Einrichtung zum Steuern von Schiffen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein richtung zum Steuern von Schiffen. Der Er findung gemäss dient zur Verstellung des Hauptruders mindestens ein Hilfsruder.
In der Zeichnung sind einige beispiels weise Ausführungsformen der Einrichtung gemäss der Erfindung veranschaulicht. Beim Beispiel nach Fig. 1 ist an der hintern Kante des freibeweglichen Hauptruders 1 das Hilfs ruder 2 auf einer senkrechten Achse 3 fest angeordnet. Es wird von einer auf der Haupt ruderachse sitzenden Scheibe 4 mittelst Seil- oder Kettenzuges 5 und Scheibe 6 betätigt.
Wird das Hilfsruder 2 aus der Mittellage verstellt, so erhält es Druck aus der Strömung und bewegt infolge seiner Hebelwirkung das egentlich teuerru ist bei diesem Beispiel so angeordnet, dass es lediglich unter dem Einfluss der auftreten den Wasserdrücke frei um seine Drehachse und unabhängig von derselben bewegt wird Die Wirkung der Einrichtung kann nun dadurch gesteigert werden, dass das Hilfs ruder, das die Bewegung des Hauptruders be wirkt, seinerseits durch ein oder mehrere noch kleinere Hilfsruder bewegt wird.
Diese Hintereinanderschaltung von Hilfsflächen rudern kann noch weiter ausgebildet werden, so dass das eigentliche Steuerruder durch eine Stufenfolge von immer kleiner werdenden Hilfsrudern betätigt wird, so dass theoretisch auch bei den grössten Schiffen nur ein Hilfs steuerdrehmoment von einigen Centimeter- gramm notwendig ist.
Das Hilfsruder kann auch in einigem Ab stand von der Hinterkante des Hauptruders angeordnet sein, wie dies Fig. 2 zeigt, wo 1 a das Hauptruder, 2 das Hilfsruder ist.
Unter Umständen kann vorn und hinten je ein Hilfsruder angeordnet sein; es kann in einem Ausschnitt der Hauptruderfläche liegen, kann aber auch an dieser in einer Ver längerung oder seitlich davon angelenkt, be ziehungsweise durch Hebelarme mit dem Hauptruder verbunden sein.
Die meisten bisher vorgeschlagenen oder erprobten Steuermaschinen sind komplizierte Einrichtungen, die ein grosses Gewicht auf weisen und zum Teil teure Maschinen er fordern, deren Betriebssicherheit nur eine be schränkte sein kann. Im Folgenden ist eine Einrichtung be schrieben, die das Hauptruder selbsttätig in die Lage bringt, welche der vom Führer je weils eingestellten Stellung des Steuerrades entspricht.
Fig. 3 zeigt ein hinten am Hauptruder angeordnetes Hilfsruder. Das freibewegliche Hauptruder 1 b trägt auf der unabhängig drehbaren Achse 7 einen Zahnsektor 8, der mit einem am Ruder drehbar befestigten Zahnsektor 9 im Eingriff ist. Dieser ist auf einer Seite mit einem Querarm 10 auf der Achse des Hilfsruders 2 b durch eine Stange 11 gelenkig verbunden.
Der Steuervorgang ist nun folgender: Wird durch das Steuerhandrad oder der gleichen der Sektor 8 zum Beispiel um zwei Grad verschwenkt, so wird, wenn die Durch messer der Zahnsektoren 8 und 9 zum Bei spiel im Verhältnis 4:1 zueinander stehen, der kleinere Zahnsektor 9 und damit auch das mit ihm verbundene Hilfsruder 2 b um acht Grad verschwenkt.
Dieses kommt dadurch unter Druck und verschwenkt das Hauptruder 1 b. Die Be wegung des Ruders 2 b gegenüber dem Haupt ruder 1 b kann durch einen Anschlag eine Höchstgrenze erhalten. Da aber der Zahn sektor 9 sich dabei an dem Zahnsektor 8 ab rollt, wird beim Verschwenken des Haupt ruders das Hilfsruder selbsttätig nach seiner Anfangsstellung hin gedreht, und zwar so weit, bis die Kräfte im Gleichgewicht sind.
Dieselbe Erscheinung wäre auch ein getreten, wenn man das Verhältnis zwischen den beiden Durchmessern der Zahnsektoren auf den Wert 1 gebracht hätte. Auch in einem solchen Falle erfolgt bei einem Aus schlage des Hauptruders ein Zurückdrehen des Hilfsruders. Das Verhältnis der Durch messer der Zahnsektoren von zum Beispiel 1 : 4 ist aus folgenden Gründen gewählt wor den: Diese Einrichtung soll nämlich verhin dern, dass die Steuerruder die einmal erreichte und erwünschte Stellung verlassen.
Will näm lich das Hauptruder aus der ihm zugewiesenen Stellung, beispielsweise auch aus der Null stellung, eine unbeabsichtigte Bewegung aus- führen, die durch zufällige Einflüsse (Strö mung, Schiffsbewegung und dergleichen) hervorgerufen wird, so wirkt das Hilfsruder diesen unbeabsichtigten Bewegungen des Haupt ruders selbsttätig entgegen, da bei einer klei nen Bewegung des Hauptruders das Hilfs ruder unter den Druck der Strömung ge bracht wird und infolge der Übersetzung zum Beispiel bei 1 Grad Bewegung des Haupt ruders eine Gegenbewegung des Hilfsruders von einem Vielfachen der der Gradzahl her vorgerufen wird. Das Hilfssteuer wird also um diesen Winkel gegen die Lage verstellt, welche es einnahm, als die falsche Bewegung eintrat.
