-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder mittels aktiver Strömungskontrolle zur Verwendung in der Schifffahrt, sowie ein ein Schiffsruder.
-
Im Allgemeinen zielt die aktive Strömungsbeeinflussung darauf ab, einen bestehenden Strömungszustand eines Körpers, unter Verwendung einer Form des lokalen Energieeintrags in die Grenzschicht, zu verändern. Im Speziellen zielt sie darauf ab, einen Widerstand zu reduzieren (z.B. stumpfe Körper), den Auftrieb und/oder den maximalen Auftrieb zu vergrößern (z.B. Flugzeug) und somit die Effizienz des Systems zu steigern. Ferner dient sie der Reduktion von Geräuschen und Vibrationen.
-
Im Kontext von Flügeln, Rudern und anderen Steuerflächen besteht die wichtigste Anwendung aktiver Strömungskontrolle darin, einen Strömungsabriss zu verzögern, zu unterdrücken und/oder rückgängig zu machen, um die Auftriebs- und Widerstandseigenschaften aerodynamischer und/oder hydrodynamischer Oberflächen zu verbessern.
-
Typische Beispiele aktiver Strömungsbeeinflussung sind Ausblasen von Wandstrahlen, das Erzeugen von Längswirbeln durch Wirbelgeneratoren oder das Absaugen von laminaren oder turbulenten Grenzschichten.
-
Zur Beeinflussung der Strömung werden Aktoren (auch Aktuatoren) genutzt. Dies sind antriebstechnische Baueinheiten welche Energie in mechanische Bewegungen bzw. Veränderungen physikalischer Größen wie Druck oder Temperatur umsetzen.
-
Die Fluidik verwendet hierfür strömungsmechanische Bauelemente unter Nutzung pneumatischer (z.B. Luft) bzw. hydraulischer (z.B. Wasser, Öl) Hilfsenergie.
-
Ein Beispiel eines solchen Bauelements ist ein fluidischer Oszillator, welcher einzig durch den applizierten Volumenstrom und Druck eine schwingende (zeitlich und räumlich alternierend) Strömung aus einem stationären Einlass erzeugt, und keine elektrischen oder mechanischen Bauteile, wie z.B. Ventile, benötigt. Erreicht wird dieses Verhalten durch eine divergierende Geometrie mit einem bi-stabilen Strömungsregime und einem internen Rückkopplungsmechanismus, der von Gerät zu Gerät variiert. Das Allgemeine Prinzip des fluidischen Oszillators ist hinreichend bekannt. In seiner ursprünglichen Form fand er Einsatz für fluidische Logik-Schaltungen als Alternative für elektrische Systeme.
-
Das allgemeine Prinzip der aktiven Strömungskontrolle mit fluidischen Oszillatoren ist aus der Luftfahrt bekannt. Eine spezielle Ausführung des fluidischen Oszillators ist der Sweeping-Jet-Oszillator, welcher an den Tragflächen und an dem Leitwerk von Flugzeugen zumindest versuchsweise eingesetzt wurde, um dessen aerodynamischen Eigenschaften zu verbessern.
-
Ein System zur aktiven Strömungskontrolle mittels fluidischer Oszillatoren für Luftfahrzeuge ist in
US 2020 / 0 017 199 A1 offenbart.
-
Eine spezielle Ausführung eines fluidischen Oszillators ist ein Puls-Jet-Oszillator, welcher in der Lage ist die Strömung zwischen zwei Auslässen hin und her zu schalten. Die Strömung wird dabei zu jedem Zeitpunkt vollständig durch jeweils eine der Auslassöffnungen geleitet, sodass das Schwingungsverhalten des Systems in erster Näherung einer Rechteck-Funktion entspricht.
-
Vergleichbar zur Luftfahrt treten Strömungsabrisse auch in der Schifffahrt auf. Beim Überziehen des Ruders über einen schiffsspezifischen Anstellwinkel hinaus erfolgt ein Strömungsabriss am Ruder. Aus dem Strömungsabriss resultiert eine Reduktion der Auftriebskräfte mit dem Ergebnis einer reduzierten Manövrierbarkeit bei maximierten Treibstoffverbrauch und Treibhausgas-Emission. Hierbei sind typische Ruder lediglich für Lasten ausgelegt, welche nur für sehr kurze Zeiträume auftreten, z.B. während eines Hafenmanövers. Die meiste Zeit wird das Ruder eines Schiffes nur bei kleinen Anstellwinkeln betrieben. Nichtsdestotrotz wird während der gesamten Zeit, in der sich das Schiff bewegt, ein Widerstand durch das Ruder erzeugt, welcher den Treibstoffverbrauch und die Treibhausgas-Emission maximiert.
