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Ruder und Schlingerdämpfungsflosse für Wasserfahrzeuge Die Erfindung
betrifft ein zweiteiliges Ruder hoher Querkraft und geringen Drehmoments für Wasserfahrzeuge
und schwimmendes Gerät.
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Ruder werden als drehbare Platten oder Verdrängungskörper am Hinterschiff
von Wasserfahrzeugen angeordnet und'liefern bei Betätigung, also bei Anstellung
derselben unter einem vorgegebenen Ruderwinkel, eine hydrodynamische Querkraft,
die am Ruder und demzufolge am Schiffsende angreift, wodurch ein zum Steuern des
Schiffes erforderliches Steuermoment wirksam wird.
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Die hydrodynamische Ruderquerkraft bewirkt bezüglich
der
Ruderdrehachse ei@ Ruderdrehmoment, welches von der Rudermaschine aufzubringen ist.
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Zur Erzeugung hoher Ruderquerkräfte sind zwei- oder mehrteilige Ruder
der Luftfahrt und dem Schiffbau bekannt. Derartige Ruder wurden bereits in der Mitte
des letzten Jahrhunderts von LUMLEY vorgeschlagen (s.WHITE: "Handbuch für Schiffbau",
1879, S. 653 ff.). Die ausfahrbaren Landeklappen der Flugzeuge ("flaps") (s.z.B.
ABBOTT & DOENHOFF: "Theory of wing sections"), das sogen.
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BECEER-Ruder und das "flapped rudder" (s."Prinnples of Naval Architecture"
- MANDEL: ship manoeuvring and control") und die neueren Arbeiten von ENGLISH, ROWE,
BAIN:" Some manoeuvring devices for use at zero and low ship speed", die den derzeitigen
Stand der modernen Ruderforschung vermitteln, nutzen den Hochauftriebseffektt der
bei mehrgeteilten Tragflügeln bzw. Rudern auftritt, wenn das hintere Ruderteil stärker
als das vordere Ruderteil gegen die Strömungsrichtung angestellt wird. Derartige
Konstruktionen sind als "Hochleistungsruder" bekannt und der Entwicklung von Sonderrudern
mit derartigen Eigenschaften wird in jüngerer Zeit international intensiv nachgegangen.
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Mit zunehmender Schiffsgröße und Schiffsgeschwindigkeit ist eine erhebliche
Zunahme der Rudermaschinengrößen verzeichnen. @ie Momente der Rudermaschinen erreiche@
heute bereits Größenordnungen von 1200 mMp ... 150@ @ (zum Vergleich NS. "OTT@ HAHN"
30 mMp). Bei mehrtei@@@ Hochauftriebsrudern bisheriger Konstruktion ist das Ruderdrehmoment
noch grä@er als bei einem Einfachv@@ drängungsruder gleicher Ruderl@te@alfläche.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ruderdrehmoment zu verringern,
gleichzeitig die Vorzüge des mehrteiligen Ruders zu nutze.
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Das gleiche gilt auch für eine Stabilisierungsflosse . Zur Lösung
dieser Aufgabe wird ein zweiteiliges Verdrängungsruder mit einer stufenförmigen
Ausbildung der beiden Ruderteile im Bereich ihrer Trennungslinie vorgeschlagen,
wobei die Ruderteile an ein Ruderschaftsystem angeschlossen sind, das aus einer
mit dem einen Ruderteil verbundenen Hohlwelle und einer konzentrisch in dieser angeordneten
mit dem zweiten Ruderteil verbundenen Vollwelle besteht. Die Einzeldrehmomente haben
bei Ruderbetätigung entgegengesetztes Vorzeichen und können dem Betrage nach durch
geeignete Wahl des Flächenverhältnisses beider Ruderteile und/oder durch unterschiedlichen
Anstellwinkel derselben beliebig beeinflußt werden. In einer Rudermaschine werden
die Einzeld rehmomente hydraulisch und/oder mechanisch überlagert und die Anstellwinkel
beider Ruderteile bewirkt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung derErfindung weist der eine der
beiden Ruderteile einen oberen auskragenden die Hohlwelle des Ruderschaftsystems
tragenden Abschnitt auf, der unter Ausbildung eines stufenförmigen Abschnittes in
einen schmäleren unteren Abschnitt übergeht, während der andere Ruderteil einen
oberen schmäleren Abschnitt aufweist, der über einen dem Verlauf des stufenförmigen
Abschnittes des ersten Ruderteils entsprechenden stufenförmigen Abschnitt in einen
breiteren unteren Ruderabschnitt übergeht, an den das freie Ende der in der Hohlwelle
des Ruder schaftsystems geführten Vollwelle angeschlossen ist.
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Die beiden Ruderteile ergänzen sich zu der Form eines Trapezes oder
eines Rechtecks.
