<Desc/Clms Page number 1>
Lenkschubzug aus zwei oder mehr schwimmenden Fahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schubzug aus zwei oder mehr schwimmenden Fahrzeugen, wobei jeweils zwei Fahrzeuge mit einer Kopplung verbunden sind, welche die Enden der jeweiligen Fahrzeu- ge zwangsweise seitlich führt und die beiden Bewegungen des Abknickens des Schubzuges und des gegen- seitigen Versetzens der Fahrzeugenden zulässt.
Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lenkschubzug zu schaffen, der auf der gekrümmten Fahrbahn die geringste Fahrbahnbreite benötigt, alle Fahrmanöver mit niedrigem Kraftbedarf ausführt und eine hohe Transportleistung aufweist.
Bekannt sind zu Schubzügen starr gekoppelte schwimmende Fahrzeuge. Diese haben den Nachteil, dass die Schubzüge durch ihre Starrheit in Flusskrümmungen und bei Ausweichmanövern eine sehr grosse zusätzliche Fahrbahnbreite benötigen.
Die zusätzliche benötigte Fahrbahnbreite hängt dabei vom Verhältnis der Länge des starren Schubzuges zum Krümmungsradius der Fahrbahn und vom Driftwinkel 8 des Schubzuges ab, der sich durch die Grösse der benötigen Querkraft bestimmt, welche der Summe aus Zentrifugalkraft und Ruderseitenkraft entsprechen muss. Die starren Schubzüge haben weiter den Nachteil, dass die benötigten Ruderseitenkräfte für ein Ausweichmanöver in einer bestimmten Zeiteinheit sehr gross sind, da die benötigten Seitenkräfte etwa mit der dritten Potenz der Schubzuglänge wachsen. Hat z.
B. ein einzelfahrendes Fahrzeug einen Leistungsbedarfvon250 PS für das Ausweichmanöver in der bestimmten Zeiteinheit, dann müsste bei einer starren Kopplung von zwei Fahrzeugen der gleichen Grösse hintereinander eine Leistung von zirka 2000 PS zur Verfügung stehen, um Ausweichmanöver in der gleichen Zeiteinheit wie das einzelfahrende Fahrzeug zu erzielen. Bei der üblichen Antriebsleistung von 500 PS für beide Fahrzeuge, wird die benötigte Zeit etwa doppelt so lang als beim einzelfahrenden Fahrzeug.
Die starren Schubzüge können bei einem Ausweichmanöver auf gerader Fahrbahn nicht traversieren.
Sie haben also den Nachteil, dass sie wesentlich schwerfälliger manövrieren. Weiter entstehen durch die grossen Ruderkräfte am Ende des Schubzuges in Verbindung mit den grossen Entfernungen bis zu den Angriffspunkten der Querkräfte sehr grosse Beanspruchungen der starren Kopplungen.
Die Kopplungen haben daher den Nachteil, dass sie sehr schwer ausgeführt werden müssen. Schliesslich haben die starren Schubzüge den Nachteil, dass sie sich bei Rückwärtsfahrt ohne besondere RuderanJage nicht steuern lassen.
Weiter sind Schubzüge bekannt, wobei mindestens jeweils zwei Fahrzeuge an den Enden mittels eines in der Querebene der Kopplung angeordneten einfachen Gelenkes verbunden und mit diesem seitlich zwangsweise geführt sind. Diese Schubzüge können am Gelenk seitlich abgeknickt werden und sich infolgedessen den FlusskrUmmungel1 besser anpassen.
Werden diese Schub züge etwas stärker angeknickt, als es die gekrümmte Fahrbahn erfordert, dann kann man die Schubzüge mit der Gelenkkopplung ohne wesentliche Ruderbetätigung durch die Krümmung lenken. Hiebei reduziert sich die zusätzliche Fahrbahnbreite gegenüber dem starren Schubzug infolge Verringerung des Verhältnisses"Länge des starren Schubzugteiles zum Krümmungsradius der Fahrbahn".
Da ausserdem die nach aussen drückende Ruderseitenkraft fehlt, reduziert sich die benötigte zusätzliche Fahrbahnbreite nochmals infolge Verringerung des Driftwinkels. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, dass infolge des in der Querebene der Kopplung angeordneten einfachen Gelenkes, die durch den Driftwinkel verursachte zusätzliche Fahrbahnbreite gleich der Summe der durchdie Driftwinkel verursachten
<Desc/Clms Page number 2>
zusätzlichen Fahrbahnbreiten der einzelnen Fahrzeuge ist. Der einfache gelenkig gekoppelte Schubzug kann beim Ausweichmanöver auf gerader Fahrbahn traversieren. Hiebei wirkt das vordere Fahrzeug als grosses Bugruder, während das Heckruder stark stützt, damit der Schubzug etwa seine parallele Lage zur geraden Fahrbahn einhält.
Beim Traversieren hat diese Anordnung den Nachteil, dass infolge der grossen
Anstellung des vorderen Fahrzeuges als Bugruder die benötigte zusätzliche Fahrbahnbreite ebenfalls ent- sprechend gross wird. Ausserdem entstehen an den nicht angestellten hinteren Fahrzeugen Seitenwider- stände, welche die Traversierbewegung verzögern. Schliesslich werden durch das Stützruder die Kopplun- gen stark belastet.
Für die Kanalfahrt ordnet man bei den vorgenannten seitlich abknickbar gekoppelten Schubzügen ausser einem der üblichen Heckantriebe am Bug des vorderen Fahrzeuges einen schwenkbaren Propeller an, der als aktives Bugruder wirkt. Hiedurch kann der entsprechend der Fahrbahnkrümmung abgeknickte
Schubzug bei geringer Geschwindigkeit ohne einen Driftwinkei auf der Fahrbahn geführt werden. Die zu-
EMI2.1
ren Schubzugteils zum Krümmungsradius der Fahrbahn". Ein Schubzug, welcher aus zwei Schiffen mit I 1200 t Verdrängung gebildet ist, benötigt z.
B. dabei in einer Krümmung mit einem Radius von 350 m und
7 km Geschwindigkeit eine Propellerleistung von 150 PS am Bug, um den Schubzug auf der Fahrbahn zu halten ; mit einer normalen Geschwindigkeit von 14 km/h in der gleichen Krümmung wird der Leistungs- bedarf das vierfache, also 600 PS. Fährt der Schubzug mit einer Geschwindigkeit von 14 km gegenüber dem Strom in der gleichen Krümmung zu Tal, wobei die Strömungs-Geschwindigkeit 7 km/h beträgt, ) dann hat der Schubzug eine Geschwindigkeit über Grund von 21 km/h. Hiedurch wächst der Leistung- bedarf des Bugpropellers auf das neunfache, also auf 1350 PS an. Hiebei ist zu beachten, dass eine gleich hohe quergerichtete Leistung am Heck benötigt wird.
Diese Fahrtechnik hat also den Nachteil, dass ihr Leistungsbedarf bei den üblichen mittleren und hö- heren Geschwindigkeiten ein mehrfaches der üblichen Antriebsanlagen beträgt. Beim Ausweichmanöver j auf gerader Fahrbahn kann der Schubzug mit Bug- und Heckpropeller ohne Abknicken traversieren und be- nötigt dabei keine zusätzliche Fahrbahnbreite.
Dieses Manöver hat den Nachteil, dass in allen Fahrzeugen ein grosser Seitenwiderstand entsteht, zu dessen Überwindung eine entsprechend hohe Propellerleistung erforderlich ist. Infolgedessen werden die
Belastungen der Kopplungen in Verbindung mit den grossen Abständen zwischen den Angriffspunkten der ) Zentrifugalkraft bzw. des Seitenwiderstandes und den Angriffspunkten der durch die Propeller erzeugten
Querkraft ausserordentlich gross. Ausserdem sind halbstarre Schubzüge bekannt, die infolge der mehr oder weniger elastischen Kopplungen durch äussere Seitenkräfte bzw. durch von den Rudern bzw. Propellern erzeugte Seitenkräfte seitlich abknicken.
Diese Verbände haben den Nachteil, dass sie am Bug und Heck durch gesteuerte Querkräfte geführt i werden müssen. Dabei ist das Mass des seitlichen Abknickens nicht genau bestimmbar, da es von den vor- her nicht bestimmbaren äusseren Seitenkräften, von der stark veränderlichen Zentrifugalkraft und der Ela- stizität der Kopplungen abhängig ist. Infolgedessen hat die vorstehende Anordnung den Nachteil, dass die zusätzlich benötigte Fahrbahnbreite nicht. vorher übersehen werden kann. Der Steuermann muss daher eine grösseren Sicherheitsabstand einhalten. Weiter kann eine Traversierbewegung nur in ganz beschränk- tem Masse gefahren werden, weil der halbstarre Schubzug infolge der entstehenden Querkräfte sofort seit- lich abknickt.
Schliesslich sind Schubzüge bekannt, deren einzelne Fahrzeuge durch frei bewegliche Kopplungen verbunden sind, die auch eine Seitenversetzung der Fahrzeuge gegeneinander zulassen. Dabei entsteht bei der Übertragung des Propellerschubes durch die Kopplung auf die davor angeordneten Fahrzeuge je- weils in der abgeknickten Kopplung ein Moment, welches die Fahrzeuge in die Mittellage zurückführen soll. Die Kopplungen wirken dann wie elastische Kopplungen. Fehlt aber der Propellerschub, dann fehlt auch jedes rückführende Moment. Diese Anordnung hat also den Nachteil, dass bei abgestoppter Maschi- ne die einzelnen Fahrzeuge von äusseren Kräften bis zu den vorhandenen Ausschlagbegrenzungen beliebig abgeknickt und seitlich versetzt werden können. Zusätzlich hat die vorgenannte Anordnung alle Nachteile des weiter vorher genannten halbstarren Schubzuges.
Bei der Fahrt in einem engen Kanal haben alle vorher genannten Schubzüge folgenden Nachteil ge- meinsam : Bei einer Begegnung muss der Schubzug seitlich ausweichen und kommt in Ufernähe, Infolge der wesentlich grösseren geschlossenen Schubzuglänge gegenüber dem einzelfahrenden Fahrzeug entstehen am Heck des letzten Fahrzeuges wesentlich grössere einseitige Sogkräfte als beim einzelfahrenden Schiff, die durch das Abknicken des Schubzuges oder durch ein entsprechendes Stützen mittels des Heckruders
EMI2.2
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
<Desc/Clms Page number 4>
Fahrzeug aus mehreren, starr gekoppelten Fahrzeugen gebildet ist, Fig. 6 den Schubzug nach Fig. 5 auf gekrümmter Fahrbahn, Fig. 7 eine abgewandelte Kopplung in der Nullstellung, Fig. 8 die Kopplung nach Fig. 7 bei seitlich versetzten Fahrzeugen, Fig.
