DE1556832C

DE1556832C - Control device for the automatic maintenance of the diving depth on hydrofoil boats

Info

Publication number: DE1556832C
Authority: DE
Inventors: Hanns von Hergiswil a/See Scheitel (Schweiz)
Original assignee: Supramar AG
Current assignee: Supramar AG
Publication date: 1971-11-18

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur selbsttätigen Aufrechterhaltung der Tauchtiefe von an Wasserfahrzeugen angebrachten Wassertragflügeln, deren Auftrieb durch Zulassung einer über ein Regelventil geführten Luftmenge nach der Flügeloberfläche beeinflußt wird, mit übereinanderliegenden, teils oberhalb, teils unterhalb des normalen Fahrtwasserspiegels an einem Konstruktionsteil im Unterdruckgebiet desselben vorzugsweise an einer Flügelstütze angeordneten Öffnungen, wobei die nach der Flügeloberfläche zugelassene Luftmenge von der Lage der Öffnungen relativ zum Wasserspiegel abhängt.The invention relates to a control device for automatically maintaining the diving depth of Hydrofoils attached to watercraft whose buoyancy is permitted by an over a control valve guided air volume is influenced by the wing surface, with superimposed, partly above, partly below the normal fairway level on a structural part in the negative pressure area of the same preferably arranged on a wing support openings, wherein the amount of air admitted after the wing surface from the position of the openings relative to the water level depends.

Die Erfindung findet Anwendung an völlig untergetauchten Wassertragflügeln, die von sich aus keine stabile Lage einhalten, oder an Flügeln, die während der Fahrt mit Teilen über dem Wasserspiegel liegen, die aber nicht groß genug sind, um die Stabilität allein zu gewährleisten, oder an teilgetauchten Flügeln, bei welchen die Tauchtiefenstabilität ganz oder zeitweise erhöht werden soll, z. B. bei Fahrt in der nachlaufenden See.The invention finds application in fully submerged hydrofoil wings that are not inherently submerged Maintain a stable position or on wings that are with parts above the water level while driving, which are not big enough to ensure stability on their own, or on partially submerged wings, in which the diving depth stability should be increased completely or temporarily, z. B. when driving in the trailing lake.

Aus der deutschen Patentschrift 1113 878 und der britischen Patentschrift 1 052 305 sind Steuereinrichtungen zur selbsttätigen Aufrechterhaltung der Tauchtiefe bekannt, bei denen im Anstellwinkel verstellbare Flügel oder Klappen, die an der Flügelhinterkante schwenkbar angebracht sind, als Mittel zur Auftriebsbeeinflussung verwendet werden.Control devices are disclosed in German patent specification 1113 878 and British patent specification 1 052 305 known for the automatic maintenance of the diving depth, in which the angle of attack is adjustable Wings or flaps, which are pivotably attached to the wing trailing edge, as a means for Buoyancy control can be used.

Es ist bekannt, daß solche Anstellwinkeländerungen bzw. Klappenschwenkungen mittels hydraulischer Servomotoren erzeugt werden können, welche ihr Kommando durch mechanische, elektrische oder hydrostatische (hydraulische oder pneumatische) Meßwertgeber erhalten. Als elektrische Meßwertgeber eignen sich übereinanderliegende Schalter, die einen Stromkreis schließen, wenn sie zur Eintauchung kommen, oder Ultraschallgeräte, welche die Austauchung des Fahrzeuges messen. Derartige Anlagen, die zwei Energiequellen zu ihrem Betrieb benötigen, sind kompliziert und entsprechend störungsanfällig. Als hydrostatischer Meßwertgeber ist nach der deutschen Patentschrift 1113 878 eine Gruppe in Fahrtrichtung zeigender, übereinanderliegender Staurohre vorgesehen, die bei ihrer Eintauchung den Staudruck aufnehmen. Diese Einrichtung ist unkomplizierter, aber die Praxis hat gezeigt, daß sich die Staurohre leicht durch im Wasser gelöste Stoffe oder schwimmende Körper zusetzen, wodurch Störungen der Stabilität eintreten.It is known that such changes in the angle of attack or flap pivoting by means of hydraulic Servomotors can be generated, which their command by mechanical, electrical or hydrostatic (hydraulic or pneumatic) transducers obtained. As an electrical transducer Stacked switches that close a circuit when they are immersed are suitable come, or ultrasound devices, which measure the immersion of the vehicle. Such systems, the two energy sources require for their operation are complicated and accordingly prone to failure. According to German Patent 1113 878, a group in Direction of travel showing, superimposed pitot tubes are provided, which when they are immersed Record back pressure. This setup is less complicated, but practice has shown that it can The pitot tubes are easily clogged by substances dissolved in the water or floating bodies, causing disruptions of stability occur.

Bekannt ist ferner aus der USA.-Patentschrift 3 335 687 eine Einrichtung zur selbsttätigen Unterdrückung von Auftriebsänderungen, die bei Bewegung des Wassers, und zwar insbesondere bei Orbitalbewegung, am Wassertragflügel auftreten. Hierbei wird eine über ein Regelventil nach der Flügeloberfläche geführte Luftmenge mit Hilfe von dauernd getauchten, im Gebiet der Flügelnase angeordneten Druckfühlern gesteuert.A device for automatic suppression is also known from US Pat. No. 3,335,687 of changes in buoyancy that occur when the water moves, in particular when Orbital motion, occur on hydrofoil. Here is a control valve after the Amount of air guided on the wing surface with the help of permanently immersed, arranged in the area of the wing nose Controlled by pressure sensors.

