DE2008873A1

DE2008873A1 - Steuereinheit für Lastkähne

Info

Publication number: DE2008873A1
Application number: DE19702008873
Authority: DE
Inventors: William M. Greenville Ala. Jackson (V.St.A.)
Original assignee: Hydro-Vac Inc., Greenville, Ala. (V.St.A.)
Priority date: 1969-02-25
Filing date: 1970-02-25
Publication date: 1970-09-10
Also published as: US3590766A; GB1244586A; NL7002662A

Description

Steuereinheit für Lastkähne

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit für Lastkähne und dergleichen und insbesondere eine aktive Einrichtung zur Steuerung des vorderen Endes eines Lastkahns*

Bisher sind beim Steuern von Lastkähnen längs Plussläufen Schwierigkeiten aufgetreten, weil Flüsse sich in ihrer Tiefe ändern und in ihrem Verlauf keiner geraden Linie folgen.. Ferner weisen Flüsse gewöhnlich Strömungen auf und enthalten unerwartete Hindernisse, Klötze und andere unter Wasser liegende Hindernisse, welche Bauteile, die an den Seiten oder am Boden der Lastkähne abstehen, abscheren oder beschädigen können. Darüber hinaus müssen Lastkähne im Abstand von Trägern für Eisenbahn- und Strassenbrücken bleiben und ausserdem in genauer Weise durch Schleusen \mi. während des Ein- und Ausdockens gesteuert werden. Eine weitere Schwierigkeit beim Steuern von Lastkähnen und dergleichen liiigt im Ausgleich von Wind einfluss en auf den Lastkahn, besonder«» wenn die Lastkähne mit niedrigem Tiefgang fahren und Brücken oder andere Bauelemente in der Flusskrüffi-

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mung liegen. Infolge der vorausgehenden Schwierigkeiten bei der Steuerung von Lastkähnen und dergleichen in Flussläufen, sind Vereicherungsgebühren und Schäden an Brücken und anderen Bauelementen ungewöhnlich hoch.

Um die vorausgehend genannten und andere Schwierigkeiten zu beseitigen, wird durch die vorliegende Erfindung eine Steuer* einheit geschaffen, welche vollständig innerhalb des Utnfangs des Lastkahns angeordnet ist und ein sich quer erstreckendes Rohr enthält, welches einen Mittelabschnitt besitzt, der mit sich nach unten und aussen erstreckenden Endabschnitten verbunden 1st, die im Bereich der Bodenhöhe des Lastkahnes enden. Eine Propellereinheit wird innerhalb des Rohres angetrieben, um wahlweise durch dasselbe Wasser in entgegengesetzten Richtungen zu fördern, wobei der anliegende Abschnitt de3 Lastkahns wahlweise in entgegengesetzte Richtungen bewegt wird.

Die Erfindung wird anschliessend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben; es zeigen:

Pig. 1 eine Draufsicht auf eine Anzahl von Lastkähnen, welche als Einheit bewegt werden, wobei die erfindungsgeiüüaae Steuereinheit am Bug des vorderen Lastkahns befestigt ist,

Pig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrosserten Längsschnitt durch einen mittleren Bereich der Steuereinheit,

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Pig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Pig. 3 in kleinerem Masθtab und

Pig. 5 eine Teilansicht des Bodens, aus welcher die öffnungen des Lastkahns ersichtlich sind, die mit der Steuereinheit in Verbindung stehen.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, sind eine Anzahl von Lastkähnen B in üblicher Welse miteinander !zusammengehalten und bewegen sich als eine Einheit, dio durch einen Schlepp- (

dämpfer T befördert wird. Die erfindungsgemäese Steuereinheit 10 1st innerhalb einer vorderen Kammer 11 untergebracht, die sich im vorderen Laatkahn B befindet, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. In der Zeichnung befindet sich an jeder Seite des die Steuereinheit 10 enthaltenden Lastkahne ein weiterer Lastkahn und ferner zwei weitere Lastkähne hinter jedem vorderen Lastkahn B; es ist jedoch offensichtlich, dass die Aneahl und die Anordnung der Lastkähne in üblicher Weise verändert werden kann. Die Kammer 11 für die Aufnahme der Steuereinheit 10 weist eine Bodenwand ¹2 auf, die In der In Fig. 2 dargestellten Weise mit den sich nach oben erstreckenden Seitenwänden 13 und 14 verbunden ist. /line vertikale Wand 16 trennt die Kammer 11 mit der Steuereinheit 10 vom übrigen Teil des Lastkahns B. |

