DE1176514B

DE1176514B - Hydraulic double rudder drive system

Info

Publication number: DE1176514B
Application number: DEL44348A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Jacob Klonick; Hans Schade
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1963-03-12
Filing date: 1963-03-12
Publication date: 1964-08-20

Description

Hydraulische Doppelruderantriebsanlage Die Erfindung betrifft eine hydraulische Doppelruderantriebsanlage, bei der jedem Ruder eine Rudermaschine zugeordnet ist für Schiffe, Flugzeuge oder andere durch Flossen gesteuerte Fahrzeuge.Hydraulic double rudder drive system The invention relates to a Hydraulic double rudder drive system with a steering machine assigned to each rudder is for ships, airplanes or other vehicles controlled by fins.

Eine solche Doppelruderantriebsanlage genügt nur dann den betrieblichen Erfordernissen, wenn durch sie beide Ruderblätter stets auf gleiche Winkelstellungen eingestellt werden können, also in jeder eingesteuerten Position eine Parallelstellung ihrer Ruderflächen erreicht wird. Dies wäre beispielsweise der Fall, wenn die bei beiden Rudermaschinen jeweils auftretenden Rudermomente stets untereinander gleich blieben.Such a double rudder drive system is only sufficient for the operational ones Requirements when both rudder blades are always at the same angular positions can be set, i.e. a parallel position in each controlled position their rudder surfaces is reached. This would be the case, for example, if the the rudder moments that occur in each case are always the same among each other stayed.

Praktisch sind aber bei diesen Rudermaschinen die Rudermomente meist ungleich, schon weil die Reibungs- und Schlupfwerte infolge Ausführungsungenauigkeiten von vornherein nicht miteinander übereinstimmen. Noch wesentlicher wirken sich aber die betrieblich auftretenden Belastungsunterschiede der Ruderflächen der beiden Rudermaschinen aus, die bei der stärker belasteten Rudermaschine eine Schlupfänderung auslöst, wodurch eine sich von selbst nicht mehr ausgleichende Ruderwinkeldifferenz zwischen den beiden Ruderblättern entsteht.The rudder torques are usually practical in these rowing machines unequal, if only because the friction and slip values are due to inaccuracies in the execution do not agree with each other from the outset. But they have an even more significant effect the operationally occurring differences in load on the rudder surfaces of the two Rowing machines, which change the slip in the more heavily loaded rowing machine triggers, whereby a rudder angle difference no longer compensates itself arises between the two rudder blades.

Die Erfindung hat den Zweck, eine Doppelruderantriebsanlage zu schaffen, bei der den durch ungleiche Belastung der Rudermaschinen verursachten Ruderwinkeldifferenzen schon im Entstehen entgegengewirkt wird und die Differenzen selbsttätig ausgeglichen werden.The invention has the purpose of creating a double rudder drive system, at the rudder angle differences caused by unequal loading of the steering gear is counteracted as it arises and the differences are automatically balanced out will.

Dieser Zweck wird im wesentlichen bei einer bekannten Ausführung durch eine Regeleinrichtung erreicht, die gleiche Ruderanlagen beider Ruder mit einer von der Lagedifferenz der beiden Ruder gegeneinander abhängigen Stellgröße wiederherstellt. Die Wiederherstellung wird dabei durch mechanische Synchronisationseinrichtungen gesichert, die die vorgesehenen beiden Pumpenaggregate in der erforderlichen Weise ab- oder anschalten.This purpose is essentially carried out in a known embodiment A control device achieved the same steering gear of both rudders with one restores the manipulated variable that is dependent on the difference in position of the two rudders. The restoration is done by mechanical synchronization devices secured the provided two pump units in the required manner turn it off or on.

Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf eine Doppelruderantriebsanlage, deren beide Rudermaschinen nur von einer einzigen Pumpe gespeist werden. Auf die Anlage dieser Art sind die bekannten Synchronisationseinrichtungen nicht ohne weiteres anwendbar, da bei diesen beide Ruderantriebe über hydraulisch voneinander unabhängige von je besonderen Pumpenaggregaten gespeisten hydraulischen Kraftkreisen betrieben werden.In contrast, the invention relates to a double rudder drive system, both of which are fed by a single pump. On the The known synchronization devices are not easy to install of this type applicable, since both rudder drives are hydraulically independent of each other each operated by special pump units fed hydraulic power circuits will.

Es ist weiter eine Doppelruderantriebsanlage bekannt, bei der eine hydraulische Kolbenrudermaschine für beide Ruder vorgesehen ist, deren Kolben durch Gestänge sowohl mit dem einen als auch mit dem anderen Ruder getrieblich verbunden ist. Bei einer solchen Anlage ist zwar der unbedingte Gleichlauf beider Ruder zwangläufig gegeben, doch ist wegen der durch die harte Kupplung der beiden Ruder entstehenden hohen Beanspruchungen ein sehr erheblicher Materialaufwand für den Bau einer solchen Anlage erforderlich. Außerdem ergeben schon sehr kleine Verschiebungen der in den Gestängen notwendigen Fixpunkte, z. B. infolge elastischer Verformungen der Fundamente oder auch infolge unvermeidbarer Toleranzen in den Lagern, unerwünschte Querkräfte am Rudermaschinenantrieb.It is also known a double rudder drive system in which a hydraulic piston rowing machine is provided for both rudders, the piston through Linkage connected to both one and the other rudder is. With such a system, the absolute synchronization of both rudders is inevitable given, but is due to the resulting from the hard coupling of the two rudders high demands a very considerable material expenditure for the construction of such a Plant required. In addition, there are already very small shifts in the Linkage necessary fixed points, z. B. due to elastic deformation of the foundations or as a result of unavoidable tolerances in the bearings, undesirable lateral forces on the steering gear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die hydraulischen Doppelruderantriebsanlagen getrieblich und baulich zu verbessern. Nach der Erfindung ist zur Lösung dieser Aufgabe bei einer Ruderanlage der gekennzeichneten Art, die nur eine einzige, mit den beiden Rudermaschinen in einem geschlossenen Kraftkreissystem liegende öldruckquelle aufweist, ein an sich bekanntes, von den jeweiligen beiden Ruderwinkeln beaufschlagtes mechanisches, hydraulisches oder elektrisches Differential angeordnet, dessen die Differenz zwischen den beiden Ruderwinkeln bildendes Glied mit einem Drosselorgan in Wirkverbindung steht, das nach Art eines Dreiwegehahnes in den Ölkreislauf so eingeordnet wird, daß ein Weg an den zur Öldruckquelle führenden Leitungszweig, die anderen Wege jeweils an einen zu jeweils einer Rudermaschine führenden Leitungszweig in der Art angeschlossen und das Drosselorgan mit dem Differenz bildenden Glied so verbunden ist, daß die auf die stark belastete Rudermaschine entfallende Durchflußmenge größer ist und mit wachsender Lagedifferenz zunimmt. Die Zeichnung zeigt als Beispiele der Erfindung in schematischer Darstellung zwei Ausführungsformen der Antriebsanlage, und zwar in F i g. 1 für hintereinandergeschaltete und in F i g. 2 für parallel geschaltete Drehflügelrudermaschinen.The invention is based on the object of the hydraulic double rudder drive systems to improve drive and construction. According to the invention is to solve this Task with a steering gear of the type indicated, which only has a single the two steering gear in a closed power circuit system has, a known per se, acted upon by the respective two rudder angles mechanical, hydraulic or electrical differential arranged, which the Difference between the two rudder angles forming member with a throttle organ is in operative connection, which is like a three-way valve in the oil circuit so is classified that a path to the line branch leading to the oil pressure source, the other paths each to a line branch leading to a rowing machine connected in the way and the throttle organ with the member forming the difference is connected so that the flow rate allotted to the heavily loaded steering gear is larger and increases as the difference in position increases. The drawing shows as examples of the invention in a schematic representation two embodiments the propulsion system, namely in F i g. 1 for series-connected and in F i g. 2 for rotary vane rowing machines connected in parallel.

