  • This assembly can optionally be used for different types of watercraft.
  • the same watercraft can have multiple copies of the same rudder assembly. It is sufficient for each rudder assembly to have a suitable attachment to a vehicle body
  • This rudder assembly can be connected to the vehicle body, for example by the assembly being non-positively attached to the vehicle body and / or being inserted in a form-fitting manner in a recess in the vehicle body. It is not necessary to pass the shaft through a recess in the vehicle body.
  • the manufacture as a single rudder assembly enables the manufacture of a watercraft to be divided between different manufacturing plants and several
  • the rudder assembly can be manufactured in large numbers. Similar
  • Assemblies can be made for various watercraft.
  • the rudder comprises an oar frame.
  • This rudder frame is rigid or at least rotatably connected to the shaft. Rotation of the shaft causes the rudder frame to rotate about the longitudinal axis of the shaft. Movement of the shaft perpendicular to the axis of rotation of the shaft causes the rudder frame to be pivoted perpendicular to the shaft.
  • the rudder frame according to this embodiment does not perform any rotational movement or other pivoting relative to the shaft. This feature eliminates the need for a transmission element between the shaft and the rudder frame to have to provide. This leads to a particularly simple mechanical structure. Mechanical wear is reduced.
  • the rudder frame is rigidly or at least rotatably connected to the shaft, and the rudder frame does not rotate relative to the shaft. Because no relative movement is possible, the undesirable situation that the flexible sheathing hinders movement of the rudder frame relative to the shaft cannot occur.
  • the distance between the actuator and the rudder enables the rudder to move freely relative to the actuator.
  • the design with the distance enables a desired movement of the rudder relative to the actuator.
  • the continuous sheathing bridges this gap.
  • the casing completely surrounds the rudder, the actuator and the shaft. This configuration further reduces the risk of water or another fluid entering the actuator from the outside, or of the shaft coming into undesired contact with a fluid.
  • An interface which can be detachably connected to a corresponding interface outside the rudder assembly, is preferably embedded in the continuous casing. This detachable connection is used, for example, to supply the actuator with electrical energy and / or to transmit an actuating command to the actuator and / or to receive signals from the actuator or from a sensor that measures the current position of the rudder.
  • the interface of the The rudder assembly can preferably be connected to a corresponding interface of a watercraft, which is the rudder assembly, for example
  • At least the rudder and the projecting part of the shaft are surrounded by a continuous flexible sheathing.
  • This continuous sheathing preferably completely surrounds both the rudder and the actuator and is designed as a one-piece cover over the rudder assembly.
  • the actuator is surrounded by a housing, except for the flexible casing.
  • This housing is preferably filled with a liquid or another fluid and can be designed as a rigid object.
  • the housing is preferably impervious to water and other fluids.
  • the flexible casing preferably also completely surrounds this housing.
  • the housing preferably has greater rigidity than the flexible sheathing.
  • the housing preferably completely surrounds the actuator - except for an opening through which the shaft is guided.
  • the housing not only the casing, but also the housing also prevents water or another liquid or other fluid from entering the actuator. This protects the actuator even better against the ingress of a fluid.
  • the housing further reduces the risk of fluid leaking from the actuator.
  • Actuator cavities that are filled with air or another gas.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that such cavities are completely or at least partially filled with a liquid.
  • the liquid preferably completely fills the housing.
  • a liquid can be compressed much less than air or another gas. Is preferred the space between the housing and the actuator in the housing is completely filled with the liquid or other fluid.
  • the housing only has to be able to withstand a significantly lower pressure difference than in the case of flute spaces in the actuator filled with gas.
  • the housing can be made thinner and thus lighter and requires less space.
  • This configuration enables the rudder assembly to be used as part of a watercraft and outside of the vehicle body
  • a liquid can be used as the liquid in the housing, which exerts a lubricating effect and thereby enables one part of the actuator to move relative to another part with little friction.
  • the liquid can be used as the liquid in the housing, which exerts a lubricating effect and thereby enables one part of the actuator to move relative to another part with little friction.
  • a liquid is used which has a lower compressibility than water, for example an oil.
  • the housing in connection with the flexible sheathing prevents liquid from escaping from the actuator and, for example, getting into the surrounding water.
  • the invention is used in a watercraft.
  • This watercraft comprises a vehicle body and an oar according to the invention Assembly.
  • the rudder assembly actuator is supported on the vehicle body. The actuator can move the rudder relative to the vehicle body.
  • the flexible sheath which surrounds the rudder and the protruding part of the shaft, is mechanically connected to the vehicle body.
  • the rudder is held by the shaft in this embodiment, but not by the
  • Vehicle body This configuration facilitates a desired movement of the rudder relative to the vehicle body. Possible, but thanks to this configuration, it is not necessary to provide a joint between the rudder and the vehicle body.
  • the flexible sheathing that surrounds the rudder is preferably mechanically connected to the vehicle body.
  • the actuator can be arranged inside the vehicle body or inserted into a recess in the vehicle body.
  • the flexible sheathing surrounds the shaft.
  • the mechanically connected casing prevents water from entering the actuator or coming into contact with the shaft, and also prevents water from coming into contact with the vehicle body in the area in which the casing covers the vehicle body. It is possible to guide the shaft through a recess in the vehicle body in this covered area. It is also possible for the entire rudder assembly, and thus the shaft, to remain outside the vehicle body.
  • the flexible casing can be connected to the vehicle body in such a way that water is prevented from penetrating through the connection between the casing and the vehicle body and can get into the interior of the vehicle body or into the interior of the actuator. Because the casing is flexible, the vehicle body can be rigid.
  • the vehicle body defines the hydrodynamic shape of the watercraft - in the case of an overwater vehicle, the hydrodynamic shape of the part of the watercraft that is under water.
  • the vehicle body can be designed as a pressure body with a hollow interior. In one configuration, however, the vehicle body comprises a solid body made of a casting material. This massive body defines the hydrodynamic shape.
  • the solid body holds the actuator of the rudder assembly, for example through a non-positive or positive mechanical connection.
  • the watercraft has an internally hollow vehicle body, this vehicle body is exposed to wave movements and water currents. If the watercraft is an underwater vehicle, the pressure difference between the water pressure of the surrounding water and the pressure inside is also exposed during a dive. This pressure difference can vary considerably with changing diving depths.
  • a conventional watercraft has an internally hollow vehicle body that encloses an interior area. This hollow body of water is due to io
  • the underwater vehicle may be transported over land and / or over water to a place of use, the underwater vehicle may be subjected to a fall or other sudden mechanical load.
  • the risk of damaging the underwater vehicle is lower compared to an internally hollow vehicle body.
  • Vessel is much easier to manufacture than in a manufacturing process in which at least one component of the vessel has to be introduced into the interior of an internally hollow vehicle body.
  • a recess is made in the solid body, which defines the hydrodynamic shape of the watercraft.
  • This recess accommodates the rudder assembly actuator.
  • the actuator is preferably located entirely within this recess, while the rudder is at least partially outside the recess and can therefore steer the watercraft.
  • the design also makes it easier to manufacture the solid body separately from the rudder assembly.
  • the solid body can be manufactured by introducing the heated and therefore liquid casting material into a casting mold and curing it there.
  • the rudder assembly will not be the heated liquid
  • Manufacturing the assembly involves the following steps:
  • a rudder assembly according to the solution is manufactured or provided.
  • the vehicle body of the watercraft is manufactured or provided.
  • the rudder assembly is connected to the vehicle body.
  • the rudder assembly can be spatially and / or temporally separated from the
  • the rudder assembly according to the solution is manufactured as follows:
  • the rudder, the shaft and the actuator are connected together to form a module.
  • the actuator is preferably surrounded by a housing. Liquid is poured into the housing.
  • the housing is preferably closed.
  • the vehicle body of the watercraft is manufactured as follows:
  • a casting material is brought into a fluid state, in particular in a liquid state.
  • the casting material in this fluid state is filled into a casting mold.
  • the inner contour of the mold is adapted to a desired outer contour of the vehicle body.
  • This massive body forms the vehicle body of the watercraft or belongs to the vehicle body.
  • the casting mold is designed in such a way that the solid body has at least one recess after hardening.
  • the casting mold preferably comprises a projection which points inwards and the contour of the recess is fixed in the solid body.
  • the rudder assembly is connected to the vehicle body as follows: The rudder assembly is inserted into the recess in the solid body. The rudder assembly is preferably held in the recess in a form-fitting manner.
  • 1 schematically shows the underwater vehicle in a side view
  • FIG. 2 schematically shows the underwater vehicle from FIG. 1 in a perspective illustration
  • FIG. 3 shows a rudder assembly according to the solution in a perspective illustration
  • FIG. 4 shows the rudder assembly from FIG. 3 in a side view
  • Fig. 5 is a mold that is used to manufacture the solid body that forms the vehicle body of the underwater vehicle.
  • the invention is used on board an autonomously operating underwater vehicle 1.
  • This unmanned underwater vehicle 1 is shown schematically in a side view in FIG. 1 and in a perspective view in FIG. 2.
  • the drawing plane of FIG. 1 lies in a vertical central plane of the underwater vehicle 1. The direction of travel is from right to left.
  • the hydrodynamic shape of the underwater vehicle 1 is determined by a vehicle body 10.
  • This vehicle body 10 can be a pressure body with a hollow interior or a solid body.
  • the vehicle body 10 is designed as a solid body made of a casting material. The position of such a vehicle body is described below.
  • the outer contour of this vehicle body 10 has three cutouts 6.1, 6.2 and 6.4, which have the shape of preferably cuboid indentations, which point inwards from the outer contour of the vehicle body 10 and each receive and hold a subassembly of the underwater vehicle 1 in a form-fitting manner.
  • the unmanned underwater vehicle 1 has its own drive.