Die erfindungs#emäsee Steuereinheit weist ein grosses Rohr 17 auf, welches sich quer zu« Bug dee mittleren vorderen Lastkahns B erstreckt, wie aus den Pig. 1 und 2 hervorgeht. Das Rohr 17 ist miV einem zylindrischen Hittelabschnitt 18 versehen, welcher mit sich nach unten und ausβen erstreckenden Endabschnit° ten 19 und 21 verbunden ist. Um die Herstellung und Montage des Rohres 17 zu erleichtern, besteht dieses aus Abschnitten, wobei

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ein Ringflansch 22 an jedem Ende eines jeden Abschnitte angeordnet ist. Benachbarte Ringflansche 22 sind miteinander durch Bolzen 23 und Muttern 24 gernäss Fig. 3 verbunden.Die unteren Enden der nach unten und aus β en gerichteten Endabechnitte 19 und 21 sind mit einer horizontalen Platte 26 verbunden, welche Offnungen 27 besitzt, die in Verbindung mit den offenen unter« sten Enden der nach unten und ausθen gerichteten Endabsohnitte stehen. Ferner sind in der Bodenwand 12 in vertikaler Fluchtung mit den Öffnungen 27 Offnungen 28 vorgesehen! wobei durch die fluchtend angeordneten öffnungen 27 und 2Θ Wasser wahlweise aufgenommen oder abgegeben werden kann, abhängig von der Richtung der Wasserströmung durch das Rohr 17. Gemaus Fig. 5 ist an der Bodenwand 12 über den öffnungen 28 ein Schutzgitter 29 angeordnet, um den Eintritt von grösseren Fremdkörpern in das Rohr 17 zu verhindern.

Innerhalb des Zwischenabschnitts 18 des Rohres 1? ist in einen Lager 31 eine Welle 32 angeordnet, die mit einem Antrieb 33, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, verbunden ist. Zwischen der Welle 32 und dem Antrieb 33 ist ein Getriebe 34 vorgesehen, wobei die Welle 32 in der gewünschten Richtung und mit der gewünschten Drehzahl angetrieben wird. Als besondere geeignet hat sich beim praktischen Betrieb eine Drehzahl von 600 bis 800 Umdrehungen pro Minute erwiesen.

Gemäss Fig. 2 wird eine Dichtungseinheil 36 von d*m sich nach unten und aussen erstreckenden Abschnitt 21 getragen und umgiDx die Welle, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Welle und aem Rohr 17 herausstellen. Utn den Mittelabschnitt 18 zu verstärken, ist an der Ausserif lache des Mittelabschnitts 18 gemäse den Fig. 2 und 3 ein Verstärkungsring 37 vorgesehen.

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Innerhalb des Mittelabsehnitta 18 des Rohres 17 sind an der Welle 32 Propellereinbeiten 38 und 39 befestigt, die gemäss Pig. 3 einen axialen Abstand voneinander aufweisen. Jede Propellereinheit 38, 39 besitzt eine Nabe 41, die an der Welle zur Drehung mit derselben verkellt 1st. Jede Nabe trägt sich radial erstreckende Propellerschaufeln 42, die vorzugsweise eine Ganghöhe von 61 cm (24") aufweisen. Das Getriebe 34 des Antriebs 33 ist mit üblichen Einrichtungen zur Umkehr der Drehrichtung der Welle 32 ausgestattet, wobei die Propellereinheiten 38 und 39 in entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden können, um in entgegengesetzten Riohtungen Wasser durch das Rohr 17 umzuwälzen. Vorausgehend wurden die Propellereinheiten als wahlweise in verschiedenen Drehlichtungen antreibbar beschrieben, es ist jedoch offensichtlich, dass die Strömungsrichtung durch das Rohr 17 ebenfalls durch eine Änderung der Steigung der Propellersehauf«In erzielt werden kann. Mit anderen Worten, es könnte ein üblicher Propeller mit umkehrbarer Schaufelstellung verwendet werden, wobei durch Umkehr der Schaufelstellung des Propellers die Richtung der Strömung geändert würde, ohne dass sich die Drehriehtung der Welle 32 ändert..

