Ruder - Rudder
Ein Ruder ist eine primäre Steuerfläche, die verwendet wird, um ein Schiff , Boot , U-Boot , Hovercraft , Flugzeug oder andere Beförderungsmittel zu steuern , die sich durch ein flüssiges Medium (im Allgemeinen Luft oder Wasser) bewegen. Bei einem Flugzeug wird das Seitenruder in erster Linie verwendet, um einem ungünstigen Gieren und dem p-Faktor entgegenzuwirken, und ist nicht die primäre Steuerung, die zum Wenden des Flugzeugs verwendet wird. Ein Ruder arbeitet, indem es die Flüssigkeit am Rumpf (Wasserfahrzeug) oder Rumpf vorbei umleitet , wodurch dem Fahrzeug eine Dreh- oder Gierbewegung verliehen wird. In der Grundform ist ein Ruder ein flaches Flugzeug oder eine Materialplatte, die mitScharniere am Heck , Heck oder nach dem Ende des Bootes . Ruder sind oft so geformt, dass sie den hydrodynamischen oder aerodynamischen Widerstand minimieren . Bei einfachen Wasserfahrzeugen kann eine Ruderpinne – im Wesentlichen ein als Hebelarm dienender Stock oder eine Stange – oben am Ruder angebracht werden, damit es von einem Steuermann gedreht werden kann . In größeren Schiffen können Kabel, Schubstangen oder Hydraulik verwendet werden, um die Ruder mit den Steuerrädern zu verbinden. In typischen Flugzeugen wird das Seitenruder durch Pedale über mechanische Gestänge oder Hydraulik betätigt.
Geschichte des Ruders
Im Allgemeinen ist ein Ruder "Teil der Steuervorrichtung eines Bootes oder Schiffes, der außerhalb des Rumpfes befestigt ist", dh alle verschiedenen Arten von Rudern, Paddeln und Rudern. Genauer gesagt kann die Ruderanlage alter Schiffe je nach Position auf dem Schiff in Seitenruder und Heckruder eingeteilt werden. Ein dritter Begriff, Steuerruder , kann beide Typen bezeichnen. In einem mediterranen Kontext Seitenruder mehr sind speziell Viertel Ruder als der spätere Begriff bezeichnet mehr genau den Ort , an dem das Ruder angebracht wurde genannt. Heckruder sind gleichmäßig am Heck des Schiffes in zentraler Position aufgehängt.
Obwohl einige ein Ruder als Ruder klassifizieren , argumentieren andere, dass das im alten Ägypten und Rom verwendete Ruder kein echtes Ruder war und definieren nur das Heckruder, das im alten China der Han-Dynastie als echtes Ruder verwendet wurde. Das Steuerruder hat die Fähigkeit, die Handhabung der Segel zu beeinträchtigen (wodurch jedes Potenzial für lange Seereisen eingeschränkt wird), während es eher für kleine Schiffe auf engem Schnellwassertransport geeignet war; das Ruder störte nicht die Handhabung der Segel, benötigte weniger Energie für den Steuermann , war besser für größere Schiffe auf Seereisen geeignet und tauchte erstmals im alten China im 1. Jahrhundert n. Chr. auf. In Bezug auf die alten Phönizier (1550-300 BC) Verwendung des Steuerruders ohne Ruder im Mittelmeer , Leo - Block (2003) schreibt:
Ein einzelnes Segel neigt dazu, ein Schiff gegen den Wind oder gegen den Wind zu drehen, und die Ruderbewegung ist erforderlich, um einen geraden Kurs zu steuern. Ein Ruder wurde zu dieser Zeit verwendet, da das Ruder noch nicht erfunden war. Bei einem einzigen Segel war eine häufige Bewegung des Steuerruders erforderlich, um einen geraden Kurs zu steuern; Dies verlangsamte das Schiff, da eine Kurskorrektur des Steuerruders (oder Ruders) wie eine Bremse wirkt. Das zweite Segel, das sich vorne befindet, könnte getrimmt werden, um die Drehneigung des Großsegels auszugleichen und die Notwendigkeit von Kurskorrekturen durch das Steuerruder zu minimieren, was die Segelleistung erheblich verbessert hätte.
