Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Ruder für Schiffe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Ein derartiges Ruder, das in der Regel am Heck eines Schiffes angeordnet ist und zum Steuern und Manövrieren des Schiffes dient, weist ein Ruderblatt, das um eine Drehach- se drehbar an einem Schiffsrumpf anzuordnen ist, und einen Ruderschaft zum Ausüben eines Drehmoments auf das Ruderblatt auf. Der Ruderschaft dient hierbei zur Verbindung des Ruderblattes mit dem Schiffsrumpf und kann verdreht werden, um das Ruderblatt um die Drehachse zu verschwenken und auf diese Weise das Ruder zu stellen. Das Ruder eines Schiffes ist im Betrieb, also bei Fahrt des Schiffes, großen Belastungen ausgesetzt, die in Form von Ruderquerkräften, Ruderlängskräften und Vibrationen insbesondere das Ruderblatt und den Ruderschaft sowie Lager und Gelenke beanspruchen. Ein Ruder muss daher in regelmäßigen Abständen geprüft werden, um insbesondere die mechanische, strukturelle Integrität und Betriebsbereitschaft des Ruders zu ge- währleisten.

Heutzutage werden solche Überprüfungen des Ruders in der Regel durchgeführt, während ein Schiff in einem Dock trocken liegt und das Ruder damit frei zugänglich ist. Möglich ist auch, Unter-Wasser-Überprüfungen (so genannte IW-Kontrolle) durch Taucher bei sich im Wasser befindlichen Schiffen durchzuführen, wobei hierbei in der Regel nur eine äu ßerliche Inspektion der Ruderanlage möglich ist.

Bei einem aus der DE 20 2005 019 626 U1 bekannten Ruder ist eine Vorrichtung zum Kontrollieren und Messen eines Halslagerspiels zwischen einem Außenlager und dem Ruderschaft eines Ruders vorgesehen, die eine Unter-Wasser-Prüfung des Halslagerspiels durch einen Taucher ermöglicht. Hierzu ist eine Messschiene vorgesehen, die mit einer Messsonde in einen Spalt zwischen Au ßenlager und Innenlager von Ruderschaft und Ruderkoker eingeführt wird, um auf diese Weise eine Spielbreitenmessung durchzu- führen.

Bei bekannten Rudern ist es nicht möglich, im Betrieb eines Schiffes, also beispielsweise bei Fahrt auf hoher See, eine Aussage über den Zustand des Ruders, insbesondere über die strukturelle Unversehrtheit und die Betriebsbereitschaft des Ruders, zu erhalten. So ist es der Besatzung auf der Brücke eines Schiffes in der Regel nicht möglich, auf hoher See eventuelle Fehlfunktionen oder Beschädigungen des Ruders zu überprüfen und zu überwachen.

Zwar existieren Verfahren und Einrichtungen für Assistenzsysteme zur Manöverprädikti- on von Schiffen, wie beispielsweise aus der DE 101 64 701 A1 bekannt. Derartige Assistenzsysteme dienen aber ausschließlich der Manöverprädiktion unter Berücksichtigung aktueller Manövriereigenschaften des Schiffes und der Umgebung unter Berücksichtigung von (externen) Störungen zur Unterstützung des Manövrierens und sollen eine Entscheidungshilfe für die Besatzung zur Steuerung des Schiffes geben. Eine Überwachung der mechanischen Integrität eines Ruders ist bei derartigen Assistenzsystemen nicht vorgesehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ruder für Schiffe zur Verfügung zu stellen, mit dem im Betrieb eines Schiffes die Betriebsbereitschaft eines Ruders und dessen mechanische Integrität in einfacher Weise und in jeder gewünschten Situation, also beispielsweise auch auf hoher See, überwacht werden können.

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist bei einem Ruder für Schiffe eine Überwachungsvorrichtung mit mindestens einem am Ruderblatt oder Ruderschaft angeordneten Sensor zur Aufnahme eines Messsignals am Ruderblatt oder Ruderschaft und mindestens einer am Ruderblatt angeordneten, mit dem mindestens einen Sensor verbundenen Recheneinheit zur Auswertung und/oder Übertragung eines von dem mindestens einen Sensor aufgenommenen Messsignals vorgesehen.

Mit dem erfindungsgemäßen Ruder, das mit einer Ruderüberwachungsvorrichtung ausgestattet ist, wird die Möglichkeit geschaffen, ein Ruder insbesondere hinsichtlich seiner mechanischen Integrität und seiner Betriebsbereitschaft ständig zu überwachen, um bei Auftreten von Fehlfunktionen am Ruder unverzüglich eine Rückmeldung zu erhalten. Weiterhin können im Betrieb eines Ruders durch Aufzeichnung der Sensorsignale Daten gesammelt werden, die es ermöglichen, notwendige Wartungsarbeiten besser zu planen und eine Aussage über die Belastungen eines Ruders über die Betriebszeit zu erhalten. Hierzu werden im Rahmen der Ruderüberwachungsvorrichtung am Ruderblatt und/oder am Ruderschaft ein oder mehrere Sensoren angeordnet, die dazu dienen, kritische Messgrößen am Ruderblatt oder Ruderschaft aufzunehmen und zu messen. Die Sensoren sind über entsprechende Leitungen mit einer Recheneinheit verbunden, die im oder am Ruderblatt angeordnet ist und die aufgenommenen Messsignale erfasst, aufbereitet und ggf. speichert, um diese in geeigneter Weise beispielsweise an die Brücke eines Schiffes oder andere Stellen au ßerhalb des Ruders weiterzuleiten.

