DE2046868A1 - Steuerungs , Stabihsierungs oder dergleichen Flachen aufweisendes EIe ment fur in stromenden Medien bewegte Korper sowie Schiff oder dergleichen Fahr zeug mit einem solchen Element - Google Patents

Description

• Bezeichnung: Steuerungs-, Stabilisierungs- oder dergleieinen Flächen aufweisendes Element für in strömenden Medien bewegte Körper sowie Schiff oder dergleichen Fahrzeug mit einem solcnen Element Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Steuerungs-, Stabilisierunge- odeer dergleicnen Flächen aufweisende Elemente für Scniffe oder dergleichen Fahrzeuge, beispielsweise Öltransporter. Die erfindung ist insbesondere als Steuerruder oder Schlingerstabilisierungsflosse anwendbar.
• Es ist bekannt, daß bei vielen Arten von seniffen, insbesondere bei großen Tankern und Massentransportschiffen, eine bessere Manö@@@erfähigkeit über den gesamten Geschwindigkeits@ereich und @@ @@elen Situation@n von Natzen wäre. Beim öt@@@@tand und bei geringen Geschwindigkeiten benutzt man seitliche Strahlantriebe zur Verbesserung der Schiffssteuerung ohne die Hilfe von Schleppern, während bei geringer und hoher Geschwindigkeit eine Anzahl von Vorrichtungen, wie etwa lenkbare, in einem gleitkanal angeordnete Scnrauben oder Propeller, gerichtete, aus dem Schiffsboden austretende Wasserstrahlen und angetriebene Ruder benutzt werden können. Abgesehen von den lenkbaren, in einem Leitkanal angeordneten Schrauben, ist bei allen anderen Verfahren zur Verbesserung der Manövrierfähigkeit die Installation von Hilfsanlagen zusätzlich zum Hauptantriebs- und Hauptsteuersystem erforderlich. Diese Hilfsanlagen sind gewöhnlich teuer und liefern wegen praktischer Installationsschwierigkeiten oder aus finanziellen Gründen nur begrenzte Seiten- oder Drehkräfte.
• Ein anderes-., wichtiges Problem ist d.ie Schlingerstabilisierung des Schiffes. Dies gilt besonders für große Passagierschiffe, bei denen der Komfort für die Passagiere von hervorragender Bedeutung ist, sowie bei großen Massentransportschiffen, bei denen immer die Gefahr besteht, daß die Ladung sich bei hohem Seegang verlagert.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerungs-, Stabilisierunge- oder dergleichen Flächen aufweisendes element für in strömenden Medien bewegte Körper geschaffen, das wenigstens eine Offnung zum Austritt eines Fluidstrahles auf einer oder der anderen Seite des Elementes aufweist.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die öffnung bzw. die Offnungen derart angeordnet sind, daß der Fluid strahl bzw. die Fluidstrahlen unter einem Winkel von etwa bU0 zur Mittel ebene des Elementes austreten.
• Mit d.em Begriff "Mittelebene" ist in dieser Anmeldung die zwischen den Hauptseitenflächen der Vorrichtung oder des Elementes liegende Symmetrieebene gemeint.
• Die Öffnungen liegen vorzugsweise am distalen, d.h. freien Ende des Elementes.
• Zweckmäßig weist das Element eine oder mehrere Einlaßöffnungen zum Eintritt von außen befindlichem Fluid in das Element auf, um die Fluidstrahlen zu bilden.
• Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung sind zwei Austrittsöffnungen im Abstand symmetrisch beiderseits der Mittelebene des Elementes vorgesehen und die Vorrichtung weist einen gemeinsamen Einlaßkanal für das Fluid sowie einen Fluid schalter auf, mit dem der Einlaßkanal an die eine oder die andere der Auslaßöffnungen angeschlossen werden kann.
• Dieser Fluid schalter weist zweckmäßig einen EinlaßKanal für eine Primärfluidströmung auf, ferner einen Steuerkanal, der mit +-irer Steuertluidquelle für der Fluidschalter und mit dem Sin-@aßkanal verbunden ist, sowie eine Stellvorrichtung zur Steuerung der Steuerfluidströmung durch den Steuerkanal, um auf diese weise die Primärfluidströmung abzulenken. Bei einer Ausführungsform sind zwei Steuerkanäle mit einem einzigen Einlaßkanal verbunden und die den Steuerkanälen zugeordnete Stellvorrichtung ist geeignet, eine Steuerfluidströmung in den einen oder anderen Steuerkanal zu leiten, um die Primärströmung entweder dadurch den einenoder durch den anderen von zwei Aus£aI-kanälen zu leiten.
