DE2820355C2

DE2820355C2 - Ruder für Wasserfahrzeuge und schwimmendes Gerät

Info

Publication number: DE2820355C2
Application number: DE2820355A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Brix; Claus Dipl.-Ing. 2050 Hamburg Jastram; Peter Dipl.-Ing. 2057 Wentorf Jastram; Friedrich Dipl.-Ing. 2070 Ahrensburg Weiß
Original assignee: Jastram-Werke Kg 2050 Hamburg De GmbH
Current assignee: Jastram-Werke Kg 2050 Hamburg De GmbH
Priority date: 1978-05-10
Filing date: 1978-05-10
Publication date: 1984-02-02
Also published as: PL119469B1; DE2820355A1; GB2021062A; NO148104B; FI67521C; DK191079A; DD143510A5; PL215494A1; NO148104C; DK155583B; DK155583C; NO791536L; JPS54151294A; SE7903806L; BR7902842A; FI67521B; GB2021062B; ES250503U; FI791381A; US4307677A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Ruder für Wasserfahrzeuge und schwimmendes Gerät mit einer unabhängig vom Hauptruder verschwenkbaren Flosse.

Wasserfahrzeuge und schwimmendes Gerät sind stationär positionierte oder fahrende Verdrängungskörper und Strukturen, Offshore-Plattformen und Bohrinseln. Auch geschleppte Fahrzeuge, wie z. B. Transportpontons oder Leichter und Schwimmdocks zählen zu den Wasserfahrzeugen und zu den schwimmenden Geräten.

Es ist bekannt, daß etwa Vj der Ruderwirkung an der Saugseite und etwa V₃ der Ruderwirkung an der Druckseite erzeugt werden. Je nach Seitenverhältnis des Ruders und der Anordnung im oder außerhalb des Propellerstrahles tritt eine Saugseitenablösung bei 15° bis 35° Ruderwinkel ein.

Dem Schiffsruder steht im allgemeinen nur eine begrenzte Lateralfläche zur Verfügung. Oben ist es durch die Gillungslinie und unten durch einen Mindestabstand zur Basis hin der Höhe nach beschränkt. Einer Verlängerung stehen die Hinterkante des Schiffes und Minimalfreischläge zum Propeller entgegen, sowie der nachteilige, hydrodynamische Einfluß langer Ruder auf den Gradienten der Ruderkraft als Funktion des Ruderwinkels. Die Vergrößerung der Lateralfläche allein ist also nicht immer ein geeigneter und gangbarer Weg zur Erhöhung der Ruderkräfte. Außerdem würden dabei die Anhängewiderstände, das Stahlgewicht und die Rudermomente erheblich größer. Die Propulsionseigenschaften verschlechtern sich wegen der damit zwangsläufig anwachsenden Profildicken.

Bekannt ist ein Ruder mit einer mittels einer Antriebseinrichtung verstellbaren Flosse für Wasserfahrzeuge, bei dem die Antriebs- und Verstelleinrichtung für die Flosse in dem Ruderblatt oder in der Flosse angeordnet ist. Wesentlich ist bei dieser bekannten Ausführungsform, daß das Ruderblatt mit einer unabhängig von diesem verschwenkbaren Flosse versehen ist, die mittels Verriegelungseinrichtungen feststellbar ist (DE-GM 76 39 202).

Es ist ferner ein Verfahren zur Erzeugung des Quertriebs an Quertriebskörpern bekanntgeworden, bo nach dem an Quertriebskörpern der Quertrieb dadurch erzeugt wird, daß der Antrieb aufgrund von Wirkungen nach Art des Magnuseffektes mittels sich um sich selbst bewegender Flächen oder mittels Flächen erfolgt, deren Haut um die Fläche umläuft, und die in der Strömung eines Mediums, z. B. Luft oder Wasser oder eines sonstigen beliebigen Mediums, arbeiten, wobei dieses Arbeiten der Quertriebskörper in dem Medium derart erfolgen kann, daß das Medium durch den Quertriebskörper gegen den Quertriebskörper bewegt wird, also durch den Quertriebskörper eine Strömung erzeugt wird, oder in dem durch eine gegebene Strömung ein Körper in der Strömung bewegt wird oder auch, in dem beides zugleich der Fall ist, wodurch der Quertrieb an in der Strömung arbeitenden Körpern oder Flächen erzeugt werden soIL Dieses Verfahren schließt auch die Verwendung von Rotoren bei Rudern für Schiffe mit ein, wobei die Rotoren auf der Unterdruckseite in Richtung der Anströmung umlaufen. Des weiteren ist eine Anordnung von umlaufenden Flächen an der Vorderkante des Ruders vorgesehen (DE-PS 4 20 840).

