用于具有舵監(jiān)視設(shè)備的船的舵的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于船的舵，所述舵具有：舵葉，所述舵葉能夠可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在船體上；和舵桿，以用于將轉(zhuǎn)矩施加到舵葉上。在此，舵監(jiān)視設(shè)備（3）設(shè)有至少一個(gè)設(shè)置在舵葉（22）或者舵桿（21）上的、用于接收舵葉（22）或舵桿（21）上的測(cè)量信號(hào)的傳感器（33）和至少一個(gè)設(shè)置在舵葉（22）上的、與至少一個(gè)傳感器（33）連接的、用于評(píng)估和/或傳遞由至少一個(gè)傳感器（33）所接收的測(cè)量信號(hào)的運(yùn)算單元（31）。以這種方式提供用于船的舵，通過(guò)所述舵能夠在船的運(yùn)行中以簡(jiǎn)單的方式且在任何期望的情況下，也就是說(shuō)例如也可以在公海上，監(jiān)視舵的待運(yùn)狀態(tài)和其機(jī)械完整性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于具有舵監(jiān)視設(shè)備的船的舵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于船的舵。
【背景技術(shù)】
[0002]通常設(shè)置在船的尾部上的并且用于控制和操縱船的這類(lèi)舵，具有舵葉，所述舵葉 能夠可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在船體上；和用于將轉(zhuǎn)矩施加到舵葉上的舵桿。在此，舵桿 用于將舵葉與船體連接并且能夠旋轉(zhuǎn)，以便使舵葉圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)并且以這種方式調(diào)節(jié) 舵。
[0003]船的舵在運(yùn)行中，也就是說(shuō)在船的行駛中，經(jīng)受大的負(fù)荷，所述負(fù)荷以舵橫向力、 舵縱向力和顫動(dòng)的形式特別對(duì)舵葉和舵桿以及軸承和聯(lián)桿加負(fù)荷。舵因此必須定期被檢 查，以便特別確保舵的機(jī)械的、結(jié)構(gòu)的完整性和待運(yùn)狀態(tài)。
[0004]目前，在船干地位于船塢中進(jìn)而可自由觸及舵期間，通常對(duì)舵執(zhí)行這種檢查。也可 能的是，在船位于水中的情況下，通過(guò)潛水員執(zhí)行水下檢查(所謂的IW控制)，其中在此通常 僅檢驗(yàn)舵設(shè)備的外觀(guān)是可行的。
[0005]在從DE 20 2005 019 626 Ul中已知的舵中，設(shè)有用于控制和測(cè)量舵的舵桿和外 軸承之間的頸軸承間隙的設(shè)備，所述設(shè)備實(shí)現(xiàn)通過(guò)潛水員進(jìn)行頸軸承間隙的水下檢查。為 此設(shè)有測(cè)量軌道，所述測(cè)量軌道隨測(cè)量探針被引入到在舵桿和舵桿圍井的外部軸承和內(nèi)部 軸承之間的縫隙中，以便以這種方式執(zhí)行間隙寬度測(cè)量。
[0006]在已知的舵中這是不可行的，即在船的運(yùn)行中，也就是例如在公海上行駛時(shí)，獲得 關(guān)于舵的狀態(tài)的結(jié)論，特別是關(guān)于舵的結(jié)構(gòu)的完好性和待運(yùn)狀態(tài)的結(jié)論。因此通常全體乘 務(wù)員在船的橋樓上不可以在公海上檢查和監(jiān)視舵的可能的故障和損傷。
[0007]雖然例如從DE 101 64 701 Al中已知供用于船的操縱預(yù)測(cè)的輔助系統(tǒng)的方法和 裝置。但是這種輔助系統(tǒng)僅僅有助于在考慮船當(dāng)前操縱特性的情況下進(jìn)行操縱預(yù)測(cè)以及在 考慮(外部的)干擾的情況下的周?chē)h(huán)境以支持操縱并且應(yīng)對(duì)全體乘務(wù)員提供決策支持來(lái) 對(duì)船進(jìn)行控制。在這種輔助系統(tǒng)中沒(méi)有提出對(duì)舵的機(jī)械完整性進(jìn)行監(jiān)視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，提出一種用于船的舵，通過(guò)所述舵在船運(yùn)行中能夠以簡(jiǎn)單的 方式并且在任何期望的情況中，也就是說(shuō)例如也在公海上監(jiān)視舵的待運(yùn)狀態(tài)和其機(jī)械完整 性。
[0009]所述目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征所述的主題來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0010]因此，在用于船的舵中，監(jiān)視設(shè)備設(shè)有至少一個(gè)設(shè)置在舵葉或者舵桿上的、用于接 收舵葉或者舵桿上的測(cè)量信號(hào)的傳感器，和至少一個(gè)設(shè)置在舵葉上的、與該至少一個(gè)傳感 器連接的、用于評(píng)估和/或傳遞由該至少一個(gè)傳感器接收的測(cè)量信號(hào)的運(yùn)算單元。