Im Rahmen der Ruderüberwachungsvorrichtung werden insbesondere solche Messgrößen, die auf eine eventuelle Fehlfunktion des Ruders hindeuten, aufgenommen und lokal durch die im oder am Ruderblatt vorgesehene Recheneinheit einer ersten Verarbeitung unterzogen, um dann zur Auswertung und gegebenenfalls Alarmgebung weitergeleitet zu werden.

Mittels der Ruderüberwachungsvorrichtung können insbesondere solche Messungen und Prüfungen vorgenommen werden, die herkömmlich im Rahmen der so genannten IW- Kontrolle (Unter-Wasser-Überprüfung des Ruders bei im Wasser befindlichem Schiff durch einen Taucher) durchgeführt werden. Dazu kann

- ein erster Sensor an einem Lager zum Lagern des Ruderschafts gegenüber einem Schiffsrumpf angeordnet sein, um ein Spiel an dem Lager zu messen, und/oder - ein zweiter Sensor an dem Lager zum Lagern des Ruderschafts gegenüber einem Schiffsrumpf angeordnet sein, um die Lage des Lagers oder eines Teils des Lagers zu überwachen, und/oder

- ein dritter Sensor an einer Verbindungsstelle zwischen dem Ruderschaft und dem Ruderblatt angeordnet sein, um die Verbindung des Ruderschafts mit dem Ruderblatt zu überwachen.

Mittels des ersten Sensors kann ein so genanntes Halslagerspiel des Ruderschaftes gemessen werden, das einen Verschleißgrad des Lagers des Ruderschaftes an einem Ru- derkoker oder am Schiffsrumpf anzeigt. Mittels des zweiten Sensors wird die Lage (Ver- drehung oder Verschiebung) des Lagers oder einer Lagerbuchse des Lagers und somit die Funktionstüchtigkeit des Lagers überwacht. Mittels des dritten Sensors wird die sichere Verbindung des Ruderschafts mit dem Ruderblatt überwacht und hierzu der Sensor beispielsweise an einer Sicherungsmutter, die den Ruderschaft mit dem Ruderblatt pressend verbindet, angeordnet, um ein Verdrehen oder Lösen der Mutter zu erkennen. Die Prüfung und Überwachung dieser kritischen Mess- und Kenngrößen erfolgt herkömmlich im Rahmen der IW-Kontrolle und kann durch das Vorsehen von Sensoren im Rahmen der Ruderüberwachungsvorrichtung unterstützt oder gar vollständig übernommen werden, so dass eine IW-Kontrolle durch einen Taucher ggf. sogar entfallen kann und auf diese Weise erhebliche Kosten für einen Reeder eingespart werden können.

Die Recheneinheit am Ruderblatt kann als vollwertige Rechen- und Auswerteeinheit ausgebildet sein, die Messsignale empfängt, verarbeitet, speichert und in verarbeiteter Weise weiterleitet. Denkbar ist aber auch, die Recheneinheit am Ruderblatt lediglich als Vorverarbeitungseinheit mit geringer Leistungsfähigkeit beispielsweise in Form eines Mikro- Computers in Form eines elektronischen integrierten Schaltkreises auszubilden, der die aufgenommenen Messsignale empfängt und ohne aufwändige Weiterverarbeitung und Auswertung für eine Übertragung aufbereitet und beispielsweise an eine weitere Recheneinheit an Bord eines Schiffes zur umfassenden Auswertung weiterleitet. Der mindestens eine am Ruderblatt oder am Ruderschaft angeordnete Sensor kann beispielsweise als Beschleunigungssensor zur Messung von Bewegungsänderungen, insbesondere Vibrationen, als Dehnmessstreifen oder als Kontaktsensor, als Zerreißdraht, als Drucksensor, als Feuchtigkeitssensor oder als Strommesssensor ausgebildet sein. Denkbar sind in diesem Zusammenhang all solche Sensoren, die geeignet sind, Informa- tionen über einen betriebsgemäßen Zustand insbesondere an solchen Punkten des Ru- ders zu erfassen, an denen Hinweise auf etwaige Fehlfunktionen, Beschädigungen oder Verschleiß erhalten werden können.

Möglich ist auch, dass mindestens ein Sensor ein Flossenmoment einer an dem Ruder- blatt angeordneten Flosse zur Überwachung der Belastung der Flosse aufnimmt.

