舵杆制造技术

为了实现用于水上运输工具的船舵的舵杆内的更好的特性，将被插入船舵且将被装配在船舵内的舵杆的至少下端区域具有非金属材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于水上运输工具(water vehicles)的船舵的舵杆。
技术介绍
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IOm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IOOt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
(例如汽车构造)的轴不同，该其它
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 专利技术的，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 Ul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。
技术实现思路
本专利技术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，就本专利技术来说，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。在本专利技术的上下文中，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。在本专利技术的优选实施例中，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， 根据本专利技术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。在这方面，尤其优选的是，舵杆主要由纤维复合材料制成的管子所形成。然而，如 合适，将与水上运输工具的舵机连接的舵杆的上端区域也可以由金属材料(尤其是锻钢) 制成。从而由锻钢制成的上端区域永久地与纤维复合管连接。为了确保舵杆与连接区域内 的船舶的舵机相兼容，由金属材料制成的舵杆的上端区域的设计会是有益的。舵杆的上端 区域与舵机的连接可以通过例如螺栓连接以及现有技术中其它合适的连接方式来实施。在本方面，术语“管(子)”意思是任意的长中空体，其中，出于技术制造的原因， 本纤维复合管优选设计为呈圆柱形，且在管子的整个长度上具有一致的直径。另外，留在舵 杆内的一个或更多个其它的主体，例如缠绕心轴等，通常可以布置在纤维复合中空体内。对 于这种舵杆的生产，尤其是现有技术中的缠绕方法可以用于纤维复合材料，其中将纤维绕 圆柱形缠绕心轴等进行缠绕。然而，一般来说，由于在舵杆的上部区域具有较小的力，从而 较小的直径是足够的，因此管子也可以设计为朝向上端区域作为锥形筒或者个别地作为椎 体。如果舵杆的上端区域由金属制成，因此尤其可以实现纤维复合或个别地为碳纤维增强 管与金属上端区域之间的连接，因为，面朝纤维复合管的侧面上的上端区域具有针样突起， 围绕该突起，可以缠绕纤维复合材料管的纤维。可替换或附加地，可以用适当的粘合剂粘 合，例如树脂等。例如，可以在上杆端和中间的舵杆区域之间设计由金属材料制成的上端区 域与纤维复合管之间的连接，其类似于公开于DE 20 2005013 583 Ul中的连接。因此专门 引用DE 20 2005 013 583 Ul中所公开的内容作为本专利技术的一个目的。通过该实施例，在下端区域也具有纤维复合材料的舵杆可以以相对容易的方式进 行生产。而且，有益的是，舵杆的中间区域也由纤维复合材料制成，以使得舵杆在其下端区域和中间区域之间不具有转换点。这与现有技术中的舵杆是相反的，现有技术中的舵杆，中 间区域由纤维复合材料制成，且两个端部区域由金属制成，因此通过下端区域和中间区域 之间的连接区域在舵杆内产生了潜在的疵点。另外，该连接区域通常具有高的弯曲荷载，从 而可能会潜在地对舵杆产生损坏。相反，在舵杆的上端区域和中间区域之间的连接区域内， 弯曲荷载相当低，因此此处预期不会有损坏。另外，在舵杆的下端区域与连接于该下端区域 的中间区域之间不具有转换点时连续设计舵杆的情况下，可以选择较小的舵杆截面，这对 总体上船舵的重量和体积有益。出于技术制造的原因，舵杆被设计为纤维复合管，且因此具有中空空间。然而，大量设计由非金属材料制成的舵杆通常也是可能的。为了始终确保足够的强度，尤其是抗弯强度，也在具有相当大体积且从而在舵杆 上施加相当高荷载的船舵的情况下，提供了本专利技术的又本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水上运输工具的船舵（１００）的舵杆（４０），其中，至少待插入所述船舵（１００）且装配在所述船舵（１００）内的所述舵杆（４０）的下端区域（４２）具有非金属材料，优选纤维复合材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：亨宁库尔曼，
申请(专利权)人：贝克船舶系统有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]