[发明专利]舵杆

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水上运输工具(water vehicles)的船舵的舵杆。

背景技术

水上运输工具、尤其是船舶甲板上所装备的舵机的控制运动通常通过舵杆传送给船舵。用于水上运输工具的船舵的舵杆主要由金属，尤其是锻钢制成。尤其是在如集装箱船、油轮或游轮的商用船舶的情况下，需要具有较大长度的舵杆，部分具有超过10m的长度。在锻造这些类型的舵杆期间，由于世界范围内具有相应生产能力的锻工相对较少，可能会产生困难。另外，这种舵杆通常也具有大的直径，从而具有大的重量，其在极端的情况下可以超过100t的极限。这就转而需要船舶中舵杆的支架和悬架以及舵杆上舵叶的专门且稳定的构造。

舵杆通常具有圆形截面且承受弯曲压力和扭转压力，其中，待承受的、正在发生的弯曲荷载通常比扭转荷载高好几倍。基于此原因，必须相对于其抗弯刚度或强度来相应地设计舵杆，且高质量的锻钢材料主要用在商用船舶中。因此舵杆与使用在其它技术领域(例如汽车构造)的轴不同，该其它技术领域完全或至少主要频繁地承受扭转压力。而且，舵杆在其尺寸方面与其它轴不同。因此，用于水上运输工具的船舵的舵杆，尤其是适合于本发明的，通常至少为3m长，且至少为3.5t重。

此外，尤其在具有承受高压的螺旋桨的快速船舶中，会产生极其高的舵力，该舵力至少部分地传送至舵杆。因此，它必须具有足够的强度和抗弯刚度。根据所使用的船舵的类型，这些要求还可以提高。因此，例如在铲舵的情况下，该铲舵在尾柱底骨(sole piece)中既没有舵托(rudder horn)也没有额外的枢轴内轴承，舵杆对于待提高的力要求最高。

为了减少重量，尤其是用于较大船舵的较大舵杆的重量，并且仍保留足够的抗弯强度和抗扭刚度，申请人的DE 20 2005 013 583 U1中提供了设计一种舵杆以使该舵杆的上、下端区域由金属材料(尤其是锻钢)制成，且与该两端区域相互连接的中间部分由非金属材料(尤其是纤维复合材料)制成。通过由非金属材料制成的中间部分的设计，可实现舵杆的重量有益地减小。而且，仅仅是该舵杆的下、上端区域需要由锻钢制造。对于端部区域的生产，通常可以利用比生产具有由锻钢制造的更长的整个舵杆更强的锻造能力。

舵杆的上端区域通常装配在水上运输工具内部，且与舵机机械连接，以使得舵机的控制运动可以传送给船舵。相反，当在船舵内安放并装配舵杆时，舵杆的下端区域被插入船舵中。在具有舵托的半铲舵的情况下，可以在舵托的外部进行装配。

发明内容

本发明的目的是为了详细说明用于水上运输工具的船舵的舵杆，相对于从该技术的现有状态所获知的舵杆，其具有更好的特性，尤其是减小的重量。

通过具有权利要求1的特征的、用于水上运输工具的船舵的舵杆解决了基于本发明的目的。

因此，就本发明来说，舵杆的下端区域具有非金属材料，尤其是纤维复合材料，或者个别地，该下端区域由该材料制成。舵杆的下端区域包括舵杆的末端，其被插入处于已安装状态下的船舵内，且被装配在船舵/叶内。(就具有舵托的半铲舵而言，船舵也会被装配在舵托本身内。在本发明的上下文中，认为舵托是船舵的一部分以使得通常可以将舵托内装配的情况认为是船舵内的装配。)因此，通过对舵杆的下端区域使用非金属材料来使得舵杆的重量总体上得以减小是有益的。另外，相对于由锻钢制成的下舵杆端部区域，舵杆的直径也可以得到减小。

将纤维复合材料，尤其是碳纤维复合材料用作非金属材料。也可以使用纤维复合塑料或者其它纤维复合材料。尤其可以将石墨纤维用作碳纤维。使用非金属材料(尤其是纤维复合材料)的优点在于更小的重量，而且在纤维复合材料的情况下其优点在于材料的高刚性和高强度。尤其对于具有承受高压的螺旋桨的快速船舶来说，在舵杆的下端区域也使用非金属材料是合适的，该下端区域装配在船舵内或者个别装配在舵托内，且为舵杆的受最高荷载、尤其是弯曲荷载影响的那部分。

在本发明的优选实施例中，舵杆的下端区域和布置在舵杆的下端与上端区域之间、且与两个端区域相互连接的中间区域二者均具有非金属材料，尤其是纤维复合材料。舵杆的上端区域也可以具有非金属材料，从而使得整个舵杆具有非金属材料或者个别地由非金属材料制成。由纤维复合材料制成的舵杆的主要设计在其它的事项中具有较大的优势，即相对于整个由金属(尤其是锻钢)制成的传统的舵杆，舵杆的重量可以大大减小。因此，根据本发明由纤维复合材料制成的舵杆可以具有由锻钢制成的可比较的舵杆的一半至四分之一的重量。