EP2102059A2 - Flossenruder - Google Patents

Flossenruder

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Publication number
EP2102059A2
EP2102059A2 EP07847314A EP07847314A EP2102059A2 EP 2102059 A2 EP2102059 A2 EP 2102059A2 EP 07847314 A EP07847314 A EP 07847314A EP 07847314 A EP07847314 A EP 07847314A EP 2102059 A2 EP2102059 A2 EP 2102059A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
axis
rudder
spherical
vertical
inner ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP07847314A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2102059B1 (de
Inventor
Eckhard Dahlweg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Van Der Velden Barkemeyer GmbH
Original Assignee
Van Der Velden Barkemeyer GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Van Der Velden Barkemeyer GmbH filed Critical Van Der Velden Barkemeyer GmbH
Publication of EP2102059A2 publication Critical patent/EP2102059A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2102059B1 publication Critical patent/EP2102059B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • 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
    • B63H25/381—Rudders with flaps

Definitions

  • the invention relates to fin rudder according to the preamble of patent claim 1.
  • Oar rudders serve to control seagoing vessels and are usually mounted vertically at the rear of the vessel and can be swiveled up to about 60 ° to either side.
  • the traction current of the seagoing ships causes a rudder pressure, which is divided into a directed against the direction of travel resistance component and in a querschiffseachichtete, the reaction of the ship causing control force.
  • EP 0 170 919 B1 discloses a high-performance finned rudder for vessels with a main rotor blade which can be swiveled by means of a rudder stock which is mounted in a seawater-tight passage through the hull, the so-called coker.
  • a Flossenruderblatt is hinged, which is adjustable via an adjustment relative to the main rudder blade, wherein the adjusting device comprises a rigidly connected to the axis of Flossen rudder blade eccentric and an adjusting rod having one end on the eccentric and with the the other end is hinged to a fixed point adjacent to the rudder point fixed to the hull.
  • Rotation of the main impeller thus causes additional co-directional and approximately equal rotation of the fin rudder blade at the trailing edge of the main impeller relative to the main impeller, thereby increasing the lateral forces generated by the rudder and thus improving the maneuverability of seagoing vessels.
  • an oar for oceans which consists of a main rotor and a hinged thereto, forcibly guided by the main fin fin, which is provided with a Gleitkolbenanlenkung from a fin formed on the slide bearing for a rotary piston, the is connected to a hinge pin which is mounted in a plain bearing with a bearing housing attached to the hull.
  • a disadvantage of the arrangement of a hinge joint between the pivoting piston and the Anlenkungsbolzen is the risk of tilting of the hinge joint when forces acting on the fin, not only a rotation of the fin and thus of the rotary piston to the ship's longitudinal axis (X-axis), but also to causing the ship's transverse axis (Z-axis), so that the hinge joint canted when a force acts on the fin, which causes a combined pivoting of the fin or the oscillating piston to the ship's longitudinal axis (X-axis) and the ship's transverse axis (Z-axis) ,
  • no rotation of the pivot pin is caused about the hinge joint, but has a perpendicular thereto directed force component, which canted the bolt of the hinge joint, but at least impedes a compensating movement.
  • a compensation around the ship's vertical axis (Y-axis) is not possible, as this is determined by the set rudder deflection.
  • hinge joint on only a small, determined by the hinge pin joint surface, which requires a corresponding dimensioning of the hinge joint to accommodate the rudder forces can.
  • this requires a correspondingly large-volume construction or requires the use of high-strength and therefore more expensive materials.
  • Object of the present invention is to provide a fin rudder of the type mentioned above, which by a higher mobility of the rotary piston a high Stability of the connection between the pivoting piston and the shaft journal with little effort in the production and installation of Flossenanlenkung ensured.
  • the inventive solution ensured by a mobility of the pivoting piston in the direction of the ship's longitudinal axis or X-axis and the ship's transverse axis or Z-axis at any deflection and thus any angle of rotation of the main rudder to the ship's vertical axis or Y-axis optimum stability of the connection between the the fin associated pivoting piston and connected to the hull shaft journals, which is effected solely by the design of the joint bearing and thus connected with little effort both in the production and the assembly.
  • the rotary piston is inserted into a horizontal bore of a linkage housing, which has a vertical bore into which the shaft journal receiving joint bearing is inserted.
  • the pivot pin can be released from its connection to the flange and pulled out of the bore of the flange in the horizontal direction, so that then a simple installation or removal of the shaft journal with or without flange is possible.
  • the spherical bearing consists of a spherical bearing having an inner ring with a cylindrical bore for receiving the shaft journal and a spherical outer surface and an outer ring with a the outer surface of the inner ring adapted spherical layer-shaped inner surface and a cylindrical, the vertical bore of the linkage housing adapted outer surface.