• Gegenstand der Erfindung ist auch eine Stabilisierungsflosse, die als Stabilisierungsflächen aufweisendes Element gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
• Gegenstand der Erfindung ist ferrler ein Steuerruder, das als Steuerungsflächen aufweisendes Element gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
• Gegenstalld der Erfindung ist ferner ein Schiff oder dergleichen Fahrzeug mit wenigstens einem Paar Stabilisierungsflossen gemäß der Erfindung, bei dem die Stabilisierungsflossen dieser Paare t)eiderseits der Schiffsmittelebene angeordnet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein automatisches Steuerungssystem vorgesehen, durch das der Fluidstrahl oder die Fluidstrahlen synchron mit der Schlingerbewegung des Fahrzeuges und dieser entgegenwirkend ausgestoßen wird bzw.
• werden. Das automatische Steuerungssystem kann geeignet sein, die Triebkraft des ausgestoßenen fluid von einem Minimal- oder Nullwert bei in der einen oder in der anderen Extremstellung der Schlingerbewegung befindlichem Schiff auf einen Maximalwert zu ändern, wenn das Schiff oder Fahrzeug durch die Horizontalstellung geht.
• Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Bescnreibung einiger der Erläuterung und nicht etwa der Abgrenzung des Erfindungsgedankens dienender Ausführungsbeispiele, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsforn der Erfindung, Fig. 2 einen Horizontalschnitt nach der Linie A-A in Fig. 1, Fig. 5 einen Vertikalsohnitt durch eine zweite Ausführungsiorm tier Erfindung, Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch eine dritteAusführungsform der Erfindung, ig. 5 einen Horizontalschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Ruder, Fig. 6 in vergrößerter Darstellung einen Teil der Fig. 5, Fig. 7 einen Horizontalschnitt durch eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 8 einen Vertikalechnitt nach der Linie B-B in zeigt t Fig. 9 einen Teillängsschnitt nach der Linie (Jf(i' in Fig 10 durch eine Ruder- oder Stabilisierungsflosse mit einem Strömungsschelter gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 10 einen Querschnitt durch die in Fig. 9 dargestellte Flosse, Fig. 11 eine Seitenansicht des hinteren Endes eines Schiffes mit einem Ruder gemäß der Erfindung, Fig. 12 eihen senkrechten Querschnitt durch ein Schiff mit Stabilisierungsflossen gemäß der Erfindung und Fig. 13 in einer Seitenansicht eine Veriante zu den Figufen 1 und 2.
• Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 1, 2 und 11 bildet ein Steuerruder 10 das die Steurflächen aufweisende Element gemäß der Erfindung. Das Ruder ist hinter einer Schraube 12 am ffeck des Schiffsrumpfes 14 montiert und die vertikale Ausdehnung der Strömung der Schraube 12 über das Ruder 10 ist durch die Grenzlinien 15, Ib in Fig. 1 dargestellt.
• Am oberen Ende des Ruders ist ein hohlea Lager 17 angeordnet, das einen Kanal 18 im Ruder 10 mit einer wasserdichten Kammer So im Schiffsrumpf verbindet. Dichtungen 22 verhindern ein AuslecKen aus der Kammer 20. Eine ;Leituiig 24 verbindet die Kammer 20 mit einer nicht dargestellten Pumpe. Das Profil des Kanals 18 erkennt man am besten aus den Figuren 1 und 2, aus denen zu ersehen ist, daß der Kanal 18 in einer senkrechten Ebene sich von einer verhältnismäßig schmalen Einlaßöffnung 118 zu zwei senkrecht angeordneten Auslaßschlitzen 218, 318 erweitert.
• in einer waagerechten Ebene betrachtet weist der Kanal 18 einen ersten Teil 418 auf, der in eine Strahlrichtungssteuerkammer 518 zur pneumatischen oder hydraulischen Steuerung des Fluidaustrittes aus den Schlitzen 218, 318 mit Gas oder Wasser führt.
• III Fig. 2 ist scnematisch dargestellt, daß die Steuerkammer 518 mit zwei Steuer- oder "Blas"-schlitzen versehen ist, die beiderseils der Mittellinie des Ruders angeordnet sind und über ;L'eitagen 25, 26 gespeist werden. Diese Leitungen, die mittels nicht dargestellter Ventile gesteuert sind, führen durch den Körper des Ruders zu einer nicht dargestellten Druck-Gas-Quelle oder Wasserpumpe im Schiffsrumpf 14 oder zur einem Druckwasservorrat, der von der Hauptspeisepumpe geliefert werden kann, Mehrere Strahlteilerplatten 30 sind im waagerecht zusammenlaufenden Teil 418 des Kanals 18 angeordnet und hc-ben in senkrechter Richtung etwa gleichen Abstand votleinand.er und von der oberen und unteren Begrenzungswand dieses Kanalteils (Fig. 1).