-
Ein System zur aktiven Strömungskontrolle mittels fluidischer Oszillatoren für Luftfahrzeuge ist in
US 2020 / 0 017 199 A1 offenbart.
-
EP 0 909 703 A2 offenbart ein System zur aktiven Strömungskontrolle von Wasserfahrzeugen, im Speziellen ein Steuerruder für Wasserfahrzeuge mit einem Ruderblatt, das eine Vorkante und daran anschließende, voneinander beanstandete Seitenflächen aufweist, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass diese Austrittsöffnungen für ein flüssiges und/oder gasförmiges Medium aufweisen. Die im vorderen Drittel des Ruderblatts angeordneten Austrittöffnungen werden vorzugsweise mittels einer Pumpe mit flüssigem Medium beschickt. Das austretende Fluid verhindert bei großen Ruderlagen ein Strömungsabriss und minimiert die gegen die Fahrtrichtung gerichtete Widerstandskomponente.
-
US 8 382 043 B1 offenbart ein Schiffsruder mit einer kompakten Anordnung einer Vielzahl diskreter Fluidaktuatoroszillatoren in einer zweidimensionalen Anordnung entweder in ebener oder linearer Weise.
-
Nachteilig am Stand der Technik in Bezug auf eine aktive Strömungskontrolle bei Luftfahrzeugen ist die hohe Komplexität des Systems, bestehend aus einer Vielzahl entlang eines Fluidkanals miteinander verbundenen Aktuatoren, welche einen kommerziellen Einsatz bis dato verbietet.
-
Nachteilig am Stand der Technik in Bezug auf eine aktive Strömungskontrolle bei Wasserfahrzeugen ist die ineffiziente, energieintensive kontinuierliche Ausblasung des Fluids.
-
Darstellung der Erfindung
-
Es ist Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und für die Schifffahrt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder mittels aktiver Strömungskontrolle, sowie ein Schiffsruder, bereitzustellen, welche es ermöglichen die Auftriebskraft, insbesondere während großer Anstellwinkel am Ruder, zu erhöhen, und somit zu einer verbesserten Manövrierbarkeit und/oder reduziertem Treibstoffverbrauch führen.
-
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder mit aktiver Strömungskontrolle, wobei die Vorrichtung zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder zumindest einen fluidischen Oszillator aufweist. Der fluidische Oszillator bewirkt eine Strömungsführung zur oszillierenden Umlenkung eines von einer Einlassöffnung kommenden Fluids hin zu einem ersten oder einem zweiten Strömungskanal. Das umgelenkte Fluid strömt oszillierend entlang des ersten oder des zweiten Strömungskanals, welche in mehreren ersten und mehreren zweiten Auslässen zur Ruderoberfläche münden. Die mehreren ersten Auslässe und die mehreren zweiten Auslässe sind alternierend entlang einer Linie parallel zu einer Vorkante einer ersten Seite des Schiffsruders angeordnet.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen sind die mehreren ersten Auslässe des ersten Strömungskanals und die mehreren zweiten Auslässe des zweiten Strömungskanals, entlang einer Spannweite des Schiffsruders an der ersten Seite des Schiffsruders angeordnet.