  • the formation of the spherical plain bearing as a spherical bearing not only allows optimal mobility of the pivoting piston relative to the connected to the hull shaft journals, but also ensures optimum pressure distribution over the largest possible area, so that even with extreme loads maximum stability of the joint bearing is guaranteed.
  • the spherical plain bearings have smaller dimensions than would be required, for example, in a hinge bearing or universal joint because of the lower, force-transmitting surface.
  • the shaft journal and the inner ring of the spherical plain bearing can be fixedly connected to one another by means of a force-fitting press fit or any form-locking connection, or slidingly in the vertical direction.
  • a sliding connection between the shaft journal and the inner ring of the spherical bearing an additional mobility of the pivot pin in the direction of the ship's vertical axis or Y-axis is guaranteed, so that even an inevitable game of articulation of the fin on the main rotor in the Y direction is compensated.
  • the inner ring of the spherical bearing has a greater axial length than the outer ring, which ensures a bearing of the inner ring on the outer ring even with stronger pivotal movements of the pivoting piston relative to the shaft journal, so that a corresponding large-scale load distribution is always ensured
  • retaining rings For fixing the inserted into the vertical bore of the pivot housing, designed as a spherical bearing spherical bearing of the outer ring is axially fixed by retaining rings, which rest against the end faces of the outer ring and are inserted in circumferential grooves in the vertical bore of the linkage, wherein the retaining rings preferred as Circlips are formed.
  • the inner ring and the outer ring of the spherical bearing at least one circumferential lubricant groove, which is connected for maintenance and supplementation of a lubricant via channels with the outer surface of the spherical bearing is, wherein the channels are sealable on the outer surface of the Anlenkgeophuses seawater.
  • the lubricant grooves are centered in the axial direction of the spherical bearing and aligned with each other with respect to the outer and inner ring of the spherical bearing.
  • connection of the oscillating piston with the articulated housing can either be frictionally by means of press fit or non-positively and positively by means of a locking screw, which is screwed through a hole in the Anlenkgeophuse in the inserted into the horizontal bore of the Anlenkgeophuses end of the rotary piston or frictionally applied to the outer surface of the inserted into the horizontal bore of the Anlenkgeophuses portion of the rotary piston.
  • Figure 1 is a schematic side view of a arranged in the rear of a ship fin rudder.
  • Fig. 2 is a plan view of a Anlenkgecheruse with a vertical bore for
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the articulated housing according to FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a ship's stern with a part of the hull 1, a propeller 2 and a fin rudder, which is composed of a main rotor 3 and a fin 4 articulated on the main rotor 3 via a hinge-shaped connection 13.
  • the main rotor 3 is firmly connected to a rudder shaft 11 inserted into a recess of the main rotor 3, which is guided through the hull 1 by a Koker 10 for seawater-tight implementation of the rudder stock 1 1 and connected to a rowing machine 12.
  • the rudder 12 causes about the rudder stock 1 1 a maximum deflection of the main rudder 3 by about 45 ° to both sides, starting from an aligned with the ship's longitudinal axis or X-axis position of the main rudder. 3
  • the control of the fin 4 is positively guided and coupled to the deflection of the main rotor 3 by a arranged at the upper edge of the main rudder 3 and the fin 4 adjustment 7, the vertical shaft journal 5, the hull 1 and a flange 15 with the Koker 10 is connected, a pivotally connected to the shaft journal 5 Anlenkgetude 8, a horizontally oriented pivot piston 6 and connected to the fin 4 sliding bearing 14, in which the pivot piston 6 is guided.
  • the main rotor 3 is deflected in the relevant direction of rotation by a corresponding angle about the ship's vertical axis or Y-axis.
  • a hinge pin for connecting the shaft journal 5 is provided with the rotary piston 6 in known systems, the movements in an angular range of ⁇ 90 ° relative to the Schiff Hochachse or Y-axis allows, but with additional lateral forces that are directed in the direction of the ship's transverse axis or Z-axis or composed of components acting in the direction of the ship's longitudinal axis or X-axis and the ship's transverse axis or Z-axis force canted is because a compensating movement is not possible because of the fixed rudder deflection around the Y axis.
  • hinge joint on a small, determined by a hinge pin joint surface, which makes a corresponding dimensioning of the hinge joint required to accommodate the rudder forces can.
  • this requires a correspondingly large-volume construction or requires the use of high-strength and therefore more expensive materials.
  • a spherical bearing is used which, independently of the deflection of the main rotor 3, pivots the pivoting piston 6 both about the Ship's longitudinal axis or X-axis as well as around the ship's transverse axis or Z-axis allows.
  • This free movement of the pivoting piston 6 in the plane spanned by the X and Z axes ensures that the adjusting device 7 compensates for any forces acting on the fin 4 in the X and Z planes, so that no tilting or additional stresses occur the adjusting 7 may occur.
  • Fig. 2 shows in a plan view and Fig. 3 in a longitudinal section, the Anlenkgeophuse 8 of Fig. 1 schematically illustrated adjusting 7 for connecting the vertical shaft journal 5 with the horizontal pivot piston 6.
  • the Anlenkgeophuse 8 has a horizontal bore 81 for receiving the pivoting piston 6 as shown in FIG. 1 and a vertical bore 82 for receiving a spherical bearing 9.
  • To secure the pivoting piston 6 inserted into the horizontal bore 81 of the Anlenkgekoruses 8 serves a locking screw 18 which connects the rotary piston 6 positively and / or non-positively with the Anlenkgeophuse 8.
  • the spherical bearing 9 has an inner ring 91 with a cylindrical bore and a spherical or spherical outer surface and an outer ring 92 with an outer surface of the inner ring 91 adapted spherical or spherical layer-shaped inner surface and a cylindrical, the vertical bore 82 of the Anlenkgeophuses 8 adapted outer surface.
  • the cylindrical bore of the inner ring 91 serves to receive the vertical, that is aligned in the direction of the Y-axis shaft journal 5 of FIG. 1, which is preferably slidably disposed in the cylindrical bore of the inner ring 91 of the spherical bearing 9 so that it compensates movements in Y-direction can perform.
  • retaining rings 16, 17 designed as snap rings are preferably provided at the axial ends of the outer ring 92 of the spherical bearing 9.
  • a lubricant film in the cylindrical bore of the inner ring 91 To reduce the friction in a movement of the linkage housing 8 in the vertical direction or in the direction of the Y-axis is a lubricant film in the cylindrical bore of the inner ring 91, so that no frictional forces the axial mobility of the Hinge joint housing 8 with respect to the shaft journal 5 hinder.
  • To generate and maintain the lubricant film is a circumferential, in the inner ring 91 centrally formed lubricant groove 93 which is aligned with a corresponding lubricant groove 94 in the outer ring with horizontal alignment of the Anlenkgekoruses 8.
  • the outer lubricant groove 94 in the outer ring 92 is connected via lubricant channels 20 with openings on the outside of the Anlenkgephases 8, which are closed seawater-tight by means of screw plugs 19.
  • a horizontal pivot piston 6 with the vertical shaft 5 connecting link housing 8 with a spherical bearing 9 not only ensures a tension and tilting avoiding mobility of the adjustment 7, but also allows easy assembly and disassembly by the arrangement of the horizontal bore 81 Receiving the pivoting piston 6 and the vertical bore 82 for receiving the spherical bearing 9 with the vertically aligned cylindrical bore of the inner ring 91 for receiving the vertical shaft journal. 5
  • the guided in the sliding bearing 14 horizontal pivot piston 6 can be separated from the Anlenkgephase 8 so that, for example, the fin 4 can be separated from the main rotor 3 for repair or maintenance purposes.
  • the shaft journal 5 is to be released from its connection to the hull 1, so that the spherical bearing 9 together with the Anlenkgeophuse 8 can be deducted from the vertical shaft 5.

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Description

Flossenruder
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf Flossenruder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ruder für Seeschiffe dienen zur Steuerung von Seeschiffen und sind üblicherweise vertikal am Hinterschiff angebracht und um bis ca. 60° nach jeder Seite schwenkbar. Der Fahrstrom der Seeschiffe bewirkt einen Ruderdruck, der sich in eine gegen die Fahrtrichtung gerichtete Widerstandskomponente und in eine querschiffsgerichtete, die Reaktion des Seeschiffes bewirkende Steuerkraft aufteilt. Zur Erhöhung der querschiffsgerichteten Steuerkraft ist aus der EP 0 170 919 B1 ein Hochleistungs-Flossenruder für Wasserfahrzeuge mit einem Hauptruderblatt bekannt, das mittels eines Ruderschaftes verschwenkbar ist, der in einer seewasserdichten Durchführung durch den Schiffsrumpf, dem so genannten Koker, gelagert ist. An der in Fahrtrichtung hinteren Kante des Hauptruderblattes ist ein Flossenruderblatt angelenkt, das über eine Verstelleinrichtung gegenüber dem Hauptruderblatt verstellbar ist, wobei die Verstelleinrichtung einen mit der Achse des Flossenruderblattes starr verbundenen Exzenter und eine Verstellstange enthält, die mit einem Ende an dem Exzenter und mit dem anderen Ende an einem dem Ruderschaft benachbarten Festpunkt am Schiffskörper angelenkt ist.
Eine Drehung des Hauptruderblattes bewirkt somit eine zusätzliche, gleichsinnige und etwa gleichgroße Drehung des Flossenruderblattes an der Hinterkante des Hauptruderblattes relativ zum Hauptruder, wodurch die durch das Ruder erzeugten Querkräfte erhöht und damit die Manövrierbarkeit von Seeschiffen verbessert wird.
Aus der EP 0 81 1 552 A1 ist ein Ruder für Seeschiffe bekannt, das aus einem Hauptruder und einer an diesem angelenkten, durch das Hauptruder zwangsgeführten Flosse besteht, die mit einer Gleitkolbenanlenkung aus einem an der Flosse ausgebildeten Gleitlager für einen Schwenkkolben versehen ist, der mit einem Anlenkungsbolzen verbunden ist, der in einem Gleitlager mit einem am Schiffskörper befestigten Lagergehäuse gelagert ist. Durch die Anordnung eines Scharnierbolzens nach Art eines Kardangelenkes zwischen dem Schwenkkolben und dem Anlenkungsbolzen wird gegenüber einer reinen Gleitlager- Verbindung zwischen dem Schwenkkolben und dem Anlenkungsbolzen eine Bewegung zwischen dem Schwenkkolben und Anlenkungsbolzen ermöglicht, mit der bei einem durch Druck auf das Ruder hervorgerufene und auf das System einwirkende Biegemomente ausgeglichen werden und nach dem Lösen der Scharnierverbindung der Schwenkkolben und der Anlenkungsbolzen in vertikaler und horizontaler Richtung aus ihren am Schiffskörper und an der Flosse befestigten Gehäusen herausgezogen werden können.
Nachteilig bei der Anordnung eines Scharniergelenkes zwischen dem Schwenkkolben und dem Anlenkungsbolzen ist die Gefahr eines Verkantens des Scharniergelenks, wenn Kräfte auf die Flosse einwirken, die nicht nur eine Drehung der Flosse und damit des Schwenkkolbens um die Schiffslängsachse (X-Achse), sondern auch um die Schiffsquerachse (Z-Achse) bewirken, so dass das Scharniergelenk verkantet, wenn eine Kraft auf die Flosse einwirkt, die ein kombiniertes Schwenken der Flosse bzw. des Schwenkkolbens um die Schiffslängsachse (X-Achse) und die Schiffsquerachse (Z-Achse) bewirkt. In einem derartigen Fall wird keine Drehung des Schwenkbolzens um das Scharniergelenk hervorgerufen, sondern weist eine senkrecht hierzu gerichtete Kraftkomponente auf, die den Bolzen des Scharniergelenks verkantet, zumindest aber eine Ausgleichsbewegung behindert. Ein Ausgleich um die Schiffshochachse (Y-Achse) ist nicht möglich, da diese durch den eingestellten Ruderausschlag festgelegt ist.
Darüber hinaus weist das Scharniergelenk eine nur geringe, durch den Scharnierbolzen bestimmte Gelenkfläche auf, die eine entsprechende Dimensionierung des Scharniergelenks erforderlich macht, um die Ruderkräfte aufnehmen zu können. Dies bedingt aber eine entsprechend großvolumige Konstruktion bzw. erfordert den Einsatz hochfester und dementsprechend teurer Materialien.
Zudem ist die Konstruktion des Anlenkungsbolzens als ein in einem Gleitlager ausgebildeten Kolben mit einem am Schiffskörper befestigten und an seinem dem Schiffskörper zugekehrten Ende verschlossenen Lagergehäuse für den Kolben aufwendig und störanfällig, wenn das im Innenraum des Lagergehäuses oberhalb des Kolbens ausgebildete Polster aus einem gasförmigen oder flüssigen Medium nicht seewasserdicht abgedichtet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Flossenruder der eingangs genannten Art anzugeben, das durch eine verbesserte Beweglichkeit des Schwenkkolbens eine hohe Stabilität der Verbindung zwischen dem Schwenkkolben und dem Wellenzapfen mit geringem Aufwand bei der Herstellung und Montage der Flossenanlenkung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet durch eine Beweglichkeit des Schwenkkolbens in Richtung der Schiffslängsachse oder X-Achse und der Schiffsquerachse oder Z-Achse bei einer beliebigen Auslenkung und damit einem beliebigen Drehwinkel des Hauptruders um die Schiffshochachse oder Y-Achse eine optimale Stabilität der Verbindung zwischen dem mit der Flosse verbundenen Schwenkkolben und dem mit dem Schiffsrumpf verbundenen Wellenzapfen, die allein durch die Ausgestaltung des Gelenklagers bewirkt wird und damit mit geringem Aufwand sowohl bei der Herstellung als auch der Montage verbunden ist.
Vorzugsweise ist der Schwenkkolben in eine horizontale Bohrung eines Anlenkgehäuses eingesetzt, das eine vertikale Bohrung aufweist, in die das den Wellenzapfen aufnehmende Gelenklager eingesetzt ist.
Durch diese Konstruktion wird die freie Beweglichkeit des Schwenkkolbens in der X-Z-Ebene mit einer einfachen und sicheren Verbindung des Schwenkkolbens mit dem Wellenzapfen kombiniert, die neben einer einfachen Montage auch eine leichte Demontage zu Reparatur- und Wartungszwecken gewährleistet.
In dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung kann der Schwenkbolzen von seiner Verbindung mit dem Flansch gelöst und in horizontaler Richtung aus der Bohrung des Flansches herausgezogen werden, so dass anschließend ein einfacher Ein- oder Ausbau des Wellenzapfens mit oder ohne Flansch möglich ist.
Vorzugsweise besteht das Gelenklager aus einem sphärischen Lager mit einem Innenring mit einer zylindrischen Bohrung zur Aufnahme des Wellenzapfens und einer kugelschichtförmigen Außenfläche und einem Außenring mit einer der Außenfläche des Innenrings angepassten kugelschichtförmigen Innenfläche und einer zylindrischen, der vertikalen Bohrung des Anlenkgehäuses angepassten Außenfläche.
Die Ausbildung des Gelenklagers als sphärisches Lager ermöglicht nicht nur eine optimale Beweglichkeit des Schwenkkolbens gegenüber dem mit dem Schiffsrumpf verbundenen Wellenzapfen, sondern gewährleistet auch eine optimale Druckverteilung über eine größtmögliche Fläche, so dass auch bei extremen Belastungen eine größtmögliche Stabilität des Gelenklagers gewährleistet ist. Alternativ kann bei vorgegebenen Belastungsgrenzen das Gelenklager kleinere Abmessungen aufweisen als dies beispielsweise bei einem Scharnierlager oder Kardangelenk wegen der geringeren, kraftübertragenden Fläche erforderlich wäre.
Der Wellenzapfen und der Innenring des Gelenklagers können mittels kraftschlüssiger Presspassung oder einer beliebigen Formschlussverbindung fest oder in vertikaler Richtung gleitend miteinander verbunden werden. Insbesondere bei einer gleitenden Verbindung zwischen dem Wellenzapfen und dem Innenring des Gelenklagers ist eine zusätzliche Beweglichkeit des Schwenkbolzens in Richtung der Schiffshochachse oder Y-Achse gewährleistet, so dass auch ein unvermeidliches Spiel der Anlenkung der Flosse am Hauptruder in Y-Richtung ausgeglichen wird.
Vorzugsweise weist der Innenring des sphärischen Lagers eine größere axiale Länge auf als der Außenring, die eine Anlage des Innenrings am Außenring auch bei stärkeren Schwenkbewegungen des Schwenkkolbens gegenüber dem Wellenzapfen gewährleistet, so dass stets eine entsprechende großflächige Lastverteilung sichergestellt ist
Zur Fixierung des in die vertikale Bohrung des Anlenkgehäuses eingesetzten, als sphärisches Lager ausgebildeten Gelenklagers ist der Außenring durch Sicherungsringe, die an den Stirnseiten des Außenrings anliegen und in umlaufenden Nuten in der vertikalen Bohrung des Anlenkgehäuses eingesetzt sind, axial festgelegt, wobei die Sicherungsringe bevorzugt als Sprengringe ausgebildet sind.
Um die Beweglichkeit des sphärischen Lagers und damit des Schwenkkolbens auch bei eindringendem, aggressivem Seewasser zu gewährleisten, weisen der Innenring und der Außenring des sphärischen Lagers mindestens eine umlaufende Schmiermittelnut auf, die zur Wartung und Ergänzung eines Schmiermittels über Kanäle mit der Außenfläche des sphärischen Lagers verbunden ist, wobei die Kanäle an der Außenfläche des Anlenkgehäuses seewasserdicht verschließbar sind.
Vorzugsweise sind die Schmiermittelnuten in axialer Richtung des sphärischen Lagers mittig und bezüglich des Außen- und Innenringes des sphärischen Lagers miteinander fluchtend ausgerichtet.