Gemäß der britischen Patentschrift 1 052 305 sind an einer Flügelstützc übereinander angeordnete Absaugöffnungen, die sich teils über und teils unter der Normalwasserlinie befinden, als Meßwertgeber vorgesehen. Die AbsaugöfTnungen münden alle in einen einzigen Raum, in welchem sich der bei Fahrt auftretende Unierdruck entsprechend der Anzahl der jeweils untergetauchten Absaugölfnungcn ändert und dabei eine Flügclklappe betätigt. Auch diese Einrichtung ist unkomplizierter als elektronische Steuerungen; jedoch haben Tankversuche und Versuche am Fahrzeug gezeigt, daß es kaum möglich ist, linear von der Tauchtiefe abhängige Druckänderungen zu erreichen. Zudem wird die Steuerung durch Schräganströmung bei Seegang oder Kurvenfahrt beeinflußt, und die Addition der Kommandosignale anderer Meßwertgeber, ζ. B. Wendekreisel und Beschleunigungsmesser, kann nur in unvollkommener, nichtlinearer Weise erfolgen. Die Absaugöffnungen müssen zudem verhältnismäßig sehr groß sein, um die Ansprechzeit kurz genug zu halten.According to British patent specification 1 052 305, suction openings arranged one above the other are provided on a wing support. which are partly above and partly below the normal water line, provided as a transducer. The suction openings all open into a single room, in which the one that occurs when driving Unierdruck changes according to the number of suction oil openings submerged and operated a flap. This facility is also more straightforward than electronic controls; however, tank tests and vehicle tests have shown that it is hardly possible to be linear to achieve pressure changes that are dependent on the diving depth. In addition, the control is by inclined flow influenced by rough seas or cornering, and the addition of the command signals of others Transducer, ζ. B. gyroscopes and accelerometers, can only be imperfect, non-linear Way to be done. The suction openings must also be relatively large in order to ensure the response time short enough to keep.

Weiter ist aus der britischen Patentschrift. 934 882 eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art für luftgesteuerte Flügel bekanntgeworden, welche als Tauchtiefenfühler übereinanderliegende Lufteintrittsöffnungen aufweist, die in einen Raum münden, der mit Luftaustrittsöffnungen am Flügel verbunden ist. Die dem Flügel zutretende Luftmenge ist dabei — und zwar unabhängig vom genannten Regelventil — von der Anzahl der Lufteintrittsöffnungen abhängig, die jeweils über dem Wasserspiegel liegen. Diese an'sich sehr einfache Einrichtung hat aber den Nachteil, daß, ebenso wie bei der Steuereinrichtung nach der britischen Patentschrift 1052 305, keine einwandfreie Addition der Meßwerte anderer Meßwertgeber möglich und in der Praxis keine Linearität der Auftriebsänderungen mit der Tauchtiefe erreichbar ist und daß die zutretende Luftmenge von Schräganströmungen beeinflußt wird.Next is from the British patent specification. 934 882 a control device of the type mentioned at the beginning became known for air-controlled wings, which act as immersion depth sensors and air inlet openings has, which open into a space that is connected to air outlets on the wing is. The amount of air entering the wing is independent of the control valve mentioned - Depending on the number of air inlets, which are each above the water level. This facility, which is very simple in itself, has the Disadvantage that, as in the case of the control device according to British patent specification 1052 305, none Perfect addition of the measured values from other transducers possible and in practice no linearity the changes in lift with the diving depth can be achieved and that the incoming air volume from inclined flows being affected.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung zur selbsttätigen Tauchtiefensteuerung zu schaffen, bei der eine absolut lineare Abhängigkeit der Auftriebsänderung von der Tauchtiefe besteht. Weiter sollen weder Schräganströmung noch Geschwindigkeitsänderungen die Linearität beeinflussen, und die Kommandosignale anderer Meßwertgeber sollen sich fehlerfrei addieren lassen.The invention is accordingly based on the object of providing a control device for automatic To create diving depth control with an absolutely linear dependence of the change in lift on the diving depth. Furthermore, neither inclined flow nor changes in speed should be affect the linearity, and the command signals from other transducers should add up without errors leave.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art jede Öffnung einzeln durch je eine Leitung mit einem in seiner Längsausdehnung veränderbaren in sich geschlossenen teleskopartigen oder balgförmigen mit Rück-Stellmitteln versehenen Steuerkörper für das Regelventil verbunden ist, der so ausgebildet ist, daß die entstehende Saugkraft an jeder unter den Wasserspiegel tretenden Öffnung die Länge des Steuerkörpers beim teleskopartigen über den einzelnen Leitungen zugeordnete Stellungen eines Schiebers und beim balgförmigen über den einzelnen Leitungen zugeordnete getrennte Steuerkammern um eine bestimmte Strecke verstellt, und daß das Luftregelventil vorzugsweise unter Einschaltung eines Verstärkers mit Hilfe dieser Verstellung in der Weise gesteuert wird, daß das Regelventil mit zunehmender Zahl der untergetauchten Öffnungen in Schließrichtung betätigt wird.The invention consists in that each opening in a control device of the type mentioned individually by one line each with a closed loop that can be changed in its longitudinal extent telescopic or bellows-shaped control body provided with return adjusting means for the control valve is connected, which is designed so that the resulting suction force at each below the water level opening the length of the control body when telescopic over the individual lines Associated positions of a slide and associated with the bellows-shaped over the individual lines separate control chambers adjusted by a certain distance, and that the air control valve preferably with the involvement of an amplifier with the help of this adjustment controlled in this way is that the control valve is operated with an increasing number of submerged openings in the closing direction will.