Durch diese Einrichtung wird also die Bewegungsfreiheit des Hauptruders, so weit unbeabsichtigte Bewegungen in Frage kommen, eine sehr beschränkte. Das Ruder wird mit grosser Genauigkeit die Stellung er reichen und beibehalten, welche ihm angewie sen wird.
Auch hier kann das Hilfsruder seinerseits wieder durch ein noch kleineres Hilfsruder gesteuert werden, das über die Achse des Hauptruders, über dieses selbst und über die Achse des ersten Hilfsruders hinweg betätigt werden kann. Dies zeigt beispielsweise Fig. 4. Hier ist durch die hohle Achse 12 des Haupt ruders 1 c eine Welle 13 geführt, die durch Zahnräder 14, 15 mit der Welle 16 gekuppelt ist, die durch die Hohlachse 17 des ersten Hilfsruders 2 c geführt ist und durch Zahn räder 18, 19 auf die Achse des zweiten Hilfs ruders 20 c wirkt. Das Hauptruder 1 c und das erste Hilfsruder 2 c sind frei beweglich; das zweite Hilfsruder 20 c ist fest mit einem Zahnrad 19 verbunden und wird somit direkt von der Welle 13 aus gesteuert.
Wird es zum Beispiel nach Backbord umgelegt, so be wirkt es ein Verschwenken des ersten Hilfs ruders 2 c nach Steuerbord und dadurch das Umlegen des Hauptruders. 1 c nach Backbord.
Statt des Zahnsektors, Fig. 3, oder der Zahnradkupplungen, Fig. 4, können auch Hebelgelenke, Seil- oder Kettenzüge oder andere Übertragungsorgane Anwendung fin den. Eine Seilzugübertragung zeigen Fig. 5 und 6 in Aufriss und Grundriss. Auf einer Steuerachse 21 sitzt eine Seilrolle 22, auf einer zweiten Steuerachse 23 sitzen die Rollen 24 und 25 und auf der Achse des zweiten Hilfsruders 20d sitzt die Rolle 26. Um die Rollen 22 und 24 ist ein gekreuztes Seil 27 und um die Rollen 25 und 26 ein gekreuztes Seil 28 gelegt.
Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 7. Hier ist der Seilzug 29 von der Rolle 30 der Hauptsteuerwelle 31 durch Leit- rollen 32, 33 direkt durch die Hohlachse des ersten Hilfsruders 2 e zur festen Rolle 34 des zweiten Hilfsruders 20 e und über Leit- rollen 35, 36 zur Rolle 30 zurückgeführt. Bei dieser Einrichtung ist, im Gegensatz zu den Einrichtungen, wie sie in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht sind, eine Drehung des grö sseren Hilfsruders ohne Einfluss auf das klei nere, weil der Seilzug, der in der Achsrich tung des grösseren Hilfsruders geführt ist, in Ruhe bleibt.
Dagegen wird das kleinere Hilfsruder verstellt, wenn das Hauptruder verstellt wird, weil sich jetzt das mit dem Hauptruder bewegte Seil auf der Rolle 30 abwälzt. - Fig. 8 zeigt die Führung des zur Steue rung verwendeten Seilzuges durch die hohle Hauptruderachse bei Verwendung eines Hilfs ruders. Das Seil 37 ist oben eingeführt und über im Hauptruderkörper 1 f angeordnete Leitrollen 38 und 39 und die Rolle 40 ge führt, die zur Verstellung des Hilfsruders 2 f dient. Bei dieser Anordnung findet bei einem Ausschlage des Hauptruders eine Rückfüh rung des Hilfsruders nicht statt. Auch wirkt das Hilfsruder unerwünschten Ausschlägen des Hauptruders nicht entgegen.
Diese Aus führungsform, die sich durch grosse Einfach heit auszeichnet, ist im besonderen dann brauchbar, wenn störende Einflüsse auf das Ruder nicht zu erwarten sind.
Die Betätigung des Hilfsruders kann di rekt von der Steuermannsbrücke aus mit me chanischen Mitteln erfolgen. Sie kann aber auch indirekt unter Einschaltung von durch Flüssigkeit, Elektrizität etc. angetriebenen Vorrichtungen erfolgen. Die Kraftübertra gung kann bis zu einem Hilfsruder durch geführt sein; sie kann aber auch nur eine auf dem Hauptruder angeordnete Vorrichtung betätigen, die zweckmässig selbstsperrend aus geführt ist, und die dann mittelst einer der oben beschriebenen mechanischen Übertra gungen ihrerseits das Hilfsruder verstellt.
Man kann mit der Hauptruderachse auch zwei Kontakte oder Kontaktreihen kuppeln, zwischen denen ein Schaltzeiger steht, bei dessen Einstellung auf die eine Kontakt reihe zum Beispiel ein im Hauptruder ange ordneter Motor angelassen wird, der das Hauptruder durch Vermittlung des Hilfs ruders in der Richtung verschwenkt, in der der Zeiger gedreht worden war. Indem das Hauptruder die richtige Stellung erreicht, dreht es gleichzeitig auch die Kontaktreihe unter dem Zeiger fort, so dass dieser nun wie der in der Mittellage steht und der Motor ausgeschaltet ist. Das Schema einer solchen Einrichtung gibt Fig. 9. Hier ist 1 g das Hauptruder; 2 g das Hilfsruder, 42 die Haupt steuerwelle, 43 der darauf sitzende Zeiger- 44 und 45 die beiden Kontaktreihen.