Jede der Propellereinheiten 38 und 39 wird von einer Ummantelung 43 umgeben, welche zwei axial nebeneinander liegtnie ringförmig nach innen gerichtete konvexe Flächen 44 und 4S aufweist, welche nebeneinander liegende Venturi-Absehnitto bildei. dle eine gemeinsame Achse und eine ringförmige Vertiefung 47 zwischen sich aufweisen. Die Umraantelungen 43 sind, wie ersichtlich, ringförmig ausgebildet und bestehen aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Chloropren-Gummi, welcher unter dem Warenzeichen "Neopren" bekannt ist. Durch die Verwendung von elastischen Ummantelungen 43 an jeder der Propel«

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lereinheiten 38 und 39 wird der Schlupf auf ein Hindestmass verringert. Daher arbeiten die Propellereinheiten 38 und 39 mit gutem Wirkungsgrad und bei Drehung der Propellereinheiten ist im wesentlichen sofort Leistung verfügbar. Perner ist sofort Leistung verfügbar, wenn die Strümungsrichtung des Wassers durch das Kohr 17 umgekehrt wird.

Um die Bewegung des Wassers durch das Rohr 17 zu erleichtern und gleichzeitig das Lager 31 zu befestigen, ist eine Anzahl von sich radial erstreckenden Ablenkvorrichtungen 48 vorgeae-

t hen, die sich zwischen dem Lager 31 und der Innenfläche des Mittelabschnitts 18 des Rohres 17 erstrecken. Die Ablenkvorrichtungen 48 sind am Lager 31 und am Mittelabschnitt 18 in geeigneter Weise, beispielsweise durch Verschweissen, befestigt. Wie aus den Pig. 3 und 4 ersichtlich ibt, sind die Ablenkvorrichtungen 48 seitlich bei 49 im Bereich der inneren Seiten der Propellereinheiten 38 und 39 in solcher Richtung umgebogen, dass sie die Wasserströmung gegen die Vorderseite der Propeller» schaufeln 42 der anliegenden Propellereinheit umlenken, wan rend das Wasser In einer Richtung fUesst, um die Ablenkvorrichtung an die Saugseite der anliegenden Propellereinheit zu bringen. In der Zeichnung sind vier Ablenkvorrichtungen 48 dargestellt, es 1st jedoch offensichtlich, dass die Anzahl der-

^ selben geändert werden könnte. Ea ist ferner ersichtlich, dasο sich die Ablenkvorrichtungen 48 au beiden Seiten der Schaufeln 42 befinden könnten. Die Propellereinheiten 33 und 39 Bind jeweils mit vier Propellerschaufeln 42 dargestellt, jedüch könnte die Zahl der Schaufeln offensichtlich geändert werden.

Aus der vorangehenden Beschreibung iat die Wirkungsweise der erfindungsgetaäseen Steuereinheit für Lastkähne und dergleichen ersichtlich. Pills der Bug des Lastkahns seitlich in einer Rieh-

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tung bewegt werden soll, wird das Getriebe 34 zum Antrieb der Wolle 32 betätigt und desgleichen die von der Welle getragenen Propellereinheiten 38 und 39, und zwar in einer Richtung, um eine Wasserströmung duroh das Bohr 17 In solcher Richtung zu verursachen, die der gewünschten Bewegung des Bugs entgegengesetzt ist. Werden daher die Fropellereinheiten 38 und 39 derart angetrieben, dass Wasser durch den nach unten und aussen gerichteten Abschnitt 19 abgegeben wird, so wird Wasser durch den nach unten und aussen gerichteten Abschnitt 21 aufgenommen, so dass das Rohr 17 und der Bug des Lastkahns gemäss Fig« 3 »aoh rechte bewegt werden. Soll der Bug des Lastkahns in die t entgegengesetzte Richtung bewegt werden, so wird die Drehrichtung der Welle 32 und der Propellereinheiten 38 und 39 umgekehrt, wobei Wasser durch den nach unten und aussen gerichteten Abschnitt 21 abgegeben und durch den nach unten und auseen gerichteten Abschnitt 19 aufgenonmen wird.