Das Steuerruder oder das Steuerbrett ist ein übergroßes Ruder oder Brett, um die Richtung eines Schiffes oder eines anderen Wasserfahrzeugs vor der Erfindung des Ruders zu steuern. Bei größeren Schiffen ist sie normalerweise an der Steuerbordseite angebracht, bei kleineren jedoch selten, wenn überhaupt.
Ruder/Getriebe
Antikes Ägypten
Lange vor der Zeit des Menes (3100 v. Im Alten Reich (2686 v. Chr.-2134 v. Chr.) finden sich auf jeder Seite von Fahrgastschiffen bis zu fünf Steuerruder. Die Ruderpinne , zunächst ein kleiner Stift durch den Schaft des Ruders, lässt sich bis in die 5. Dynastie (2504–2347 v. Chr.) zurückverfolgen. Sowohl die Ruderpinne als auch die Einführung einer aufrechten Rudersäule nach hinten reduzierten die übliche Anzahl der notwendigen Ruderruder auf je eins auf jeder Seite. Einzelne Steuerruder, die am Heck angebracht sind, finden sich in einer Reihe von Grabmodellen der Zeit, insbesondere während des Reichs der Mitte, als Grabreliefs darauf hindeuten, dass sie häufig in der Nilschifffahrt verwendet werden. Die erste literarische Referenz erscheint in den Werken des griechischen Geschichtsschreibers Herodot (484-424 vor Christus), der mehrere Monate in verbracht hatte Ägypten : „Sie ein Ruder zu machen, und dies ist Schub durch den Kiel “, wahrscheinlich die Gabelung am Ende bedeutete , des Kiels (siehe rechtes Bild "Grab von Menna").
Im Iran sind Ruder, die an der Seite von Schiffen zum Steuern montiert sind, seit dem 3. Jahrtausend v. Chr. In Kunstwerken, Holzmodellen und sogar Überresten tatsächlicher Boote dokumentiert.
Antikes Rom
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Die römische Schifffahrt verwendete Sexillie-Viertel-Steuerruder, die im Mittelmeer eine lange Zeit ständiger Verfeinerung und Verbesserung durchliefen, so dass antike Schiffe zur Römerzeit außergewöhnliche Größen erreichten. Die Stärke des Ruders lag in seiner Kombination aus Effektivität, Anpassungsfähigkeit und Einfachheit. Die Ruderbefestigungssysteme des römischen Viertels überlebten das Mittelalter weitgehend intakt.
In der ersten Hälfte des 1. Jahrhunderts n. Chr. waren am Heck montierte Ruderanlagen auch in römischen Fluss- und Hafenschiffen weit verbreitet, wie Reliefs und archäologische Funde belegen ( Zwammerdam , Woerden 7). Eine Grabtafel aus hadrianischer Zeit zeigt einen Hafenschlepper in Ostia mit einem langen Heckruder zur besseren Hebelwirkung. Das Boot war bereits mit einem Spritsegel ausgestattet , was die Mobilität des Hafenschiffs erhöht . Weitere bestätigte römische Verwendungen von Hecksteuerrudern umfassen Schleppkähne, Transportschiffe für Weinfässer und verschiedene andere Schiffstypen. Auch der bekannte Zwammerdam- Fund, ein großes Binnenschiff an der Rheinmündung, wies am Heck ein großes Rudergerät auf. Nach neuen Forschungen könnten die fortschrittlichen Nemi-Schiffe , die Palastkähne von Kaiser Caligula (37-41 n. Chr.), 14 m lange Ruder gehabt haben.