  • This drive comprises a propeller 8, a shaft 7, an electric motor 3 and a voltage source 19.
  • the voltage source 19 supplies the electric motor 3 and further components and parts of the underwater vehicle 1 with electrical current.
  • the electric motor 3 rotates the shaft 7 and the rotated shaft 7 rotates the propeller 8.
  • the motor assembly with the electric motor 3 is embedded in a cutout 6.4 in the solid body 10.
  • the voltage source 19 is located inside the solid body 10.
  • An electrical interface 25 is embedded in the solid body 10. This interface 15 is connected to the voltage source 19 by means of an electrical line 26.
  • the motor assembly can be detachably connected to this interface 25.
  • An electrical plug 15 is embedded in the outer surface of the vehicle body 10 and is closed during operation.
  • the voltage source 19 is connected to this plug 15 via an electrical line 18. Thanks to the plug 15 and the electrical line 18, the voltage source 19 can be charged electrically for the first time and if necessary.
  • the direction of travel of the underwater vehicle 1 through the water can be changed with the aid of an upper rudder 4.1 and a lower rudder 4.2.
  • An upper actuator 9.1 can turn the upper rudder 4.1 relative to the vehicle body 10 via a shaft 5.1, and a lower actuator 9.2 can rotate the lower rudder 4.2 via a shaft 5.2.
  • the two actuators 9.1 and 9.2 are also supplied electrically by the voltage source 19, specifically via two electrical lines 24.1 and 24.2.
  • the upper actuator 9.1 is positively inserted in an upper cuboid recess 6.1 in the vehicle body 10, the lower actuator 9.2 positively in a lower cuboid recess 6.2.
  • An upper electrical connector 23.1 is embedded in the upper recess 6.1, and a lower electrical connector 23.2 is inserted in the lower recess 6.2.
  • the upper plug 23.1 is connected via the electrical line 24.1 to the voltage source 19, the lower plug 23.2 via the electrical line 24.2 to the voltage source 19.
  • the upper actuator 9.1 is inserted into the upper recess 6.1
  • the upper plug 23.1 is electrical connected to a corresponding electrical connector (interface 20 of FIG. 4) of the actuator 9.1.
  • the actuator 9.1 is connected to the voltage source 19.
  • the lower actuator 9.2 when it is embedded in the lower recess 6.2.
  • the interior of the vehicle body 10 accommodates various components of the underwater vehicle 1, including the voltage source 19, a buoyancy body 17 and an electronic circuit board 21. Various electronic components are mounted on this circuit board 21, including a control unit 22 for the underwater vehicle 1.
  • an optical or acoustic underwater camera 12 mounted in the bow of the underwater vehicle 1 in the bow of the underwater vehicle 1 in the bow of the underwater vehicle 1 is an optical or acoustic underwater camera 12 mounted. This camera 12 is capable of taking optical or acoustic images of an area in front of the underwater vehicle 1 under water.
  • FIG. 3 shows a rudder assembly 28 according to the solution in a perspective view
  • FIG. 4 shows the rudder assembly 28 from FIG. 3 in a side view. This rudder assembly is used in the underwater vehicle 1 of FIGS. 1 and 2.
  • the rudder assembly 28 of FIGS. 3 and 4 comprises the following components:
  • a rudder 4 which corresponds to the upper rudder 4.1 and the lower rudder 4.2 of FIGS. 1 and 2,
  • a rudder frame 12 which is rotatably connected to the shaft 5
  • a housing 2 which completely surrounds the actuator 9, except for an opening through which the shaft 5 is guided,
  • a cover 27 with a projection 16 pointing upwards the cover 27 belonging to the housing 2 and the projection 16 surrounding the folding 11 and having an opening for the shaft 5, and
  • an outer and in Fig. 3 and Fig. 4 upper part 5.a of the shaft 5 protrudes beyond the actuator 9 and is guided through the folding 11 and through the opening in the projection 16.
  • the flutter 11 surrounds a ball bearing or roller bearing, so that the shaft 5 can rotate relative to the flutter 11 about the longitudinal axis of the shaft 5.
  • An inner and lower part in FIGS. 3 and 4 5.i of the shaft 5 is completely surrounded by the actuator 9.
  • These two parts 5.a and 5.i are connected to one another in a rotationally fixed manner and together form the shaft 5 of the exemplary embodiment.
  • an element which is rotatable relative to the actuator 9 and which forms the outer termination of the inner part 5.i is inserted into the outer contour 14 of the actuator 9.
  • the outer part 5.a can be rotatably connected to this inner part 5.i. This connection is located inside the holder 11.
  • the upper part 5.a and the rudder frame 12 together form an approximately square bracket with rounded corners.
  • an approximately square and flat rudder component 17 is inserted into the interior of this bracket 5.a, 12, which is preferably constructed from plastic. It is also possible that this rudder component 17 also surrounds the rudder frame 12 and, for example, has a trapezoidal shape, that is to say the rudder frame 12 is embedded in this rudder component 17. In both configurations, the rudder frame 12 has a higher strength than the rudder component 17 and supports it.
  • the protruding part 5.a, the rudder frame 12 and the square or trapezoidal rudder component 17 together belong to the rudder 4. It is also possible that no rudder component 17 is inserted into the inside of the square bracket.
  • the housing 2 surrounds the actuator 9.
  • the space between the housing 2 and the actuator 9 and the cavities in the interior of the actuator 9 are filled with a fluid, preferably with an oil.
  • This fluid preferably fills the entire space and all cavities completely.
  • the housing 2 and the casing 13 together prevent the fluid from escaping from the rudder assembly 28.
  • a distance d1 occurs between the outer contour 14 of the actuator 9 and the rudder 4.
  • the protruding part 5.a of the shaft 5 bridges this distance d1.
  • a distance d2 occurs between the rudder 4 and the housing 2 of the actuator 9.
  • the actuator 9 is able to rotate the shaft 5 and thus the protruding part 5. a about the longitudinal axis of the shaft 5. Rotation of the protruding part 5.a causes the rudder frame 12 and the rudder component 17 to be rotated relative to the housing 2 and thus relative to the projection 16 and relative to the holder 11. The distance d2 enables this rotation.
  • 3 and 4 show the rudder 4 in a centrally aligned position. The rudder 4 can be turned in both directions by a maximum of 15 degrees from this central position. The range of rotation in the exemplary embodiment is therefore ⁇ 15 degrees.
  • the continuous flexible casing 13 completely surrounds the housing 2 with the cover 27 and the projection 16 and thus also the actuator 9 and the holder 11, the projecting part 5.a of the shaft 5, the rudder frame 12 and the flat rudder component 17.
  • This jacket 13 prevents water from entering the interior of the rudder assembly 28.
  • the casing 13 prevents water from penetrating into the interior of the projection 16 and thus into the holder 11.
  • the rudder assembly 28 therefore has no shaft seal, in particular no shaft seal in the holder 11.
  • the casing 13 is so robust that it can withstand the water pressure up to a predetermined diving depth of the underwater vehicle 1 without tearing.
  • the actuator 9 is able to rotate the rudder 4 either in one direction or in the other direction, the actuator 9 being designed in such a way that the achievable rotation extends to a range of rotation of ⁇ 15 degrees around the one shown in FIGS 4 center position shown is limited.
  • Rotation of the rudder 4 from the central position causes the flexible sheathing 13 in the region of the projection 16 is stretched and / or sheared.
  • the flexible sheathing 13 is so robust that it can withstand this stretching and / or shearing without tearing.
  • FIG. 4 also shows a part of the solid body 10 and a recess 6 in this solid body 10.
  • the recess 6 can match the recess 6.1 or the recess 6.2 of FIGS. 1 and 2.
  • An electrical interface 20 is embedded in the housing 2. This is electrically connected to the actuator 9 and is flush with the outer contour of the housing 2.
  • the rudder assembly 28 When the rudder assembly 28 is inserted into the recess 6, it is held in a form-fitting manner by the recess 6.
  • the electrical interface 20 of the rudder assembly 28 is electrically connected to the interface 23 in the recess 6 of the solid body 19.
  • the rudder assembly 28 can be supplied with electrical energy via these connected interfaces 23 and 20.
  • the control unit 22 of the underwater vehicle 1 can issue control commands to the actuator 9 via the interfaces 23 and 20, for example with the aim that the actuator 9 rotates the shaft 5 and thus the rudder 4.
  • the actuator 9 can send status messages to the control device 22 via the interfaces 20 and 23, for example information about the current position of the rudder 4 relative to the central position.
  • a flexible mechanical connecting element 29 bridges the gap between the casing 13 of the rudder assembly 28 and the outer contour of the solid body 10. This connecting element 29 is guided around the entire cover 17, that is to say on all four sides. It can be made of the same material as the flexible sheath 13.
  • FIG. 5 shows an example of a casting mold 30 which is used to position the massive body 10 is used.
  • the inner contour of this casting mold 30 is adapted to the desired outer contour (outer surface) of the solid body 10 to be produced.
  • the solid body 10 is produced by pouring a liquid encapsulation material UM through a fill opening 31 into the casting mold 30 and curing it there.
  • the encapsulation material UM in the casting mold 30 contracts as it hardens.
  • the casting mold 30 is therefore preferably somewhat larger than the solid body 10 to be produced.
  • the addition of shrinkage that is to say the enlargement of the casting mold 30 relative to the solid body 10 to be produced, compensates for the shrinkage of the casting material U and preferably depends on the casting material UM and also on production papers ,
  • FIG. 5 further shows several inward-pointing projections in the mold 30, namely
  • the circuit board 21, the control device 22 and further electronic components of the underwater vehicle 1 as well as the underwater camera 12 and further components are introduced into the casting mold 30 and held there, for example by a fixing device.
  • the casting material UM is filled into the casting mold 30 and hardens there.
