DE29609745U1

DE29609745U1 - Rudder for seagoing ships

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Publication number: DE29609745U1
Application number: DE29609745U
Authority: DE
Original assignee: Willi Becker Ingenieurbuero GmbH
Current assignee: Becker Marine Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1996-06-04
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 1996-08-29
Anticipated expiration: 2006-06-05
Also published as: JPH1053196A; CN1169934A; NO964952D0; CN1077533C; KR980001709A; EP0811552A1; JP3193887B2; EP0811552B1; NO309806B1; NO964952L; DE59605253D1; KR100244674B1; ES2147882T3

Description

RICHTER,JUDGE,

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS ■ PATENTANWÄLTEEUROPEAN PATENT ATTORNEYS ■ PATENT ATTORNEYS

HAMBURG ■ BERLINHAMBURG ■ BERLIN

DIPL.-ING. JOACHIM RICHTER DIPL.-ING. HANNES GERBAULET DIPL.-ING. FRANZ WERDERMANNDIPL.-ING. JOACHIM RICHTER DIPL.-ING. HANNES GERBAULET DIPL.-ING. FRANZ WERDERMANN

- 1986- 1986

NEUER WALL IO KURFÜRSTENDAMMNEW WALL IO KURFÜRSTENDAMM

2O354 HAMBURG IO719 BERLIN2O354 HAMBURG IO719 BERLIN

•äf (O4O) 34 OO 45/34 OO 56 S (O3O) 8 82 74 TELEFAX (O4O) 35 24 15 TELEFAX <030) 8 82 32•äf (O4O) 34 OO 45/34 OO 56 S (O3O) 8 82 74 FAX (O4O) 35 24 15 FAX <030) 8 82 32

IN BÜROGEMEINSCHAFT MIT MAINlTZ & PARTNER RECHTSANWÄLTE ■ NOTAREIN OFFICE SHARING WITH MAINlTZ & PARTNER LAWYERS ■ NOTARIES

03.06.199603.06.1996

AnmelderApplicant

Willi Becker Ingenieurbüro GmbH
20099 HamburgWilli Becker Engineering Office GmbH
20099 Hamburg

Rudder for seagoing vessels

Die Erfindung betrifft ein Ruder für Seeschiffe, bestehend aus einem Hauptruder und einer an diesem angelenkten, durch das Hauptruder zwangsgeführten Flosse, die mit einer Gleitkolbenanlenkung aus einem an der Flosse ausgebildeten Gleitlager für einen Schwenkkolben versehen ist.The invention relates to a rudder for seagoing vessels, consisting of a main rudder and a fin hinged to the main rudder, forcedly guided by the main rudder, which is provided with a sliding piston linkage consisting of a sliding bearing formed on the fin for a pivoting piston.

Für die Anlenkung der Flosse an das Hauptruder von Flossenrudern für Seeschiffe sind bereits die verschiedensten Lösungen vorgeschlagen worden.A variety of solutions have already been proposed for connecting the fin to the main rudder of fin rudders for seagoing vessels.

So ist nach der DE-U-7 829 008 ein mittels eines Antriebes verstellbarer, mehrteiliger Strömungskörper zum Steuern von Wasserfahrzeugen bekannt. Dieser StrömungskörperAccording to DE-U-7 829 008, a multi-part flow body that can be adjusted by means of a drive is known for controlling watercraft. This flow body