Statt des Motors kann auch ein Magnet, statt der elektrischen Einrichtung auch eine pneuma tische oder hydraulische verwendet werden.
Für gewisse Zwecke, zum Beispiel für Flussschiffe, kann es wertvoll sein, denn Hauptruder je ein Hilfsruder zum Steuern nach Backbord und ein Hilfsruder zum Steuern nach Steuerbord zuzuteilen. Auch kann man zum Beispiel aus Sicherheitsgrün den mehrere gleichwirkende Hilfssteuer in einer Ebene übereinander oder in verschiede nen Ebenen anordnen, wie dies in Fig. 10 bezw. 11 schematisch angedeutet ist, wo 1 h das Hauptruder und 2, 2 i und 2 h bezw. 2 1, 2 m und 2 n die Hilfsruder darstellen. Aber auch das Hauptruder kann in mehrere übereinanderliegende Teile 1 o, 1 p und 1 r unterteilt sein, von denen jeder durch ein Hilfsruder 2 o, 2 p und 2 r betätigt wird (Fig. 12).
Man kann zweckmässig sowohl das Haupt wie das Hilfsruder ausbalancieren. In die- sem Fall ist eine Ausbildung von Vorteil, wie sie Fig. 13 beispielsweise für das Hilfs ruder zeigt. Hier tritt die Vorderkante des Hilfsruders 2 S bei dessen Verschwenkung nicht aus dem Profil des Hauptruders 1S heraus. Um das Eindringen von Fremdkör pern zwischen Haupt- und Hilfsruder zu ver meiden, sind die Seitenwände des Haupt ruders 1S über die Hinterkante hinaus ver längert, wie dies bei 48 angedeutet ist, wo bei die Verlängerungen zweckmässig siebartig ausgebildet sind.
Ist nun das Ruder, das von dem Hilfs ruder verstellt ist an sich balanciert, so ist zunächst beim Anfang der Steuerbewegung aus der Nullage heraus die Verstellkraft, die das Hilfsruder auszuüben hat, verhältnismässig gering; bei starker Verstellung jedoch ver schiebt sich der Druckmittelpunkt des für die Nullage balancierten Ruders nach hinten, so dass nunmehr dem Verstellmoment des Hilfs ruders ein Druckmoment des Hauptruders entgegenwirkt. Um diesen Nachteil zu be seitigen, kann man die Drehachse des Haupt ruders so legen, dass das Hauptruder, wenn kein Hilfsruder vorhanden wäre, bis in die Nähe der Hartlage oder auch noch in dieser selbst als überbalanciert zu gelten hätte.
Durch das Hilfsruder 2 t (Fig. 14) wird bei einer solchen Anordnung nicht nur die Über- balancierung aufgehoben, sondern auch die Steuerwirkung des Hauptruders 1 t ver bessert. Eine besondere Art der Balancierung des Haupt- und Hilfsruders zeigen Fig. 15 und 16. Hier ist die Balancefläche 49 vom Ru der 1 u getrennt und mit ihr durch Arme 50 verbunden, während die übliche, einen Teil des Ruderkörpers bildende Balancefläche nur einen kurzen Hebelarm hat, wird dank der längeren Arme 50 hier die gleiche oder eine stärkere Wirkung mit einer kleineren Ba lancefläche erzielt. Ausserdem spielt die Wan derung des Druckmittelpunktes auf der schmalen Balancefläche nur eine geringe Rolle, und dadurch wird die Wirkung der Druckmittelpunktverschiebung für das ganze Ruder verkleinert.
Diese günstige Wirkung, dass die Wirkung der Verschiebung des Druck mittelpunktes verringert wird, kann auch wertvoll sein für Ruder, bei denen ein Hilfs ruder nicht angeordnet ist, weil auch hier ein für die Nullage balanciertes Hilfsruder in einem grösseren Schwenkungsbereich ba lanciert bleibt. Bei der Anordnung nach Fig. 17 sind auf jeder Seite des (in punktierten Linien in der Hartlage dargestellten) Hauptruders 1 v Balanceflächen 51, 52 mittelst langer, schrägstehender Hebelarme angeordnet. Die Balanceflächen sind hier einseitig derartig profiliert, dass sie bei der Mittellage des Haupt ruders eine konvexe Fläche nach der Haupt mittelebene zuwenden. Infolgedessen bietet in der Hartlage die eine Balancefläche 51. der Strömung einen ungewöhnlich hohen Wi derstand, unterstützt die Verschwenkung des Ruders und hält es in der Hartlage fest.
Die andere Balancefläche kommt dabei in eine Stellung, in der sie der Strömung einen geringen Widerstand bietet und dementspre chend von der Strömung nur ein geringer Druck auf sie ausgeübt wird. Auf ihrer kon vexen Seite wird ein Unterdruck, auf der konkaven Seite ein Überdruck erzeugt. Die Resultante dieser Drucke liegt so, dass auch diese Fläche dazu beiträgt die Verstellung des Ruders zu erleichtern und das Ruder in der Hartlage zu halten.