Zudem überwacht vorzugsweise mindestens ein Sensor eine Verschleißgrenze eines Lagers des Ruderschafts oder eine Verschleißgrenze eines Flossenlagers, Auch dies ist bisher Bestandteil der IW-Kontrolle. Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung kann in dieser Beziehung die IW-Kontrolle ggf. ersetzen oder zumindest für eine erhöhte Überwachungssicherheit ergänzen.

Zudem können ein oder mehrere Sensoren Schwingungen des Ruderblattes und/oder des Ruderschaftes aufnehmen und/oder die Stromaufnahme einer Rudermaschine zur Betätigung des Ruderschaftes und/oder den Druck in einem hydraulischen Kraftübertragungssystem messen. Zudem kann mittels mindestens eines Sensors die Verbindung des Ruderschaftes mit dem Ruderblatt und/oder die Dichtigkeit in einem Ruderkoker zur Lagerung des Ruderschafts überwacht werden. Vorteilhafterweise werden hierbei mehrere Sensoren, beispielsweise Beschleunigungssensoren, Dehnmessstreifen, Kontaktsensoren, Zerrei ßdrähte, Drucksensoren, Feuchtigkeitssensoren und/oder Strommesssensoren, in Kombination verwendet, wobei jeder Sensor in geeigneter Weise die gewünschten, einer zu überwachenden Messgröße zugeordneten Messsignale aufnimmt und hierfür an einem geeigneten Ort am Ruderblatt und/oder am Ruderschaft angeordnet ist.

Beispielsweise kann ein Beschleunigungssensor an einem Punkt im oder am Ruderblatt oder am Ruderschaft angeordnet sein, der im Betrieb des Ruders in kritischer Weise Schwingungen ausgesetzt ist. Zur Erfassung von Schwingungen oder Bewegungen kann hierbei auch ein induktiv wirkender Sensor eingesetzt werden. Ein Sensor zur Überwachung und Messung eines Flossenmomentes kann beispielsweise in geeigneter Weise an der Anlenkung der Flosse oder an einer die Flosse mit dem Ruderblatt koppelnden Kopplungsvorrichtung angeordnet sein. Die Verbindung des Ruderschafts mit dem Ruderblatt kann beispielsweise über einen Kontaktsensor überwacht werden, der an der Verbindungsstelle von Ruderschaft und Ruderblatt beispielsweise zwischen einem schmiedeeisernen Verbindungsstück (so genannter Ruderkloben) am Ruderblatt und einem Schaftabschnitt des Ruderschafts angeordnet ist. In diesem Sinne sind Sensoren an all solchen Orten angeordnet, an denen kritische Messgrößen erfasst und überwacht werden sollen. Die Sensoren können dabei ausgebildet sein, mindestens ein Messsignal in vorbestimmten zeitlichen Intervallen oder zeitkontinuierlich aufzunehmen. Werden Messsignale in vorbestimmten zeitlichen Intervallen aufgenommen, kann beispielsweise vorgesehen sein, in regelmäßigen zeitlichen Abständen über den Zustand des Ruders zu berichten und beispielsweise auf der Brücke eines Schiffes anzuzeigen. Liegt eine Fehlfunktion vor, kann eine entsprechende Information angezeigt oder ein Alarm ausgelöst werden. Ebenso ist denkbar, durch zeitkontinuierliche Messung einer Messgröße fortlaufend und kontinuierlich das Verhalten und bestimmte kritische Parametern zu überwachen, um unmittelbar dann, wenn eine Beschädigung eine Fehlfunktion auftritt oder eine bestimmte Verschleißgrenze erreicht wird, eine entsprechende Information anzeigen oder ggf. auch einen Alarm auslösen zu können.

Die Messsignale können dabei gespeichert werden, so dass im Betrieb des Schiffes das Betriebsverhalten des Ruders auch dokumentiert und nachträglich ausgelesen werden kann oder die aufgezeichneten Informationen beispielsweise für die Planung von War- tungsarbeiten verwendet werden können.