-
Die Positionierung der mehreren ersten Auslässe und der mehreren zweiten Auslässe wird bevorzugt so gewählt, dass möglichst kurz vor einer zu erwartenden Position des Strömungsabrisses aktuiert wird, um möglichst energieeffizient zu arbeiten.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen sind die mehreren ersten Auslässe des ersten Strömungskanals und/oder die mehreren Auslässe des zweiten Strömungskanals in Form eines Schlitzes ausgestaltet. Die Schlitze können beispielsweise oval oder rechteckig ausgestaltet sein. Weitere Ausgestaltungsformen der mehreren ersten Auslässe und/oder der mehreren zweiten Auslässe sind denkbar, z.B. in Form von runden und/oder eckigen Aussparungen. Bevorzugt weisen rechteckig ausgestaltete Schlitze ein Seitenverhältnis von ca. 1:30 auf. Beispielsweise weisen rechteckig ausgestaltete Schlitze eine Breite von 1,1 mm und eine Länge von 30 mm auf.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen sind die Auslässe entlang mit gleichbleibendem und/oder variablem Durchmesser (z.B. Verjüngungen) ausgebildet. Bevorzugt beträgt ein Austrittswinkel der mehreren ersten Auslässe und/oder der mehreren zweiten Auslässe 30° zur Tangente der Ruderoberfläche. Weitere Ausgestaltungsformen in Bezug auf den Austrittswinkel sind denkbar.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen ist der zumindest eine fluidische Oszillator ein pulse-jet Oszillator.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen weist die Vorrichtung zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder ferner ein Pumpsystem, ein Rohrsystem und/oder einen Tank zur Aufnahme, Speicherung und/oder Beförderung des Fluids auf. Bevorzugt handelt es sich beim Pumpsystem um eine Tauch- oder Kreiselpumpe oder eine anderweitig ausgestaltete Pumpe, welche in der Lage ist das Fluid zu fördern und den notwendigen Betriebsdruck bereitzustellen. Das Fluid wird über das Rohrsystem, welches bevorzugt aus flexiblen Schläuchen besteht, von seinem Ursprung bis zu dem zumindest einen fluidischen Oszillator gefördert, wobei das Fluid aus dem das Schiff umgebenden Meerwasser und/oder einem Prozessvolumenstrom des Schiffes stammen kann. Gemäß einer Ausführungsform wird das Fluid temporär in einem Tank zwischengelagert.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen weist die Vorrichtung zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder ferner eine Sensoreinheit, eine Steuerungseinheit und/oder eine Regelungseinheit auf.
-
Mittels einer Sensoreinheit können verschiedene Messwerte aufgenommen werden. Die Messwerte können mittels einer Steuer- oder Auswerteeinheit ausgewertet werden. Anhand von zuvor definierten oder bekannten (beispielsweise abgespeicherten) Schwellwerten der Messgrößen kann eine Regelung der aktiven Strömungskontrolle, basierend auf den Messwerten, erfolgen, insbesondere die Ansteuerung des zumindest einen fluidischen Oszillators. Beispiele für relevante Messgrößen, welche für eine Steuerung und/oder Regelung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der aktiven Strömungskontrolle und/oder des fluidischen Oszillators verwendet werden können, sind eine Wandschubspannung und/oder ein Oberflächendruck am Schiffsruder. Die Verwendung alternativer Messwerte von Sensoren ist denkbar. Gemäß einer Ausführungsform kann die automatisierte Auslösung der Aktuation alternativ oder zusätzlich unter Verwendung von schiffs- und ruderspezifischen Modelldaten beim Übertreten eines definierten Anstellwinkels des Schiffsruders erfolgen. Ferner ist es auch denkbar, dass eine Aktuation auch manuell mittels einer Betätigungsvorrichtung vorgenommen werden kann.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen sind der zumindest eine fluidische Oszillator, der erste Strömungskanal, der zweite Strömungskanal, das Pumpsystem, das Rohrsystem, der Tank, die Sensoreinheit, die Steuerungseinheit und/oder die Regelungseinheit im Inneren des Schiffsruders angeordnet.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen weist die Vorrichtung zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder ferner eine Absaugvorrichtung auf. Die Absaugvorrichtung wirkt als antagonistische Kraft zur Aktuation und verstärkt deren Effekt. Bevorzugt erfolgt die Absaugung zeitgleich zur Aktuation, bevorzugt auf der identischen Seite. Ferner erfolgt die Absaugung bevorzugt mittels in einer oder mehreren Reihen parallel zu den Auslässen angeordneten Öffnungen, wobei eine Anordnung dieser in Strömungsrichtung vor und/oder hinter den Auslässen denkbar ist. Die Absaugvorrichtung kann z.B. in Form einer Tauchpumpe ausgebildet sein, wobei die Absaugvorrichtung und das Pumpsystem ein und dasselbe Bauteil darstellen können.