[0011]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的配備有舵監(jiān)視設(shè)備的舵，實(shí)現(xiàn)如下可能性:特別關(guān)于舵的機(jī)械 完整性和待運(yùn)狀態(tài)持續(xù)地監(jiān)視所述舵，以便在舵上出現(xiàn)故障時(shí)立即獲得反饋。此外，在舵的運(yùn)行中能夠通過(guò)記錄傳感器信號(hào)收集數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)更好地計(jì)劃必要的維護(hù)工作并且在運(yùn)行期間獲得關(guān)于船的負(fù)荷的結(jié)論。為此在舵監(jiān)視設(shè)備的范圍內(nèi)，在舵葉和/或舵桿上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)傳感器，所述傳感器用于接收和測(cè)量舵葉或舵桿上的重要的測(cè)量變量。傳感器經(jīng)由相應(yīng)的線(xiàn)路與運(yùn)算單元連接，所述運(yùn)算單元設(shè)置在舵葉中或舵葉上并且檢測(cè)、處理并且必要時(shí)存儲(chǔ)所接收的測(cè)量信號(hào)，以便以適當(dāng)?shù)姆绞綄⑺鰷y(cè)量信號(hào)例如轉(zhuǎn)發(fā)到船的橋樓上或者舵外部的其它部位上。
[0012]在舵監(jiān)視設(shè)備的范圍內(nèi)，特別地接收表示舵的可能的故障的這種測(cè)量變量并且局部地通過(guò)設(shè)置在舵葉中或舵葉上的運(yùn)算單元進(jìn)行第一次處理，以便隨后被轉(zhuǎn)發(fā)以用于評(píng)估并且必要時(shí)報(bào)警。
[0013]借助于舵監(jiān)視設(shè)備，尤其能夠進(jìn)行這種測(cè)量和檢查，通常在所謂的IW控制(在船位于水中時(shí)通過(guò)潛水員進(jìn)行舵的水下檢查)時(shí)執(zhí)行所述測(cè)量和檢查。為此:
[0014]-第一傳感器能夠設(shè)置在用于相對(duì)于船體安置舵桿的軸承上，以便測(cè)量軸承上的間隙，和/或
[0015]-第二傳感器能夠設(shè)置在用于相對(duì)于船體安置舵桿的軸承上，以便監(jiān)視軸承的位置或軸承的一部分的位置，和/或
[0016]-第三傳感器能夠設(shè)置在舵桿和舵葉之間的連接部位上，以便監(jiān)視舵桿與舵葉的連接。
[0017]借助于第一傳感器，能夠測(cè)量舵桿的所謂的頸軸承間隙，所述頸軸承間隙顯示出舵桿圍井上或者船體上的舵桿的軸承的磨損程度。借助于第二傳感器監(jiān)視軸承的或者軸承的軸襯的位置(旋轉(zhuǎn)或者移動(dòng))進(jìn)而監(jiān)視軸承的高效能性。借助于第三傳感器監(jiān)視舵桿與舵葉的安全的連接，并且為此將傳感器例如設(shè)置在將舵桿與舵葉以壓緊的方式連接的保險(xiǎn)螺母上，以便識(shí)別螺母的旋轉(zhuǎn)或者脫落。對(duì)這些關(guān)鍵的測(cè)量變量和特征變量的檢查和監(jiān)視通常在IW控制的范圍內(nèi)進(jìn)行并且能夠通過(guò)在舵監(jiān)視設(shè)備的范圍內(nèi)設(shè)置傳感器來(lái)支持或者甚至完全地承擔(dān)對(duì)這些關(guān)鍵的測(cè)量變量和特征變量的檢查和監(jiān)視，以至于必要時(shí)甚至能夠取消通過(guò)潛水員進(jìn)行IW控制并且能夠以這種方式為船主節(jié)約高昂的費(fèi)用。
[0018]舵葉上的運(yùn)算單元能夠構(gòu)成為完整的運(yùn)算和評(píng)估單元，所述運(yùn)算和評(píng)估單元接收、處理、存儲(chǔ)并且以處理的方式轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)量信號(hào)。但是也可以考慮的是，例如以電子集成電路形式的微型計(jì)算機(jī)形式將舵葉上的運(yùn)算單元僅構(gòu)成為具有低效率的預(yù)處理單元，所述微型計(jì)算機(jī)接收所接收的測(cè)量信號(hào)并且在沒(méi)有耗費(fèi)的進(jìn)一步處理和評(píng)估的情況下準(zhǔn)備用于傳遞所述測(cè)量信號(hào)并且例如將所述信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到船的甲板上的另一個(gè)運(yùn)算單元上以用于全面的評(píng)估。
[0019]至少一個(gè)設(shè)置在舵葉或者舵桿上的傳感器例如能夠構(gòu)成為用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)變化的、特別是顫動(dòng)的加速度傳感器、構(gòu)成為應(yīng)變儀或者構(gòu)成為接觸傳感器、構(gòu)成為拉斷線(xiàn)(Zerrei β draht)、構(gòu)成為壓力傳感器、構(gòu)成為濕度傳感器或者構(gòu)成為流速傳感器。在本文中可以考慮的是所有下述傳感器:所述傳感器適合于特別是在舵的如下點(diǎn)上檢測(cè)關(guān)于運(yùn)行相關(guān)的狀態(tài)的信息，在所述點(diǎn)上能夠獲得關(guān)于可能的故障、損傷或者磨損的提示。
[0020]也可能的是，至少一個(gè)傳感器記錄設(shè)置在舵葉上的鰭板的鰭板轉(zhuǎn)矩(Flossenmoment)以用于監(jiān)視鰭板的負(fù)荷。
