DE2024146A1

DE2024146A1 - Einrichtung zum Fernanzeigen der Stel lung des Steuerzentrums des Flugelantriebs gestanges eines Flugelradpropellers

Info

Publication number: DE2024146A1
Application number: DE19702024146
Authority: DE
Inventors: Harald 7921 Sohnstetten Groß
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1970-05-16
Filing date: 1970-05-16
Publication date: 1971-12-02
Also published as: JPS5014795B1; FR2091211A5; GB1343926A; US3690787A; DE2024146B2

Description

ap/A 3007 J»Mv Voith GmbH

Kennwort: "Fernanzeige!·" Heidenheim/Brenz

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Einrichtung zum Fernanzeigen der Stellung des Steuerζentrums des Flügelantriebsgestänges eines Flügelradpropellers

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Fernanzeigen der Stellung des SteuerZentrums des Flügelantriebsgestänges eines Flügelradpropellers, Solche Flügelradpropeller besitzen einen in dem mit dem anzutreibenden Schiffskörper festverbundenen Propellergehäuse drehbar gelagerten scheibenförmigen Radkörper, in welchem nahe dem Umfang mehrere Flügel um ihre Längsachsen schwenkbar gelagert sind. Sämtlichen Flügeln wird von dem Flügelantriebsgestänge bei jedem Umlauf des Radkörpers eine hin- und herschwingende Bewegung um ihre Längsachsen erteilt, deren Schwingungsaussehlag durch die Größe des Abstandes des Steuerζentrums von der Drehachse des Radkörpers begrenzt ist. Das Steuerzentrum ist bei den bekannten Bauweisen der Flügelantriebsgestänge als eine am Boden des Radkörpers in dessen Innenraum verschiebliche Steuerscheibe ausgebildet, an deren Umfang so viele Betätigungsgestänge angelenkt sind, als Flügel im Radkörper vorgesehen sind. Durch die bfei allen Flügeln in gleicher Weise erfolgende Schwingungsbewegung wird ein gerichteter Propellerstrahl erzeugt, dessen Richtung im wesentlichen senkrecht zu der durch die Drehachse des Radkörpers und das Steuerzentrum bestimmten Ebene steht.

Da es aus räumlichen Gründen unmöglich ist, die Verstelleinrichtung für das Steuerzentrum unmittelbar an der Steuerscheibe angreifen zu lassen, ist ein zur Drehachse des Radkörpers koaxialer, in seinem Mittelteil im Propellergehäuse nach allen Richtungen schwenkbar gelagerter Steuerknüppel vorgesehen, dessen unteres Ende in die Steuerscheibe eingreift, während an dem oberen Ende ein Paar rechtwinkelig zueinander auf dem Propellergehäuse angeordneter Stellmotoren angelenkt ist.

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Durch die beschriebene Bauweise des Steuerknüppels entspricht jede Ortsverschiebung des oberen Endes des Steuerknüppele verzerrungsfrei der Ortsverschiebung der Steuerscheibe. Man kann also durch Anbringen einer Stellungsanzeige am oberen Ende des Steuerknüppels die Ortsverschiebung der Steuerscheibe gegenüber einem Festpunkt des Propellergehäuses verzerrungsfrei anzeigen. Ea ist auch bekannt, die Stellung jedes am Steuerknüppeloberteil angreifenden Steliaotors durch einen Potentiometer fern-* zuübertragen, dessen Achse mechanisch mit dem verschiebliohen Teil des Stellmotors verbunden ist. Diese Art der Fernübertragung ist allerdings nicht winkeltreu, so daß die nach der Kommandobrücke oder nach einer anderen Stelle des Schiffes übertragene Anzeige nicht der wirklichen Einstellung der Steuerscheibe entspricht.