9 die Kopplung nach'Fig. 7 in abgeknickter Stellung, Fig. 10-12 eine weitere Ausführungsform der Kopplung in der Nullstellung bei versetzten Fahrzeugen und in der abgeknickten Stellung, Fig. 13 einen aus drei Fahrzeugen bestehenden Schubzug auf gekrümmter Fahrbahn, Fig. 14 den gleichen Schubzug auf gekrümmter Fahrbahn in der Rückwärtsfahrt, Fig. 15 den gleichen Schubzug auf gerader Fahrbahn beim Traversieren.
An dem mit der Kopplung verbundenen Ende des Fahrzeuges a ist eine nach hinten kreisbogenför- mig gekrümmte Schiene c befestigt, deren Biegungsradius vom Radius der kleinsten Fahrbahnkrümmung und dem erforderlichen Driftwinkel 5 abhängig ist.
Am andern mit der Kopplung verbundenen Ende des hinteren Fahrzeuges b sind zwei Rollenböcke d mit mindestens je zwei Rollen befestigt, die die Schiene c umfassen und dadurch von ihr zwangsläufig geführt werden.
Am Fahrzeug a ist nun der Lenker e befestigt, an den der Kettentrieb f auf dem Fahrzeug b angreift. Der Kettentrieb f wird durch die beiden Kettenräder g geführt, wobei ein Kettenrad zur Erzeugung der Lenkbewegung angetrieben wird.
Hiedurch werden die beiden. Bewegungen des Abknickens und des gegenseitigen seitlichen Versetzens der Fahrzeuge erzeugt. Bei festgesetztem Lenker e werden gemeinsam mit den Rollenböcken d die an einem Fahrzeug erzeugten Seitenkräfte und Momente entsprechend auf das andere Fahrzeug übertragen.
In Fig. 2 ist der Kettentrieb f betätigt und hat den Lenker e nach Backbord mitgenommen.
Im Bereich der Kopplung hat sich in der abgeknickten Stellung das Ende des in Fahrtrichtung vor der Kopplung befindlichen Fahrzeuges a seitlich nach aussen gegenüber dem Ende des hinter der Kopplung befindlichen Fahrzeuges b versetzt, so dass der Schnittpunkt der verlängerten Mittellinie des hinter der Kopplung befindlichen Fahrzeuges b mit der Mittellinie des vor der Kopplung befindlichen Fahrzeuges a weit vor der Querebene der Kopplung liegt.
Dadurch liegen bei den Fahrzeugen a und b die hinteren Enden aussen und die vorderen Enden innen auf der gekrümmten Fahrbahn, während die Schwerpunkte der Fahrzeuge auf der gleichen Krümmungslinie h der Fahrbahn liegen. Beide Fahrzeuge nehmen zur gekrümmten Fahrbahn den gleichen Driftwinkel 5 ein. Da sowohl die Zentrifugalkraft wie auch die durch den Driftwinkel 5 erzeugte Seitenkraft vom Quadrat der Geschwindigkeit abhängig sind, ergibt sich bei etwa gleichen Fahrwasserund Abladungstiefen und geringen Stromgeschwindigkeiten für alle Fahrstufen ein Gleichgewichtszustand, der keiner Korrektur durch zusätzliche Ruderkräfte bedarf.
Bei nach Backbord gekrümmter Fahrbahn sind alle Stellungen und Bewegungen entgegengesetzt.
Selbstverständlich spielt es für die Wirkung des Lenkschubzuges keine Rolle, ob die Kopplung eine andere Ausführungsform hat ; wesentlich allein ist die mit ihr erzielte erfindungsgemässe Stellung der Fahrzeuge auf der gekrümmten Fahrbahn. Weiter ist es möglich, einzelne Fahrzeuge in der erfindungs- gemässen Anordnung entsprechend der Aufgabenstellung wahlweise oder hinter beliebig gekoppelten Fahrzeugen anzuordnen. Dabei wirken starr gekoppelte Fahrzeuge wie ein einzelnes entsprechend grösseres Fahrzeug.
Schliesslich istes auch möglich, dass die zwangsweise Führung der Kopplung lediglich als eine in jeder Lage wirkende Feststellvorrichtung ausgeführt ist und das erforderliche Drehmoment durch eine Ruderanlage erzeugt wird.
Letzthin können auch einzelne Fahzeuge im Schubzug lediglich als Schub-oder Zugboot ausgebildet sein.
Bei einem erfindungsgemässen Schubzug, der z. B. aus drei verschieden langen Fahrzeugen besteht, wobei das mittlere lange Fahrzeug die vierfache Länge der beiden vorne und hinten angeordneten kurzen Fahrzeuge hat und alle Fahrzeuge gleiche Eintauchungsquerschnitte haben, hängt der Zeitbedarf der ein- zelnen Fahrzeuge, um auf den gleichen Driftwinkel 5 zur gekrümmten Fahrbahn zu kommen, von dem auf denjeweiligen Schwerpunkt bezogenen Massenträgheitsmoment der einzelnen Fahrzeuge ab.