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Nach einem weiteren Merkmal der erfindung erfolgt die Lagerung des
Ruderschaftsystems durch eine Hackenlagerung und/oder eine Ruderschafthalslagerung.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt,
und zwar zeigen: Fig. 1 ein zweiteiliges Ruder mit einem Ruderschaft system in einer
Seitenansicht mit Darstellung der Profildickenform, Fig. 2 das zweiteilige Ruder
mit einer stufenförmig verlaufenden Trennungslinie zwischen den beiden uderteilen
in einer Seitenansicht, Fig. 3 und 4 waagerechte Schnitte gemäß Linie III-III und
IV-IV in Fig. 2 bei Mittschiffsruderlage und Fig. 5 und 6 horizontale Schnitte gemäß
Linie III-III und IV-IV in Fig. 2 bei angestelltem Ruder.
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Bei den in Fig. 1 und r dargestellten bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäß ausgebildeten
Ruders besteht dieses aus zwei
Ruderteilen, dem Kopfruder lo und dem Schwanzruder 11. Das zweiteilige Ruder lo,ll
weist einen mehrfachen Knick im Bereich der Trennungslinie auf und ist an ein Ruderschaftsystem
angeschlossen, welches aus einer Hohlwelle 20 und einer in der Hohlwelle 20 konzentrisch
verlaufenden Vollwelle 21 besteht. Die Hohlwelle 20 ist'mit dem Schwanzruder 11
und die Vollwelle 21 mit dem Kopfruder lo verbunden.
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Das Schwanzruder 11 weist einen oberen auskragenden -die Hohlwelle
20 tragenden Abschnitt lla auf, der unter Ausbildung eines stufenförmigen Abschnittes
12 in einen schmäleren unteren Abschnitt lib übergeht.
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Das Kopfruder 1o weist im Bereich der Trennungslinie zwischen den
beiden Ruderteilen io,l1 ein dem Trennungslinienprofil des Ruderteils 11 entsprechendes
Profil auf. Hiernach ist das Kopfruder 1o mit einem oberen schmäleren Abschnitt
loa versehen, der ebenfalls unter Ausbildung eines stufenförmigen Abschnittes, der
dem Verlauf des stufenförmigen Abschnittes 12 des Ruders 11 entspricht, in einen
unteren breiteren Abschnitt lob übergeht.
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Der Ruderteil lo ist mit dem freien Ende der Vollwelle 21, die in
der Hohlwelle 20 geführt ist, befestigt. Die beiden Ruderteile lo,11 ergänzen sich
zur Form eines Trapezes oder Rechtecks. Entgegen dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten
Verlauf der-Trennungslinie zwischen den beiden Ruderteilen 10,11 besteht auch die
Möglichkeit einer anderen Ausgestaltung der Trennungslinie, beispielsweise in Form
eines mehrfachen Knicks.
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Die Lagerung des Ruders erfolgt in einer am Schiffsrumpf angeformten
und mit 25 bezeichneten Hacke und/oder im Ruderschafthalslager 26. Bei der in Fig.
2 dargestellten Ausführungsform ist der Ruderteil lo in der Hacke 25 gelagert.Es
besteht jedoch auch die Möglichkeit, eine Lagerung der beiden Ruderteile lo,11 in
der Weise vorzunehmen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die beiden Ruderteile
10,11 sind über ein Getriebe 27 miteinander verbunden. Die Rudermaschine weist vorzugsweise
zwei Zahnräder und ein Ritzel auf, wobei je ein Zahnrad an die Vollwelle 21 und
an die Hohlwelle 20 des Rud er schaft systems angreift, während das Ritzel an die
Antriebswelle der Rudermaschine angeschlossen ist. Zur Lagerung des aus Vollwelle
21 und Hohlwelle 20 bestehenden Ruderschaft systems können Gleitlager, Wälzlager,
Kugellager und Nadellager handelsüblicher Konstruktion Verwendung finden.
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Wird der Ruderteil 10 auf den Winkelangestellt, so folgt der Ruderteil
11 auf den WinkelS = i .
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im gleichen Drehsinn. Die von der Beaufschlagung der Ruderteile lo,11
bewirkten Drehmomente haben entgegengerichteten Drehsinn bei etwa gleicher Momentencharakteristik.
Bei entsprechender Dimensionierung des Getriebes und des Lateralflächenverhältnisses
von Sopf- und Schwanzruder 10,11 ist es möglich, das resultierende, von der Rudermaschine
aufzubringende Drehmoment zu minimieren und optimale Auftriebsbeiwerte eines "Ruders
mit angelenkter Klappe" zu erreichen. Die Fig. 3 bis 6 zeigen Profil schnitte bei
folgenden Anstellwinkeln :α und ß: Geradeausfahrt : α = 0, ß = 0 und
Steuerbordruderlage α = 20, ß8 40, d.h. i = 2.
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Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten zweiteiligen Ruder, welches
an ein System von konzentrisch angeordneter Hohl- und Vollwelle angeschlossen wird,
können gegenüber konventionellen mehrteiligen Rudern sowohl das resultierende Ruderdrehmoment
beliebig reduziert als auch die Vorteile des mehrteiligen Ruders als Hochauftriebserzeuger
genutzt werden.
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Hierdurch ist es möglich, ein Ruder hoher Wirksamkeit mit Rudermaschinen
wesentlich geringeren Drehmoments als bei einteiligen Verdrängungsrudern zu betreiben.
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Patentansprüche: