Hermetisch gedichtete Ruderachse gesucht

[FritzN]

Hallo Liebes Booteforum!

Es geht um folgendes: Eine Ruderachse die Hermetisch zum Wasser abgedichtet werden soll, um zu verhindern, dass Wasser ins innere des Bootes kommt.
Die Wasserlinie liegt deutlich ÜBER der Austrittsstelle der Ruderachse.
Ergo wären (wenn die welle nicht hermetisch abgedichtet wäre) Dichtungen von Nöten, welche ja selten 100% dicht halten. vor allem da wir ja keine umfangegeschwindigkeien haben sind Radianwellendichtringe raus, aber auch O-Ringe die gegen die Welle Dichten würden keine Option da diese bei Drehung der Achse zu schnell verschleißen.
Eigentlich wäre eine Balgdichtung toll, aber ich finde einfach nichts passendes dazu ;vorallem nicht mit rotatorischem freiheitsgrad (45° wären ja genug).
Bei der Suche bin ich dann noch über elektromagnetische Kupplungen gestolpert. Diese wären auch eine Option, haben aber dann den Nachteil, dass man dann den Winkel nicht mehr Formschlüssig über die Welle messen kann.

Hat jemand eine passende Idee (evtl oben nicht genannt)
oder einen Teilehersteller/ ein Produkt, welches hier passen würde?

Liebe Grüße
Fritz

[Emotion]

die ist dicht, und das sogar an Antriebswellen

https://www.svb.de/de/gummistopfbuchse.html

[aunt t]

Zitat von FritzN

Hallo Liebes Booteforum!

......
Die Wasserlinie liegt deutlich ÜBER der Austrittsstelle der Ruderachse........

Fritz

Wer baut denn sowas ?

[FritzN]

Das Problem ist, das Boot wird mehrere Monate im Dauereinsatz sein und wir können es nicht warten. "Schmierung alle 200 Stunden" klingt zwar schön selten, aber wenn nach und nach wenn auch nur wenig nachfließen könnte, wäre das Gift für die Lagerungen.

Ja, dass der Austritt unter der Wasserlinie liegt ist unpraktisch, dafür liegt das Ruder direkt hinter dem Langkiel und ist damit gegen Treibgut oder ähnliches wesetlich besser geschützt, als wenn man es frei stehend am Heck anbringt.

[Woody]

Deswegen haben klassische Yachten ein Stevenrohr, durch das die Ruderwelle nach oben verläuft...
Gruß,

Jörg

[Hesti]

Frag mal da ... http://www.bukh-bremen.de/

Ansonsten: Klassische Stopfbuchse mit Möglichkeit zum Nachstellen und einem Anschluß für eine Fettpresse? Oder doch ein "Rohr" bis über die Wasserlinie, heißt auch Koker?

Kleiner Hinweis noch: Stopfbuchsen sind keine Lager, ein Lager ist also zusätzlich erforderlich ...

[hein mk]

Zitat von FritzN

Hallo Liebes Booteforum!

Es geht um folgendes: Eine Ruderachse die Hermetisch zum Wasser abgedichtet werden soll, um zu verhindern, dass Wasser ins innere des Bootes kommt.
Die Wasserlinie liegt deutlich ÜBER der Austrittsstelle der Ruderachse.
Ergo wären (wenn die welle nicht hermetisch abgedichtet wäre) Dichtungen von Nöten, welche ja selten 100% dicht halten. vor allem da wir ja keine umfangegeschwindigkeien haben sind Radianwellendichtringe raus, aber auch O-Ringe die gegen die Welle Dichten würden keine Option da diese bei Drehung der Achse zu schnell verschleißen.
Eigentlich wäre eine Balgdichtung toll, aber ich finde einfach nichts passendes dazu ;vorallem nicht mit rotatorischem freiheitsgrad (45° wären ja genug).
Bei der Suche bin ich dann noch über elektromagnetische Kupplungen gestolpert. Diese wären auch eine Option, haben aber dann den Nachteil, dass man dann den Winkel nicht mehr Formschlüssig über die Welle messen kann.

Hat jemand eine passende Idee (evtl oben nicht genannt)
oder einen Teilehersteller/ ein Produkt, welches hier passen würde?

Liebe Grüße
Fritz

Moin
Eine Skitze vom Aufbau der Ruderanlage wäre an dieser Stelle sinnvoll,zu mal der Hinweiß auf elektromagnetische Kupplungen im zusammenhang mit einer Ruderanlage zusätzlich Verwirrung stiftet.
gruss hein

[FritzN]

Vielen Dank für die verschiedenen Anregungen/Vorschläge.
Nach einigem weiteren recherchieren bin ich auf eine Lösung für das Problem gestoßen, die unseren Ansprüchen sehr gut entspricht - eine magnetkupplung mit Permanentmagneten, metrisch gedichtet.

