EP0144860A2

EP0144860A2 - Aktivruder für Schiffe

Info

Publication number: EP0144860A2
Application number: EP84114062A
Authority: EP
Inventors: Klaus Dr.-Ing. Kranert
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1983-12-06
Filing date: 1984-11-22
Publication date: 1985-06-19
Also published as: FI79679B; FI844759L; EP0144860A3; FI844759A0; FI79679C; DE3344017A1

Abstract

Die Anmeldung befaßt sich mit einem Aktivruder für Schiffe, dessen Propeller ständig mit dem Hauptpropeller mitläuft.

Um eine weitere Energieeinsparung für den Zusatzpropellerantrieb zu erreichen, die Kursstabilität zu verbessern und die Hauptrudermaschine kleiner und preisgünstiger ausführen zu können, wird der Propeller (3) des Aktivruders vor der Vorderkante des Hauptruders (2) angeordnet und das Hauptruder mit einer Endklappe (4) versehen, aie gleichsinnig mit dem Hauptruder (2) verstellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Aktivruder für Schiffe gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aktivruder sind seit langem bekannt als Manovrierhilfen für langsam fahrende Schiffe. Sie sind normalerweise in das Hauptruder integriert und werden aus dem Fahrnetz gespeist. Sie sind durch die Querstrahlruder nach und nach verdrängt worden.
Ebenfalls bekannt sind sog. Leiträder, die als Kontrapropeller hinter dem Hauptpropeller angeordnet sind und die Drallenergie aus dem Wasserstrahl des Hauptpropellers für eine Schubgewinnung nutzbar machen. Mit einem Leitrad ist bisher lediglich das Forschungsschiff "Gauß" ausgerüstet worden, wie aus dem Bericht 10/69 des "Forschungszentrums des deutschen Schiffbaus" zu entnehmen ist. Das Leitrad konnte sich nicht durchsetzen, da es eine Reihe von Problemen mit sich brachte. Zu erwähnen ist beispielsweise die erforderliche Leichtgängigkeit, die mit Pendelrollenlagern erreicht wird. Diese sind im Seewasser hinsichtlich der Wartung problematisch. Eine weitere Schwierigkeit wird darin gesehen, daß Hauptpropeller und Leitrad dicht hintereinander laufen und eindringende Fremdkörper wie Eisschollen, Stahltrossen u.a. beide blockieren können.
Als Abhilfe ist in der DE-PA 12 n7 398.4 bereits vorgeschlagen worden, zwischen Hauptpropeller und Ruder einen Tandempropeller am Ruder fest zu installieren und als Kontrapropeller dauernd mitlaufen zu lassen. Gespeist wird der Antriebsmotor des Tandempropellers aus einer Wellenmaschine über eine elektrische Welle. Obgleich dieser Zusatzpropeller den Gesamtpropulsionswirkungsgrad und die Ruderwirkung erheblich verbessert, ist der technische Aufwand nicht zu vernachlässigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Aktivruder der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem eine weitere Energieeinsparung für den Zusatzpropellerantrieb erreicht, die Kursstabilität verbessert und die Hauptrudermaschine kleiner und damit preisgünstiger gemacht werden kann.
Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Mit dem energiesparenden Aktivruder nach der Erfindung wird erreicht, daß die Rudermaschine nicht mehr zum Zwecke des Traversierens auf 90⁰ Ruderwinkel erweitert werden muß. Durch Verminderung des Ruderlagewinkels und damit der Schräglage des Zusatzpropellers gegen den Hauptpropeller werden die negativen Faktoren einer Propeller-Schräganströmung weitgehend vermieden und der Drall des Hauptpropellers linearisiert und dadurch die Ruderwirkung verbessert. Weiterhin kann durch Verringerung des maximalen Ruderlagewinkels, beispielsweise auf 60°, der Abstand zwischen dem Haupt- und dem Zusatzpropeller vermindert werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt als Stand der Technik die Anströmung eines Hauptruders,
Fig. 2 zeigt einen vor dem Hauptruder angeordneten Zusatzpropeller und
Fig. 3 zeigt ein Hauptruder mit Zusatzpropeller und Endklappe.

Nach Fig. 1 befindet sich ein Hauptruder 1 in der Anströmung aus dem Hauptpropeller, dargestellt als parallele Pfeile S. Wird das Hauptruder 1 unter einem größerem Winkel d zur Schiffslängsachse angestellt, so.zeigt sich, daß es seine Auftriebskraft durch Grenzschichtablösung im Bereich A verliert, wodurch die Ruderwirkung geringer wird.
Durch die Kombination eines Hauptruders 2 mit einem vor der Ruderkante angeordneten Aktivpropeller 3 gemäß Fig. 2 wird ähnlich wie bei der bekannten Kombination von Ruder und rotierendem Zylinder an der Eintrittskante erreicht, daß die Grenzschicht der Strömung bei Ruderlage und fahrendem Schiff wesentlich später abreißt. Das bedeutet, daß die Ruderwirkung erheblich verbessert wird dadurch, daß die Strömung aus dem Hauptpropeller durch den vor dem Hauptruder 2 laufenden Aktivpropeller 3 umgelenkt und annähernd parallel am Hauptruder entlang geführt wird.
Das eben beschriebene Aktivruder kann gemäß Fig. 3 in seiner Wirkung noch gesteigert werden, wenn das Hauptruder 2 mit einer ansteuerbaren Endklappe 4 versehen wird. Hierdurch wird hei gleichem Anstellwinkel α und einem Anstellwinkel β für die Endklappe 4 erreicht, daß die Strömung quasi um das Ruder 2 herumgeführt wird, der Abreißpunkt der Strömung also zu wesentlich größeren Anstellwinkeln verschoben wird. Zur Erzielung einer gleichen Ruderquerkraft kann demnach der Ruderwinkel α sehr viel kleiner werden. Der Effekt wird besonders auffällig, wenn das Aktivruder als Zusatzpropeller hinter einem Hauptpropeller zur Energieeinsparung kontrarotierend angebracht ist.
Das energiesparende Aktivruder kann mit einer Rudermaschine ausgerüstet sein, die weniger als eine 90 -Ruderverstellung, z.B. nur 500, bewirkt. Dadurch werden die Kosten für die Ruderanlage drastisch verringert. Auch kann damit der Abstand zwischen Haupt- und Zusatzpropeller minimiert werden.
Für kleine Kurskorrekturen kann das Hauptruder arretiert und nur die Endklappe angesteuert werden. Sollte trotz Aussteuerung der Endklappe bis zu ihrem optimalen Wert die erforderliche Kurskorrektur nicht beseitigt werden können, wird diese durch geringes Nachregeln des Hauptruders erreicht. Hierdurch wird ein hoher Ruderwirkungsgrad sichergestellt, da die Ebene des Zusatzpropellers nicht oder nur geringfügig verändert wird.
Diese Art der Ansteuerung bewirkt eine Widerstandsverminderung, eine Vortrieb/Schubverbesserung und damit eine Energieeinsparung.

Claims

1. Aktivruder für Schiffe, dessen Propeller ständig mit dem Hauptpropeller mitläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (3) des Aktivruders vor der Vorderkante des Hauptruders (2) angeordnet und das Hauptruder mit einer Endklappe (4) versehen ist, die gleichsinnig mit dem Hauptruder verstellt wird.

2. Aktivruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für kleine Kurskorrekturen, bei arretiertem Hauptruder, die Endklappe vorgesehen ist.

3. Aktivruder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für Kurskorrekturen erst die Endklappe bis zu einem optimalen Wert ausgesteuert wird ehe das Hauptruder bewegt wird.