DE102011056001A1 - Storage element for semi-balanced rudder provided in rear region of sub ship, has wedge-like profile section including outer profile surface, where plate-like projection expands outer profile surface in transverse direction - Google Patents

Abstract

The element (27) has a wedge-like profile section including a monotonous inclination in a longitudinal direction, and an outer profile surface. A plate-like projection (30) expands the outer profile surface in a transverse direction. Another wedge-like profile section includes another monotonous inclination in the longitudinal direction, and is provided adjacent to the former profile section. The latter inclination is designed opposite to the former inclination. The plate-like projection covers transverse gaps (8, 11) and/or longitudinal gaps (7, 13) of a semi-balanced rudder. An independent claim is also included for a rudder.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stauelement zur Verminderung der Gefahr des Auftretens von Kavitationen an einem Halbschweberuder, mit einem eine erste monotone Neigung in Längsrichtung aufweisenden keilartigen ersten Profilabschnitt in einer äußeren Profilfläche. The present invention relates to a baffle element for reducing the risk of the occurrence of cavitations on a half-tailing wind, with a first monotonous inclination in the longitudinal direction having wedge-like first profile section in an outer profile surface.

Die vorliegende Erfindung betrifft gleichermaßen ein Schiffsruder mit einem relativ zum Schiffsrumpf im wesentlichen unbeweglichen Ruderhorn-Element und einem daran relativ zu diesem um eine Drehachse drehbar befestigten Ruderblatt-Element, wobei zwischen dem Ruderhorn-Element und dem Ruderblatt-Element mindestens ein zur Drehachse im wesentlichen parallel ausgerichteter Längsspalt und/oder mindestens ein zur Drehachse im Wesentlichen senkrecht ausgerichteter Querspalt ausgebildet ist. The present invention equally relates to a ship's rudder having a rudder horn member substantially immovable relative to the hull and a rudder blade member rotatably mounted thereto about an axis of rotation, wherein at least one of the rudder horn member and the rudder blade member is substantially perpendicular to the axis of rotation parallel aligned longitudinal gap and / or at least one axis of rotation substantially vertically aligned transverse gap is formed.

Als „Kavitation“ wird im Sinne dieser Schrift der Phasenübergang eines Fluids vom flüssigen zum gasförmigen Zustand durch Absenken des Druckes bis auf die Höhe des Dampfdruckes des Fluids bezeichnet. Nach dem Gesetz von Bernoulli ist der Druck eines Fluids direkt mit der Geschwindigkeit gekoppelt. Steigt die lokale Geschwindigkeit, so senkt sich der lokale Druck. Durch die hohen Geschwindigkeiten im Propellerstrahl von Schiffen kann insbesondere bei zusätzlichen Geschwindigkeitserhöhungen durch Kantenumströmungen oder Spaltdurchströmungen der lokale Druck von Seewasser so weit herabgesenkt werden, dass der Dampfdruck erreicht wird und das Fluid schlagartig einen Dichtesprung erfährt. Es entstehen Dampfwolken mit einem Vielfachen des Volumens, das die gleiche Masse zuvor im flüssigen Zustand einnahm. Treffen diese Dampfwolken auf Bereiche am Ruder, an denen der Dampfdruck wieder überschritten wird, so fällt dieses Volumen wieder schlagartig zusammen. Dieser Zusammenfall kann zu erheblichen Erosionen am Rudermaterial führen.For the purposes of this document, "cavitation" is the phase transition of a fluid from the liquid to the gaseous state by lowering the pressure to the level of the vapor pressure of the fluid. According to the law of Bernoulli, the pressure of a fluid is coupled directly with the speed. If the local speed increases, the local pressure lowers. Due to the high speeds in the propeller jet of ships, the local pressure of seawater can be lowered so far that the vapor pressure is reached and the fluid abruptly undergoes a leap in density especially at additional speed increases by Kantenumströmungen or Spaltdurchströmungen. It produces vapor clouds with a multiple of the volume, which previously occupied the same mass in the liquid state. If these clouds of steam hit areas on the rudder where the vapor pressure is exceeded again, this volume collapses abruptly. This collapse can lead to significant erosion of the rudder material.

Dieses Problem der durch Kavitation entstehenden Erosion ist seit langem bekannt und tritt insbesondere bei großen, schnellen Schiffen auf, die im Propellerstrahl hohe Geschwindigkeiten erzeugen. This problem of erosion due to cavitation has been known for a long time and occurs particularly in large, fast ships which produce high speeds in the propeller jet.

Durch die Geschwindigkeitserhöhung bei der Spaltdurchströmung sind insbesondere große Halbschweberuder in dem Bereich zwischen Ruderhorn und -blatt von Kavitationsschäden betroffen.Due to the increase in the speed of the flow through the gap, especially large half-tailed booms in the area between the rudder horn and the blade are affected by cavitation damage.

Es wurde daher bereits im Stand der Technik vorgeschlagen, Stauelemente der eingangs genannten Art stromaufwärts von kavitationsgefährdeten Bereichen des Schiffsruders anzubringen, um die Strömungsverhältnisse derart zu beeinflussen, dass die für die Entstehung von Kavitationen verantwortlich gemachten Druckverhältnisse bei den im Betrieb auftretenden Anströmverhältnissen vermieden werden. Diese bekannten Stauelemente haben sich jedoch in vielen Anwendungen und bei vielen Anströmverhältnissen nicht als geeignet erwiesen, Kavitationen zu unterbinden. It was therefore already proposed in the prior art, upstream of cavitation endangered areas of the ship's rudder to attach the flow elements in order to influence the flow conditions such that the pressure conditions made responsible for the formation of cavitations are avoided in the flow conditions occurring during operation. However, these known stowage elements have not proved to be suitable for preventing cavitation in many applications and in many inflow conditions.

