一种带鳍板的舵，具有主舵和鳍板，所述主舵可围绕竖直的轴线转动，所述鳍板铰接在所述主舵的后缘上并且由所述主舵强制驱动，所述鳍板与转动活塞连接，所述转动活塞通过铰接轴承铰接在与船体连接的垂直的轴颈上并且与所述主舵的偏转无关地可围绕船纵向轴线(X轴)和船横向轴线(Z轴)转动。所述转动活塞插入铰接套(8)的水平的孔(81)内，所述铰接套具有垂直的孔(82)，在所述垂直的孔内插入有容纳所述轴颈的铰接轴承，所述铰接轴承由具有内圈(91)和外圈(92)的球面轴承组成，所述内圈具有用于容纳所述轴颈的圆柱形的孔和球截形的外表面，所述外圈具有与所述内圈(91)的所述外表面相匹配的球截形的内表面和与所述铰接套(8)的所述垂直的孔(82)相匹配的圆柱形的外表面。
1.一种带鳍板的舵，具有主舵(3)和鳍板(4)，所述主舵能够围绕竖直的轴线或船垂直轴线(Y轴)转动，所述鳍板铰接在所述主舵(3)的后缘上并且通过所述主舵(3)强制驱动，所述鳍板与转动活塞(6)连接，所述转动活塞通过铰接轴承铰接在与船体(1)连接的垂直的轴颈(5)上并且能够与所述主舵(3)的偏转无关地围绕水平的轴线(X轴)和与水平的轴线(X轴)和船垂直轴线(Y轴)垂直的轴线(Z轴)转动，其特征在于，所述转动活塞(6)插入铰接套(8)的水平的孔(81)内，所述铰接套具有垂直的孔(82)，在所述垂直的孔内插入有容纳所述轴颈(5)的铰接轴承。
2.如权利要求1所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述铰接轴承由具有内圈(91)和外圈(92)的球面轴承(9)组成，所述内圈具有用于容纳所述轴颈(5)的圆柱形的孔和球截形的外表面，所述外圈具有与所述内圈(91)的所述外表面相匹配的球截形的内表面和与所述铰接套(8)的所述垂直的孔(82)相匹配的圆柱形的外表面。
3.如权利要求2所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述球面轴承(9)的所述内圈(91)具有比所述外圈(92)大的轴向长度。
4.如权利要求2或3所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述轴颈(5)和所述球面轴承(9)的所述内圈(91)在垂直的方向上相互滑动地连接。
5.如权利要求2或3所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述球面轴承(9)的所述外圈(92)通过固定环(16、17)轴向地固定，所述固定环紧贴在所述外圈(92)的端面上并且插入所述铰接套(8)的所述垂直的孔(82)内的环绕的凹槽内。
6.如权利要求4所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述球面轴承(9)的所述外圈(92)通过固定环(16、17)轴向地固定，所述固定环紧贴在所述外圈(92)的端面上并且插入所述铰接套(8)的所述垂直的孔(82)内的环绕的凹槽内。
7.如权利要求5所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述固定环由卡紧环(16、17)组成。
8.如权利要求6所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述固定环由卡紧环(16、17)组成。
9.如权利要求2、3以及6至8中任一项所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述球面轴承(9)的所述内圈(91)和所述外圈(92)具有至少一个环绕的润滑剂槽(93、94)。
10.如权利要求4所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述球面轴承(9)的所述内圈(91)和所述外圈(92)具有至少一个环绕的润滑剂槽(93、94)。
11.如权利要求5所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述球面轴承(9)的所述内圈(91)和所述外圈(92)具有至少一个环绕的润滑剂槽(93、94)。
