DE1129856B

DE1129856B - Propulsion and steering device for ships

Info

Publication number: DE1129856B
Application number: DEJ17290A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Otto Backhaus; Carl Hellingman; Dipl-Ing Ludwig Kort; Dipl-Ing Ernst K Roscher
Original assignee: RUTH BINNER KORT
Current assignee: RUTH BINNER KORT
Priority date: 1959-11-26
Filing date: 1959-11-26
Publication date: 1962-05-17

Description

Antriebs- und Steuervorrichtung für Schiffe Bekannt ist, bei Schraubenschiffen die Verbesserung des Antriebsschubs in Verbindung mit guten Steuereigenschaften auf »Voraus« und' »Rückwärts« dadurch zu erreichen, daß die Schraube ummantelt wird von einem profilierten Düsenring. der um eine etwa senkrecht zur Schraubendrehachse angeordnete Ruderachse schwenkbar ist. Bei dieser Anordnung liegt die Ruderachse auch in oder annähernd in der Ebene des Drehkreises derFlügelspitzen derSchraube.Drive and control device for ships is known in screw ships the improvement of the drive thrust in connection with good control properties to achieve "forward" and "backward" by encasing the screw from a profiled nozzle ring. about an approximately perpendicular to the screw rotation axis arranged rudder axis is pivotable. In this arrangement, the rudder axis lies also in or approximately in the plane of the turning circle of the wing tips of the screw.

Bei den Schwenkbewegungen des Düsenruders kann die Schraube den Bewegungen der Düse nicht folgen, d. h., entsprechend dem Ruderwinkel bilden die Längsachse des Düsenringes und die Drehachse der Schraube einen Winkel miteinander. Der Schraubenstrahl wird dabei stark umgelenkt, verliert aber erheblich an Schubkraft. Die größten, praktisch brauchbaren Ruderwinkel mit dieser Anordnung sind auf etwa 35 bis 40 Grad beschränkt.During the swiveling movements of the jet rudder, the screw can counteract the movements do not follow the nozzle, d. i.e., form the longitudinal axis according to the rudder angle of the nozzle ring and the axis of rotation of the screw at an angle to each other. The screw beam is strongly deflected, but loses considerable thrust. The biggest, Practical rudder angles with this arrangement are around 35 to 40 degrees limited.

Bekannt ist ferner, auf einem normalen Flächenruder hinter der Hauptantriebsschraube des Schiffes etwa in halber Höhe des Ruderblattes einen wasserdicht gekapselten Elektromotor anzuordnen, der hinter dem Ruderblatt eine von einem Düsenring ummantelte Hilfsschraube dreht. Bei dieser Anordnung folgen dieDrehachse derHilfsschraube und die Düsenachse den Schwenkbewegungen des Ruderblattes. Bei genügendem Abstand des Ruders hinter der Hauptschraube kann der gesamte Hilfsantrieb ohne Verlust an Strahlenenergie um 360 Grad geschwenkt werden. Die Antriebs- und Steuerkräfte des Hilfsantriebs kommen also bei jeder Ruderlagevoll zurWirkung. Jedoch können mit einer derartigen Anordnung größere Schubkräfte, wie sie für den Hauptantrieb eines Schiffes erforderlich sind, nicht entwickelt vyerden, da der Elektromotor für große Leistungen und große Drehmomente zu groß und zu schwer werden würde.It is also known to be on a normal surface rudder behind the main propeller of the ship about halfway up the rudder blade a watertight encapsulated To arrange electric motor, which is encased by a nozzle ring behind the rudder blade Auxiliary screw turns. In this arrangement the axis of rotation follows the auxiliary screw and the nozzle axis the swiveling movements of the rudder blade. If the The entire auxiliary drive can be operated by the rudder behind the main propeller without any loss of radiation energy be swiveled 360 degrees. The drive and control forces of the auxiliary drive So come fully into effect with every rudder angle. However, with such a Arrangement of greater thrust forces, as required for the main propulsion of a ship are, not developed vyerden, since the electric motor for large powers and large Torques would be too big and too heavy.

Weiterhin ist bekannt, die Schiffsschraube durch einen unmittelbar davor befindlichen hydraulischen Motor anzutreiben und dieses aus der Schraube und dem hydraulischen Motor bestehende, um eine senkrechte Achse drehbare Antriebsaggregat-gleichzeitig zum Steuern des Fahrzeuges zu benutzen.It is also known that the propeller by a direct drive located in front of the hydraulic motor and this out of the screw and the hydraulic motor, which can be rotated about a vertical axis - at the same time to use to control the vehicle.