Die Massenträgheitsmomente der einzelnen Fahrzeuge verhalten sich etwa wie die dritte Potenz ihrer Längenverhältniszahl, d. h. im vorliegenden Beispiel ist das Trägheitsmoment des langen Fahrzeuges das 64fache der beiden kurzen Fahrzeuge und das lange Fahrzeug benötigt entsprechend längere Zeit, um den erforderlichen Driftwinkel aus der Nullstellung heraus einzunehmen.
Bei Einhaltung der gleichen Driftwinkel für alle Fahrzeuge ergibt sich also der Nachteil, dass der Schubzug zu lange Zeit braucht, um die erforderlichen Fahrmanöver durchzuführen. Ausserdem ist
<Desc/Clms Page number 5>
gleichzeitig das Merkmal, dass alle Schwerpunkte der Fahrzeuge auf der gleichen Krümmungslinie der
Fahrbahn liegen, nicht zu erreichen. Werden die kurzen Fahrzeuge in der Fahrt abgeknickt, dann neh- men sie infolge ihrer grösseren Drehgeschwindigkeit schnell eine Stellung ein, in der sie als Ruder Quer- kräfte entwickeln, während sich der lange Leichter zuerst praktisch nicht bewegt.
In dieser Phase ist im
Bereich der vorderen Kopplung das Ende des kurzen Fahrzeuges seitlich nach aussen gegenüber dem Ende des langen Fahrzeuges versetzt und der Schnittpunkt der verlängerten Mittellinie des längeren Fahrzeuges mit der Mittellinie des kürzeren Fahrzeuges liegt weit ausserhalb der Querebene der Kopplung auf dem kürzeren Fahrzeug.
Hiedurch entsteht gegenüber den bekannten einfach gelenkig gekoppelten Schubzügen der Vorteil, dass infolge des weit ausserhalb der Querebene der Kopplung auf dem kurzen Fahrzeug liegen- den Schnittpunktes der beiden Mittellinien, der gleichzeitig Drehpunkt der Knickbewegung ist, sich eine
Verkürzung der Entfernung zwischen Drehpunkt und Schwerpunkt des kurzen Leichters ergibt, wodurch das beider Knickbewegung zu überwindende Massenträgheitsmoment, sich etwa entsprechend dem Quadrat der
Verhältniszahl der Verkürzung verringert und dass gleichzeitig infolge der Verkürzung der Entfernung zwi- schenDrehpunktund Druckpunkt der am kurzen Leichter angreifenden Querkräfte sich das zu überwinden- de Moment der Querkräfte im einfachen Verhältnis der Verhältniszahl der Verkürzung verringert,
so dass in der Kopplung erheblich geringere Kräfte und Momente beim seitlichen Abknicken aufzubringen sind.
Wird nun beim hinteren kurzen Fahrzeug die Kopplung ebenfalls derart angeordnet, dass der mit dem
Drehpunkt zusammenfallende Schnittpunkt der beiden Mittellinien wieder auf dem vorderen, aber langen
Fahrzeug liegt, dann ergibt sich eine wesentliche Vergrösserung der beiden vorgenannten Entfernungen und damit entsteht der wesentliche Nachteil der entsprechenden Vergrösserung der in der Kopplung aufzubrin- genden Kräfte und Momente.
Gleichzeitig entsteht der Nachteil, dass infolge der Lage des Drehpunktes auf der Mittellinie des lan- gen Fahrzeuges sich die zusätzlich benötigte Fahrbahnbreite in der ersten einleitenden Phase der Rich- tungsänderung, bei der die Fahrbahn des Schubzuges etwa noch gerade ist, und beim Traversieren mit entgegengesetzt abgeknickten hinteren Fahrzeug wesentlich vergrössert.
Beim erfindungsgemässen Schubzug müssen, damit an den hintereinander auf der gekrümmten Fahrbahn liegenden Fahrzeugen die benötigten Querkräfte in etwa gleicher Grösse entstehen, die Fahrzeugen- den ausreichend zugeschärft sein, um zwischen den gegenseitig versetzten Enden das nach hinten abströ - mende Wasser von der Innenseite des jeweils vorderen Fahrzeuges auf die Aussenseite des jeweils hinteren Fahrzeuges zu leiten.
Hiedurch entsteht der Nachteil, dass die einzelnen Fahrzeuge keine grosse Völligkeit haben können.
Inden Zwischenräumen zwischen den einzelnen Fahrzeugen entstehen ähnlich wie bei den bekannten beliebig gelenkig gekoppelten Schubzügen der Nachteil, dass sich Wirbelschleppen bilden, welche den Widerstand erhöhen.
Ausserdem haben teilweise bei den letztgenannten Schubzügen die jeweiligen Enden der Fahrzeuge einen bestimmten grösseren Abstand voneinander, um das erforderliche Spiel für die Knickbewegung zu erhalten. Hiedurch entsteht der Nachteil, dass sich der auf die Gesamtlänge des Schubzuges bezogene Völligkeitsgrad gegenüber dem Völligkeitsgrad der einzelnen Fahrzeuge verringert, was sich besonders bei der Ausnutzung von Schleusenabmessungen ungünstig auswirkt.