Schiffsruder der eingangs genannten Art sind als sogenannte Halbschweberuder bei großen und schnellen Schiffen im Einsatz. Aufgrund der Kombination aus einem feststehenden Ruderhorn und einem daran drehbar befestigten Ruderblatt weisen sie sowohl Längs- als auch Querspalte auf, welche bei bestimmten Geometrien und bei bestimmten Anströmverhältnissen zur Ausbildung von Spaltkavitationen neigen können. Die Spaltkavitationen führen zu stark überhöhter Abnutzung im Bereich der Kavitationen und sind daher in hohem Maße unerwünscht. Ship rudders of the type mentioned are as so-called Halbschweberuder in large and fast ships in use. Due to the combination of a fixed rudder horn and a rudder blade rotatably mounted thereon, they have both longitudinal and transverse gaps, which may tend to form Spaltkavitationen at certain geometries and in certain incidental flow conditions. The Spaltkavitationen lead to greatly excessive wear in the cavitation and are therefore highly undesirable.

Zur Vermeidung von Spaltkavitationen wurden keilförmige Anbauten vorgeschlagen. Dabei wurde mit keilförmigen Anbauten sowohl am Ruderhorn als auch am beweglichen Teil, also am Ruderblatt, experimentiert (vgl. TUHH „Kavitationen Halbschweberudern“ vom 10. September 2002, abgerufen am 14. November 2011 ). To avoid Spaltkavitationen wedge-shaped attachments have been proposed. It was experimented with wedge-shaped attachments both on the rudder horn and on the moving part, ie on the rudder blade (see. TUHH "Kavitationen Halbschweberudern" of 10 September 2002, retrieved on 14 November 2011 ).

Keine der bekannten Anordnungen haben sich jedoch als optimal zur Unterbindung von Spaltkavitationen erwiesen. None of the known arrangements, however, have proven to be optimal for the prevention of Spaltkavitationen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Stauelement zur Verminderung der Gefahr des Auftretens von Kavitationen an einem Halbschweberuder der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem eine verbesserte Verminderung der Gefahr des Auftretens von Kavitationen möglich ist. The present invention is therefore an object of the invention to provide a baffle element for reducing the risk of the occurrence of cavitations on a Halbschweberuder of the type mentioned, with which an improved reduction in the risk of the occurrence of cavitation is possible.

Hinsichtlich des Schiffsruders liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schiffsruder der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass es weniger anfällig für Spaltkavitationen ist. With regard to the ship's rudder, the object of the present invention is to improve a ship's rudder of the type mentioned at the outset such that it is less susceptible to split cavitations.

Die auf ein Stauelement gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Stauelement der eingangs genannten Art gelöst, welches einen die äußere Profilfläche in einer Querrichtung erweiternden plattenartigen Überhang aufweist. Unter Querrichtung wird vorliegend im Wesentlichen die Richtung der Drehachse verstanden, also eine Richtung quer zur Anströmung des Stauelementes im normalen Fahrbetrieb. Wenn ein Stauelement gemäß der Erfindung auf das Ruderprofil aufgesetzt wird, entsteht zwischen dem plattenartigen Überhang und dem Ruder ein Zwischenraum. Wenn das Stauelement gemäß der Erfindung im Scharnierbereich eines Halbschweberuders befestigt wird, vermag es aufgrund des keilartigen Profilabschnitts die Strömung zur Vermeidung von Spaltkavitationen an einem parallel zur Drehachse ausgebildeten Spalt zwischen Ruderhorn und Ruderblatt auf der einen Seite zu unterbinden. Auf der anderen Seite ist es aufgrund des die äußere Profilfläche in Querrichtung erweiternden plattenartigen Überhangs erfindungsgemäß möglich, auch den im rechten Winkel zur Drehachse orientierten Spalt des Halbschweberuders derart zu überdecken, dass eine Spaltkavitationen auslösende Anströmung ebenfalls vermieden wird. The object directed to a baffle element is achieved according to the invention with a baffle element of the type mentioned at the beginning, which has a plate-like overhang that widens the outer profile surface in a transverse direction. In the present case, transverse direction is understood to be essentially the direction of the axis of rotation, that is to say a direction transverse to the flow of the blocking element in normal driving operation. When a baffle element according to the invention is placed on the rudder profile, a gap arises between the plate-like overhang and the rudder. If the baffle element according to the invention is fastened in the hinge region of a half-beaver swirler, it is able to flow due to the wedge-like profile section To prevent Spaltkavitationen on a parallel to the rotation axis formed gap between the rudder horn and rudder blade on one side. On the other hand, it is possible according to the present invention, due to the plate-like overhang widening in the transverse direction in the transverse direction, to cover the gap of the half-spear thruster orientated at right angles to the rotation axis in such a way that a stream causing slit cavitations is also avoided.

Um einen Volumenstrom durch den Quer- und/oder den Längsspalt eines Halbschweberuders zu vermindern, ist der Überhang in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung zum Überdecken eines Quer- und/oder eines Längsspalts eines Halbschweberuders ausgebildet.In order to reduce a volume flow through the transverse and / or the longitudinal gap of a half-spear thruster, the overhang is formed in a preferred embodiment of the invention for covering a transverse and / or a longitudinal gap of a half-spear thruster.