Diese bekannten Bauweisen der Stellungsfernanzeige eignen sich daher nicht zur winkeltreuen Übertragung der Propellereinetellung. Um diesem Mangel abzuhelfen, wird bei einer Einrichtung zum Fernanzeigen der Stellung des SteuerZentrums des Flügelantriebsgestänges eines Flügelradpropellera, der mehrere nahe dem Umfang eines in einem Propellergehäuse drehbar gelagerten scheibenförmigen Radkörpers angeordnete, bei jedem Umlauf des Radkörpers um ihre Längsachsen hin- und herschwingende und dadurch einen gerichteten Propellerstrahl erzeugende Flügel, deren Sohwingungsausschlag durch die Größe des Abstandes des SteuerZentrums von der Drehachse des Radkörpers begrenzt und deren Strahlrichtung durch die Richtung der durch Steuerzentrum und Drehachse des Radkörpers bestimmten Ebene bestimmt ist und der einen im Propellergehäuse nach allen Seiten hin schwenkbar gelagerten, mit seinem unteren Ende im Steuerzentrum eingreifenden, mit seinem oberen Ende an einem Paar rechtwinkelig zueinander auf dem Propellergehäuse angeordneter Stellmotoren sohwenkbar angeschlossenen Steuerknüppel aufweist, gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß Fernmeßeinrichtungen für die auf einen Bezugspunkt im Propellergehäuse bezogenen Ortsveränderungen einer beim Betätigen des Steuerknüppels Bewegungen ausführenden Stelle oder zweier hierbei zueinander senkrechte Bewegungen ausführenden Stellen eines mit seinem einen Ende am oberen Ende des Steuerknüppels angelenkten, an einer von diesem Ende entfernten Stelle mit dem Propellergehäuse verbundenen Meßstabea vorzusehen.

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Durch eine solche Gestaltung der Fernmeßeinrichtungen wird die Anzeige der Stellung der Steuerscheibe und damit dee Steuerzentrums winkeltreu nach einem beliebig entfernten Ort alt geringem technischen Aufwand und betriebssicher Übertragen· Die vorgeschlagene Bauweise hat den weiteren Vorteil, daß alt als eine von der Bauart und Größe des Flügelradpropellere völlig unabhängige Baueinheit gestaltet werden kann, welche völlig getrennt von dem Innenraum des Flügelradpropellers oben auf das Propellergehäuse aufgesetzt wird, wobei lediglich das untere Ende des Heßstabes in eine entsprechende Passung des oberen Endes des Steuerknüppels eingreift.

Der Meßstab ist an seinem vom Steuerknüppel abgewandten Ende, gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung, in einem mit de» Propellergehäuse festverbundenen Gestell kardanisch gelagert und jeder der mit dem Heßstab verbundenen Zapfen der kardanischen Lagerung ist drehfest an einem Potentiometer oder einer ähnlichen Einrichtung zur Fernübertragung eines Verdrehwinkele angeschlossen. Die kardanische Lagerung des Meßstabes besteht beispielsweise aus einem kreisringförsiigen Rahmen, der mittels zweier längs eines Durchmessers des Rahmens einander gegenüberliegend angeordneter Zapfen in einem auf dem Propellergehäuse aufgesetzten Gestell schwenkbar gelagert ist. In diesem Bahnen ist längs eines zu dem erstgenannten Durchmesser senkrechten Durchmessers der Meßstab mittels zweier einander gegenüberliegender Zapfen schwenkbar gelagert. Auch diese letztgenannten Zapfen ragen über den Außenmantel des Rahmens nach außen. Wenigstens einer der vier Zapfen ist drehfest an ein Potentiometer angeschlossen, welches die bei einer Auslenkung des Meßstabes auftretende Verdrehung des Zapfens gegenüber der tu der Drehachse des Radkörpers koaxialen Stellung des Meßetabes aifit und den gewonnenen Meßwert an das Anzeigegerät weitergibt. Diese Bauweise liefert eine winkeltreue Anzeige.

Eine besonders preisgünstige Ausführung einer Stellungsfernaazeige erhält man nach eines weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch, daß der Heßstab an seinem vom Steuerknüppel abgewand-

