FI76531C

FI76531C - Rudder for vessels traveling on icy sea areas

Info

Publication number: FI76531C
Application number: FI823075A
Authority: FI
Inventors: Claus-Peter Buhtz; Peter Jastram
Original assignee: Jastram Werke
Priority date: 1982-08-27
Filing date: 1982-09-06
Publication date: 1988-11-10
Also published as: NO154003B; FI76531B; FI823075L; CA1243904A; FI823075A0; NO154003C; NO823038L; DE8224238U1

Description

1 765311 76531

Peräsin jäisillä merialueilla kulkevia aluksia vartenRudder for ships in icy seas

Keksinnön kohteena on peräsin jäisillä merialueilla kulkevia aluksia varten, jonka peräsimen lapa on pääs-5 tään varustettu nostoesijännitysprofiililla, joka on tehty symmetriseksi paksunnokseksi tai laajennukseksi, jonka molemmilla puolilla on ulkopuoliset reunat, jolloin profiilin-pää muuttuu veitsimäisesti päätä kohti kapenevaksi jääkii-laksi. Aluksilla, jotka kulkevat jäisillä merialueilla, on 10 usein vaikeuksia ajelehtivien jäiden vuoksi pitää kurssi vakaana ja erityisesti takaperin ajettaessa, kun jää haittaa peräsimen vaikutusta ja peräsin voi jopa vahingoittua, koska ei ole taattu riittävä jään väistyminen sivuun ja lisäksi peräsin on alttiina suurelle paineen sivuvaikutuk-15 selle.The invention relates to a rudder for vessels operating in icy sea areas, the rudder blade of which is provided with a lifting prestressing profile made of a symmetrical thickening or extension with outer edges on both sides, whereby the end of the profile becomes knife-shaped tapering towards the end. Vessels operating in icy sea areas often have difficulty in keeping the course stable due to drifting ice, especially when reversing when the rudder is detrimental to the rudder and the rudder can even be damaged due to insufficient ice deflection and a high pressure side effect. 15 of it.

Esillä olevan keksinnön tehtävänä on sen vuoksi saada aikaan peräsimen vaikutuksen paraneminen samanaikaisen paineen sivuvaikutuksen parantamisen yhteydessä peräsimeen, jäisillä merialueilla kulkevien aluksien kurssis-20 sa pysyvyyden ja peräsimen hyötysuhteen paraneminen myös ajettaessa takaperin jäissä.It is therefore an object of the present invention to provide an improvement in the rudder effect in connection with the simultaneous improvement of the pressure side effect on the rudder, the stability of the course and the efficiency of the rudder when sailing backwards on ice.

Tähän on päästy keksinnön mukaisen peräsimen avulla, joka on tunnettu siitä, että jääkiilan sivuilla olevat, reunoihin päin nousevat ulkoseinäpinnat on yhdistet-25 ty peräsinlavan nostoesijännitysprofiiliin katkaisureunojen ja katkaisureunojen ja ulkoseinäpintojen väliin sovitettujen peräsinlavan pitkittäisakselia vastaan kohtisuorien seinäosien avulla ja että peräsinlavan etupuolella on oh-jauspää tai roottori.This is achieved by means of a rudder according to the invention, characterized in that the edge-facing outer wall surfaces on the sides of the ice wedge are connected to the rudder blade lifting bias profile by or rotor.

30 Keksinnön erään sovellutusmuodon mukaisesti perä sinlavan eteen voidaan kytkeä liikkumaton ohjauspää.According to an embodiment of the invention, a fixed guide head can be connected in front of the stern blade.

Peräsin, jonka peräsiniäpä on päästään varustettu nostoesijännitysprofiililla ja jossa voi lisäksi olla vielä jääkiila, on edelleen erään keksinnön mukaisen suori-35 tusmuodon mukaisesti yhdistetty roottoriperäsimeen. Em. suoritusmuotoja on kuvattu vaatimuksissa 3-8.A rudder, the rudder blade of which is provided at its end with a lifting prestressing profile and which may additionally have an ice wedge, is further connected to the rotor rudder according to an embodiment of the invention. Em. embodiments are described in claims 3-8.