Heckruder montiert
Antikes China
Die weltweit älteste bekannte Darstellung eines Achtersteven montierten Ruder auf einem Keramik - Modell eines chinesischen gesehen werden können Junk aus dem 1. Jahrhundert nach Christus während der Han - Dynastie , datierend sie Aussehen im Westen von tausend Jahren. In China wurden Miniaturmodelle von Schiffen mit Steuerrudern in die Zeit der Streitenden Staaten (ca. 475–221 v. Chr.) datiert . Ab dem 1. Jahrhundert n. Chr. tauchten auf chinesischen Schiffsmodellen am Heck montierte Ruder auf. Die Chinesen verwendeten das Steuerruder jedoch noch lange nach der Erfindung des Ruders, da das Steuerruder für die Binnenschnellfahrt noch eingeschränkt praktisch war. Eine der ältesten bekannten Darstellungen eines Heckruders in China ist auf einem 2 Fuß langen Grabkeramikmodell einer Dschunke aus dem 1. Jahrhundert n. Chr. Während der Han-Dynastie (202 v. Es wurde in Guangzhou bei einer archäologischen Ausgrabung entdeckt, die 1958 vom Guangdong Provincial Museum und der Academia Sinica von Taiwan durchgeführt wurde. Innerhalb von Jahrzehnten wurden bei archäologischen Ausgrabungen mehrere andere Schiffsmodelle der Han-Dynastie mit Rudern gefunden. Die erste solide schriftliche Erwähnung der Verwendung eines Ruders ohne Ruder stammt aus dem 5. Jahrhundert.
Chinese Ruder sind mittels Holzbacken oder Buchsen an dem Rumpf befestigt ist , während in der Regel größere von oben durch ein Seil aufgehängt wurden bekämpfen System , so dass sie angehoben werden kann oder in das Wasser abgesenkt wird . Außerdem haben viele Dschunken "fenestrierte Ruder" eingebaut (Ruder mit Löchern, die angeblich eine bessere Kontrolle ermöglichen). Ausführliche Beschreibungen chinesischer Dschunken im Mittelalter sind von verschiedenen Chinareisenden bekannt, wie Ibn Battuta aus Tanger , Marokko und Marco Polo aus Venedig , Italien . Der spätere chinesische Enzyklopädist Song Yingxing (1587-1666) und der europäische Reisende Louis Lecomte aus dem 17.
Paul Johnstone und Sean McGrail geben an, dass die Chinesen das "mittlere, vertikale und axiale" Heckruder erfunden haben, und dass eine solche Art von Ruder dem im Westen gefundenen Pintle-and-Dogeon-Ruder ungefähr ein Jahrtausend vorausging.
Altes Indien
Ein neuer Steuermechanismus wird zuerst auf einem Chandraketugarh (West Bengal)-Siegel vom 1.-3.
Mittelalterlicher Naher Osten
Arabische Schiffe verwendeten auch ein am Heckpfosten montiertes Ruder. Auf ihren Schiffen "wird das Ruder von zwei Leinen gesteuert, die jeweils an einem Querstück befestigt sind, das senkrecht zur Ruderblattebene am Ruderkopf angebracht ist". Die frühesten Beweise stammen aus dem Ahsan al-Taqasim fi Marifat al-Aqalim („Die besten Einteilungen für die Klassifizierung von Regionen“), das 985 von al-Muqaddasi geschrieben wurde :
- Der Kapitän aus dem Krähennest beobachtet aufmerksam das Meer. Als ein Felsen entdeckt wird, ruft er: "Steuerbord!" oder 'Hafen!' Zwei junge Leute, die dort postiert sind, wiederholen den Ruf. Der Steuermann, mit zwei Seilen in der Hand, zieht, wenn er die Rufe hört, den einen oder anderen nach rechts oder links schlägt auf die Felsen und wird zerstört.
Mittelalterliches Europa
Seitlich von Schiffen angebrachte Ruder entwickelten sich zu Viertelsteuerrudern, die von der Antike bis zum Ende des Mittelalters in Europa verwendet wurden . Als die Größe der Schiffe und die Höhe der Freiborde zunahmen, wurden die Viertelsteuerruder unhandlich und wurden durch die robusteren Ruder mit Zapfen- und Kolbenbefestigung ersetzt . Während Steuerruder in Europa seit der Römerzeit auf einer Vielzahl von Schiffen gefunden wurden, einschließlich leichter Kriegsgaleeren im Mittelmeer, findet sich die älteste bekannte Darstellung eines Zapfenruders auf Kirchenschnitzereien von Zedelgem und Winchester aus der Zeit um 1180 .
