DE2024146C3 - Einrichtung zum Fernanzeigen der Stellung des Steuerzentrums des Flügelantriebsgestänges eines Flügelradpropellers - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Fernanzeigen der Stellung des Steuerzentrums des Flügelantriebsgestänges eines Flügelradpropellers mit zyklisch über einen Steuerknüppel verstellbaren Flügeln vom Voith-Schneider-Typ, wobei der Steuerknüppel mit seinem unteren Ende im Steuerzentrum eingreift und mit seinem oberen Ende an einem Paar rechtwinkelig zueinander auf dem Propellergehäuse angeordneten Stellmotoren schwenkbar angeschlossen ist.

Der Steuerknüppel ist dabei zur Drehachse des Radkörpers koaxial nach allen Richtungen schwenkbar gelagert. Eine solche Einrichtung ist z. B. aus der US-PS 41 618 bekannt.

Durch diese Bauweise entspricht jede Ortsverschiebung des oberen Endes des Steuerknüppels verzerrungsfrei der Ortsverschiebung der Steuerscheibe. Es ist nun bekannt, die Stellung jedes am Steuerknüppeloberteil angreifenden Stellmotors durch ein Potentiometer fernzuübertrager., dessen Achse mechanisch mit dem verschieblichen Teil des Stellmotors (z. B. mit der Schubstange) 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. Darüber hinaus tritt durch das Gestänge ein Größenfehler auf. Sei einer Änderung der Fahrgeschwindigkeit z. B. wird der Kolben des entsprechenden Servomotors und damit die Schubstange um einen bestimmten Betrag verschoben. Der Steuerknüppel hat sich dagegen auf einer Kugelbahn weiterbewegt. Diese Bewegung ist somit in Schubstangenrichtung kleiner. Zusätzlich tritt am Steuerknüppel noch eine vom Potentiometer nicht erfaßte Ortsänderung quer zur Schubstange auf. In bestimmten Stellungen treten sogar totale Fehlanzeigen

auf. j

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Ort des Steuerpunktes in der Ebene der Steuerscheibe winkel- und abstandsgetreu zu übertragen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Fernmeßeinrichtungen für die auf einen Bezugspunkt des Flügelradpropellers 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 längenveränderlichen Meßstabes vorgesehen sind.

Man kann also durch Anbringen einer derartigen Stellungsanzeige am oberen Ende des Steuerknüppels die Ortsverschiebung der Steuerscheibe gegenüber einem Festpunkt des Propellergehäuses verzerrungsfrei anzeigen.

Durch eine solche Gestaltung der Fernmeßeinnchtungen wird die Anzeige der Stellung der Steuerscheibe und damit des Steuerzentrums über den Steuerknüppel und den daran angelenkten Meßstab, der ja dessen »verlängerter Arm« ist und somit dessen Bewegungen genau mitmacht, winkeltreu nach einem beliebig entfernten Ort mit geringem technischen Aufwand und betriebssicher übertragen. Die vorgeschlagene Bauweise hat den weiteren Vorteil, daß sie als eine von der Bauart und Größe des Flügelradpropellers völlig unabhängige Baueinheit gestaltet werden kann, welche völlig getrennt von dem Innenraum des Flügelpropellers oben auf das Propellergehäuse aufgesetzt wird, wobei lediglich das untere Ende des Meßstabes in eine entsprechende Passung des oberen Endes des Steuerknüppels eingreift.

Zwar entspricht der Winkel zwischen der Vertikalen und dem Meßstab wegen dessen veränderlichen Länge nicht genau dem Auslenkwinkel des Steuerknüppels, aber der dabei auftretende Fehler liegt in der Größenordnung von etwa 5 % und kann akzeptiert werden. Überdies ließe sich dieser Fehler — im Gegensatz zu den Übertragungsfehlern nach dem Stand der Technik — bei der Anzeige bereits berücksichtigen.