In F i g. 1 treibt der Motor M die stufenlos einstellbare Pumpe P, an die die Ölleitungen 11 und 1., angeschlossen sind, die zu entsprechenden Druckkammerseiten der Drehflügelrudermaschinen R1 und R2 führen. Eine weitere Ölleitung 1 verbindet die Gegenseiten dieser Druckkammern miteinander. Der besseren Übersicht halber sind nur die Leitungen zu je einer der drei vorhandenen Druckkammern einer jeden Drehflügelmaschine eingezeichnet. Eine Abzweigung 1,3 der Ölleitung 1 ist mit dem Drosselorgan D verbunden, das mit seinen Leitungen d1 und da parallel zur Pumpe P geschaltet ist.In Fig. 1 the motor M drives the continuously adjustable pump P, to which the oil lines 11 and 1 are connected to the corresponding pressure chamber sides the rotary wing rowing machines R1 and R2. Another oil line 1 connects the opposite sides of these pressure chambers with each other. For the sake of clarity, are only the lines to one of the three existing pressure chambers of each rotary vane machine drawn. A branch 1,3 of the oil line 1 is connected to the throttle element D, which is connected in parallel to pump P with its lines d1 and da.

Auf das Drosselorgan D wirkt die strichpunktiert gezeichnete Regeleinrichtung A. Diese Regeleinrichtung A besteht im wesentlichen aus dem mit drei Drehpunkten versehenen und parallel zu sich verschiebbaren Differenzbalken b. Der mittlere Drehpunkt dieses Differenzbalkens ist getrieblich so mit dem Drosselorgan D verbunden, daß zwar eine Drehung des Differenzbalkens b eine entsprechende Drehung des Drosselorgans D bewirkt, eine Parallelverschiebung des Differenzbalkens aber die Drosselorganstellung unverändert läßt. Die beiden seitlich liegenden Drehpunkte des Differenzbalkens b sind jeweils so getrieblich mit den Drehachsen der Rudermaschinen R1 und R, verbunden, daß sie um einen dem jeweiligen Ruderwinkel entsprechenden Betrag angehoben werden.The control device shown in dash-dotted lines acts on the throttle element D. A. This control device A consists essentially of the one with three pivot points provided differential bars that can be moved parallel to each other b. The middle fulcrum this difference bar is geared so connected to the throttle member D that a rotation of the difference bar b is a corresponding rotation of the throttle member D causes a parallel shift of the differential bar but the throttle body position leaves unchanged. The two lateral pivot points of the difference bar b are each geared to the axes of rotation of the steering gear R1 and R, that they are raised by an amount corresponding to the respective rudder angle.

Solange sich die Winkel beider Ruder um gleiche Beträge ändern, erfolgt dadurch lediglich eine Parallelverschiebung des Differenzbalkens b, und die Stellung des Drosselorgans D bleibt unverändert. Bei ungleichmäßiger Änderung der beiden Ruderwinkel dagegen wird der Differenzbalken b auch um seinen mittleren Drehpunkt entsprechend der bestehenden Ruderwinkeldifferenz gedreht und damit das Drosselorgan D entsprechend verstellt.As long as the angles of both rudders change by the same amount, it takes place thereby only a parallel shift of the difference bar b, and the position of the throttle member D remains unchanged. If the two change unevenly On the other hand, the rudder angle is also the difference bar b around its central pivot point rotated according to the existing rudder angle difference and thus the throttle body D adjusted accordingly.

Wird beispielsweise bei arbeitender Pumpe P ein Ölumlauf angenommen, wie er durch die ausgezogenen Pfeile gekennzeichnet ist, dann werden, bei angenommenen gleichen Widerstandsverhältnissen an den Rudermaschinen, die Drehflügel beider Rudermaschinen R1 und R., und damit beide Ruderblätter winkelgleich gegen den Uhrzeigersinn gedreht, wie dies die strichpunktierten Pfeile anzeigen.If, for example, an oil circulation is assumed with pump P working, as it is indicated by the solid arrows, then are accepted with the same resistance ratios on the rowing machines, the rotary wings of both rowing machines R1 and R., and thus both rudder blades turned counterclockwise at the same angle, as indicated by the dash-dotted arrows.