Zur weitgehenden Beseitigung der vorgenannten Nachteile wird erfindungsgemäss bei Schubzügen mit verschiedenlangen Fahrzeugen, in der gleichen Art wie beim vorderen kurzen Fahrzeug am hinteren kur- zen Fahrzeug im Bereich der jeweiligen Kopplung in der abgeknickten Stellung das Ende des kurzen Fahrzeuges seitlich nach aussen gegenüber dem Ende des langen Fahrzeuges versetzt, so dass der Schnittpunkt der verlängerten Mittellinie des langen Fahrzeuges weit ausserhalb der Querebene der Kopplung auf dem kurzen Fahrzeug liegt.
Man lässt nun, ähnlich wie in der ersten einleitenden Phase der Richtungsänderung, auch im Gleichgewichtszustand auf der gekrümmten Fahrbahn in erster Linie an den kurzen, als Ruder wirkenden Fahrzeugen die erforderlichen Querkräfte entstehen. Das vordere kurze Fahrzeug wird alsostärker abgeknickt, damit es gleichzeitig einen Teil der Querkräfte für das lange Fahrzeug entwickelt. Infolge der besonderen Eigenart eines langen Fahrzeuges auf stark gekrümmter Fahrbahn entsteht bei diesem ohne Driftwinkel eine wesentliche zentripetale Querkraft, die hinter der halben Länge des Fahrzeuges anfasst. Daher braucht das lange Fahrzeug in Verbindung mit dem vorderen kurzen Fahrzeug einen wesentlich kleineren Driftwinkel, um den Gleichgewichtszustand zu erreichen.
Hiedurch ergibt sich der Vorteil, dass der Zeitbedarf
EMI5.1
<Desc/Clms Page number 6>
kraft aufgehoben wird. Durch dieses günstige Kräftespiel ändert sich die insgesamt benötigte zusätzliche Fahrbahnbreite auf gekrümmter Fahrbahn nicht gegenüber der Stellung mit gleichen Driftwinkelnder Fahrzeuge.
Weiter ergibt sich der Vorteil beim hinteren kurzen Fahrzeug, dass infolge der Lage des Schnittpunkt tes der Mittellinien auf dem hinteren kurzen Fahrzeug gegenüber der Anordnung mit der Lage des Schnittpunktes der Mittellinie auf dem vorderen Fahrzeug sich die aufzuwcndenden Kräfte und Momente in der Kopplung und die zusätzlich benötigte Fahrbahnbreite des hinteren kurzen Schiffes in der ersten Phase einer Richtungsänderung sowie beim Traversieren wesentlich verringern.
Werden die kurzen Fahrzeuge in allen Bewegungsphasen in erster Linie ahnlich den Rudern zur Erzeugung der Querkräfte benutzt, dann kann man auf die Querströmung im Zwischenraum zwischen den jeweiligen Fahrzeugen, ohne wesentliche Nachteile zu erhalten, verzichten.
Die im Bereich der Kopplung liegenden Stirnseiten der Fahrzeuge können dann entsprechend der Durchbiegung der zur Kopplung gehörenden Schiene als senkrechte Wände ausgeführt werden, wodurch jeder, über das notwendige Spiel für die gegenläufige Bewegung hinausgehende Zwischenraum-sowohl in der Nullstellung als auch beim Abknicken - und damit der dadurch entstehende Verlust an Tragfähigkeit und der zusätzliche Widerstand vermieden wird.
Der Schubzug nach den Fig. 3 und 4 besteht aus drei verschieden langen Fahrzeugen. Das vordere Fahrzeug a, und das hintere Fahrzeug au sind kurz im Verhältnis zum mittleren langen Fahrzeug b Durchdiese Massnahme wird das für die Knickbewegung aufzuwendende Drehmoment und der Zeit- bedarf stark reduziert. Die Grösse der vorderen und hinteren Fahrzeuge kann, falls die zu durchfahrende engste Krümmung es zulässt, in erster Linie nach der gewünschten Steuerwirkung des vorderen Fahrzeuges a, alsbugruderunddes hinteren Fahrzeuges a"alsheckruderbestimmt werden. Das hintere Fahrzeug a" ist gleichzeitig als Antriebsträger ausgebildet und wirkt dadurch weiter als zusätzliches Aktivruder.
Hiedurch entsteht der wesentliche Vorteil, dass jede weitere Ruderanlage unnötig ist. Gleichzeitig kann sich der Verband der gekrümmten Fahrbahn gut anpassen.
Der Schubzug nach Fig. 5 und 6 besteht aus einem vorderen Fahrzeug, das durch die beiden Glieder
EMI6.1
stigt sind.
Dadurch liegen die Schnittpunkte der verlängerten Mittellinie des langen Fahrzeuges b jeweils weit ausserhalb der Querebene der Kopplung auf den kurzen Fahrzeugen abzw. a Da nun der Schnittpunkt der Mittellinien sich jeweils gleichzeitig mit dem augenblicklichen Drehmoment der Knickbewegung deckt, ergeben sich die weiter vorstehend aufgeführten Vorteile. Je nach der gewünschten Wirkung kann das vordere oder das hintere kurze Fahrzeug auch wegfallen. Die Betätigung für das Abknicken der beiden kurzen Fahrzeuge kann je nach dem erforderlichen Fahrmanöver gleichsinnig, gegenläufig oder einzeln erfolgen.