2 765312,76531

Keksinnön muut edulliset suoritusmuodot käyvät ilmi alipatenttivaatimuksista·Other preferred embodiments of the invention appear from the subclaims.

Piirustuksessa on keksinnön kohde esitetty kaavamaisesti suoritusesimerkein ja tällöin kuviot esittävät: 5 kuvio 1 peräsimen peräsinlapaa, joka on varustettu nostoesijännitysprofiililla, sille muotoillulla jääkiilalla ja peräsinlavan molemmille sivuille tehdyillä katkaisureu-noilla, kuvio 2 kuvion 1 mukaisen peräsinlavan takapään pää-10 tyaluetta suurennettuna esityksenä, kuviot 3, 4 ja 5 nostoesijännitysprofiililla varustettua peräsimen peräsinlapaa sekä liikkumatonta ohjauspää-tä eri suoritusmuotoina, kuvio 6 kuvion 1 mukaista nostoesijännitysprofiilil-] 5 la varustettua peräsinlapaa sekä etureunaan sovitettua roottoria , kuviot 7, 8 ja 9 kuvion 1 mukaista peräsinlapaa sekä eteenkytkettyä ohjauspäätä, joka on varustettu etusivulta roottorilla, eri suoritusmuotoina, 20 kuviot 10, 11 ja 12 kuvion 1 mukaista peräsinlapaa sekä eteenkytkettyä liikkumatonta ohjauspäätä sekä tämän ja peräsinlavan väliin sovitettua roottoria eri suoritusmuotoina, kuviot 13 ja 14 kuvion 1 mukaista peräsinlapaa sekä 25 eteenkytkettyä liikkumatonta ohjauspäätä, tämän ja peräsin-lavan väliin sovitettua roottoria ja toista ohjauspään etu-reunaan sovitettua roottoria eri suoritusmuotoina, kuviot 15, 16 ja 17 kuvion 1 mukaista, etureunaan sovitetulla roottorilla varustettua peräsinlapaa sekä 30 eteenkytkettyä ohjauspäätä eri suoritusmuotoina, kuviot 18, 19 ja 20 kuvion 1 mukaista, etureunaan sovitetulla roottorilla ja eteenkytketyllä liikkumattomalla ohjauspäällä varustettua peräsinlapaa, joka ohjauspää kannattaa etureunassaan toista roottoria, eri suoritusmuo-35 töinä, 3 76531 kuvio 21 COSTA-palteilla varustettua peräsinlapaa ylhäältäpäin nähtynä, kuvio 22 kuvion 21 mukaista peräsinlapaa sivukuvan- tona, 5 kuvio 23 päähänsä sovitetulla aukinuolituksella va rustettua peräsinlapaa, kuvio 24 virtaviivan kulkua nostoesijännityksen omaavan peräsinprofiilin yhteydessä peräsimen ollessa asennossa nolla astetta, 10 kuvio 25 virtaviivan kulkua nostoesijännityksen omaa van peräsinprofiilin yhteydessä nolla-asteasennosta poikkeavassa peräsimen asennossa, kuvio 26 virtaviivan kulkua nostoesijännityksen omaavan peräsinprofiilin yhteydessä sekä peräsinlavan eteen--5 kvtkettyä liikkumatonta ohjauspäätä ja kuvio 27 virtaviivan kulkua nostoesijännityksen omaavan peräsinprofiilin yhteydessä sekä peräsinlavan eteen-kytkettyä roottoria.The drawing shows the object of the invention schematically by way of exemplary embodiments, in which case the figures show: Fig. 1 3, 4 and 5 a rudder blade with a lifting prestressing profile and a fixed control head in different embodiments, Fig. 6 a rudder blade with a lifting prestressing profile according to Fig. 1 and a rotor fitted to the front edge, Figs. 7, 8 and 9 equipped from the front with a rotor, in different embodiments, 20 Figs. 10, 11 and 12 rudder blade according to Fig. 1 and a forward-moving fixed control head and a rotor arranged between this and the rudder blade in different embodiments, Figs. 13 and 14 rudder blade according to Fig. 1 a and 25 forward-moving fixed control heads, a rotor arranged between this and the rudder blade and a second rotor fitted to the front edge of the steering head in different embodiments, Figs. 15, 16 and 17 according to Fig. 1 , 19 and 20 according to Fig. 1, a rudder blade with a front-mounted rotor and a pre-connected fixed guide head, which guide head supports a second rotor at its front edge, in various embodiments; 3 76531 Fig. 21 tona, 5 Fig. 23 rudder blade with open-headed opening, Fig. 24 flow of stream line in connection with rudder profile with lifting preload with rudder in position zero degrees, 10 Fig. 25 flow of stream line in connection with rudder profile with lifting preload zero in the rudder position deviating from the 1a position, Fig. 26 the flow of the stream line in connection with the rudder profile with lifting prestress and in front of the rudder blade - 5 kvtkti fixed control head and Fig. 27 the flow of the stream line in connection with the rudder profile with lifting prestress and forward-connected