-
Bevorzugt sind die mehreren ersten Auslässe und die mehreren zweiten Auslässe gleichmäßig über der gesamten Spannweite des Ruders verteilt, um einen Strömungsabriss auf der gesamten Ruderfläche zu verzögern und/oder zu verhindern.
-
Jeder erste Auslass ist den mehreren ersten Auslässen und jeder zweite Auslass ist den mehreren zweiten Auslässen zuzuordnen. Direkt benachbarte Auslässe, d.h. zwei Auslässe von denen einer den ersten Auslässen und der andere den zweiten Auslässen zuzuordnen ist, werden als Paar bezeichnet.
-
Gemäß einer Ausführungsform können beide Seiten des Ruders aktuiert werden. Dies bedingt der Verwendung einer Vielzahl des zumindest eines fluidischen Oszillators und der korrespondierenden ersten und zweiten Strömungskanäle. Im Speziellen können hierfür zwei fluidische Oszillatoren genutzt werden, welche das von einer Einlassöffnung kommende Fluid zu insgesamt vier Strömungskanälen und zumindest vier korrespondierenden Auslässen umlenken. Hierbei versorgt ein fluidischer Oszillator zwei Strömungskanäle und zumindest vier korrespondierende Auslässe, welche auf einer Ruderseite angeordnet sind.
-
Ruder bezeichnen hierbei nicht nur senkrecht ausgestaltete Steuerruder von Schiffen, sondern explizit auch weitere Ausgestaltungsformen, wie z.B. waagerechte Tiefenruder und/oder X-Ruder von Unterseebooten. Ebenfalls ist eine Aktuation an Schiffsstabilisatoren denkbar, welche eine Rollbewegung eines Schiffes verhindern oder zumindest vermindern. Schiffsstabilisatoren sind beispielsweise Schlingerkiele und/oder Flossenstabilisatoren. Weitere Stabilisatorentypen sind denkbar.
-
Der erste Strömungskanal und der zweite Strömungskanal sind vorzugweise als separate Hohlkammern innerhalb des Ruders ausgeformt. Die separaten Hohlkammern werden jeweils mit einem der beiden Ausgänge des zumindest einen fluidischen Oszillators verbunden. Dies garantiert, dass eine gegebene Oszillations-Frequenz über das gesamte Runder hinweg gleichbleibt. Ferner wird hierdurch erreicht, dass alle Paare der mehreren ersten Auslässe und der mehreren zweiten Auslässe in einer gleichen Phase schwingen.
-
Aufgrund des im Vergleich zu mechanischen Bauteilen wartungsfreien Charakters eines fluidische Oszillators, wird dieser bevorzugt im Inneren des Schiffsruders angeordnet. Das Ruder weist hierfür weitere Hohlkammern zur Aufnahme des zumindest einen fluidischen Oszillators samt peripherer Bestandteile, wie beispielsweise dem Pump- und/oder Rohrsystem und/oder anderer Elemente. Gemäß einer Ausführungsform dienen die Strömungskanäle (Hohlkammern) selbst als Aufnahme des zumindest einen fluidischen Oszillators samt peripherer Bestandteile, wie beispielsweise dem Pump- und/oder Rohrsystem und/oder anderer Elemente. Alternative Positionierungen, wie z.B. im Kiel, im Heck, im Bug und auf Deck, sind denkbar.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt ferner durch ein Verfahren zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder mittels aktiver Strömungskontrolle. Mittels der Vorrichtung zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder, welche einen fluidischen Oszillator aufweist, wird ein energiereiches Fluid an einer ersten Seite des Schiffsruders derart alternierend zwischen mehreren ersten Auslässen und mehreren zweiten Auslässen ausgestoßen, dass ein Strömungsabriss am Schiffsruder verzögert und/oder verhindert wird.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen erfolgt das Ausstoßen des energiereichen Fluids stoßweise
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen erfolgt zusätzlich zum Ausstoßen des energiereichen Fluids ein Absaugen von Meerwasser an einer Außenkante des Schiffsruders. Bevorzugt erfolgt die Absaugung zeitgleich zur Aktuation auf der identischen Seite. Ferner erfolgt die Absaugung bevorzugt durch in einer oder mehreren Reihen parallel zu den Auslässen angeordneten Öffnungen, wobei eine Anordnung dieser in Strömungsrichtung vor und/oder hinter den Auslässen denkbar ist.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen wird das energiereiche Fluid aus einem Prozessvolumenstrom des Schiffes und/oder dem das Schiff umgebenden Meerwasser entnommen.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen erfolgt das Ausstoßen des energiereichen Fluids unter Verwendung einer Sensoreinheit, einer Steuerungseinheit und/oder einer Regelungseinheit und/oder mittels manueller Auslösung.
