DE6606797U

DE6606797U - Antriebs-und steueranordnung fuer schiffe.

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Publication number: DE6606797U
Application number: DE6606797U
Authority: DE
Original assignee: Hydroconic Ltd
Current assignee: Hydroconic Ltd
Priority date: 1964-10-27
Filing date: 1965-10-27
Publication date: 1970-12-10
Also published as: NL6513831A; JPS494917B1; GB1131611A

Description

Patentanwälte Dipi.-ing. Walter Meissner Dipi.-ing. Herbert Tischer

BERUIN-GRUNEWALD MÜNCHEN

8 München 2, den 27. Juli I97o

Tal 71 Tj₁

Fernspr. SS OS 57

HINWEIS: Diese Unterlage (Beschreibung und Schutzanspr.} ist die zuletzt eingereichte; sie weicht von der Wortfass, y '%■ ursprünglich eingereichten Unterlagen ab. Die rechtliche Bedeutung der Abweichung ist nicht geprüf«. Die ursprünoi.cr e.ngereichten Unterlagen befinden sich in den Amtsakten. Sie können jederzeit ohne Nochweis eines rechtlichen Interesse: gebührenfrei eingesehen werden. Auf Antrag werden hiervon auch Fotofcopien oder Filmnegalive zu den übliatärPteSsXA geliersr G 6364 (6.69) Deutsches Patentamt, GebraadaanKferstsllc

Hydroconic Limited,
London /England

Antriebs- und Steueranordnung für Schiffe

Die Neuerung betrifft eine Antriebs- und Steueranordnung für Schiffe mit einer innerhalb einer festen Leitdüse arbeitenden Schiffsschraube.

Es4.st aus "Schiffsbautechnik" 1964, Seiter. $55 bis $60 bekannt, bei Schiffen mit einer innerhalb einer festen Leitdüse (Kort-Düse) arbeitenden Schiffsschraube in der Nähe des Düsenaustritts drei oder mehr in üblicher V/eise stromlinienförmig profilierte Ruderblätter vorzusehen, die gleichzeitig verstellbar sind und an senkrechten Achsen angeordnet sind. Gemäß einer bekannten Ausführungsform, dem sogenannten Hitzler-Dreiflächenruder, ist das mittlere Ruderblatt gegen das Düsenaustrittsende versetzt und kleiner dimensioniert. Bei einem maximalen Ruderausschlag, der bei dieser Ausführungsform 60° beträgt, strömt das Wasser, welches von der Druckseite des Mittelruders abläuft, nach der Seite des auf der Innenseite auf dem Drehkreis liegenden Seitenruders, wo Unterdruck auftritt. Hierdurch werden die Auftreffwinkel des Wassers auf die Seitenruder verkleinert und es wird ein Abreißen des Wasserstroms auf der Unterdrückst?ite auch bei großen Ruderausschlägen vermieden (vgl. "Het Ship" Nr. 18 vom 29.8.195o).

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Gemäß weiteren Ausführungsformen dieses otandes der ΐ-echnik kann das Ivdttelruder nach außen, vom Düsenaustrittsende weg, gegenüber den Seitenrudern versetzt anreordnet sein oder die drei Ruder liegen im gleichen Abstand vom Jüaenaustrittsende. Hierbei wird durch eine öeilzug-Kuderanlage dafür gesorgt, daß die Stellung des Mittelruders dem jeweiligen Strömungsverlauf entspricht und sich nicht derart mit den außerhalb des unmittelbaren Leitdüöenber-eichs angeordneten Seitenrudern bewegt, daß alle Ruder parallel in jeder Stellung stehen, ausgenommen der Geradeausfahrtstellung (Jenckel-Ruder).

Jie bekannten Ruderanlagen sind insbesondere für Schiffe geeignet, die nicht besonderen .Belastungen ausgesetzt sind. Bei unter hohen Schlupfbedingungen arbeitenden bchiffen, wie Hochseeschleppern, sollen jedoch im allgemeinen große Schrauben mit entsprechend großen Leitdüsen vorgesehen werden. Zur vollen Abdeckung und Ablenkung des Schraubenstrahls beim Steuern müssen die Ruderblätter entsprechend vergrößert werden oder der Schraubendurchmesser muß durch "Verkleinerung, die aber die Leistungsfähigkeit des Schiffes beeinträchtigt, der Rudergröße angepaßt werden« Bei den bekannten Ruderanlagen geht ein Teil der Energie des Schraubenstrahls verloren, der für den Antrieb und die Manövrierfähigkeit des Schiffes genutzt werden könnte. Insbesondere ist eine gute Steuerung von Schiffen mit hoher Leistung, die mit voller Kraft arbeiten können, ohne sich dabei wesentlich vorwärtszubewegen, wie Schleppern, mit den bekannten Ruderanlagen in Verbindung mit einer festen Leitdüse nicht möglich.