Die Balanceflächen können aber auch an ihren Hebelarm angelenkt sein und durch Lenker gesteuert werden, die einerseits am Schiff oder Hauptruder, anderseits an der Balancefläche selbst oder an einem sie be einflussenden Anschlag eingreifen. Fig. 18 veranschaulicht. eine solche Ausführungs form, bei der die Balanceflächen 54 dreh bar an Armen 55 des Hauptruders 1 2v sitzen und bei dessen Vermittlung eines Hilfsruders 2 ?-v bewirkter Drehung durch die an Lenkern 56 angelenkten Anschläge 57 in einer Rich tung mitgenommen werden, in der andern Richtung parallel zur Strömung sich ein stellen. Was hier für Balanceflächen beschrieben wurde, kann mit besonderer Wirkung auch auf die Hilfsruder angewendet werden. Fig.
19 und 20 zeigen zwei Anordnungen, bei denen die Hilfsdruckfläche herangezogen wird, um mit ihrer Hilfe auf den bei der Verstellung des Ruders auftretenden Wasser druck einzuwirken. Das Hilfssteuer ist an das Schiff angelenkt. Hauptruder und Hilfs ruder werden gleichzeitig verstellt. Das Hilfs ruder erleichtert die Steuerarbeit, die zur Verstellung des Hauptruders erforderlich ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 19 ist das Hilfsruder 2 x durch einen Lenker 58 mit dem Schiffskörper 60 verbunden und wird, wenn das Hauptruder 1 x nach Steuer bord umgelegt wird, seinerseits nach Back bord verschwenkt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 20 wird die Kupplung mit dem Schiffskörper durch einen Seilzug 61 bewirkt, der sich an festen Scheiben 62, 63 des Schiffs körpers 60 und des Hilfsruders 2 y auf- oder abwickelt.
In beiden Fällen bewirkt die ent gegen der Verschwenkung des Hauptruders selbsttätig erfolgende Einstellung des Hilfs ruders 2 x bezw. 2 y eine Beschleunigung und Erleichterung der Verschwenkung des Hauptruders 1 x bezw. 1 y.
Man kann die Wirkung des Hilfsruders vervollkommnen, wenn man quer zum Ruder in der Hauptsache wagrechte Flächen anord net, und zwar am Ruder selbst oder über bezw. unter demselben. Solche Anordnungen sind beispielsweise schematisch in Fig. 21 und 22 im Schaubild und in Seitenansicht veranschaulicht. Das Hauptruder 1 z trägt als obere und untere Begrenzung weit aus ladende Flächen 64; kleinere Flächen 65 sind über und unter dem Ausschnitt des Hauptruders angeordnet, in dem sich das Hilfsruder 2 7 dreht. Die Flächen 64 kön nen auch am Schiffskörper, die Flächen 65 am Hilfsruder sitzen.
Die Wirkung dieser Schutzflächen ist nun folgende: Wie bereits oben beschrieben ist, entsteht bei der Verstellung des Hilfsruders auf der konkaven Seite ein Überdruck, auf der kon- veen Seite ein Unterdruck, wodurch das Rudersystem verstellt wird. Dieser Über druck nimmt nun nach dem Rande hin in folge des Einflusses der Randwirbel rasch ab.
Die Ausbildung der Randwirbel wird nun verhindert bezw. in eine Strömungszone verlegt, die die Ausbildung des Verstellungs- druckes nicht mehr beeinflusst; dieser kann sich voll ausbilden, die Wirkung des Hilfs ruders wird eine kräftige.
Da das Hauptruder frei um seine Achse schwingt, kann diese gegenüber dem Schiff feststehen und ein am Schiff fester Kon struktionsteil sein. So ist bei der in Fig. 23 dargestellten Ausführungsform eine feste Achse 70 zwischen Schiffskörper und Steg 71 angeordnet. Die Verstelleinrichtung kann beispielsweise als Fetten- oder Seilzug um eine Kettenrolle geführt sein, die auf dem Steg 71 drehbar angeordnet ist.
Eine besondere -vorteilhafte Ausbildung kann die feste Achse durch Zusammenbau mit dem Schiffskörper erfahren, wie dies Fig. 24 im Längsschnitt und Fig. 25 in Rück ansicht zeigen. Hier bildet die Achse 72 einen Zapfen, der mit breiter Basis aus dem Schiffskörper herauswächst. Um ihn dreht sich auf Kugellagern 73 das Hauptruder 1 _!. Zur Bewegung des Hilfsruders 2 A ist durch eine Längsbohrung des Zapfens 72 die Steuer welle 74 hindurchgeführt, die mittelst Steuer gestänges 75 das Hilfsruder beeinflusst.
Eine weitere Ausführung dieser Kon struktion tveranschaulicht Fig. 26, in der durch die Bohrung des Zapfens 76 eine Hohl achse 77 und die Steuerwelle 78 hindurch geführt ist.
Wird die Hohlachse 77 mittelst der Lap pen 79 mit dem (nicht dargestellten) Haupt ruder verbunden, so kann dieses mit Hilfe der Hohlachse unmittelbar gesteuert werden. Die Bewegung .des Hauptruders kann mit Hilfe der Hohlachse nach oben geleitet wer den und dort auf Getriebe, Schalter und der gleichen einwirken. Anderseits kann durch die Hohlachse hindurch mittelst der Welle 78 die Bewegung vom Schiffsinnern auf das sich am untern Ende der Welle befindliche Zahn rad übertragen und von diesem aus in einer der oben beschriebenen Weisen auf das ffilfs- #;teuer geleitet werden. Das Hilfssteuer kann somit zur Verstellung des Hauptsteuers heran gezogen werden.