Die Offnungen 27 und 28 in der Platte 26 und im Boden 12 stellen jeweils die Verlängerungen für die nach unten und ausβen gerichteten Abschnitte 19 und 21 dar, wobei die unteren Enden Oer nach unten und aussen gerichteten Leitungen am Boden des Last· kahnes enden. Bas heiast, es 1st eine flüssigkeitsdichte Abdicltung zwischen den unteren Enden der nach unten aussen gerichteten Abschnitte 19 und 21 und der Platte 26 vorgesehen, und i eine flüssigkeitsdicbte Abdichtung ist ferner zwischen der PIa^-I-te 26 und dem Boden 12 neben den Öffnungen 27 und 28 vorhanden. Bas an einen Ende des Rohres 17 abgegebene Wc.sser übt einen Druck aus, welcher den Bug des Lastkahns in die entgegengesetzte Richtung ablenkt. Da das Wasser am entgegengesetzten Ende des Rohres 17 eintriti, wird es an dieser Seite des Lastkahns verdrängt und im Rohr 17 nach innen gezogen, während es gleichzeitig vein anderen Rohrende abgegeben wird, wodurch eine Bewe·

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gung des Bugs dee Lastkahns in einer Richtung entgegen der Bewegung des Wassers durch das Rohr 17 weiter begünstigt wird. Der Wirkungsgrad der Steuereinheit wird auf diese Vieiee erhöht, da Wasser von der Seite,gegen welche eich der Lastkahn bewegt, abgezogen wird, wodurch am Aufnahmeendβ des Rohres ein Unterdruck entsteht, während am Abgabeende des Rohres 17 ein überdruck auftritt.

Wie aus den Pig. 1 und 2 hervorgeht, enden die unteren Bnden der sich nach unten und aussen erstreckenden Endabsohnitte und 21 innerhalb der Seiten 13 und 14 des Lastkahns B, welcher die Steuereinheit 10 trügt, wobei Wasser in das Rohr 17 und aus dem Rohr 17 an solchen Stellen ein bzw. austritt» dl« sich innerhalb von nach oben erstreckenden Ebenen befinden, welche durch die Seiten 13 und 14 blndurchtreten. Saher können weitere Lastkähne B unmittelbar neben dem Lastkahn B mit der Steuereinheit 10 gemäss den Fig. 1 und 2 angeordnet sein, ohne dass der Betrieb der Steuereinheit beeinträchtigt wird.

Aus der vorausgehenden Beschreibung let die Wirkungsweise der erflndungsgemässen Steuereinheit für Lastkähne und dergleichen ersichtlich. Durch die Anordnung einer Steuereinheit, welche vollständig innerhalb des Umfange des Lastkahns zur Aufnahme der Steuereinheit angeordnet 1st, kann diese durch schwimmende Fremdkörper oder Unterwasserhindernlsse nicht beeinträchtigt werden, während gleichzeitig weitere Lastkähne unmittelbar neben den Seiten dee die Steuereinheit aufnehmenden Lastkahns angeordnet sein können. Durch Anordnung einer Steuereinheit, welche Wasser im Bereich des Bodens des Lastkahns aufnimmt und abgibt, arbeitet die Vorrichtung wirksam in Gewässern, welche tief genug sind, um den Lastkahn schwimmend aufzunehmen. Ferner

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wird durch Anordnung einer aktiven Einrichtung zur genauen Kontrolle der Lastkahnbewegung dit erfindungsgemässe Vorrichtung geeignet, die Wirkungen von Winden und Strömungen auszugleichen oder ssu kompensieren, besonders wenn die Lastkähne unbeladen sind und daher geringen Tiefgang aufweisen. Ferner wird es durch die Anordnung einer aktiven Einrichtung zur Bewegung des Bugs des Lastkahns in beiden seitlichen Richtungen möglich, den Lastkahn in eine benachbarte Lage zu ziehen, um ein anderes Schiff vorbeiziehen zu lassen und ansehliessend seitlich zurück in den Hauptkanal des Flusses zu gelangen. Beim tatsächlichen Betrieb der Einrichtung hat sich ergeben, dass die erfindungsgemässe Steuereinheit die zur Bewegung eines Lastkahne von einer Stelle zur anderen erforderliche Zeitspanne wesentlich verringert und dass gleichzeitig die Gefahr einer Be-8chadigung von Brücken, Schleusen, Bocks und dergleichen durch den Lastkahn erheblich verringert wird.