• Die Unterseite des Ruders kann auf einem Tragarm 27 am Heck gelagert sein, der mit d.em Lager 17 senkrecht fluchtet, so d.aß man das Rud.er um die senkrechte Achse X-X verschwenken kann.
• Die Verschwenkung des Ruders erfolgt mittels eines Schaftes 28.
• Man beachte, d.aß die Erfindung auch bei anderen Ruderarten, beispielsweise bei einem hängenden Ruder, anwendbar ist.
• Im Betrieb kann die oben beschriebene Ausführungsform des Ruders je nach den herrschenden Umständen entweder als herkömmliches Ruder oder auch als hinsichtlich seiner Punktion durch einen Strahl unterstütztes Ruder benutzt werden. Wenn das Schiff sich auf See befindet, wird daher die Pumpe.nicht angelassen und das Ruder wie ein herkömmliches Ruder gleicher Gestalt und Größe benutzt. Wenn jedoch bei niederigen Geschwindigkeiten eine gute Manövrierfähigkeit erwünscht ist, kann die Pumpe angelassen werden, um Wasser (über die Kammer 20, das Lager 17 und den Kanal 18) durch einen der beiden schlitze 25, 26 auszustoßen.
• Wenn das Ruder in die Wasserströmung verschwenkt wird, um das schiff zu drehen, hängt die Wahl des zu benutzenden Austrittsschlitzes von der Schwenkr#ichtung d.es Ruders ab. Diese Wanl oder binscnaltung des ZU benutzenden Austrittsschlitzes geschiebt in der Praxis durch die Steuersclllitze. Wenn daher das Ruder mit seiner Backbordseite nacn vorne gegen die Strömung verschwenkt wird, dann wird dasjenige Ventil geöffnet, über das der Steuerbord-Steuerschlitz mit Druckluft oder Druckwasser gespeist wird, so daß die Fluidströmung aus dem Kanalteil 418 zum Backbord-Austrittaschlitz gelenkt wird. Wenn das Ruder mit seiner Steuerbordseite nach vorne gegen die Wasserströmung verschwenkt wird, dann wird das Backbord-Ventil geöffnet (bei gescnlossenem Steuerbord-Ventil), so daß die Pluidströmung nun durch den Steuerbord-Austrittsschlitz austritt.
• Fig. 13 zeigt eine Variante der oben beschriebenen Ausführungsform, bei der der Ruderschaft 28' hohl ist, während das Lager 17', das bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform hohl war, nun ein herkömmliches Lager ist. In Fig. 13 ist das Ruder 10 als ganzes hohl und bildet eine Gesamtkammer 18', die von den Austrittsschlitzen 218, 318 durch die übliche Strahlrichtungssteuerkammer 518 getrennt ist. Die Einzelheiten der zur Kammer 518 gehörenden Steuerfluidleitungen usw. und auch die Arbeitaweise dieser Kammer wurden im Zusammenhang mit d.en Figuren 1 und 2 bereits beschricbon. Diese Figuren zeigen auch weitere Einzelheiten der Steuerkammer. Das äußere Profil des Ruders ist (abgesehen von eventuellen Dimensionsänderung.n) gleich dem des Ruder gemäß Fig. 1 und 2. im Betrieb wird Wasser durch den hohlen Ruderschaft 28' in die Kammer im inneren des Ruders gepumpt, von wo dieses Wasser (gesteuert durch die Kammer 518) einem der beiden Austrittsschlitze 218, 318 zugeleitet wird.
• Man tann berechnen, daß die zur Erzeugung des Strahls -ertorderliche Kraft direkt Proportional zur Strahltriebkraft und zur Schlitzlänge und umgetehr-t proportional zur Quadratwurzel der traldcke ist. im Falle eines Ruders, bei dem Wasser als Strahlfluid verwendet wird, ist es wünschenswert, diesen Strahl m:it hohem Druck und niedriger Strömungsgeschwindigkeit zuzuführen, so daß die Abmessungen der Installation und der Gesamtanlage gering gehalten werd.en können und die hydraulischen Verluste nicht zu groß werden, die bei der Förderung des Wassers über möglicherweise große Entfernungen und durch Krümmer auftreten. Auch ist es wünschenswert, wenn man nach Möglicnkeit die herkömmlichen Wasserbalastpumpen benutzen kann, um die Ruder strahlen zu erzeugen. Andererseits kann es auch wunschenswert sein, eine größere Wasserbalastpumpe einzubauen, als sie normalerweise erforderlich iat, um diese dann sowohl für den Wasserballast als auch für die Strahlerzeugung einzusetzen. Sowohl die Strahldicke als auch der Triebkraftkoeffizient sollen klein gehalten werden, um die gewünschte Strömung mit hohem Druck und.