Zum Schutz für die Hilfsruder 2111 kann man quer zur Ruderebene Schutzflächen am Hauptruder 1 M anordnen, wie dies zum Bei spiel Fig. 2.7 und 28 im Aufriss und Grund riss zeigen. Hier überragen die Flächen 10() die Hilfsruder 211T derart, dass diese gegen mechanische Störungen weitgehend geschützt sind.
Bei der Einrichtung nach Fig. 29 er strecken sich die Schutzwände 101 nur seit lich der Hilfsruder, sind aber auch am er sten für das zweite Hilfsruder usw. vor gesehen.
Vertikal zwischen ihnen angeordnete Schutzflächen 102, die aber auch als Leit flächen dienen können, vervollständigen den Schutz der Hilfsruder.
Bei der Einrichtung nach Fig. 30 trägt das Hauptruder schräge Arme 103 mit ver tikalen Leitflächen 104; an diesen sitzen verstellbare Flächen 105, die dem ersten Hilfs ruder am Hauptruder zugeordnet und mit ihm durch Lenker 106 gekuppelt sind. Die Verstellung des Rudersystems geschieht durch. das am Ende des ersten Hilfsruders sitzende zweite Hilfsruder, das somit, gegen Ver letzungen geschützt, zwischen den verstell baren Flächen 105 sitzt. Verstellt das zweite Hilfsruder das erste, so bewegt dieses die Schutzflächen<B>105</B> mit sich, so dass die -zweite Hilfsfläche bei jedem Steuerausschlag gewis sermassen innerhalb eines Kanals mit paral lelen Wänden liegt.
Zu weiterem Schutz dienen Stabgitter 107, wagrechte Schutz flächen, die in der Zeichnung fortgelassen ind, verbinden die feststehenden Teile zii einem starren Gerüst.
Die Puder gemäss Fig. 31 und 32 sind als Kastenruder ausgebildet, durch die das Wasser hindurchströmt. In diesem innern Strom arbeiten kleine und empfindliche Hilfs ruder 2 P und 20 P. Das Hauptruder besteht hier aus den drei vertikalen Teilen 1 P und 1 R, die durch wagrechte Schutzflächen 108 verbunden sind. Ein Zellengitter 109 bietet Schutz gegen mit dem Strom durchtretende Schwimmkörper.
Die an dem Hauptruderteil 1 P sitzenden Hilfsruder 2 P und 20 P sind durch freibewegliche, an den Teilen 1 R sit zende Hilfsflächen 110 geschützt, die dem Ausschlag der Hilfsruder folgen, wie wenn sie mit ihnen gekuppelt wären, da. die abge lenkte Strömung sie verschwenkt.
Bei der ähnlichen Ausführungsform nach Fig. 32 sind zwischen den drei Hauptruder teilen 1 Q noch zwei in bezug auf die Haupt ruderteile feste Leitflächen<B>111</B> mit Hilfs ruder 2 Q 1 angeordnet, die mit dem an der mittleren Ruderfläche festen Hilfsruder 2 Q 1 durch Lenker 112 gekuppelt sind.
Das mittelst Hilfsruders betätigte Haupt ruder eignet sich ganz besonders auch als Bugruder (Fig. 33).
Zum Schutz gegen Einfrieren der Hilfs ruder und des Getriebes können die Haupt ruder mit Dampfheizung oder elektrischer Heizung versehen sein.
Um die schnelle Wirksamkeit des Hilfs ruders bei kleinen Ausschlägen zu erhöhen, kann man ihm eine Form geben, wie zum Beispiel in den Fig. 34 und 35 veranschau licht ist. Hier besteht die Ruderfläche aus zwei um einen kleinen Winkel gegeneinander versetzten Teilen 115 und 116. In Fi. g 34 ist zwi- schen den beiden
Teilen 115,116 eine Querfläche <B>1.17</B> zur Vermeidung der Wirbelbildung ein geschaltet. In der Normalstellung stehen die beiden, unter einem Winkel gegeneinander versetzten Teile<B>115</B> und 116 .der Hilfsruder- fläche unter dem gleichen, aber entgegen gesetzten Winkel zur Fahrt- und Schiffs richtung. Dieser Winkel soll beispielsweise für jede Fläche 3 betragen, so dass die Flä chen miteinander einen Winkel von 6 bil den.
Wird jetzt das Hilfsrudler um einen kleinen Winkel um seine Achse gedreht, bei spielsweise um 3 nach Backbord, so nimmt die untere Fläche 116 einen Winkel von 6 gegen die Schiffslängsachse ein, während die obere Fläche 115 sich in der -Richtung der Schiffslängsachse befindet. Das Hilfsruder wirkt also wie ein Hilfsruder von der Grösse der untern Fläche, das um 6 verstellt wor den ist, während die tatsächliche Verstellung nur 3 betrug. Der Druck auf die Hilfs fläche wächst somit mit der Verstellung, zu mal bei kleinem Winkel, sehr schnell an, da einer Drehung um kleine Winkel eine schnelle Drucksteigerung entspricht.
Soll das Schiff rückwärts fahren, so kann es mit der Einrichtung gemäss der Erfindung ohne weiteres gesteuert werden. Bleibt hier bei jedoch das Rudersystem in der Lage zum Schiff, die es bei Vorwärtsfahrt einnimmt, so ergibt sich die Schwierigkeit, dass das für Vorwärtsfahrt günstig wirkende Steuerruder bei Rückwärtsfahrt ungünstig wirkt. Diese Schwierigkeit wird dadurch vermieden, dass das Rudersystem so ausgeführt wird, dass es sich im vollen Kreise drehen kann, ohne an dieser Bewegung durch den Schiffskörper und die Steuereinrichtung zur Verstellung des 1lilfsruders behindert zu werden.