Aufgabe der Neuerung ist es, das Steuern von Schiffen dieser Art, wie Schleppern, mit festen Leitdüsen zu verbessern und gleichzeitig das Rudermoment im Vergleich zu den bekannten Ruderanlagen zu reduzieren sowie bisher verlorene Energie aus dem Schraubenstrahl zu gewinnen«

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Die Antriebs- und steueranordnung für Schiffe, insbesondere »schlepper, mit einer innerhalb einer festen Leitdüse arbeitenden Schiffsschraube und wenigstens drei in der Nähe des Düsenaustritts angeordneten, gleichzeitig verstellbaren, stromlinienförmig profilierten Ruderblättern mit senkrechten Achsen im gleichen Abstand voneinander und vom Düsensustritt mit einem maximalen Huderausschlag von 60° ist neuerungsgemaß dadurch gekennzeichnet, daß die Huderblätter unmittelbar am Düsenaustritt derart angeordnet sind, daß sie den größten Teil oder den ganzen Drall des Wasserstrahls der Schraube aufnehmen, wobei si© derart miteinander gekuppelt sind, daß sie gemeinsam geschwenkt werden und daß beim maximalen Huderausschlag kaskadenartig die Vorderkante Jedes Ruderblattes mit der Hinterkante des benachbarten Ruderblattes fluchtet.

Da sich das Gesamtdrehmoment bei einer bestimmten Wirkung umgekehrt wie die Quadratwurzel aus der ^ahl der Ruderblätter bei konstanter Ruderblattfläche ändert, führt eine neuerungsgemäße Anordnung zu einem beträchtlich verminderten Drehmoment im Steuergetriebe.

Wesentlich für das gewünschte Arbeiten der Antriebs- und Steueranordnung für Schiffe gemäß der Neuerung ist^die Kombination aus der in einer festen Leitdüse arbeitenden Schiffsschraube, einer Zahl von wenigstens drei Ruderblättern, die in einer gleichen senkrechten Ebene unmittelbar am Düsenende im gleichen Abstand davon angeordnet sind, die Kupplung der Ruderblätter derart, daß sie alle gleichzeitig durch gleiche Ruderwinkel schwenken lassen, die Tatsache, daß die Ruderblätter selbst beim maximalen Ruderausschlag von 60° innerhalb des Düsenaustritts liegen und die kaskadenartige Anordnung beim maximalen Suderausschlag, wobei die Vorderkante jedes Ruderblatts mit der hinterkante des benachbarten Ruderblatts fluchtet, was die Wasserableitung auf die Unterdruckseite der Ruderblätter ermöglicht und verhindert, daß der Wasserstrom dort abreißt»

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Zwar ist aus der US-Patentschrift 2 2 öl 859 bekannt, daß bei einer* Schiffsantriebs- und -steueranordnung die Schraube zwischen zwei Leitflächen läuft, die eine Art Tunnel bildet, wobei zwei Ruderblätter am Tunnelaustritt vorgesehen sind β Die Ruderblätter nehmen jedoch nicht den gesamten Drall des fachraubenstrahls auf, insbesondere nicht beim maximalen Ruderausschlag, und sind nicht derart kaskadenförmig angeordnet ^ daß bei maximalem Ruderausschlag die Vorderkanten des einen Ruderblatts mit der Hinterkante des anderen fluchtet. Außerdem wirkt die tunnelartige Schraubenverkleidung ganz anders wie f| eine Leitdüse, weil oberhalb des Tunnels keine s'/asserzirkulation möglich ist, da die Tunneldecke vom Schiffsrumpf gebildet wird, und unterhalb ebenfalls keine Wasserzirkulation möglich ist, da der Tunnelboden offen ist. Diese Anordnung ist daher insbesondere für Schlepper, die ohne eigene Vorwärtsbewegung mit voller Kraft arbeiten können müssen, ungeeignet* Das System wird daher in der Praxis nicht mehr gebaut.