In Ausgestaltung der Erfindung ist eine Breite des Überhangs in Richtung zunehmenden Profilquerschnitts des Stauelements kleiner werdend und/oder gleichbleibend ausgestaltet. Eine Außenkante des Überhangs nähert sich im ersten Fall in Längsrichtung dem keilartigen ersten Profilabschnitt an. Dieser Verlauf des Überhangs macht das erfindungsgemäße Stauelement besonders geeignet zur Anbringung im Kreuzungsbereich eines Längsspalts mit einem Querspalt des Schiffsruders, wobei die Strömung erfindungsgemäß mit Vorteil von dem besonders gefährdeten Kreuzungsbereich abgelenkt werden kann. In an embodiment of the invention, a width of the overhang in the direction of increasing profile cross-section of the storage element becomes smaller and / or constant. An outer edge of the overhang in the first case approaches in the longitudinal direction of the wedge-like first profile section. This course of the overhang makes the stagnation element according to the invention particularly suitable for attachment in the crossing region of a longitudinal gap with a transverse gap of the ship's rudder, wherein the flow can be deflected according to the invention with advantage of the particularly vulnerable crossing region.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn im Rahmen der Erfindung eine Längskante des Überhangs die äußere Profilfläche des Stauelements in einem Punkt maximaler Profiltiefe des Stauelements schneidet. Der Überhang mündet somit in den keilartigen Profilabschnitt. Wenn das erfindungsgemäße Stauelement an einem Halbschweberuder derart angebracht ist, dass der Punkt maximaler Profiltiefe nach achtern ausgerichtet ist, mündet der Überhang in Achternrichtung in den keilartigen Profilabschnitt des Stauelements ein. Bei Befestigung des erfindungsgemäßen Stauelements im Kreuzungsbereich zwischen einem Längsspalt und einem Querspalt des Halbschweberuders kann auf diese Weise eine Beeinflussung der Strömung stromabwärts von dem keilartigen Profilabschnitt minimiert werden, so dass die Wirkung des Überhangs in erster Linie im Bereich oberhalb oder unterhalb des keilartigen ersten Profilabschnitts auftritt. It has proved to be particularly favorable if, in the context of the invention, a longitudinal edge of the overhang intersects the outer profile surface of the damming element at a point of maximum profile depth of the damming element. The overhang thus opens into the wedge-like profile section. If the damming element according to the invention is mounted on a half-spinner so that the point of maximum tread depth is aligned aft, the overhang opens into the wedge-like profile section of the damming element in the aft direction. When fastening the stowage element according to the invention in the crossing region between a longitudinal gap and a transverse gap of the half-swine extruder influencing the flow downstream of the wedge-like profile section can be minimized in this way, so that the effect of the overhang occurs primarily in the area above or below the wedge-like first profile section ,

Die auf das Stauelement gerichtete Aufgabe wird gleichermaßen durch ein Stauelement zur Verminderung der Gefahr des Auftretens von Kavitationen an einem Halbschweberuder, mit einem eine erste monotone Neigung in Längsrichtung aufweisenden keilartigen ersten Profilabschnitt mit einer äußeren Profilfläche gelöst, bei welchem ein eine zweite monotone Neigung in Längsrichtung aufweisender keilartiger Profilabschnitt, vorzugsweise an den ersten Profilabschnitt angrenzend, vorgesehen ist, wobei die zweite Neigung entgegengesetzt zur ersten Neigung ausgebildet ist. Die Profiltiefe des Stauelements nimmt somit in Längsrichtung zunächst zu und anschließend direkt oder nach beispielsweise einem Plateauabschnitt wieder ab. Diese Profilform hat erfindungsgemäß den Vorteil, dass eine scharfe Abrisskante des Stauelements bei Anbringung des Stauelements an einem Schiffsruder vermieden wird, um beispielsweise einer Wirbelbildung an der Abrisskante, welche zu einer Verminderung der Ruderwirkung führen könnte, entgegenzuwirken. The object directed to the baffle element is likewise achieved by a baffle element for reducing the risk of the occurrence of cavitations on a half-bobbin winder having a wedge-like first profile section with an outer profile surface having a first monotonous inclination in the longitudinal direction, in which a second monotonous longitudinal inclination having wedge-like profile section, preferably adjacent to the first profile section, is provided, wherein the second inclination is formed opposite to the first inclination. The tread depth of the storage element thus increases initially in the longitudinal direction and then directly or after, for example, a plateau section again. This profile form according to the invention has the advantage that a sharp trailing edge of the damming element is avoided when attaching the damming element to a ship's rudder, for example, to counteract a vortex formation at the trailing edge, which could lead to a reduction of the rudder effect.

Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zweite Neigung ertragsmäßig größer als die erste Neigung ausgestaltet ist. Anschaulich bedeutet dies, dass der erste keilartige Profilabschnitt flacher ist als der sich daran anschließende zweite Profilabschnitt. In particular, the invention provides that the second inclination is designed to be larger in terms of yield than the first inclination. Illustratively, this means that the first wedge-like profile section is flatter than the adjoining second profile section.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Stauelements mit einem zweiten keilartigen Profilabschnitt ist dieses zusätzlich mit einem die äußere Profilfläche in einer Querrichtung erweiternden plattenartigen Überhang versehen, entsprechend den obigen Merkmalen. In a further development of the storage element according to the invention with a second wedge-like profile section, this is additionally provided with a plate-like overhang which widens the outer profile surface in a transverse direction, in accordance with the above features.