Das an der IIauptruderachse lose hängende Rudersystem -wird dann durch die sich in bezug auf das Schiff umkehrende Strömung des Wassers um <B>180'</B> umgelegt. Ist jedoch bei grossen Ru dern die Reibung des Ruders oder des Ge triebes zu gross, so dass das Ruder bei der veränderten Bewegung des Schiffes nicht schnell genug umschlägt, so kann die Um schlagbewegung durch ein an das Ruder an gehängtes Hilfsruder eingeleitet und unter stützt -werden.
Fig. 43 zeigt eine Einrichtung, bei der die Umschlagbewegung des Hauptruders durch ein besonderes Hilfsruder eingeleitet wird. Hier hängt an dem Hauptruder 126 ein vollständig frei bewegliches Schwanz ruder 145, das mit Anschlägen 146 versehen ist.
Bei Vorwärtsfahrt des Schiffes hängt das Schwanzruder lose in der Strömung. Än dert sich aber durch Umkehr der Fahrzeug bewegung die Strömungsrichtung, so genügt eine ausserordentlich kleine Kraft von der beänderten Strömung her (siehe den ge- striehelten Pfeil), um das völlig labil auf- ehängte Schwanzruder zu verstellen, bis es mit einem seiner Anschläge 146 am Haupt ruder anliegt. Der -Ton der Strömung auf das Hilfsruder ausgeübte Druck leitet nunmehr die Drehung des Hauptruders ein, so mass. die ses dann selbst unter den Druck der Strömung gerät und sich völlig in die neue Lage bei Rückwärtsfahrt einstellt.
Die Hilfsfläche kann sehr klein ausgeführt werden, weil sie dem Hauptruder nur einen Anstoss für die Umkehr in die neue Ruder lage geben soll.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, zur Unterstützung der Umschlagbewegung des Hauptruders ein besonderes Hilfsruder zu verwenden, es kann auch das Hilfsruder wer-. wendet werden, das zur Steuerung des Haupt ruders dient.
Ein Ausführungsbeispiel einer Ruder einrichtung, die mit der Bewegungsänderung des Schiffes selbsttätig umklappt, ist in Fig_. 36 veranschaulicht. Bei dieser Anordnung ist 125 der Bug oder das Heck eines Fahrzeuges, je nachdem das Ruder vorn oder hinten an geordnet ist. 126 ist das Hauptruder, 127 das Hilfsruder. Der Antrieb des Hilfsruders er folgt wieder durch die Achse 128 des Haupt ruders. Die Achse des Hilfsruders ist ein seitig, das heisst nach -der Vorderkante des Hilfsruders hin verschoben angeordnet. Hin terkante des Hauptruders und Vorderkante des Hilfsruders sind in einem Abstand ange ordnet, durch den sich der Schwanz bezw. der Kopf des Hilfsruders bewegen kann.
Der Antrieb des Hilfsruders erfolgt beispielsweise durch einen Elektromotor 129, der die Achse 130 über eine selbstsperiwende Übersetzung antreibt. Durch die gegelradsätze 131, 132, 133, 134 wird die Bewegung des Antriebes auf das Hilfsruder übertragen. Zur Verstel lung des Hauptruders wird der Antriebs motor 129 in Gang gesetzt; er verstellt das Hilfsruder 127 gegen die Strömung. Es tritt hierbei eine Verstellkraft auf das Hauptruder auf, so dass durch eine verhältnismässig kleine Fläche und kleine Antriebskraft auch ein grosses Hauptruder verstellt werden kann.
Stellt sich nun, wie oben beschrieben, bei Rückwärtsbewegung des Fahrzeuges das Hauptruder selbsttätig oder mit Hilfe des Hilfsruders der neuen Fahrtrichtung entspre- chend um, so wälzt sich das Kegelrad 132 auf dem Kegelrad 131 ab. Das Hilfsruder <B>127</B> dreht sich stetig um seine Achse, bis es die neue Lage erreicht. Die Übersetzung der Ii.egelradgetriebe -wird so eingerichtet, dass (las Hilfsruder in der neuen Lage des Haupt ruders wieder die richtige Lage einnimmt.
Da. das Hauptruder eine Bewegung von 180 gegen seine Normallage in der einen Fahrt richtung ausführt und das Hilfsruder durch das Getriebe mit dem Hauptruder gekuppelt ist, wird es, um wieder in der richtigen Lage zitin Hauptruder zu stehen, relativ zur ur sprünglichen Normallage eine ganze Anzahl von Umdrehungen, vermehrt um<B>180,</B> aus führen müssen.
Da das Hauptruder selbst, wie erwähnt, eine Umdrehung um<B>1.80</B> aus führt, muss das Getriebe zwischen Ilaupt- ruder und Hilfsruder so ausgeführt sein, dass wiihrend einer halben Umdrehung des Haupt ruders das Hilfsruder relativ zum Haupt ruder eine ganze Zahl von Umdrehungen aus führt. Die Übersetzung des Getriebes muss also eine geradzahlige sein.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die Verbindung zwischen Hauptruder und Hilfsruder so angeordnet, dass bei un erwünschten Bewegungen des Hauptruders < las Ililfsruder sich selbsttätig in eine solche Lage einstellt, welche der unerwünschten Be wegung entgegenwirkt und das Hauptruder in die richtige Lage zurückführt.