Die Verbindung des Schwenkkolbens mit dem Anlenkgehäuse kann entweder kraftschlüssig mittels Presspassung oder kraft- und formschlüssig mittels einer Feststellschraube erfolgen, die durch eine Bohrung im Anlenkgehäuse in das in die horizontale Bohrung des Anlenkgehäuses eingesetzte Ende des Schwenkkolbens eingeschraubt wird oder kraftschlüssig an der Außenfläche des in die horizontale Bohrung des Anlenkgehäuses eingesetzten Abschnitts des Schwenkkolbens anliegt.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sollen der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke und weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines im Heckbereich eines Schiffes angeordneten Flossenruders;
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Anlenkgehäuse mit einer vertikalen Bohrung zur
Aufnahme eines Wellenzapfens und einer horizontalen Bohrung zur Aufnahme eines Schwenkkolbens und
Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Anlenkgehäuse gemäß Fig. 2.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Schiffshecks mit einem Teil des Schiffskörpers 1 , einem Propeller 2 und einem Flossenruder, das aus einem Hauptruder 3 und einer über eine scharnierförmige Verbindung 13 am Hauptruder 3 angelenkten Flosse 4 zusammengesetzt ist. Das Hauptruder 3 ist mit einem in eine Ausnehmung des Hauptruders 3 eingesetzten Ruderschaft 11 fest verbunden, der durch einen Koker 10 zur seewasserdichten Durchführung des Ruderschaftes 1 1 durch den Schiffskörper 1 geführt und mit einer Rudermaschine 12 verbunden ist. Die Rudermaschine 12 bewirkt über den Ruderschaft 1 1 eine maximale Auslenkung des Hauptruders 3 um ca. 45° nach beiden Seiten ausgehend von einer mit der Schiffslängsachse oder X-Achse fluchtenden Stellung des Hauptruders 3.
Die Steuerung der Flosse 4 erfolgt zwangsgeführt und mit der Auslenkung des Hauptruders 3 gekoppelt durch eine an der Oberkante des Hauptruders 3 und der Flosse 4 angeordnete Verstelleinrichtung 7, die einen vertikalen Wellenzapfen 5, der am Schiffskörper 1 bzw. über einen Flansch 15 mit dem Koker 10 verbunden ist, ein gelenkig mit dem Wellenzapfen 5 verbundenes Anlenkgehäuse 8, einen horizontal ausgerichteten Schwenkkolben 6 und ein mit der Flosse 4 verbundenes Gleitlager 14 enthält, in dem der Schwenkkolben 6 geführt ist. Bei einer durch die Rudermaschine 12 bewirkten Drehung des Ruderschaftes 11 in der einen oder anderen Drehrichtung wird das Hauptruder 3 in der betreffenden Drehrichtung um einen entsprechenden Winkel um die Schiffshochachse oder Y-Achse ausgelenkt. Infolge der Anlenkung der Flosse 4 an der Hinterkante des Hauptruders 3 und Verbindung der Flosse 4 über die Verstelleinrichtung 7 mit dem Schiffskörper 1 wird eine zusätzliche, gleichsinnige und etwa gleich große Drehung der Flosse 4 relativ zum Hauptruder 3 bewirkt, das heißt die Flosse 4 wird absolut um etwa den doppelten Winkel der Auslenkung des Hauptruders 3 ausgelenkt und erhöht entsprechend die für die Steuerung eines Schiffes wirksamen Querkräfte, die das Flossenruder erzeugt.
Infolge der auf das Hauptruder 3 und die Flosse 4 einwirkenden Längs- und Querkräfte wirken Biegemomente auf die Verstelleinrichtung 7 ein, die bei entsprechend ausgebildeten Gleitlagern und Passungen zwischen den einzelnen Funktionselementen der Verstelleinrichtung 7 zu Spannungen und damit zu einem vorzeitigen Verschleiß bis hin zu einer Zerstörung der Verstelleinrichtung 7 oder Teilen davon führen können.
Um derartige, bei einer starren Auslegung der Verstelleinrichtung 7 auftretende Spannungen und Verkantungen der Funktionsteile der Verstelleinrichtung 7 zu vermeiden, wird in bekannten Systemen ein Scharnierbolzen zur Verbindung des Wellenzapfens 5 mit dem Schwenkkolben 6 vorgesehen, der Bewegungen in einem Winkelbereich von ± 90° gegenüber der Schiffshochachse oder Y-Achse ermöglicht, der jedoch bei zusätzlich auftretenden Querkräften, die in Richtung der Schiffsquerachse oder Z-Achse gerichtet sind oder sich aus Komponenten einer in Richtung der Schiffslängsachse oder X-Achse und der Schiffsquerachse oder Z-Achse wirkenden Kraft zusammensetzt, verkantet wird, da eine Ausgleichsbewegung wegen des fest eingestellten Ruderausschlags um die Y-Achse nicht möglich ist.