12.如权利要求9所述的带鳍板的舵，其特征在于，至少一个所述润滑剂槽(93、94)通过通道(20)与所述铰接套(8)的外表面连接。
13.如权利要求10或11所述的带鳍板的舵，其特征在于，至少一个所述润滑剂槽(93、
94)通过通道(20)与所述铰接套(8)的外表面连接。
14.如权利要求12所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述通道(20)能够在所述铰接套(8)的所述外表面上被防海水地封闭。
15.如权利要求13所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述通道(20)能够在所述铰接套(8)的所述外表面上被防海水地封闭。
16.如权利要求10至12以及14至15中任一项所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述润滑剂槽(93、94)在所述球面轴承(9)的轴向方向的中心并且在所述球面轴承(9)的外圈和内圈(91、92)内相互对准。
17.如权利要求9所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述润滑剂槽(93、94)在所述球面轴承(9)的轴向方向的中心并且在所述球面轴承(9)的外圈和内圈(91、92)内相互对准。
18.如权利要求13所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述润滑剂槽(93、94)在所述球面轴承(9)的轴向方向的中心并且在所述球面轴承(9)的外圈和内圈(91、92)内相互对准。
19.如权利要求1至3、6至8、10至12、14至15以及17至18中任一项所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述转动活塞(6)能够借助于定位螺钉(18)固定在所述铰接套(8)的水平的孔(81)内。
20.如权利要求4所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述转动活塞(6)能够借助于定位螺钉(18)固定在所述铰接套(8)的水平的孔(81)内。
21.如权利要求5所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述转动活塞(6)能够借助于定位螺钉(18)固定在所述铰接套(8)的水平的孔(81)内。
22.如权利要求9所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述转动活塞(6)能够借助于定位螺钉(18)固定在所述铰接套(8)的水平的孔(81)内。
23.如权利要求13所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述转动活塞(6)能够借助于定位螺钉(18)固定在所述铰接套(8)的水平的孔(81)内。
24.如权利要求16所述的带鳍板的舵，其特征在于，所述转动活塞(6)能够借助于定位螺钉(18)固定在所述铰接套(8)的水平的孔(81)内。
带鳍板的舵
技术领域
[0001] 本发明涉及一种带鳍板的舵。
背景技术
[0002] 用于海船的舵用于操纵海船并且通常垂直地安装在船尾并且可向每侧转动60°。海船的行驶流产生舵压力，所述舵压力分解成与行驶方向相反的阻力分力和导致海船的反作用的横向于船的操纵力。为了提高横向于船的操纵力，从EP 0 170 919 B1中已知一种用于水上交通工具的具有主舵桨叶的大功率带鳍板的舵，所述主舵桨叶可借助于舵杆转动，所述舵杆通过船体安装在防海水的套管中，即所谓的舵杆管中。带鳍板的舵桨叶铰接在沿行驶方向位于主舵桨叶后边缘上，所述带鳍板的舵桨叶通过调节装置可相对于主舵桨叶进行调节，其中调节装置包括与带鳍板的舵桨叶的轴刚性地连接的偏心轮和调节杆，所述调节杆的一端铰接在偏心轮上并且另一端铰接在船体上的邻近舵杆的固定点上。