Während frühere Ruder über Ruderpfosten oder Tackles am Heck montiert wurden, ermöglichten die Eisenscharniere erstmals eine wirklich dauerhafte Befestigung des Ruders über die gesamte Länge des Heckpfostens. Sein volles Potenzial konnte jedoch erst nach der Einführung des vertikalen Heckpfostens und des Vollschiffes im 14. Jahrhundert ausgeschöpft werden. Vom Zeitalter der Entdeckung an segelten europäische Schiffe mit Kolben- und Kolbenrudern erfolgreich auf allen sieben Weltmeeren. Viele Historiker waren sich einig, dass die Technologie des Heckruders in Europa und der islamischen Welt, die von Reisenden im Mittelalter eingeführt wurde, aus China übertragen wurde. Allerdings stellte Lawrence Mott in seiner Masterarbeit fest, dass sich die Befestigungsmethode für Ruder in der chinesischen und europäischen Welt voneinander unterscheidet, was ihn an der Verbreitung des chinesischen Befestigungssystems zweifeln lässt
Moderne Ruder
Konventionelle Ruder sind im Wesentlichen unverändert, seit Isambard Kingdom Brunel 1843 das Balancerruder auf der SS Great Britain und 1866 die Steuermaschine auf der SS Great Eastern einführte . Wenn ein Schiff bei niedrigen Geschwindigkeiten zusätzliche Manövrierfähigkeit erfordert, kann das Ruder durch Manövrierstrahlruder im Bug, oder ganz durch Azimutstrahlruder ersetzt werden .
Bootsruder Details
Bootsruder können entweder Außenbord oder Innenbord sein. Außenbordruder werden am Heck oder am Heck aufgehängt. Innenbordruder werden an einem Kiel oder einem Skeg aufgehängt und sind somit vollständig unter dem Rumpf versenkt, verbunden mit dem Steuermechanismus durch einen Ruderpfosten, der durch den Rumpf bis auf Deckhöhe hochfährt, oft in ein Cockpit. Innen am Kiel aufgehängte Ruder (die eine Fortsetzung der hinteren Hinterkante des Vollkiels sind) gelten traditionell als die widerstandsfähigsten Ruder für das Offshore-Segeln. Eine bessere Leistung mit schnelleren Fahreigenschaften können durch Skeg-Hang-Ruder auf Booten mit kleineren Flossenkieln bereitgestellt werden.
Die Platzierung von Ruderpfosten und Mast definiert den Unterschied zwischen einer Ketch und einer Yawl, da diese Zweimastschiffe ähnlich sind. Yawls sind so definiert, dass sie den Besanmast achtern (dh "hinter") des Ruderpfostens haben; Ketschen sind so definiert, dass der Besanmast vor dem Ruderpfosten liegt.
Kleine Bootsruder, die mehr oder weniger senkrecht zur Rumpflängsachse gelenkt werden können, bremsen beim "harten Überfahren" effektiv. Begriffe wie "hart über", "hart nach Steuerbord" usw. bedeuten jedoch für größere Schiffe eine maximale Wendegeschwindigkeit. Am Heck angebrachte Ruder oder weit hinten montierte Seitenruder erzeugen ein größeres Moment und eine schnellere Drehung als mehr nach vorne montierte am Kiel angebrachte Ruder. Ruder auf kleineren Booten können mit einer Pinne bedient werden, die in den Ruderschaft passt, der auch die Befestigungen an der Ruderfolie bildet. Boote, bei denen die Länge der Pinne die Bewegung des Ruders behindern könnte, können mit einem Gummikreuzgelenk geteilt und der an die Pinne angrenzende Teil als Pinnenverlängerung bezeichnet werden. Deichsel können durch verstellbare Teleskop-Twistlock-Verlängerung weiter ausgefahren werden.