Dreht sich beispielsweise infolge einer unerwünschten Bewegung des Hauptruders dieses so, dass sich seine Hinterkante, in der R.iehtung nach dem Fahrzeuge hin gesehen, nach links bewegt, so bleibt zunächst das Kegelrad 131 in Ruhe, das Kegelrad 132 wälzt sich an dem Rade 131 ab und dreht sich rechts herum. Die gleiche Drehung führt das Kegelrad 133, das mit dem Kegelrad 132 auf einer Achse sitzt, aus und verstellt das Pad 134 derart, dass sich die Hinterkante des Hilfsruders ebenfalls nach links bewegt, sich also in der Zeichnung aus der Zeich nungsebene herausdreht. Die Drehung erfolgt stärker als die Drehung des Hauptruders.
Die Strömung iibt dann auf das Hilfsruder eine solche Kraft aus, da.ss das Moment um die Hauptruderachse das Hauptruder in die Ausgangslage zurückführt. Für die selbst tätige Rückführung muss also das Hilfsruder im gleichen Sinne wie das Hauptruder ver stellt werden, für den eigentlichen Steuer vorgang jedoch in umgekehrtem Sinne.
Wird ein zweites, auf das erste Eilfs- ruder wirkendes Hilfsruder angeordnet, so erfolgt die Bewegung des zweiten Hilfsruder.: umgekehrt wie die des ersten, also bei selbst tätiger Rückführung im entgegengesetzten Sinne zur Hauptruderbewegung, beim eigent lichen Steuervorgang im gleichen Sinne. Werden mehr als zwei Hilfsruder angeordnet, was bei sehr grossen Rudern zweckmässig sein kann, so verhalten sich die ungeraden Hilfs ruder wie das erste, die geraden Hilfsruder wie das zweite.
Stellt sich nun bei der Umkehr der Be wegungsrichtung des Fahrzeuges das Haupt ruder in die umgekehrte Lage, und ist. die -Übersetzung eine geradzahlige, so hat das Hilfsruder ohne weiteres die richtige Lage zum Hauptruder;
es wirkt unerwünschten Bewegungen des Hauptruders, die von der Strömung verursacht werden, entgegen und wird vom Hauptruder, sobald dieses die vor geschriebene Steuerbewegung ausgeführt hat, selbsttätig wieder in die Normalstellung zii- rückgeführt. Ist das Hilfsruder nach vorn und hinten sy mmetriscli ausgeführt und lie-,t die Hilfsruderachse in der Symmetrieachse, wie dies beispielsweise Fig. 37 zeigt, so braucht in diesem Falle die Übersetzung keine geradzahlige zu sein.
Es genügt, wenn sie ganzzahlig ist, da auch bei ungeradzahliger Übersetzung bei einer halben Umdrehung des Hauptruders das Hilfsruder, das, auf das Schiff bezogen, eine halbe Drehung mehr a15 das Hauptruder ausgeführt hat, dann wie der infolge seiner symmetrischen Ausgestal tung die richtige Lage zum Hauptruder ein nimmt.
, Bei dieser Ausführungsform, wie sie durch Fig. 37 veranschaulicht ist, kann man die Vorderkante des Hilfsruders und die Hinter kante des Hauptruders dicht aneinanderlegen. In der Normalstellung, bei der die Vorder kante Hilfsruder dicht an der Hinterkante des .Hauptruders liegt, tritt keine Strömung zwischen den beiden Rudern hindurch. Wird jedoch das Hilfsruder verstellt, so öffnet sich ein Spalt zwischen Hauptruder und Hilfs ruder, und es treten infolge der plötzlich in diesen Spalt eintretenden Strömung erhebliche störende Kräfte auf.
Um nun die Kräfte langsam ansteigen zu lassen, öffnet man den Spalt zwischen der Vorderkante des Hilfs ruders und der Hinterkante des Hauptruders nicht plötzlich auf die ganze Länge der auf einanderfolgenden Kanten, sondern allmäh lich, indem man einer der beiden Kanten, sei es der Hinterkante des Hauptruders oder der Vorderkante des Hilfsruders, die der Hinter kante des Hauptruders gegenüber steht, oder dem ganzen Hilfsruder eine geschweifte, zum Beispiel wellenförmige oder abgestufte, Form gibt, wie in den Fig. 38 bis 40 die Auf sicht auf die Vorderkante des Hilfsruders zeigt.
Bei den Einrichtungen nach den Fig. 36 und 37 war die Einrichtung so getroffen, dass bei einer gleichmässigen Drehung des Hauptruders das Hilfsruder sich ebenfalls gleichmässig .drehte. Eine stetige Bewegung des Hauptruders entsprach somit einer ste tigen Bewegung des Hilfsruders.
Man kann aber auch die Hilfsrudereinrichtung so ge stalten, dass bei einer gleichmässigen Bewe gung des Hauptruders die Bewegung des Hilfsruders ungleichmässig ist, indem bei spielsweise bei der Bewegung des Haupt ruders gleichmässig im Kreise die Verbindung zwischen Hauptruder und Hilfsruder gelöst wird, sobald sich das Hauptruder während der Schwenkung in bezug auf das Schiff um<B>90'</B> gedreht hat und sich also in der Zone befindet, in der es infolge dieser Lage cum Schiff keine Steuerwirkung ausübt.