Wirkt jetzt, durch äußere Einflüsse hervorgerufen, an den Drehflügeln der Rudermaschine R,., ein stärkeres Gegenmoment als an den Drehflügeln der Rudermaschine R1, dann vergrößert sich an den Drehflügeln zu R., der Schlupf (Ölübertritt durch Undichtheiten von einer Druckkammer zur anderen) und damit die nicht genutzte Ölmenge, wodurch diese Drehflügel um einen bestimmten Differenzwinkel den Drehflügeln der Rudermaschine R1 nacheilen.Acts now, caused by external influences, on the rotary wings of the steering gear R,., a stronger counter-torque than on the rotating blades of the steering gear R1, then increases on the rotary vanes to R., the slip (oil spill through Leaks from one pressure chamber to the other) and thus the unused amount of oil, whereby this rotary wing by a certain difference angle the rotary wing of the Follow rowing machine R1.

Dieser Differenzwinkel bewirkt als StelIgröße der Regeleinrichtung A eine Drehung des Drosselorgans D im Uhrzeigersinn, was zur Folge hat, daß nunmehr über die Leitungen dl und 1.3 ein Teil der Pumpenfördermenge der Rudermaschine R, unmittelbar zugeführt und dieselbe Fördermenge dem Zufluß zur Rudermaschine R1 entzogen wird. Dementsprechend verteilt sich die Leistung der Pumpe P jetzt ungleich auf beide Rudermaschinen R1 und R." und die Drehflügel der Rudermaschine R1 drehen sich so lange langsamer, bis wieder gleiche Ruderwinkel erreicht sind.This differential angle acts as a control variable for the control device A rotation of the throttle member D clockwise, with the result that now A part of the pump delivery rate of the steering gear R via the lines dl and 1.3, directly supplied and the same delivery rate withdrawn from the inflow to the steering gear R1 will. Accordingly, the power of the pump P is now distributed unevenly both rowing machines R1 and R. "and the rotating blades of the rowing machine R1 rotate slower until the same rudder angle is reached again.

In F i g. 2 sind bei den beiden Drehflügelrudermaschinen R1 und R., ihre einander zugeordneten Druckkammern durch die Leitungen 1" l" und h miteinander und diese Leitungen wiederum mit den Anschlußleitungen 1" und 1, der stufenlos einstellbaren Pumpe P, die durch den Motor M angetrieben wird, verbunden. Auch in dieser Figur sind nur die Leitungen zu je einer der drei Druckkammern jeder der Rudermaschinen R1 und R., eingezeichnet. In das in die Leitung 15, lt, gelegte Drosselorgan D mündet die Anschlußleitung 17 der Pumpe P. Das Drosselorgan D gibt im nicht ausgelenkten Zustand freien Durchfluß des Drucköls durch die Leitung 17. Der Anschluß an das Drosselorgan D und die Wirkungsweise der Regeleinrichtung A sind prinzipiell dieselben wie in der Anordnung nach F i g. 1.In Fig. 2 are the two rotary vane rudder machines R1 and R., their associated pressure chambers through the lines 1 "l" and h with each other and these lines in turn with the connecting lines 1 "and 1, the continuously adjustable pump P, which is driven by the motor M. In this figure, too, only the lines to one of the three pressure chambers of each of the steering gear R1 and R. are shown gives free flow of the pressurized oil through the line 17 in the non-deflected state. The connection to the throttle element D and the mode of operation of the control device A are in principle the same as in the arrangement according to FIG.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der in F i g. 2 dargestellten Anordnung sei ein Druckölumlauf nach den ausgezogenen Pfeilen angenommen. Dann drehen sich, bei gleichen Widerstandsverhältnissen an den Rudermaschinen, die beiden Drehflügel und damit die Ruderblätter winkelgleich.To explain the mode of operation of the in F i g. 2 arrangement shown a pressure oil circulation according to the solid arrows is assumed. Then turn with the same resistance ratios on the steering gear, the two rotary blades and thus the rudder blades at the same angle.