  • the solid body 10 is formed from the encapsulation material UM. This solid body 10 completely surrounds the circuit board 21, the control device 22 and further components and partially surrounds the camera 12. In the solid body 10, three approximately cuboid cutouts 6.1, 6.2 and 6.4 are formed. Also be
  • the manufacture of the assembly with the electric motor 3 and that of the rudder assemblies 28 can be carried out at a different location than the manufacture of the solid body 10 and can also be decoupled in time.
  • the following components of the rudder assembly 28 are manufactured:
  • the housing 2 is manufactured in two parts:
  • the production of a rudder assembly 28 comprises the following steps:
  • the bracket 11 is rotatably connected to the actuator 9.
  • the actuator 9 with the bracket 11 is inserted into the trough-shaped rest 35 of the housing 2.
  • the interface 20 is inserted into the corresponding opening in the trough-shaped rest 35.
  • the lid 27 with the projection 16 is placed on the trough-shaped rest 35 of the housing 2 and connected to it.
  • a fluid preferably oil, is filled into the housing 2 through the opening in the projection 16.
  • a slight positive pressure is preferably exerted on the fluid.
  • the flat rudder component 17 is connected to the rudder frame 12 and the protruding part 5.a, so that the rudder 4 is made.
  • the rudder frame 12 is rotatably connected to the outer part 5.a.
  • a rudder module is now produced, which has all the components of the rudder assembly 28 except for the flexible casing 13.
  • a functional test is now preferably carried out, in which the electrical interface 20 is connected to a corresponding interface and it is checked whether the actuator 9 can be controlled correctly and the rudder 4 can turn as desired.
  • a tightness test is preferably carried out, in particular to check whether the housing 2 completely surrounds the actuator 9 and that no fluid escapes.
  • a liquid wrapping material is sprayed onto the rudder assembly 28 from all sides.
  • the wrapping material is brought into a liquid state.
  • the rudder assembly 28 is inserted into an immersion bath which has this covering material.
  • the encapsulation material UM for the solid body 10 is used as the material for the casing 13.
  • the flexible Sheathing 13 is applied to the rudder module by placing the rudder module in a mold.
  • the inner contour of this mold defines the desired outer contour of the rudder assembly 28.
  • the encapsulation material UM is brought into a liquid or otherwise fluid state and brought into the casting mold. After curing, the finished rudder assembly 28 is removed from the mold.
  • the flexible connecting element 29 is connected to the outer contour of the solid body 10 and the casing 13. A functional test and a leak test are preferably carried out again, this time for the completely encased rudder assembly 28.
  • the fully encased rudder assembly 28 which has been checked for correct function, is now inserted into the recess 6.1 or 6.2.
  • the interface 20 of the rudder assembly 28 is electrically connected to the corresponding interface 23.1 or 23.2 in the recess 6.1 or 6.2.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ruder-Baugruppe (28), ein Wasserfahrzeug mit einer solchen Ruder-Baugruppe (28) und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Wasserfahrzeugs. Die Ruder-Baugruppe (28) umfasst ein Ruder (4), einen Stellantrieb (9) und eine Welle (5). Der Stellantrieb vermag die Welle zu drehen. Die Welle (5) vermag das Ruder (4) relativ zum Stellantrieb (9) zu bewegen. Eine durchgehende flexible Ummantelung (13) umgibt das Ruder (4) und denjenigen Teil (5.a) der Welle (5), welcher über die Außenkontur des Stellantriebs (9) übersteht.

Description

Ruder-Baugruppe, Unterwasserfahrzeug mit einer solchen Ruder-Baugruppe und Verfahren zum Herstellen eines solchen Unterwasserfahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Ruder-Baugruppe, ein Wasserfahrzeug mit einer solchen Ruder-Baugruppe und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Wasserfahrzeugs.
Die Aufgabe, welche durch die Erfindung gelöst wird, tritt beispielsweise bei einem Wasserfahrzeug auf.
Bekanntlich benötigen ein Wasserfahrzeug und auch ein Luftfahrzeug üblicherweise mindestens ein Ruder, um die Fahrtrichtung zu verändern. Im Falle eines
Unterwasserfahrzeugs oder eines Luftfahrzeugs wird mindestens ein weiteres Ruder, in der Regel drei bis vier Ruder, benötigt, um die Tauchtiefe oder die Flughöhe zu verändern und / oder um das Unterwasserfahrzeug auf einer bestimmten Tauchtiefe oder das Luftfahrzeug auf einer bestimmten Flughöhe zu halten.
Bei einem herkömmlichen Wasserfahrzeug oder Luftfahrzeug befindet sich ein
Stellantrieb im Inneren eines Fahrzeug-Körpers, und das oder jedes Ruder ist beweglich am Fahrzeug-Körper montiert. Eine Welle verbindet den Stellantrieb mit dem Ruder und ist durch eine Aussparung im Fahrzeug-Körper hindurchgeführt. Die Welle wird vom Stellantrieb relativ zum Fahrzeug-Körper bewegt, um zu bewirken, dass das Ruder relativ zum Fahrzeug-Körper bewegt wird.
Diese Ausgestaltung erfordert eine Wellendichtung, welche das Eindringen von Wasser in das Innere des Fahrzeug-Körpers verhindert. Diese Wellendichtung muss dem umgebenden Wasser sowie dem Wasserdruck bis zu einer vorgegebenen Tauchtiefe standhalten können, im Falle eines Unterwasserfahrzeugs auch bei wechselnden Tauchtiefen. Eine solche Wellendichtung unterliegt mechanischem Verschleiß und wird dadurch häufig im Laufe der Zeit undicht. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ruder-Baugruppe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bereitzustellen, welche diesen Nachteil einer herkömmlichen Ruder-Baugruppe vermeidet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ruder-Baugruppe mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Die erfindungsgemäße Ruder-Baugruppe umfasst
- ein Ruder,
- einen Stellantrieb und
- eine Welle.
Ein Teil der Welle steht über die Außenkontur des Stellantriebs über.
Das Ruder lässt sich relativ zum Stellantrieb bewegen. Der Stellantrieb vermag die Welle zu drehen. Die gedrehte Welle bewegt das Ruder relativ zum Stellantrieb.
Das Ruder und der überstehende Teil der Welle sind von einer durchgehenden flexiblen Ummantelung umgeben.
Lösungsgemäß umgibt die flexible Ummantelung sowohl das Ruder als auch den überstehenden Teil der Welle. Wenn die Welle sich dreht und das Ruder bewegt, so wird die Ummantelung verformt und vermag daher der Bewegung des Ruders zu folgen. Dies ist möglich, weil die Ummantelung flexibel ist. Möglich ist, für die
Ummantelung einen Werkstoff zu verwenden, welcher der Verformung der
Ummantelung bei einer Bewegung des Ruders folgt, ohne zu reißen oder irreversibel gedehnt zu werden, vorausgesetzt, dass die Ruder-Bewegung in einem vorgegebenen Drehbereich bleibt. Beispielsweise ist die Ummantelung aus Gummi oder einem sonstigen dehnbaren Kunststoff gefertigt. Der Stellantrieb lässt sich so ausgestalten, dass die Drehung der Welle in diesem vorgegebenen Drehbereich bleibt und daher die flexible Ummantelung bei einer
Drehung des Ruders zwar gedehnt wird, aber nicht reißt. In vielen Anwendungen reicht ein Drehbereich von maximal ± 15° um eine mittige Stellung des Ruders relativ zum Stellantrieb aus, um z.B. ein Wasserfahrzeug wie gewünscht lenken zu können. In einer Ausgestaltung trägt die flexible dehnbare Ummantelung dazu bei, das Ruder in einer mittigen Lage zu halten.
Die flexible Ummantelung trägt dazu bei, das Eindringen von Wasser in den Stellantrieb zu verhindern. Die flexible Ummantelung übernimmt daher wenigstens teilweise die Funktion, die bei einer herkömmlichen Ruder-Baugruppe beispielsweise an einem Wasserfahrzeug die Wellendichtung ausübt.
Weil die durchgehende einteilige Ummantelung sowohl das Ruder als auch den überstehenden Teil der Welle umgibt, wird die abdichtende Funktion der Ummantelung weiter verbessert - verglichen mit einer Ausgestaltung, bei der ein erster Teil einer Ummantelung das Ruder umschließt und ein zweiter Teil den überstehenden Teil der Welle. Eine solche zweiteilige Ausgestaltung hat zur Folge, dass der erste Teil relativ zum zweiten Teil bewegt wird, wodurch die Gefahr vergrößert wird, dass Wasser in den Stellantrieb eindringt oder in Kontakt mit der Welle kommt, was zu einer Korrosion der Welle und / oder zum Eindringen von Wasser in den Stellantrieb führen kann. Die lösungsgemäße Ummantelung vermeidet diesen unerwünschten Effekt und verlängert damit die Lebensdauer der lösungsgemäßen Ruder-Baugruppe. Weiterhin reduziert die durchgehende einteilige Ummantelung die Gefahr, dass ein Fluid aus der Ruder- Baugruppe austritt.
Weiterhin verbraucht der Stellantrieb keinen Platz im Inneren des Fahrzeug-Körpers, so dass dieser Platz für einen anderen Bestandteil des Wasserfahrzeugs zur Verfügung steht. Die Erfindung erleichtert es, den Stellantrieb, die Welle und das Ruder als eine einzige Baugruppe herzustellen, in ein Fahrzeug einzubauen und zum Lenken dieses
Fahrzeugs zu verwenden. Diese Baugruppe lässt sich wahlweise für verschiedene Arten von Wasserfahrzeugen verwenden. Dasselbe Wasserfahrzeug kann mehrere Exemplare der gleichen Ruder-Baugruppe aufweisen. Ausreichend ist, für jede Ruder- Baugruppe jeweils eine geeignete Befestigung an einem Fahrzeug-Körper eines
Wasserfahrzeugs vorzusehen und eine Schnittstelle beispielsweise zur Ansteuerung des Stellantriebs bereitzustellen. Diese Ruder-Baugruppe lässt sich mit dem Fahrzeug- Körper verbinden, beispielsweise indem die Baugruppe kraftschlüssig am Fahrzeug- Körper befestigt wird und / oder formschlüssig in eine Aussparung des Fahrzeug- Körpers eingesetzt wird. Nicht erforderlich ist es, die Welle durch eine Aussparung im Fahrzeug-Körper hindurch zu führen.