besteht aus einem Hauptruder und einer Flosse, die an dem Hauptruder angelenkt ist. Um die Flosse verstellen zu können, ist diese mit einer Steuereinrichtung versehen, die aus einem benachbart zur Gelenkverbindung von Hauptruder und Flosse obenseitig in Längsrichtung des Strömungskörpers verlaufenden, auskragenden Tragarm mit einer Längsführung für einen Gleitschieber besteht, dessen dem Hauptruder zugekehrtes Ende einen senkrechten Zapfen trägt, der mit seinem Ende exzentrisch in einer um ihre senkrechte Mittelachse verdrehbare Antriebsscheibe gelagert ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung wird ein mehrteiliger Strömungskörper mit einer Steuereinrichtung zum Verschwenken des flossenartigen Teils des Strömungskörpers geschaffen, der in seiner Herstellung einfach und mühelos bedienbar sein soll. Aufgrund der geringen Anzahl an verwendeten mechanischen Bauteilen ist zwar eine sichere Funktionsweise der Steuereinrichtung gewährleistet, jedoch sind bei einem Verschleiß der Steuer- und Gleiteinrichtung aufwendige Arbeiten erforderlich, da ganze Konstruktionsteile dann ausgetauscht werden müssen.consists of a main rudder and a fin that is hinged to the main rudder. In order to be able to adjust the fin, it is provided with a control device, which consists of a cantilevered support arm that runs along the length of the flow body next to the joint between the main rudder and the fin, with a longitudinal guide for a sliding slide, the end of which facing the main rudder carries a vertical pin, the end of which is eccentrically mounted in a drive disk that can be rotated about its vertical central axis. Due to this design, a multi-part flow body is created with a control device for pivoting the fin-like part of the flow body, which should be simple and easy to operate. Due to the small number of mechanical components used, the control device functions reliably, but if the control and sliding device wear out, complex work is required, as entire structural parts then have to be replaced.

Eine weitere Schiffsruderkonstruktion der eingangs erwähnten Gattung für ein Schiff mit einer wenigstens teilweise mit einem Mantel versehenen Schraube mit einem an dem hinteren Rand des Hauptruders angelenkten Hilfsruder, das mit einem Bedienungsmechanismus verbunden ist, der eine in einer Führungsbuchse verschiebbare Treibstange enthält und in einer zu der Ruderachse ungefähr senkrechten Ebene um einen hinter dieser liegenden Drehpunkt mit dem Schiffsrumpf drehbar verbunden ist, ist durch die DE-A-2 353 934 bekannt. Bei dieser Schiffsruderkonstruktion ist die Führungsgbuchse ungefähr horizontal und nahezu parallel zu der Ruderfläche auf dem HilfsruderAnother ship's rudder construction of the type mentioned at the beginning for a ship with a screw at least partially provided with a casing with an auxiliary rudder hinged to the rear edge of the main rudder, which is connected to an operating mechanism that contains a drive rod that can be moved in a guide bushing and is connected to the ship's hull in a plane approximately perpendicular to the rudder axis about a pivot point located behind it, is known from DE-A-2 353 934. In this ship's rudder construction, the guide bushing is approximately horizontal and almost parallel to the rudder surface on the auxiliary rudder.

angeordnet, während die Treibstange drehbar auf einer hinter der Ruderachse angeordneten Achse gelagert ist und eine solche Länge hat, daß die Zusammenarbeit zwischen der Treibstange und der Führungsbuchse bei einem Ruderausschlag von 90° oder mehr nach wie vor gut funktioniert. Dieses Schiffsruder ist im wesentlichen so konstruiert, daß ein Querstellen des Ruders insbesondere dann möglich ist, wenn ein mit dieser Schiffsruderkonstruktion ausgebildetes Schiff in einer Schleuse liegt, um während des Durchschleusens nicht von dem Drempel der Schleusentore beschädigt zu werden.arranged, while the drive rod is mounted so that it can rotate on an axis arranged behind the rudder axis and is of such a length that the cooperation between the drive rod and the guide bushing still functions well with a rudder deflection of 90° or more. This ship's rudder is essentially designed in such a way that it is possible to position the rudder transversely, in particular when a ship equipped with this ship's rudder design is in a lock, in order to avoid being damaged by the sill of the lock gates while passing through.

Die Führung und Lagerung der einendseitig am Schiffsrumpf gelagerten Treibstange zur Steuerung der Flosse erfolgt mittels der Führungsbuchse, die waagerecht liegend im oberen Bereich der Flosse an dieser befestigt ist und durch die die Treibstange hindurchgeführt ist.The drive rod, which is mounted on one end of the ship's hull and is used to control the fin, is guided and supported by means of the guide bush, which is attached horizontally to the upper part of the fin and through which the drive rod is guided.