Das Boot um welches es sich handelt ist ein Segelboot das energieautark autonom über den Atlantik segeln soll. Dies im Ramen des "Sailing Team Darmstadt e.V."
(weitere Informationen auf unserer Homepage: http://www.st-darmstadt.de/startseite/)

Da Konstruktionsbedingt kein Steigrohr möglich ist, unsere Wasserlinie nunmal recht tief liegt UND keine Wartung während des segelns möglich ist, ist eine metrische Abdichtung das Bestmögliche für diese Anwendung.

Für weitere Anregungen/Fragen stehe ich weiterhin offen, auch wenn meine Fragestellung an und für sich gelöst ist.

Liebe Grüße
Fritz

[stefan307]

Interesanntes Projekt!
Gab es da vor einigen Jahren nicht schon mal was mit einem Trimmeran der unbemannt um die Welt sollte?

MFG S

[hein mk]

Zitat von FritzN

Vielen Dank für die verschiedenen Anregungen/Vorschläge.
Nach einigem weiteren recherchieren bin ich auf eine Lösung für das Problem gestoßen, die unseren Ansprüchen sehr gut entspricht - eine magnetkupplung mit Permanentmagneten, metrisch gedichtet.

Das Boot um welches es sich handelt ist ein Segelboot das energieautark autonom über den Atlantik segeln soll. Dies im Ramen des "Sailing Team Darmstadt e.V."
(weitere Informationen auf unserer Homepage: http://www.st-darmstadt.de/startseite/)

Da Konstruktionsbedingt kein Steigrohr möglich ist, unsere Wasserlinie nunmal recht tief liegt UND keine Wartung während des segelns möglich ist, ist eine metrische Abdichtung das Bestmögliche für diese Anwendung.

Für weitere Anregungen/Fragen stehe ich weiterhin offen, auch wenn meine Fragestellung an und für sich gelöst ist.

Liebe Grüße
Fritz

Moin
Die Nummern mit der "metrischen Dichtung"und der "Permanentmagnetkupplung" musst du hier mal verlinken oder so.
Als Maschinenbauer, der sein Berufsleben lang mit solchen Sachen konfrontiert ist habe ich keine Schnallung da von und was da mit gemeint ist.
gruss hein

[Superpapa]

Hallo Fritz,
wenn man nun das Ruderblatt hinter dem Boot, womöglich bis über die Wasseroberfläche, verlängert, sollte doch da ein besserer Angriffspunkt für die Lenkung möglich sein. Damit ist eine kurze Lagerung der Ruderachse unter Wasser möglich, die nur auf den Bootsrumpf aufgesetzt ist und somit keinerlei Dichtungen benötigt.
Selbst wenn das Gestänge/Steuerseil im Wirbelschleppenbereich des Spiegels zu liegen kommt, sollte dies kaum beeinträchtigen.
Ich bezweifle, dass eine magnetische Kopplung starr und kräftig genug ist und ob nach dem "Ausrasten" jemals wieder Steuerfähigkeit hergestellt werden kann.
Haste mal ne Seitenansicht?
Gruß
Michael

[ManfredBochum]

Hallo, wieviel Platz hast du am Wellenausgang?
Denke da an einen Faltenbalg aus Gummi, ähnlich wie bei einer Spurstange am Auto.
die kann man auch verdrehen.

Gruss Mani

[Chippy]

Eigentlich wollte ich ja nix mehr schreiben, so haben mich einige Zuschriften - von Beiträgen möchte ich da gar nicht sprechen - in Rage gebracht.
Aber was solls.
Nun denn....auf ein Neues - wenn Ihr mich alten Gnadderkopp denn überhaupt noch haben wollt.

Zitat von FritzN

.... bin ich auf eine Lösung für das Problem gestoßen, die unseren Ansprüchen sehr gut entspricht - eine magnetkupplung mit Permanentmagneten, (her)metrisch gedichtet...

....ist eine metrische Abdichtung das Bestmögliche für diese Anwendung....

Für weitere Anregungen/Fragen stehe ich weiterhin offen, auch wenn meine Fragestellung an und für sich gelöst ist.
Liebe Grüße Fritz

Na? was haben wir denn da? Einen jungen, hoffnungsvollen Studiosus, der mit weitausholenden Schritten die Bühne der Technik betritt. An seiner Ausdrucksweise meine ich erkennen zu können, dass er von Seefahrt und Schiffs- oder Bootsbau nicht die fundiertesten Kenntnisse hat.
Und das was er da so angegoogelt schreibt und sich da mit "metrischer Dichtung" falsch angelesen hat - Nun denn.