Die Herstellung als eine einzige Ruder-Baugruppe ermöglicht es, die Herstellung eines Wasserfahrzeugs auf verschiedene Fertigungsanlagen zu verteilen und mehrere
Fertigungsvorgänge zeitlich überlappend oder sogar parallel auszuführen.
Die Ruder-Baugruppe lässt sich in größerer Stückzahl hersteilen. Gleichartige
Baugruppen lassen sich für verschiedene Wasserfahrzeuge hersteilen. Mehrere
Exemplare der gleichen Ruder-Baugruppe lassen sich in demselben Wasserfahrzeug verwenden.
In einer Ausgestaltung umfasst das Ruder einen Ruder-Rahmen. Dieser Ruder- Rahmen ist starr oder wenigstens drehfest mit der Welle verbunden. Eine Drehung der Welle bewirkt, dass der Ruder-Rahmen um die Längsachse der Welle gedreht wird. Eine Bewegung der Welle senkrecht zur Drehachse der Welle bewirkt, dass der Ruder- Rahmen senkrecht zur Welle verschwenkt wird.
Der Ruder-Rahmen gemäß dieser Ausgestaltung führt keine Drehbewegung oder sonstige Verschwenkung relativ zur Welle aus. Dieses Merkmal erspart die Notwendigkeit, ein Übertragungselement zwischen der Welle und dem Ruder-Rahmen vorsehen zu müssen. Dies führt zu einem besonders einfachen mechanischen Aufbau. Der mechanische Verschleiß wird verringert.
Gemäß dieser Ausgestaltung ist der Ruder-Rahmen starr oder wenigstens drehfest mit der Welle verbunden, und der Ruder-Rahmen dreht sich nicht relativ zur Welle. Weil keine Relativ-Bewegung möglich ist, kann auch nicht die unerwünschte Situation auftreten, dass die flexible Ummantelung eine Bewegung des Ruder-Rahmens relativ zur Welle behindert.
In einer Ausgestaltung tritt zwischen dem Ruder und dem Stellantrieb ein Abstand auf. Der überstehende Teil der Welle überbrückt diesen Abstand.
Möglich, aber dank des Abstandes nicht erforderlich ist, ein Gelenk zwischen dem Ruder und dem Stellantrieb vorzusehen. Insbesondere dann, wenn die Welle das Ruder um die Längsachse der Welle dreht, ermöglicht der Abstand zwischen dem Stellantrieb und dem Ruder eine ungehinderte Bewegung des Ruders relativ zum Stellantrieb. Die Ausgestaltung mit dem Abstand ermöglicht eine gewünschte Bewegung des Ruders relativ zum Stellantrieb. Die durchgehende Ummantelung überbrückt diesen Abstand.
Gemäß dieser Ausgestaltung umgibt die Ummantelung vollständig das Ruder, den Stellantrieb und die Welle. Diese Ausgestaltung verringert weiter die Gefahr, dass Wasser oder ein sonstiges Fluid von außen in den Stellantrieb eindringt oder dass die Welle in einen unerwünschten Kontakt mit einem Fluid kommt.
Vorzugsweise ist in die durchgehende Ummantelung eine Schnittstelle eingelassen, die sich lösbar mit einer korrespondierenden Schnittstelle außerhalb der Ruder-Baugruppe verbinden lässt. Diese lösbare Verbindung wird beispielsweise dafür verwendet, um den Stellantrieb mit elektrischer Energie zu versorgen und oder um einen Stellbefehl an den Stellantrieb zu übermitteln und / oder um Signale vom Stellantrieb oder von einem Sensor, der die aktuelle Position des Ruders misst, zu erhalten. Die Schnittstelle der Ruder-Baugruppe lässt sich bevorzugt mit einer korrespondierenden Schnittstelle eines Wasserfahrzeugs verbinden, welches die Ruder-Baugruppe beispielsweise
formschlüssig aufnimmt, oder mit einer Testvorrichtung zum Testen der Ruder- Baugruppe.
Lösungsgemäß sind mindestens das Ruder und der überstehende Teil der Welle von einer durchgehenden flexiblen Ummantelung umgeben. Vorzugsweise umgibt diese durchgehende Ummantelung vollständig sowohl das Ruder als auch den Stellantrieb und ist als ein einteiliger Überzug über die Ruder-Baugruppe ausgebildet.
In einer Ausgestaltung ist der Stellantrieb - außer von der flexiblen Ummantelung - von einem Gehäuse umgeben. Dieses Gehäuse ist bevorzugt mit einer Flüssigkeit oder ein sonstigen Fluid gefüllt und kann als ein starres Objekt ausgeführt sein. Das Gehäuse ist bevorzugt undurchlässig für Wasser und für andere Fluide. Bevorzugt umgibt die flexible Ummantelung auch dieses Gehäuse vollständig. Bevorzugt weist das Gehäuse eine größere Steifigkeit als die flexible Ummantelung auf. Bevorzugt umgibt das Gehäuse den Stellantrieb vollständig - bis auf eine Öffnung, durch die hindurch die Welle geführt ist.
In dieser Ausgestaltung verhindert nicht nur die Ummantelung, sondern zusätzlich auch das Gehäuse, dass Wasser oder eine andere Flüssigkeit oder ein sonstiges Fluid in den Stellantrieb eindringt. Dadurch ist der Stellantrieb noch besser vor dem Eindringen eines Fluids geschützt. Das Gehäuse verringert weiter das Risiko, dass Fluid aus dem Stellantrieb austritt.
Bei einer herkömmlichen Ausgestaltung des Stellantriebs treten im Inneren des
Stellantriebs Hohlräume auf, die mit Luft oder einem anderen Gas gefüllt sind. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht hingegen vor, dass derartige Hohlräume vollständig oder wenigstens teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt sind. Bevorzugt füllt die Flüssigkeit das Gehäuse vollständig aus. Bekanntlich lässt sich eine Flüssigkeit wesentlich weniger zusammenpressen als Luft oder ein anderes Gas. Bevorzugt ist auch der Raum zwischen dem Gehäuse und dem Stellantrieb im Gehäuse mit der Flüssigkeit oder dem sonstigen Fluid vollständig gefüllt.
Dank der Flüssigkeit im Gehäuse tritt auch dann, wenn die Ruder-Baugruppe unter Wasser eingesetzt wird, eine deutlich geringere Druckdifferenz zwischen dem
Innenraum des Gehäuses und der Umgebung auf. Dadurch braucht das Gehäuse nur einer wesentlich geringeren Druckdifferenz standhalten zu können als bei mit einem Gas gefüllten Flohlräumen im Stellantrieb. Das Gehäuse lässt sich dünner und damit leichter ausgestalten und erfordert weniger Platz.
Durch diese Ausgestaltung wird ermöglicht, die Ruder-Baugruppe als Bestandteil eines Wasserfahrzeugs zu verwenden und außerhalb des Fahrzeug-Körpers dieses
Wasserfahrzeugs zu montieren, und zwar auch dann, wenn das Wasserfahrzeug ein Unterwasserfahrzeug ist, welches bei einer Tauchfahrt einem erheblichen und zeitlich variierenden Druck des umgebenden Wassers ausgesetzt ist. Die Ausgestaltung mit der Flüssigkeit im Gehäuse verhindert, dass das Gehäuse und / oder der Stellantrieb zusammengepresst wird.
Als Flüssigkeit im Gehäuse lässt sich eine Flüssigkeit verwenden, die eine Schmier- Wirkung ausübt und dadurch ermöglicht, dass ein Teil des Stellantriebs sich mit geringer Reibung relativ zu einem anderen Teil bewegt. Die Flüssigkeit kann
wasserabweisend (hydrophob) sein und dadurch eine Korrosion eines metallischen Teils des Stellantriebs verhindern. Vorzugsweise wird eine Flüssigkeit verwendet, die eine geringere Kompressibilität als Wasser besitzt, beispielsweise ein Öl.
Das Gehäuse in Verbindung mit der flexiblen Ummantelung verhindert, dass Flüssigkeit aus dem Stellantrieb austritt und beispielsweise in das umgebende Wasser gelangt.
In einer Anwendung wird die Erfindung in einem Wasserfahrzeug eingesetzt. Dieses Wasserfahrzeug umfasst einen Fahrzeug-Körper und eine erfindungsgemäße Ruder- Baugruppe. Der Stellantrieb der Ruder-Baugruppe stützt sich am Fahrzeug-Körper ab. Der Stellantrieb vermag das Ruder relativ zum Fahrzeug-Körper zu bewegen.
In einer Ausgestaltung ist die flexible Ummantelung, welche das Ruder und den überstehenden Teil der Welle umgibt, mechanisch mit dem Fahrzeug-Körper verbunden.
Möglich, aber dank dieser Anwendung der Erfindung nicht erforderlich ist, ein Gelenk zwischen dem Ruder und dem Fahrzeug-Körper vorzusehen. Ein solches Gelenk kommt mit dem umgebenden Wasser und oder mit Spritzwasser in Berührung. Dank der lösungsgemäßen Ummantelung kommt die Welle nicht mit umgebendem Wasser in Berührung.
In einer Ausgestaltung dieser Anwendung tritt zwischen dem Ruder und dem Fahrzeug- Körper ein Abstand auf. Die flexible Ummantelung um das Ruder überbrückt diesen Abstand.
