Was man an einem Ruderanlage mit Kolbenzylindern prüft.
Zwei hydraulische Bauweisen beherrschen die Ruderanlagen an Bord: die Flügelzellenanlage, bei der der Öldruck unmittelbar auf Flügel wirkt, die in einem dichten Gehäuse am Ruderschaft sitzen, und die Bauart mit Kolbenzylindern, bei der ein oder mehrere Hydraulikzylinder an einem auf den Kopf des Schafts gekeilten Ruderquadranten drücken und ziehen. Anlagen mit Kolbenzylindern lassen sich besser zu großen Momenten hin vergrößern: eine Anordnung mit zwei oder vier Zylindern kann die Kraft liefern, die nötig ist, um ein großes, tief gehendes Ruder gegen die Strömung eines voll beladenen Rumpfes zu bewegen, und…
Was eine Ruderanlage mit Kolbenzylindern ausmacht
Zwei hydraulische Bauweisen beherrschen die Ruderanlagen an Bord: die Flügelzellenanlage, bei der der Öldruck unmittelbar auf Flügel wirkt, die in einem dichten Gehäuse am Ruderschaft sitzen, und die Bauart mit Kolbenzylindern, bei der ein oder mehrere Hydraulikzylinder an einem auf den Kopf des Schafts gekeilten Ruderquadranten drücken und ziehen. Anlagen mit Kolbenzylindern lassen sich besser zu großen Momenten hin vergrößern: eine Anordnung mit zwei oder vier Zylindern kann die Kraft liefern, die nötig ist, um ein großes, tief gehendes Ruder gegen die Strömung eines voll beladenen Rumpfes zu bewegen, und deshalb ist diese Bauweise auf Tankern, Massengutschiffen und anderer großer Tonnage üblich. Flügelzellenanlagen sind für ein gegebenes Moment leichter und kompakter, werden aber am oberen Ende des Momentenbereichs, den VLCCs und große Massengutschiffe verlangen, unpraktisch.
Hauptkomponenten
Ruderquadrant und Zylinder
- Ruderquadrant, auf den Kopf des Ruderschafts gekeilt oder aufgeschrumpft, der den Hebelarm gibt, gegen den die Zylinder drücken
- Zwei oder vier Hydraulikzylinder, so angeordnet, dass gegenüberliegende Paare gegeneinander arbeiten und den Quadranten nach Backbord und Steuerbord schwenken
- Endanschlüsse der Zylinder, entweder ein Kreuzkopf in einer Führung oder ein unmittelbares Bolzengelenk, die die Querkräfte aufnehmen, die entstehen, wenn sich der Winkel des Quadranten über den Schwenkbereich ändert
Hydraulikaggregat
- Mindestens zwei unabhängige Pumpensätze, von denen jeder das Ruder allein bewegen kann, was der Forderung nach Redundanz für die Hauptruderanlage genügt
- Pumpen mit veränderlicher oder fester Fördermenge je nach Bauart, die die Zylinder über einen Verteiler mit Überdruck- und Umschaltventilen speisen
- Ruderlagegeber, der die Anzeige auf der Brücke und den Regelkreis von Selbststeuerer und Folgesteuerung speist
Auswahl und Auslegung
Die Auslegung beginnt bei der Rechnung des Rudermoments bei Entwurfsgeschwindigkeit und größtem Ruderwinkel, was wiederum Bohrung, Hub und Arbeitsdruck der Zylinder festlegt. Die Klasseregeln setzen die Mindestleistung: die volle Ruderbewegung von 35 Grad auf einer Seite zu 30 Grad auf der anderen Seite binnen 28 Sekunden bei größter Dienstgeschwindigkeit voraus, mit der Hauptruderanlage. Zylinderdurchmesser und hydraulischer Druck werden im Rahmen des im Ruderraum verfügbaren Platzes gegeneinander abgewogen, und die Länge des Ruderquadranten liegt durch die Geometrie des Ruderschafts fest, weshalb der größte Teil der Ingenieurarbeit darin besteht, Fördermenge und Druck der Pumpen an die Momentenkurve über den ganzen Schwenkbereich anzupassen und nicht nur an dessen Enden.
Vorschriften und Klasse
SOLAS Kap. II-1 verlangt eine Hauptruderanlage, die den Schwenk von 35 auf 30 Grad binnen 28 Sekunden schafft, und eine Hilfsruderanlage, die das Ruder bei einem Ausfall der Hauptanlage mit verringerter Geschwindigkeit bewegen kann, mit unabhängigen Energieversorgungen für beide, sodass ein einzelner Fehler nicht beide ausschaltet. Die Klasseregeln verlangen eine regelmäßige Prüfung des Umschaltens zwischen Haupt- und Hilfsanlage, und eine Prüfung des Ruderanlagenausfalls gehört bei jeder Jahresbesichtigung zum festen Umfang. Auch die Notsteueranordnungen und die Verständigung zwischen Brücke und Ruderraum werden im selben Besichtigungsumfang geprüft.
Typische Fehler
| Fehler | Folge |
|---|---|
| Verschleiß der Zylinderdichtungen | Eine innere Leckage lässt das Ruder unter Last vom befohlenen Winkel wegkriechen und zwingt die Pumpe zu dauerndem Nachregeln |
| Nach dem Nachfüllen im Hydrauliksystem eingeschlossene Luft | Ein schwammiges oder verzögertes Ansprechen des Ruders und mögliche Kavitationsgeräusche der Pumpen |
| Verschlissene Kreuzkopfführung oder verschlissene Bolzenbuchsen | Übermäßiges Spiel am Quadranten, das auf der Brücke als träges oder ungenaues Steuern zu spüren ist |
| Falsch eingestelltes oder klemmendes Überdruckventil | Entweder der Verlust des vollen Rudermoments oder Druckspitzen, die Zylinder und Rohrleitungen belasten |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Angaben zu Moment und Schwenkzeit, gestützt auf eine Typprüfung oder eine Klassezulassung für genau den Bereich des Rudermoments, und kein allgemeines Katalogerzeugnis
- Sätze von Zylinderdichtungen und Buchsen als übliche Ersatzteile, denn das sind die Teile, die im gewöhnlichen Dienst am schnellsten verschleißen
- Die Verträglichkeit mit dem vorhandenen hydraulischen Aggregat, wenn nur die Zylindergruppe ersetzt wird, besonders in Bohrung und Hub
- Eine belegte Schnittstelle für Ruderlagegeber und Folgesteuerung, passend zum bereits eingebauten Selbststeuerer auf der Brücke
Entlüften Sie die Anlage nach jeder Arbeit an Zylindern oder Hydraulikleitungen ordentlich und fahren Sie mit beiden Pumpensätzen volle Schwenks von Anschlag zu Anschlag, bevor Sie abzeichnen - eingeschlossene Luft zeigt sich als Klage über das Steuern Tage später und nicht als offensichtlicher Fehler am selben Tag.