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Leichtbau-Ruderanlage für Schiffe Die Erfindung betrifft einen Ruderschaft
und seine Verbindung mit dem Ruderblatt für Schiffe aller Art.
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Der Ruderschaft leitet bei allen Rudern das Drehmoment der Rudermaschine
zum Ruderblatt bzw. umgekehrt. In unterschiedlichem Maße dient er darüberhinaus
zur Aufnahme von Biegemomenten, die durch die am Ruder angreifenden Wasserkräfte
erzeugt werden.
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Bei dem Typ des Vollschweberuders ist dies die für die Bemessung des
Ruderschaftes maßgebende Beanspruchung.
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Die Verbindung zwischen Ruderschaft und Ruderblatt muß die erwähnten
Dren- und Biegemomente gleichfalls übertragen, sie muß aber auch leicht lösbar sein,
um Bau und Instandhaltung der oft sehr großen und schweren Einzelteile zu ermöglichen.
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Es ist der derzeitige Stand der Technik, daß der Ruderschaft kreisrunden
Querschnitt hat, er ist in fast allen Fällen massiv aus einem Schmiede- oder Gußstück
gearbeitet. Ganz vereinzelt wird er hohlgebohrt, andere Ausführungen sind nicht
bekannt, insbesondere sehen auch die Regeln der Schiffbau-Klassifikationsgesellschaften
keine anderen Bauweisen vor (vgl. z.B.
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Germanischer Lloyd "Vorschriften für Bau und Klassifikation von stählernen
Seeschiffen??, Ausgabe 1973, Band I, Abschnitt 14).
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Diese Ausführung hat folgende Nachteile die umso mehr ins Gewicht
fallen, äe höher die Biegungsbeanspruchung des Schaftes ist a) Ein kreisrunder Schafft,
insbesondere wenn er voll ist, ist für die Aufnahme von Biegungsbeanspruchungen
sehr ungünstig,
da das Material in der Nähe der neutralen Faser
konzentriert ist, wo die Spannungen gering sind, bzw. sogar verschwinden.
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Daher ist ein solcher Schaft sehr schwer und trotzdem relativ biegeweich,
was weiter zur Folge haut, daß man bei den meist verwendeten Gleitlagern mit beträchtlichen
Kantenpressungen rechnen muß.
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b) Als Schmiede- oder Guß stücke haben solche Ruderschäfte sehr lange
Lieferfristen und die Zahl der Lieferanten ist begrenzt.
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Dadurch kommt es immer wieder zu Terminschwierigkeiten.
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c) Begründet durch a) und b) ist ein solcher Schaft sehr teuer.
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Die lösbare Verbindung zwischen Ruderschaft und Ruderblatt wird nach
dem derzeitigen Stand der Technik entweder durch eine Kegel- oder eine i.a. horizontal
geteilte Flanschkupplung hergestellt. Andere Ausführungen werden von den Regeln
der Klassifikationsgesellschaften nicht in Betracht gezogen (vgl. Germanischer Lloyd,
a.a.O.).
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Eine Kegelkupplung ist zur Ubertragung auch großer Biegemomente geeignet,
sie ist aber verhältnismäßig schwer und verlangt eine sehr genaue Bearbeitung der
Kupplungshälften.
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Die Flanschkupplung ist zur Aufnahme größerer Biegemomente unzweckmäßig,
da die Kupplungsbolzen, die dicht an der Längsschiff sachse sitzen müssen, um ihre
Kraft über den Schaftflansch auf -den Schaft selbst zu übertragen, -sehr hohe Kräfte
auf zunehmen hätten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ruderschaft zu entwickeln,
der den auftretenden Beanspruchungen besser angepaßt und daher leichter und biegesteif
er ist, und der auch
einfacher zu fertigen ist. Die Kupplung mit
dem Ruderblatt muß auf die Gegebenheiten des neuen Schaftes abgestimmt sein, sie
soll ebenfalls einfach zu fertigen sein.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der. Ruderschaft
als Kastenträger mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgeführt wird dessen
Gurt- und Stegquerschnitte den in jeder Höhe wirkenden Biege-, Schub- und Torsionsbeanspruchungen
angepaßt werden können. Er trägt an den Lagerstellen horizontale Platten an denen
die Lagerinnenteile befestigt sind. Der Lagerdurchmesser richtet sich nach der Diagonalen
des jeweiligen Kastenquerschnittes, die Lagerbauweise selbst ist frei wählbar.
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Der Kastenschaft eignet sich besonders für die Verwendung im Zusammenhang
mit Vollschweberudern, er wird deren Anwendung in manchen Fällen überhaupt erst
ermöglichen. Es wird in diesem Fall eine horizontal geteilte FLanschkupplung besonderer
Bauweise vorgesehen. Der Flansch wird dabei durch eine relativ dünne Kupplungsplatte
gebildet die gleichzeitig die horizontale Platte des unteren Ruderschaftlagers darstellt
und den Kastenschaft nach unten abschließt. Die Verbindung zwischen Kastenschaft
und Ruderblatt wird durch Kupplungsbolzen hergestellt.