• geringer Strömung zu erreichen, jedoch kann die Schlitzbreite aus praktischen Gründen natürlich nicht zu klein gemacht werden, weil dann die Strahlleistung zu groß wird. Ee stehen hier also widerstreitende Forderungen einander gegenüber, nämlich einerseits die Forderung, daß bei einer gegebenen Strömungsmenge zur Erzielung niedriger Verluste an kinetischer Energie am Auslaß die Strahlgeschwindigkeit gering und der Schlitz breit sein muß, andererseits aber wegen der erforderlichen niedrigen trömungsmenge die Strahlgeschwindigkeit hoch und die inneren Verluste gering sein müssen. Bei einem gegebenen System ist es möglich, das System hinsichtlich der Leitung optimal auszulegen, sobald einmal eine grobe Vorstellung von der Größe des Systems bekannt ist. Da die Systemgröße von Schiff zu schiff verschieden ist, kann man hier keine allgemeinere Regel festlegen.
• Bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das Ruder ähnlich montiert wie bei d.er Ausführungsform gemäß den Figuren 1 und 2, jedoch hat der bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform mit 18 bezeichnete Kanal hier eine andere Gestalt und erstreckt sich von einer Einlaßöffnung 150 an der Vorderkante des Ruders zu der pneumatischen od.er Wassersteuerkammer und d.en an der Hinterkante des Ruders angeordneten Austrittsschlitzen. Die Kammer 18 und die Scnlitze 218 und 318 usw. sind im wesentlichen genau so ausgebildet, wie bei der zuvorbeschriebenen Ausführungsform, so daß sie hier nicht weiter beschrieben zu werden brauchen.
• Gemäß der Darstellung in Fig. 5 ist im Ruder 10 eine Mehrfach-Element-Pumpe 52 angeordnet, um Wasser von der Einlaßöffnung 50 durch eine Sammelleitung 54 und den Kanal 18 zu einem der beiden Austrittsschlitze 218, 318 zu pumpen. Bei dieser Ausfünrungsform ist der Motor 56 der Pumpe im Körper des Rudere angeordnet. Steuerleitungen zum Starten und Anhalten dieses Motors 56 erstrecken sich vom Ruder (beispielsweise durch das Lager 17 oder durch den Sonaft 28) nach oben in den Schiffsrumpf 14.
• Die i Fig. 4 dargestellte Ausführungsform der erfindung untersoneidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 3 hinsichtlich der Gestalt des Kanals 18 und hinsichtlich der Anschlüsse der Pumpe 52, die hier mit einer Einlaßleitung bt) zusätzlicn zur Auslaßleitung 54 versehen ist. Bei dieser Aisführungsform ist er Antriebsmotor der Pumpe im Schiffsrumpf 14 angeordnet und treibt die Pumpe über Kegelzahnräder @2 im Schiffsrumpf 14 an.
• Bei anderen AusführungaformWen der Erfindung sind die zwei zuvor beschriebenen Ausführungsformen insofern abgewandelt, als die Einlaßöffnung 60 durch zwei Einlaßöffnungen 70, 72 ersetzt ist, die gemäß der Darstellung in Fig. 5, welche eine Abwandlung der Ausfithrungsformen gemäß Fig. 3 und 4 darstellt, beiderseits des Ruders angeordnet sind.
• Ventile 74, 76 steuern den Einlaß von Fluid. durch diese Öffnungen 70, 72. Die Ventile werden gewöhnlich so betätigt, daß der Fluideinlaß nur durch diejenige Eintrittsöffnung erfolgt, die auf der seite d.es Ruders mit niederigerem Druck liegt (in Fig. ? d.urch d.ie Öffnung 70). Wenn das Ruder gegen die Wasserströmung in der entgegengesetzten Richtung (im Vergleich zu Fig. 5) verschwenkt wird, wird jedoch das Ventil 74 geschlossen und das Ventil 7b geöffnet, so daß wiederum der Wassereinlaß auf der den niedrigeren Druck aufweisenden Seite des Ruders erfolgt. Diese Benutzung eines Einlaßschlitzes auf der einen oder auf der anderen Seite des Ruders dürfte auch zu der Zirkulation beitragen, die vom Ruder erzeugt wird, und folglich auch zur Wirksamkeit beitragen.
• Man beachte, daß die oben beschriebenen Vorschläge gemäß der Erfindung sowohl aus praktischen als auch aus wirtschaftlichen Gründen sehr interessant sind, da sie ein Mittel liefern, vorhandene, installierte Anlagen in manchen Fällen nutzbringend einzusetzen, ohne daß zusätzliche, teuere Hilfsmaschinen erforderlich sind. Auch ist die zusätzliche Manövrierfähigkeit sehr viel größer als bei den herkömmlichen, einen eigenen Antrieb aufweisend.en Seitenschubeinheiten. In der Tat ist die Erzeugung von Seitenkräften bei einem Schiff mittels eines direkten Strahlantriebes unvernältnismäßig teuer, und zwar insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten, bei denen die zu erwartende Schubkraft dadurch verringert wird, als auf die Rumpfoberfläche ein entgegengesetzt gerichteter Sog wirkt.
• Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 7, 8 und 12 bilden zwei Schlingerstabilisierungsflossen 10 die d.ie Steuerungsfläcnen aufweisenden Elemente gemäß der Erfindung. Diese Flossen sind symmetrisch zur senkrechten Schiffsmittellängsebene beiderseits des Schiffsrumpfes 614 unter der Wasserlinie 616 angeordnet.
• Die inneren Enden der Flossen 10 sind mit einem hohlen Lager 617 an den Schiffsrumpf angeschlossen, durch das ein Kanal 18 in der Flosse 10 an eine im Schiffsrumpf angeordnete Pumpe 620 mit veränderlicher Gescnwindigkeit angeschlossen werden kann. Die Pumpe 620 ist mit einer Geschwindigkeitssteuervorrichtung 622 versenen, die selbst wiederum von einer Kreiselvorrichtung 624 gesteuert wird, welche auf die Schlingerbewegung des Schiffes anspricht.
• Das Profil des Kanals 18 ist aus den Figuren 7 uAd 8 ersichtlich; man erkennt aus Fig. 'S, daß der Kanal 18 in der Querebene des Schiffes sich von einem verhältnismäßig engen Einlaß 118 zu zwei waagerecht angeordneten Austrittsschlitzen 626, 627 (628, 629) sich nach außen erweitert, wobei diese Austrittsschlitze sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Flosse erstrecken.
• Diese Austrittsschlitze sind vom Kanal 18 durcn eine Ricntungssteuerkammer 518 getrennt. In Fig. 8 betrachtet, nimmt die Breite des Kanals 18 vom Einlaß zu den Austrittsschlitzen hin at. Mehrere Strömungsteilerplatten 631 sind in dem senkrecht zusammenlaufenden Teil 418 des Kanals 18 angeordnet, wobei diese Strömungsteilerplatten in waagerechter Richtung etwa gleichen Abstand voneinand.er und von der inneren und äußeren Begrenzung dieses Kanalteils 418 haben (Fig. 7).
• In den Figuren 12 und 8 ist schematisch dargestellt, daß die Kammer 518 mit zwei Steuer- oder "Blas"-Schlitzen 632, 633 (634, 635) versehen ist, die jeweils beiderseits der Flossenmittelebene liegen. Diese Blasschlitze sind über Leitungen 638 (für die Schlitze 632, 635) und 639 (für die Schlitze 633, 634) im Körper der Flossen an eine Einheit 642 angeschlossen, die das Steuerfluid liefert. Wenn Druckgas als Steuerfluid verwendet wird, kann die Einheit 642 ein Kompressor im Schiffsrumpf 614 sein. Andererseits kann auch eine Flüssigkeit, z.B. Wasser als Steuerfluid verwendet werden. Ein von der Kreiseleinheit 624 gesteuerter Schalter 644 ist zwischen der Einheit 642 und den Leitungen 638 und 639 angeordnet, um jeweils nach Bedarf den Ausgang der Einheit an die Leitungen 638 oder 639 anzuschließen.
• Im Betrieb spricht die Kreiseleinheit 624 auf Schlingerbewegungen des Schiffsrumpfes 614 an und betätigt den Schalter 644, 90 daß die Druckgas- oder druckflüssigkeitsquelle 642 in Phase mit der Schlingerbewegung des Schiffes an die Blasschlitze 52, t)f bzw. 633, 634 angeschlossen wird. Dies hat zur Folge, daß der Strahl von den Flossen abwechselnd durch die Austrittsschlitze 627, o28 (wenn die Blasschlitze 632, 635 betätigt werden) bzw.
• durch die Austrittsschlitze 626, 629 (wenn die Blasschlitze 633, b34 betätigt werden) austritt. Wenn das Schiff daher in Pig. 12 betrachtet, im Uhrzeigersinn zu Schlingen beginnt, werden Wasserstrahlen automatisch aus den Flossen 10 durch die Öffnungen 627, t28 ausgestoßen, um den der Schlingerbewegung entgegenwirkenden Auftrieb dieser Plächen der Flossen zu vergrößern und so das Schiff zu stabilisieren. Wenn der Schiffsrumpf in entgegengesetzter Richtung zu schlingern beginnt, werden die Wasserstrahlen entsprechend durch die zwei anderen Schlitze ausgestoßen.
• Gleichzeitig betätigt die Kreiseleinheit b24 die Geschwindig keitssteuerung t22, um die Pumpgeschwindigkeit d.er Pumpe 620 von einem Maximalwert beim Durchgang des Scniffsrumpfes in seiner Schlingerbewegung durch die in den Zeichnungen dargestellte aufrechte Stellung gleichmäßig auf einen Minimalwert zu verändern, wenn der Schiffsrumpf den größten Schlingerausschlag vollzieht.