Aus der US-Patentschrift 3 1o1 693 ist eine Antriebs- und Steueranordnung für Schiffe bekannt, wobei drei Ruderblätter hinter der Schraube angeordnet sind. Jedoch ist das Mittelruder nach außen versetzt angeordnet und die Ruderblätter sind nicht um den gleichen Ausschlagwinkel verschwenkbar. Es befin- Wj det sich nur das Mittelruder im unmittelbar von der Schraube ausgehenden Wasserstrahl. Eine Leitdüse ist bei dieser Anordnung nicht vorgesehen. Es wird auch mit dieser Anordnung nicht annähernd der gleiche Wirkungsgrad und die gleiche Manövrierfähigkeit wie neuerungsgemäß erreicht, insbesondere bei Schleppern., Wie gefunden wurde, ist es im Gegensatz zur Lehre des Standes der Technik wesentlich, durch eine kaskadenartige Anordnung der Ruderblätter beim maximalen Ruderausschlag zu verhindern, daß der Wasserstrom auf der Unterdruckseite der Ruderblätter abreißt« Dies ist gemäß der US-Patentschrift 3 1o1 693 nicht möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung sind am Düseneintritt in gleicher Weise Ruderblätter im gleichen Ab-

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• stand voneinander in einer Reihe, querschiffs gesehen, ebenfalls so angeordnet, daß beim maximalen Ruderausschlag die ' Vorderkante jedus Ruderblatts mit der Hinterkante des benach-

\ barten Ruderblatts fluchtet. Ruderblätter, die insbesondere beim Rückwärtsfahren eine wirksame Steuerung erlauben, sind an sich Qus der US-Patentschrift 2 2o1 859 bekannt, wobei es sich Je-[ doch nicht um eine Leitdüse handelt und ebenfalls die neuerungs- ! gemäß vorgesehene Anordnung nicht bewerkstelligt wird, .aus der US-Patehtschrift 3 oo9 ^35 ist ferner btfi Schiffsschrauben mit j einer Leitdüse bekannt, Ruderblätter am Düseneintritt vorzu-F ' sehen. Diese sind um eine Mittelachse schwenkbar, werden aber nicht im gleichen Anstellwinkel geschwenkt und sind darüber hinaus auf Grund ihrer Größe durch die Schraubenwelle daran gehindert, einen größeren Ruderausschlag wie 4-0° durchzuführen.

Neuerungsgemäß soll beim Schwenken der Ruderblätter nach Backbord oder Steuerbord die Vorderkante des einen Ruderblatts, längsschiffs gesehen, durch die Hinterkante des nächsten Ruderblatts überdeckt sein, so daß kein geradliniger Durchfluß möglich ist und der ganze Strom durch die kaskadenartige Anordnung der Ruderblätter hindurchgehen muß und in Richtung der Ruderblattflächen austritt. Es wird hierdurch ein hoher Steuerwirkungsgrad erreicht. Stoßverluste werden im Vergleich zur Benutzung eines Einzel- oder Doppelruders vermindert. Die Ruderblätter selbst können von sehr einfacher Bauart mit entsprechend leichten, oberen und unteren Lagern im Vergleich zu denen eines normalen Ruders sein.

Bei einer Ausführungsform der Neuerung wird das Biegungsmoment, das durch den "Auftrieb" an jedem Ruderblatt erzeugt wird, durch eine waagerechte Traverse vermindert, die über den Düseneintritt bzw. Düsenaustritt hinweg angeordnet ist und Lager für die Ruderblätter enthält, wodurch deren Abstützweite halbiert wird. Bei einer anderen Ausführungsform können die Zapfen der einzelnen Ruderblätter durch die Düse hindurch nach oben in

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einen Puderkasten hineinragen, wo sie miteinander gekuppelt sind, so daß eine selbständige Antriebs- und Steueranordnung mit Leitdüse gebildet wird, die für sich aufgebaut und dann an einem bchiff angebracht werden kann, ohne die Ruderausrichtung zu beeinträchtigen.

Um ein Herausziehen der Schiffsschraube aus der Leitdüse zu ermöglichen, können die Ruderblätter am Düsenaustritt in einen abnehmbaren Ring am hinteren Ende der Leitdüse angebracht sein, so daß der Ring zusammen mit einem gegebenenfalls vornäadenen querträger· sowie mit den Ruderblättern und ihren Lagern als Ganzes abgenommen werden kann=

Fig. 2 eine Aufsicht zu Fig. 1;

Fig. 3 eine ütirnansicht in Richtung der Pfeile 3 in Fig. 1.

der Zeichnung ist eine Schraube 11 ersichtlich, die von einer ochiffsschraubenwelle 12 angetrieben ist und innerhalb einer .beitdüse 15 arbeitet, Am Düseneintritt sind vier in gleichmäßigem abstand liegende senkrechte Ruderblätter 14 vorgesehen. Drei weitere ebenfalls in gleichem Abstand liegende

