EP1787904A2 - Hochlast-Schweberuder - Google Patents

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EP1787904A2
EP1787904A2 EP05026203A EP05026203A EP1787904A2 EP 1787904 A2 EP1787904 A2 EP 1787904A2 EP 05026203 A EP05026203 A EP 05026203A EP 05026203 A EP05026203 A EP 05026203A EP 1787904 A2 EP1787904 A2 EP 1787904A2
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EP
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rudder
blade
load
propeller
head
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Dirk Dipl.-Ing. Lehmann
Björn Dipl.-Ing. Walther
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06—Steering by rudders
    • B63H25/38—Rudders

Definitions

  • the invention relates to a high load Schweberuder for ships with a rudder blade, wherein the rudder blade rotatable about a rudder stock and the rudder stock arranged in a rudder trunk and the rudder trunk is supported via a fixed head on a hull of the ship.
  • the rudder blade is firmly connected to a rudder stock, which projects into the interior of a ship's hull and is twisted by a rowing machine in a conventional manner to give the rudder blade the desired angle of attack relative to the hull.
  • the rudder blade is generally arranged under the hull in such a way that it has flowed from a propeller downflow of the propeller to drive the ship.
  • the DE 198 41 392 A1 a high-load levitation powder in which the rudder blade is mounted with its rudder stock in a rudder column hollow column.
  • an additional fixed guide head which is seen in the direction of travel in front of the rudder column hollow column, and via which it is connected to the hull of the ship.
  • the guide head is designed such that its lower edge is always located above the Propellerabstroms. This ensures that the lower part of the rotatable rudder blade is completely flown by the propeller downflow and thus the area available for changing direction is maximized.
  • this dimensioning of the control head can cause significant forces and loads to act on the rudder blade, so that the rudder blade for reasons of stability must have a larger cross-section and accordingly the head must also be sufficiently large dimensions, so that the flow resistance of this high-load Schweuberuders is undesirably increased.
  • the invention has the general object to provide a high-load Schweberuder, which has a reduced flow resistance and yet has sufficient stability.
  • a known per se head of a high-load Schweuberuders seen in the vertical direction is extended downwards so that it extends in particular in the propeller downstream of the seen in the direction of travel before the rudder propeller.
  • This means that the lower edge of the guide head or its lower surface is positioned within a diameter range of the drive propeller of the ship.
  • the guide head is at least partially flown by the propeller and the surface of the rudder blade, which is acted upon directly by the Propellerabstrom is reduced accordingly.
  • a lower rudder trunk bearing with which the rudder post is rotatably mounted in the rudder trunk, reinforced designed to better absorb the forces acting on the rudder blade and loads and to be able to initiate the rudder trunk in the ship's hull.
  • the advantage of the invention is that by the downwardly extended version of the control head also the lower rudder trunk bearing can be supported directly on the extended head or adjacent thereto, so that the force acting on the lower rudder trunk forces directly on the structure of the control head in be derived from the hull.
  • the forces and loads of the rudder are more effectively or completely absorbed by the head.
  • the profile or in plan view, the cross-sectional area of the rudder blade can be reduced because the rudder blade must absorb less force than in the prior art.
  • the flow resistance of the rudder is reduced.
  • Such a trained rudder is particularly suitable for slow moving ships with high overall weight such as tankers or bulkers.
  • the guide head specified in claim 2 it is ensured that on the one hand the guide head is extended sufficiently far down so that the forces and loads can be sufficiently absorbed via the reinforced lower rudder rod bearing and on the other hand the flowed fixed surface of the guide head, which protrudes into the propeller effluent, dimensioned in such a way that a satisfactory maneuverability of the ship is ensured.
  • the high-load slewing wheel described herein can be equipped with an additional rudder fin as set out in claim 3, in order to be able to use smaller rudder angles, in particular for small course corrections or for course support.
  • the operation of the rudder fin can be done in a conventional manner in conjunction with the rudder blade.
  • an embodiment is characterized in which the gain of the lower rudder trunk bearing in the axial direction of the rudder stock can be designed in different strengths, in order to obtain an optimal match to the actually most favorable control head structure and the head profile with the least possible use of material.
  • the dimension or dimensioning of the reinforcement from top to bottom to be performed or decreasing.
  • the Kokerrohr and the bearing housing are integrated into the head.
  • the high load levitation booster 100 includes a rudder blade 10 fixedly connected to a rudder shaft 11.
  • the rudder stock 11 is rotatably mounted in a rudder trunk 12 or in a rudder carrier hollow column.
  • the rudder trunk 12 is firmly connected to the hull 13 of the ship.
  • To operate the rudder blade 10 is used in a conventional manner for simplifying the illustration not shown here rowing machine.
  • a lower rudder trunk bearing 18 of the rudder post 11 is reinforced, as indicated schematically here with the reinforcements 19.
  • the lower rudder rod bearing 18 can be positioned such that it lies at a height with the guide head 14 or its lower edge 15, so that upon application of the rudder blade 10, the forces and loads acting on it via the reinforcements 19 can be derived directly into the head 14 and thus the hull 13 of the ship.
  • the pilot head 14 extends into a range between 10% to 20% of the diameter D of the propeller exhaust stream 16.