Weitere Merkmale im Rahmen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further features within the scope of the invention are characterized in the subclaims.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Fig. 1 bis 5 beispielsweise erläutert. Hierbei ist der Steuerkörper gemäß einer Ausführungsform als Zylinder mit einschiebbarem Kolben ausgebildet und besteht gemäß einer anderen Ausführungsform aus einer Anzahl hintereinandergeschalteter elastisch zusammenschiebbarer Steuerkammern. Es kann mit jeder Ausfiihrungsform ein Luftregelventil in analogerThe invention is explained below with reference to FIGS. 1 to 5, for example. Here is the Control body formed according to one embodiment as a cylinder with an insertable piston and consists, according to another embodiment, of a number of elastically collapsible ones connected in series Control chambers. An air control valve can be used in an analogous manner with each embodiment

Weise betätigt werden. Gleichartige Teile sind in den Figuren mit gleichen Zahlen bezeichnet. Es zeigtWay to be operated. Similar parts are denoted by the same numbers in the figures. It shows

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Steuereinrichtung, bei welcher der Steuerkörper mit einem teleskopartig einschiebbaren Kolben ausgebildet ist, im Schnitt; Stütze und der Flügel sind gegenüber dem Steuerkörper stark verkleinert dargestellt,1 shows a first embodiment of the control device, in which the control body is designed with a telescopically retractable piston, on average; The support and the wing are shown greatly reduced compared to the control body,

Fig. la das Profil der Stütze,Fig. La the profile of the support,

F i g. 2 eine andere Ausführungsform mit einem Steuerkörper mit teleskopartig einschiebbarem Kolben im Schnitt,F i g. 2 shows another embodiment with a control body with a telescopically insertable piston on average,

F i g. 3 eine dritte Ausführungsform der Steuereinrichtung mit hintereinandergeschalteten, mit Balgen versehenen Steuerkammern (Steuerelementen) im Schnitt,.F i g. 3 a third embodiment of the control device with bellows connected in series provided control chambers (control elements) in section ,.

F i g. 4 eine Ausführungsform eines zusammenschiebbaren Steuerkörpers mit Steuerkammern im Schnitt, wobei die linke Hälfte des Steuerkörpers in einem Winkel von 90° zur rechten Hälfte geschnitten ist,F i g. 4 shows an embodiment of a collapsible control body with control chambers in Cut, with the left half of the control body cut at an angle of 90 ° to the right half is,

F i g. 5 eine konstruktive Lösung der Steuerkörper nach F i g. 1 und 2 undF i g. 5 a structural solution of the control body according to FIG. 1 and 2 and

F i g. 5 a eine Aufsicht auf einen Scheibenring aus Fig. 5.F i g. 5 a is a plan view of a disk ring from FIG. 5.

Fig. 1 zeigt den Steuerkörper, der aus dem Zylinder 1 und dem Kolben 2 besteht. An dem Zylinder 1 sind beliebig viele übereinanderliegende Leitungsmündungen 3 a bis 3e vorgesehen, deren Achsen gleiche Abstände voneinander haben. Die Mündungen sind durch Leitungen Aa bis 4e mit Absaugöffnungen 5 a bis 5 e an der Stütze 6 verbunden. Das Profil der Stütze, die das Verbindungselement zwischen dem Bootskörper und dem Flügel 7 bildet, ist in F i g. 1 a dargestellt. Während der Fahrt erzeugt die Strömung beiderseitig an dem Profil einen Unterdruck, so daß von den untergetauchten Absaugöffnungen Luft aus dem Zylinderraum abgesaugt wird. Die Absaugöffnungen können alle auf einer Stützenseite oder abwechselnd auf beiden Seiten vorgesehen werden.1 shows the control body, which consists of the cylinder 1 and the piston 2. Any number of superimposed line openings 3a to 3e are provided on the cylinder 1, the axes of which are equally spaced from one another. The mouths are connected to suction openings 5 a to 5 e on the support 6 by lines Aa to 4e. The profile of the support that forms the connecting element between the hull and the wing 7 is shown in FIG. 1 a shown. While driving, the flow creates a negative pressure on both sides of the profile, so that air is sucked out of the cylinder space by the submerged suction openings. The suction openings can all be provided on one side of the support or alternately on both sides.