Die auf ein Schiffsruder gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Schiffsruder der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem zur Verminderung der Gefahr des Auftretens von Kavitationen in einem Bereich stromaufwärts des Längsspalts und in einem Bereich stromaufwärts des Querspalts jeweils mindestens eine Profiltiefe des Ruderhorn-Elements vergrößerndes Stauelement an dem Ruderhorn-Element angeordnet ist. Es ist also vorgesehen, an dem Ruderhorn mehrere, insbesondere zwei Stauelemente anzubringen, um Spaltkavitationen wirksam zu vermeiden. Die mindestens zwei Stauelemente können in Strömungsrichtung zueinander versetzt oder parallel angeordnet sein. Ebenfalls können sie sich in Querrichtung teilweise überlappen. Es hat sich experimentell gezeigt, dass durch die Verwendung mehrerer Stauelemente auf dem Ruderhorn mit deren erfindungsgemäßer Platzierung eine wirksame Unterbindung von Spaltkavitationen erzielbar ist. The task directed to a ship's rudder is achieved according to the invention in a ship's rudder of the type mentioned above, in which at least one tread depth of the rudder horn element increases the damming element to reduce the risk of the occurrence of cavitations in a region upstream of the longitudinal gap and in an area upstream of the transverse gap is arranged on the rudder horn element. It is therefore intended to attach several, in particular two, stowage elements to the rudder horn in order to effectively avoid crevice cavitations. The at least two storage elements can be offset from each other in the flow direction or arranged in parallel. Likewise, they may partially overlap in the transverse direction. It has been shown experimentally that an effective prevention of Spaltkavitationen can be achieved by the use of multiple stowage elements on the rudder horn with the inventive placement.

Wenn in Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schiffsruders das in einem Bereich stromaufwärts des Längsspalts angeordnete Stauelement und/oder das in einem Bereich stromaufwärts des Querspalts angeordnete Stauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgestaltet ist, ist es möglich, dem erfindungsgemäßen Schiffsruder die oben geschilderten vorteilhaften Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stauelements zur Verminderung der Gefahr des Auftretens von Spaltkavitationen zu verleihen. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Bauform des Stauelements mit zwei keilartigen Profilabschnitten entgegengesetzter Neigung eingesetzt werden, wenn zwei Stauelemente am Ruderhorn im Bereich des Längsspalts bzw. des Querspalts angeordnet werden. If in an embodiment of the ship's rudder according to the invention arranged in a region upstream of the longitudinal gap damper element and / or arranged in a region upstream of the transverse gap baffle element is designed according to one of claims 1 to 6, it is possible for the ship's rudder according to the invention, the above-described advantageous properties of Stowage element according to the invention to reduce the risk of occurrence of Spaltkavitationen. In particular, the inventive design of the storage element with two wedge-like Profile sections of opposite inclination are used when two stowage elements are arranged on the control horn in the region of the longitudinal gap or the transverse gap.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schiffsruders ist ein zumindest ein an das Ruderhorn-Element in Längsrichtung angrenzenden Abschnitt des Längsspalts und/oder einem an das Ruderhorn-Element in Querrichtung angrenzenden Abschnitt des Querspalts überdeckendes Abdeckelement vorgesehen. Das Abdeckelement vermag gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung einen Kreuzungsbereich zwischen dem Querspalt und dem Längsspalt zu überragen, um eine Anströmung dieses Bereichs zu verhindern. In a further advantageous embodiment of the ship rudder according to the invention, at least one section of the longitudinal gap adjoining the rudder horn element in the longitudinal direction and / or a cover element overlapping the section of the transverse gap adjacent to the rudder horn element are provided. According to this embodiment of the invention, the covering element can project beyond an intersection region between the transverse gap and the longitudinal gap in order to prevent flow of this region.

Die Erfindung wird nachstehend in einer bevorzugten Ausgestaltungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.The invention will now be described by way of example in a preferred embodiment with reference to a drawing, wherein further advantageous details are shown in the figures of the drawing.

Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.Functionally identical parts are provided with the same reference numerals.

Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:The figures of the drawing show in detail:

1: Seitliche Ansicht eines konventionellen Halbschweberuders 1 im Heckbereich eines Unterschiffs 2, bestehend aus einem Ruderhorn 3 und einem daran um eine im wesentlichen vertikal ausgestaltete Drehachse 4 drehbar gelagerten Ruderblatt 5, 1 : Lateral view of a conventional half-swine boar 1 in the stern area of a lower hull 2 consisting of a rudder horn 3 and one about a substantially vertically configured axis of rotation 4 rotatably mounted rudder blade 5 .

2: horizontale Schnittdarstellung entlang der Linie II-II, 2 : horizontal sectional view along the line II-II,

3: perspektivische Ansicht eines Schiffsruders, sowie 3 : Perspective view of a ship rudder, as well

4: bevorzugte Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Ruders in einer anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Stauelements. 4 : preferred embodiment of a rudder according to the invention in another embodiment of a storage element according to the invention.