Das Ruder wird bei dieser Ausgestaltung von der Welle gehalten, aber nicht vom
Fahrzeug-Körper. Diese Ausgestaltung erleichtert eine gewünschte Bewegung des Ruders relativ zum Fahrzeug-Körper. Möglich, aber dank dieser Ausgestaltung nicht erforderlich ist, ein Gelenk zwischen dem Ruder und dem Fahrzeugkörper vorzusehen.
Vorzugsweise ist die flexible Ummantelung, welche das Ruder umgibt, mechanisch mit dem Fahrzeug-Körper verbunden.
Diese Ausgestaltung erspart die Notwendigkeit, dass die flexible Ummantelung den Stellantrieb teilweise oder sogar vollständig umgibt. Vielmehr lässt der Stellantrieb sich im Inneren des Fahrzeug-Körpers anordnen oder in eine Aussparung in den Fahrzeug- Körper einsetzen. Trotzdem umgibt die flexible Ummantelung die Welle. Die mechanisch verbundene Ummantelung verhindert sowohl, dass Wasser in den Stellantrieb eindringt oder mit der Welle in Berührung kommt, als auch, dass Wasser in dem Bereich, in dem die Ummantelung den Fahrzeug-Körper bedeckt, in Kontakt mit dem Fahrzeug-Körper kommt. Möglich ist, in diesem bedeckten Bereich die Welle durch eine Aussparung des Fahrzeug-Körpers zu führen. Möglich ist auch, dass die gesamte Ruder-Baugruppe und damit die Welle außerhalb des Fahrzeug-Körpers verbleiben.
Die flexible Ummantelung lässt sich dergestalt mit dem Fahrzeug-Körper verbinden, dass verhindert wird, dass Wasser durch die Verbindung zwischen Ummantelung und Fahrzeug-Körper dringt und in das Innere des Fahrzeug-Körpers oder in das Innere des Stellantriebs gelangen kann. Weil die Ummantelung flexibel ist, kann der Fahrzeug- Körper starr ausgestaltet sein.
Der Fahrzeug-Körper legt die hydrodynamische Form des Wasserfahrzeugs - im Falle eines Überwasserfahrzeugs die hydrodynamische Form des unter Wasser befindlichen Teils des Wasserfahrzeugs - fest. Der Fahrzeug-Körper kann als ein Druckkörper mit einem hohlen Inneren ausgestaltet sein. In einer Ausgestaltung umfasst der Fahrzeug- Körper hingegen einen massiven Körper aus einem Umgussmaterial. Dieser massive Körper legt die hydrodynamische Form fest. Der massive Körper hält den Stellantrieb der Ruder-Baugruppe, beispielsweise durch eine kraftschlüssige oder formschlüssige mechanische Verbindung.
Falls das Wasserfahrzeug einen innen hohlen Fahrzeug-Körper besitzt, so ist dieser Fahrzeug-Körper Wellenbewegungen und Wasserströmungen ausgesetzt. Falls das Wasserfahrzeug ein Unterwasserfahrzeug ist, so ist weiterhin bei einer Tauchfahrt der Druckdifferenz zwischen dem Wasserdruck des umgebenden Wassers und dem Druck im Inneren ausgesetzt. Bei wechselnden Tauchtiefen kann diese Druckdifferenz erheblich variieren.
Ein herkömmliches Wasserfahrzeug besitzt einen innen hohlen Fahrzeug-Körper, der einen Innenbereich umschließt. Dieser innen hohle Wasserkörper ist aufgrund io
Bewegungen der Wasserströmungen und im Falle eines Unterwasserfahrzeugs aufgrund wechselnder Tauchtiefen und damit variierenden Wasserdrücken einem erheblichen Verschleiß ausgesetzt. Möglich sind sogar Risse oder Brüche oder sonstige Ermüdungserscheinungen. Diese Nachteile vermeidet ein massiver Körper aus einem Umgussmaterial.
Falls das Unterwasserfahrzeug über Land und / oder über Wasser zu einem Einsatzort transportiert wird, so kann das Unterwasserfahrzeug einem Sturz oder einer anderen schlagartigen mechanischen Belastung ausgesetzt sein. Bei Verwendung eines massiven Körpers ist das Risiko, dass das Unterwasserfahrzeug hierbei beschädigt wird, geringer verglichen mit einem innen hohlen Fahrzeug-Körper.
Die Verwendung eines massiven Körpers aus einem Umgussmaterial vermeidet diese oben dargestellten Nachteile. Weiterhin ermöglicht diese Ausgestaltung es, das
Wasserfahrzeug wesentlich einfacher herzustellen als bei einem Herstellungsverfahren, bei welchem mindestens ein Bestandteil des Wasserfahrzeugs in das Innere eines innen hohlen Fahrzeug-Körpers eingebracht werden muss.
In einer Ausgestaltung ist in den massiven Körper, welcher die hydrodynamische Form des Wasserfahrzeugs festlegt, eine Aussparung eingelassen. Diese Aussparung nimmt den Stellantrieb der Ruder-Baugruppe auf. Bevorzugt befindet der Stellantrieb sich vollständig innerhalb dieser Aussparung, während das Ruder sich wenigstens teilweise außerhalb der Aussparung befindet und daher das Wasserfahrzeug zu lenken vermag.
Ermöglicht wird, die Welle vollständig außerhalb des massiven Körpers anzubringen. Dadurch kommt die Welle nicht in Berührung mit dem massiven Körper, und eine Lagerung der Welle im massiven Körper ist nicht erforderlich. Diese Ausgestaltung erleichtert es, den Stellantrieb durch einen neuen Stellantrieb zu ersetzen,
beispielsweise nach einem Defekt. Nicht erforderlich ist es, einen Eingriff am massiven Körper vorzunehmen. Weiterhin ist nicht erforderlich, die Welle durch den massiven Körper zu führen. Die Ausgestaltung erleichtert es weiterhin, den massiven Körper getrennt von der Ruder-Baugruppe herzustellen. Der massive Körper lässt sich dadurch hersteilen, dass das erhitzte und dadurch flüssige Umgussmaterial in eine Gießform eingebracht wird und dort aushärtet. Die Ruder-Baugruppe wird nicht dem erhitzten flüssigen
Umgussmaterial ausgesetzt, wodurch insbesondere der Stellantrieb beschädigt werden könnte, sondern wird später in die Aussparung des ausgehärteten massiven Körpers eingesetzt.
Ein bevorzugtes Verfahren, um ein Wasserfahrzeug mit einer lösungsgemäßen Ruder-
Baugruppe herzustellen, umfasst die folgenden Schritte:
- Eine lösungsgemäße Ruder-Baugruppe wird hergestellt oder bereitgestellt.
- Der Fahrzeug-Körper des Wasserfahrzeugs wird hergestellt oder bereitgestellt.
- Die Ruder-Baugruppe wird mit dem Fahrzeug-Körper verbunden.
Die Ruder-Baugruppe lässt sich räumlich und / oder zeitlich getrennt von dem
Fahrzeug-Körper hersteilen. Möglich ist, eine größere Anzahl von lösungsgemäßen
Ruder-Baugruppe herzustellen, insbesondere baugleiche Exemplare, und einige
Exemplare der Ruder-Baugruppe mit einer ersten Art eines Fahrzeug-Körpers zu verbinden und andere Exemplare mit einer zweiten Art eines Fahrzeug-Körpers.
In einer Ausgestaltung wird die lösungsgemäße Ruder-Baugruppe wie folgt hergestellt:
- Das Ruder, die Welle und der Stellantrieb werden miteinander zu einem Modul verbunden.
- Bevorzugt wird der Stellantrieb von einem Gehäuse umgeben. Flüssigkeit wird in das Gehäuse gefüllt. Bevorzugt wird das Gehäuse verschlossen.
- Die flexible Ummantelung wird um das Modul herum gefügt. Dieser Schritt wird so ausgeführt, dass die flexible Ummantelung das Modul umgibt. Dadurch wird eine vollständig ummantelte Ruder-Baugruppe erzeugt. In einer Ausgestaltung wird der Fahrzeug-Körper des Wasserfahrzeugs wie folgt hergestellt:
- Ein Umgussmaterial wird in einen fluiden Zustand verbracht, insbesondere in einen flüssigen Zustand. Das Umgussmaterial in diesem fluiden Zustand wird in eine Gießform gefüllt. Die Innenkontur der Gießform ist an eine gewünschte Außenkontur des Fahrzeug-Körpers angepasst.
- Das Ergebnis wird herbeigeführt, dass das Umgussmaterial in der Gießform vollständig oder wenigstens teilweise aushärtet.
- Nachdem das Umgussmaterial ausgehärtet ist, ist ein massiver Körper erzeugt.
Dieser massive Körper bildet den Fahrzeug-Körper des Wasserfahrzeugs oder gehört zum Fahrzeug-Körper.
Die Gießform ist so ausgestaltet, dass der massive Körper nach dem Aushärten mindestens eine Aussparung aufweist. Bevorzugt umfasst die Gießform einen Vorsprung, der nach innen zeigt und die Kontur der Aussparung im massiven Körper festliegt. Die Ruder-Baugruppe wird wie folgt mit dem Fahrzeug-Körper verbunden: Die Ruder-Baugruppe wird in die Aussparung in dem massiven Körper eingesetzt. Bevorzugt wird die Ruder-Baugruppe formschlüssig in der Aussparung gehalten.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Ruder-Baugruppe anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 schematisch das Unterwasserfahrzeug in einer Seitenansicht;
Fig. 2 schematisch das Unterwasserfahrzeug von Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 3 eine lösungsgemäße Ruder-Baugruppe in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 4 die Ruder-Baugruppe von Fig. 3 in einer Seitenansicht;
Fig. 5 eine Gussform, die zum Herstellen des massiven Körpers verwendet wird, welcher den Fahrzeug-Körper des Unterwasserfahrzeugs bildet. Im Ausführungsbeispiel wird die Erfindung an Bord eines autonom operierenden Unterwasserfahrzeugs 1 eingesetzt. Dieses unbemannte Unterwasserfahrzeug 1 wird in Fig. 1 schematisch in einer Seitenansicht und in Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Zeichenebene von Fig. 1 liegt in einer vertikalen Mittelebene des Unterwasserfahrzeugs 1. Die Fahrtrichtung ist von rechts nach links.