Darüber hinaus weist das Scharniergelenk eine nur geringe, durch einen Scharnierbolzen bestimmte Gelenkfläche auf, die eine entsprechende Dimensionierung des Scharniergelenks erforderlich macht, um die Ruderkräfte aufnehmen zu können. Dies bedingt aber eine entsprechend großvolumige Konstruktion bzw. erfordert den Einsatz hochfester und dementsprechend teurer Materialien.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird anstelle eines Scharniergelenks oder einer gleichartigen Gelenkverbindung zwischen dem vertikalen Wellenzapfen 5 und dem horizontal ausgerichteten Schwenkkolben 6 ein Gelenklager eingesetzt, das unabhängig von der Auslenkung des Hauptruders 3 ein Schwenken des Schwenkkolbens 6 sowohl um die Schiffslängsachse oder X-Achse als auch um die Schiffsquerachse oder Z-Achse ermöglicht. Diese freie Beweglichkeit des Schwenkkolbens 6 in der durch die X- und Z-Achse aufgespannten Ebene stellt sicher, dass die Verstelleinrichtung 7 sämtliche auf die Flosse 4 einwirkenden Kräfte in der X- und Z-Ebene ausgleicht, so dass keine Verkantungen oder zusätzlichen Spannungen in der Verstelleinrichtung 7 auftreten können.
Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht und Fig. 3 in einem Längsschnitt das Anlenkgehäuse 8 der in Fig. 1 schematisch dargestellten Verstelleinrichtung 7 zur Verbindung des vertikalen Wellenzapfens 5 mit dem horizontalen Schwenkkolben 6. Das Anlenkgehäuse 8 weist eine horizontale Bohrung 81 zur Aufnahme des Schwenkkolbens 6 gemäß Fig. 1 sowie eine vertikale Bohrung 82 zur Aufnahme eines sphärischen Lagers 9 auf. Zur Sicherung des in die horizontale Bohrung 81 des Anlenkgehäuses 8 eingesetzten Schwenkkolbens 6 dient eine Feststellschraube 18, die den Schwenkkolben 6 form- und/oder kraftschlüssig mit dem Anlenkgehäuse 8 verbindet.
Das sphärische Lager 9 weist einen Innenring 91 mit einer zylindrischen Bohrung und einer sphärischen oder kugelschichtförmigen Außenfläche sowie einen Außenring 92 mit einer der Außenfläche des Innenrings 91 angepassten sphärischen oder kugelschichtförmigen Innenfläche und einer zylindrischen, der vertikalen Bohrung 82 des Anlenkgehäuses 8 angepassten Außenfläche auf. Die zylindrische Bohrung des Innenrings 91 dient der Aufnahme des vertikal, das heißt in Richtung der Y-Achse ausgerichteten Wellenzapfens 5 gemäß Fig. 1 , der vorzugsweise gleitend in der zylindrischen Bohrung des Innenrings 91 des sphärischen Lagers 9 angeordnet ist, so dass er Ausgleichsbewegungen in Y-Richtung ausführen kann.
Zur Festlegung und Sicherung des sphärischen Lagers 9 sind vorzugsweise als Sprengringe ausgebildete Sicherungsringe 16, 17 an den axialen Enden des Außenrings 92 des sphärischen Lagers 9 vorgesehen.
Durch eine größere axiale Breite des Innenrings 91 gegenüber dem Außenring 92 ist eine Anlage des Innenrings 91 am Außenring 92 auch bei stärkeren Schwenkbewegungen des Schwenkkolbens 6 gegenüber dem Wellenzapfen 5 gewährleistet, so dass stets eine entsprechende großflächige Lastverteilung sichergestellt ist.
Zur Herabsetzung der Reibung bei einer Bewegung des Anlenkgehäuses 8 in vertikaler Richtung bzw. in Richtung der Y-Achse dient ein Schmiermittelfilm in der zylindrischen Bohrung des Innenrings 91 , so dass keine Reibungskräfte die axiale Beweglichkeit des Anlenkgehäuses 8 gegenüber dem Wellenzapfen 5 behindern. Zur Erzeugung und Aufrechterhaltung des Schmiermittelfilms dient eine umlaufende, im Innenring 91 mittig ausgebildete Schmiermittelnut 93, die mit einer entsprechenden Schmiermittelnut 94 im Außenring bei horizontaler Ausrichtung des Anlenkgehäuses 8 fluchtet. Die äußere Schmiermittelnut 94 im Außenring 92 ist über Schmiermittelkanäle 20 mit Öffnungen an der Außenseite des Anlenkgehäuses 8 verbunden, die mittels Verschlussschrauben 19 seewasserdicht verschließbar sind.
Die Kombination eines den horizontalen Schwenkkolben 6 mit dem vertikalen Wellenzapfen 5 verbindenden Anlenkgehäuses 8 mit einem sphärischen Lager 9 stellt nicht nur eine Spannungen und Verkantungen vermeidende Beweglichkeit der Verstelleinrichtung 7 sicher, sondern ermöglicht zudem eine leichte Montage und Demontage durch die Anordnung der horizontalen Bohrung 81 zur Aufnahme des Schwenkkolbens 6 und der vertikalen Bohrung 82 zur Aufnahme des sphärischen Lagers 9 mit der vertikal ausgerichteten zylindrischen Bohrung des Innenrings 91 zur Aufnahme des vertikalen Wellenzapfens 5.