Es gibt auch das Tonnenruder , bei dem die Schiffsschraube eingeschlossen ist und zum Steuern des Schiffes geschwenkt werden kann. Designer behaupten, dass diese Art von Ruder auf einem kleineren Schiff schneller auf das Ruder reagiert.
Ruderkontrolle
Große Schiffe (über 10.000 Tonnen Bruttoraumzahl) haben Anforderungen an die Ruderumschlagzeit. Um dies zu erfüllen, werden Rudersteuerungen mit hohem Drehmoment verwendet. Ein häufig verwendetes System ist das Lenkgetriebe vom Kolbentyp . Es verwendet vier Hydraulikzylinder, um den Ruderschaft (Rotationsachse) zu drehen, wodurch wiederum das Ruder gedreht wird.
Flugzeugruder
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In einem Flugzeug, einem Seitenruder wird die Richtungssteuerfläche zusammen mit dem Ruderartigen Aufzug ( in der Regel auf die horizontale Heckstruktur angebracht ist , wenn nicht eine Bramme Lift) und Querruder (befestigt an den Flügeln) , die Nick- und Rollsteuerung, respectively. Das Seitenruder ist normalerweise an der Seitenflosse (oder Seitenleitwerk ) befestigt , die es dem Piloten ermöglicht, das Gieren um die vertikale Achse zu steuern , dh die horizontale Richtung zu ändern, in die die Nase zeigt.
Im Gegensatz zu einem Schiff werden sowohl Querruder- als auch Seitenrudersteuerungen zusammen verwendet, um ein Flugzeug zu wenden, wobei die Querruder Rollen und das Seitenruder Gieren verleihen und auch ein Phänomen ausgleichen, das als ungünstiges Gieren bezeichnet wird . Ein Seitenruder allein wird ein konventionelles Starrflügler drehen, aber viel langsamer, als wenn zusätzlich Querruder verwendet werden. Manchmal können Piloten das Seitenruder und die Querruder bei einem Manöver, das als Slip oder Sideslip bezeichnet wird, absichtlich in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Dies kann geschehen, um Seitenwind zu überwinden und den Rumpf in einer Linie mit der Landebahn zu halten, oder um durch Erhöhung des Luftwiderstands an Höhe zu verlieren, oder beides.
Eine andere Technik zur Giersteuerung, die bei einigen schwanzlosen Flugzeugen und fliegenden Flügeln verwendet wird , besteht darin, eine oder mehrere widerstanderzeugende Oberflächen, wie beispielsweise geteilte Querruder, am äußeren Flügelabschnitt hinzuzufügen. Das Betreiben einer dieser Oberflächen erzeugt einen Widerstand am Flügel, wodurch das Flugzeug in diese Richtung giert. Diese Oberflächen werden oft als Schleppruder bezeichnet.
Siehe auch
- Steuerrad
- Azipod – Azimutstrahlruder mit elektrischem Antrieb
- Küchenruder – Art des Richtungsantriebs für Schiffe
- Pleuger-Ruder – Schiffsruder mit Schubantrieb
- Schilling-Ruder – Ruder mit niedrigem Seitenverhältnis mit Endplatten
- Voith Schneider Propeller – Schiffsantrieb mit senkrechter Achse
Anmerkungen
Fußnoten
Verweise
- Lawrence V. Mott, The Development of the Rudder, AD 100-1600: A Technological Tale , Dissertation Mai 1991, Texas A&M University
- Fairbank, John King und Merle Goldman (1992). China: Eine neue Geschichte; Zweite erweiterte Auflage (2006). Cambridge: MA; London: Die Belknap Press von Harvard University Press. ISBN 0-674-01828-1
- Needham, Joseph (1986). Wissenschaft und Zivilisation in China: Band 4, Physik und physikalische Technologie, Teil 3, Bauingenieurwesen und Nautik . Taipeh: Caves Books Ltd.