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Betätigungs antrieb für Gleitflächen
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Diese Erfindung betrifft einen Betätigungsantrieb für Gleitflächen,
insbesondere Schiffsruder, obwohl die Erfindung auch auf solche Gleitflächen wie
Stabilisierungsflossen anwendbar ist, die in bestimmten Arten und Antischlingerausrüstung
für Schiffe verwendet wird.
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Eine Form von Mechanismus, welcher wegen seiner Kompaktheit zum Betätigen
einer Gleitfläche in Anwendung gekommen ist, ist ein Drehschaufelmotor, das ist
ein Motor, der
ein Gehäuse aufweist, das einen Rotor enthält, wobei
der Rotor und das Gehäuse so konstruiert ist, daß wenigstens ein expansibler Raum
zwischen einem Teil des Gehäuses und einem Teil des Rotors vorgesehen ist. Wenn
eine Betätigungsflüssigkeit unter Druck zu dem expansiblen Raum eingelassen wird,
rotiert der Rotor relativ zu dem Gehäuse. Der dem Rotor relativ zu dem Gehäuse erlaubte
Drehwinkel wird durch die Konstruktion des Motors bestimmt.
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In einer Konstruktion weist der Rotor eine einzige vorstehende Schaufel
auf und das Gehäuse weist auch eine einzige vorstehende Schaufel auf, wobei der
expansible Raum durch die Schaufeln und die Innenwände des Gehäuses und die Außenfläche
des Rotors definiert wird. Ein solcher Rotor sieht eine Drehung von beinahe 3600
vor. Andere Konstruktionen von Rotoren weisen mehrere Schaufeln auf dem Rotor auf,
die sich mit mehreren Schaufeln auf dem Gehäuse abwechseln, je größer die Anzahl
von Schaufeln auf jedem Element des Rotors, desto kleiner ist der Winkel, durchwelchen
der Rotor relativ zu dem Gehäuse schwingen kann.
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In der Anwendung auf einem Schiff und insbesondere bezüglich des Steuermechanismus
ist es häufig ein Erfordernis, daß das Ruder in der Lage sein sollte, zwischen 9o°
Backbord und 9o° Steuerbord zu schwingen. Dies bietet Schwierigkeiten, wo die Antriebskraft
durch einen Drehschaufelmotor zugeführt wird, weil, um 180° Schwenkbewegung zu erhalten,
ist es notwendig, einen Motor zu verwenden, der einen Rotor mit einer einzigen Schaufel
aufweist,
und ein Gehäuse, das eine einzige Schaufel aufweist. Da
aller Schub gegen die einzige Schaufel auf dem Rotor erzeugt werden soll, muß der
Rotor groß für seine Kraft sein und natürlich ist der Schub auf den Rotor nicht
ausgeglichen. Bisher mussten diesen Nachteile akzeptiert werden, weil die Alternative
des Verwendens eines Mehrschaufelmotors, obwohl ein solcher Motor, in welchem der
Schub gegen mehrere Schaufeln erzeugt wird, die im Abstand zueinander um den Rotor
angeordnet sind, für eine gegebene Kraft kleiner ist, als ein Motor mit einer einzigen
Schaufel nicht unterhalten werden konnte, weil der Winkel der Schwenkung, selbst
von einem Zweischaufelrotor beträchlich kleiner ist, als 180° . Es ist eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen Betätigungsmechanismus für eine Gleitfläche vorzusehen,
der einen Drehschaufelmotor verwendet, während ein Winkel der SChwenkung der Gleitflächen
vorgesehen ist, der größer ist, als er, der von dem besonderen Muster eines verwendeten
Drehschaufelmotors erreichbar ist.
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Ein Betätigungsmechanismus für eine Gleitfläche gemäss der Erfindung
enthält einen Drehschaufelmotor, der 2 Elemente aufweist, von welchen eines relativ
zu dem anderen Element um eine Achse drehbar ist, wobei die Elemente durch ein mit
Schaufeln versehenes Gehäuse gebildet werden, das
für den Durchgang von Betriebsflüssigkeit und einen mit Schaufeln versehenen Rotor
aufweist, der in dem Gehäuse enthalten ist, wobei ein Element mit einer zu betätigenden
Gleitfläche verbindbar ist, und ein Druckvorrichtungsmechanismus, der zwei relativ
bewegbare
Elemente aufweist, von welchen eines mit einer ortsfesten
Verankerung verbindbar ist, und das andere mit dem anderen Element des Drehschaufelmotors
derart verbunden ist, um in der Lage zu sein, das andere Element um die Achse zudrehen.
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Der Ruderpropellermechanismus nimmt wenigstens einen Zylinder und
Ramme auf, die angeordnet ist, Betriebsflüssigkeit unter Druck aufzunehmen. Zweckmässigerweise
ist für Ausgleichs zwecke das Element des mit dem Ruderpropeller verbundenen Schaufelmotors
mit zwei Ansätzen ausgerüstet , die in entgegengesetzten Richtungen von dem Element
wobei jeder Ansatz mit dem bewegbaren Element einer Ruderpropellervorrichtung verbunden
ist, die einen Teil aufweist, der trennbar mit einer Verankerung verbindbar ist,
wobei die zwei Ruderpropellervorrichtungen zusammen den Ruderpropellermechanismus
bilden.