Die hydrodynamische Form des Unterwasserfahrzeugs 1 wird durch einen Fahrzeug- Körper 10 festgelegt. Dieser Fahrzeug-Körper 10 kann ein Druckkörper mit einem hohlen Inneren oder ein massiver Körper sein. Im Ausführungsbeispiel ist der Fahrzeug-Körper 10 als ein massiver Körper aus einem Umgussmaterial ausgestaltet. Die Fierstellung eines solchen Fahrzeug-Körpers wird weiter unten beschrieben.
Die Außenkontur dieses Fahrzeug-Körpers 10 weist drei Aussparungen 6.1 , 6.2 und 6.4 auf, welche die Form von bevorzugt quaderförmigen Einbuchtungen haben, die von der Außenkontur des Fahrzeug-Körpers 10 nach innen zeigen und jeweils eine Baugruppe des Unterwasserfahrzeugs 1 aufnehmen und formschlüssig halten.
Im Ausführungsbeispiel besitzt das unbemannte Unterwasserfahrzeug 1 einen eigenen Antrieb. Dieser Antrieb umfasst einen Propeller 8, eine Welle 7, einen Elektromotor 3 und eine Spannungsquelle 19. Die Spannungsquelle 19 versorgt den Elektromotor 3 und weitere Bestandteile und Bauteile des Unterwasserfahrzeugs 1 mit elektrischem Strom. Der Elektromotor 3 dreht die Welle 7, und die gedrehte Welle 7 dreht den Propeller 8. Die Motor-Baugruppe mit dem Elektromotor 3 ist in eine Aussparung 6.4 im massiven Körper 10 eingelassen. Die Spannungsquelle 19 befindet sich im Inneren des massiven Körpers 10. Im massiven Körper 10 ist eine elektrische Schnittstelle 25 eingelassen. Diese Schnittstelle 15ist mit Hilfe einer elektrischen Leitung 26 mit der Spannungsquelle 19 verbunden. Die Motor-Baugruppe lässt sich lösbar mit dieser Schnittstelle 25 verbinden. In die äußere Oberfläche des Fahrzeug-Körpers 10 ist ein elektrischer Stecker 15 eingelassen, der im Betrieb verschlossen ist. Über eine elektrische Leitung 18 ist die Spannungsquelle 19 mit diesem Stecker 15 verbunden. Dank des Steckers 15 und der elektrischen Leitung 18 lässt die Spannungsquelle 19 sich erstmals und bei Bedarf wieder elektrisch aufladen.
Die Fahrtrichtung des Unterwasserfahrzeugs 1 durchs Wasser lässt sich mit Hilfe eines oberen Seitenruders 4.1 und eines unteren Seitenruders 4.2 verändern. Ein oberes Stellglied 9.1 vermag über eine Welle 5.1 das obere Seitenruder 4.1 relativ zum Fahrzeug-Körper 10 zu drehen, ein unteres Stellglied 9.2 über eine Welle 5.2 das untere Seitenruder 4.2. Die beiden Stellglieder 9.1 und 9.2 werden ebenfalls von der Spannungsquelle 19 elektrisch versorgt, und zwar über zwei elektrische Leitungen 24.1 und 24.2. Das obere Stellglied 9.1 ist formschlüssig in eine obere quaderförmige Aussparung 6.1 im Fahrzeug-Körper 10 eingelassen, das untere Stellglied 9.2 formschlüssig in eine untere quaderförmige Aussparung 6.2.
In die obere Aussparung 6.1 ist ein oberer elektrischer Stecker 23.1 eingelassen, in die untere Aussparung 6.2 ein unterer elektrischer Stecker 23.2. Der obere Stecker 23.1 ist über die elektrische Leitung 24.1 mit der Spannungsquelle 19 verbunden, der untere Stecker 23.2 über die elektrische Leitung 24.2 mit der Spannungsquelle 19. Wenn das obere Stellglied 9.1 in die obere Aussparung 6.1 eingesetzt ist, so ist der obere Stecker 23.1 elektrisch mit einem korrespondierenden elektrischen Stecker (Schnittstelle 20 von Fig. 4) des Stellglieds 9.1 verbunden. Dadurch ist das Stellglied 9.1 mit der Spannungsquelle 19 verbunden. Das entsprechende gilt für das untere Stellglied 9.2, wenn es in die untere Aussparung 6.2 eingelassen ist.
Das Innere des Fahrzeug-Körpers 10 nimmt verschiedene Bestandteile des Unterwasserfahrzeugs 1 auf, unter anderem die Spannungsquelle 19, einen Auftriebskörper 17 und eine elektronische Platine 21. Verschiedene elektronische Bauteile sind auf diese Platine 21 montiert, unter anderem ein Steuergerät 22 für das Unterwasserfahrzeug 1. Im Bug des Unterwasserfahrzeugs 1 ist eine optische oder akustische Unterwasser-Kamera 12 montiert. Diese Kamera 12 vermag unter Wasser optische oder akustische Bilder von einem Bereich, der vor dem Unterwasserfahrzeug 1 liegt, aufzunehmen.
Fig. 3 zeigt eine lösungsgemäße Ruder-Baugruppe 28 in perspektivischer Darstellung, Fig. 4 die Ruder-Baugruppe 28 von Fig. 3 in einer Seitendarstellung. Diese Ruder- Baugruppe wird in dem Unterwasserfahrzeug 1 von Fig. 1 und Fig. 2 verwendet.
Die Ruder-Baugruppe 28 von Fig. 3 und Fig. 4 umfasst folgende Bestandteile:
- ein Seitenruder 4, welches dem oberen Seitenruder 4.1 und dem unteren Seitenruder 4.2 von Fig. 1 und Fig. 2 entspricht,
- eine Welle 5, welche der oberen Welle 5.1 und der unteren Welle 5.2 entspricht,
- ein Stellglied 9, welches dem obere Stellglied 9.1 und dem unteren Stellglied 9.2 entspricht und eine Außenkontur 14 aufweist,
- einen Ruder-Rahmen 12, welcher drehfest mit der Welle 5 verbunden ist,
- eine Flalterung 11 , die fest mit dem Stellglied 9 verbunden ist und durch die hindurch die Welle 5 geführt ist,
- ein Gehäuse 2, welches das Stellglied 9 vollständig umgibt, und zwar bis auf eine Öffnung, durch die die Welle 5 hindurch geführt ist,
- ein Deckel 27 mit einem nach oben zeigenden Vorsprung 16, wobei der Deckel 27 zum Gehäuse 2 gehört und wobei der Vorsprung 16 die Flalterung 11 umgibt und eine Öffnung für die Welle 5 aufweist, und
- eine durchgehende flexible Ummantelung 13.
Ein äußerer und in Fig. 3 und Fig. 4 oberer Teil 5.a der Welle 5 steht über das Stellglied 9 hervor und ist durch die Flalterung 11 und durch die Öffnung im Vorsprung 16 hindurch geführt. Im Ausführungsbeispiel umgibt die Flalterung 11 ein Kugellager oder Wälzlager, so dass die Welle 5 sich relativ zur Flalterung 11 um die Längsachse der Welle 5 drehen kann. Ein innerer und in Fig. 3 und Fig. 4 unterer Teil 5.i der Welle 5 ist vom Stellglied 9 vollständig umgeben. Diese beiden Teile 5.a und 5.i sind drehfest miteinander verbunden und bilden zusammen die Welle 5 des Ausführungsbeispiels. In einer Ausgestaltung ist in die Außenkontur 14 des Stellantriebs 9 ein relativ zum Stellantrieb 9 drehbares Element eingesetzt, welches den äußeren Abschluss des inneren Teils 5.i bildet. Der äußere Teil 5.a lässt sich drehfest mit diesem inneren Teil 5.i verbinden. Diese Verbindung befindet sich im Inneren der Halterung 11.
Vorzugsweise lässt diese Verbindung zwischen den drehbaren Element und dem äußeren Teil 5.a wieder lösen.
Wie in Fig. 3 und Fig. 4 zu sehen ist, bilden der obere Teil 5.a und der Ruder-Rahmen 12 zusammen einen annähernd quadratischen Bügel mit abgerundeten Ecken. In einer
Ausgestaltung ist in das Innere dieses Bügels 5.a, 12 ein annähernd quadratisches und flächig ausgestaltetes Ruder-Bauteil 17 eingesetzt, welches vorzugsweise aus Kunststoff aufgebaut ist. Möglich ist auch, dass dieses Ruder-Bauteil 17 den Ruder- Rahmen 12 auch von außen umgibt und beispielsweise eine trapezförmige Form hat, dass also der Ruder-Rahmen 12 in dieses Ruder-Bauteil 17 eingelassen ist. In beiden Ausgestaltungen hat der Ruder-Rahmen 12 eine höhere Festigkeit als das Ruder- Bauteil 17 und stützt es. Der überstehende Teil 5.a, der Ruder-Rahmen 12 und das quadratische oder trapezförmige Ruder-Bauteil 17 zusammen gehören zu dem Ruder 4. Möglich ist auch, dass kein Ruder-Bauteil 17 in das Innere des quadratischen Bügels eingesetzt ist.