Kuvioissa 1-23 esitetty ja numerolla 10 merkitty 20 peräsin muodostuu peräsinlavasta 11, joka on käännettävissä kohdassa 12 osoitetun kääntöakselin ympäri piirustuksessa ei-esitetyn käyttölaitteen avulla. Peräsinlavan 11 takapää-tä on merkitty numerolla 11a ja peräsinlavan etureunaa numerolla 13.The rudder 20 shown in Figures 1-23 and numbered 10 consists of a rudder blade 11 which can be pivoted about the pivot axis indicated at 12 by means of an actuator (not shown). The rear end of the rudder blade 11 is marked with the number 11a and the front edge of the rudder blade with the number 13.

25 Peräsimen 10 peräsiniäpä 11 on kuvioissa 1 ja 2 esi tetyn suoritusesimerkin mukaisesti varustettu päästään 11a peräsimen asennossa nolla astetta molemmilla peräsimen sivuilla syntyvän, vastakkaisesti vaikuttavan ja siten itsensä kumoavan noston tuottavalla profiloinnilla tai profiili-^ kappaleella. Tätä nostoesijännitysprofiilia on merkitty numerolla 20 ja se on tehty peräsinlavan päätyalueen 11a symmetriseksi paksunnokseksi tai laajennukseksi 21.According to the embodiment shown in Figures 1 and 2, the rudder blade 11 of the rudder 10 is provided with a profiling or profile piece producing a counter-acting and thus self-canceling lift on both sides of the rudder at its end 11a in the rudder position. This lifting bias profile is denoted by the number 20 and is made as a symmetrical thickening or extension 21 of the rudder blade end region 11a.

Normaaleissa peräsinprofiileissa on peräsimen päässä virtaviivojen tiivistyminen, joten syntyy alipaine, joka 35 oikealla muotoilulla kohdassa A tuottaa eteenpäin suunnatun nostovoiman ja siten kumoaa olemassa olevan profiilivastuk-sen (kuvio 24). Peräsimen pään symmetrisen paksunnoksen 21 4 76531 ansiosta profiilia vasten oleva virtaus nopeutuu edelleen pisteessä B, joka aiheuttaa ylimääräisen nostovoimavektorin ja aikaansaa nostoesijännityksen. Peräsimen kääntymisen yhteydessä kohoaa siten takasivulla poikittaisvoima oleelli-5 sesti ja virtaus poikkeutuu voimakkaammin. Imusivulla tapahtuu tosin vähäisempi virtauksen poikkeutus; profiilimuo-don ansiosta sen nostoesijännityksen kanssa aikaansaadaan kuitenkin lisänostovoima ja siten paranee peräsimen koko-naispoikittaisvoima (kuvio 25).Normal rudder profiles have a condensation of streamlines at the rudder end, thus creating a vacuum which, with the correct design at point A, produces a forward lift and thus cancels the existing profile resistance (Fig. 24). Due to the symmetrical thickening of the rudder head 21 4 76531, the flow against the profile is further accelerated at point B, which causes an additional lifting force vector and provides a lifting bias. Thus, when the rudder turns, the transverse force on the rear side increases substantially and the flow deviates more strongly. However, there is less flow deflection on the suction side; however, due to the profile shape, with its lifting bias, an additional lifting force is provided and thus the overall transverse force of the rudder is improved (Fig. 25).