[0021]此外至少一個(gè)傳感器優(yōu)選監(jiān)視舵桿的軸承的磨損極限或者鰭板軸承的磨損極限。這也是到目前為止IW控制的組成部分。根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視設(shè)備在這個(gè)方面必要時(shí)能夠代 替IW控制或者至少補(bǔ)充用于提高的監(jiān)視可靠性。
[0022]此外一個(gè)或多個(gè)傳感器能夠記錄舵葉和/或舵桿的振動(dòng)，并且/或者測(cè)量用于操 縱舵桿的舵機(jī)的電流消耗和/或液壓的力傳遞系統(tǒng)中的壓力。此外能夠借助于至少一個(gè)傳 感器監(jiān)視舵桿與舵葉的連接和/或用于安置舵桿的舵桿圍井中的密封性。
[0023]在此優(yōu)選以組合的方式使用多個(gè)傳感器，例如加速度傳感器、應(yīng)變儀、接觸傳感 器、拉斷線(xiàn)、壓力傳感器、濕度傳感器和/或流速傳感器，其中每個(gè)傳感器以適當(dāng)?shù)姆绞接?錄與待監(jiān)視的測(cè)量變量相關(guān)聯(lián)的期望的測(cè)量信號(hào)，并且為此設(shè)置在舵葉和/或舵桿上的適 當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br> [0024]例如加速度傳感器能夠設(shè)置在舵葉中或舵葉上或者舵桿中或舵桿上的一個(gè)點(diǎn)上， 所述加速度傳感器在舵運(yùn)行中以關(guān)鍵的方式經(jīng)受振動(dòng)。為了檢測(cè)振動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)，在此也能 夠使用感應(yīng)地起作用的傳感器。用于監(jiān)視和測(cè)量鰭板轉(zhuǎn)矩的傳感器例如能夠以適當(dāng)?shù)姆绞?設(shè)置在鰭板的轉(zhuǎn)向器上或者設(shè)置在將鰭板與舵葉耦聯(lián)的耦聯(lián)設(shè)備上。舵桿與舵葉的連接例 如能夠經(jīng)由接觸傳感器監(jiān)視，所述接觸傳感器在舵桿和舵葉的連接部位上例如設(shè)置在舵葉 上的鐵制的連接件(所謂的舵夾具(Ruderkloben))和舵桿的桿部段之間。就此而言，將傳 感器設(shè)置在所有應(yīng)檢測(cè)和監(jiān)視關(guān)鍵的測(cè)量變量的這種位置上。
[0025]在此傳感器能夠構(gòu)成為，以預(yù)定的時(shí)間間隔或者時(shí)間連續(xù)地記錄至少一個(gè)測(cè)量信 號(hào)。如果以預(yù)定的時(shí)間間隔記錄測(cè)量信號(hào)，那么例如能夠提出:以規(guī)則的時(shí)間間隔報(bào)告舵 的狀態(tài)并且例如在船的橋樓上顯示。如果存在故障，那么能夠顯示相應(yīng)的信息或者觸發(fā)警 報(bào)。同樣可以考慮的是，通過(guò)對(duì)測(cè)量變量進(jìn)行時(shí)間連續(xù)的測(cè)量，連續(xù)地并且不斷地監(jiān)視狀態(tài) 和特定的關(guān)鍵的參數(shù)，以便當(dāng)出現(xiàn)損傷或故障或者到達(dá)特定的磨損極限時(shí)，能夠直接地顯 示相應(yīng)的信息或者必要時(shí)也能夠觸發(fā)警報(bào)。
[0026]在此能夠存儲(chǔ)測(cè)量信號(hào)，以至于在船的運(yùn)行中，也能夠被記錄并且后續(xù)地讀取舵 的運(yùn)轉(zhuǎn)特性，或者所記下的信息例如能夠用于計(jì)劃維護(hù)工作。
[0027]為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)視設(shè)備，在舵葉上設(shè)置運(yùn)算單元，所述運(yùn)算單元從一個(gè)或者多個(gè)傳感 器接收測(cè)量信號(hào)，所述測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)(第一次)處理并且以適當(dāng)?shù)姆绞奖晦D(zhuǎn)發(fā)。所述運(yùn)算單 元優(yōu)選設(shè)置在舵葉上的可水密封閉的空間中進(jìn)而在運(yùn)行中被保護(hù)以防潮。這種可水密封閉 的空間在此能夠設(shè)置在舵葉的內(nèi)部中，例如設(shè)置在舵的上棱邊的區(qū)域中，并且能夠朝外通 過(guò)可封閉的蓋子來(lái)封閉，所述蓋子能夠被打開(kāi)以進(jìn)入運(yùn)算單元。在此運(yùn)算單元能夠如在上 文中所提到的那樣，構(gòu)成為具有常規(guī)PC的服務(wù)范圍的完整的運(yùn)算單元，但是也能夠通過(guò)芯 片形式的集成組件實(shí)現(xiàn)為微型計(jì)算機(jī)。
[0028]為了對(duì)運(yùn)算單元供電，運(yùn)算單元能夠與設(shè)置在舵葉上的供電單元連接。供電單元 在此例如能夠構(gòu)成為電池。替選地或者附加地，供電單元也能夠構(gòu)成為發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī) 例如根據(jù)渦輪機(jī)的類(lèi)型與舵葉上的可由水穿流的通道處于有效連接以用于產(chǎn)生電能。使用 這種發(fā)電機(jī)具有如下優(yōu)勢(shì):運(yùn)算單元在運(yùn)行時(shí)是自給自足的并且在船行駛時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生所需 要的能量，而不需要進(jìn)行外部供電。