Das Gehäuse 2 umgibt den Stellantrieb 9. Der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 2 und den Stellantrieb 9 sowie die Hohlräume im Inneren des Stellantriebs 9 sind mit einem Fluid gefüllt, vorzugsweise mit einem Öl. Bevorzugt füllt dieses Fluid den gesamten Zwischenraum und alle Hohlräume vollständig aus. Dadurch vermag das Gehäuse 2 auch dann dem umgebenden Wasserdruck standzuhalten, wenn das Unterwasserfahrzeug 1 getaucht ist. Das Gehäuse 2 sowie die Ummantelung 13 verhindern zusammen, dass das Fluid aus der Ruder-Baugruppe 28 austritt. Zwischen der Außenkontur 14 des Stellglieds 9 und dem Ruder 4 tritt ein Abstand d1 auf. Der überstehende Teil 5.a der Welle 5 überbrückt diesen Abstand d1. Zwischen dem Ruder 4 und dem Gehäuse 2 des Stellantriebs 9 tritt ein Abstand d2 auf.
Das Stellglied 9 vermag die Welle 5 und somit den überstehenden Teil 5.a um die Längsachse der Welle 5 zu drehen. Eine Drehung des überstehenden Teils 5.a bewirkt, dass der Ruder-Rahmen 12 und das Ruder-Bauteil 17 relativ zum Gehäuse 2 und damit relativ zum Vorsprung 16 und relativ zur Halterung 11 gedreht wird. Der Abstand d2 ermöglicht diese Drehung. Fig. 3 und Fig. 4 zeigen das Ruder 4 in einer mittig ausgerichteten Position. Das Ruder 4 lässt sich in beiden Richtungen um jeweils maximal 15 Grad aus dieser mittigen Position herausdrehen. Der Drehbereich beträgt im Ausführungsbeispiel also ±15 Grad.
Die durchgehende flexible Ummantelung 13 umgibt vollständig das Gehäuse 2 mit dem Deckel 27 und dem Vorsprung 16 und somit auch das Stellglied 9 und die Halterung 11 , den überstehenden Teil 5.a der Welle 5, den Ruder-Rahmen 12 und das flächige Ruder-Bauteil 17. Diese Ummantelung 13 verhindert, dass Wasser in das Innere der Ruder-Baugruppe 28 eindringen kann. Insbesondere verhindert die Ummantelung 13, dass Wasser in das Innere des Vorsprungs 16 und damit in die Halterung 11 eindringen kann. Im Ausführungsbeispiel besitzt die Ruder-Baugruppe 28 daher keine Wellendichtung, insbesondere keine Wellendichtung in der Halterung 11. Die Ummantelung 13 ist so robust ausgeführt, dass er dem Wasserdruck bis zu einer vorgegebenen Tauchtiefe des Unterwasserfahrzeugs 1 standhalten kann, ohne zu reißen.
Wie bereits dargelegt, vermag der Stellantrieb 9 das Ruder 4 wahlweise in die eine oder in die andere Richtung zu drehen, wobei der Stellantrieb 9 so ausgelegt ist, dass die erzielbare Drehung auf einen Drehbereich von ±15 Grad um die in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigte mittigen Position beschränkt ist. Eine Drehung des Ruders 4 aus der mittigen Position bewirkt, dass die flexible Ummantelung 13 im Bereich des Vorsprung 16 gedehnt und / oder geschert wird. Die flexible Ummantelung 13 ist aber so robust aufgebaut, dass sie dieser Dehnung und / oder Scherung standhält, ohne zu reißen.
Fig. 4 zeigt weiterhin einen Teil des massiven Körpers 10 sowie eine Aussparung 6 in diesem massiven Körper 10. Die Aussparung 6 kann mit der Aussparung 6.1 oder mit der Aussparung 6.2 von Fig. 1 und Fig. 2 übereinstimmen. In das Gehäuse 2 ist eine elektrische Schnittstelle 20 eingelassen. Diese ist elektrisch mit dem Stellglied 9 verbunden und schließt bündig mit der Außenkontur des Gehäuses 2 ab. In den Boden der Aussparung 6 ist die Schnittstelle 23 eingelassen, die mit der Schnittstelle 23.1 oder mit der Schnittstelle 23.2 von Fig. 1 und Fig. 2 übereinstimmt.
Wenn die Ruder-Baugruppe 28 in die Aussparung 6 eingelassen ist, wird sie formschlüssig von der Aussparung 6 gehalten. Die elektrischen Schnittstelle 20 der Ruder-Baugruppe 28 ist elektrisch mit der Schnittstelle 23 in der Aussparung 6 des massiven Körpers 19 verbunden. Über diese verbundenen Schnittstellen 23 und 20 lässt sich die Ruder-Baugruppe 28 mit elektrischer Energie versorgen. Außerdem vermag das Steuergerät 22 des Unterwasserfahrzeugs 1 über die Schnittstellen 23 und 20 Stellbefehle an das Stellglied 9 abzusetzen, beispielsweise mit dem Ziel, dass der Stellantrieb 9 die Welle 5 und damit das Ruder 4 dreht. Umgekehrt vermag der Stellantrieb 9 Statusmeldungen über die Schnittstellen 20 und 23 an das Steuergerät 22 abzusetzen, beispielsweise eine Information über die aktuelle Position des Ruders 4 relativ zu der mittigen Position.
In einer Ausgestaltung überbrückt ein flexibles mechanisches Verbindungselement 29 den Spalt zwischen der Ummantelung 13 der Ruder-Baugruppe 28 und der Außenkontur des massiven Körpers 10. Dieses Verbindungselement 29 ist um den gesamten Deckel 17 herum geführt, also um alle vier Seiten. Es kann aus dem gleichen Material hergestellt sein wie die flexible Ummantelung 13.
Im Folgenden wird beschrieben, wie das Unterwasserfahrzeug 1 von Fig. 1 und Fig. 2 hergestellt wird. Fig. 5 zeigt beispielhaft eine Gießform 30, welche zum Fierstellen des massiven Körpers 10 verwendet wird. Die innere Kontur dieser Gießform 30 ist an die gewünschte äußere Kontur (äußere Oberfläche) des herzustellenden massiven Körpers 10 angepasst.
Der massive Körper 10 wird hergestellt, indem ein flüssiges Umgussmaterial UM durch eine Einfüll-Öffnung 31 in die Gießform 30 eingefüllt wird und dort aushärtet. In der Regel zieht das Umgussmaterial UM in der Gießform 30 sich beim Aushärten zusammen. Daher ist die Gießform 30 bevorzugt etwas größer als der herzustellende massive Körper 10. Die Schwindmaß-Zugabe, also die Vergrößerung der Gießform 30 relativ zum herzustellenden massiven Körper 10, kompensiert das Schrumpfen des Umgussmaterials U und hängt vorzugsweise von dem Umgussmaterial UM sowie von Fertigungspapiere ab.
Fig. 5 zeigt weiterhin mehrere nach innen zeigende Vorsprünge in der Gießform 30, nämlich
- zwei Vorsprünge 32.1 und 32.3, durch welche die Aussparungen 6.1 und 6.2 für die beiden Ruder-Baugruppen mit den Stellgliedern 9.1 und 9.2 erzeugt werden,
- ein Vorsprung 32.2, durch welchen die Aussparung 6.4 für die Baugruppe mit dem Elektromotor 3 erzeugt wird, und
- ein Vorsprung 33, durch welche die Aussparung für den elektrischen Stecker 15 erzeugt wird.
Die Platine 21 , das Steuergerät 22 und weitere elektronische Bauteile des Unterwasserfahrzeugs 1 sowie die Unterwasser-Kamera 12 und weitere Bestandteile werden in die Gießform 30 eingebracht und dort gehalten, beispielsweise von einer Fixierungs-Einrichtung. Das Umgussmaterial UM wird in die Gießform 30 gefüllt und härtet dort ab. Nach dem Aushärten ist der massive Körper 10 aus dem Umgussmaterial UM gebildet. Dieser massive Körper 10 umgibt vollständig die Platine 21 , das Steuergerät 22 und weitere Bauteile und umgibt teilweise die Kamera 12. Im massiven Körper 10 sind drei annähernd quaderförmige Aussparungen 6.1 , 6.2 und 6.4 gebildet. Außerdem werden
- die Baugruppe mit dem Elektromotor 3, der Welle 7 und dem Propeller 8 sowie
- zwei Ruder-Baugruppen 28 mit jeweils einem Seitenruder 4.1 bzw. 4.2, einer Welle 5.1 bzw. 5.2 sowie einem Stellantrieb 9.1 bzw. 9.2
hergestellt. Die Herstellung der Baugruppe mit dem Elektromotor 3 und die der Ruder- Baugruppen 28 kann an einem anderen Ort als die Herstellung des massiven Körpers 10 durchgeführt werden und kann auch zeitlich entkoppelt sein.
Folgende Bestandteile der Ruder-Baugruppe 28 werden hergestellt:
- der Stellantrieb 9 mit der elektrischen Schnittstelle 20 und dem inneren Teil 5.i der Welle 5,
- der äußere Teil 5. a der Welle 5,
- der Ruder-Rahmen 12,
- das flächige Ruder-Bauteil 17,
- das Gehäuse 2 mit dem Deckel 27 und
- die Halterung 11.
Diese Bestandteile lassen sich unabhängig voneinander hersteilen, auch an verschiedenen Orten, beispielsweise von mindestens zwei verschiedenen Zulieferern. Das Gehäuse 2 wird in zwei Teilen hergestellt:
- Das eine Teil besteht aus dem Deckel 27 mit dem Vorsprung 16 und
- das andere Teil aus dem trogförmigen Rest 35 des Gehäuses 2, wobei in diesem Rest eine Öffnung für die Schnittstelle 20 eingelassen ist.