Der Kolben 2 besteht aus dem Kolbenboden 8 und der Kolbenwand 9,. deren Länge in der gezeichneten Endstellung, bei voll geöffnetem Luftregelventil 13, alle Mündungen 3 a bis 3e überdeckt. Über dem Kolbenboden ist ein Schlitz 10 vorgesehen, dessen Höhe gleich dem Abstand der Mündungsachsen ist. Eine Feder 11 dient als Rückstellmittel und drückt den Kolben in Richtung der Mündung 3 a, die mit der untersten Absaugöffnung 5 a an der Stütze verbunden ist, gegen die Anlage 12. Die Mündungen sind so angeordnet, daß in dieser Kolbenendstellung die Mitte der untersten Öffnung 3 a etwa mit der Oberkante des Schlitzes 10 abschneidet.The piston 2 consists of the piston head 8 and the piston wall 9. the length of which in the drawn end position, with the air control valve 13 fully open, covers all openings 3a to 3e . A slot 10 is provided above the piston head, the height of which is equal to the distance between the muzzle axes. A spring 11 serves as a restoring means and pushes the piston in the direction of the mouth 3 a, which is connected to the lowest suction opening 5 a on the support, against the system 12. The mouths are arranged so that in this piston end position the center of the lowest opening 3 a cuts off approximately with the upper edge of the slot 10.

Der Kolben 2 ist mit dem Ventil 13 starr oder unter. Zwischenschaltung eines Verstärkers 14 verbunden. Das Ventil 13 regelt die in den Kanal 15 tretende Luftmenge. Der Kanal ist durch die Luftaustrittsöffnungen 16 mit der Flügeloberfläche verbunden. Durch den am Flügel bei Fahrt herrschenden Unterdruck wird die Luft aus den öffnungen 16 abgesaugt.The piston 2 is rigid with the valve 13 or below. Interconnection of an amplifier 14 connected. The valve 13 regulates the amount of air entering the channel 15. The channel is through the air outlets 16 connected to the wing surface. By the ruling on the wing while driving The air is sucked out of the openings 16 under reduced pressure.

. Die Steuereinrichtung funktioniert wie folgt: Die gezeichnete Kolbenendstellung entspricht der größten Austauchung der Stütze bzw. der kleinsten Tauchtiefe des Flügels, bei welcher alle Absaugöflnungen 5 a bis Se oberhalb des Wasserspiegels liegen. Durch das voilgeöffnete Ventil 13 wird die größte Luftmenge nach dem Flügel zugelassen und der kleinste Auftrieb erreicht. Vergrößert sich die Tauchtiefe des Flügels und tritt die Absaugöffnung 5« unter den Wasserspiegel WL, so wird der an dieser öffnung entstehende Unterdruck über die Leitung 4« und den Schlitz 10 dem Zylinderraum zugeführt. Der Kolben 2 hebt sich entgegen der Kraft der Feder 11, wobei der Schlitz 10 die Mündung 3 b freilegt, die durch die Leitung 4 b mit der Absaugöffnung 5 b, die noch über dem Wasserspiegel liegt, verbunden ist. Der Unterdruck im Zylinderraum sinkt durch den Luftzutritt über die Öffnung 5 b, und der Kolben bewegt sich nur noch so viel nach oben, bis der Unterdruck so weit abgesunken ist, daß die Kolbenkraft der Federkraft das Gleichgewicht hält. Das Ventil wird um den zurückgelegten Kolbenweg geschlossen, und der Auftrieb steigt an dem Flügel. Tritt bei weiterer Tauchtiefenzunahme auch die Absaugöffnung 5 b unter den Wasserspiegel, so steigt der Unterdruck erneut an, und der Kolben bewegt sich wiederum um die gleiche Strecke wie vorher nach oben, bis er infolge der Unterdruckverminderung zum Stehen kommt. Die durch das Ventil 13 zufließende Luftmenge wird weiter reduziert und der Auftrieb abermals erhöht. Der Schließweg des Ventils ist also der Anzahl der untergetauchten Absaugöffnungen 5 proportional. Kommt dagegen eine Absaugöffnung zur Austauchung, so daß Luft durch diese eingesaugt werden kann, so bewegt sich der Kolben unter der Kraft der Feder 11 um den gleichen Weg wie vorher nach unten, bis der Druck auf den Kolben erneut der Federkraft das Gleichgewicht hält.. The control device works as follows: The piston end position shown corresponds to the greatest bulge of the support or the smallest immersion depth of the wing, at which all suction openings 5 a to Se are above the water level. As a result of the fully open valve 13, the greatest amount of air is allowed after the wing and the smallest amount of lift is achieved. If the immersion depth of the wing increases and the suction opening 5 ″ passes below the water level WL, the negative pressure created at this opening is fed to the cylinder space via the line 4 ″ and the slot 10. The piston 2 rises against the force of the spring 11, the slot 10 exposing the mouth 3 b , which is connected by the line 4 b to the suction opening 5 b, which is still above the water level. The negative pressure in the cylinder chamber drops due to the entry of air through the opening 5 b, and the piston only moves upwards until the negative pressure has dropped so far that the piston force of the spring force maintains equilibrium. The valve is closed by the piston travel and the lift increases on the wing. Occurs upon further diving depth increase the evacuation port 5 b below the water level, so the negative pressure increases again, and in turn, the piston moves by the same distance as before upwards until it comes as a result of the negative pressure reduction to a halt. The amount of air flowing in through the valve 13 is further reduced and the buoyancy is increased again. The closing path of the valve is therefore proportional to the number of suction openings 5 submerged. If, on the other hand, a suction opening is exposed so that air can be sucked in through it, the piston moves under the force of the spring 11 by the same distance as before, until the pressure on the piston again keeps the spring force in equilibrium.