Als Gleitlager weist die Führungsbuchse in ihrem Innenraum eine Gleitpackung auf. Ist diese verschlissen und muß sie ausgetauscht werden, so sind umfassende Arbeiten erforderlich, denn um die Gleitpackung aus der Führungsgbuchse herausnehmen zu können, muß entweder die Flosse vom Hauptruder abgenommen werden, um die Führungsbuchse von der Treibstange abziehen zu können, oder die Treibstange muß in ihrem Anlönkungsbereich am Schiffsrumpf von diesem gelöst und aus der Führungsbuchse herausgezogen werden. Da die Führungsbuchse die Gleitpackung wandungsumschIiessend aufnimmt, ist ein Herausnehmen der Gleitpackung aus der Führungsbuchse nach oben oder unten nicht möglich, sondern erst durch ein Auseinandernehmen der Gelenkverbindung kann die Gleitpackung freigelegt werden.The guide bushing has a sliding packing inside it as a sliding bearing. If this is worn out and needs to be replaced, extensive work is required because in order to be able to remove the sliding packing from the guide bushing, either the fin must be removed from the main rudder in order to be able to pull the guide bushing off the drive rod, or the drive rod must be detached from the hull in the area where it is attached to the ship's hull and pulled out of the guide bushing. Since the guide bushing holds the sliding packing around its wall, it is not possible to remove the sliding packing from the guide bushing upwards or downwards; the sliding packing can only be exposed by dismantling the joint connection.

Alle bekannten Lösungen haben jedoch gemeinsam, daß die besonders leicht verschleißbaren Teile der Anlenkung zur Zwangsführung der Flosse nur mit einem hohen Kostenaufwand und überwiegend in Unterwasserarbeiten ausgetauscht werden können.However, all known solutions have in common that the parts of the linkage that are particularly easily worn for the forced guidance of the fin can only be replaced at high cost and mainly in underwater work.

Um bei einem aus einem Hauptruder mit einer angelenkten und zwangsgeführten Flosse bestehenden Ruder das Gleitlager der Flosse für den einendig am Schiffsrumpf angelenkten Schwenkbolzen so auszubilden, daß ein müheloses Austauschen der Verschleißteile auch durch ungeschultes Personal ohne Zuhilfenahme von Hebewerkzeugen und ohne Durchführung von Unterwasserarbeiten möglich ist, und darüber hinaus eine Zwangsführung der Flosse in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Hauptruders bei ausschließlicher Kraftübertragung in der Horizontalen zu ermöglichen, wird in der EP 0 051 822 Bl vorgeschlagen, das Gleitlager gabelförmig auszubilden und an den einander zugekehrten Wandflächen seiner beiden Gabelarme austauschbare Gleitklötze aus Kunststoffen, insbesondere Polyamid, zu verwenden. Jeder Gleitklotz soll in einer nach unten begrenzten und nach oben offenen Ausnehmung in der Wandfläche eines jeden Gabelarmes des Gleitlagers gehalten und gegen ein unbeabsichtigtes Abziehen durch eine die obere Öffnung der Ausnehmung verschließende und lösbare Abdeckplatte gesichert sein.In order to design the sliding bearing of the fin for the pivot pin, which is hinged to the ship's hull at one end, in a rudder consisting of a main rudder with a hinged and positively guided fin, in such a way that the wearing parts can be easily replaced even by untrained personnel without the aid of lifting tools and without carrying out underwater work, and in addition to enable the fin to be positively guided depending on the angular position of the main rudder with power being transmitted exclusively in the horizontal, EP 0 051 822 Bl proposes that the sliding bearing be fork-shaped and that replaceable sliding blocks made of plastics, in particular polyamide, be used on the facing wall surfaces of its two fork arms. Each sliding block should be held in a recess that is limited at the bottom and open at the top in the wall surface of each fork arm of the sliding bearing and should be secured against accidental removal by a removable cover plate that closes the upper opening of the recess.