[0029]如果以組合的方式使用發(fā)電機(jī)和電池，那么發(fā)電機(jī)在船行使時(shí)對(duì)電池充電，其中 通過(guò)存儲(chǔ)在電池中的能量隨后能夠度過(guò)船的停泊時(shí)間。
[0030]但是也可以考慮的是，為了供電，經(jīng)由線(xiàn)纜對(duì)運(yùn)算單元饋電，所述線(xiàn)纜在舵桿中或舵桿上沿著船體和設(shè)置在該處的供電單元伸展至舵葉上的運(yùn)算單元。
[0031]舵葉上的運(yùn)算單元用于，檢測(cè)由一個(gè)或多個(gè)傳感器接收的測(cè)量信號(hào)，使所述測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)第一處理并且轉(zhuǎn)發(fā)所述測(cè)量信號(hào)以用于進(jìn)一步處理。為此，運(yùn)算單元例如能夠經(jīng)由數(shù)據(jù)線(xiàn)路與舵葉外部的、例如設(shè)置在船體中的、另一個(gè)運(yùn)算單元形式的接收和評(píng)估單元連接，所述接收和評(píng)估單元隨后承擔(dān)評(píng)估所接收的測(cè)量信號(hào)，并且以適當(dāng)?shù)姆绞嚼缭诖臉驑巧巷@示所述測(cè)量信號(hào)。構(gòu)成為線(xiàn)纜的數(shù)據(jù)線(xiàn)路例如自由地在舵葉和船體之間延伸并且為此至少在部段上構(gòu)成為是柔軟的，以便能夠相對(duì)于船體平衡舵葉的運(yùn)動(dòng)。在本文中例如也可以考慮的是，在舵桿圍井的內(nèi)部和外部或者在舵桿中或舵桿上將數(shù)據(jù)線(xiàn)路從舵葉引導(dǎo)至船體，以便以這種方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)路至船體的限定的引導(dǎo)。
[0032]在一個(gè)替選的設(shè)計(jì)方案中，運(yùn)算單元也能夠具有帶有天線(xiàn)的發(fā)射站，所述發(fā)射站構(gòu)成為，無(wú)線(xiàn)地將數(shù)據(jù)傳遞到設(shè)置在舵葉外部的接收和評(píng)估單元上。接收和評(píng)估單元在此也具有帶有天線(xiàn)的接收站以無(wú)線(xiàn)地接收由舵葉上的運(yùn)算單元發(fā)送的數(shù)據(jù)。這種無(wú)線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳遞的優(yōu)點(diǎn)是，能夠放棄舵葉和船體之間的線(xiàn)路連接。在此需要注意的是，舵葉和船體之間的、例如舵葉的上棱邊和船體的朝向舵葉的部段之間的傳遞路段，必要時(shí)至少部分地位于水下，以至于必須保證，在任何時(shí)候并且在所有條件下都能夠以足夠的可靠性和精度進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]下面，應(yīng)根據(jù)在附圖中示出的實(shí)施例來(lái)詳細(xì)闡述本發(fā)明所基于的思想。其示出:
[0034]圖1示出具有舵桿和舵葉的船的船體上的舵的示意側(cè)視圖，所述舵具有多個(gè)傳感器和舵監(jiān)視設(shè)備的與電池形式的供電單元連接的運(yùn)算單元；
[0035]圖2示出根據(jù)圖1的舵，但是所述舵具有與發(fā)電機(jī)形式的供電單元連接的運(yùn)算單元;
[0036]圖3A示出設(shè)置在舵葉上的運(yùn)算單元的細(xì)節(jié)圖，所述運(yùn)算單元經(jīng)由數(shù)據(jù)線(xiàn)路與設(shè)置在船體上的接收和評(píng)估單元連接，以及
[0037]圖3B示出設(shè)置在舵葉上的運(yùn)算單元的細(xì)節(jié)圖，所述運(yùn)算單元無(wú)線(xiàn)地與設(shè)置在船體上的接收和評(píng)估單元連接。
【具體實(shí)施方式】
[0038]圖1示出具有舵葉22的舵2，所述舵葉經(jīng)由舵桿21與船體I連接并且能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)D旋轉(zhuǎn)以用于調(diào)節(jié)舵2，舵桿21沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)延伸。在船體I上設(shè)置從船體I豎直向下突出的圓柱形的管形式的圍井管20，所述圍井管延伸到舵葉22的內(nèi)部的凹槽中，舵桿21容納在所述舵葉內(nèi)部并且——以已知的方式——用于將舵葉22安置在船體I上。
[0039]在圖1中所示出的實(shí)施形式中，鰭板220以能夠圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)D2樞轉(zhuǎn)的方式鉸接在舵葉22的后棱邊上(沿船的前進(jìn)方向觀(guān)察)并且經(jīng)由鰭板軸承225安置在舵葉22上。鰭板220經(jīng)由耦聯(lián)設(shè)備226與圍井管20連接，使得在舵葉22旋轉(zhuǎn)時(shí)，鰭板220自動(dòng)地相對(duì)于舵葉22圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)D2傾斜，以便以這種方式——同樣以已知的方式——提高舵作用。