Selbstverständlich spielt es für die Wirkung des erfindungsgemässen Schubzuges keine Rolle, ob die Kopplung entsprechend dem beschriebenen Beispiel eine durchgebogene Schiene und zwei Führungsrol - lenpaare oder eine andere Ausführungsform hat. Wesentlich allein ist, dass beim geknickten Schubzug jeweils der Drehpunkt der Knickbewegung auf dem Schnittpunkt der verlängerten Mittellinie des langen Fahrzeuges mit der Mittellinie des kurzen Fahrzeuges ausserhalb der Querebene der Kopplung auf dem kurzen Fahrzeug liegt.
Weiter ist es möglich, dass das mittlere, lange Fahrzeug zur besseren Anpassung an die jeweiligen Erfordernisse in mehrere Fahrzeuge aufgeteilt wird, wobei zur Kopplung dieser Fahrzeuge jede, den jeweiligen Erfordernissen entsprechende Kopplungsart benutzt werden kann.
<Desc/Clms Page number 7>
Schliesslich spielt es für die Wirkung des Lenkschubverbandes nach den Fig. 5 und 6 keine Rolle, in welchem Längenverhältnis das Glied a, bzw. 11... zu dem Glied b, bzw. b" steht.
Das Glied b bzw. b kann z. B. in seiner Grösse derart reduziert werden, dass es lediglich eine
EMI7.1
bildet, welchederart reduziert wird, dass er nur noch von einer Ruderfläche gebildet wird, die zur Erhöhung der Steuer- fähigkeit des einzelfahrenden vorderen bzw. hinteren Fahrzeuges dient.
Bildet man das hintere kurze Fahrzeug lediglich als Antriebsträger aus, dann erhält man bei jedem nach dem erfindungsgemässen Prinzip des Lenkschubzuges ausgeführten Schiff eine genügend weit seitlich schwenkbare Propelleranlage, mit der die günstigen Wirkungsgrade der festen Propelleranlagen erzielt werden können und die zusätzlich bei Ausfall der Antriebsanlage und damit anfallender Aktivruderwirkung für das als erfindungsgemässen Schubzug ausgebildete Schiff die volle Steuerfähigkeit gewährleistet.
Gleichzeitig lässt sich z. B. bei einem Fahrgastschiff durch die Unterbringung des schwingungsbehaf- teten Antriebes auf dem hinteren kurzen Fahrzeug und der Fahrgasträume auf dem langen Fahrzeug jede
Belästigung der Fahrgäste durch Körperschall und Schwingungen durch geeignete Lagerung der Rollenbök- ke d 3 bei weitgehendem Leichtbau ohne grösseren Aufwand vermeiden.
Bei der Ausführung des erfindungsgemässen Schubzuges ist zu beachten, dass bei einem bestimmten
Fahrzeug die Grösse der Querkraft einmal von seiner Geschwindigkeit gegenüber dem Wasser, vom Tief- gang und vom Driftwinkel und anderseits von dem Verhältnis Fahrzeuglänge zum Krümmungsradius der
Fahrbahn sowie ähnlich wie der Widerstand des Fahrzeuges von der Fahrwassertiefe, von der Fahrwasser- breite und ob sich das Fahrzeug auf der Berg- und Talfahrt befindet, abhängig ist. Während dagegen die ihr entgegenwirkende Zentrifugalkraft von der Geschwindigkeit über Grund, von cler Masse und vom Krüm- mungsradius der Fahrbahn abhängig ist.
Allein infolge der Fahrwassereinflüsse wird die Querkraft eines bestimmten Driftwinkels bei geringer
Fahrwassertiefe ein Mehrfaches der Querkraft bei unbeschränktem Fahrwasser.
Infolge ihrer Abhängigkeit von der Geschwindigkeit über Grund wird auf einem Fluss die Zentrifugal- kraft eines bestimmten Fahrzeuges in einer bestimmten Krümmung bei einem Verhältnis der Eigengeschwindigkeit des Schiffes gegenüber dem Wasser zur Stromgeschwindigkeit von 3 : 2 in der Talfahrt das 25-fache ihres Wertes in der Bergfahrt. Dieses Verhältnis kann sich bei jeweils erforderlichem Driftwinkel wegen der weiter oben genannten Einflüsse des Fahrwassers nochmals um ein Mehrfaches steigern.
Ein erfindungsgemässer Schubzug mit einer Kopplung, bei der die Bewegungen des Abknickens und des gegenseitigen Versetzens der Fahrzeuge gleichzeitig in einem bestimmten Verhältnis zueinander erfolgen, erzielt auf stark strömenden Flüssen mit wechselnden Fahrwassertiefen den Idealzustand der geringsten zusätzlichen Fahrbahnbreite nur in bestimmten Fahrzuständen, in denen sich die vielfältigen Faktoren gegenseitig ausgleichen. In den übrigen Fahrtzuständen muss das Heckruder zum Ausgleich betätigt werden, wobeisich gleichzeitig nachteilige grössere zusätzliche Fahrbahnbreiten und grössere Beanspruchungen der Kopplungen ergeben.