Die Srfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst im Rahmen der anliegenden Ansprüche weitere Änderungen.

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Claims

p-588 25. Februar I970

Patentansprüche

teuereiineit fur Lastkähne und dergleichen, welche einen

den und naei oben gerichtete Seitenwände besitzen, gekennzeichnet durci

(a) ein im Lastkahn angeordnetes Rohr, welches sich quer sum Lastkahn jretreckt, wobei ein Mittelabschnitt des Rohres mit nach unten und aussen gerichteten Endabschnitten in Verbindung steht, welche in einer Höhenlage im Bereich der Boden*and enden, wobei Wasser in das Rohr gezogen und von diesem In einer Höhenlage im Bereich der Bodenwand abgegeben wird,

(b) mindestens eine Propellereinheit, welche drehbar Innerhalb des Rohres zur Förderung von Wasser durch dasselbe angeordnet ist,

(c) eine Einrichtung zum Antrieb der Propel le reinheit und

(d) eine Einrichtung zum Umkehren der Wasserströmung durch das Rohr wahlweise in entgegengesetzten Richtungen, um den anliegenden Bereich des Lastkahne wahlweise in entgegengesetzten Richtungen zu bewegen.

™ 2. Steuereinheit für Lastkähne und dergleichen gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden der nach unten und ausπen gerichteten Endabschnitte innerhalb von Ebenen enden, welche sich durch und parallel zu den· nach oben gerichteten Seitenwänden erstrecken.

3. Steuereinheit für Lastkähne und dergleichen genäse Anspruch 1, dadurch ge]rennzeichnet, dass der Mittelabschnitt des Rohres im wesentlichen zylindrisch ausgebildet let, und sich

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in einer in wesentlichen horieontalen Ebene oberhalb der Bodenwand erstreckt, wobei in der Bodenwand öffnungen angeordnet sind, die mit den unteren Enden der nach* unten und auesen gerichteten Sndabschnltte verbunden sind*

4. Steuereinheit für Lastkähne und dergleichen gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzelohnet, dass die Propellereinheit eine Pumpe «it axialer Strömung aufweist, welche radial gerichtete Sehraubenblätter besitzt, die innerhalb einer Ummantelung umlaufen» welche zwei axial nebeneinander liegende, nach Innen gedichtete konvexe Flächen aufweist, die nebeneinander liegende Venturi-Abschnitte bilden, welche eine gemeinsaae Achse beeitBen, eowie' eine zwischen ihnen angeordnete ringförmige Vertiefung.

5. Steuereinheit für Lastkahne und dergleichen gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellereinheit mit einer DrehsahL von näherungsweise 600 bis Θ00 Umdrehungen pro Minute umläuft und die Schraubenblätter derselben eine Ganghöhe von *twa 61 cm besitzen.

6. Steuereinheit für Lastkähne und dergleichen gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Propellereinheiten innerhalb des Rohres in axialem Abstand voneinander angeordnet sind.

?. Steuereinheit für Lastkähne und dergleichen gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl mindestens eine stationäre Ablenkvorrichtung neben einer Seite einer jeden Propellereinheit in solcher Lage angeordnet ist, um die Wasserströmung gegen dia Vorderfläche der anliegenden Schraubenblätter zu richtei, während das Wasser in solcher Richtung

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flieset t uv die Ablenkvorrichtung sur Saugseits der anliegenden Propellereinheit zu bringen.

8. Steuereinheit für Lastkähne und dergleichen geaies Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, dass eine Aniahl von Ablenk-» vorrichtungen neben einer Seite einer jeden Propeller·Inheit angeordnet sind, wobei nebeneinander liegende Ablenkvorrlohtungen einen Winkelabstand voneinander aufweisen·

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