Das Halbschweberuder 1 ist am Unterschiff 2 achtern, also stromabwärts von einer Schiffsschraube 6 angeordnet und wird von der Schiffsschraube 6 angeströmt. Die 1 zeigt deutlich, dass das Halbschweberuder 1 im Grenzbereich zwischen dem Ruderhorn 3 und dem Ruderblatt 5 einen parallel zur Drehachse 4 ausgerichteten Längsspalt 7 aufweist. Ferner weist das Halbschweberuder 1 im Grenzbereich zwischen dem Ruderblatt 5 und dem Ruderhorn 3 einen im rechten Winkel zur Drehachse 4 ausgerichteten ersten Querspalt 8 zwischen einem unteren Abschnitt 9 des Ruderblatts 5 und dem Ruderhorn 3 auf. Außerdem ist zwischen einem oberen Abschnitt 10 des Ruderblatts 5 und dem Ruderhorn 3 ein zweiter Querspalt 11 vorhanden. Die 1 zeigt ein Schiffsruder nach dem Stand der Technik ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Verminderung der Gefahr des Auftretens von Kavitationen und dient insoweit nur zur Veranschaulichung der geometrischen Verhältnisse. The half-tailed wind 1 is at the bottom of the ship 2 aft, ie downstream from a propeller 6 arranged and used by the propeller 6 incident flow. The 1 clearly shows that the Halbschweberuder 1 in the border area between the rudder horn 3 and the rudder blade 5 one parallel to the axis of rotation 4 aligned longitudinal gap 7 having. Furthermore, the Halbschweberuder 1 in the border area between the rudder blade 5 and the rudderhorn 3 one at right angles to the axis of rotation 4 aligned first transverse slit 8th between a lower section 9 the rudder blade 5 and the rudderhorn 3 on. It is also between an upper section 10 the rudder blade 5 and the rudderhorn 3 a second cross gap 11 available. The 1 shows a ship's rudder according to the prior art without the measures according to the invention for reducing the risk of the occurrence of cavitation and serves so far only to illustrate the geometric relationships.

2 zeigt in einer horizontalen Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in 1 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Stauelements 12 zur Verminderung der Gefahr des Auftretens von Kavitationen an dem zweiten Längsspalt 13 zwischen dem Ruderhorn 3 und dem Ruderblatt 5. Das erfindungsgemäße Stauelement 12 weist einen ersten keilartigen Profilabschnitt 14 auf, der seinerseits eine erste monotone Neigung in Längsrichtung aufweist. Die monotone Neigung in Längsrichtung des Profilabschnitts 14 zeigt sich in 2 darin, dass eine Profiltiefe 15 zwischen einer äußeren Profilfläche 16 und einer Ruderhorn-Profilfläche 17 kleiner ist als ein Abstand 18 zwischen der äußeren Profilfläche 16 des Stauelements 12 und der Ruderprofilfläche 17, welcher weiter stromabwärts gemessen ist. Abweichend von dem mit Bezug auf 2 erläuterten Ausführungsbeispiel kann die Profiltiefe 15 im Rahmen der Erfindung auch Null betragen, sodass das Stauelement bündig in das umgebende Ruderprofil einläuft. 2 shows in a horizontal sectional view along the line II-II in FIG 1 an inventive embodiment of a storage element 12 to reduce the risk of the occurrence of cavitations at the second longitudinal gap 13 between the rudder horn 3 and the rudder blade 5 , The stowage element according to the invention 12 has a first wedge-like profile section 14 which in turn has a first monotonous longitudinal inclination. The monotonous inclination in the longitudinal direction of the profile section 14 shows up in 2 in that a tread depth 15 between an outer profile surface 16 and a rudder horn profile surface 17 is less than a distance 18 between the outer profile surface 16 of the damming element 12 and the rudder profile area 17 which is measured farther downstream. Notwithstanding that with reference to 2 explained embodiment, the tread depth 15 in the context of the invention also be zero, so that the storage element runs flush into the surrounding rudder profile.

Weiter ist in 2 erkennbar, dass ab einem Punkt 19 maximaler Profiltiefe, d. h. maximalen Profiltiefe 18 zwischen der äußeren Profilfläche 16 des Stauelements 12 und der Ruderhorn-Profilfläche 17, ein zweiter Profilabschnitt 20 an den ersten Profilabschnitt 14 angrenzt. Next is in 2 recognizable that from one point 19 maximum tread depth, ie maximum tread depth 18 between the outer profile surface 16 of the damming element 12 and the rudder horn profile surface 17 , a second profile section 20 to the first profile section 14 borders.

Der zweite Profilabschnitt 20 ist in entgegengesetzter Richtung zu dem ersten Profilabschnitt 14 geneigt, so dass die Profiltiefe von der maximalen Profiltiefe 18 in Richtung stromabwärts auf die Profiltiefe 21 im Bereich des zweiten Längsspalts 13 abnimmt. Abweichend von dem mit Bezug auf 2 erläuterten Ausführungsbeispiel kann auch die Profiltiefe 21 im Rahmen der Erfindung Null betragen, sodass das Stauelement bündig in das umgebende Ruderprofil einläuft.The second profile section 20 is in the opposite direction to the first profile section 14 inclined so that the tread depth of the maximum tread depth 18 in the direction downstream to the tread depth 21 in the area of the second longitudinal gap 13 decreases. Notwithstanding that with reference to 2 explained embodiment, the tread depth 21 be zero in the context of the invention, so that the storage element runs flush into the surrounding rudder profile.

In 3 ist in perspektivischer Ansicht ein Schiffsruder nach der Erfindung in einer ersten Ausgestaltungsform gezeigt. Wie zu erkennen, ist einerseits in einem Bereich 22 stromaufwärts des Längsspalts 13 das Stauelement 12 derart angeordnet, dass der in 2 gezeigte erste Profilabschnitt 14 mit zunehmender Profiltiefe stromaufwärts von dem sich daran anschließenden zweiten Profilabschnitt 20 mit abnehmender Profiltiefe angeordnet ist. In 3 is shown in perspective view of a ship's rudder according to the invention in a first embodiment. How to recognize, on the one hand, is in one area 22 upstream of the longitudinal gap 13 the baffle element 12 arranged such that the in 2 shown first profile section 14 with increasing tread depth upstream of the adjoining second profile section 20 is arranged with decreasing tread depth.