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Abstract

Um ein Hochlast-Schweberuder (100) mit einem Ruderblatt (10) zu schaffen, wobei das Ruderblatt (10) über einen Ruderschaft (11) drehbar und der Ruderschaft (11) in einem Ruderkoker (12) angeordnet und der Ruderkoker (12) über einen feststehenden Leitkopf (14) an einem Rumpf (13) des Schiffes angebunden ist, das einen verringerten Strömungswiderstand aufweist, wird vorgeschlagen, dass eine Unterkante (15) des Leitkopfs (14) in einem Durchmesserbereich (D) eines Antriebspropellers (17) angeordnet und ein unteres Ruderkokerlager (18) verstärkt (19) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hochlast-Schweberuder für Schiffe mit einem Ruderblatt, wobei das Ruderblatt über einen Ruderschaft drehbar und der Ruderschaft in einem Ruderkoker angeordnet und der Ruderkoker über einen feststehend Leitkopf an einem Rumpf des Schiffes abgestützt ist.
  • Mit Rudern kann die Fahrtrichtung eines Schiffes in gewünschter Weise beeinflusst werden. Hierzu sind unter anderem Halb- Teil- und Vollschweberuder einem Fachmann für Schiffbau oder Schiffbauingenieur bekannt. Dabei ist das Ruderblatt fest mit einem Ruderschaft verbunden, der in das Innere eines Schiffsrumpfes hineinragt und mit Hilfe einer Rudermaschine in an sich bekannter Weise verdreht wird, um dem Ruderblatt den gewünschten Anstellwinkel relativ zum Schiffsrumpf zu verleihen. Das Ruderblatt ist dabei im Allgemeinen derart unter dem Schiffsrumpf angeordnet, dass es von einem Propellerabstrom des Propellers zum Antreiben des Schiffes angeströmt ist.
  • Ist das Ruderblatt in einer angestellten Position treten besonders bei hohen Schiffsgeschwindigkeiten große Momente auf, die auf das Ruderblatt einwirken. Um diese besser aufnehmen und in den Schiffsrumpf einleiten zu können, ist es bei Halb- oder Teilschweberudern bekannt, das eigentliche Ruderblatt beispielsweise über einen Fingerling an einem Ruderträger zu befestigen.
  • Hierzu offenbart die DE 198 41 392 A1 ein Hochlast-Schweberuder bei dem das Ruderblatt mit seinem Ruderschaft in einer Ruderträgerhohlsäule gelagert ist. Zur Abstützung der Ruderträgerhohlsäule dient ein zusätzlicher feststehender Leitkopf, der in Fahrtrichtung gesehen vor der Ruderträgerhohlsäule angeordnet ist, und über den diese am Rumpf des Schiffes angebunden ist. Somit können die bei der Anstellung des Ruderblatts auftretenden Kräfte und Lasten über diesen Leitkopf besser in den Schiffsrumpf eingeleitet werden, so dass insbesondere die Konstruktion der Ruderträgerhohlsäule weniger massiv ausgeführt werden muss. Hier ist der Leitkopf derart ausgebildet, dass seine Unterkante sich stets oberhalb des Propellerabstroms befindet. Damit ist erreicht, dass der untere Teil des drehbeweglichen Ruderblatts vollständig vom Propellerabstrom angeströmt wird und somit die zur Richtungsänderung zur Verfügung stehende Fläche maximiert ist.
  • Diese Dimensionierung des Leitkopfs kann jedoch dazu führen, dass auf das Ruderblatt dennoch erhebliche Kräfte und Lasten einwirken, so dass das Ruderblatt aus Stabilitätsgründen einen größeren Querschnitt aufweisen muss und dementsprechend der Leitkopf ebenfalls ausreichend groß dimensioniert sein muss, so dass der Strömungswiderstand dieses Hochlast-Schweberuders in unerwünschter Weise vergrößert wird.
  • Daher liegt der Erfindung die allgemeine Aufgabe zugrunde, ein Hochlast-Schweberuder zu schaffen, das einen verringerten Strömungswiderstand aufweist und das dennoch über eine ausreichende Stabilität verfügt.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Als Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist ein an sich bekannter Leitkopf eines Hochlast-Schweberuders in der Vertikalen gesehen nach unten hin verlängert, so dass er insbesondere in den Propellerabstrom des in Fahrtrichtung gesehen vor dem Ruder angeordneten Propellers hineinreicht. Das bedeutet, dass die Unterkante des Leitkopfs bzw. seine untere Fläche innerhalb eines Durchmesserbereichs des Antriebspropellers des Schiffes positioniert ist. Somit wird auch der Leitkopf zumindest teilweise vom Propeller angeströmt und die Fläche des Ruderblatts, die unmittelbar vom Propellerabstrom beaufschlagt wird, ist dementsprechend verringert. Weiterhin ist ein unteres Ruderkokerlager, mit dem der Ruderschaft im Ruderkoker drehbar gelagert ist, verstärkt ausgeführt, um die auf das Ruderblatt einwirkenden Kräfte und Lasten besser aufnehmen und über den Ruderkoker in den Schiffsrumpf einleiten zu können. Dabei ist die Verstärkung, d. h. die Dimensionierung sowie die Ausführung, dieses Ruderkokerlagers vom Fachmann nach technischen Parametern auszuführen.
  • Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die nach unten hin verlängerte Ausführung des Leitkopfs ebenfalls das untere Ruderkokerlager direkt am verlängerten Leitkopf abgestützt werden kann bzw. diesem benachbart ist, so dass die auf das untere Ruderkokerlager einwirkenden Kräfte unmittelbar über die Struktur des Leitkopfes in den Schiffsrumpf abgeleitet werden. Somit werden die Kräfte und Lasten des Ruders effektiver bzw. vollständig vom Leitkopf aufgenommen. Somit kann das Profil bzw. in Draufsicht gesehen die Querschnittsfläche des Ruderblatts verkleinert werden, da das Ruderblatt weniger Kräfte aufnehmen muss als im Stand der Technik. Dadurch ist insbesondere der Strömungswiderstand des Ruders verringert. Ein derartig ausgebildetes Ruder eignet sich besonders für langsam fahrende Schiffe mit hohem Gesamtgewicht wie beispielsweise Tanker oder Bulker.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Mit der im Anspruch 2 angegebenen Dimensionierung des Leitkopfs ist gewährleistet, dass zum Einen der Leitkopf ausreichend weit nach unten hin verlängert ist, so dass über das verstärkte untere Ruderkokerlager die Kräfte und Lasten ausreichend aufgenommen werden können und zum Anderen die angeströmte feststehende Fläche des Leitkopfs, die in den Propellerabstrom hineinragt, in der Weise dimensioniert ist, dass eine zufriedenstellende Manövrierfähigkeit des Schiffes gewährleistet wird.
  • Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass das hier beschriebene Hochlast-Schweberuder mit einer zusätzlichen Ruderflosse wie im Anspruch 3 angegeben ausgestattet sein kann, um insbesondere für kleine Kurskorrekturen bzw. zur Kursstützung kleinere Ruderwinkel nutzen zu können. Die Betätigung der Ruderflosse kann in an sich bekannter Weise in Verbindung mit dem Ruderblatt erfolgen.
  • Weiterhin ist im Anspruch 4 vorgeschlagen, dass die Profile des Leitkopfs sowie des Ruderblatts des Hochlast-Schweberuders aufeinander abgestimmt sind, so dass hier insbesondere am Übergang des Leitkopfs zum Ruderblatt keine unnötigen Verwirbelungen auftreten und der Strömungswiderstand des gesamten Hochlast-Schweberuders so gering wie möglich ist.
  • Im Anspruch 5 ist eine Ausführungsform gekennzeichnet, bei der die Verstärkung des unteren Ruderkokerlagers in axialer Richtung des Ruderschaftes gesehen jeweils in unterschiedlichen Stärken ausgeführt sein kann, um hier eine optimale Anpassung an die tatsächlich günstigste Leitkopfstruktur und an das Leitkopfprofil bei möglichst geringem Materialeinsatz zu erhalten. Dabei kann die Abmessung bzw. Dimensionierung der Verstärkung von oben nach unten zu- oder abnehmend ausgeführt sein. In jedem Fall sind das Kokerrohr und das Lagergehäuse in den Leitkopf integriert.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Hochlast-Schweberuder im Querschnitt und
    Fig. 2
    ein weiteres Hochlast-Schweberuder im Querschnitt.
  • Aus der Darstellung in den Fig. 1 und 2 ist der grundsätzliche Aufbau eines Hochlast-Schweberuders 100 schematisch ersichtlich. Das Hochlast-Schweberuders 100 umfasst ein Ruderblatt 10, das mit einem Ruderschaft 11 fest verbunden ist. Der Ruderschaft 11 ist in einem Ruderkoker 12 bzw. in einer Ruderträgerhohlsäule verdrehbar gelagert. Dabei ist der Ruderkoker 12 mit dem Rumpf 13 des Schiffes fest verbunden. Zum Betätigen des Ruderblatts 10 dient in an sich bekannter Weise eine zur Vereinfachung der Darstellung hier nicht abgebildete Rudermaschine.
  • Zusätzlich ist ein mit dem Rumpf 13 fest verbundener Leitkopf 14 vorgesehen, dessen Unterkante 15 bzw. eine untere Fläche so weit in der Vertikalen gesehen nach unten reicht, dass diese Unterkante 15 bis in den Propellerabstrom 16 eines Antriebspropellers 17 mit dem Durchmesser D des Schiffes hineinreicht.
  • Weiterhin ist ein unteres Ruderkokerlager 18 des Ruderschafts 11 verstärkt ausgebildet, wie hier schematisch mit den Verstärkungen 19 angedeutet.
  • Durch die verlängerte Ausführung des Leitkopfs 14 kann das untere Ruderkokerlager 18 derart positioniert werden, dass es mit dem Leitkopf 14 bzw. dessen Unterkante 15 auf einer Höhe liegt, so dass bei einer Anstellung des Ruderblatts 10 die darauf einwirkenden Kräfte und Lasten über die Verstärkungen 19 unmittelbar in den Leitkopf 14 und damit den Rumpf 13 des Schiffes abgeleitet werden können. Vorzugsweise reicht der Leitkopf 14 in einen Bereich zwischen 10 % bis 20 % des Durchmessers D des Propellerabstroms 16 hinein.
  • Zur Ausgestaltung der Verstärkung 19 ist vorgeschlagen, dass diese in axialer Richtung des Ruderschafts 11 gesehen entweder von oben nach unten in ihrem Durchmesser zunimmt, wie in Fig. 1 dargestellt, oder abnimmt, wie in Fig. 2 dargestellt. Somit ist eine optimale Auslegung auf die tatsächlich auf das untere Ruderkokerlager 18 einwirkenden Kräfte möglich und bei der Ausführung der Verstärkungen wird kein überflüssiges Material benötigt.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    Hochlast-Schweberuder
    10
    Ruderblatt
    11
    Ruderschaft
    12
    Ruderkoker
    13
    Schiffsrumpf
    14
    Leitkopf
    15
    Unterkante
    16
    Propellerabstrom
    17
    Propeller
    18
    unteres Ruderkokerlager
    19
    Verstärkung
    D
    Durchmesser des Propellers