10 Tämä nostoesijännitysprofiili 20 saadaan aikaan pe räsimen 10 peräsinlavan 11 päässä 11a olevan symmetrisen paksunnoksen tai laajennuksen 21 avulla.This lifting bias profile 20 is provided by a symmetrical thickening or extension 21 at the end 11a of the rudder blade 11 of the rudder 10.

Virtauksen kontrolloimattoman hajaantumisen estämiseksi muuttuu nostoesijännitysprofiili 20 peräsinlavan 11 15 molemmilla puolilla katkaisureunoiksi 22 (kuvio 2). Peräsin-lavan takana syntyvä vanavesi vaikuttaa profiilin jatkeena ja kohottaa käynnistyksen yhteydessä samoin peräsimen vaikutusta .To prevent uncontrolled flow dissipation, the lifting bias profile 20 on both sides of the rudder blade 11 15 changes to cutting edges 22 (Figure 2). The wake water generated behind the rudder blade acts as an extension of the profile and also increases the effect of the rudder during start-up.

Peräsimen 10 peräsinlavassa 11 on edelleen erään suo-20 ritusmuodon mukaisesti nostoesijännitysprofiilin 20 alueella veitsimäisesti päätä kohti kapaneva jääkiila 25, joka tuottaa erityisen edun aluksen kulkiessa taaksepäin jäissä sikäli, että tämän jääkiilan avulla tapahtuu jään syrjään-työntö. Jääkiilan 25 ulkoseinäpinnat 25a yhtyvät muodostaen *? C' 1 molemminpuoliset katkaisureunat 22 peräsinlavan 11 nostoesi-jännitysprofiiliin 20.According to one embodiment, the rudder platform 11 of the rudder 10 further has an ice wedge 25 tapering towards the head in the region of the lifting bias profile 20, which provides a special advantage when the ship travels backwards on the ice in that this ice wedge pushes the ice aside. The outer wall surfaces 25a of the ice wedge 25 converge to form *? C '1 on both sides of the cutting edges 22 of the rudder blade 11 to the lifting-tension profile 20.

Kuitenkin on olemassa myös mahdollisuus sovittaa peräsimen päähän muita profilointeja tai profiilikappaleita, jolloin näiden täytyy kuitenkin olla siten muotoiltuja, 30 että saadaan aikaan nostoesijännitys, ts. peräsimen päässä olevan profiloinnin tai profiilikappaleen täytyy olla siten muotoiltu, että peräsimen asennossa nolla astetta - aluksen keskiviivalla - syntyy peräsimen molemmilla sivuilla nosto, joka kuitenkin on vastakkainen ja kumoaa siten itsensä. Jo 3 f erittäin pienten peräsimen asennon poikkeutusten yhteydessä kohoaa kuitenkin nosto hyvin voimakkaasti, koska se piene- 5 76531 nee yhdellä sivulla ja kohoaa voimakkaasti toisella sivulla perustuen esijännitykseen. Siten on olemassa myös mahdollisuus varustaa peräsimen 10 peräsinvannas aukinuolituksella 60 (kuvio 23). Tämän aukinuolituksen päätyalueet on silloin 5 yhdistetty keskenään ja ne yhtyvät jääkiilaan 25, niin että aluksen ajaessa jäissä taaksepäin tapahtuu jään syrjään-työntö.However, it is also possible to fit other profiles or profile pieces to the rudder end, in which case they must be shaped to provide a lifting bias, i.e. the profiling or profile piece at the rudder end must be shaped so that in the rudder position zero degrees - on the ship's center line - lifting on both sides of the rudder, which, however, is opposite and thus cancels out itself. However, even with very small rudder position deviations of 3 f, the lift increases very strongly, as it decreases on one side and rises sharply on the other side based on the prestress. Thus, it is also possible to provide the rudder stock of the rudder 10 with an opening latch 60 (Fig. 23). The end areas 5 of this opening are then connected to each other and they join the ice wedge 25, so that when the ship is driven backwards on the ice, the ice is pushed aside.