Metrische Dichtung, lieber Fritze, ist ein Begriff aus der Versmaßlehre, da kannste bei Schiller noch was lernen

Dass er meint auf eine "Lösung des Problems gestoßen" zu sein, ist das Privileg der Jugend und weckt in mir altem Techniker fast väterliche Gefühle.

Nein mien Söhn, Du hast die Lösung noch nicht gefunden.
Da Du uns ja keine Skizze gönnst, aus der wir definitiv ersehen was da in Deinen Gedanken vor sich geht, nehme ich mal an, dass Du keinen Durchgang durch den Schiffsboden willst.
Es sieht so aus, als wolltest Du innerhalb des Schiffskörpers eine von Stellmotoren angetriebene Stell-Welle mit exzentrisch angeordneten Permanentmagneten anordnen. Selten-Erd-Magnete wie ich vermuten darf?
Nur mal so: Eine Welle wird gedreht, auf einer Achse dreht sich was.
Dessen Feld soll durch den Schiffsboden hindurchgehen und dort mit dem auf der Ruderblattwelle ebenso exzentrisch angebrachten Permanentmagneten eine Kraftverbindung eingehen.
Die Welle mit dem Ruderblatt dran wäre also ohne die Magnete frei beweglich.
Sowas ist natürlich vorstellbar und auch technisch realisierbar - nur, es ist doch lediglich eine elastische Verbindung.
Das Ruderblatt würde durch die Verwirbelung im Wasser - von Wellengang will ich noch gar nicht reden - zu Schwingen anfangen und damit ist das ganze Thema schon durch.
Die starken Axialkräfte die dabei entstünden, würden (N* my) ebenso starke Reibkräfte erzeugen, oder soll die Achse etwa kugelgelagert sein?
Falls sich Dir das noch nicht erschließen sollte, brauchst Du gar nicht weiter zu lesen.
Dass bei Wellengang das Ruderblatt aus dem Feld ausbrechen würde, wie Superpapa ja schon andeutete, ist nicht nur wahrscheinlich, sondern sicher.
Kannst Du Dir vorstellen, was in einem solchen Falle unter dem Schiffchen los ist? Und was mit Eurem Schiffchen auf dem weiten Ozean passiert, wenn es bei Wind und Seegang ein paar Sekunden steuerlos wird?
Und wie wolltest Du denn das führerlose Ruderblatt denn wieder einfangen? Sollen die Stellmotoren da einen Suchlauf starten? Ein mal hin und einmal her : Irgendwo muss das verdammte Ruder doch sein?
Hast Du mal darüber nachgedacht, dass das wilde Meer inzwischen mit so viel Plastiktüten, treibendem Seegras und Suaheli-Schnurrbarthaaren durchsetzt ist, dass da ziemlich sicher etwas in den Spalt zwischen Schiffsboden und Deinen famosen Magneten gerät.
Und dann? Ausscheiden mit Dienst, wie man bei der Navy so sagt.

Also Fritze, ich bitte Dich! Was ist denn das für ein Schaapschiet?
Ende der Diskussion.

Jetzt setze Dich mal auf Deinen Studentenhintern und fange mal an zu arbeiten.

Damit das nicht noch eine Ewigkeit dauert, gebe ich Dir mal einen Lösungsweg vor, der ziemlich sicher funktioniert und robust genug ist um Deinen Dampfer auch zielsicher unter Miss Liberty´s Unterrock zu bringen.

Du verwendest einen hydraulischen Drehzylinder, der außerhalb des Schiffchens, mit dem Ruderblatt dran, angebracht ist. Der Zylinder kann sozusagen unten oder oben am Kiel einlaminiert sein

Die hydraulische Leitung kann ebenso im Kiel oder am Schiff einlaminiert sein wie die Signalleitung (Stellwinkel des Ruderblattes)
Und gut is.
Die Stellung kannst Du über einen Tachymeter oder so (merke: es geht immer mechanisch, optisch, induktiv) abnehmen und entweder mit Funk oder festen Leitungen zu Deiner Software im Schiff führen.
Jetzt musst Du nur noch mit dem Hersteller vereinbaren, dass die Welle aus entsprechendem Nichtrostendem Stahl ist (Sag´ am Telefon niemals VA-Stahl, sonst wissen alle am anderen Ende, dass Du keine Ahnung hast!) und dann kann´s in wenigen Wochen losgehen.