• Der Fachmann erkennt ohne weiteres, daß hierdurch eine vorteilnafte Dämpfung der Schlingerbewegung des Scniffes entsprechend der Schlingerwinkelgeschwindigkeit des Schiffes erreicht wird.
• Gemäß einer Variante kann man die Pumpe 620 mit veränderlicher Geschwindigkeit durcn eine Pumpe mit konstanter Fördergeschwindigkeit (vorzugsweise eine Pumpe, deren Austrittsdruck mit der worderleistung sich nicht wesentlich ändert) ersetzen und die Geschwindigkeitsteuerung o22 durch ein Steuerventil ersetzen, das von der Kreiseleinheit 624 zyklisch betätigt wird, um die Strömung zu den Austrittsöffnungen 62b-629 auf die oben bereits beschriebene Weise zu steuern. Die Pumpe 620' mit konstanter Geschwindigkeit und das Steuerventil 622' sind in Fig. 12 in gestrichelten Linien dargestellt.
• Bei Varianten des oben beschriebenen Steuerruders und der Stabilisierungsflosse gemäß der Erfindung kann man zum Zwecke der Vereinfachung die inneren Strömungsteilerplatten 30, 631 weglassen, so daß der innere Hohlraum im Ruder oder in der Flosse eine Kammer bildet, in die das Fluid je nach dem gegebenen Flil durch den hohlen Drehzapfen, den Ruderschaft oder von unten her eingespeist wird und ttber eine Steuerkammer usw. zum entsprechenden Austritteschlitz gelangt. Fig. 13 zeigt eine derartige Variante.
• Die Figuren-9 und 10 zeigen eine besondere Ausführungsform eines Pluid- oder Strömungeechaltcrs, der bei den zuvor beschriebenen Steuerrudern anstelle der dort beschriebenen und dargestellten Fluidsteuersysteme benutzt werden kann. Inden Figuren 9 und 10 ist dieser Strdmungsschalter in einer Flüsigkeitsflosse dargestellt, bei der es sich entweder um ein Steuerruder oder um eine Stabilisierungsflosse handeln kann, es sei jedoch ausdrücklich betont, daß das in dieeen zwei Figuren dargestellte, Steuerflächen aufweisende Element als solches für die Arbeitsweise und Eignung des hier dargestellten Strömungsschalters ohne Bedeutung ist, so daß dieser Strömungsschalter gemäß der Erfindung bei allen zuvor beschriebenen Rudern oder Flossen anwendbar ist.
• Die Figuren 9 und 10 zeigen eine Flüssigkeitsflosse als Ruder oder Stabilisierungsflosse für ein nicht dargestelltes Schiff, das im Meer oder in einem Fluß 812 schwimmt. Die Flüssigkeitsflosse 10 weist zwei Auslaßkanäle 814, 815 auf, die an der freien Endkante der Flüssigkeitsflosse in Form von Schlitzen 816, 817 münden, welche zur Mittelebene der Flüssigkeitsflosse um etwa 600 nach außen abgewinkelt sind. Die Kanäle 814, 815 sind mit einem Einlaßkanal 18 verbunden, der in der hohlen Flosse ausgebildet ist. Dieser Kanal 18 wird über eine Leitung 826 gespeist.
• Ein Strömungsschalter 820 gemäß der vorliegenden Erfindung weist zwei Steuerkanäle 822, 823 auf, die mit der Flüssigkeit, in der das Schiff schwimmt, über Einlaßschlitze 824, 825 verbunden sind. Die von oben nach unten durch das Innere der Flüssigkeite flosse verlaufende Leitung 826 ist mit Leitungen 828, 829 und Sammelleitungen 830, 831 an zwei Ixisenreihen 832, 833 angeschlossen, die bei dieser Ausführungsform die zuvor erwähnte Betäti£ungsvorriohtung bilden. Wenn die Plilssigkeitsflosse als Ruder benutzt wird, kann die Leitung 826 von einen hohlen Drohzapfen oder einem hohlen Ruderschaft gebildet werden.
• Die Leitungen 828, 829 sind mit Ventilen 834, 835 versehen, um sie von der Fluidströmung in der Leitung 826 zu trennen. Bei diesen Ventilen handelt es sich zweckmäßig um elektromagnetisch oder pneumatisoh betätigte Ventile, so daß man sie über entsprechende, durch die Leitung 826 verlaufende Leitungen fernsteuern kann, ohne daß komplizierte meschanisohe Verbindungen zwischen den Ventilen aund der Steuerstation erforderlich sind.
• Man erkennt aus der Zeichnung, daß die Düsen in die Steuerkanäle 822, 823 neben den Einlaßöffnungen 824, 825 derselben münden.