In Einzelfällen ist bei einer solchen Ausfuhrungsform im Inneren der Lager ein unerwünschter hoher Kantendruck festzustellen, der zu übermäßigem Verschleiß und Abrieb und bisweilen zur Lockerung der Bronzeausfütterung am Scharnier führt. Auch können Schwingungen bei zu großem Spiel in dem Rudersystem die Scharnierhaltebolzen lockern, insbesondere dann, wenn sie nicht korrekt befestigt sind.In individual cases, with such a design, an undesirable high edge pressure can be observed inside the bearings, which leads to excessive wear and abrasion and sometimes to the loosening of the bronze lining on the hinge. Vibrations caused by too much play in the rudder system can also loosen the hinge retaining bolts, especially if they are not correctly fastened.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs genannte System dahingehend zu verbessern, daß der genannte Kantendruck minimiert und alle Teile so miteinander verbunden sind, daß Bewegungen mit ausreichenden Freiheitsgraden möglich sind. Hierdurch sollen die Lageroberflächen geschont und der Verschleiß entsprechend minimiert werden.The object of the present invention is to improve the system mentioned at the beginning so that the edge pressure mentioned is minimized and all parts are connected to one another in such a way that movements with sufficient degrees of freedom are possible. This should protect the bearing surfaces and minimize wear accordingly.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs genannten Ruder dadurch gelöst, daß auch der Anlenkungsbolzen als ein in einem Gleitlager ausgebildeter Kolben ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme erhält das Ruder bzw. dessen bewegliche Teile eine weitgehende Schaffung von Freiheitsgraden, die gewährleistet, daß keine Lageroberfläche durch die Wirkung hochbelasteter Kanten stärker als nötig belastet wird.This object is achieved according to the invention in the rudder mentioned at the beginning in that the linkage bolt is also designed as a piston in a plain bearing. This measure gives the rudder or its moving parts a large degree of freedom, which ensures that no bearing surface is subjected to greater stress than necessary due to the effect of highly loaded edges.

Diese Ausgestaltung ermöglicht Bewegungen mit ausreichenden Freiheitsgraden, die durch den Einsatz eines Scharnierbolzens zwischen den beiden in Gehäusen geführten Kolben erhalten werden, so daß Bewegungen in einem Winkelbereich von +90° möglich sind, wohingegen die bekannten Systeme durch den vorgegebenen Winkel von 90° starr ausgelegt sind. Bei einem Wanddruck auf das Ruder hervorgerufene und auf das System einwirkende Biegemomente werden durch die zylindrische Kolbenausgestaltung und durch die Anlenkung ausgeglichen, so daß Verkantungen des Systems nicht mehr auftreten können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nach dem Lösen der Scharnierverbindung zwischen den beiden Kolben diese in Kolbenlängsrichtung, d.h. in vertikaler und horizontaler Richtung, aus den am Schiffskörper und an der Flosse befestigten Gehäusen herausgezogen werden können. Auf diese Weise sind Reparaturen mühelos und ohne Ausbau der Flosse durchführbar.This design allows movements with sufficient degrees of freedom, which are achieved by using a hinge pin between the two pistons guided in housings, so that movements in an angular range of +90° are possible, whereas the known systems are designed rigidly due to the specified angle of 90°. Bending moments caused by wall pressure on the rudder and acting on the system are compensated by the cylindrical piston design and the linkage, so that tilting of the system can no longer occur. A further advantage is that after loosening the hinge connection between the two pistons, they can be pulled out of the housings attached to the hull and the fin in the longitudinal direction of the piston, i.e. in the vertical and horizontal direction. In this way, repairs can be carried out effortlessly and without removing the fin.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further developments of the invention are described in the subclaims.

So sind vorzugsweise beide Kolben, nämlich der Schwenkkolben und der als Anlenkungsbolzen ausgebildete Kolben über einen Scharnierbolzen miteinander verbunden, der eine sichere und konstruktiv einfache Kupplung schafft.Preferably, both pistons, namely the pivoting piston and the piston designed as a linkage pin, are connected to each other via a hinge pin, which creates a secure and structurally simple coupling.