Weiter ist in 3 zu erkennen, dass in Richtung der Drehachse 4 nach oben sowie nach stromaufwärts versetzt zu dem ersten Stauelement 12 ein weiteres Stauelement 23 angeordnet ist. Das Stauelement 23 ist somit, wie ebenfalls in 3 ersichtlich, stromaufwärts von dem zweiten Querspalt 11 angeordnet. Das zweite Stauelement 23 weist übereinstimmend mit dem ersten Stauelement 12 zwei Profilabschnitte mit entgegengesetzter Neigung auf, wobei der Abschnitt mit geringerer Neigung übereinstimmend mit dem ersten Stauelement 12 stromaufwärts angeordnet ist. 3 zeigt, dass in Richtung parallel zur Strömungsrichtung kein Überlapp zwischen dem ersten Stauelement 12 und dem zweiten Stauelement 23 existiert. Jedoch überlappt das zweite Stauelement 23 das erste Stauelement 12 in Richtung parallel zur Drehachse 4 geringfügig. Next is in 3 to recognize that in the direction of the axis of rotation 4 up and to the upstream offset to the first storage element 12 another baffle element 23 is arranged. The retarding element 23 is thus, as well as in 3 seen, upstream of the second transverse gap 11 arranged. The second storage element 23 indicates coincident with the first baffle element 12 two profile sections with opposite inclination, wherein the portion with a lower inclination coincides with the first storage element 12 is arranged upstream. 3 shows that in the direction parallel to the flow direction no overlap between the first baffle element 12 and the second storage element 23 exist. However, the second baffle element overlaps 23 the first storage element 12 in the direction parallel to the axis of rotation 4 slightly.

In 3 ist außerdem ein Streifenband 24 zu erkennen, welches sich parallel zu dem ersten Querspalt 8, den unteren Abschnitt 9 des Ruderblatts 5 nach oben abgrenzend um das Anströmende 25 des Ruderblatts 5 schmiegt. Das Streifenband 24 ist derart an dem Ruderblatt 5 befestigt, dass eine Flächennormale des von dessen Breitfläche 26 im Wesentlichen parallel zur Drehachse 4 ausgerichtet ist. In 3 is also a strip tape 24 to recognize which is parallel to the first transverse slit 8th , the lower section 9 the rudder blade 5 upwards delimiting the inflow end 25 the rudder blade 5 nestles. The ribbon strip 24 is so on the rudder blade 5 attached that a surface normal to that of its wide surface 26 essentially parallel to the axis of rotation 4 is aligned.

Schließlich zeigt 4 eine andere bevorzugte Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Ruders in einer anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Stauelements. 4 ist wiederum eine perspektivische Seitenansicht, wobei die Blickrichtung im Unterschied zu 3 im Wesentlichen zum Bug ist. Das Ruder ist wie in 1 gezeigt im Wesentlichen als Halbschweberuder ausgestaltet. Erfindungsgemäß weist es jedoch ein Stauelement 27 auf. Das Stauelement 27 ist stromaufwärts des zweiten Längsspalts 13 zwischen dem Ruderhorn 3 und dem Ruderblatt 5 derart angeordnet, dass die untere Längskante 28 des Stauelements 27 in etwa bündig und in etwa parallel mit der Unterkante des Ruderhorns 3 ist. Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, dass eine Anordnung in etwa bündig zur Unterkante des Ruderhorns 3 zur Erzielung der Verminderung der Gefahr des Auftretens von Kavitationen nicht entscheidend ist. Vielmehr tritt die erfindungsgemäße Wirkung auch bereits ein, wenn das Stauelement weiter oberhalb der Unterkante des Ruderhorns 3 angeordnet ist. Das Stauelement 27 weist abweichend von den in 2 und 3 gezeigten erfindungsgemäßen Stauelementen 12, 23 lediglich einen ersten Profilabschnitt 14 mit keilartiger Form und einer Neigung in Längsrichtung auf. Abweichend von den Ausführungsformen der Stauelemente 12, 23 ist die erfindungsgemäße Form des Stauelements 27 mit einem eine äußere Profilfläche des Stauelements 27 in Querrichtung, also im Wesentlichen in Richtung der Drehachse 4 erweiternden plattenartigen Überhang 30 versehen. Eine Längskante 31 des plattenartigen Überhangs 30 schneidet die äußere Profilfläche 29 des Stauelements 27 in einem Ort der Profiltiefe 32. Von einem Ort der Profiltiefe (32) ausgehend vergrößert sich in Richtung stromaufwärts eine Breite 33 des plattenartigen Überhangs 30 monoton bis zur Erreichung einer maximalen Breite am stromaufwärtigen Längsende 34 des Stauelements 27. Am stromaufwärtigen Längsende 34 verläuft die Kante des plattenartigen Überhangs 30 als Verlängerung der stromaufwärtigen Querkante des Stauelements 27. Das so geformte Stauelement 27 deckt mit dem plattenartigen Überhang 30 einen Kreuzungsbereich zwischen dem Längsspalt 7 und dem zweiten Querspalt 11 derart ab, dass einerseits ein Abschnitt des Längsspalts 7 und andererseits ein Abschnitt des zweiten Querspalts 11 von dem plattenartigen Überhang 30 überdeckt ist. Finally shows 4 another preferred embodiment of a rudder according to the invention in another embodiment of a storage element according to the invention. 4 is again a perspective side view, the viewing direction in contrast to 3 essentially to the bug. The helm is like in 1 shown essentially designed as a half-spider. According to the invention, however, it has a baffle element 27 on. The baffle element 27 is upstream of the second longitudinal gap 13 between the rudder horn 3 and the rudder blade 5 arranged such that the lower longitudinal edge 28 of the damming element 27 approximately flush and approximately parallel with the lower edge of the rudder horn 3 is. In the context of the invention has been shown that an arrangement approximately flush with the lower edge of the rudder horn 3 to reduce the risk of cavitation is not critical. Rather, the effect of the invention also already occurs when the baffle element further above the lower edge of the rudder horn 3 is arranged. The baffle element 27 differs from the in 2 and 3 shown stowage elements according to the invention 12 . 23 only a first profile section 14 with a wedge-shaped shape and a longitudinal inclination. Notwithstanding the embodiments of the storage elements 12 . 23 is the shape of the storage element according to the invention 27 with an outer profile surface of the damming element 27 in the transverse direction, that is essentially in the direction of the axis of rotation 4 expanding plate-like overhang 30 Mistake. A longitudinal edge 31 the plate-like overhang 30 cuts the outer profile surface 29 of the damming element 27 in a place of tread depth 32 , From a location of tread depth ( 32 ) starting in the direction of upstream increases a width 33 the plate-like overhang 30 monotone until reaching a maximum width at the upstream longitudinal end 34 of the damming element 27 , At the upstream longitudinal end 34 runs the edge of the plate-like overhang 30 as an extension of the upstream transverse edge of the storage element 27 , The thus formed storage element 27 covers with the plate-like overhang 30 a crossing area between the longitudinal gap 7 and the second cross gap 11 such that on the one hand a portion of the longitudinal gap 7 and on the other hand, a portion of the second transverse gap 11 from the plate-like overhang 30 is covered.