• An ihren, von den Düsen abgelegenen Enden stehen die Steuerkanäle über Steuerschlitze 836, 837 mit dem Einlaßkanal 18 und.
• den zwei Auslaßkanälen 814, 816 in Verbindung.
• Wenn die Flüssigkeitsflosse als Schiffsruder benutzt wird und das Schiff geradeaus schwimmt, sind beide Ventile 894 und 835 geöffnet und Fluid wird in den Einlaßkanal 18 gefördert und durch die zwei Strahlaustrittsschlitze 816, 817 ausgestoßen.
• Zur Lenkung des Schiffes nach Steuerbord wird das Ruder in Fig. 10 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt und das Ventil 834 geschlossen, so daß keine Strömung durch die Leitungen 828 strömt und folglich durch die Steuerdüsen 832 kein Fluid austritt. Das Iventil 835 bleibt offen, so daß unter hohem Druck stehendes Pluid von der Leitung 826 weiter über die Düsen 833 in den Steuerkanal 823 strömt. Diese Strömung bewirkt, das die Flüssigkeit 812 durch die Öffnung 825 und den Ilrnal 823 fließt und durch den Steuerschlits 837 austritt, Us die gesamte Fluidströmung von Einlaßkanal 18 durch den Strahlaustrittsschlitz 816 au@zustoßen.
• Wenn das Schiff nach Backbord gewendet werden soll, wird das Ruder verschwenkt und das Ventil 835 geschlossen, während das Ventil 834 geöffnet wird, so daß der Steuerstrahl durch den Schlitz 817 ausgestoßen wird.
• Bei Benutzung der BlUssigkeitaflosven als Stabilisierungsflo.-sen, die beiderseits des Schiffes unter der Wasserlinie waagerecht wegragen, steuert man den Strahlaustritt derart, daß er der Bewegung'der Flosse durch das Wasser entgegenwirkt, d.h.
• wenn die Flosse steigt, erfolgt der Strahlaustritt durch die oben liegenden zwei Strahlaustrittsschlitze (d.h. den Schlitz 816 in Fig. 10), und wenn die Flosse sinkt, dann wird der Strahl durch die zwei unten liegenden Schlitze (d.h. den Schlitz 817 in Fig. 10) ausgestoßen. Bei einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform der Erfindung werden die Ventile 834, 835 der beiden Flossen synchron zur Schiffsbewegung automatisch betätigt, um eine entsprechend gerichtete Ausgleichskraft auf den Schiff@körper auszuüben. Die Stärke des Strahls kann auch hier im Sinne eines optimalen Effektes veränderlich sein, Der Vorteil des Strömungsschalters gemäß der Erfindung zumindest bei dessen Verwendung in einem Ruder oder einer Stabilisierungsfosse besteht darin, daß durch die Verwendung einer Steuerströmung zur Umschaltung der Primärströmung die Betätigungsvorrichtung eine unter honem Druck und mit geringer Durchflußmenge fließende Strömung benutzen kann, um eine mit niederigem Druck und hoher Strömungsmenge strömende Strömung zu erzeugen, tonne daß die sonst erforderlichen Leitungen mit großem Durchmesser benötigt werden.
• Ein weiterer, wichtiger Vorteil des Strömungsschalters gemäß der Erfindung besteht darin, daß er "kontinuierlich" arbeitet, d.h. er lenkt die Primärströmung nur dann ab, wenn die Betätigungsvorrichtung selbst in Tätigkeit ist. Die herkömmlichen Strömungsschalter arbeiten normalerweise diskontinuierlich insofern, als die Betätigungsvorrichtung nur betätigt wird, wenn die Primärströmung durch den Strömungsschalter bereite aus ihrer Anfangsrichtung abgelenkt worden ist und man diese Primärströmung in eine andere Richtung umlenken will. Für den Fachmann liegen die Vorteile des kontinuierlichen Betriebes, nämlich die Verhinderung einer Blockierung der verschiedenen Einlaßkanäle zum Strömungseohalter oder die Ansammlung von Feststoffablagerungen in diesen Kanälen durch Verunreinigungen in der die Düsen betreibenden Flüssigkeit, auf der Hand.
• Die Primärstramung und die ßteuerströmung kennen entweder von einer gemeinsamen Pumpe, oder von einer Niederdruckpumpe und einer Hochdruokpumpe geliefert werden. Gemäß einer Variante der beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen können die Leitungen 828, 829 durch die Leitung 826 hindurch verlaufen und über flexible Leitungen an eine außenliegende ßteuerfluidquelle angeschlossen sein, statt daß sie ihr Fluid unmittelbar von der Leitung 826 erhalten. Diese Variante muß selbstverständlich angewendet werden, wenn gesonderte Pumpen für die Primärströmung und für die Steuerströmung benutzt werden. Die Ventile 834, 835 kennen entweder im Ruder angeordnet und über entsprechende, durch die Leitung 826 geführte Leitungen betätigt werden, oder man kann die Ventile 834, 835 außerhalb des Ruders, beispielsweise im Schiffsrumpf, anordnen, so daß keine Ventilbetätigungsleitungen in der Leitung 826 angeordnet werden müssen.