Gegenstand der Erfindung ist, die Möglichkeit der vorstehend geschilderten, an sich bekannten Anordnungen zu vereinigen und die jeweils ihnen anhaftenden Nachteile zu -vermeiden, indem die von einem unmittelbar davor :befindlichen Druckölmotor angetriebene, um eine - senkrechte Achse schwenkbare Schraube von einem Düsenring umgeben wird, der mit dem vorgenannten Aggregat fest verbunden ist und zusammen mit ihm um 360 Grad in- beiden Richtungen gedreht werden kann. Bei der Verwendung von Schraubenantrieben mit einem die Schraube umgebenden Düsenring haben die Praxis sowie Modellversuche eindeutig erwiesen, daß der Düsenring mit der darin drehenden Schraube beträchtliche, die Strahlrichtung stabilisierende Kräfte erzeugt und daß bei einer Ruderdüse nach dieser Kombination die zum Umlenken der Strahlrichtung erforderlichen Rudermomente um so ' größere Werte annehmen, je größer der Abstand zwischen der Ruderachse der Ruderdüse und der Fläche des Propellerdrehkreises ist. Andererseits hat sich gezeigt, daß-beim Zusammenfallen der verlängerten Ruderachse mit der Fläche des Propellerdrehkreises auf »Voraus« und »Rückwärts« Rudermomente in annähernd normaler und gut beherrschbarer Größenordnung auftreten. Hierauf wird aber besonderer Wert gelegt. Nach der Erfindung fällt daher bei der vorstehend genannten Ausbildung die lotrechte Drehachse der Ruderdüse etwa mit der Drehebene des Propellers zusammen.The object of the invention is the possibility of the above-described, to unite known arrangements and the disadvantages inherent in each case to avoid by using a pressurized oil motor immediately in front of it driven screw, pivotable about a vertical axis, from a nozzle ring is surrounded, which is firmly connected to the aforementioned unit and together it can be rotated 360 degrees in both directions. When using of screw drives with a nozzle ring surrounding the screw are in practice as well as model tests clearly showed that the nozzle ring with the rotating in it Screw generates considerable forces stabilizing the beam direction and that with a rudder nozzle according to this combination, the one for deflecting the jet direction The larger the distance, the larger the required rudder moments between the rudder axis of the rudder nozzle and the surface of the propeller turning circle. On the other hand, it has been shown that when the extended rudder axis coincides with the area of the propeller turning circle to "forward" and "backward" rudder moments occur in an approximately normal and easily controllable order of magnitude. Then will but placed particular emphasis. According to the invention, therefore, falls in the aforementioned Training the vertical axis of rotation of the rudder nozzle approximately with the plane of rotation of the propeller together.

Um den Wasserzutritt zum Düsenmund, d. 1i. zur Eintrittsöffnung des Düsenringes der Ruderdüse und damit den Antriebsschub -nicht zu beeinträchtigen, wird das den Motor umschließende, wasserdichte Gehäuse Birnen- oder torpedoförmig gestaltet mit einei Querschnittsverjüngung in- Richtung auf die Schräuz bennabe. Außerdem wird das Gehäuse so angeordnet, daß die größeren Querschnitte vor dem Düsenmund liegen.To allow water access to the nozzle mouth, d. 1i. to the inlet opening of the nozzle ring of the rudder nozzle and thus not impair the drive thrust, the watertight housing surrounding the motor is designed in the shape of a pear or torpedo with a cross-sectional tapering towards the helical hub. In addition, the housing is arranged so that the larger cross-sections are in front of the nozzle mouth.

Wesentlich ist ferner die Erkenntnis, daß bei gecig-.neter Gestaltung eines hydraulischen Schrauberiantriebsmotors dieser auch für große Leistungen bei kleinen-@Drehzahlen ausführbar ist. Ohne auch nur teilweisen Verlust der Schub- und Steuerkräfte in den Ruderdüsenstellungen »Voraus«, »Seitlich« und »Rückwärts« wird durch einen solchen Druckölmotor mit kleiner Drehzahl daher ein bisher nicht bekanntes Maximum an Schub- und Steuerkraft bei Erhaltung guter Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit erreicht.It is also essential to recognize that with a gecig-.neter design of a hydraulic screwdriver drive motor for high performance small- @ speeds can be carried out. Without even partial loss the thrust and steering forces in the rudder jet positions "Ahead", "Sideways" and With such a pressurized oil motor at low speed, "backward" is therefore a hitherto unknown maximum of thrust and steering force while maintaining good economy and reliability achieved.