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Deren Anzahl und Durchmesser werden so bemessen, daß ein möglichst
großer Materialquerschnitt möglichst weit von der Längsschiffsachse entfernt angeordnet
wird. Das führt i.a. beiderseits auf einen dicken Bolzen genau auf der Querachse
der Kupplung und je einen etwas dünneren Bolzen davor und dahinter, jedoch so dicht
wie möglich an dem ersten Bolzen plaziert. Die Bolzen übertragen ihre Kraft aber
nicht auf die Kupplungsplatte sondern
auf sog. Schubstücke, die
sie ihrerseits durch Schub direkt auf die Stege des Kastenträgers übertragen. Zu
diesem Zweck sind diese Stege über die Gurte des Schaftes hinausgeführt und es sind
ggbfs-auch noch zusätzliche, u.U. partielle Stege im Schaft vorzusehen. Die Kupplungsbolzen
gehen durch Bohrungen mit großem Spiel, sie übertragen daher nur Zugkräfte. Das
Drehmoment wird zwischen Schaft und Ruderblatt durch mindestens zwei besondere Paßbolzen
weitergeleitet. Diese sollen erfindungsgemäß keine Zugkräfte aufnehmen. Sie sitzen
in der oberen Kupplungsplatte und werden durch Schrauben oder dgl. auf ihren Sitz
gedrückt und am Kippen gehindert. Erfindungsgemäß haben die Paßbolzen eines Ruders
verschieden lange Einführungskegel.
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Kupplungsplatte, Schubstücke und Löcher für die Paßbolzen wiederholen
sich sinngemäß am Ruderblatt.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin
a) Der Ruderschaft hat nur etwa das halbe Gewicht eines konventionellen Schaftes.
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b) Die Steifigkeit des Kastenschaftes liegt bedeutend über der eines
konventionellen Schaftes, wodurch bei Gleitlagern (wie sie vielfach verwendet werden)
die Kantenpressungen vermindert werden. Deshalb kann bei diesen ein höherer mittlerer
Flächendruck zugelassen werden - wodurch sie kleiner und billiger werden - als bei
vergleichbaren Lagern von konventionellen Schäften.
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c) Jede Werft kann die Schäfte, wenn sie sie in Schweißbauweise erstellt,
für die von ihr gebauten Schiffe selbst fertigen.
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d) Die großflächigen Kupplungsplatten können dünn-und leicht
weil
sie nur auf Schub in ihrer Ebene beansprucht werden.
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e) Bei der Fertigung der Kupplung kommen nur sehr einfache Genauigkeitsbearbeitungen
vor (Plandrehen der Kupplungsplatten, Aufreiben der Paßbolzenlöcher), wodurch die
Fertigung einfach wird.
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f) Im Ruderblatt sind keine besonderen Öffnungen mit Verschlußplatten
notwendig, um die unteren Enden der Paßbolzen zugänglich zu machen. Solche Öffnungen
stellen sonst Schwächungen des Ruders dar und sind in der Fertigung aufwendig.
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g) Montage und Demontage des Ruderblattes sind ebenfalls einfach weil
ga) die Kupplungsbolzen in ihren Führungslöchern reichlich Spiel haben, gb) die
Paßbolzen nur von einer Seite montiert werden, gc) infolge der unterschiedlichen
Länge der Führungskegel der Paßbolzen jeweils nur eine einzige Stelle des Ruderblattes
genau auf die entsprechende Stelle des Schaftes ausgerichtet werden muß.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung niedergelegt
und wird im folgenden beschrieben Fig 1 zeigt eine Ansicht des Kastenschaftes (1)
in Schiff slängsrichtung. (2) ist die horizontale Platte des unteren Ruderschaftslagers,
gleichzeitig die schaftseitige Kupplungsplatte der Ruderkupplung, (3) der Lagerkranz
des gleichen Lagers.
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(4) ist die horizontale Platte und (5) der Lagerkranz des oberen
Lagers. Die Teile (2) bis (5) sind je nach Art der Lagerausführung abzuwandeln.
(6) und (7) sind die Verbreiterungen der Kastenstege (8) bzw. Zusatzstege (9), bei
letzteren führt die Bezuglinie zu ihrer oberen Begrenzung. Die Mittellinien der
Kupplungsbolzen sind mit (io) und (ii) bezeichnet, die Bolzen selbst sowie die Schubstücke
sind nicht dargestellt. (12) ist die Schaftverlängerung an der die Rudermaschine
angreift.
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Fig. 2 gibt einen Schnitt in der Ebene AB durch den oberen Teil des
Kastenschaftes wieder, (13) sind die Gurte desselben.
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Fig. 3, in größerem Maßstab als die Fig. 1 und 2, ist der Schnitt
CD aus Fig. 1 und zeigt insbesondere die Lage der Zusatzstege und der an sie angeschlossenen
Schubstücke (14) sowie der Löcher (15) für die Paßbolzen. Kupplung und Paßbolzen
selbst sind der Übersichtlichkeit wegen auch hier nicht dargestellt.
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Fig. 4, im Maßstab von Fig. 1 und 2, stellt einen Querschiffsschnitt
durch den oberen Teil des Ruderblattes dar, Schnitt GH aus Fig. 5. Es sind : (16)
die Kupplangsplatte des Ruderblattes und (17) dessen Schubstücke, (18) die Stegverbreiterungen
und (19) ein Steg des Ruderblattes. (20) ist die Außenhautbeplattung des Ruderblattes.
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Fig. 5, im Maßstab von Fig. 3, zeigt den Schnitt EF aus Fig. 4, (21)
sind die Löcher für die Paßbolzen inder Kupplungsplatte des Ruderblattes.
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Die folgenden Fig. 6 und 7 sind maßstäblich weder untereinander noch
auf die vorhergehenden Fig. abgestimmt.
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Fig. 6 gibt einen Kupplungsbolzen (22) mit Mutter (23) wieder.
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Fig.7 stellt einen Paßbolzen (24) dar. Er wird durch die Schrauben
(25) auf seinen Sitz gedrückt. Das Maß (26) ist bei den Paßbolzen eines Ruders unterschiedlich
ausgeführt.