Die Steuereinrichtung wird derart ausgebildet und die Flügel so ausgelegt, daß bei einer mittleren Tauchung der Stütze, bei welcher etwa gleich viele Absaugöffnungen über und unter dem Wasserspiegel WL liegen, eine mittlere Luftmenge dem Flügel zufließt, die einen mittleren, dem Fahrzeuggewicht entsprechenden Auftrieb erzeugt. Bei Abweichung von dieser mittleren Tauchtiefe wird dann selbsttätig der Auftrieb bei Annäherung des Flügels an den Wasserspiegel vermindert und bei Vergrößerung seiner Tauchtiefe erhöht, so daß sich die Tauchtiefe des Flügels zum Wasserspiegel einregelt.The control device is designed in such a way and the wings are designed so that when the support is immersed in the middle, with approximately the same number of suction openings above and below the water level WL , an average amount of air flows to the wing, which generates an average lift corresponding to the vehicle weight. If there is a deviation from this mean diving depth, the lift is automatically reduced when the wing approaches the water level and increased when its diving depth is increased, so that the diving depth of the wing is regulated in relation to the water level.

Die Ausführungsform nach F i g. 2 arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie die Steuereinrichtung nach Fig. 1. Hier wird jedoch die Steuerung der Mündungen 3 α bis 3 e nicht durch den Kolben 2 besorgt, sondern durch die hohle Kolbenstange 17, auch Schieber genannt, der mit dem Kolben verbunden ist.The embodiment according to FIG. 2 works on the same principle as the control device according to FIG. 1. Here, however, the control of the orifices 3 α to 3 e is not provided by the piston 2, but by the hollow piston rod 17, also called a slide, which is connected to the piston .

Der hohle Schieber besitzt, wie bei der vorbeschriebenen Ausführung, einen Schlitz 10, durch welchen Luft über den hohlen Schieber und die Öffnungen 18. dem Zylinderraum ab- bzw. durchgeführt werden kann. Der Kolben 2 ist vorzugsweise durch eine RoIlmembrane 2 α gedichtet.As in the case of the embodiment described above, the hollow slide has a slot 10 through which air can be discharged from or through the cylinder space via the hollow slide and the openings 18. The piston 2 is preferably sealed by a RoIlmembrane 2 α.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Reibungsfläche des Schiebers 17 wesentlich kleiner ist als die des Kolbens nach Fig. 1; der Kolben in Fig. 2 ist praktisch reibungsfrei; die wirksame Kolbenfläche in F i g. 2 kann gleich oder größer gemacht werden wie diejenige in Fig. I, so daß die Kolbenkraft gegenüber der Reibungsfläche um ein Vielfaches größer sein kann als in Fig. 1. Dadurch kann die Kolbenkraft zeitweise auftretende Schwergängigkeit des Schiebers überwinden, die in F i g. 1 zu Fehlsteuerungen führen kann. Schwergängigkeit kann durch Staub, Verschmutzung und insbesondere durch Salzablagurungen des Meerwassers entstehen.This embodiment has the advantage that the friction surface of the slide 17 is much smaller is than that of the piston of Figure 1; the piston in Fig. 2 is practically frictionless; the effective piston area in FIG. 2 can be made equal or greater are like that in Fig. I, so that the piston force against the friction surface by a Can be many times greater than in Fig. 1. As a result the piston force can overcome the sluggishness of the slide that occurs at times, which is shown in FIG. 1 can lead to control errors. Sluggishness can be caused by dust, and pollution in particular caused by salt deposits in seawater.

Es zirkuliert nämlich ständig eine kleine Wassermenge von der sich noch im Spritzwasser der Stütze befindlichen untersten ausgetauchten Absaugöffnung nach der obersten untergetauchten Öffnung. Während des Stillstandes des Fahrzeuges trocknet das Restwasser auf und hinterläßt eine Ablagerung, die bei Beginn einer Fahrt zunächst reibungserhöhend wirkt, bis sie durch das eintretende Wasser wieder aufgelöst wird. Ein weiterer Vorteil ist, daß bei der Ausführung nach F i g. 2 das zutretende Wasser durch eine nach unten offene Führung 19 abfließen kann. Der Schieber 17 hält diejenigen der Mündungen 3 α bis 3 e, die nach untergetauchten AbsaugöfTnungen 5 a bis 5 e führen, geschlossen, während dieselben in Fig. 1 von dem nach oben laufenden Kolben freigelegt werden, so daß Luft aus den untergetauchten Öffnungen unter einer geringen Widerstandserhöhung austritt.A small amount of water is constantly circulating from the lowest submerged suction opening, which is still in the spray water of the support, to the uppermost submerged opening. While the vehicle is at a standstill, the residual water dries up and leaves a deposit that initially increases friction at the start of a journey until it is dissolved again by the incoming water. Another advantage is that in the embodiment according to FIG. 2 the incoming water can flow through a guide 19 that is open at the bottom. The slide 17 holds those of the orifices 3 α to 3 e, which lead to submerged suction openings 5 a to 5 e , closed, while they are exposed in FIG small increase in resistance emerges.