[0003] 因此主舵桨叶的转动导致带鳍板的舵桨叶的相对于主舵的在主舵桨叶的后缘上的附加的、同向的且大约相同的转动，因此由舵产生的横向力增大并且因此海船的可操纵性得到改善。
[0004] 从EP 0 811 552 A1中已知一种用于海船的舵，所述舵由主舵和铰接在主舵上的并且通过主舵强制驱动的鳍板组成，所述鳍板设置有滑动活塞铰接，所述滑动活塞铰接由在鳍板上构成的用于转动活塞的滑动轴承组成，所述转动活塞与铰接螺栓连接，所述铰接螺栓安装在具有固定在船体上的轴承套的滑动轴承内。通过在转动活塞和铰接螺栓之间的万向节式的铰链螺栓的构造，与在转动活塞和铰接螺栓之间的纯粹的滑动轴承连接相比，允许在转动活塞和铰接螺栓之间的运动，借助所述运动在通过压力在舵上产生的并且影响整个系统的弯矩中平衡并且在拆除铰链连接后转动活塞和铰接螺栓能够沿垂直的和水平的方向从其在船体上和鳍板上固定的套筒中拔出。
[0005] 在转动活塞和铰接螺栓之间的铰链连接的构造中，铰链连接的倾斜的危害是不利的，当力作用在鳍板上时，所述力不但导致鳍板的转动并且因此导致转动活塞的围绕船纵向轴线(X轴)的转动，而且还导致其围绕船横向轴线(Z轴)的转动，使得铰链连接倾斜，当力作用在鳍板上时，所述力导致鳍板或转动活塞的围绕船纵向轴线(X轴)和船横向轴线(Z轴)组合的转动。在这样的情况下，不导致转动螺栓围绕铰链连接的转动，而是为此具有垂直地定向的分力，所述分力使铰链连接的螺栓倾斜，但是至少阻碍平衡运动。因为通过被调整的舵偏转确定船垂直轴线，所以围绕船垂直轴线(Y轴)的平衡是不可能的。
[0006] 此外铰链连接具有只是小的、通过铰链螺栓确定的铰接面，所述铰接面使铰链连接的相应的几何尺寸成为必要，以便能够接吸收舵力。但是这造成相应的大体积的结构或者需要使用高强度的并且与此相应的昂贵的材料。
[0007] 此外，当在活塞上方的轴承套的内腔中构成的垫子由气态的或液态的介质不防海水地密封时，铰接螺栓的结构是昂贵的并且易受影响的，所述铰接螺栓作为在滑动轴承内构成的活塞，所述活塞具有用于活塞的在船体上固定的并且在其转向船体的端部上封口的轴承套。
发明内容
[0008] 本发明的目的是，提供一种开头所提及的类型的带鳍板的舵，所述带鳍板的舵通过改善转动活塞的运动性保证在转动活塞和轴颈之间的连接的高的稳定性，所述连接在制造和装配鳍板铰接时具有少的耗费。
[0009] 根据本发明，该目的是借助本发明提供的带鳍板的舵得以实现的。本发明提供一种带鳍板的舵，具有主舵和鳍板，所述主舵能够围绕竖直的轴线或船垂直轴线转动，所述鳍板铰接在所述主舵的后缘上并且通过所述主舵强制驱动，所述鳍板与转动活塞连接，所述转动活塞通过铰接轴承铰接在与船体连接的垂直的轴颈上并且能够与所述主舵的偏转无关地围绕水平的轴线和与水平的轴线和船垂直轴线垂直的轴线转动，其特征在于，所述转动活塞插入铰接套的水平的孔内，所述铰接套具有垂直的孔，在所述垂直的孔内插入有容纳所述轴颈的铰接轴承。
[0010] 根据本发明的解决方案，在任意的铰接中并且因此在主舵的围绕船垂直轴线或Y轴的任意的转动角度中，通过转动活塞的在船纵向轴线或X轴和船横向轴线或Z轴的方向上的运动性确保在与鳍板连接的转动活塞和与船体连接的轴颈之间的连接的最佳的稳定性，所述连接只是通过铰接轴承的构造产生并且因此在制造和装配连接时具有少的耗费。
[0011] 转动活塞最好插入铰接套的水平的孔内，所述铰接套具有垂直的孔，在所述垂直的孔内插入有容纳轴颈的铰接轴承。
[0012] 通过这个结构，转动活塞的在X-Z平面内的自由的运动性与转动活塞和轴颈的简单的且可靠的连接组合，为了维修和保养的目的所述连接除了保证简单的装配外还保证轻松的拆卸。
[0013] 在这个根据本发明的方案的构造中，转动螺栓能够从其与法兰的连接中拆除并且能够沿水平的方向从法兰的孔中拔出，使得紧接着可能的是，简单地安装或拆卸具有或不具有法兰的轴颈。
[0014] 铰接轴承最好由具有内圈和外圈的球面轴承组成，所述内圈具有用于容纳轴颈的圆柱形的孔和球截形的外表面，所述外圈具有与内圈的外表面相匹配的球截形的内表面和与铰接套的垂直的孔相匹配的圆柱形外表面。