Diese Eigenschaften sind unter anderem von großer Bedeutung für die Schubschlepper der Binnenschifffahrt, um die unvermeidlichen sogenannten »flanking«-Manöver rasch und erfolgreich durchführenzu können Um die Verwendung eines Ruderschaftes zu vermeiden, wird nach einem weiteren Erfindungsgedanken die schwenkbare Antriebs- und Steuervorrichtung am Schiffskörper mittels eines an sich bekannten teuer- oder ringförmig ausgebildeten Trag- und Drehlagers befestigt, dessen Durchmesser und Flächendrücke den daran zur Wirkung kommenden Schub-und Drehmomenten angepaßt sind. Ein solches Lager wird zweckmäßigerweise als einschnittiges Kugellager ausgeführt.These properties are, among other things, of great importance to the Inland shipping tugs to avoid the inevitable so-called "flanking" maneuvers To be able to carry out quickly and successfully To use a rudder stock to avoid, according to a further idea of the invention, the pivotable drive and control device on the hull by means of an expensive or known per se ring-shaped support and pivot bearing attached, its diameter and Surface pressures are adapted to the thrust and torques coming into effect. Such a bearing is expediently designed as a single-shear ball bearing.

Die Rohre für die Zuleitung und Rückleitung des Drucköles werden dem Motor vom Innern des Schiffes aus im Bereich der Ruderachse zugeführt, undzwar beispielsweise unter Zwischenschaltung eines in der Ruderachse angeordneten, ortsfesten Verteilergehäuses. In dieses Gehäuse werden die mit dem Ruder schwenkenden oberen Enden der Rohre drehbar eingeführt.The pipes for the supply and return of the pressure oil are the Motor supplied from inside the ship in the area of the rudder axis, and indeed for example with the interposition of a stationary distributor housing arranged in the rudder axis. The upper ends of the tubes pivoting with the rudder are rotatable in this housing introduced.

In der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wird die eigentliche Antriebseinheit von dem Düsenring getragen, der mittels des Trag- und Drehlagers schwenkbar am Schiffskörper befestigt ist.In the drawing, which shows an embodiment of the invention, the actual drive unit is carried by the nozzle ring, which by means of the Support and pivot bearing is pivotally attached to the hull.

In dieser Zeichnung kennzeichnet 1 den Druckölmotor, 2 das wasserdichte, birnenförmige Motorgehäuse, 3 die Propellerwelle; 4 das vordere und S das hintere Trag- und Drucklager für die Propellerwelle, 6 den Propeller, 7 den umschließenden Düsenring, 8 und 9 die mit derAntriebseinheit schwenkbarenTeile der Zu- und Rückleitung für das Drucköl, 10 den inneren beweglichen Ring des Kugel-, Trag- und Drehlagers, an dem die Antriebs- und Steuervorrichtung befestigt ist, 11 den äußeren mit dem Schiffskörper 12 fest verbundenen Teil des gleichen Lagers, das gegen Wasserzutritt von außen durch eine Schleifdichtung gesichert ist.In this drawing, 1 denotes the pressurized oil motor, 2 the waterproof, pear-shaped motor housing, 3 the propeller shaft; 4 the front and S the rear Support and thrust bearings for the propeller shaft, 6 the propeller, 7 the surrounding one Nozzle ring, 8 and 9 the parts of the supply and return lines that can be pivoted with the drive unit for the pressure oil, 10 the inner movable ring of the ball, support and pivot bearing, to which the drive and control device is attached, 11 the outer with the Hull 12 firmly connected part of the same bearing, which is against the ingress of water is secured from the outside by a sliding seal.

13 bedeutet das Verteilergehäuse mit einer schwenkbaren Verbindung für die Zu- und Ableitung des Drucköles, 14 und 15 deuten die Rohrleitungen an, die zu der Druckölpumpe im Innern des Schiffes führen.13 means the distributor housing with a pivotable connection for the supply and discharge of the pressure oil, 14 and 15 indicate the pipelines, which lead to the pressure oil pump inside the ship.