Na? Segg´ doch mol sülbens?
Gruß Rolf

[Chippy]

Das hier ist ein hydraulischer Drehzylinder.

[FritzN]

Also zunächsteinmal vielen Dank für die vielen verschiedenen Rückmeldungen und Anregungen!
Genau genommen hatte ich gestern Nacht schon einen Beitrag einstellen wollen, aber dann war die Session anscheinend abgelaufen und ich hatte meine Antwort nicht zwischengespeichert... Naja selbst Schuld

Ich versuche chronologisch zu Antworten:
Ja, Stefan es gab bereits Versuche mit unbemannten Booten über den Atlantik zu kommen; allein bei dem Wettbewerb bei dem wir teilnehmen bereits mehrere, aber mir ist kein erfolgreicher Fall bekannt: http://www.microtransat.org/
unter anderem haben wir bereits bei der WRSC teilgenommen http://wrsc2015.com/

Danke Hein- an dieser Stellen Verzeihung für mein Fauxpas - es heißt hermetische Dichtung!
Und zwar handelt es sich hierbei um eine hermetisch abgedichtete Permanantkupplung.
Grobe Skizzen und Erklärungen http://www.fachwissen-dichtungstechn...el21_09_14.pdf
Praxisbeispiel http://www.c3-analysentechnik.de/her...netkupplungen/

An Michael: Die Datenblätter der Magnetkupplungen geben ja ein maximales Haltemoment an, und das sollte zumindest mit den Kräften die (nach EN ISO 12215) herauskamen halten. Falls die Kräfte zu groß werden rutscht die Kupplung einfach durch und rastet an einem anderen Punkt wieder ein. Mit einem Winkelgeber lässt sich die Position des Ruders jederzeit bestimmen, sodass man diese wieder neu ausrichten kann. Wie sehr die Lenkbarkeit unter der Verschiebung leidet wird sich im nächsten Prototyp zeigen. Die Verschiebung der Ruder hinter den Kiel wurde mit der geringeren Angriffsfläche begründet (gegen Treibgut etc). Ich werde eine (richtig!) grobe Zeichnung von der Seite später noch hochladen. Die CAD Zeichnungen habe ich derzeit nicht zur Hand.

Tja Manfred - genau das war der allererste Ansatz! Leider Habe ich kein Produkt in diese Richtung gefunden, das auch für rotatorische Freiheitsgrade hergestellt wird ; alles nur das nicht. Falls du da etwas hast, würde ich mir das gerne ansehen. Nach aussen ist "genug" Platz, ginge aber bei großen Dimensionen von der Ruderfläche ab.

Nun zu dir, Rolf.
Ja den HER-met(r)ischen Fehler hast du deutlich enttarnt. Was gemeint sin soll müsste jedoch jetzt geklärt sein (siehe Verweise).
Wie die Permanentmagnete angeordnet sind sieht man dort auch recht deutlich. Ja, Starke Magnete bestehen leider aus seltenen Erden. Dass eine elastische Verbindung schwingen kann ist klar. Die Ruder sind auf einem Skeg gelagert (siehe noch folgendes Bild). Wegen des Spaltes zwischen den Magneten verweise ich am besten auf Herstellerseiten; das ist kein Spalt in den man einfach so reinkommt, abgesehen davon, dass dieser Ebenfalls gegen Dreck Zusätzlich gedichtet werden könnte.
Die Idee mit dem Hydraulischen Drehzylinder ist jedenfalls eine Überlegung wert - danke dafür!

Ich hoffe ich bin auf alles eingegangen.
Skizze folgt .

Grüße
Fritz

[Chippy]

Leeve Fritz,

Zitat von FritzN

Nun zu dir, Rolf....Wegen des Spaltes zwischen den Magneten verweise ich am besten auf Herstellerseiten; das ist kein Spalt in den man einfach so reinkommt, abgesehen davon, dass dieser Ebenfalls gegen Dreck Zusätzlich gedichtet werden könnte....