-
Das Ausstoßen des Fluids entlang der Ruderoberfläche beschleunigt die wässrige Grenzschicht und verhindert damit ein Ablösen der Strömung.
-
Durch das stoßweise Ausstoßen des Fluids entlang der Ruderoberfläche werden zusätzlich zum Impulseintrag Wirbel in der wässrigen Grenzschicht erzeugt, welche die Grenzschicht durchmischen und so zusätzliches energiereiches Fluid aus den äußeren Strömungsbereichen in die Grenzschicht eintragen. Dies verstärkt den Effekt der Aktuation. Gleichzeitig sinkt hierdurch die benötigte Aktuationsenergie, da nicht konstant ausgestoßen wird und die Wirbel zum durch die Schlitze eingebrachten Impuls einen zusätzlichen Impuls durch Mischung mit der äußeren Strömung in die Grenzschicht bringen. Durch Änderung einer Innengeometrie des fluidischen Oszillators, im Speziellen durch eine Anpassung einer so genannten Feedback-Tube des fluidischen Oszillators, wobei die Feedback-Tube ein Strömungskanal innerhalb des fluidischen Oszillators, welcher gemeinsam mit einer Splitteinrichtung für die oszillierende Strömung verantwortlich ist, lässt sich die Frequenz des Wechsels des Ausstoßens durch die mehreren ersten Auslässe und die mehreren zweiten Auslässe einstellen und auf bereits in der Strömung vorhandene Instabilitäten abstimmen.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder mittels aktiver Strömungskontrolle führen zu einer Verbesserung der Manövrierbarkeit durch Erhöhung der anwendbaren Ruderkräfte, z.B. während Hafenmanövern, in Notlagen, bei Sportbooten und/oder in der Binnenschifffahrt.
-
Unter Beibehaltung identischer Ruderkräfte ermöglichen die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder mittels aktiver Strömungskontrolle ein Downsizing des Schiffsruders, und eine damit verbundene Kostenreduktion. Ferner reduziert das Downsizing den Strömungswiderstand bei Geradeausfahrt und spart benötigte Vortriebsenergie ein. Dies resultiert sowohl in einer Reduktion des Treibstoffverbrauchs als auch in einer Reduktion der Emission von Treibhausgasen und den damit assoziierten Kosten.
-
Bei Geradeausfahrt, z.B. einer Atlantiküberquerung, können die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder mittels aktiver Strömungskontrolle das latente Manövrieren, z.B. den Ausgleich des Drifts durch Seitenwind, ohne die Nutzung des Ruders ermöglichen. Dies reduziert den Verschleiß am Ruder und dessen Aufnahme am Schiff und den damit assoziierten Kosten, unter anderem durch Minimierung der Stillstandszeit während Wartungs- und Reparaturtätigkeiten.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Verwendung lediglich eines oder zweier Aktuatoren stellt ein System mit verringerter Komplexität dar und reduziert die Anzahl benötigter Komponenten und die damit assoziierten Kosten für Anschaffung, Betrieb und Wartung. Ferner zeichnet es sich durch eine geringe Störanfälligkeit, resultierend aus z.B. Schwebstoffen im Wasser, aus, und arbeitet bei minimalem Energieeinsatz mittels stoßweiser Aktuation.
-
Ausführung der Erfindung
-
Die Erfindung wird anhand eines/mehrerer Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierzu zeigen
- 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder.
-
In der Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die erfindungsgemäße Anordnung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird eine Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“ usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Zeichnungen verwendet. Die Richtungsterminologie dient der Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend.
