Was man an einem Drehflügel-Rudermaschine prüft.
Bei einer Drehflügel-Rudermaschine ist der Rotor direkt auf den Ruderschaft aufgekeilt, und vom Rotor abstehende Flügel teilen das umgebende Statorgehäuse in Arbeitskammern. Hydrauliköl, das auf einer Seite jedes Flügels zugeführt und auf der anderen abgeführt wird, erzeugt eine Druckdifferenz, die direkt als Drehmoment auf den Schaft wirkt. Es gibt keinen Pinnenarm, keinen Quadranten, keine Schubstange und keinen Plunger, der Linearkraft in Drehung übersetzen müsste — genau das trennt diese Bauart von der Zwei- oder Vier-Plunger-Anlage, wie sie auf den meisten großen Tankern und Massengutschiffen steht. Das Ergebnis ist eine kompakte…
Was die Drehflügel-Bauart unterscheidet
Bei einer Drehflügel-Rudermaschine ist der Rotor direkt auf den Ruderschaft aufgekeilt, und vom Rotor abstehende Flügel teilen das umgebende Statorgehäuse in Arbeitskammern. Hydrauliköl, das auf einer Seite jedes Flügels zugeführt und auf der anderen abgeführt wird, erzeugt eine Druckdifferenz, die direkt als Drehmoment auf den Schaft wirkt. Es gibt keinen Pinnenarm, keinen Quadranten, keine Schubstange und keinen Plunger, der Linearkraft in Drehung übersetzen müsste — genau das trennt diese Bauart von der Zwei- oder Vier-Plunger-Anlage, wie sie auf den meisten großen Tankern und Massengutschiffen steht. Das Ergebnis ist eine kompakte, in sich geschlossene Einheit, die auf dem Ruderkoker sitzt, statt sich über den Rudermaschinenraum zu verteilen — um den Preis einer anspruchsvolleren Abdichtung an jeder Flügelspitze und jeder Seitenfläche.
Hauptkomponenten
Rotor- und Flügelbaugruppe
Der Rotor trägt drei oder vier Flügel, eingearbeitet oder in radiale Nuten geschraubt. Jeder Flügel dichtet gegen die Statorbohrung und die Rotornabe; die Dichtungsanordnung — meist eine Kombination aus PTFE-belegten Flügelspitzendichtungen und Seitendichtungen — ist das dem Verschleiß am stärksten ausgesetzte Teil, weil sie sich bei jeder Ruderbewegung unter Last bewegt.
Statorgehäuse
Der Stator ist ein schwerer gegossener oder geschweißter Ring, an die Struktur des Ruderkokers geschraubt und durch feste Anschläge in Kammern geteilt; dieselben Anschläge begrenzen als mechanische Endanschläge den Ruderausschlag. Er muss das volle Blockiermoment der Anlage aufnehmen, wenn das Ruder gegen einen harten Anschlag oder ein Hindernis gefahren wird.
Hydraulikaggregat
Doppelte Pumpensätze — bei den größeren Baugrößen meist Axialkolbenpumpen mit verstellbarem Fördervolumen, bei kleineren Konstantpumpen mit Magnet-Wegeventilen — versorgen die Arbeitskammern. SOLAS verlangt, dass Haupt- und Hilfsversorgung unabhängig sind, damit der Ausfall einer einzelnen Pumpe, eines Motors oder einer Leitung das Steuern nicht lahmlegen kann.
Rückschlag-, Überdruck- und Pufferventile
Überdruckventile schützen das Gehäuse vor Druckspitzen, wenn das Ruder übernehmendes Wasser oder eine unerwartete Last trifft; Pufferventile fangen den Rotor beim Annähern an die mechanischen Anschläge ab, damit die Flügel bei Hartlage nicht dagegen hämmern.
Winkelgeber
Eine Rückmeldeeinheit am Rotor oder Schaft meldet den tatsächlichen Ruderwinkel an die Brückenanzeige und den Autopiloten. Eine Fehlausrichtung zeigt sich als angezeigter Winkel, der nicht zu dem Ruder passt, das man tatsächlich von achtern sieht.
Auslegung und Auswahl
Die Anlage wird nach dem Blockiermoment ausgewählt, nicht nach der Ruderfläche allein: Das Moment hängt von der Ruderfläche, dem Quadrat der maximalen Dienstgeschwindigkeit voraus und der Ruderbauart ab, denn ein Schweberuder mit hohem Auftrieb braucht mehr Moment als ein einfaches Plattenruder gleicher Fläche. Arbeitsdruck und Flügelzahl werden dann so gesetzt, dass dieses Moment innerhalb des Gehäusedurchmessers geliefert wird, den der Koker zulässt.
- Nennmoment beim maximalen Arbeitsdruck, mit Reserve für Ruderwechsel in Fahrt
- Ruderwinkelbereich, normalerweise 35 Grad je Seite mit mechanischen Anschlägen knapp dahinter
- Stellzeit von Hartlage zu Hartlage bei Nennförderung der Pumpen
- Gehäusedurchmesser gegen den verfügbaren Platz in Rudermaschinenraum und Ruderkoker
Vorschriften und Klasse
SOLAS Kapitel II-1 verlangt, dass die Hauptrudermaschine das Ruder bei maximaler Dienstgeschwindigkeit voraus und größtem Tiefgang in höchstens 28 Sekunden von 35 Grad auf der einen auf 30 Grad auf der anderen Seite legt, und verlangt eine unabhängige Hilfseinrichtung, die das Schiff allein steuern kann. Die Rudermaschine wird vor dem Auslaufen getestet, und die Klassifikationsgesellschaften besichtigen die Anlage periodisch, einschließlich Dichtigkeits- und Funktionsprobe und einer Prüfung von Ruderschaftkupplung und Dichtungen.
Typische Fehler
| Fehler | Folge |
|---|---|
| Verschleiß der Flügelspitzen- oder Seitendichtungen | Innere Leckage zwischen den Kammern, das Ruder kriecht vom Kurs, wenn es mittschiffs liegen gelassen wird |
| Ausfall äußerer Dichtungen oder O-Ringe | Hydraulikölverlust, Alarm für niedrigen Behälterstand, schließlich Druckverlust in einem System |
| Hakendes Rückschlagventil | Druckabfall beim Umschalten von der Haupt- auf die Hilfspumpe |
| Fehlausrichtung des Winkelgebers | Brückenanzeige widerspricht der tatsächlichen Ruderlage, gefährlich in der Lotsenfahrt |
| Überlastung des Statorgehäuses durch Grundberührung | Rissbildung an den Kammeranschlägen, Reparatur nur im Trockendock |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Ein Baumusterprüfzeugnis einer anerkannten Klassifikationsgesellschaft, das das Nennmoment mit der tatsächlichen Rudermomentberechnung abgleicht, nicht nur mit dem Typenschildwert
- Dichtungssätze und Flügelspitzendichtungen als Lagerersatzteile, denn das sind Verschleißteile mit definierter Lebensdauer
- Ein Winkelgeberausgang, der zur vorhandenen Verdrahtung von Autopilot und Brückenanzeige passt
- Ein Servicenetz, das das Schiff auch für das Hydraulikaggregat erreicht, nicht nur für die Flügelbaugruppe
Ein langsames, stetiges Ruderkriechen bei mittschiffs liegendem Ruder und ohne Alarm ist meist Flügeldichtungsverschleiß, kein Fehler der Steuerung — den Test vor dem Auslaufen fahren und die Driftrate beobachten, bevor der Autopilot beschuldigt wird.