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ten Ende in dem mit dem PropellergehäuBe festverbundenen Gestell starr eingespannt ist und daß in an sich bekannter Weise ein an eine Fernanzeigeeinrichtung anschließbarer Dehnungsmeßstreifen an der oder jeder der auf dem Meßstab vorgesehenen Meßstelle(n) zum Ermitteln der beim Betätigen, des Steuerknüppels auftretenden Ortsveränderungen der bzw. jeder Meßstelle gegenüber einem zugeordneten, ebenfalls auf dem Meßetab befindlichen Bezugspunkt angebracht ist. Diese Bauweise der Stellungsanzeige wird in der Regel so ausgebildet, daß auf einem Ende oder beiden Enden eines Durchmessers bzw. zweier . zueinander senkrechter Durchmesser eines Querschnittes dee kreiszylindriachen Meßstabes ein oder je ein Dehnungsmeßstreifen mit zur Längsachse des Meßstabes paralleler Meßstrecke angeordnet ist. Die beim Betätigen der Stellmotoren eintretende Verschiebung des oberen Endes des Steuerknüppele hat dann eine Verbiegung des Meßstabes zur Folge, welche von dem bzw. den Meßstreifen, gegebenenfalls getrennt nach den beiden durch die Anordnung der Meßstreifen auf dem Meßstab festgelegten Koordinatenrichtungen, erfaßt und zur Stellungsanzeige nach dem räumlich entfernt aufgestellten Anzeigegerät übertragen wird.

Da das Oberteil des Steuerknüppels einerseits und das Unterteil des Meßstabes andererseits sich auf Kugelflächen bewegen, deren Mittelpunkte einen erheblichen Abstand besitzen, ändert sich der Abstand des Angriffspunktes des Meßstabes am Steuerknüppel von dem Mittelpunkt der kardanischen Lagerung des Meßstabes beim Betätigen der Stellmotoren. Es ist deshalb in weiterer Auebildung der Erfindung vorgesehen, daß die Länge des Meßstabes zwischen der Anlenkstelle am Steuerknüppel und der Verbindungsstelle mit dem Gestell entsprechend der Änderung des Abstandee dieser beiden Stellen beim Betätigen des Steuerknüppels veränderlich ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, in welcher

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Pig. 1 eine schematische Darstellung eines Flügelradpropellers,

Fig. 2 eine schematisohe, perspektivische Darstellung des kardanisch gelagerten Meßstabes in einem gegenüber Fig. 1 stark vergrößerten Maßstab, und

Fig. 3 eine schematische, perspektivische Darstellung des als Biegestab ausgebildeten Meßetabes in einem etwa dem Meßstab der Fig. 2 entsprechenden Maßstab zeigt.

Der in Fig. 1 dargestellte Flügelradpropeller besitzt ein inf Schiffskörper 1 fest eingebautes Propellergehäuse 2, in dem ein scheibenförmiger Radkörper 3 mit mehreren darin nahe de» Umfang schwenkbar gelagerten Flügeln 4 drehbar gelagert ist. Der Radkörper 3 wird von einem im Schiffskörper 1 ebenfalls fest eingebauten Antriebsmotor 5 über ein Kegelradgetriebe 6 in Umdrehung versetzt. Im Innern des Propellergehäuses 2 ist ein Lagerhals 8 vorgesehen, welcher die Lagerbüchse 9 für den mittleren Kugelkopf eines in der Ruhestellung zur Drehachse dee Radkörpers 3 koaxialen, nach allen Richtungen schwenkbaren Steuerknüppels 10 aufnimmt. Das untere ebenfalls kugelig ausgebildete Ende des Steuerknüppels 10 ist von der im Innern dee Radkörpers 3 am Boden verschiebbar angeordneten Steuerscheibe 11A, das obere als Kugelzapfen ausgebildete Ende 11 des Steuerknüppels 10 von den verschiebbaren Teilen der am Propellergehäuse 2 befestigten Stellmotoren 12, 13 umfaßt. Im Innern des Radkörpers 3 befindet sich das an der Steuerscheibe 11A angeschlossene Flügelantriebsgeatänge. In der Figur ist dieses Gestänge 7 für einen der Flügel 4· schematisch eingezeichnet. Am oberen Ende 11 des Steuerknüppels 10 ist in einer zu dessen Längsachse koaxialen Bohrung oder Kugelbüchse das untere kugelige Ende eines in der Ruhestellung ebenfalls zur Drehachse des Radkörpers 3 koaxialen Meßstabes 14 spielfrei geführt. Der Meßstab 14 iat an einer von dem unteren Ende entfernten Stelle, in der Regel nahe seinem oberen Ende, mittels einer kardanischen Lagerung 16 in einem oben auf dem Propellergehäuse 2 befestigten Gestell oder Gehäuse 15 nach allen Richtungen hin .schwenkbar gelagert,