[0040]舵桿21經(jīng)由上部的支承軸承210在軸向方向上支撐在船體I上，并且經(jīng)由頸軸承214徑向地安置在圍井管上。上部的支承軸承210在此用于軸向地支撐舵桿21并且在舵桿 21的軸向方向上將舵葉22保持在船體I上。
[0041]舵桿21經(jīng)由液壓連接器類(lèi)型的連接通過(guò)下述方式與舵葉22連接:即將舵桿21的 下端部上的錐形的桿部段213設(shè)置在牢固地設(shè)置在舵葉22上的連接件221 (也稱(chēng)作舵夾 具)中并且經(jīng)由在舵桿21的端側(cè)被擰緊到螺紋端部211上的螺母212與所述連接件壓緊。 通過(guò)壓緊的連接，將舵桿21抗扭地與舵葉22連接，以至于通過(guò)旋轉(zhuǎn)舵桿21也能夠?qū)⒋蟮?轉(zhuǎn)矩導(dǎo)入舵葉22中。
[0042]舵機(jī)215設(shè)置在舵桿21的上端部上，所述舵機(jī)用于操縱舵桿21，也就是說(shuō)用于圍 繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)D旋轉(zhuǎn)舵桿21以調(diào)節(jié)舵2，并且在圖1中僅示意地表明。舵機(jī)215例如能夠以 液壓的方式產(chǎn)生力作用。
[0043]需要指出的是，在圖1中示出的舵2的實(shí)施形式僅能夠理解為是示例性的。原則 上，本發(fā)明可應(yīng)用于任意結(jié)構(gòu)類(lèi)型的舵，例如全懸掛舵和半懸掛舵還有所有其它結(jié)構(gòu)形式 的舵。
[0044]就本發(fā)明而言，在圖1中示出的舵2中，傳感器33設(shè)置在舵葉22和舵桿21上并 且設(shè)置在舵2的其它的構(gòu)件上，通過(guò)所述傳感器能夠監(jiān)視舵2的狀態(tài)。傳感器33在此經(jīng)由 信號(hào)線(xiàn)路34與舵監(jiān)視設(shè)備3的設(shè)置在舵葉22上的運(yùn)算單元31連接，所述運(yùn)算單元檢測(cè)、 存儲(chǔ)由傳感器33所接收的測(cè)量信號(hào)，使所述測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)第一處理并且將其傳遞到船的 甲板上的運(yùn)算單元上以用于進(jìn)一步處理。
[0045]運(yùn)算單元31與供電單元32 —起設(shè)置在舵葉22的上部、前部的部段中的可水密封 閉的空間222中?？臻g222在此向外被密封以防潮并且具有開(kāi)口 223，所述開(kāi)口可通過(guò)蓋子 224防潮地封閉并且為了安裝或者維護(hù)能夠經(jīng)由所述開(kāi)口接觸空間222的內(nèi)部中的運(yùn)算單 元31和供電單元32。
[0046]可水密封閉的空間222位于舵葉22的內(nèi)部的下述位置上，所述位置通常不被使用 進(jìn)而能夠容易地、也在現(xiàn)有的舵中設(shè)計(jì)用于容納監(jiān)視設(shè)備3的供電單元32和運(yùn)算單元31。
[0047]在圖1中所示出的實(shí)施例中，供電單元32例如構(gòu)成為電池，所述電池在較長(zhǎng)的時(shí) 間段內(nèi)提供足夠的電量以用于對(duì)運(yùn)算單元31供電并且必要時(shí)能夠再充電。
[0048]在一個(gè)替選的或者附加的設(shè)計(jì)方案中，如在圖2中所示出，供電單元32能夠包括 發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)根據(jù)渦輪機(jī)的類(lèi)型設(shè)置在通道227上。通道227在此具有舵葉22的前 棱邊上的入口 228并且構(gòu)成為，使得所述通道在船向前行駛時(shí)由沿著舵2流動(dòng)的水穿流并 且驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電流。在此提供通道227，使得所述通道將穿流的水引到經(jīng)過(guò)發(fā)電機(jī)， 其中水在適當(dāng)?shù)牟课辉俅坞x開(kāi)舵葉22，而不損壞空間222的防潮性。
[0049]在供電單元32的范圍內(nèi)也能夠以組合的方式使用電池和發(fā)電機(jī)，其中發(fā)電機(jī)在 船行駛時(shí)和對(duì)通道227相應(yīng)地通流時(shí)給電池充電并且電池度過(guò)發(fā)電機(jī)不提供足夠的能量 (例如船的停泊時(shí)間)的這種時(shí)間。
[0050]在本文中也可以考慮的是，代替舵葉22上的供電單元32，將從船體I至運(yùn)算單元 31的供電線(xiàn)路例如布設(shè)在舵桿21中或舵桿21上(所述舵桿為此例如能夠具有中央的孔或 者在外側(cè)上銑入的或者以其它方式成形的槽)或者在內(nèi)側(cè)或者在外側(cè)沿著舵桿圍井20來(lái)布設(shè)。