Zweckmässiger als diese Einrichtungen, bei denen bei stetiger Bewegung des Haupt ruders im einen Umlaufsinne die Verbindung zwischen Hauptruder und Hilfsruder in der unwirksamen Zone aufgehoben wird, sind die Einrichtungen, bei denen bei der Schwenkung des Hauptruders das Hilfsruder in bezug auf das Hauptruder eine pendelnde Bewegung ausführt. Ein Ausführungsbeispiel dieser Ein richtung isiL in den Fig. 41 und 42 dargestellt. 126 ist das Hauptruder,<B>127</B> das Hilfsruder.
Der Antrieb des Hilfsruders ist durch die Achse 128 des Hauptruders geleitet.<B>130</B> ist der elektrisch oder hydraulisch oder durch sonstige geeignete .Kraftmittel betriebene Motor, der mittelst des selbstsperrenden Ge triebes das Zahnradpaar 135, 136 antreibt. Das Zahnrad 136 sitzt auf einer Welle, die mit dem mit dem Ruderkasten beweglichen Getriebekasten 137 fest verbunden ist. Das Zahnrad 136 trägt einen. Zapfen 138, der sich mit dem Stein 139 in einem Schlitze einer Platte 140 bewegt. In diese Platte ist ferner die Zahnstange 141 eingeschnitten, an der sich das Zahnrad 142, das über ein ge eignetes Getriebe das Hilfsruder 127 antreibt, abwälzt.
Wird nun bei der Umkehr der Richtung, zum Beispiel bei .der Rückwärts fahrt, das Hilfsruder geschwenkt, so führt im Anfange der Bewegung des Hauptruders das Hilfsruder eine Bewegung in dem Sinne aus, wie sie bei Vorwärtsfahrt geeignet ist, das Hauptruder in die Normallage zurück zuführen. Nähert sich jedoch das Haupt ruder einem Ausschlage von etwa 45', aus der Normallage für Vorwärtsfahrt, so dreht sich das Hilfsruder in bezug auf das Haupt ruder zurück, führt also eine Pendelbewegung aus und nimmt schliesslich, sobald das Haupt ruder die richtige Lage für Rückwäxtsfahrt erreicht hat, wieder die richtige Lage zum Hauptruder ein.
Wie bereits oben erwähnt, sind die Kräfte zum Antrieb des Hilfsruders klein und dem entsprechend fällt das Zwischengetriebe, be stehend aus dem Getriebekasten 137 mit Zu behör, das in der Zeichnung der Deutlichkeit halber im Verhältnis zum Hauptruder über trieben gross dargestellt ist, ebenfalls klein aus. Es kann also auf der Achse des Haupt ruders fest angeordnet werden.
Es liegt zweckmässig im Innern des Fahr zeuges und trägt den kleinen Antriebsmotor für das Hilfsruder, der sich naturgemäss ge- gen über dem Fahrzeug bei Bewegung des B.uders nicht drehen darf, mit dem Fahrzeug also verbunden sein muss. Da der Getriebe kasten 137 verhältnismässig klein ist und als solcher mit dem Hauptruder bewegt werden kann, ist es ohne weiteres möglich, ihn inner halb des Profils des Hauptruders anzuordnen. Die Antriebswelle des Zahnrades 1.35 -wird dann durch die hohle Ruderachse geführt, während der Antriebsmotor 130 im Schiffs innern so angeordnet ist, dass er an der Dre hung des Ruders nicht teilnehmen kann.
Durch die Anordnung des Getriebekastens im Schiffsruder selbst ergeben sich ausser ordentlich kleine, geschützt liegende Getriebe anordnungen, die mit hoher Betriebssicherheii ausgeführt werden können.
Für besondere Fälle wird es vorteilhaft sein, die Umschlagebewegung des Haupt ruders durch eine besondere Vorrichtung ein zuleiten, wie sie Fig. 43 zeigt. Hier ist. an dem Hauptruder 136 über oder unter dem Hilfsruder gemäss der Erfindung noch ein vollständig frei bewegliches Schwanzruder 145 angeordnet, das mit Anschlägen 146 v er sehen ist.
Bei Vorwärtsfahrt hängt es lose in der Strömung. Ändert sich aber durch Emkehr der Fahrzeugbewegung die Strö mungsrichtung, so genügt eine ausserordent- lieh kleine Kraft von der geänderten Strö mung her (siehe den gestrichelten Pfeil), um das völlig labil aufgehängte Schwanzruder zu verstellen, bis es mit einem der Anschläge 146 an der Hauptruderfläche anliegt. Die von der Strömung auf die Hilfsfläche ausgeübte Kraft leitet die Drehung des Hauptruders ein, so dass dieses sich völlig in die neue Lage bei Rückwärtsfahrt einstellt.
Die Hilfsfläche kann sehr klein ausgeführt werden, weil sie nur dazu dient, dem Haupt ruder, dessen Bewegung um die Achse viel leicht durch Reibung gehemmt ist, den für die selbsttätige Umkehr in die neue Ruder lage erforderlichen Anstoss zu geben. In der Regel wird durch die infolge der veränder ten Strömungsriehtung auftretende Druck differenz das Hauptruder sich selbsttätig um stellen. Beim Steuern gerade voraus, im beson deren, wenn es sich um langsame Schiffs bewegungen mit kleiner Geschwindigkeit handelt, kann man auch unter Umständen das Hauptruder in seiner Mittellage festlegen und das Schiff mittelst des Hilfsruders steuern, weil bei langsamer Geschwindigkeit für eine langsame Steuerung des Schiffes auch geringe Kräfte ausreichen.