Sovittamalla jääkiila tai jääterä 25 nostoesijänni-tysprofiilin 20 taakse, voidaan peräsintä käyttää myös suu-10 rinta jääluokkaa varten ja takaperin ajettaessa suojata peräsiniäpä ja peräsimen varsi tehokkaasti. Jääteräksi tehdyn muotoilun ohella tämä voi myös, kuten kuviossa 2 on esitetty, olla varustettu jäätä syrjääntyöntävillä pinnoilla. Kuvioissa 3-30 esitetty, nostoesijännitysprofiilin 20 omaa-15 valla peräsinlavalla 11 varustettu peräsin 10 on erilaisten suoritusmuotojen mukaisesti yhdistetty ohjauspäähän ja/tai roottoreihin.By fitting an ice wedge or ice blade 25 behind the lifting prestressing profile 20, the rudder can also be used to protect the rudder stock and the rudder shaft effectively when driving backwards. In addition to the design made of ice steel, this can also, as shown in Figure 2, be provided with ice-repellent surfaces. The rudder 10 shown in Figures 3-30, provided with its own rudder blade 11 of the lifting bias profile 20, is connected to the guide head and / or rotors according to various embodiments.

Kuvioiden 3-5 mukaisesti peräsimen 10 peräsiniäpä 11 on varustettu liikkumattomalla ohjauspäällä 30. Tämä ohjaus-20 pää on kytketty kääntyvän peräsinlavan 11 eteen ja sillä voi olla mitä erilaisimpia muotoiluja.According to Figures 3-5, the rudder head 11 of the rudder 10 is provided with a fixed guide head 30. This guide head 20 is connected in front of the pivoting rudder blade 11 and can have a wide variety of shapes.

Kuviossa 6 esitetyssä suoritusesimerkissä peräsimen 10 peräsiniäpä 11 on varustettu roottorilla 40, joka on sovitettu peräsinlavan 11 etureunaan 13.In the embodiment shown in Fig. 6, the rudder tip 11 of the rudder 10 is provided with a rotor 40 which is fitted to the leading edge 13 of the rudder blade 11.

25 Kuviot 7-9 esittävät eteenkytketyllä liikkumattomal la ohjauspäällä 30 varustetun peräsinlavan 11 erilaisia suoritusmuotoja, jolloin tämä ohjauspää kannattaa etureunassaan roottoria 140. Roottorilla 140 voi olla erilaiset halkaisijat ja liikkumattomalla ohjauspäällä 30 erilaiset 30 muodot.Figures 7-9 show different embodiments of a rudder blade 11 provided with a forward-mounted fixed guide head 30, this guide head supporting a rotor 140 at its leading edge. The rotor 140 may have different diameters and the fixed guide head 30 different shapes.

Kuvioissa 10-12 esitetyissä suoritusmuodoissa on peräsimen 10 peräsinlavan 11 ja liikkumattoman ohjauspään 30 väliin sovitettu roottori 240. Myös tällöin voi ohjauspää 30 olla eri tavoin muotoiltu ja roottorilla voi olla eri-3a laiset halkaisijat. Roottorin 240 sovittaminen peräsinlavan 6 76531 il ja ohjauspään 30 väliin on mahdollinen. Kuitenkin on myös mahdollista sovittaa roottori 240 ohjauspään 30 taka-alueel-le.In the embodiments shown in Figures 10-12, a rotor 240 is arranged between the rudder blade 11 of the rudder 10 and the stationary guide head 30. Also in this case, the guide head 30 may be differently shaped and the rotor may have different diameters. It is possible to fit the rotor 240 between the rudder blade 6 76531 il and the guide head 30. However, it is also possible to fit the rotor 240 to the rear area of the guide head 30.

Peräsimen 10 peräsinlavan 11 ja liikkumattoman oh-5 jauspään 30 väliin voi kuvioissa 13 ja 14 esitettyjen suo-ritusesimerkkien mukaisesti olla sovitettu roottori 240, kun taas ohjauspää 30 kannattaa samoin etureunassaan roottoria 140.According to the embodiments shown in Figures 13 and 14, a rotor 240 may be arranged between the rudder blade 11 of the rudder 10 and the stationary guide head 30 of the rudder 10, while the guide head 30 likewise supports the rotor 140 at its leading edge.