\ Ruderblätter 15 sind am Düsenaustritt angeordnet. Die Ruderblät-

ter 14 am Düseneintritt sind so angebracht, daß sie sich um senkrechte achsen 16 in der Nähe ihres hinteren Handes verschwenken können, während die ochwenkachsen 17 der Ruderblätter 15 bw. Jüsenaustritt nahe ihren vorderen Rändern liegen. Aus der Zeichnung ergibt sich, daß der Abstand und die Abmessungen der Ruder-

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-"ie Zeichnung veranschaulicht eine Ausführungsform der | Neuerung. -Ss zeigen: j

ig. 1 eine oeitenansicht der Antriebs- und Steu-

eranordnung; ,;

blätter derart sind, daß sowohl bei den Ruderblättern am -Eintritt als auch bei den Ruderblättern am Austritt der Düse die einzelnen Ruderblätter so weit geschwenkt werden können, bis die Vorderkante eines Ruderblatts in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch die Hinterkante des nächsten Ruderblatts überdeckt wird, wie in Fig. 2 durch die gestrichelten Linien 18,19 angedeutet ist.

Überhalb der Düse 13 befindet sich ein Ruderkasten 2o, der vorne und hinten über die Düse 13 hinausragt und dazu dient, die gesamte Anordnung mit dem Schiffskörper 21 zu verbinden. Kuderzapfen für die Ruderblätter 14,15 sind an ihren oberen Enden in dem Kasten 1o gelagert, während ihre unteren Enden in Lagerarmen 22,23 sitzen, die nach vorn und hinten vom unteren Teil der Düse 13 herausragen. Innerhalb des Kastens können die Ruderzapfen der Ruderblätter beider Ruderanordnungen miteinander gekuppelt sein, so daß die Ruderblätter bei den Steuervorgängen gemeinsam geschwenkt werden.

^ie Ruderblätter sina so angeordnet, daß sie den größten Teil oder den ganzen ^rall des Wasserstrahls der Schraube auffaehmen, wodurch die Schubkraft der Düsen- und Schraubenanordnung um einen beträchtlichen Betrag von beispielsweise 15 % erhöht wird. Dies wird unabhängig davon erreicht, ob die Ruderblätter normalerweise einen symmetrischen querschnitt mit der Neigung Null vorn und hinten haben, v/eil die Einströmgeschwindigkeit des V/assers von der Schraube aus zu ihnen hin unter einem Neigungswinkel liegt, der an ihnen einen Auftrieb erzeugt. Sie können jedoch in geeigneter »«eise abgev/inkelt oder verdreht ausgeführt sein, so daß die obere Hälfte und die untere Hälfte entgegengesetzte Neigung haben und sie noch näher dem iinatrömwinkel des Schraubenstrahls angepaßt sind, oie können ferner so gedreht sein, daß sie zur genauen Anpassung an den ochraubenstrahl eine fortschreitende Vergrößerung im Eintrittswinkel haben.

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Bei Vorwärtsfahrt werden die vorderen .Ruderblätter in Längsrichtung des Schiffs gehalten und das Steuern wird durah. die hinteren Ruderblätter 15 bewirkt. Bei Rückwärtsfahrt werden umgekehrt die vorderen Ruderblätter 14 zum Steuern benutzt, während die hinteren Ruderblätter 15 in Längsrichtung des Schiffs gehalten werden.

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Claims

Schutzansprüche

1 ο Antriebs- und Steueranordnung für ochiffe, insbesondere Schlepper, mit einer innerhalb einer festen Leitdüse arbeitenden Schiffsschraube und wenigstens drei :\n der Nähe des Düsenaustritts angeordneten, gleichzeitig verstellbaren, stromlinienförmig profilierten Ruderblättern mit senkrechten Achsen im gleichen Abstand voneinander und vom Düsenaustritt mit einem maximalen Ruderausschlag von 60°, dadurch ge— kennzeichnet, daß die Ruderblätter (15) unmittelbar am Büsenaustritt derart angeordnet sind, daß sie den größten Teil oder den ganzen Drall des Wasserstrahls der Schraube 411) aufnehmen, wobei sie derart miteinander gekuppelt sind, daß sie gemeinsam geschwenkt werden und daß beim maximalen .Ruderausschlag C19) kaskadenartig die Vorderkante jedes Ruderblattes mit der Hinterkante des benachbarten Ruderblatts fluchtet.
2. Antriebs- und Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aa Düseneintritt in gleicher Weise Ruderblätter im gleichen Abstand voneinander in einer Reihe, querschiffs gesehen, ebenfalls so angeordnet sind, daß beim maximalen Ruderausschlag die Vorderkante jedes Ruderblatts mit der Hinterkante des benachbarten Ruderblatts fluchtet.

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