Die in der Pig. 2 dargestellte kardanische Lagerung 16 zeigt den Meßatab 14 mit dem an seinem unteren Ende vorgesehenen kugeligen Zapfen 17 zur Verbindung mit dem oberen Ende dee hier nicht dargestellten Steuerknüppels. Der Meßatab 14 be-· eteht aus einem unteren kreiszylindrischen Teil 14A von klei- r.em Durchmesser und einem oberen Teil 14B, dessen Unterteil als Hülse HC ausgebildet ist. In dieser Hülse HC ist das obere Ende des Teils 14A genau passend, aber verschiebbar eo angeordnet, daß der in der Hülse befindliche Abschnitt eine ein Mehrfaches des Durchmessers betragende Länge aufweist.

Der Meßstab 14 ist an seinem oberen Teil mittels einer diesen senkrecht zur Längsachse des Meßstabes durchquerenden Achse in einem kreisringförmigen Rahmen 19 drehbar gelagert. Der kreisringförmige Rahmen 19 ist durch zwei in der gleichen Querebene zum Meßstab 14 wie die Achse 18 befindlichen, mit ihren Längsachsen senkrecht zu der Achse 18 angeordneten Zapfen 20, 2OA in dem Gestell 15 schwenkbar gelagert. Das Gestell 15» das auch als geschlossenes Gehäuse ausgebildet sein kann, ist auf dem Propellergehäuse starr befestigt. Auf dem einen Ende ' der Achae 18 und auf dem Zapfen 20 der kardanischen Lagerung 16 ist je ein Potentiometer 21, 23 angeordnet. Das Gehäuse dee Potentiometers 21 ist am Rahmen 19» das Gehäuse des Potentiometers 23 am Gestell 15 befestigt. Durch das Potentiometer 21 wird der Schwenkwinkel der Achse 18 relativ zum Rahmen 19, durch das Potentiometer 23 der Schwenkwinkel des Zapfens 20 relativ zum Gestell 15 gemessen. Die Meßwerte werden durch nicht dargestellte bekannte Einrichtungen zu den Anzeigegeräten übertragen·

Der in Pig. 3 dargestellte Meßstab 24 ist mit seinem oberen Ende biegefest in aem Gestell oder Gehäuse 25 eingespannt", das oben aui^em nicht dargestellten Propellergehäuse befestigt ist.

Der Meßstab 24 ist zweiteilig und besteht aus dem oberen zylindrischen Schaft 24A, der in seinem Mittelteil ein Biegeelement 24C •aufweist, und dem unteren Teil 24B, der an seinem oberen Ende zu einer das Unterteil des Schaftes 24A spielfrei, aber länge-

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verschiebbar aufnehmenden Hülse 24D erweitert iat. Anstelle des Biegeelement es 24C kann auch ein biegsames Wellrohr «wischen dem im Gehäuse eingespannten und dem in der Hülee 24D befindlichen Teil des Schaftee 24A eingefügt sein. Die Längt des in der Hülse 24D befindlichen Teiles des Schaftee 24A beträgt ein Mehrfaches (wenigstens das Dreifache) des Durohmessers dee Schaftes 24A. Durch diese zweiteilige Ausbildung* ist die Länge des Meßstabes 24 veränderlich und kann eich selbsttätig der durch die Verschiebung des oberen Ende des Steuerknüppels bedingten Änderung des Abstandes des unteren kugeligen, von dem oberen Ende des Steuerknüppels gehaltenen Endes des Meßstabes 24 von der Einspannstelle im Gestell 25 anpassen. Auf dem eingespannten, kreiszylindrischen Schaft 24A sind unterhalb der Einspannstelle in einer zur Längsachse des Meßstabes 24 senkrechten Ebene auf zwei zueinander senkrechten, den Verschieberichtungen der Stellmotoren zugeordneten Geraden X,Y je ein Paar Dehnungsmeßstreifen 26, 27 bzw. 28, 29 so angeordnet, daß deren Meßstrecken parallel zur Längsachse des Meßstabes 24 liegen. Die Meßwerte der Dehnungsmeßstreifen werden durch nicht dargestellte bekannte Einrichtungen zu den Anzeigegeräten übertragen.