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ruder für Wasserfahrzeuge und schwimmendes Gerät, welches bei Dienstgeschwindigkeiten wie ein normales Einkörper-Ruder betrieben wird und welches bei Bedarf und reduzierter Fahrt in Gefahrengebieten und begrenzten Gewässern durch Aktivierung von Ruderelementen in ein Hochleistungsruder mit erhöhter Druckseitenwirkung und mit einer Saugseitenbeeinflussung überführbar ist, und somit ein Höchstleistungsruder mit Einrichtungen zur Verhinderung einer Strömungsablösung an stark gekrümmten Flächen und Profil-Knickstellen mit der Möglichkeit, große Profil-Anstellwinkel und sehr stark gekrümmte Profil-Skelettlinien ohne Saugseitenablösung zu verwirklichen, zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Ruder für Wasserfahrzeuge und schwimmendes Gerät gemäß der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäß zwischen dem Hauptruder und der Flosse oder zwischen dem Hauptruder und der Flosse und/oder zwischen dem Hauptruder und einem diesem vorgeschalteten festen Bauwerk, wie Leitkopf, ein an sich bekannter Rotor angeordnet ist, der saugseitig in Richtung der Anströmung umlaufend antreibbar ist.

Der Vorteil eines derart ausgebildeten Ruders besteht darin, daß das Ruder mit von innen angetriebenen und abschaltbaren Elementen versehen ist. Diese zusätzlich aktivierten Elemente bestehen aus Rotoren zur Saugseitenbeeinflussung und aus Flossen zur Erhöhung der Druckseitenwirkung. Ein derartiges Hochleistungsruder verlangt keine besonderen Verstärkungen der Anschlußteile des Ruders und im Schiff, da es bei Dienstgeschwindigkeit als konventionelles Einkörper-Ruder betreibbar ist. Bei Kursfahrt kann sogar nur mit der Flosse gesteuert werden, wobei, wenn das Hauptruder arretiert ist, dieses als zusätzliches Totholz wirkt und somit die Kursstetigkeit wesentlich erhöht werden kann. Erst bei niedrigeren Schiffsgeschwindigkeiten, wenn die Ruderwirkung bekanntlich stark abnimmt, werden Rotor und Flosse aktiviert, so daß die volle Wirkung des Hochleistungsruders ausgenutzt wird. Liegt ein blockiertes Hauptruder nicht in der Mittschiffsposition, kann die dadurch entstehende unerwünschte Ruderwirkung durch umgekehrten Rotordrehsinn zumindest teilweise aufgehoben werden, um das Steuern mit der Flosse zu erleichtern. Ein übergroßer Ruderwinkel von mehr als 35° erweist sich außerdem als besonders vorteilhaft. Ein derart ausgebildetes Ruder ist gegenüber einem einfachen Flossenruder weit überlegen, da mit ihm Kraftumlenkungen von bis zu 90° durchführbar sind, d. h. bei Zuhilfenahme des Bugstrahlruders kann ein Schiff traversieren, ohne Fahrt voraus aufzunehmen, zumal traversieren nur mit Heck-Querstrahlanlagen oder mit Azimut-Strahlern möglich war, also mit erheblich aufwendigeren und um

ein Vielfaches teureren Mitteln. Außerdem dienen bei dem Ruder die Rotoren zur Verhinderung der Strömungsablösung an stark gekrümmten Flächen und an ProfiMCnickstellen. An der mit der Strömung bewegten Seite des Rotors kann sich mangels Reibung keine Reibungsgrenzschicht aufbauen und es kann somit auch keine Ablösung erfolgen. So werden sehr große Profil-Anstellwinkel und sehr stark gekrümmte Profil-Skelettlinien ohne Saugseitenabiösung verwirklichbar.

Das Ruder stellt somit gegenüber den bisher bekannten Ruderanordnungen eine wesentliche Verbesserung dar, denn es trägt dazu bei, Gefahrensituationen zu beherrschen und verheerende Folgeschäden von Schiffskatastrophen ?m vermeiden, die zum Teil auf mangelnde Ruderwirkung oder Ruderausfälle zurückzuführen sind.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 ein aus einem Hauptruder mit angelenkter Flosse und einem vorgeschalteten Leitkopf, zwischen dem und dem Hauptruder ein Rotor angeordnet ist, bestehendes Ruder in einem horizontalen Schnitt,

F i g. 2 ein aus einem Leitkopf, einem Hauptruder und einer Flosse bestehendes Ruder, bei dem zwischen dem Leitkopf und dem Hauptruder sowie zwischen diesem und der Flosse je ein Rotor angeordnet ist, in einem horizontalen Schnitt und

F i g. 3 ein aus einem Hauptruder mit einer angelenkten Flosse bestehendes Ruder, wobei zwischen dem Hauptruder und der Flosse ein Rotor angeordnet ist, in einem horizontalen Schnitt.