Auf diese Weise ist gemäß der in 4 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stauelements 27 und des damit versehenen erfindungsgemäßen Schiffsruders eine Ausgestaltung eines Stauelements 27 und dessen Anordnung an dem Ruderhorn 3 vorgeschlagen, mit welchem die Bildung von Spaltkavitationen gemäß Simulationsrechnungen wirksam vermieden werden kann. In this way, according to the in 4 shown embodiment of the storage element according to the invention 27 and the ship rudder according to the invention provided therewith, an embodiment of a damming element 27 and its arrangement on the rudder horn 3 proposed, with which the formation of Spaltkavitationen according to simulation calculations can be effectively avoided.

Somit ist anhand der 1 bis 4 in zwei Ausgestaltungsformen der Erfindung offenbart, dass wahlweise oder in Kombination eine Anordnung von zwei Stauelementen, welche entlang der Drehrichtung 4 des Schiffsruders 1 sowie in Strömungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind und/oder anhand von einem Stauelement 27 mit einem plattenartigen Überhang 30 eine wirksame Unterbindung von Spaltkavitationen möglich ist. Thus, based on the 1 to 4 in two embodiments of the invention discloses that, optionally or in combination, an arrangement of two baffle elements which along the direction of rotation 4 of the ship's helmsman 1 and offset in the flow direction to each other and / or by means of a baffle element 27 with a plate-like overhang 30 an effective suppression of Spaltkavitationen is possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Halbschweberuder Semi-balanced rudder

22

Unterschiff under ship

33

Ruderhorn Ruderhorn

44

Drehachse axis of rotation

55

Ruderblatt rudder blade

66

Schiffsschraube propeller

77

Längsspalt longitudinal gap

88th

erster Querspalt first cross gap

99

unterer Abschnitt lower section

1010

oberer Abschnitt upper section

1111

zweiter Querspalt second cross gap

1212

Stauelement retarding element

1313

zweiter Längsspalt second longitudinal gap

1414

erster Profilabschnitt first profile section

1515

Profiltiefe tread depth

1616

äußere Profilfläche outer profile surface

1717

Ruderhornprofilfläche Ruderhorn profile surface

1818

maximale Profiltiefe maximum tread depth

1919

Punkt maximaler Profiltiefe Point of maximum tread depth

2020

zweiter Profilabschnitt second profile section

2121

Profiltiefe tread depth

2222

Bereich stromaufwärts des Längsspalts 13 Area upstream of the longitudinal gap 13

2323

Stauelement retarding element

2424

Streifenband strip tape

2525

Anströmende oncoming

2626

Breitfläche wide area

27 27

Stauelement retarding element

2828

untere Längskante lower longitudinal edge

2929

äußere Profilfläche outer profile surface

3030

plattenartiger Überhang plate-like overhang

3131

Längskante longitudinal edge

3232

Profiltiefe tread depth

3333

Breite width

3434

stromaufwärtiges Längsende upstream longitudinal end

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

• TUHH „Kavitationen Halbschweberudern“ vom 10. September 2002, abgerufen am 14. November 2011 [0008] TUHH "Kavitationen Halbschweberudern" of 10 September 2002, retrieved on 14 November 2011 [0008]

Claims (9)