Die Herstellung einer Ruder-Baugruppe 28 umfasst in einer Ausgestaltung die folgenden Schritte:
- Die Halterung 11 wird drehfest mit dem Stellantrieb 9 verbunden.
- Der Stellantrieb 9 mit der Halterung 11 wird in den trogförmigen Rest 35 des Gehäuses 2 eingesetzt. Die Schnittstelle 20 wird hierbei in die entsprechende Öffnung im trogförmigen Rest 35 eingefügt. - Der Deckel 27 mit dem Vorsprung 16 wird auf den trogförmigen Rest 35 des Gehäuses 2 aufgesetzt und mit diesem verbunden.
- Durch die Öffnung in Vorsprung 16 wird ein Fluid, bevorzugt Öl, in das Gehäuse 2 gefüllt. Vorzugsweise wird hierbei ein leichter Überdruck auf des Fluid ausgeübt.
- Der äußere Teil 5.a der Welle 5 wird durch die Öffnung im Vorsprung 16 und durch die Flalterung 11 hindurchgeführt und mit dem inneren Teil 5.i im Stellantrieb 9 drehfest verbunden.
- Das flächige Ruder-Bauteil 17 wird mit dem Ruder-Rahmen 12 und den überstehenden Teil 5.a verbunden, so dass das Ruder 4 hergestellt ist.
- Der Ruder-Rahmen 12 wird mit dem äußeren Teil 5.a drehfest verbunden.
- Nunmehr ist ein Ruder-Modul erzeugt, welches alle Bestandteile der Ruder- Baugruppe 28 bis auf die flexible Ummantelung 13 aufweist.
- Vorzugsweise wird nunmehr ein Funktionstest durchgeführt, bei dem die elektrischen Schnittstelle 20 mit einer korrespondierenden Schnittstelle verbunden wird und geprüft wird, ob der Stellantrieb 9 sich korrekt ansteuern lässt und das Ruder 4 wie gewünscht zu drehen vermag. Außerdem wird vorzugsweise eine Dichtigkeitsprüfung durchgeführt, insbesondere um zu prüfen, ob das Gehäuse 2 den Stellantrieb 9 vollständig umgibt und kein Fluid austritt.
- Falls der Funktionstest ergibt, dass alle Bestandteile korrekt arbeiten und korrekt Zusammenwirken, wird die durchgehende flexible Ummantelung 13 über das gesamte Ruder-Modul angebracht und dadurch die Ruder-Baugruppe 28 erzeugt.
Mehrere Ausgestaltungen sind möglich, wie die flexible Ummantelung 13 aufgebracht wird:
- In einer Ausgestaltung wird ein flüssiges Umhüllungsmaterial von allen Seiten auf die Ruder-Baugruppe 28 aufgespritzt.
- In einer anderen Ausgestaltung wird das Umhüllungsmaterial in einen flüssigen Zustand gebracht. Die Ruder-Baugruppe 28 wird in ein Tauchbad eingefügt, welches dieses Umhüllungsmaterial aufweist.
- In einer Ausgestaltung wird als Material für die Ummantelung 13 das Umgussmaterial UM für den massiven Körper 10 verwendet. Die flexible Ummantelung 13 wird auf das Ruder-Modul aufgebracht, indem das Ruder-Modul in eine Gießform verbracht wird. Die Innenkontur dieser Gießform legt die gewünschte Außenkontur der Ruder-Baugruppe 28 fest. Das Umgussmaterial UM wird in einen flüssigen oder anderweitig fluiden Zustand verbracht und in die Gießform verbracht. Nach dem Aushärten wird die fertige Ruder-Baugruppe 28 aus der Gießform entnommen.
- In einer Ausgestaltung wird das flexible Verbindungselement 29 mit der Außenkontur des massiven Körpers 10 und der Ummantelung 13 verbunden. Vorzugsweise werden erneut ein Funktionstest und eine Dichtigkeitsprüfung durchgeführt, diesmal für die vollständig ummantelte Ruder-Baugruppe 28.
Die vollständig ummantelte und auf korrekte Funktion geprüfte Ruder-Baugruppe 28 wird nunmehr in die Aussparung 6.1 oder 6.2 eingesetzt. Die Schnittstelle 20 der Ruder- Baugruppe 28 wird hierbei mit der korrespondierenden Schnittstelle 23.1 oder 23.2 in der Aussparung 6.1 oder 6.2 elektrisch verbunden.
Bezugszeichen
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Claims

Patentansprüche
1. Ruder-Baugruppe (28) mit
- einem Ruder (4, 4.1 , 4.2),
- einem Stellantrieb (9, 9.1 , 9.2) und
- einer Welle (7, 7.1 , 7.2), wobei das Ruder (4, 4.1 , 4.2) relativ zum Stellantrieb (9, 9.1 , 9.2) beweglich ist, wobei der Stellantrieb (9, 9.1 , 9.2) dazu ausgestaltet ist, die Welle (7, 7.1 , 7.2) zu drehen, und
wobei die Welle (7, 7.1 , 7.2) dazu ausgestaltet ist, das Ruder (4, 4.1 , 4.2) relativ zum Stellantrieb (9, 9.1 , 9.2) zu bewegen,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ruder (4, 4.1 , 4.2) und derjenige Teil (5.a) der Welle (7, 7.1 , 7.2), welcher über die Außenkontur (14) des Stellantriebs (9, 9.1 , 9.2) übersteht,
von einer durchgehenden flexiblen Ummantelung (13) umgeben sind.
2. Ruder-Baugruppe (28) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ruder (4, 4.1 , 4.2) einen Ruder-Rahmen (12) umfasst, welcher starr mit der Welle (7, 7.1 , 7.2) verbunden ist.
3. Ruder-Baugruppe (28) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Ruder (4, 4.1 , 4.2) und dem Stellantrieb (9, 9.1 , 9.2) ein Abstand (d1 ) auftritt,
wobei der überstehende Teil (5.a) der Welle (7, 7.1 , 7.2) den Abstand (d1 ) überbrückt.
4. Ruder-Baugruppe (28) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die durchgehende Ummantelung (13) sowohl das Ruder (4, 4.1 , 4.2) als auch den Stellantrieb (9, 9.1 , 9.2) vollständig umgibt.
5. Ruder-Baugruppe (28) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stellantrieb (9, 9.1 , 9.2) von einem Gehäuse (2) umgeben ist und
das Gehäuse (2) mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.
6. Verwendung einer Ruder-Baugruppe (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 5
zum Lenken eines Wasserfahrzeugs (1 ) bei einer Fahrt durchs Wasser.
7. Wasserfahrzeug (1 ) mit
- einem Fahrzeug-Körper (10) und
- einer Ruder-Baugruppe (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Stellantrieb (9, 9.1 , 9.2)
- sich am Fahrzeug-Körper (10) abstützt und
- dazu ausgestaltet ist, das Ruder (4, 4.1 , 4.2) relativ zum Fahrzeug-Körper (10) zu bewegen.
8. Wasserfahrzeug (1 ) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Ruder (4, 4.1 , 4.2) und dem Fahrzeug-Körper (10) ein Abstand (d2) auftritt,
wobei die Ummantelung (13) diesen Abstand (d2) überbrückt.
9. Wasserfahrzeug (1 ) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die flexible Ummantelung (13) durch ein Verbindungselement (29) mit dem
Fahrzeug-Körper (10) mechanisch verbunden ist.
10. Wasserfahrzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Fahrzeug-Körper (10) einen massiven Körper (10) aus einem Umgussmaterial (UM) umfasst,
wobei der massive Körper (10) die hydrodynamische Form des Wasserfahrzeugs (1 ) festlegt und
wobei der Stellantrieb (9, 9.1 , 9.2) von dem massiven Körper (10) gehalten ist.
11.Wasserfahrzeug (1 ) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stellantrieb (9, 9.1 , 9.2) von einer Aussparung (6.1 , 6.2) im massiven Körper (10) aufgenommen ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Wasserfahrzeugs (1 ),
wobei das Herstellungs-Verfahren die Schritte umfasst, dass
- eine Ruder-Baugruppe (28) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt oder bereitgestellt wird,
- ein Fahrzeug-Körper (10) des Wasserfahrzeugs (1 ) hergestellt oder bereitgestellt wird und
- die Ruder-Baugruppe (28) mit dem Fahrzeug-Körper (10) verbunden wird.
13. Herstellungs-Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schritt, die Ruder-Baugruppe (28) herzustellen, die Schritte umfasst, dass
- das Ruder (4, 4.1 , 4.2), die Welle (7, 7.1 , 7.2) und der Stellantrieb (9, 9.1 , 9.2) miteinander zu einem Modul verbunden werden und
- die flexible Ummantelung (13) dergestalt um das Modul gefügt wird, dass die flexible Ummantelung (13) das Modul umgibt und eine vollständig ummantelte Ruder-Baugruppe (28) erzeugt wird.
14. Herstellungs-Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schritt, den Fahrzeug-Körper (10) herzustellen, die Schritte umfasst, dass
- ein Umgussmaterial (UM), welches sich in einem fluiden Zustand befindet, in eine Gießform (30) gefüllt wird,
- ein vollständiges oder wenigstens teilweises Aushärten des Umgussmaterials (UM) in der Gießform (30) herbeigeführt wird und
- nach dem Aushärten des Umgussmaterials (UM) ein massiver Körper (10) erzeugt ist, der zu dem Fahrzeug-Körper (10) gehört, wobei die Gießform (30) so ausgestaltet ist, dass nach dem Aushärten mindestens eine Aussparung (6.1 , 6.2, 6.4) in dem massiven Körper (10) auftritt, und wobei der Schritt, die Ruder-Baugruppe (28) mit dem Fahrzeug-Körper (10) zu verbinden, den Schritt umfasst,
dass die Ruder-Baugruppe (28) in die oder eine Aussparung (6.1 , 6.2) im massiven Körper (10) eingesetzt wird.
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