In der Talfahrt ergeben sich infolge der hohen Zentrifugalkräfte sehr grosse Driftwinkel, die sich nur durch aufwändige Kopplungen und weitgehende Aufteilung der Gesamtlänge des erfindungsgemässen Schubzuges in viele kurze Fahrzeuge erzielen lassen. Falls lediglich einige wenige Krümmungen mit kleinem Radius zu bewältigen sind, wird vorgeschlagen, den Schubzug in diesen Krümmungen mit halber Stromgeschwindigkeit rückwärts gegen den Strom fahren zu lassen. Er fährt dann mit halber Stromgeschwindigkeit zu Tal und ist voll steuerfähig. Bei dem weiter vorne aufgeführten Beispiel hat dann der Schubzug zu Tal wie zu Berg die gleiche Geschwindigkeit über Grund und damit sind nunmehr die gleichen geringen Querkräfte an den Fahrzeugen für die Fahrt durch die Krümmung zu Tal und zu Berg zu erzeugen.
Ein erfindungsgemässer Schubzug mit einer Kopplung, bei der für die Vorausfahrt die Bewegungen des Abknickens und gegenseitigen Versetzens der Fahrzeuge gleichzeitig ine mem bestimmten Verhält- nis zueinander erfolgen, hat dabei in der Rückwärtsfahrt den Nachteil, dass er für die neue Fahrtrichtung die erfindungsgemässe gegenseitige Versetzung der Fahrzeuge nicht erzeugen kann. Hiedurch ergibt sich eine wesentlich grössere zusätzlich benötigte Fahrbahnbreite.
Damit beim erfindungsgemässen Schubzug sowohl in der Vorausfahrt als auch in der Rückwärtsfahrt entsprechend der jeweiligen Fahrtrichtung die einzelnen Fahrzeuge die erfindungsgemässe Stellung auf der gekrümmten Fahrbahn einnehmen können, wird vorgeschlagen, die jeweilige Gelenkkopplung derart auszuführen, dass sie fur die beiden Bewegungen des Abknickens des Schubzuges und des gegenseitigen seitlichen Versetzens der Fahrzeuge getrennt zu betätigende Vorrichtungen hat. Hiedurch ergibt sich gleichzeitig der Vorteil, dass nunmehr injedem Fahr-
<Desc/Clms Page number 8>
zustand der jeweils erforderliche Driftwinkel für die kleinste zusätzlich benötigte Fahrbahnbreite einge- halten werden kann.
In den Fig. 7-9 ist an dem Ende des vorderen Fahrzeuges a die gerade Schiene c befestigt, welche zwei Rollenböcke d führt, die mittels dem um eine vertikale Achse schwenkbaren Joch hP mitdemhinterenFahrzeug b verbundensind. Wird der Trieb fo mittels dem Antriebsrad g be- wegt, dann nimmt dieser den an dem Joch ho angebrachten Lenker e mit und die beiden Fahrzeu- ge nehmen eine gegenseitig seitlich versetzte Stellung ein (Fig. 8).
Wird das Joch h mittels der Hy- draulik i geschwenkt, dann wird über die daran befestigten Rollenböcke d und der in den Rollen- bocken geführten Schiene c das Fahrzeug a mitgenommen und die beiden Fahrzeuge entsprechend Fig. 9 zueinander abgeknickt. Die Abknickbewegung lässt sich, wie in Fig. 9 strichpunktiert eingezeich- net, mit der Bewegung des gegenseitigen seitlichen Versetzens beliebig kombinieren. Die dargestellte
Ausführungsform der Kopplung hat dabei den Vorteil, dass ihr Platzbedarf gering ist.
Eine zweite der möglichen erfindungsgemässen Ausführungsformen der Kopplung (Fig. 10-12) besteht aus zwei gleichlangen etwa parallel zueinander angeordneten Lenkern kund kl'welche die beiden Fahr- zeuge a und b verbinden. DieBefestigul ! gen der Lenker kund k1 am Fahrzeug b und an den drei- armigenJochen1und11lasseneineallseitigeSchwenkbewegungderLenkerzu, DieJoche1und11 sind amFahrzeug a und die Befestigungen der Lenker am Fahrzeug b in einer Querebene der jewei- ligen Fahrzeuge angeordnet. Die Joche 1 und 11 schwenken um feste vertikale Achsen, die auf dem
Fahrzeug a befestigt sind. Dabei führen sich die beiden Joche 1 und 11 gegenseitig durch die beiden querschiffs verlaufenden Seilverbindungen. Diese Seilverbindungen entlasten gleichzeitig den Antrieb m vom Propellerschub.
Wird nun der Lenker k mittels des Antriebes n seitlich geschwenkt, dann versetzen die beiden Fahrzeuge sich gegenseitig seitlich entsprechend Fig. 11. Wenn nun der Antrieb m das Joch 1 schwenkt, dann bewegt sich der seitliche Arm des Joches 1 in gegenläufiger Richtung zum seitlichen Arm des Joches 11 etwa in Längsrichtung des Fahrzeuges und hiedurch entsteht nun die seitliche Abknickbewegung entsprechend Fig. 12. Die zuletzt beschriebene Ausführungsform der Kopplung hat dabei den Vorteil, dass sie eine grosse Seitenversetzung der Fahrzeuge ermöglicht.