• Die Steuerströmung wird zweckmäßig durch ein einzelnes Ventil reguliert, das stromaufwärts der iustrittsschlitze (beispiels weise außerhalb des Ruders oder der Stabilisierungsflosse oder, wenn das Ventil fernsteuerbar ist, im Element selbst) angeordnet ist. Wenn das Element als herkömmliches Ruder benutzt wird, wird das Ventil beispielsweise geschlossen, um eine Steuerströmung zu den Austrittsschlitzen zu verhindern. Wird das Ruder als durch.Strahlaustritt unterstütstes Ruder benutzt, dann wird das Ventil geöffnet, so daß die Steuerströmung zum einen oder anderen Steuerschlitz gelenkt wird, um auf die oben bereits beschriebene Weise einen entsprechenden Steuerstrahl zu erzeugen.
• Die Erfindung wurde hier am Beispiel von Steuerrudern und Stabilisierungsflossen beschrieben und dargestellt. Es liegt jedoch auf der Hand, daß die Erfindung bei Steuerungs-, Stabilisierungs- oder dergleichen Flächen zufweisenden Elementen aller Art anwendbar ist.

Claims (11)

A N S P R Ü C H E

1. Steuerungs-, Stabilisierungs- oder dergleichen Flächen aufweisende Element für in strömenden Medien bewegte Körper, wie z.B. Schiffe, gekennzeichnet durch wenigstens eine Öffnung (218, 318) am Element (10) zum Austritt eines Fluidstrahles auf einer oder der anderen Seite des Elementes.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung bzw. Öffnungen (218, 318) derart angeordnet sind, daß der Fluidstrahl bzw. die Fluidstrahlen unter einem Winkel von etwa 60 zur Mittel ebene des Elementes(10) austreten.

Element zu Element nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (218, 318) am distalen Ende des Elementes (10) angeordnet sind.

4. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element eine oder mehrere Einlaßöffnungen (50, 70, 72) @um Eintritt von außen befindliohem Fluid in das Element zur Erseugung der Fluidstrahlen aufweist.

Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei symmetrisch zur Mittelebene des Elementes (10) angeordnete Öffnungen (218, 318) mit einem gemeinsamen Einlaßkanal (18, 118) vorgesehen sind, und daß das Element einen Strömungsschalter zum Anschluß des Einlaßkanals an die eine oder die andere Austrittsöffnung (218, 318) aufweist.

6. Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsschalter einen Einlaßkanal (18) für die Primärströmung, ferner einen Steuerkanal (822, 823), der an eine Steuerfluiduelle (828, 829) für den Strömungsschalter und an den Einlaßkanal (81) angeschlossen ist, und eine Stellvorrichtung (834, 835) zur Steuerung der Steuerfluidströmung durch den Steuerkanal aufweiset, um die Primärströmung umzulenken.

7. Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Steuerkanäle (822, 823) mit einem Einlaßkanal (826) verbunden sind und beide Steuerkanäle eine Stellvorrichtung (834, 835) aufweisen, um eine Steuerfluidströmung im einen oder im anderen Steuerkanal zu erzeugen und dadurch die Primärströmung zufl einen oder anderen von zwei Auslaßöffnungen (816, 817) umzulenken.

Schiff oder dergleichen fahrzeug, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Paare von Stabilisierungsflossen (10), die als Elemente gemäß der Ansprüche 1' bis 7 ausgebildet sind, wobei die Stabilisierungsflossen der Paare beiderseits der Schiffsmittelebene angeordnet sind.

9. Schiff oder dergleichen Fahrzeug nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein automatisches Steuerungssystem (622, 624, 642, 644), durch das der Pluidstrahl oder die Fluidetrahlen synchron mit der Schlingerbewegung des Pahrzeuges und dieser entgegenwirkend ausgestoßen wird bzw. werden.

10. Schiff oder dergleichen Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das automatische Steuersystem geeignet ist, die Triebkraft des ausgestoßenen Fluid von einem Minimal- oder Nullwert bei in der einen oder anderen Extremstellung der Schlingerbewegung befindlichem Schiff auf einen Maximalwert zu ändern, wenn das Schiff oder Fahrzeug durch die Horizontalstellung geht.

11. Schiff oder dergleichen Fahrzeug, gekennzeichnet durch ein Steuerruder (10), das als Element gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 ausgebildet ist.