[0015] 构成为球面轴承的铰接轴承不但允许转动活塞的相对于与船体连接的轴颈的最佳的运动性，而且还确保在尽可能大的表面上的最佳的压力分布，使得在极端的负载下也确保铰接轴承的尽可能的稳定性。可替代地是，在规定负载极限时铰接轴承的尺寸能够小于例如在铰链轴承或万向节中由于小的、力传递的表面所需的尺寸。
[0016] 轴颈和铰接轴承的内圈能够借助于力配合的过盈配合或任意的形状接合连接固定地连接或者在垂直的方向上相互滑动地连接。尤其是在轴颈和铰接轴承的内圈之间的滑动的连接时确保转动活塞的在船垂直轴线或Y轴方向的附加的运动性，使得在Y方向上也补偿在主舵上的鳍板的铰接的无法避免的间隙。
[0017] 球面轴承的内圈最好具有比外圈大的轴向长度，所述轴向长度在转动活塞相对于轴颈较强地转动运动时确保内圈在外圈上的接触，使得始终保证相应的大面积的负载分布。
[0018] 为了固定插入铰接套的垂直的孔内的、构成为球面轴承的铰接轴承，外圈通过固定环轴向地固定，所述固定环紧贴在外圈的端面上并且插入铰接套的垂直的孔内的环绕的凹槽内，其中固定环优选构成为卡紧环。
[0019] 为了在侵入的侵蚀的海水中确保球面轴承的运动性并且因此也确保转动活塞的运动性，球面轴承的内圈和外圈具有至少一个环绕的润滑剂槽，所述润滑剂槽通过通道与铰接套的外表面连接，用于保养和补充润滑剂，其中可在铰接套的外表面上防水地封闭通道。
[0020] 润滑剂槽最好位于球面轴承的轴向方向中心并且相对于球面轴承的外圈和内圈相互对准地定向。
[0021] 转动活塞与铰接套能够借助于过盈配合力配合地或者借助于定位螺钉力配合地或形状接合地连接，所述定位螺钉通过铰接套中的孔旋入转动活塞的插入铰接套的水平的孔内的端部内或者力配合地紧贴在转动活塞的插入铰接套的水平的孔的部分的外表面上。
附图说明
[0022] 借助在附图中示出的实施例将详细阐述以本发明为基础的想法和其它的特征以及本发明的优点。附图示出：
[0023] 图1示出设置在船的尾部区域内的带鳍板的舵的示意的侧视图；
[0024] 图2示出具有用于容纳轴颈的垂直的孔和用于容纳转动活塞的水平的孔的铰接套的俯视图；以及
[0025] 图3示出通过根据图2的铰接套的纵向剖视图。
具体实施方式
[0026] 图1示出具有船体1的一部分、螺旋桨2和带鳍板的舵的船尾的示意的侧视图，所述带鳍板的舵由主舵3和通过铰链状的连接件13铰接在主舵3上的鳍板4组装而成。主舵3与插入主舵3的凹部中的舵杆11固定地连接，所述舵杆通过用于防海水套装舵杆11的舵杆管10导入船体1并且与舵机12连接。舵机12通过舵杆11引起主舵3的向两侧的大约45°的最大的偏转，所述偏转从主舵3的与船纵向轴线或X轴对准的位置开始。
[0027] 鳍板4的操纵强制驱动地进行并且通过设置在主舵3和鳍板4的上缘上的调节装置7与主舵3的偏转耦联，所述调节装置包括连接在船体1上或通过法兰15与舵杆管10连接的垂直的轴颈5、铰接地与轴颈5连接的铰接套8、水平地定向的转动活塞6和与鳍板4连接的滑动轴承14，转动活塞6导入到所述滑动轴承内。
[0028] 在舵杆11的通过舵机12引起的在一个或另一个转动方向上的转动中，主舵3在相应的转动方向上以相应的角度围绕船垂直轴线或Y轴偏转。由于鳍板4铰接在主舵3的后缘上并且鳍板4通过调节装置7与船体1连接，导致鳍板4相对于主舵3的附加的、同向的且大约相同的转动，也就是说鳍板4绝对地偏转了双倍于主舵3的偏转的角度并且相应地增加由带鳍板的舵产生的用于控制船只的有效的横向力。
[0029] 由于在主舵3和鳍板4上作用的纵向力和横向力，弯矩作用在调节装置7上，在相应地构成滑动轴承和在调节装置7的各个功能元件之间的配合时，所述调节装置能够导致应力并且因此导致过早的磨损直至由此导致调节装置7或部件的损坏。
[0030] 为了避免这样的在调节装置7的刚性的设计中出现的调节装置7的功能件的应力和倾斜，在已知的系统中设有用于连接轴颈5和转动活塞6的铰链螺栓，其允许相对于船垂直轴线或Y轴的在±90°的角范围内的运动，但是因为由于固定地调整的舵偏转围绕Y轴的平衡运动是不可能的，所以其在附加地产生横向力时倾斜，所述横向力在船横向轴线或Z轴上定向或者由作用在船纵向方向或X轴上的和作用在船横向轴线或Z轴上的分力构成。