[0051]為了保證舵處于運(yùn)行狀態(tài)下并且特別是不具有損傷或者故障，通常必須以規(guī)則的間隔中檢查舵。對(duì)此通常需要:船以規(guī)則的間隔，例如每?jī)赡昊蛉?，在干船塢中檢查舵的工作狀態(tài)。附加地能夠需要:能夠通過(guò)潛水員以規(guī)則的間隔檢查舵，所述潛水員對(duì)舵進(jìn)行外觀(guān)檢驗(yàn)。因此，通常對(duì)舵的監(jiān)視和檢查是耗費(fèi)的并且與高的費(fèi)用聯(lián)系在一起，以至于存在對(duì)于如下措施的需要:通過(guò)所述措施能夠持續(xù)地且容易地以及以簡(jiǎn)單的方式監(jiān)視舵，可能甚至在船在公海上行駛時(shí)監(jiān)視舵。
[0052]在用于大船的舵越大的情況下，存在這種需要就越多，所述舵例如能夠具有大約為50m2至甚至大于IOOm2的面積的舵葉。在這樣大的舵中，預(yù)存?zhèn)浼约坝捎诰S修而產(chǎn)生的停工期是尤其成本高昂的，因此存在對(duì)關(guān)于舵的重要的部件的狀態(tài)和磨損的盡可能早期和全面的信息的需求。
[0053]在圖1和圖2中示意示出的傳感器22用于此，所述傳感器能夠設(shè)置在舵葉22上的、舵桿21上的和在舵2運(yùn)行時(shí)經(jīng)受關(guān)鍵的負(fù)荷進(jìn)而應(yīng)被監(jiān)視的構(gòu)件上的關(guān)鍵的位置上。
[0054]通過(guò)傳感器33的使用，在船的運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)舵2的持續(xù)的控制和監(jiān)視，其中在船運(yùn)行時(shí)相關(guān)的舵數(shù)據(jù)例如被發(fā)送到船的橋樓上或者也能夠被傳遞到陸地上的外部的控制部位上，以便當(dāng)出現(xiàn)磨損或者故障時(shí)，直接地提示舵2的可能的磨損或者故障。如果例如造成舵2的過(guò)載，例如舵鰭板220或者舵桿21上的過(guò)載，那么這能夠直接地報(bào)告給橋樓或者也能夠報(bào)告給陸地上的控制部位，以至于能夠直接采取相應(yīng)的措施。
[0055]因此，通過(guò)舵監(jiān)視設(shè)備3實(shí)現(xiàn)如下可能性:在運(yùn)行中監(jiān)視所有相關(guān)的舵數(shù)據(jù)，其中能夠以預(yù)設(shè)的間隔例如每分或者每秒進(jìn)行測(cè)量信號(hào)的接收，或者也能夠時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行測(cè)量信號(hào)的接收，其中所述舵監(jiān)視設(shè)備具有傳感器33、舵葉中的運(yùn)算單元31以及船的甲板上的接收和評(píng)估單元10作為基本的組成部分。
[0056]在舵監(jiān)視設(shè)備3的范圍中，例如加速度傳感器、應(yīng)變儀、接觸傳感器或者其它的傳感器形式的傳感器33能夠設(shè)置在所有關(guān)鍵的位置上，以便以適當(dāng)?shù)姆绞綑z測(cè)這些關(guān)鍵的位置上的相關(guān)的測(cè)量變量，所述測(cè)量變量能夠指示舵2的磨損、損傷或者故障。以這種方式例如能夠測(cè)量舵橫向力、舵縱向力、舵桿扭矩、設(shè)置在舵葉22上的鰭板220的鰭板轉(zhuǎn)矩、舵桿21的軸承210、214的磨損、鰭板軸承225的磨損和/或舵葉22和/或舵桿21的振動(dòng)。同樣能夠監(jiān)視舵桿21與舵葉22的連接和/或用于安置舵桿21的舵桿圍井20的內(nèi)部的密封性。以這種方式能夠監(jiān)視舵2的在舵2運(yùn)行時(shí)經(jīng)受關(guān)鍵的負(fù)荷的所有相關(guān)的構(gòu)件，以便直接提示磨損、故障或者所面臨的危險(xiǎn)，必要時(shí)計(jì)劃和采取及時(shí)的維修和服務(wù)措施并且在損傷出現(xiàn)之前防止舵2上的更大的損傷。
[0057]例如用于操縱舵桿21的舵機(jī)215的電流消耗和/或在液壓的力傳遞系統(tǒng)中的壓力，特別是在舵機(jī)215內(nèi)部的壓力也能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)膫鞲衅鱽?lái)監(jiān)視，其中所述傳感器設(shè)置在船體I上或者至少設(shè)置在船體I的區(qū)域中，并且優(yōu)選直接與設(shè)置在船體I的側(cè)部上的接收和評(píng)估單元10 (見(jiàn)圖3A和3B)連接。
[0058]借助于舵監(jiān)視設(shè)備3在應(yīng)當(dāng)監(jiān)視測(cè)量數(shù)據(jù)的位置處檢測(cè)相關(guān)的所述測(cè)量變量。然后，借助于運(yùn)算單元31將所述測(cè)量變量的測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)第一次處理并且被轉(zhuǎn)發(fā)，其中運(yùn)算單元31能夠設(shè)計(jì)為具有PC功能的完整構(gòu)成的運(yùn)算單元，或者也能夠構(gòu)成為具有降低的服務(wù)范圍的微型計(jì)算機(jī)的形式的、例如芯片上的集成電路形式的預(yù)處理單元。第一數(shù)據(jù)處理的目的例如是，準(zhǔn)備用于到船體I的簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳遞的所檢測(cè)的信號(hào)。