Stauelement (27) zum Entegegenwirken gegen Kavitationen an einem Halbschweberuder (1), mit einem eine erste monotone Neigung in Längsrichtung aufweisenden keilartigen ersten Profilabschnitt (14) mit einer äußeren Profilfläche (16), dadurch gekennzeichnet, dass es einen die äußere Profilfläche (16) in einer Querrichtung erweiternden plattenartigen Überhang (30) aufweist.Jam element ( 27 ) for duck counteraction against cavitations on a half-tailed powder ( 1 ) having a first monotonous inclination in the longitudinal direction having wedge-like first profile section ( 14 ) with an outer profile surface ( 16 ), characterized in that it has an outer profile surface ( 16 ) in a transverse direction expanding plate-like overhang ( 30 ) having. Stauelement (12, 23) zur Verminderung der Gefahr des Auftretens von Kavitationen an einem Halbschweberuder (1) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein eine zweite monotone Neigung in Längsrichtung aufweisender keilartiger zweiter Profilabschnitt (20), vorzugsweise an den ersten Profilabschnitt (14) angrenzend, vorgesehen ist, wobei die zweite Neigung entgegengesetzt zur ersten Neigung ausgebildet ist.Jam element ( 12 . 23 ) for reducing the risk of occurrence of cavitations on a half-tail ( 1 ) according to the preamble of claim 1, characterized in that a second monotonous inclination in the longitudinal direction having wedge-like second profile section ( 20 ), preferably to the first profile section ( 14 ) adjacent, is provided, wherein the second inclination is formed opposite to the first inclination. Stauelement (12, 23, 27) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überhang (30) zum Überdecken eines Quer- (8, 11) und/oder eines Längsspalts (7, 13) eines Halbschweberuders (1) ausgebildet ist, um einen Volumenstrom durch den Quer- (8, 11) und/oder den Längsspalt (7, 13) zu vermindern.Jam element ( 12 . 23 . 27 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the overhang ( 30 ) for covering a transverse ( 8th . 11 ) and / or a longitudinal gap ( 7 . 13 ) of a half-swine swamp ( 1 ) is adapted to a volume flow through the transverse ( 8th . 11 ) and / or the longitudinal gap ( 7 . 13 ). Stauelement (27) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (33) des Überhangs (30) in Richtung zunehmenden Profilquerschnitts des Stauelements (27) kleiner werdend und/oder gleichbleibend ausgestaltet ist. Jam element ( 27 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a width ( 33 ) of the overhang ( 30 ) in the direction of increasing profile cross-section of the storage element ( 27 ) becoming smaller and / or consistently designed. Stauelement (27) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längskante (31) des Überhangs (30) die äußere Profilfläche (29) des Stauelements (27) in einem Ort der Profiltiefe (32) des Stauelements (27) schneidet.Jam element ( 27 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that a longitudinal edge ( 31 ) of the overhang ( 30 ) the outer profile surface ( 29 ) of the storage element ( 27 ) in a location of tread depth ( 32 ) of the storage element ( 27 ) cuts. Stauelement (12, 23) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Neigung betragsmäßig größer als die erste Neigung ausgestaltet ist.Jam element ( 12 . 23 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second inclination is designed to be greater in magnitude than the first inclination. Schiffsruder (1) mit einem relativ zum Schiffsrumpf (2) im wesentlichen unbeweglichen Ruderhorn-Element (3) und einem daran relativ zu diesem um eine Drehachse (4) drehbar befestigten Ruderblatt-Element (5), wobei zwischen dem Ruderhorn-Element (3) und dem Ruderblatt-Element (5) mindestens ein zur Drehachse (4) im wesentlichen parallel ausgerichteter Längsspalt (7, 13) und/oder mindestens ein zur Drehachse (4) im wesentlich senkrecht ausgerichteter Querspalt (8, 11) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verminderung der Gefahr des Auftretens von Kavitationen in einem Bereich stromaufwärts des Längsspalts (7, 13) und in einem Bereich stromaufwärts des Querspalts (8, 11) jeweils mindestens ein eine Profiltiefe des Ruderhorn-Elements (3) vergrößerndes Stauelement (12, 23, 27) an dem Ruderhorn-Element (3) angeordnet ist.Ship rudder ( 1 ) with a relative to the hull ( 2 ) substantially immobile Ruderhorn element ( 3 ) and a relative thereto about a rotation axis ( 4 ) rotatably mounted rudder blade element ( 5 ), wherein between the rudder horn element ( 3 ) and the rudder blade element ( 5 ) at least one to the axis of rotation ( 4 ) substantially parallel longitudinal gap ( 7 . 13 ) and / or at least one to the axis of rotation ( 4 ) in the substantially vertically aligned transverse gap ( 8th . 11 ), characterized in that in order to reduce the risk of the occurrence of cavitations in an area upstream of the longitudinal gap ( 7 . 13 ) and in an area upstream of the transverse gap ( 8th . 11 ) at least one profile depth of the Ruderhorn element ( 3 ) increasing stowage element ( 12 . 23 . 27 ) on the rudder horn element ( 3 ) is arranged. Schiffsruder (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das in einem Bereich stromaufwärts des Längsspalts (7, 13) angeordnete Stauelement (12) und/oder das in einem Bereich stromaufwärts des Querspalts (8, 11) angeordnete Stauelement (23) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgestaltet ist.Ship rudder ( 1 ) according to claim 7, characterized in that in an area upstream of the longitudinal gap ( 7 . 13 ) arranged stowage element ( 12 ) and / or in an area upstream of the transverse gap ( 8th . 11 ) arranged stowage element ( 23 ) is designed according to one of claims 1 to 6. Schiffsruder (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest einen an das Ruderhorn-Element (3) angrenzenden Abschnitt des Längsspalts (7, 13) und/oder einen an das Ruderhorn-Element (3) angrenzenden Abschnitt des Querspalts (8, 11) überdeckendes Abdeckelement (30) vorgesehen ist.Ship rudder ( 1 ) according to claim 7 or 8, characterized in that at least one of the rudder horn element ( 3 ) adjacent section of the longitudinal gap ( 7 . 13 ) and / or one to the rudder horn element ( 3 ) adjacent section of the transverse gap ( 8th . 11 ) covering cover element ( 30 ) is provided.

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