Über den Einsatz von SE-Magneten brauche ich keinerlei Einblasungen von Herstellerseiten, lieber Fiete (norddeutsch für Fritz).
Ich habe in meiner Zeit als junger Abteilungsleiter im Konstruktionsbüro eine sehr enge Zusammenarbeit mit Herrn Dr. Adler bei der Firma Vakuumschmelze (Der Hersteller für Selten Erd Magneten bei Hanau) pflegen dürfen. Das war damals (1978).
Dr. Adler war der damalige Ober-Guru für SE-Magnete. Ich werde Ihm seine engagierte Hilfe bei meinen Problemen nie vergessen. Und seinen Humor auch nicht. Ist schon toll, wenn man als junger Marschierer einen älteren und erfahrenen Könner hat, bei dem man sich mal ausweinen und Ratschläge holen kann.
Der Witz bei diesen Magneten ist, dass die ihre Feldlinien unglaublich dicht um den Magneten herum ´laufen´.
Daher kann man nicht nur den Spalt gering halten, sondern muss ihn gering halten, wenn man hohe Kräfte haben will.
Das dürfte für Dich allerdings ein Problem sein.
Schließlich willst Du nicht im Labor bei statischen Bedingungen irgendeine Brühe gegen eine andere Brühe abdichten, sondern Du befindest Dich mit Deinem Pott auf See.
Dh. da treten Kräfte auf, die auf den Bootskörper wirken, von denen nur die Wenigsten eine Vorstellung haben.
Der Bootskörper ist ein elastischer Hohlkörper, der auf der unteren Seite vom Lateralplan und auf der oberen Seite vom Rigg mit erheblichen Kräften beaufschlagt wird, Mann! Da ist zB. 1mm Verbiegung auf 300mm gar nichts, es sei denn Du betreibst echten Maschinenbau.
Von den irren Schlägen, die bei Seegang entstehen, wenn das Boot in eine Welle knallt wollen wir da gar nicht reden.
Und da willst Du außenbords enge Spalte realisieren?
Forget it.
Also erspare Dir eine Blamage.
Mach´ gleich was recht´s (wie die Schwaben sagen).
Gruß Rolf

[hein mk]

Moin Rolf
Du triffst es mal wieder genau.Warum man nun einen Ruderschaft nicht mit einfachen Mitteln gegen den wenige Zentimeter unter der Wasserlinie herschenden geringen Druck einigermaßen reibungsarm nahezu wartungsfrei abdichten können soll,habe ich nicht ganz verstanden.
M.E.sollten zwei drei Wellendichtringe hintereinander mit etwas "Schmierogleit"auf einer hochlegierten Wellenschutzhülse(mit sehr geringer Rauhtiefe)die paar tausend Meilen durchhalten.Und irgendein Lenzsystem sollte so ein autarkes Segelfahrzeug ja denn doch fahren,wenn nicht kleinste Leckagen schon zum Scheitern des ganzen Unternehmens führen sollen.Auf so einem Transatlantiktrip können einem nicht erst seit jüngster Zeit ja die merkwürdigsten Sachen über den Weg schwimmen oder Fliegen.
gruss hein

[Chippy]

Jo, jo is dat woll, old Hein.
Ganz Deiner Meinung.
Versteh ich auch nicht so recht.
Aber des Menschen Wille ist sein Himmelreich.
Abers:
So is dat mit de studeerten, de wullt sick jümmers 'n beten profileern.
Na, ich wünsche ihm dschedenfalls dat dat klappt. Egohl wat he nu mokt.
Wenn ich daran denke wie oft ich mit meinen Entwicklungsideen danebenlag.....
Gottseidank gab's fast immer einen wissenden Kollegen, der das Schlimmste verhütete.
Soveel mol dorto.
Gruß Rolf

[Pusteblume]

Zitat von Chippy

...
Nun denn....auf ein Neues - wenn Ihr mich alten Gnadderkopp denn überhaupt noch haben wollt.

....

Na endlich....
War schon ziemlich öde geworden ohne Dich, oller Gnadderkopp.

[Chippy]

Ach Mann,
ich hatte auch ziemliche Entzugserscheinungen.
Ganz liebe Grüße
Rolf

[hein mk]

Moin Fritz
Wenn ich mir die zur Verfügung stehenden Daten der Drehmomente für die Magnetkupplungen so anschaue dann steht da was von einer Obergrenze von 5700Ncm mit hin 57Nm,das ist mal gerade das anzugsmoment für eine M10 Schraube der Qualität 8.8.
Wie groß soll die Ruderfläche sein mit welchem Flächenschwerpunktabstand von Mitte Ruderschaft und welche Rudermomente bei welchen Segelbedingungen habt ihr berechnet?
Wie Rolf schon beschrieben hat stellen sich die Belastungen,Kräfte und resultierenden (Ruder)Momente,beim segeln im Seegang ganz anders dar als es durch einfache Berechnungen zu erfassen ist.
Ruderanlagen als Ganzes müssen es aushalten können,dass das ganze Boot auch mal mit einer Geschwindigkeit X quer durch das Wasser geschoben wird.Aber für son Zeugs habt ihr heute ja eure Simulationstools auf den Rechnern,so dass der Hinweiss u.U. überflüssig ist.
gruss hein