Die Drehung der Antriebs- und Steuervorrichtung wird bewirkt von einer Rudermaschine 16, die mittels eines Kettenrades 17 und einer Gallschen Kette 18 einen Kettenkranz 19 bewegt, der an dem Innenkranz des Kugellagers befestigt ist. Diese Einrichtung macht es möglich, die Antriebs- und Steuervorrichtung beliebig in beiden Drehrichtungen um 360 Grad schwenken zu können. Statt des Kettenantriebs kann beispielsweise auch ein Schneckentrieb oder ein Zahnradgetriebe die gleichen Schwenkbewegungen bewirken. Der Düsenring 7 ist mittels eines Tragzylinders 20 mit dem Innenring 10 des Kugellagers und das Motorgehäuse ist mit kräftigen Tragarmen 21 und 22 fest mit dem Düsenring verbunden.The rotation of the drive and control device is effected by a Rowing machine 16, which by means of a sprocket 17 and a Gall chain 18 moves a chain ring 19 which is attached to the inner ring of the ball bearing. This device makes it possible to use the drive and control device as desired to be able to swivel 360 degrees in both directions of rotation. Instead of the chain drive For example, a worm drive or a gear drive can also do the same Cause pivoting movements. The nozzle ring 7 is by means of a support cylinder 20 with the inner ring 10 of the ball bearing and the motor housing has strong support arms 21 and 22 firmly connected to the nozzle ring.

Es ist selbstverständlich, daß die Form des Schiffskörpers vor und hinter der Antriebs- und Steuervorrichtung so ausgebildet wird, daß einerseits bei Geradeausfahrt auf »Voraus« das Wasser dem Düsenmund möglichst ungestört zufließen kann und daß andererseits bei Geradeausfahrt auf »Rückwärts« und bei kleinen Ruderwinkeln der Schiffskörper die Schubwirkung des aus der Düse austretenden Propellerstrahles nur wenig beeinträchtigt.It goes without saying that the shape of the hull before and is formed behind the drive and control device so that on the one hand at Driving straight ahead on "ahead" the water flows to the nozzle mouth as undisturbed as possible can and that on the other hand when driving straight ahead to "backwards" and with small rudder angles the hull the thrust of the propeller jet emerging from the nozzle only slightly affected.

Für den raschen Wechsel des Antriebschubs von Vorwärts auf Rückwärts und umgekehrt kann nach der Erfindung außerdem eine Umkehrbarkeit der Drehrichtung des Druckölmotors vorgesehen werden.For a quick change of the drive thrust from forward to backward and vice versa, according to the invention, reversibility of the direction of rotation can also be achieved of the pressurized oil motor are provided.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Propulsion and steering device for ships, marked by a known pressure motor propeller unit that can be rotated as a rudder with the engine in the front, which, in a manner known from other drives, is inserted into a rudder nozzle is installed, but the vertical axis of rotation of the rudder nozzle approximately with the plane of rotation of the propeller collapses.

2. Propulsion and steering device for ships according to Claim 1, characterized in that for the pivotable mounting of the nozzle ring a known cellular or ring-shaped support and pivot bearing is related, which also absorbs the tilting moments caused by the distance between the pivot bearing and the thrust forces acting approximately at the height of the screw shaft arise, and that the free space within the bearing ring for the supply and return line of the pressure oil between serves the interior of the ship and the screw drive motor.

3. Drive and control device for ships according to claim 1, characterized in that the screw drive motor is enclosed by a pear-shaped or torpedo-shaped enveloping body whose approximately circular Cross-sections in connection with the inner cross-sections of the entry part of the Nozzle are chosen and arranged so that the between the enveloping body and the nozzle ring remaining free cross-sections for the water entering the nozzle mouth up to to the screwdriver plane a continuously increasing acceleration of the water mass enable.

4. Drive and control device for ships according to claim 1, characterized characterized in that the larger cross-sections of the enveloping body in front of the nozzle mouth are arranged.

5. propulsion and control device for ships according to claim 1, characterized in that the device by 360 ° in both directions around the Control axis is pivotable.

6. Propulsion and steering device for ships according to Claim 1, characterized in that the direction of rotation of the pressure motor is reversible is. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1025 293; German Patent Nos. 680 652, 905 822; German patent application K 5600 XI / 65 fs (published July 19, 1950); Swiss patent specification No. 306 231.