Die vorstehend beschriebenen Kopplungen haben den Vorteil, dass sie einmal die erfindungsgemässe
Stellung der Fahrzeuge auf gekrümmter Fahrbahn sowohl in der Vorausfahrt (Fig. 13) als auch in der Rück- wärtsfahrt (Fig. 14) und gleichzeitig ein ausserordentlich günstiges Traversieren des Schubzuges auf gerader Fahrbahn (Fig. 15) ermöglichen, wobei die jeweiligen Querkräfte zur Erzielung der Seitenbewegung je- weils an jedem Fahrzeug ohne irgendwelche Stützbewegung des Heckruders erfolgen. Bei dem Traversie- ren des erfindungsgemässen Schubzuges wird unabhängig von der Anzahl der einzelnen Fahrzeuge eine kleinere zusätzliche Fahrbahnbreite und beim Seitenwechsel auf gerader Fahrbahn eine kürzere Zeit als beim einzelfahrenden Fahrzeug benötigt.
Hat die benutzte Ausführungsform der Kopplung für das gegenseitige seitliche Versetzen der Fahrzeuge genügend Reserve, dann kann der erfindungsgemässe Schubzug auch auf gekrümmter Fahrbahn traversieren. Das ist in Flusskrümmungen ausserordentlich vorteilhaft, da hier die Strömung immer gleichzeitig eine traversierende Komponente hat.
Bei der jeweiligen Ausführungsform der möglichen Kopplungen ist von untergeordneter Bedeutung, auf welchem Fahrzeug die getrennten Vorrichtungen für die Bewegungendes Abknickens und des seitlichen gegenseitigen Versetzens angeordnet sind. Je nachdem, ob man die Forderung nach einer möglichst ge- ringen Beanspruchung der Kopplung oder die Forderung nach Zusammenfassung aller Antriebselemente auf einem Fahrzeug vorzieht, ergeben sich vielfältige Ausführungsformen, Wesentlich allein ist jeweils die erfindungsgemäss erzielte Stellung auf den verschiedenen Fahrbahnen.. Damit der Steuermann in mög-
EMI8.1
rungen auszuführen. Dazu wird im Steuerhaus eine Lenkrad-Knüppel-Steuerung angeordnet. Sie besteht aus einem etwa horizontal liegenden Knüppel, der vorne seinen Drehpunkt mit etwa vertikaler Achse hat.
Der Knüppel trägt hinten ein drehbares Lenkrad in etwa vertikaler Stellung.
Wird nun z. B. das Lenkrad nach Steuerbord gedreht, dann knickt der Schubzug nach Steuerbord ab.
Wirddas Knüppelende ohne Drehung des Steuerrrades nach Steuerbord bewegt, dann traversiert der Schub- zug nach Steuerbord. Der Steuermann kann nun durch entsprechende Kombination dieser beiden Bewegun- gen den Schubzug vollständig in jedem Fahrzustand beherrschen.
Die gleiche Lenkrad-Knüppel-Steuerung lässt sich auch für alle andern abknickbaren Schubzüge ver- wenden, wobei z. B. die Abknickbewegung jedesmal durch das Lenkrad und das Heckruder durch den Knüppel betätigt wird.
Möchte man gleichzeitig auch für die durch die Knüppelsteuerung bewirkte Bewegung eine höhere
<Desc/Clms Page number 9>
Feinfühligkeit haben, dann ist eine Doppel-Lenkrad-Steuerung vorzuziehen.
Sie besteht aus einem kleineren Lenkrad mit normaler Drehachse und einem davor angeordneten grö- sseren Lenkrad mit einer hohlen Drehachse.
Beide Achsen sind ineinandergesetzt und getrennt im Steuerbock gelagert. Am grösseren Lenkrad wird der Impulsgeber für die Abknickbewegung und am kleineren Lenkrad der Impulsgeber für die Bewegung des seitlichen Versetzens angeschlossen. Durch eine entsprechende Untersetzung der Lenkraddrehungen auf die Impulsgeber kann jede gewünschte Feinfühligkeit erreicht werden.
Der erfindungsgemässe Schubzug hat in der Nullstellung einen etwas grösseren Gesamtwiderstand als die bekannten Schubzüge. Auf den Flüssen wird aber praktisch nie in dieser Stellung gefahren. Besonders die starren Schubzüge haben wegen ihrer grösseren Driftwinkel und Ruderausschläge einen erheblichen zusätzlichen Widerstand. Bei den erfindungsgemässen Schubzügen reduziert sich dieser zusätzliche Widerstand um mehr als die Hälfte infolge der kleineren Driftwinkel und Fortfall jeglichen Ruderwiderstandes, so dass er je nach der Häufigkeit der Flusskrümmungen auch in bezug auf die Reisegeschwindigkeit den bekannten Konstruktionen gleichwertig bzw. überlegen ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schubzug aus zwei oder mehr schwimmenden Fahrzeugen, wobei jeweils zwei Fahrzeuge mit einer Kopplung verbunden sind, welche die Enden der jeweiligen Fahrzeuge zwangsweise seitlich führt und ein Abknicken des Schubzuges und ein gegenseitiges Versetzen der jeweiligen Fahrzeugenden zulässt, dadurch gekennzeichnet, dass in der abgeknickten Stellung im Bereich der jeweiligen Kopplung das vordere Ende des hinteren Fahrzeuges gegenüber dem hinteren Ende des vorderen Fahrzeuges in Richtung des Krümmungsmittelpunktes versetzt ist.