Durch Lösen der Feststellschraube 18 kann der in dem Gleitlager 14 geführte horizontale Schwenkkolben 6 vom Anlenkgehäuse 8 getrennt werden, so dass beispielsweise die Flosse 4 für Reparatur- oder Wartungszwecke von dem Hauptruder 3 getrennt werden kann. Zum Austausch bzw. zur Reparatur der Verstelleinrichtung 7 ist der Wellenzapfen 5 von seiner Verbindung mit dem Schiffskörper 1 zu lösen, so dass das sphärische Lager 9 zusammen mit dem Anlenkgehäuse 8 vom vertikalen Wellenzapfen 5 abgezogen werden kann.
In gleicher weise ist eine einfache Montage der Verstelleinrichtung 7 gewährleistet.
Bezugszeichenliste
1 Schiffskörper
2 Propeller
3 Hauptruder
4 Flosse
5 Wellenzapfen
6 Schwenkkolben
7 Verstelleinrichtung
8 Anlenkgehäuse
9 Sphärisches Lager
10 Koker
1 1 Ruderschaft
12 Rudermaschine
13 scharnierförmige Verbindung
14 Gleitlager
15 Flansch
16, 17 Sicherungsringe
18 Feststellschraube
19 Verschlussschrauben
20 Schmiermittelkanäle
81 horizontale Bohrung
82 vertikale Bohrung
91 Innenring
92 Außenring

Claims

Patentansprüche
1. Flossenruder mit einem um eine vertikale Achse oder Schiffshochachse (Y-Achse) schwenkbaren Hauptruder und einer an der Hinterkante des Hauptruders angelenkten und durch das Hauptruder zwangsgeführten Flosse, die mit einem Schwenkkolben verbunden ist, der über ein Gelenklager an einem mit dem Schiffsrumpf verbundenen vertikalen Wellenzapfen angelenkt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schwenkkolben (6) unabhängig von der Auslenkung des Hauptruders (3) um die Schiffslängsachse (X-Achse) und die Schiffsquerachse (Z-Achse) schwenkbar ist.
2. Flossenruder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkkolben (6) in eine horizontale Bohrung (81 ) eines Anlenkgehäuses (8) eingesetzt ist, das eine vertikale Bohrung (82) aufweist, in die das den Wellenzapfen (5) aufnehmende Gelenklager (9) eingesetzt ist.
3. Flossenruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenklager aus einem sphärischen Lager (9) mit einem Innenring (91 ) mit einer zylindrischen Bohrung zur Aufnahme des Wellenzapfens (5) und einer kugelschichtförmigen Außenfläche und einem Außenring (92) mit einer der Außenfläche des Innenrings (91 ) angepassten kugelschichtförmigen Innenfläche und einer zylindrischen, der vertikalen Bohrung (82) des Anlenkgehäuses (8) angepassten Außenfläche besteht.
4. Flossenruder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (91 ) des sphärischen Lagers (9) eine größere axiale Länge aufweist als der Außenring (92).
5. Flossenruder nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenzapfen (5) und der Innenring (91 ) des sphärischen Lagers (9) in vertikaler Richtung gleitend miteinander verbunden sind.
6. Flossenruder nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (92) des sphärischen Lagers (9) durch Sicherungsringe (16, 17), die an den Stirnseiten des Außenrings (92) anliegen und in umlaufenden Nuten in der vertikalen Bohrung (82) des Anlenkgehäuses (8) eingesetzt sind, axial festgelegt ist.
7. Flossenruder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsringe aus Sprengringen (16, 17) bestehen.
8. Flossenruder nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (91 ) und der Außenring (92) des sphärischen Lagers (9) mindestens eine umlaufende Schmiermittelnut (93, 94) aufweisen.
9. Flossenruder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schmiermittelnut (93, 94) über einen Kanal (20) mit der Außenfläche des Anlenkgehäuses (8) verbunden ist.
10. Flossenruder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (20) an der Außenfläche des Anlenkgehäuses (8) seewasserdicht verschließbar sind.
1 1. Flossenruder nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch in axialer Richtung des sphärischen Lagers (9) mittige und miteinander fluchtende Schmiermittelnuten (93, 94) im Außen- und Innenring (91 , 92) des sphärischen Lagers (9).
12. Flossenruder nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkkolben (6) mittels einer Feststellschraube (18) in der horizontalen Bohrung (81 ) des Anlenkgehäuses (8) fixierbar ist.
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