Bei dem Beispiel der F i g. 2 wird die Rückstellkraft in ÖlTnungsrichtung des Ventils durch ein anderes Rückstellmittel als die Feder 11 wie in Fig. 1 aufgebracht. Die Kraft wird durch den Kolben 20, der etwa die Hälfte' Fläche des Kolbens 2 hat und der in dem Zylinder 21 läuft, erzeugt. Auf den Kolben wirkt eine Saugkraft, die an einer Absaugöffnung 22 der Stütze 6 durch die Strömung erzeugt und die mittels der Leitung 23 in den Zylinderraum geleitet wird. Diese Anordnung hat den-Vorteil, daß die Rückstellkraft ebenso wie die Betätigungskraft (und damit auch die Reaktionsgeschwindigkeit der Steuerung) quadratisch mit der Geschwindigkeit des Bootes wachsen. Da 'in dem Zylinder 21 ständig ein Unterdruck herrscht, kann hier keine Verschmutzung der Laufflächen eintreten.In the example of FIG. 2 is the restoring force in the oil opening direction of the valve by a other return means than the spring 11 as in FIG. 1 is applied. The force is generated by the piston 20, the approximately half 'area of the piston 2 and the running in the cylinder 21 is generated. A suction force acts on the piston, which force acts on a suction opening 22 the support 6 generated by the flow and which is passed by means of the line 23 into the cylinder space. This arrangement has the advantage that the restoring force as well as the actuation force (and thus also the reaction speed of the controller) as a square grow with the speed of the boat. Since 'in the cylinder 21 there is always a negative pressure prevails, no contamination of the running surfaces can occur here.

Gemäß Fig. 3 sind die Steuerkammern 24a bis 24/ des Steuerkörpers 24 elastisch zusammenschiebbar, wobei die Seitenwände 25 nachgiebig sind. Gemäß Fig. 4 sind die Steuerkammern 24a bis 24/ jeweils mit einem Deckel 26 und einer Gummi- oder Metallmembrane 27 abgeschlossen. Die Steuerkammern sind untereinander derart verbunden, daß sich bei ihrer Betätigung ihre Wege addieren und die Summe der Wege auf das Ventil 13, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Verstärkers 14, übertragen wird.According to Fig. 3, the control chambers 24a to 24 / of the control body 24 can be pushed together elastically, the side walls 25 being resilient. According to Fig. 4 are the control chambers 24a to 24 / respectively finished with a cover 26 and a rubber or metal membrane 27. The control chambers are connected to one another in such a way that when they are operated, their paths add up and the sum of the Paths to the valve 13, optionally with the interposition of an amplifier 14, is transmitted.

In F i g. 3 besteht die nachgiebige Seitenwand 25 einer jeden Steuerkammer aus einem Faltenbalg (z.B. Gummi), der selbstdichtend über die Deckplatte 28 gezogen ist und dort nochmals durch die Zwischenplatte 29 oder den Zwischenkörper 30 gehalten wird. Der Zwischenkörper 30 besitzt je zwei Mündungen 3 a bis 3 c mit Zuleitungen zu den beiden angrenzenden Steuerkammern. In F i g. 4 erfolgt die Luftzuleitung durch die starren Seitenwände der Steuerkammern 24« bis 24/.In Fig. 3, the resilient side wall 25 of each control chamber consists of a bellows (e.g. Rubber), which is drawn over the cover plate 28 in a self-sealing manner and there again through the intermediate plate 29 or the intermediate body 30 is held. The intermediate body 30 has two mouths each 3 a to 3 c with feed lines to the two adjacent control chambers. In Fig. 4 is the air supply through the rigid side walls of the control chambers 24 "to 24 /.

Die Rückstellung in ÖlTnungsrichtung des Ventils erfolgt wieder in beiden Beispielen entweder durch den unter einer Saugkraft stehenden Kolben 20 (Fig. 3) oder durch eine Feder 11 (Fig. 4). Wenn die Steuerkammern 24 a bis 24/, wie dargestellt, druckfrei sind, werden sie durch die Rückstellkraft des Kolbens 20 bzw. der Feder 11 an die Anschläge 31 gedrückt. Der Weg in der Schließrichtung ist bei jeder Steuerkammer durch den Anschlag 32 begrenzt. In Fig. 4, deren linke Hälfte in einem Winkel von 90° zur rechten Hälfte geschnitten ist, sind sinngemäß, wie in F i g. 3, auf beiden Seiten Anschläge 31 und 32 zur Wegbegrenzung angebracht. Die Anschläge für die Wegbegrenzung können auch in das Innere der Steuerkammern gelegt werden. Tritt eine Absaugöffnung 5 a bis 5e unter den Wasserspiegel WL, so daß eine Saugkraft an ihr entsteht, so wird die mit ihr verbundene Steuerkammer durch den in ihm entstehenden Unterdruck zusammengeschoben, und zwar um den durch die Anschläge bestimmten Weg. Der Schließweg des Ventils entspricht dabei der Summe der Wege der zusammengeschobenen Steuerkammern. Die Funktion der Steuereinrichtung nach F i g. 3 und 4 ist also dieselbe wie diejenige nachThe return in the oil opening direction of the valve takes place again in both examples either by the piston 20 under suction (Fig. 3) or by a spring 11 (Fig. 4). When the control chambers 24 a to 24 / are depressurized, as shown, they are pressed against the stops 31 by the restoring force of the piston 20 or the spring 11. The path in the closing direction is limited in each control chamber by the stop 32. In FIG. 4, the left half of which is cut at an angle of 90 ° to the right half, are analogously, as in FIG. 3, stops 31 and 32 attached to both sides to limit the travel. The stops for the travel limit can also be placed inside the control chambers. If a suction opening 5a to 5e occurs below the water level WL, so that a suction force arises at it, the control chamber connected to it is pushed together by the negative pressure created in it, namely by the path determined by the stops. The closing path of the valve corresponds to the sum of the paths of the control chambers pushed together. The function of the control device according to FIG. So 3 and 4 is the same as the one after

ίο Fig. 1 und 2.ίο Fig. 1 and 2.