In den F i g. 1 bis 3 sind verschiedene Ausführungsformen eines aus einem Hauptruder 21 bzw. 31 bzw. 41 mit einer unabhängig von diesem verschwenkbaren Flosse 22 bzw. 32 bzw. 42 bestehendes Ruder 10 für Wasserfahrzeuge dargestellt, wobei die Anströmrichtung durch Pfeile X angedeutet ist

Das in F i g. 3 dargestellte teilbalancierte Ruder kann als Spatenruder oder als Halbschweberuder ausgeführt sein, wobei die Lateralfläche des Ruders rechtwinklig bei konstantem dargestellten Profil sein kann; sie kann jedoch auch schiefwinklig ausgebildet sein, wobei sich das Profil entsprechend der Änderung der Länge nach im allgemeinen auch in der Dicke ändert. Auch eine Abrundung der Hinterkante der Höhe nach ist möglich.

Die an das Hauptruder 21 bzw. 31 bzw. 41 angeschlossene Flosse ist von innen angetrieben und abschaltbar.

Die F i g. 1 und 2 zeigen unbalancierte Ruder, die an ein festes Bauwerk, wie Leitkopf 24 bzw. 34 angeschlossen sind. Sind diese Bauteile freistehend und — wie dargestellt — profiliert ausgebildet, so handelt es sich um sogenannte Leitkopfruder. Ist das Bauteil der Hintersteven eines Schiffes oder eine feste Struktur einer Bohrinsel, einer Plattform oder eines schwimmenden Gerätes oder seines Auslegers, so handelt es sich um ein sogenanntes Skegruder. Auch diese Ruder können bezüglich der Lateralfläche rechteckig oder schiefwinklig gestaltet oder an der Hinterkante der Höhe nach abgerundet sein.

Zar Verbesserung der Strömungsumlenkung bei den Ausführungsformen entsprechend Fig.2 und 3 ist zwischen dem Hauptruder 31 bzw. 41 und seiner Flosse 32 bzw. 42 ein von innen angetriebener und abschaltbarer Rotor 33 bzw. 43 vorgesehen. Dieser Rotor läuft im eingezeichneten Drehsinn um, wenn das Ruder, wie dargestellt, zur Strömungsrichtung angestellt ist. Bei entgegengesetzter Anstellung ändert sich entsprechend auch der Rotor-Drehsinn.

Entsprechend den Ausführungsformen gemäß F i g. 1 und 2 ist dem Hauptruder 21 bzw. 31 der Leitkopf 24 bzw. 34 vorgeschaltet. Zwischen dem Hauptruder 21 bzw. 31 und dem Leitkopf 24 bzw. 34 ist dann ein Rotor 25 bzw. 35 angeordnet, dessen Drehsinn in Abhängigkeit von der Anstellung des Ruders zur Anströmrichtung sinngemäß wie bei den vorangehend beschriebenen rückwärtigen Rotoren 33 bzw. 43 gewählt sind. An der Saugseite muß sich die Rotoroberfläche in Richtung der Anströmung bewegen.

Sowohl die Rotoren als auch die Flossen sind mittels an sich bekannter Einrichtungen antreib- und abschaltbar. Die hierfür erforderlichen Einrichtungen können sowohl im Innenraum des Ruderkörpers als auch im Innenraum der Flosse als auch innerhalb des Rotors angeordnet sein. Flossenwinkel, Flossenlänge und Rotordrehzahl sind nach hydrodynamischen Gesichtspunkten dem jeweiligen Einsatzzweck angepaßt. Die selbsttätige Regelung sämtlicher Ruderelemente ist möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Rüder für Wasserfahrzeuge und schwimmendes Gerät mit einer unabhängig vom Hauptruder verschwenkbaren Flosse, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hauptruder (41) und der Flosse (42) oder zwischen dem Hauptruder (31) und der Flosse (32) und/oder zwischen dem Hauptruder (31; 21) und einem diesem vorgeschalteten festen Bauwerk, wie Leitkopf (34; 24) ein an sich bekannter Rotor (43; 33, 35; 25) angeordnet ist, der saugseitig in Richtung der Anströmung umlaufend antreibbar ist.