[0031] 此外铰链连接具有只是小的、通过铰链螺栓确定的铰接面，所述铰接面使铰链连接的相应的几何尺寸成为必要，以便能够吸收舵力。但是这造成相应的大体积的结构或者需要使用高强度的并且与此相应的昂贵的材料。
[0032] 根据本发明，使用铰接轴承代替在垂直的轴颈5和水平地定向的转动活塞6之间的铰链连接或同样的铰接连接，所述铰接轴承允许转动活塞6与主舵3的偏转无关地围绕船纵向轴线或X轴和船横向轴线或Z轴转动。转动活塞6的这个在通过X轴和Z轴组成的平面内的自由的运动性保证调节装置7在X平面和Z平面内平衡作用在鳍板4的力，使得在调节装置7中不会出现倾斜或附加的应力。
[0033] 图2和图3分别示出在图1中示意地示出的调节装置7的铰接套8的俯视图和纵向剖视图，所述调节装置用于连接垂直的轴颈5和水平的转动活塞6。铰接套8具有用于容纳根据图1的转动活塞6的水平的孔81以及用于容纳球面轴承9的垂直的孔82。定位螺钉18用于将插入到铰接套8的水平的孔81内转动活塞6固定，所述定位螺钉将转动活塞6与铰接套8形状接合地和/或力配合地连接。
[0034] 球面轴承9具有内圈91和外圈92，所述内圈具有圆柱形的孔和球形的或球截形的外表面，所述外圈具有与内圈91的外表面相匹配的球形的或球截形的内表面和与铰接套8的垂直的孔82相匹配的圆柱形的外表面。内圈91的圆柱形的孔用于容纳垂直地定向的，也就是说根据图1的沿Y轴的方向定向的轴颈5，所述轴颈最好滑动地设置在球面轴承9的内圈91的圆柱形的孔内，使得其能够沿Y方向进行平衡运动。
[0035] 为了固定和锁定球面轴承9最好在球面轴承9的外圈92的轴向端设有构成为卡紧环的固定环16、17。
[0036] 由于内圈91的相对于外圈92具有较大的轴向宽度，所以在转动活塞6相对于轴颈5具有较强的转动运动时也确保内圈91在外圈92上的接触，使得始终保证相应的大面积的负载分布。
[0037] 在内圈91的圆柱形的孔内的润滑剂膜用于降低铰接套8在垂直方向上或者Y轴方向运动时的摩擦，使得没有摩擦力阻碍铰接套8的相对于轴颈5的轴向运动。在内圈91内中心地构成的环绕的润滑剂槽93用于产生和保持润滑剂膜，所述润滑剂槽在铰接套8水平地定向时与在外圈中的相应的润滑剂槽94对准。在外圈92内的外部润滑剂槽94通过通道20与在铰接套8的外侧的开口连接，所述开口借助于螺旋塞19可防海水地封闭。
[0038] 将水平的转动活塞6与垂直的轴颈5连接的具有球面轴承9的铰接套8的组合不但保证调节装置7的避免应力和倾斜的运动性，此外还允许通过设置有用于容纳转动活塞6的水平的孔81和用于容纳球面轴承9的垂直的孔82轻松地装配和拆卸，所述球面轴承具有外圈91的用于容纳垂直的轴颈5的垂直地定向的圆柱形的孔。
[0039] 通过拆除定位螺钉18，导入滑动轴承14内的水平的转动活塞6能够与铰接套8分开，使得例如为了维修和保养的目的，鳍板4能够与主舵3分开。为了更换或维修调节装置7，拆除轴颈5与船体1的连接，使得球面轴承9能够连同铰接套8从垂直的轴颈5中拔出。
[0040] 以相同的方式确保轻松地装配调节装置7。
[0041] 参考标记清单
[0042] 1 船体
[0043] 2 螺旋桨
[0044] 3 主舵
[0045] 4 鳍板
[0046] 5 轴颈
[0047] 6 转动活塞
[0048] 7 调节装置
[0049] 8 铰接套
[0050] 9 球面轴承
[0051] 10 舵杆管
[0052] 11 舵杆
[0053] 12 舵机
[0054] 13 铰链状的连接件
[0055] 14 滑动轴承
[0056] 15 法兰
[0057] 16、17 固定环
[0058] 18 定位螺钉
[0059] 19 螺旋塞
[0060] 20 润滑剂通道
[0061] 81 水平的孔
[0062] 82 垂直的孔
[0063] 91 内圈
[0064] 92 外圈