Jede Absaugöffnung 5 α bis 5e ist gesondert über eine Leitung 4 mit einer Steuerkammer verbunden, wobei ein Teil jeder Leitung 4a bis 4e nachgiebig, z.B. als Schlauchleitung, ausgeführt sein muß, um die Bewegung der Steuerkammern mitmachen zu können.Each suction opening 5α to 5e is separately connected to a control chamber via a line 4, with part of each line 4a to 4e having to be flexible, for example as a hose line, in order to be able to participate in the movement of the control chambers.

Um die Reaktionsgeschwindigkeit der SteuerungTo the speed of reaction of the controller

groß zu halten, sind kleine Steuerungswege erwünscht,to keep it large, small control paths are desirable,

d. h., man wird den Weg des Kolbens 2 in F i g. 1 und 2 vor einer Mündung, z. B. 3a, bis zur nächsten, z.B. 3 b, in der Größenordnung von 0,5 bis 2mm halten. Andererseits müssen die Innendurchmesser der Mündungen 3 a bis 3e und der Leitungen 4 a bis 4 e für den obigen Fall 2 mm überschreiten (Außen- 1. c: durchmesser größer als 3 mm), um die Luftmenge ausreichend groß und die Leistungsverluste klein zu halten. Somit ergibt sich die Schwierigkeit, daß der Anschluß der Leitungen 4 a bis 4 e in der praktischen Ausführung aus geometrischen Gründen nicht nach dem Schema der F i g. 1 und 2 erfolgen kann. Die Lösung des Problems ist in der F i g. 5 dargestellt, bei welcher der Weg einer Stufe auch bei größeren Leitungsdurchmessern klein gehalten werden kann und die Herstellung einfach ist.that is, the path of the piston 2 in FIG. 1 and 2 in front of a mouth, e.g. B. 3a, up to the next, for example 3 b, hold in the order of 0.5 to 2mm. On the other hand, the inner diameter of the openings 3 have to 3e and the lines 4 a to 4 e for the above case 2 mm beyond (outside 1. c: diameter greater than 3 mm) a, big enough to the amount of air and to keep the power losses low . Thus, there is the problem that the connection of the lines 4 a to 4 e in the practical embodiment for geometric reasons not according to the scheme of FIG. 1 and 2 can be done. The solution to the problem is shown in FIG. 5, in which the path of a step can be kept small even with larger line diameters and manufacture is simple.

Gemäß Fig. 5, die für die Beispiele der Fig. 1 und 2 Bedeutung hat, sind der Kolben 2 bzw. der Schieber 17 und der Zylinder 1 bzw. der Schiebermantel 19 der Fig. 1 und 2 dargestellt. In den Mantel sind Ringscheiben 33 und 34 eingelegt. Der Kolben 2 bzw. der Schieber 17 läuft dichtend in den Scheiben 33, während die Scheiben 34, wie in F i g. 5 a dargestellt, einen größeren Innendurchmesser als die Scheiben 33 haben und mit einem Schlitz 35 versehen sind. Der Schlitz 35 ist gegenüber dem nächstliegenden Schlitz winkelversetzt, z. B. um 30°, so daß alle ( Schlitze auf einer Spirale liegen. An der Stelle eines jeden Schlitzes, also auf der gleichen Spirale, ist in dem Mantel je eine Bohrung für die Mündungen 3 a bis 3e angebracht, deren Durchmesser etwas kleiner als die Summe der Höhen einer Scheibe 34 und zweier Scheiben 33 ist. An jeder Bohrung ist eine Leitung 4a bis 4e angeschlossen. Die Luft wird also über den Schlitz 35 und dem zwischen Kolben bzw. Schieber und dem Ring 34 entstehenden Ringspalt ab- und zugeführt, so daß sich der Druck gleichmäßig um den Kolben verteilt und keine Seitenkräfte an diesem auftreten. Oberhalb des Bereiches der Mün-According to FIG. 5, which is important for the examples in FIGS. 1 and 2, the piston 2 or the slide 17 and the cylinder 1 or the slide casing 19 of FIGS. 1 and 2 are shown. Ring disks 33 and 34 are inserted into the jacket. The piston 2 or the slide 17 runs sealingly in the disks 33, while the disks 34, as in FIG. 5 a, have a larger inner diameter than the disks 33 and are provided with a slot 35. The slot 35 is angularly offset from the nearest slot, e.g. B. by 30 °, so that all (slots are on a spiral. At the point of each slot, that is, on the same spiral, a hole for the mouths 3 a to 3 e is made in the jacket, the diameter of which is slightly smaller than is the sum of the heights of a disk 34 and two disks 33. A line 4a to 4e is connected to each bore. so that the pressure is evenly distributed around the piston and no side forces occur on it.