[0059]運(yùn)算單元31將由其檢測(cè)的測(cè)量信號(hào)例如傳遞到設(shè)置在船的甲板上的接收和評(píng)估單元10上，所述接收和評(píng)估單元進(jìn)行對(duì)信號(hào)處理并且以適當(dāng)?shù)姆绞秸硭鲂盘?hào)，以便例 如觸發(fā)警報(bào)或者提示所面臨的危險(xiǎn)。接收和評(píng)估單元10在此也能夠構(gòu)成為，將所檢測(cè)的數(shù) 據(jù)發(fā)送到船外部的部位上，例如陸地上的中央控制部位上，或者通過(guò)船主呼叫，所述船主因 此在其陸地上的所在地獲得查詢(xún)其船的舵2的狀態(tài)的可能性。船到陸地上的部位的連接在 此例如能夠經(jīng)由因特網(wǎng)來(lái)進(jìn)行。
[0060]在圖3A和3B中示出用于將數(shù)據(jù)從舵葉22上的運(yùn)算單元31傳遞至船的甲板上的 接收和評(píng)估單元10的連接的可能的設(shè)計(jì)方案。
[0061]在根據(jù)圖3A的設(shè)計(jì)方案中，運(yùn)算單元31經(jīng)由至少部段地柔軟地構(gòu)成的數(shù)據(jù)線(xiàn)路 35與船的甲板上的接收和評(píng)估單元10連接，其中數(shù)據(jù)線(xiàn)路35構(gòu)成為是柔軟的，使得所述數(shù) 據(jù)線(xiàn)路能夠跟隨舵葉22的運(yùn)動(dòng)。所述連接的優(yōu)點(diǎn)事安全的且不易受干擾的數(shù)據(jù)傳遞。
[0062]在此也可以考慮的是，數(shù)據(jù)線(xiàn)路35在內(nèi)部或外部沿著舵桿圍井20引導(dǎo)至船體1， 或者數(shù)據(jù)線(xiàn)路35布設(shè)在舵桿21中或舵桿21上(所述舵桿為此能夠在內(nèi)部沿著旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)D 構(gòu)成為是空心的或者能夠具有外環(huán)周上銑入的槽)。
[0063]在根據(jù)圖3B的設(shè)計(jì)方案中，無(wú)線(xiàn)地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。為此運(yùn)算單元31具有帶有天 線(xiàn)310的通信單元，經(jīng)由所述天線(xiàn)，具有相應(yīng)的通信單元的運(yùn)算單元31與接收和評(píng)估單元 10的天線(xiàn)100通信。無(wú)線(xiàn)的連接的優(yōu)點(diǎn)是連接的簡(jiǎn)單性而不需要附加的構(gòu)件，特別是不需 要固定的、實(shí)體的線(xiàn)路。但是在此需要注意的是也能夠至少部段地位于水下的傳遞路段。
[0064]運(yùn)算單元31和接收和評(píng)估單元10之間的通信尤其用于將所接收的測(cè)量信號(hào)從運(yùn) 算單元31傳遞給接收和評(píng)估單元10。但是與此同時(shí)也能夠提出，將控制信號(hào)從接收和評(píng)估 單元10傳遞給運(yùn)算單元31，經(jīng)由所述控制信號(hào)，能夠配置運(yùn)算單元31并且例如將查詢(xún)命 令和控制命令被發(fā)送給運(yùn)算單元31。以這種方式例如能夠指示運(yùn)算單元31，在確定的時(shí)間 點(diǎn)，例如根據(jù)船或者陸地上的部位的特殊要求，接收測(cè)量信號(hào)。
[0065]在舵監(jiān)視的范圍內(nèi)通過(guò)舵監(jiān)視設(shè)備3所獲得的測(cè)量值也能夠與例如主機(jī)的其它 的測(cè)量值(軸功率、螺旋槳轉(zhuǎn)數(shù))一起評(píng)估，并且能夠提供用于供其它的應(yīng)用的進(jìn)一步處理， 例如用于船的航向控制或者航線(xiàn)優(yōu)化。為此，舵監(jiān)視設(shè)備3能夠連接到船上通用的接口上 以用于數(shù)據(jù)處理。
[0066]本發(fā)明所基于的思想不局限于上述實(shí)施例，相反而是也能夠應(yīng)用在完全不同類(lèi)型 的實(shí)施形式中。特別地，所描述的監(jiān)視設(shè)備可應(yīng)用于所有類(lèi)型的舵，以便在運(yùn)行中檢測(cè)舵的 相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)。
[0067]通過(guò)本發(fā)明提供一種可電子監(jiān)視的舵，所述舵能夠顯著地簡(jiǎn)化對(duì)舵的監(jiān)視和控 制。在此可以考慮的是，由于設(shè)置電子監(jiān)視裝置，通過(guò)能夠以電子的方式查詢(xún)所有的關(guān)鍵參 數(shù)進(jìn)而在任何時(shí)間都可訪(fǎng)問(wèn)的方式，能夠放棄目前所需要的實(shí)體的檢驗(yàn)，特別是通過(guò)潛水 員進(jìn)行的實(shí)體的檢驗(yàn)。這節(jié)省了費(fèi)用，并且此外能夠明顯降低船在船塢中的停泊時(shí)間，因?yàn)?在靠岸之前已經(jīng)能夠知道舵的維護(hù)范圍。
[0068]附圖標(biāo)記列表
[0069][0070]
船體
接收和評(píng)估單元
天線(xiàn)
舵桿圍井舵桿
舵支承軸承螺紋端部蜉母
雒形的桿部段
頸軸承
舵葉
鰭板教夾具空間
開(kāi)口
密封蓋鰭板軸承搞聯(lián)設(shè)備通道
I
10
100
2
20
21
210
211
212
213
214
22
220
221
222
223
224
225
226
227228入口
3舵監(jiān)視設(shè)備
31運(yùn)算單元 310大線(xiàn)
32供電單元
33傳感器
34信號(hào)線(xiàn)路
35數(shù)據(jù)線(xiàn)路 D旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn) D2旋轉(zhuǎn)`軸線(xiàn)
【權(quán)利要求】
1.一種用于船的舵，具有:-舵葉，所述舵葉以能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置在船體上，和 -舵桿，所述舵桿用于將轉(zhuǎn)矩施加在所述舵葉上，其特征在于，具有至少一個(gè)設(shè)置在所述舵葉(22)或者舵桿(21)上的、用于接收所述舵葉(22)和舵桿(21)上的測(cè)量信號(hào)的傳感器(33)和至少一個(gè)設(shè)置在所述舵葉(22)上的、與所述至少一個(gè)傳感器(33)連接的、用于評(píng)估和/或傳遞由所述至少一個(gè)傳感器(33)接收的測(cè)量信號(hào)的運(yùn)算單元(31)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的舵，其特征在于，-第一傳感器(33)設(shè)置在用于相對(duì)于船體(I)安置所述舵桿(21)的軸承(214)上，以便測(cè)量所述軸承(214)上的間隙，和/或-第二傳感器(33)設(shè)置在用于相對(duì)于船體(I)安置所述舵桿(21)的所述軸承(214) 上，以便監(jiān)視所述軸承(214)的位置或者所述軸承(214)部件的位置，和/或-第三傳感器(33)設(shè)置在所述舵桿(21)和所述舵葉(22)之間的連接部位(211)上，以便監(jiān)視所述舵桿(21)與所述舵葉(22)的連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的舵，其特征在于，所述至少一個(gè)傳感器(33)構(gòu)成為加速度傳感器、應(yīng)變儀、接觸傳感器、拉斷線(xiàn)、壓力傳感器、濕度傳感器或者流速傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的舵，其特征在于，所述至少一個(gè)傳感器(33)構(gòu)成為對(duì)以下各項(xiàng)進(jìn)行測(cè)量:-舵橫向力，-航縱向力， -舵桿扭矩，-設(shè)置在所述舵葉(22)上的鰭板(220)的鰭板力矩，-所述舵桿(21)的軸承(210，214)的磨損極限，-鰭板軸承(225)的磨損極限，-所述舵葉(22 )和/或舵桿(21)的振動(dòng)，-用于操作所述舵桿(21)的舵機(jī)(215)的電流消耗，和/或 -液壓的力傳遞系統(tǒng)中的壓力，并且/或者構(gòu)成為監(jiān)視所述舵桿(21)與所述舵葉(22)的所述連接和/或監(jiān)視用于安置所述舵桿(21)的舵桿圍井(20)中的密封性。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的舵，其特征在于，所述至少一個(gè)傳感器(33)構(gòu)成為， 以預(yù)定的時(shí)間間隔或者時(shí)間上連續(xù)地接收至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的舵，其特征在于，所述運(yùn)算單元(31)設(shè)置在所述舵葉 (22 )上的能水密封閉的空間(222 )中。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的舵，其特征在于，所述運(yùn)算單元(I)與設(shè)置在所述舵葉(22)上的供電單元(32)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的舵，其特征在于，所述供電單元(32)構(gòu)成為電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的舵，其特征在于，所述供電單元(32)構(gòu)成為發(fā)電機(jī)，并且與所述舵葉(22)上的能夠由水穿流的通道處于有效連接以用于產(chǎn)生電能。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求的至少一項(xiàng)所述的舵，其特征在于，所述運(yùn)算單元(31)經(jīng)由數(shù)據(jù)線(xiàn)路(35)與設(shè)置在所述舵葉(22)的外部的接收和評(píng)估單元(10)連接。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求的至少一項(xiàng)所述的舵，其特征在于，所述運(yùn)算單元(31)與天線(xiàn)(310)連接以用于無(wú)線(xiàn)地將數(shù)據(jù)傳遞給設(shè)置在所述舵葉(22)的外部的接收和評(píng)估單元(10)。.
【文檔編號(hào)】B63H25/06GK103442980SQ201280014194
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月18日
【發(fā)明者】沃爾夫-迪特里克·普施曼, 弗蘭克·赫布斯特 申請(qǐng)人:萬(wàn)德維登巴克米爾公司