Zur Verwirklichung der Überwachungsvorrichtung ist am Ruderblatt eine Recheneinheit angeordnet, die Messsignale von dem einen oder den mehreren Sensoren empfängt, diese einer (ersten) Verarbeitung unterzieht und in geeigneter Weise weiterleitet. Diese Recheneinheit ist vorteilhafterweise in einem wasserdicht verschließbaren Raum am Ruderblatt angeordnet und ist somit im Betrieb gegen Feuchtigkeit geschützt. Ein solcher wasserdicht verschließbarer Raum kann dabei im Inneren des Ruderblattes vorgesehen sein, beispielsweise im Bereich einer oberen Kante des Ruders, und kann nach außen hin durch einen verschließbaren Deckel verschlossen sein, der zum Zugriff auf die Re- cheneinheit geöffnet werden kann. Die Recheneinheit kann hierbei, wie oben angedeutet, als vollwertige Recheneinheit mit dem Leistungsumfang eines herkömmlichen PCs ausgebildet sein, kann aber auch als Mikrocomputer durch einen integrierten Baustein in Form eines Chips verwirklicht sein. Um die Recheneinheit mit Energie zu versorgen, kann die Recheneinheit mit einer am Ruderblatt angeordneten elektrischen Versorgungseinheit verbunden sein. Die elektri- sehe Versorgungseinheit kann dabei beispielsweise als Batterie ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Versorgungseinheit auch als elektrischer Generator ausgebildet sein, der beispielsweise nach Art einer Turbine mit einem von Wasser durchströmbaren Durchgang am Ruderblatt zur Erzeugung elektrischer Energie in Wirk- Verbindung steht. Die Verwendung eines solchen elektrischen Generators hat den Vorteil, dass die Recheneinheit im Betrieb autark ist und die erforderliche Energie bei Fahrt des Schiffes selbsttätig generiert wird, ohne dass eine externe Energieversorgung erforderlich wäre. Werden ein elektrischer Generator und eine Batterie in Kombination verwendet, kann der elektrische Generator bei Fahrt des Schiffes die Batterie laden, wobei mit der in der Batterie gespeicherten Energie dann Liegezeiten des Schiffes überbrückt werden können.

Denkbar ist aber auch, zur Energieversorgung die Recheneinheit über ein Kabel zu spei- sen, das im oder am Ruderschaft entlang vom Schiffsrumpf und einer dort angeordneten elektrischen Versorgungseinheit hin zur Recheneinheit am Ruderblatt verläuft.

Die Recheneinheit am Ruderblatt dient dazu, die von dem einen oder den mehreren Sensoren aufgenommenen Messsignale zu erfassen, einer ersten Verarbeitung zu un- terziehen und zur Weiterverarbeitung weiterzuleiten. Hierzu kann die Recheneinheit beispielsweise über eine Datenleitung mit einer außerhalb des Ruderblattes beispielsweise im Schiffsrumpf angeordnete Empfangs- und Auswerteeinheit in Form einer weiteren Recheneinheit verbunden sein, die dann die Auswertung der empfangenen Messsignale übernimmt und diese in geeigneter Weise beispielsweise auf der Brücke des Schiffes anzeigt. Die als Kabel ausgebildete Datenleitung erstreckt sich beispielsweise frei zwischen Ruderblatt und Schiffsrumpf und ist hierzu zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet, um Bewegungen des Ruderblattes relativ zum Schiffsrumpf ausgleichen zu können. Denkbar ist in diesem Zusammenhang beispielsweise auch, die Datenleitung innerhalb oder au ßerhalb eines Ruderkokers oder in oder an dem Ruderschaft vom Ru- derblatt hin zum Schiffsrumpf zu führen, um auf diese Weise eine definierte Führung der Datenleitung hin zum Schiffsrumpf zu erreichen.

In einer alternativen Ausgestaltung kann die Recheneinheit auch über eine Sendestation mit einer Antenne verfügen, die dazu ausgebildet ist, drahtlos Daten an eine au ßerhalb des Ruderblattes angeordnete Empfangs- und Auswerteeinheit zu übertragen. Auch die Empfangs- und Auswerteinheit verfügt hierbei über eine Empfangsstation mit einer An- tenne zum drahtlosen Empfangen der von der Recheneinheit am Ruderblatt ausgesandten Daten. Vorteil dieser drahtlosen Datenübertragung ist, dass auf Leitungsverbindungen zwischen dem Ruderblatt und dem Schiffsrumpf verzichtet werden kann. Zu berücksichtigen ist hierbei, dass die Übertragungsstrecke zwischen dem Ruderblatt und dem Schiffsrumpf, beispielsweise zwischen einer oberen Kante des Ruderblattes und einem dem Ruderblatt zugewandten Abschnitt des Schiffsrumpfes, gegebenenfalls zumindest teilweise unter Wasser liegt, so dass sichergestellt werden muss, dass die Datenübertragung mit ausreichender Zuverlässigkeit und Genauigkeit zu jeder Zeit und bei allen Bedingungen erfolgen kann.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Ruders mit einem Ruderschaft und einem Ruderblatt an einem Schiffsrumpf eines Schiffes, aufweisend eine

Mehrzahl von Sensoren und eine mit einer elektrischen Versorgungseinheit in Form einer Batterie verbundenen Recheneinheit einer Ruderüberwachungsvorrichtung; Fig. 2 das Ruder gemäß Fig. 1 , jedoch mit einer mit einer elektrischen Versorgungseinheit in Form eines elektrischen Generators verbundenen Recheneinheit; eine Detailansicht einer an einem Ruderblatt angeordneten Recheneinheit, die über eine Datenleitung mit einer am Schiffsrumpf angeordneten Empfangs- und Auswerteeinheit verbunden ist, und eine Detailansicht einer an einem Ruderblatt angeordneten Recheneinheit, die drahtlos mit einer am Schiffsrumpf angeordneten Empfangs- und Auswerteeinheit verbunden ist.

Fig. 1 zeigt ein Ruder 2 mit einem Ruderblatt 22, das über einen Ruderschaft 21 mit einem Schiffsrumpf 1 verbunden ist und um eine Drehachse D, entlang derer sich der Ruderschaft 21 erstreckt, zum Stellen des Ruders 2 verschwenkt werden kann. Am Schiffsrumpf 1 ist ein Kokerrohr 20 in Form eines zylindrisch vom Schiffsrumpf 1 vertikal nach unten vorstehenden Rohres angeordnet, das sich in eine Ausnehmung innerhalb des Ruderblattes 22 erstreckt, in seinem Inneren den Ruderschaft 21 aufnimmt und der Lagerung des Ruderblattes 22 am Schiffsrumpf 1 - in an sich bekannter Weise - dient.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist an einer hinteren Kante des Ruderblat- tes 22 (gesehen in Richtung der Vorausfahrt eines Schiffes) eine Flosse 220 um eine zweite Drehachse D2 schwenkbar angelenkt und über ein Flossenlager 225 an dem Ruderblatt 22 gelagert. Die Flosse 220 ist über eine Kopplungsvorrichtung 226 derart mit dem Kokerrohr 20 verbunden, das bei einem Verschwenken des Ruderblattes 22 automatisch die Flosse 220 gegenüber dem Ruderblatt 22 um die zweite Drehachse D2 ver- kippt wird, um auf diese Weise - ebenfalls in an sich bekannter Weise - die Ruderwirkung zu erhöhen.

Der Ruderschaft 21 ist über ein oberes Traglager 210 in axialer Richtung am Schiffsrumpf 1 abgestützt und über ein Halslager 214 radial am Kokerrohr gelagert. Das obere Traglager 210 dient hierbei zur axialen AbStützung des Ruderschafts 21 und hält, in axialer Richtung des Ruderschafts 21 , das Ruderblatt 22 am Schiffsrumpf 1 .

Der Ruderschaft 21 ist über eine Verbindung nach Art eines hydraulischen Pressverbundes mit dem Ruderblatt 22 verbunden, indem ein konischer Schaftabschnitt 213 am unte- ren Ende des Ruderschaftes 21 in einem fest am Ruderblatt 22 angeordneten Verbindungsstück 221 (auch bezeichnet als Ruderkloben) angeordnet und über eine auf ein Gewindeende 21 1 endseitig des Ruderschaftes 21 aufgeschraubte Mutter 212 mit diesem verpresst ist. Durch die pressende Verbindung ist der Ruderschaft 21 drehfest mit dem Ruderblatt 22 verbunden, so dass durch Verdrehen des Ruderschaftes 21 auch große Drehmomente in das Ruderblatt 22 eingeleitet werden können.

Am oberen Ende des Ruderschafts 21 ist eine Rudermaschine 215 angeordnet, die zum Betätigen des Ruderschaftes 21 , nämlich zum Verdrehen des Ruderschafts 21 um die Drehachse D zum Stellen des Ruders 2, dient und in Fig. 1 lediglich schematisch ange- deutet ist. Die Rudermaschine 215 kann beispielsweise auf hydraulische Weise eine Kraftwirkung erzeugen.

Es sei angemerkt, dass die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des Ruders 2 lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung auf Ruder belie- biger Bauart, beispielsweise Vollschweberuder und Halbschweberuder und auch alle anderen Bauformen von Rudern, anwendbar. Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind bei dem in Fig. 1 dargestellten Ruder 2 am Ruderblatt 22 und am Ruderschaft 21 und an anderen Bauteilen des Ruders 2 Sensoren 33 angeordnet, mit denen der Zustand des Ruders 2 überwacht werden kann. Die Sensoren 33 sind hierbei über Signalleitungen 34 mit einer am Ruderblatt 22 angeordneten Recheneinheit 31 einer Ruderüberwachungsvorrichtung 3 verbunden, die die von den Sensoren 33 aufgenommenen Messsignale erfasst, speichert, einer ersten Verarbeitung unterzieht und zur weiteren Verarbeitung an eine Recheneinheit an Bord des Schiffes überträgt. Die Recheneinheit 31 ist zusammen mit einer elektrischen Versorgungseinheit 32 in einem wasserdicht verschließbaren Raum 222 in einem oberen, vorderen Abschnitt des Ruderblattes 22 angeordnet. Der Raum 222 ist dabei nach au ßen hin gegen Feuchtigkeit abgedichtet und weist eine Öffnung 223 auf, die durch einen Deckel 224 feuchtigkeitsdicht verschließbar ist und über die zur Montage oder zur Wartung auf die Recheneinheit 31 und die elektrische Versorgungseinheit 32 im Inneren des Raumes 222 zugegriffen werden kann.

Der wasserdicht verschließbare Raum 222 befindet sich an einem Ort innerhalb des Ruderblatts 22, der herkömmlich nicht genutzt wird und daher ohne Weiteres, auch bei be- stehenden Rudern, zur Aufnahme der Recheneinheit 31 und der elektrischen Versorgungseinheit 32 der Überwachungsvorrichtung 3 ausgestaltet werden kann.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Versorgungseinheit 32 beispielsweise als Batterie ausgebildet, die über eine ausreichende Kapazität zur Versorgung der Recheneinheit 31 über einen längeren Zeitraum verfügt und ggf. wieder aufladbar ist.

In einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung kann, wie in Fig. 2 dargestellt, die elektrische Versorgungseinheit 32 einen Generator umfassen, der nach Art einer Turbine an einem Durchgang 227 angeordnet ist. Der Durchgang 227 weist hierbei eine Einlassöffnung 228 an der Vorderkante des Ruderblattes 22 auf und ist derart ausgebildet, dass er bei Vorausfahrt des Schiffes vom am Ruder 2 entlang strömenden Wasser durchströmt wird und den Generator zur Stromerzeugung antreibt. Der Durchgang 227 ist hierbei so beschaffen, dass er das durchströmende Wasser am Generator vorbeiführt, wobei das Wasser an einer geeigneten Stelle wieder aus dem Ruderblatt 22 austritt, ohne die Feuchtigkeitsdichtheit des Raumes 222 zu beeinträchtigen. Eine Batterie und ein Generator können im Rahmen der elektrischen Versorgungseinheit 32 auch in Kombination verwendet werden, wobei der Generator die Batterie bei Fahrt des Schiffes und entsprechender Durchströmung des Durchgangs 227 auflädt und die Batterie solche Zeiten, in denen der Generator nicht ausreichend Energie zur Verfügung stellt (beispielsweise Liegezeiten des Schiffes), überbrückt.

Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch, anstelle der elektrischen Versorgungseinheit 32 am Ruderblatt 22 eine elektrische Versorgungsleitung vom Schiffsrumpf 1 hin zur Recheneinheit 31 beispielsweise in oder am Ruderschaft 21 (der dafür beispielsweise eine zentrale Bohrung oder eine au ßenseitig eingefräste oder anderweitig eingeformte Nut aufweisen kann) oder innenseitig oder außenseitig am Ruderkoker 20 entlang zu verlegen. Um sicherzustellen, dass ein Ruder in einem betriebsgemäßen Zustand ist und insbesondere keine Beschädigungen oder Fehlfunktionen aufweist, muss herkömmlich ein Ruder in regelmäßigen Abständen überprüft werden. Hierzu ist herkömmlich erforderlich, dass ein Schiff in regelmäßigen Abständen, beispielsweise alle zwei oder drei Jahre, in einem Trockendock auf den betriebsgemäßen Zustand des Ruders hin untersucht wird. Zusätzlich kann erforderlich sein, in regelmäßigen Abständen das Ruder durch Taucher untersuchen zu lassen, die das Ruder einer äu ßerlichen Inspektion unterziehen. Herkömmlich ist die Überwachung und Überprüfung eines Ruders daher aufwendig und mit hohen Kosten verbunden, so dass ein Bedürfnis für Maßnahmen besteht, mit denen ein Ruder ständig und ohne Weiteres und in einfacher Weise überwacht werden kann, mög- liehst sogar bei Fahrt eines Schiffes auf hoher See.

Dieses Bedürfnis besteht umso mehr bei großen Rudern für große Schiffe, die z. B. Ruderblätter mit einer Fläche von ca. 50 m ² bis sogar größer als 100 m ² aufweisen können. Bei solch großen Rudern sind das Vorhalten von Ersatzteilen sowie das Auftreten von Ausfallzeiten durch Reparaturen besonders kostenintensiv, weshalb ein großes Interesse an möglichst frühzeitiger und umfassender Information über den Zustand und den Verschleiß wichtiger Komponenten eines Ruders besteht.

Hierzu dienen die in Fig. 1 und Fig. 2 schematisch dargestellten Sensoren 33, die an kritischen Orten am Ruderblatt 22, am Ruderschaft 21 und an Bauteilen, die im Betrieb des Ruders 2 kritischen Belastungen ausgesetzt sind und daher überwacht werden sollten, angeordnet werden können.

Durch Verwendung der Sensoren 33 wird im Betrieb eines Schiffes eine ständige Kon- trolle und Überwachung des Ruders 2 ermöglicht, wobei relevante Ruderdaten im Betrieb des Schiffes beispielsweise an die Brücke eines Schiffes gesendet oder auch an externe Kontrollstellen an Land übermittelt werden können, um unmittelbar auf einen eventuellen Verschleiß oder eine Fehlfunktion des Ruders 2 hinzuweisen, wenn dieser eintritt. Kommt es beispielsweise zu einer Überlast des Ruders 2, beispielsweise an der Ruderflosse 220 oder des Ruderschaftes 21 , so kann dies unmittelbar an die Brücke oder auch eine Kontrollstelle an Land gemeldet werden, so dass unmittelbar entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden können.

Mit der Ruderüberwachungsvorrichtung 3, die als wesentliche Bestandteile die Sensoren 33, die Recheneinheit 31 im Ruderblatt sowie die Empfangs- und Auswerteeinheit 10 an Bord des Schiffes aufweist, wird damit die Möglichkeit geschaffen, alle relevanten Ruderdaten im Betrieb zu überwachen, wobei die Aufnahme von Messsignalen in vorbestimmten Intervallen, beispielsweise jede Minute oder jede Stunde, oder auch zeitkontinuierlich vorgenommen werden kann.

Im Rahmen der Ruderüberwachungsvorrichtung 3 können Sensoren 33 in Form von beispielsweise Beschleunigungssensoren, Dehnmessstreifen, Kontaktsensoren oder anderen Sensoren an allen kritischen Orten angeordnet werden, um in geeigneter Weise relevante Messgrößen an diesen kritischen Orten zu erfassen, die auf Verschleiß, Be- Schädigung oder eine Fehlfunktion des Ruders 2 hinweisen können. Auf diese Weise können beispielsweise die Ruderquerkraft, die Ruderlängskraft, ein Ruderschaftsmoment, ein Flossenmoment der an dem Ruderblatt 22 angeordneten Flosse 220, der Verschleiß eines Lagers 210, 214 des Ruderschafts 21 , der Verschleiß eines Flossenlagers 225 und/oder Schwingungen des Ruderblattes 22 und/oder Ruderschafts 21 gemessen werden. Ebenso kann die Verbindung des Ruderschafts 21 mit dem Ruderblatt 22 und/oder die Dichtigkeit innerhalb des Ruderkokers 20 zur Lagerung des Ruderschafts 21 überwacht werden. Auf diese Weisen können alle relevanten Bauteile des Ruders 2, die im Betrieb des Ruders 2 kritischen Belastungen ausgesetzt sind, überwacht werden, um unmittelbar auf Verschleiß, Fehlfunktionen oder drohende Gefahren hinzuweisen, ggf. rechtzeitig Reparaturen und Servicemaßnahmen zu planen und einzuleiten und größeren Beschädigungen am Ruder 2 entgegenzuwirken, bevor sie eintreten können. Auch z.B. die Stromaufnahme einer Rudermaschine 215 zur Betätigung des Ruderschaft 21 und/oder der Druck in einem hydraulischen Kraftübertragungssystem, insbesondere innerhalb der Rudermaschine 215, kann durch geeignete Sensoren überwacht werden, wobei diese am Schiffsrumpf 1 oder zumindest im Bereich des Schiffsrumpfs 1 angeordnet sind und vorzugsweise direkt mit einer auf Seiten des Schiffsrumpfs 1 vorgesehenen Empfangs- und Auswerteeinheit 10 (siehe Fig. 3A und 3B) verbunden sind.

Mittels der Ruderüberwachungsvorrichtung 3 werden relevante Messgrößen unmittelbar dort erfasst, wo sie zu überwachen sind. Mittels der Recheneinheit 31 werden Messsignale dieser Messgrößen dann einer ersten Verarbeitung unterzogen und weitergeleitet, wobei die Recheneinheit 31 als vollständig ausgebildete Recheneinheit mit der Funktionalität eines PCs ausgestaltet sein kann oder auch als Vorverarbeitungseinheit in Form eines Mirkocomputers mit reduziertem Leistungsumfang beispielsweise in Form einer integrierten Schaltung auf einem Chip ausgebildet sein kann. Ziel dieser ersten Datenverarbeitung ist es beispielsweise, die erfassten Signale für eine einfache Datenübertragung hin zum Schiffsrumpf 1 aufzubereiten.

Die Recheneinheit 31 überträgt die von ihr erfassten Messsignale beispielsweise an eine an Bord des Schiffes angeordnete Empfangs- und Auswerteeinheit 10, die die Verarbeitung der Signale vornimmt und diese in geeigneter Weise aufbereitet, um beispielsweise einen Alarm auszulösen oder auf drohende Gefahren hinzuweisen. Die Empfangs- und Auswerteeinheit 10 kann dabei auch ausgebildet sein, die erfassten Daten an eine Stelle außerhalb des Schiffes zu senden, beispielsweise an eine zentrale Kontrollstelle an Land oder zum Abruf durch einen Reeder, der somit an seinem Sitz an Land die Möglichkeit erhält, den Zustand des Ruders 2 seines Schiffes abzufragen. Die Verbindung vom Schiff zu den Stellen an Land können hierbei beispielsweise über das Internet vorgenommen werden. Mögliche Ausgestaltungen der Verbindung zur Übertragung von Daten von der Recheneinheit 31 am Ruderblatt 22 hin zu der Empfangs- und Auswerteeinheit 10 an Bord des Schiffes sind in Fig. 3A und 3B dargestellt.

Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 3A ist die Recheneinheit 31 über eine zumindest ab- schnittsweise flexibel ausgebildete Datenleitung 35 mit der Empfangs- und Auswerteeinheit 10 an Bord des Schiffes verbunden, wobei die Datenleitung 35 so flexibel ausgestal- tet ist, dass sie Bewegungen des Ruderblattes 22 folgen kann. Vorteil dieser Verbindung ist die sichere und störungsunanfällige Datenübertragung.

Denkbar ist hier auch, die Datenleitung 35 an dem Ruderkoker 20 innen oder au ßen ent- lang hin zum Schiffsrumpf 1 zu führen oder die Datenleitung 35 in oder am Ruderschaft 21 zu verlegen (der dafür innen entlang der Drehachse D hohl ausgebildet sein kann oder eine am äu ßeren Umfang eingefräste Nut aufweisen kann).

Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 3B erfolgt die Datenübertragung drahtlos. Hierzu weist die Recheneinheit 31 eine Kommunikationseinheit mit einer Antenne 310 auf, über die die Recheneinheit 31 mit einer entsprechenden Kommunikationseinheit mit einer Antenne 100 der Empfangs- und Auswerteeinheit 10 kommuniziert. Vorteil der drahtlosen Verbindung ist die Einfachheit der Verbindung ohne zusätzliche Bauteile, insbesondere ohne feste, körperliche Leitungen. Zu berücksichtigen ist hierbei aber die Übertragungsstre- cke, die zumindest abschnittsweise auch unter Wasser liegen kann.

Die Kommunikation zwischen Recheneinheit 31 und Empfangs- und Auswerteeinheit 10 dient vornehmlich der Übertragung von aufgenommenen Messsignalen von der Recheneinheit 31 an die Empfangs- und Auswerteeinheit 10. Gleichzeitig kann aber auch vorge- sehen sein, dass von der Empfangs- und Auswerteeinheit 10 Steuersignale an die Recheneinheit 31 übermittelt werden, über die die Recheneinheit 31 konfiguriert werden kann und beispielsweise Abfragekommandos und Steuerbefehle an die Recheneinheit 31 übersandt werden. Auf diese Weise kann die Recheneinheit 31 beispielsweise angewiesen werden, zu einem bestimmten Zeitpunkt Messsignale aufzunehmen, beispiels- weise auf besondere Aufforderung vom Schiff oder von einer Stelle an Land aus.

Die im Rahmen einer Ruderüberwachung durch die Ruderüberwachungsvorrichtung 3 gewonnenen Messwerte können auch mit anderen Messwerten z.B. von der Hauptmaschine (Wellenleistung, Propellerdrehzahl) zusammen ausgewertet werden und zur wei- teren Verarbeitung für andere Anwendungen, z.B. zur Kurssteuerung oder zur Fahrtroutenoptimierung des Schiffes, zu Verfügung gestellt werden. Dazu kann die Ruderüberwachungsvorrichtung 3 an die auf Schiffen üblichen Schnittstellen zur Datenverarbeitung angeschlossen werden. Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann vielmehr auch bei gänzlich anders gearteten Ausführungsformen Verwendung finden. Insbesondere ist die geschilderte Überwachungsvorrichtung auf alle Arten von Rudern anwendbar, um relevante Betriebsparameter eines Ruders im Betrieb zu erfassen. Durch die vorliegende Erfindung wird ein elektronisch überwachbares Ruder geschaffen, das die Überwachung und Kontrolle eines Ruders in erheblicher Weise vereinfachen kann. Denkbar ist hierbei, dass durch das Vorsehen der elektronischen Überwachung auf die derzeit erforderliche körperliche Inspektionen insbesondere durch Taucher verzichtet werden kann, indem sämtliche kritischen Parameter elektronisch abfragbar und damit jederzeit zugänglich sind. Dies spart Kosten und kann zudem die Liegezeiten eines Schiffes in einem Dock deutlich reduzieren, weil bereits vor einer Dockung der War- tungsumfang eines Ruders bekannt sein kann.

Bezugszeichenliste

1 Schiffsrumpf

10 Empfangs- und Auswerteeinheit

100 Antenne

2 Ruder

20 Ruderkoker

21 Ruderschaft

210 Rudertraglager

21 1 Gewindeende

212 Mutter

213 Konischer Schaftabschnitt

214 Halslager

22 Ruderblatt

220 Flosse

221 Ruderkloben

222 Raum

223 Öffnung

224 Verschlussdeckel

225 Flossenlager

226 Kopplungsvorrichtung

227 Durchgang

228 Einlassöffnung

3 Ruderüberwachungsvorrichtung

31 Recheneinheit

310 Antenne

32 Elektrische Versorgungseinheit

33 Sensoren

34 Signalleitungen

35 Datenleitung

D Drehachse

D2 Drehachse