-
Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
-
In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder mittels aktiver Strömungskontrolle ist in 1 dargestellt. Die Vorrichtung zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder 1 weist zumindest einen fluidischen Oszillator 2 auf. Der fluidische Oszillator 2 bewirkt eine Strömungsführung zur oszillierenden Umlenkung eines von einer Einlassöffnung kommenden Fluids. Das umgelenkte Fluid strömt oszillierend entlang eines ersten Strömungskanals 3 oder eines zweiten Strömungskanals 4, welche in mehrere erste Auslässe 31 und mehrere zweite Auslässe 41 münden. Die mehreren Auslässe 31 und die mehreren Auslässe 41 sind alternierend entlang einer Linie parallel zu einer Vorkante 12 an einer ersten Seite 11 des Schiffsruders 1 angeordnet.
-
1 zeigt die Anordnung von jeweils sechs ersten Auslässen 31 und sechs zweiten Auslässen 41.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen sind die mehreren Auslässe 31 des ersten Strömungskanals 3 und die mehreren Auslässe 41 des zweiten Strömungskanals 4 entlang einer Spannweite des Schiffsruders 1 der ersten Seite 11 des Schiffsruders 1 angeordnet.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen sind die mehreren ersten Auslässe 31 des ersten Strömungskanals 3 und/oder die mehreren ersten Auslässe 41 des zweiten Strömungskanals 4 in Form eines Schlitzes ausgestaltet. Alternative Ausgestaltungen der Auslässe sind denkbar.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen ist der zumindest eine fluidische Oszillator 2 ein pulse-jet Oszillator.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen weist die Vorrichtung zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder 1 ferner ein Pumpsystem 5, ein Rohrsystem 6 und/oder einen Tank 7 zur Aufnahme, Speicherung und/oder Beförderung des Fluids auf. Das Fluid wird durch die Pumpe 5 über das Rohrsystem 6 zu dem zumindest einen fluidischen Oszillator 2 gefördert, wobei das Fluid aus dem das Schiff umgebenden Meerwasser und/oder einem Prozessvolumenstrom des Schiffes stammen kann. Gemäß einer Ausführungsform wird das Fluid temporär in einem Tank 7 zwischengelagert.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen weist die Vorrichtung zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder 1 ferner eine Sensoreinheit 8, eine Steuerungseinheit 9 und/oder eine Regelungseinheit 10 auf.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen sind der zumindest eine fluidische Oszillator 2, der erste Strömungskanal 3, der zweite Strömungskanal 4, das Pumpsystem 5, das Rohrsystem 6, der Tank 7, die Sensoreinheit 8, die Steuerungseinheit 9 und/oder die Regelungseinheit 10 im Inneren des Schiffsruders angeordnet. Alternative Positionierungen außerhalb des Schiffsruders 1, wie z.B. im Kiel, im Heck, im Bug und auf Deck, sind denkbar und in 1 schematisch dargestellt.
-
Gemäß verschiedener Ausführungsformen weist die Vorrichtung zur Erhöhung einer Auftriebskraft an einem Schiffsruder 1 ferner eine Absaugvorrichtung auf (nicht dargestellt).
-
Bevorzugt sind die mehrere ersten Aulässe 31 des ersten Strömungskanals 3 und die mehreren Auslässe 41 des zweiten Strömungskanals 4 gemäß verschiedener Ausführungsformen entlang der zu erwartenden Position des Strömungsabrisses an der ersten Seite 11 des Schiffsruders 1 im in Fahrtrichtung vorderen Bereich des Schiffsruders 1 angeordnet. Der erste Strömungskanal 3 und der zweite Strömungskanal 4 sind vorzugweise als separate Hohlkammern innerhalb des Schiffsruders 1 ausgeformt. Die separaten Hohlkammern werden jeweils mit einem der beiden Ausgänge des zumindest einen fluidischen Oszillators 2 verbunden. Der fluidische Oszillators 2 wird bevorzugt im Inneren des Schiffsruders 1 angeordnet. Alternative Positionierungen außerhalb des Schiffsruders 1, wie z.B. im Kiel, im Heck, im Bug und auf Deck, sind denkbar und in 1 schematisch dargestellt.
-
Bezugszeichen
-
- 1
- Schiffsruder
- 11
- erste Seite
- 12
- Vorkante
- 2
- fluidischer Oszillator
- 3
- erster Strömungskanal
- 31
- erster Auslass
- 4
- zweiter Strömungskanal
- 41
- zweiter Auslass
- 5
- Pumpsystem
- 6
- Rohrsystem
- 7
- Tank
- 8
- Sensoreinheit
- 9
- Steuerungseinheit
- 10
- Regelungseinheit