Kuvioissa 15-17 esitetyssä suoritusmuodossa kannattaa 10 peräsiniäpä 11 etureunassaan roottoria 40. Tämän näin tehdyn, roottorilla 40 varustetun peräsinlavan 11 eteen on sovitettu liikkumaton ohjauspää 30.In the embodiment shown in Figures 15-17, 10 rudder blades 11 support a rotor 40 at their leading edge. A fixed guide head 30 is arranged in front of this rudder blade 11 provided with a rotor 40.

Sekä peräsiniäpä 11 että myös eteenkytketty ohjauspää 30 voivat kumpikin olla varustetut roottorilla. Kuvioi-15 den 18-20 mukaisesti kannattaa peräsiniäpä 11 etureunassaan roottoria 40. Myös ohjauspää 30 on varustettu etureunastaan roottorilla 140, jolloin myös tässä tapauksessa ohjauspäällä 30 voi olla erilaisia muotoiluja ja roottorilla 40 ja vast. 140 erilaisia halkaisijoita.Both the rudder blade 11 and the forward steering head 30 can each be provided with a rotor. According to Figures 15-20, the rudder blade 11 supports a rotor 40 at its leading edge. The guide head 30 is also provided with a rotor 140 at its leading edge, in which case also the guide head 30 can have different configurations and the rotor 40 and the like. 140 different diameters.

Roottoreiden 40. 140. 240 käyttö tapahtuu hydraulisesti, sähköisesti tai mekaanisesti, edullisesti alukseen sovitetun piirustuksessa ei-esitetyn käyttölaitteen avulla.The rotors 40. 140. 240 are driven hydraulically, electrically or mechanically, preferably by means of an actuator (not shown) fitted to the vessel.

Kurssissa pysyvyyden parantamiseksi ja potkurin hyötysuhteen parantamiseksi on edelleen erään suoritusmuodon 25 mukaisesti kuvioiden 21 ja 22 mukaisesti peräsimen 10 peräsiniäpä 11 varustettu COSTA-palteilla 50. Tällöin ovat kysymyksessä pallemaiset muotoilut molemmissa peräsinlavan sivuseinissä.In accordance with one embodiment 25, the rudder stock 11 of the rudder 10 is further provided with COSTA beads 50 in accordance with Figures 21 and 22 in order to improve course stability and improve propeller efficiency.

Claims

A rudder for vessels traveling on ice-covered sea areas, which rudder at one end (11a) of the rudder blade (11) is provided with a lift biasing profile (20), which is designed as a symmetrical thickening or extension (21), which each side having outer edges (22), the profile end (20) projecting to a knife-like end of the tapered ice wedge (25), characterized in that the outer side wall surfaces (25a) of the ice wedge (25) rising towards the edges (22) , are connected to the lift bias profile (20) of the rudder blade (11) by means of the break edges (22) and the intermediate wall edges and the wall portions arranged vertical to the longitudinal axis 15 of the rudder blade (11) and that the rudder blade has a guide head (30) on its front side (30). rotor (40, 140, 240).

2. A rudder according to claim 1, characterized in that a movable guide head (30) is connected in front of the rudder blade (11).

3. A rudder according to claims 1 and 2, characterized in that the rudder blade (11) has a rotor (40) at its front edge (13).

4. A rudder according to claims 1 and 2, characterized in that the rudder blade (11) has on its front side an immovable guide head (30), on whose front a rotor (140) is arranged.

5. A rudder according to claims 1 and 2, characterized in that a rotor (240) is arranged between the rudder blade (11) and the movable guide head (30).

6. A rudder according to claims 1 and 2, characterized in that a rotor (240) is arranged between the rudder blade (11) and the movable guide head (30) provided with a rotated rotor (140).

A rudder according to claims 1 and 2, characterized in that the rudder blade (11) has at its front edge a rotor (40) in front of which is coupled a