Wirkt jetzt, etwa durch Zunahme des Druckes auf das von der Drehflügelrudermaschine R1 getriebene Ruderblatt an deren Drehflügeln ein stärkeres Gegenmoment als an den Drehflügeln der Drehflügelrudermaschine R.=, dann wächst der Schlupf in der Drehflügelrudermaschine R1, wodurch deren Drehflügel den Drehflügeln der Drehflügelrudermaschine R._, um einen bestimmten Differenzwinkel nacheilen.Acts now, for example by increasing the pressure on that of the rotary wing rudder R1 driven rudder blades have a stronger counter-torque on their rotary blades than on the Rotating wings of the rotary wing rowing machine R. =, then the slip in the rotary wing rowing machine increases R1, whereby the rotary wing of the rotary wing rowing machine R._ to lag behind a certain difference angle.

Dieser Differenzwinkel bewirkt als Stehgröße der Regeleinrichtung A eine Drehung des Drosselorgans D im Uhrzeigersinn, was zur Folge hat, daß nunmehr durch die damit erfolgte Drosselung des Ölabflusses der Drehflügelrudermaschine R2 ein größerer Teil der von der Pumpe P in Umlauf gesetzten Druckölmenge der Drehflügelrudermaschine R1 zufließt. Dementsprechend verteilt sich die Leistung der Pumpe P jetzt ungleich auf die beiden Rudermaschinen R1 und R." und zwar so, daß auf die Rudermaschine R.= weniger Leistung übertragen wird und diese nun so lange langsamer läuft wie die Drehflügelrudermaschine Ri, bis wieder gleiche Ruderwinkel erreicht sind.This difference angle acts as a standing variable for the control device A rotation of the throttle member D clockwise, with the result that now by the resulting throttling of the oil outflow of the rotary vane rudder R2 is a larger part of the amount of pressurized oil of the rotary vane machine set in circulation by the pump P R1 flows in. Accordingly, the power of the pump P is now distributed unevenly on the two rowing machines R1 and R. "in such a way that on the rowing machine R. = less power is transmitted and it now runs slower as long as the rotary vane rowing machine Ri until the same rudder angles are reached again.

Claims

Claims: 1. Hydraulic double rudder drive system, in which a steering gear is assigned to each rudder, for ships, aircraft or other vehicles controlled by fins, with a control device for restoring the same rudder positions of both rudders in the event of operationally occurring position differences, d adurchgekenn that in such a Steering system with only a single oil pressure source (P) located in a closed hydraulic power circuit system with the two steering gear (R3 and R. whose member (b), which forms the difference between the two rudder angles, is in operative connection with a throttle element (D) , which is arranged in the oil circuit like a three-way valve in such a way that a path leads to the line branch (l "l7 ), the other ways each to one to each egg ner rowing machine (R1, R.,) leading line branch (l, h, h, h) connected in the way and the throttle member (D) is connected to the difference forming member (b) so that the more heavily loaded rowing machine allotted Flow rate is greater and increases with increasing position difference.

2. Hydraulic double rudder propulsion system according to claim 1, characterized in that when rowing machines are connected in series (R1, R: J the throttle element (D) connected in parallel to the oil pressure source (P) with the Oil line (l) is connected between the steering gear (R1, R.).

3. Hydraulic double rudder drive system according to claim 1, characterized in that when the steering gear (R1, R2) is connected in parallel, the throttle element (D) is placed in one of the oil pressure branch points of the common oil supply or oil discharge line (1., 14 or l5, l7). References considered: British Patent No. 751608; U.S. Patent Nos. 2,282,194, 1,373,375 .