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 erforderlich, daß die Länge des Meßstabes

zwischen der Anlenkstelle am Steuerknüppel und der Verbindungsstelle mit dem Gestell entsprechend der Änderung des Abstandes dieser beiden Stellen beim Betätigen des Steuerknüppels veränderlich ist.

Der Meßstab ist an seinem vom Steuerknüppel 5 abgewandten Ende, gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung, in einem mit dem Propellergehäuse festverbundenen Gestell kardanisch gelagert und jeder der mit dem Meßstab verbundenen Zapfen der kardanischen Lagerung ist drehfest an einem Potentiometci oder einer ähnlichen Einrichtung zur Fernübertragung eines Verdrehwinkels angeschlossen. Die kardanische Lagerung des Meßstabes besteht beispielsweise aus einem kreisringförmigen 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 Rahmen 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 zu der Drehachse des Radkörpers koaxialen Stellung des Meßstabes mißt und den gewonnenen Meßwert an das Anzeigegerät weitergibt. Diese Bauweise liefert eine winkeltreue Anzeige.

Eine besonders preisgünstige Ausführung einer Stellungsfernanzeige erhält man nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch, daß der Meßstab an seinem vom Steuerknüppel abgewandten Ende in dem mit dem Propellergehäuse 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 Meßstab 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 des kreiszylindrischen 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 Steuerknüppels 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.

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

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Flügelradpropellers,

Fig.2 eine schematische, perspektivische Darstellung des kardanisch gelagerten Meßstabes in einem gegenüber F i g. 1 stark vergrößerten Maßstab, und

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

Der in F i g. 1 dargestellte Flügelradpropeller besitzt ein im Schiffskörper 1 fest eingebautes Propellergehäuse 2, in dem ein scheibenförmiger Radkörper 3 mit mehreren darin nahe dem 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 des Radkörpers 3 koaxialen, nach allen Richtungen schwenkbaren Steuerknüppels 10 aufnimmt. Das untere ebenfalls kugelig ausgebildete Ende des Steuerknüppels tO ist von der im Innern des Radkörpers 3 am Boden verschiebbar angeordneten Steuerscheibe WA. 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 WA angeschlossene Flügelantriebsgestänge. 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 ist 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 15 oder Gehäuse nach allen Richtungen hin schwenkbar gelagert.

Die in der Fig.2 dargestellte kardanische Lagerung 16 zeigt den Meßstab 14 mit dem an seinem unteren Ende 17 vorgesehenen kugeligen Zapfen zur Verbindung mit dem oberen Ende des hier nicht dargestellten Steuerknüppels. Der Meßstab 14 besteht aus einem unteren kreiszylindrischen Teil 14,4 von kleinem Durchmesser und einem oberen Teil 14ß, dessen Unterteil als Hülse 14Causgebildet ist. In dieser Hülse 14C ist das obere Ende des Teils 14/4 genau passend, aber verschiebbar so 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 18 in einem kreisringförmigen Rahmen 19 drehbar gelagert. Der kreisringförmige Rahmen 19 ist durch zwei in der gleichen Querebene zum Meßstab 14 wie der Zapfen 18 befindlichen, mit ihren Längsachsen senkrecht zu der Achse des Zapfens 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 Achse 18 und auf dem Zapfen 20 der kardanischen Lagerung 16 ist je eine als Potentiometer ausgeführte Fernmeßeinrichtung 21,23 angeordnet. Das Gehäuse eines Potentiometers ist am Rahmen 19, das Gehäuse des anderen Potentiometers am Gestell 15 befestigt. Durch ein Potentiometer wird der Schwenkwinkel der Achse 18 relativ zum Rahmen 19, durch das andere Potentiometer der Schwenkwinkel des Zapfens 20 relativ zum Gestell !5 gemessen. Die Meßwerte werden durch nicht dargestellte bekannte Einrichtungen zu den Anzeigegeräten übertragen.