Vorzugsweise bestehen beide Kolben aus Edelstahl und sind in Buchsen aus einer Bronzelegierung gleitfähig angeordnet.Preferably, both pistons are made of stainless steel and are arranged to slide in bushings made of a bronze alloy.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die Bronze-Ausfüllung für den zylindrisch ausgebildeten Kolben aus je einer in einem Gehäusemantel angeordneten Buchse. Die äußeren Grenzflächen der Bronzeausfüllung können abgedichtet sein, wobei die Abdichtung vorzugsweise aus einem pastösen Zwei-Komponenten-Metall besteht, das auch als "Belzona-R-Metall" bekannt ist. Dieses Metall besitzt nach dem Aushärten die Qualität bekannter Metalle und ist grundsätzlich zum Fugenabdichten und als Isolator zwischen Schwarz- und Bundmetallen geeignet.According to a further embodiment of the invention, the bronze filling for the cylindrical piston consists of a bushing arranged in a housing shell. The outer boundary surfaces of the bronze filling can be sealed, with the seal preferably consisting of a pasty two-component metal, also known as "Belzona-R metal". This metal has the quality of known metals after hardening and is basically suitable for sealing joints and as an insulator between ferrous and non-ferrous metals.

Zum Schutz gegen Seewasser bzw. verschmutztes und sandhaltiges Wasser werden vorzugsweise alle beweglichen Teile durch O-Ringe geschützt, so daß ein geschlossenes Schmiersystem entsteht.To protect against seawater or contaminated and sandy water, all moving parts are preferably protected by O-rings, so that a closed lubrication system is created.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawings.

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Hochleistungsruders mit Flosse und mit einer Gleitschwenkkolbenanlenkung, Fig. 1 is a diagrammatic view of a high-performance rudder with fin and with a sliding pivot piston linkage,

Fig. 2 eine schematische Ansicht der miteinander verbundenen Gleitkolben,Fig. 2 is a schematic view of the interconnected sliding pistons,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig.2,Fig. 3 a section along the line B-B in Fig.2,

Fig. 4 einen Schnitt A-A durch einen, nämlich den horizontal angeordneten Gleitkolben,Fig. 4 a section A-A through one, namely the horizontally arranged sliding piston,

Fig. 5 einen Schnitt C-C gemäß Fig.2 und Fig. 6 einen Schnitt D-D gemäß Fig.2.Fig. 5 is a section C-C according to Fig. 2 and Fig. 6 is a section D-D according to Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Ruder besteht aus einem Hauptruder 20 mit einer an diesem verschwenkbar angeordneten und zwangsgeführten Flosse 10, die mit einer Gleitschwenkkolbenanlenkung 100 versehen ist, die in Fig.2 bis 6 näher dargestellt ist. Diese wird gebildet aus einem horizontal angeordneten Edelstahlkolben 11, der in einem Lagergehäuse 12 verschiebbar angeordnet ist, dessen Innenmantel mit einer Bronzeausfüllung 13 ausgekleidet ist. Der aus dem Gehäuse ragende Kolbenteil ist über einen Scharnierbolzen 14 mit einem vertikal beweglichen Edelstahlkolben 15 verbunden, der seinerseits in einem Lagergehäuse 16 verschiebbar angeordnet ist, das ebenfalls mit einer Bronzeausfüllung 17 ausgekleidet ist. Der Scharnierbolzen 14 gewährleistet, daß auch eine Abweichung aus der 90°-Position ausgeglichen werden kann. Der Horizontalbolzen ist an der Flosse 10 angebunden, während der Vertikalkolben 15 die Verbindung zum Schiffsrumpf darstellt. Wie anhand von Fig.5 erkennbar, besteht die Bronzeausfüllung für den Horizontalkolben 11 aus einer Buchse. Der jeweils entlang der Längsachse der Gleitkolben 11 und 15 gebildete obere und untere Rand der Bronzeausfüllung 13The rudder shown in Fig. 1 consists of a main rudder 20 with a pivotable and positively guided fin 10, which is provided with a sliding pivot piston linkage 100, which is shown in more detail in Fig. 2 to 6. This is formed from a horizontally arranged stainless steel piston 11, which is arranged to be displaceable in a bearing housing 12, the inner casing of which is lined with a bronze filling 13. The piston part protruding from the housing is connected via a hinge pin 14 to a vertically movable stainless steel piston 15, which in turn is arranged to be displaceable in a bearing housing 16, which is also lined with a bronze filling 17. The hinge pin 14 ensures that a deviation from the 90° position can also be compensated. The horizontal pin is connected to the fin 10, while the vertical piston 15 represents the connection to the ship's hull. As can be seen from Fig.5, the bronze filling for the horizontal piston 11 consists of a bushing. The upper and lower edges of the bronze filling 13 formed along the longitudinal axis of the sliding pistons 11 and 15