Mit den beschriebenen Ausbildungsformen der Einrichtung zum Fernanzeigen der Stellung des SteuerZentrums des Flügelantriebegestänges eines Flügelradpropellers wird mit wenig aufwendigen Mitteln eine allen praktischen Bedürfnissen genügende, technisch genaue Fernanzeige der Einstellgrößen dee Flügelradpropellers erzielt, welche für die Betriebsführung des Bit dem Flügelradpropeller versehenen Schiffes wichtig aind. Die beschriebene Einrichtung kann in einem für verschiedene Propellergrößen einheitlichen Gestell oder Gehäuse eingebaut werden, das oben auf dem Propellergehäuse befestigt ist.

Heidenheim, den 15.5.1970
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Claims

ap/A 3007 _Ό J.M. Voith GmbH

Kennwort: "Fernanzeiger¹¹ β Heidenheim/Brenz

Pat ent aneprüche

Einrichtung zum Fernanzeigen der Stellung des Steuerzentrums des Flügelantriebsgestänges eines Flügelradpropellers mit mehreren, nahe dem Umfang eines in einem Propellergehäuee drehbar gelagerten scheibenförmigen Radkörpers angeordneten, bei jedem Umlauf des Radkörpers um ihre Längsachsen hin- und herschwingenden, einen gerichteten Propellerstrahl erzeugenden Flügeln, deren Schwingungsausschlag durch die Größe des Abstandes des Steuerzentrums von der Drehachse des Radkörpere begrenzt und deren Strahlrichtung durch die Richtung der durch Steuerzentrum und Drehachse des Radkörpera bestimmten Ebene bestimmt ist, und mit einem im Propellergehäuse nach allen Seiten hin schwenkbar gelagerten, mit seinem unteren Ende im Steuerzentrum eingreifenden, mit seinem oberen Ende an einem Paar rechtwinkelig zueinander auf dem Propellergehäuse angeordneten Stellmotoren schwenkbar angeschlossenen Steuerknüppel, dadurch gekennzeichnet, daß Fernmeßeinrichtungen (21, 23; 26, 27; 26, 29) für die auf einen Bezugspunkt dea Flügelradpropellers bezogenen Ortsveränderungen einer beim Betätigen des Steuerknüppels (10) Bewegungen ausführenden Stelle oder zweier hierbei zueinander senkrechte Bewegungen ausführenden Stellen eines mit seinem einen Ende (17) am oberen Ende (11) des Steuerknüppels (10) angelenkten, an einer von diesem Ende entfernten Stelle mit dem Propellergehäuse verbundenen Meßstabes (H, 24) vorgesehen sind.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstab (14) an seinem vom Steuerknüppel (10) abgewandten Ende (17) in einem mit dem Propellergehäuee festverbundenen Gestell (15) kardanisch gelagert ist, und daß ein mit dem Meß- ,, stab verbundener Zapfen (18, 20, 20A) der kardanischen La-

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gerung (16) drehfest an einem Potentiometer (21, 23) zum • Fernubertragen eines Verdrehwinkels angeschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet! daß der Meßatab (24) an seinem vom Steuerknüppel (10) abgewandten Ende (17) in einem mit dem Propellergehäuse festverbundenen Gestell (25) starr eingespannt ist und daß in an sioh bekannter Weise ein an eine Fernanzeigeeinrichtung anschließbarer Dehnungsmeßstreifen (26, 27, 28, 29) an der oder jedtr der auf dem Meßstab vorgesehenen Meßstelle(n) zum Ermitteln der beim Betätigen des Steuerknüppels (10) auftretenden Orteveränderungen der bzw. jeder Meßstelle gegenüber, einem zugeordneten, ebenfalls auf dem Meßstab befindlichen Bezugspunkt angebracht ist.

4* Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Meßstabes (14, 24) zwischen der Anlenkstelle (17) am Steuerknüppel (10) und der Verbindungsstelle mit dem Gestell (15, 25) entsprechend der Änderung des Abstandes dieser beiden Stellen beim Betätigen des Steuerknüppels veränderlich ist.

Heidenheim, den 15.5_;197O
DrBi/Srö

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