Der in F i g. 3 dargestellte Meßstab 24 ist mit seinem anpassen. Auf dem eingespannten, kreiszylindrischen

oberen Ende biegefest in dem Gestell oder Gehäuse Schaft 24-4 sind unterhalb der Einspannstelle in einer

eingespannt, das oben auf dem nicht dargestellten zur Längsachse des Meßstabes 24 senkrechten Ebene

Propellergehäuse befestigt ist. auf zwei zueinander senkrechten, den Verschicberich-

Der Meßstab 24 ist zweiteilig und besteht aus dem 5 tungen der Stellmotoren zugeordneten Geraden X. Vjc

oberen zylindrischen Schaft 24Λ der in seinem ein Paar als Dehnungsmeßstreifen ausgebildete Fern-

Mittelteil ein Biegeelement 24C aufweist, und dem meßeinrichtungen 26,27 bzw. 28,29 so angeordnet, daß

unteren Teil 24ß, der an seinem oberen Ende zu einer deren Meßstrecken parallel zur Längsachse des

das Unterteil des Schaftes 24A spielfrei, aber längsver- Meßstabes 24 liegen. Die Meßwerte der Dehnungsmeß-

schiebbar aufnehmenden Hülse 24D erweitert ist. io streifen werden durch nicht dargestellte bekannte

Anstelle des Biegeelementes 24C kann auch ein Einrichtungen zu den Anzeigegeräten übertragen,

biegsames Wellrohr zwischen dem im Gehäuse Mit den beschriebenen Ausbildungsformen der

eingespannten und dem in der Hülse 24D befindlichen Einrichtung zum Fernanzeigen der Stellung des

Teil des Schaftes 24A eingefügt sein. Die Länge des in Steuerzentrums des Flügelantriebsgestänges eines Flü-

der Hülse 24 D befindlichen Teiles des Schaftes A 15 gelradpropellers wird mit wenig aufwendigen Mitteln

beträgt ein Mehrfaches (wenigstens das Dreifache) des eine allen praktischen Bedürfnissen genügende, tech-

Durchmessers des Schaftes 24Λ Durch diese zweiteilige nisch genaue Fernanzeige der Einstellgrößen des

Ausbildung ist die Länge des Meßstabes 24 veränderlich Flügelradpropellers erzielt, welche für die Betriebsfüh-

und kann sich selbsttätig der durch die Verschiebung des rung des mit dem Flügelradpropeller versehenen

oberen Endes des Steuerknüppels bedingten Änderung 20 Schiffes wichtig sind. Die beschriebene Einrichtung

des Abstandes des unteren kugeligen, von dem oberen kann in einem für verschiedene Propellergrößen

Ende des Steuerknüppels gehaltenen Endes des einheitlichen Gestell oder Gehäuse eingebaut werden,

Meßstabes 24 von der Einspannstelle im Gestell 25 das oben auf dem Propellergehäuse befestigt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Fernanzeigen der Stellung des Steuerzentrums des Flügelantriebsgestänges eines Flügelradpropellers mit zyklisch über einen Steuerknüppel verstellbaren Flügeln vom Voith-Schneider-Typ, wobei der Steuerknüppel mit seinem unteren Ende im Steuerzentrum eingreift und mit seinem oberen Ende an einem Paar rechtwinkelig zueinan- ic der auf dem Propellergehäuse angeordneten Stellmotoren schwenkbar angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Fernmeßeinrichtungen (21,23; 26,27; 28, 29) für die auf einen Bezugspunkt des 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 (U) des Steuerknüppels (10) angelenkten, an einer von diesem Ende entfernten Stelle mit dem Propellergehäuse verbundenen längenveränderlichen Meßstabes (14,24) vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstab (14) an seinem vom Steuerknüppel (10) abgewandten Ende in einem mit dem Propellergehäuse festverbundenen Gestell (15) kardanisch gelagert ist, und daß ein mit dem Meßstab verbundener Zapfen (18, 20, 20A) der kardanischen Lagerung (16) drehfest an einer als Potentiometer ausgebildeten Fernmeßeinrichtung (21, 23) zum Fernüberiragen eines Verdrehwinkels angeschlossen ist.

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