. düngen sind weitere Ringscheiben 33 zur Führung des Kolbens eingelegt, welche durch Ringe 36 auseinandergehalten werden. Alle Ringe werden durch einen Deckel 37 zusammengepreßt.. fertilize further annular disks 33 are inserted to guide the piston, which are held apart by rings 36 will. All rings are pressed together by a cover 37.

Das oben beschriebene Problem der LuftzuführungThe air supply problem described above

stellt sich nicht in den Ausführungen der F i g. 3 und 4.does not arise in the statements in FIG. 3 and 4.

Zu dem von der beschriebenen SteuereinrichtungTo that of the control device described

erzeugten Kommandosignal zur Aufrechterhaltung der Tauchtiefe des Fahrzeuges können die Kommandosignale anderer Meßwertgeber addiert werden, und die Summe der Kommandosignalc kann auf das Liiftrcgelvcntil übertragen werden.command signal generated to maintain the diving depth of the vehicle can use the command signals other transducers can be added, and the sum of the command signalsc can be added to the Liiftrcgelvcntil be transferred.

Claims

Patent claims:

1.Control device for the automatic maintenance of the diving depth of hydrofoils attached to watercraft, the buoyancy of which is influenced by admitting an amount of air guided via a control valve towards the wing surface, with superimposed, partly above, partly below the normal water level on a structural part in the negative pressure area of the same, preferably on A wing support arranged openings, the amount of air admitted according to the wing surface depends on the position of the openings relative to the water level, characterized in that each opening (5a to Se) individually by a line (4a to 4e) with a variable in its longitudinal extent self-contained telescopic or bellows-shaped control body (1, 2; 24) provided with return means (11; 20-23) for the control valve (13) is connected, which is designed so that the suction force generated at each opening of the below the water level Long e of the control body is adjusted by a certain distance in the telescopic positions of a slide (9, 17) assigned to the individual lines and in the case of the bellows-type separate control chambers (24 a to 24 /) assigned to the individual lines, and that the air control valve is preferably switched on an amplifier is controlled with the help of this adjustment in such a way that the control valve is actuated in the closing direction with an increasing number of submerged openings.

2. Control device according to claim 1, characterized in that the telescopic control body (1,2) has a cylinder (1) in which the lines (4 a to 4e) of the openings (5 a to 5 e) are at the same distance one above the other and open in the order of the superimposed suction openings, and that there is a piston (2) in the cylinder, the piston head (8) of which points in the direction of the lowest line opening (3 a) , and the piston wall (9) of which all openings (3 α to 3e) and has a slot (10) directly above the piston head, the width of which is equal to the distance between the muzzle axes, and that the piston (2) is in operative connection with the control valve (13) (Fig. 1 ).

3. Control device according to claim 1, characterized in that the telescopic control body has a first cylinder (1) in which there is a piston (2), preferably with a rolling diaphragm seal (2a) , and that this piston with a hollow piston rod (17 ), which has at least one outlet (18) after the cylinder space and moves into a second cylinder (19) of smaller diameter, in which the lines (4a to 4e) of the suction openings (5a to 5e) lie one above the other at the same distance and open in the order of the superimposed suction openings, and that the piston rod (17) at the end facing the second cylinder (19) has a slot (10), the width of which is equal to the distance between the mouth axes, and that the piston (2) with the control valve (13) is in operative connection (FIG. 2).

4. Control device according to claim 2 or 3, characterized in that in the jacket of the cylinder (1.19), in which the lines (4 a to 4e) open, annular disks (33,34) are inserted, of which only every second (33) has the diameter of the piston (2,17) as the inner diameter and serves as a running surface, while the respective intermediate annular disk (34) has a larger inner diameter and a slot (35), and that the lines (4 a to 4e) the suction openings (5a to 5e) in the jacket open at the location of a slot (35), the slots of the annular disks being helically angularly offset from one another, and that all of the annular disks are tightly pressed together by a cover (37) (Fig. 5) .

5. Control device according to claim 1, characterized in that the control body (24) consists of as many individual, mutually coupled, elastically collapsible and self-contained control chambers (24 a to 24 /) as suction openings (5 a to 5 e) are provided, and that each control chamber is individually connected to a suction opening by a line (4a to 4e) and has stops (31,32) for its greatest and smallest length, the entire battery of control chambers being in operative connection with the control valve (F i g . 3, 4).

6. Control device according to claim 5, characterized in that the side wall (25) one Control chamber (24 a to 24 /) is designed as a bellows (FIG. 3).

7. Control device according to claim 5, characterized in that the cover (27) is a control chamber (24a to 24 /) consists of an elastic membrane (Fig. 4).

8. Control device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Restoring means which apply a force counteracting the suction force in the control body, have a piston (20) running in a cylinder (21), which has about half the area of the control piston (2) or a control chamber (24 a to 24 /) and with the control piston (2) or a control chamber (24 c) is connected, the space of the cylinder (21) by a Line (23) is connected to a special suction opening (22) on the wing support (6) (Figures 2, 3).

9. Control device according to one of claims 1 to 7, characterized in that as Return means a spring (11) is arranged.

10. Control device according to claim 1, characterized in that in per se known Way to the command signal of the control body responding to the diving depth (1,2; 24) the command signals from other transducers are added and the sum of the command signals is transmitted to the control valve (13).

1 sheet of drawings 109 047/137