und 17 kann kegelförmig ausgebildet sein, wobei an den jeweils kegelig ausgebildeten äußeren Grenzflächen der sich ergebende Freiraum mit einer Abdichtung versehen ist, insbesondere aus einem pastösen Zwei-Komponenten-Metall.and 17 can be conical, whereby the resulting free space at the respective conical outer boundary surfaces is provided with a seal, in particular made of a pasty two-component metal.

Der Bolzen 14 ist samt sonstiger Verbindungselemente, wie Sicherungsschrauben etc. nach außen durch Sicherungsplatten abgedeckt.The bolt 14, together with other connecting elements such as locking screws, etc., is covered on the outside by locking plates.

Zur Dämpfung von Kolbenstößen, d.h. zur Vibrations- und Schwingungsdämpfung ist in dem Lagergehäuse 16 für den Kolben 15 das an seinem dem Schiffsrumpf zugekehrte Ende verschlossen ausgebildet, oberhalb des Kolbens 15 ein Polster 30 aus einem gasförmigen Medium, wie Luft, oder aus einem flüssigen Medium, wie Wasser, ausgebildet (Fig.3).To dampen piston impacts, i.e. to dampen vibrations and oscillations, the end of the bearing housing 16 for the piston 15 facing the ship's hull is closed, and a cushion 30 made of a gaseous medium, such as air, or a liquid medium, such as water, is formed above the piston 15 (Fig. 3).

Die Kolben und/oder Gleitflächen sind wasser- oder fettgeschmiert, wodurch die Gleitfähigkeit sich bewegender Teile erhöht wird.The pistons and/or sliding surfaces are lubricated with water or grease, which increases the sliding ability of moving parts.

Claims

Protection claims:

1. Rudder for seagoing vessels, comprising a main rudder (20) and a fin (10) hinged to the main rudder (20) and guided by the main rudder (20) and which is connected to a sliding piston linkage (11,13) from a

(10) designed plain bearing for a pivoting piston

(11), characterized in that the linkage bolt is also designed as a piston (15) formed in a plain bearing (16,17).

2. Rudder according to claim 1, characterized in that both pistons (11, 15), namely the pivoting piston (11) and the piston (15) designed as a linkage pin, are connected to one another via a hinge pin (14).

3. Rudder according to claim 1 or 2, characterized in that both pistons (11, 15) are made of stainless steel and are arranged in a sliding manner in a filling (13, 17) lined with a bronze alloy.

4. Rudder according to claim 3, characterized in that the bronze filling (13, 17) forming the plain bearing is designed as a cylindrical bushing for each cylindrically shaped piston (11, 15).

5. Rudder according to one of claims 1 to 4, characterized in that a seal, preferably made of a pasty two-component metal, is provided on the outer boundary surfaces of the bronze filling (13, 17).

6. Rudder according to one of claims 1 to 5, characterized in that all moving parts are sealed by O-rings
are protected.

7. Rudder according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rudder attached to the hull
Bearing housing (16) for the piston (15) is closed at its end facing the hull and that a cushion (30) made of a gaseous medium or a liquid medium is formed in the interior of the bearing housing (16) above the piston (15).

8. Rudder according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pistons and/or the sliding surfaces are lubricated with water or grease.