DE558427C - Antriebs- und Steuervorrichtung fuer Wasserfahrzeuge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Wasserfahrzeuge mit Schaufelpropellern, deren . Schaufeln während der Umdrehung des Rades relativ zu diesem um ganz oder annähernd parallele Schaufelachsen schwingen und die vom Wasser stets vollständig und vorwiegend normal zur Schaufelachse beaufschlagt werden, und bezweckt die Steuerung der Propeller. Bei Schaufelradpropellern dieser Art kann die Relativbewegung der Schaufeln gegen das Rad im Betrieb nach Größe und Phase geändert werden, wodurch die erzeugte Schubkraft einerseits auf verschiedene Größen, anderseits nach jeder beliebigen Richtung der achsnormalen Ebene eingestellt wird.

Hierbei wird gewöhnlich das Bewegungsgesetz aller Schaufeln gemeinsam auf unmittelbare oder mittelbare Weise von einem zentralen Organ beherrscht, im nachstehenden

ao der Kürze halber einfach als das Steuerzentrum bezeichnet, das baulich sehr verschiedenartig gestaltet werden kann. Bei mechanischer Lenkung der Schaufeln besteht dieses Steuerzentrum beispielsweise häufig in einem

»5 Exzenterring, dessen Mittelpunkt verstellt wird. Gemäß der zweifachen Art der Änderungsmöglichkeiten des Bewegungsgesetzes der Schaufeln muß auch das Steuerzentrum eine zweidimensionale Verstellbarkeit besitzen, und zwar kann es beispielsweise aus jener Nullstellung, bei der die Schaufeln keine Relativbewegung machen, nach verschiedenen Richtungen um verschiedene Beträge verschoben werden, wobei die Größe der Verschiebung die Größe der vom Propeller erzeugten Schubkraft und die Verschiebungsrichtung die Richtung der vom Propeller erzeugten Schubkraft beeinflußt.

Es ist weiterhin bekannt, Propeller der beschriebenen Art im Hinterschiff mit ganz oder nahezu vertikaler Achse anzuordnen, wodurch die beiden Verstellmöglichkeiten des Steuerzentrums besondere Wirkungen erzielen. Während nämlich jene Verschiebungskomponente, die die Größe der erzeugten Kraft beeinflußt, eine stetige Verstellbarkeit der Propellersteigerung von »voll voraus« bis »voll zurück« bedeutet, bewirkt die Möglichkeit einer Richtungsänderung der Schubkraft (d. i. also die Möglichkeit, den Propellerstrahl um die vertikale Achse des Propellers zu schwenken) eine ganz besonders vorteilhafte Steuerfähigkeit des Fahrzeuges.

Gemäß der zweifachen Verstellbarkeit müssen auch im Steuerhaus zwei Betätigungseinrichtungen vorhanden sein, deren jede zur Ausführung einer der beiden Verstellkomponenten dient. Dabei kann natürlich die zweidimensionale Verstellbarkeit zunächst in ganz beliebige Komponenten aufgeteilt werden.

Es war hierbei naheliegend und ist bereits ausgeführt worden, mittels der einen Betätigungseinrichtung, die man etwa Steigungshebel nennen könnte, die Relativbewegung der Schaufeln gegen das Rad nur hinsichtlich ihrer Größe zu beeinflussen, während die zweite Betätigungseinrichtung, das Ruderrad,

die Phasenlage der Relativbewegung beeinflußt, d. h. die Punkte von Extremstellungen, Nullstellungen usw. der Schaufelbewegung hinsichtlich ihrer Richtung zum Schiffskörper bestimmt. Diese Zuordnung kann besonders klar erläutert werden durch die Betrachtung eines bestimmten Betriebszustandes des Propellers, beispielsweise des Betriebes am Stande (bei stillstehendem Schiff) mit einer gegebenen Propellerdrehzahl; dann entspricht jeder Stellung des Steigungshebels eine bestimmte Größe der erzeugten Schubkraft und jeder Stellung des Ruderrades eine bestimmte Richtung der Schubkraft. Die beiden Betätigungseinrichtungen (Steigungshebel und Ruderrad) beeinflussen demnach die erzeugte Schubkraft hinsichtlich je einer Komponente eines Polarkoordinatensystems.

Diese Anordnung hat gewisse Mangel, deren wichtigster darin besteht, daß bei Nullstellung des Steigungshebels (beispielsweise beim Treiben des Schiffes vor dem Anlegen an einer Landungsbrücke) eine Betätigung des Ruderrades wirkungslos bleibt. Weiterhin verlangt bei Hafenmanövern der Übergang von jener Stellung der Betätigungseinrichtungen, die eine Drehung des Schiffes um die eigene Achse bewirkt, auf einen Impuls nach vorwärts oder rückwärts ziemlich umständliehe und nicht ganz einfach zu überblickende Bedienungsmanöver am Steigungshebel und am Ruderrad.

Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Mängel dadurch, daß eine solche Verbindung der beiden im Steuerhaus vorhandenen Betätigungseinrichtungen mit dem Propeller oder mit den Propellern geschaffen wird, daß die Betätigung des einen Organs, das man in diesem Falle etwa Fahrthebel nennen kann, stets vorwiegend die Kraftkomponente in der Längsrichtung des Schiffes, die Betätigung des Ruderrades hingegen stets vorwiegend die querschiffs gerichtete Kraftkomponente beeinflußt. In dem betrachteten Beispiel des Betriebszustandes bei stillstehendem Schiffe würde demnach die Verstellung des Fahrthebels allein <eine Vorwärts- und Rückwärtskraft, die Betätigung des Ruderrades allein eine Seitwärtskraft hervorrufen und letzteres auch bei Nullstellung des Fahrthebels. Die zweidimensionale Verstellung der Kraftwirkung wird also auf die beiden Betätigungsorgane nicht mehr nach Polarkoordinaten, sondern erfindungsgemäß nach Cartesischen Koordinaten aufgeteilt.

Wenn man beispielsweise ein Steuerzentrum der eingangs beschriebenen Art anordnet, bei dem die Größe der Verstellung aus einer Nullage das Ausmaß der Schaufelbewegung und die Richtung der Verstellung die Bewegungsphase bedingt, so soll das eine Betätigungsorgan auf der Steuerbrücke nicht mehr, wie bisher bekannt, die Verstellungsgröße und das andere Organ die Verstellungsrichtung des Steuerzentrums beherrschen, son- dem jede der beiden Betätigungseinrichtungen soll je eine von zwei rechtwinklig aufeinanderstellenden Verschiebungskomponenten des Steuerzentrums bewirken. Für den Umfang der Erfindung ist die konstruktive Ausbildung der Schaufellenkung und der Verbindung mit den Propellern ohne Belang; wesentlich ist nur die Anordnung einer solchen Verbindung zwischen Steuerbrücke und Propellern, daß die Betätigung des einen Organs (des Fahrthebels) stets vorwiegend die Längsschiffkomponente und die Betätigung des anderen Organs (des Ruderrades) stets vorwiegend die Querschiffkomponente der Schubkraft einzustellen gestattet.

Damit wird erreicht, daß das Fahrzeug seine volle Steuerfähigkeit auch dann beibehält, wenn man keinen Vortrieb bewirken will und den Fahrthebel daher in Nullage stellt (beispielsweise während des Treibens) und daß man mit ganz geringen Bewegungen an Fahrthebel und Ruderrad dem Fahrzeuge einen Schlag vorwärts oder zurück und einen Schlag seitwärts unabhängig voneinander oder auch gleichzeitig erteilen kann. Überdies ist die Verstellung des Steuerzentrums in dieser neuen Art mit einfacheren konstruktiven Mitteln ausführbar.

Eine besonders übersichtliche und gefühlsmäßig leicht zu. beherrschende Steuerung ergibt sich dann, wenn die beiden Betätigungseinrichtungen so angeordnet werden, daß jede Handbewegung des Steuermanns eine nach Richtung und Größe entsprechende Kraftwirkung und Bewegung des Fahrzeuges verursacht, also beispielsweise eine Vorwärtsbewegung des Fahrthebels eine Vortriebskraft entsprechender Größe und eine Drehung des Ruderrades eine drehende Kraft entsprechender Richtung und Größe. Die Seitensteuerung wird dabei besonders übersichtlich bei ganz oder vorwiegend vertikalachsiger Anordnung des Ruderrades, da dann das Schiff sich dem gedrehten Ruderrade stets nachzudrehen sucht, und dies unabhängig davon, ob die Schubkraft nach vorwärts oder rückwärts eingestellt ist und ob das Schiff augenblicklich voraus- oder zurückläuft.

Ähnliche Arten der Steuerung, bei denen Impulsbewegung und gesteuerte Bewegung einander nach Größe und Richtung entsprechen, sind in anderen Zweigen der Technik bekannt (etwa im Kranbau). In der Anwendung auf Wasserfahrzeuge der eingangs beschriebenen Art ergeben sich aber besondere iao Wirkungen, die am klarsten erkennbar werden, wenn man beispielsweise die Steuer-

bewegungen vergleicht, die beim beschreiben eines Rückwärtsbogens einerseits am horizontalachsigen Ruderrade eines Fahrzeuges der bisher bekannten Art, andererseits am vertikalachsigen Ruderrade einer erfindungsgemäßen Steuerung auszuführen sind.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ίο i. Antriebs- und Steuervorrichtung für

   Wasserfahrzeuge, welche von Schaufelradpropellern angetrieben werden, deren Schaufeln während der Umdrehung des Rades relativ zu diesem um ganz oder nahezu parallele Schaufelachsen schwingen und vom Wasser stets vollständig und vorwiegend normal zur Schaufelachse beaufschlagt werden, gekennzeichnet durch zwei getrennte Betätigungseinrichtungen (Fahrthebel und Ruderrad), welche mit dem Propeller oder mit mehreren Propellern in solcher Wirkungsverbindung stehen, daß durch die Verstellung der ersten Betätigungseinrichtung (z. B. des Fahrthebels) unabhängig von der Stellung des zweiten Organs vorwiegend die Schubkraftkomponente in Schiffsrichtung und durch die Verstellung der zweiten Betätigungseinrichtung (z. B. des Ruderrades) unabhängig von der Stellung des ersten Organs vorwiegend die Schubkraftkomponente in Ouerschiffsrichtung eingestellt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der Betätigungseinrichtungen, daß jeder Verstellung der Betätigungseinrichtung ohne Rücksicht auf den Bewegungszustand des Fahrzeuges eine gleichsinnige, zur Größe und Richtung proportionale Kraftwirkung auf das Fahrzeug entspricht.