Claims (5)

  1. Hochlast-Schweberuder (100) für Schiffe mit einem Ruderblatt (10), wobei das Ruderblatt (10) über einen Ruderschaft (11) drehbar und der Ruderschaft (11) in einem Ruderkoker (12) angeordnet und der Ruderkoker (12) über einen feststehenden Leitkopf (14) an einem Rumpf (13) des Schiffes abgestützt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Unterkante (15) des Leitkopfs (14) in einem Durchmesserbereich (D) eines Antriebspropellers (17) angeordnet und ein unteres Ruderkokerlager (18) verstärkt (19) ausgebildet ist.
  2. Hochlast-Schweberuder nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Unterkante (15) in einen Bereich von 10 % bis 20 % des Propellerdurchmessers (D) in den Propellerabstrom hineinreicht.
  3. Hochlast-Schweberuder nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an dem Ruderblatt (10) eine zusätzliche Ruderflosse vorgesehen ist.
  4. Hochlast-Schweberuder nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Profil des Ruderblatts (10) sowie ein Profil des Leitkopfs (14) zur Verringerung des Strömungswiderstandes aufeinander abgestimmt sind.
  5. Hochlast-Schweberuder nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Verstärkung (19) des unteren Ruderkokerlagers (18) axial zum Ruderschaft (11) verschiedene Stärken aufweist.
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