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In einer zweckmässigen Konstruktion ist der Rotor des Motors vor Verbindung
mit der Gleitfläche angeordnet, z.B. eines Schiffsruders und das Gehäuse ist mit
den zwei
Ansätzen ausgebildet, von denen jeder einzeln mit einer Ramme verbunden ist, die
in einem Hydraulikzylinder gleitbar ist, der schwenkbar an einer Halterung zur Verbindung
mit einem ortsfesten TEil der Schiffsrumpfkonstruktion Verbunden ist, wobei die
Zylinder mit einer Pumpe verbunden sind, wobei die Menge der Flüssigkeit die die
Zylinder erreicht, entweder durch eine Ventilanordnung in der Flüssigkeitszuführung
kontrollierbar ist, oder durch eine Anordnung, die den Betrieb der Pumpe kontrolliert.
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Wo der Mechanismus das Schiffsruder betätigen soll, wird die Kontrollanordnung
normalerweise das Steuerrad des Schiffes sein.
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Das Element des Motors, das mit der GLeitfläche verbindbar ist, mag
an den Rückkopplungsmechanismus gekoppelt werden, der betriebsfähig ist, den Winkel
abzutasten, um welchen das an die Gleitfläche gekoppelte Element von der Ausgangsstellung
bewegt ist, wobei der Rückkopplungsmechanismus angeordnet ist, um den Betriebsausgang
der Pumpe zu kontrollieren, z.B. durch Kontrollieren des Flüssigkeitsflusses von
der Pumpe oder Kontrollieren des Betriebes der Pumpe selbst. Solcher Rückkopplungsmechanismus
ist wohl bekannt, und ist kein Teil dieser Erfindung.
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Das Flüssigkeitssystem mag so angeordnet sein, daß dieselbe Pumpe
mit dem Schaufelmotor und dem Ruderpropellermechanismus verbunden ist, wobei die
Ventilanordnung so betätigbar ist, daß die Flüssigkeit entweder wechselweise auf
den Flügelmotor oder den Ruderpropellermechanismus gerichtet werden kann oder gleichzeitig
sowohl auf den Flügelmotor als auch den Ruderpropellermechanismus . Der Flügelmotor
und der Ruderpropellermechanismus können auch an getrennte Pumpen gekoppelt werden.
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Eine praktische Ausführungsform der Erfindung ist in den beiliegenden
, schematischen Zeichnungen veranschaulicht, welche den Mechanismus veranschaulichen,
der betriebsfähig mit einem Schiffsruder
verbunden ist, und in welchen
Fig. 1 das Ruder in Mittelstellung darstellt, Fig. 2 das Ruder in der Stellung der
maximalen erreichbaren Schwenkung unter Verwendung nur des normalen Flügelmotors
darstellt, und Fig. 3 die 9o°-Schwenkung darstellt, die unter Verwendung der vorliegenden
Erfindung erreichbar ist.
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In den Zeichnungen bezeichnet I das Ruder, das auf einem Drehbolzen
2 befestigt ist. 3 bezeichnet einen Rotor und 4 bezeichnet ein Gehäuse, das einen
Drehschaufelmotor bildet, wobei der Rotor 3 mit Schaufeln 5 ausgebildet ist, und
das Gehäuse 4 mit Schaufeln 6 ausgebildet ist, Räume 7 von variablem Volumen, die
in der Lage sind, Betriebsflüssigkeit unter Druck aufzunehmen, sind zwischen dem
Rotor 3, seinen Schaufeln 5, dem Gehäuse 4 und seinen Schaufeln 6 vorhanden. Das
Gehäuse 4 bietet zwei daran angebrachte Ansätze 8 und diese Ansätze sind durch Schwenkverbindungen
9 mit Kolbenstangen lo verbunden, die mit in den Zylindern 12 gleitbaren Kolben
11 verbunden sind. Eine Anordnung ist getroffen, um Betriebsflüssigkeit unter Druck
in die Zylinder 12 einzuführen. Die Zylinder 12 sind für einfachwirkenden oder doppeltwirkenden
Betrieb angeordnet.
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Die Zylinder 12, der Kolben 11 und die Kolbenstangen lo bilden einen
Ruderpropellermechanismus.
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In der Praxis,wenn das Ruder 1 seine Mittelstellung einnehmen soll,
wird Betriebsflüssigkeit in angemessener Weise zu den Räumen 7 und den Zylindern
12 zugeführt, um die Kolben 11 in den Zylindern 12 und den Rotor lo in dem Gehäuse
4 zu veranlassen, die in Fig. 1 veranschaulichte Stellung einzunehmen. Um eine Ruderschwenkung
eines gewählten Winkels bis zu dem maximalen möglichen Winkel durch die Verwendung
des Flügelmotors allein zu erreichen, mit einem Zweiflügelmotor gewöhnlich etwa
70° , wird Betriebsflüssigkeit unter Druck den entsprechenden Räumen 7 zugeführt,
während die übrigen Räume 7 mit dem Aus last verbunden werden, um den Rotor 3 zu
veranlassen, in die gewählte Stellung in dem Gehäuse zu schwenken, irgendwo zwischen
der in Fig. 1 veranschaulichten Stellung und der inFigj 2 veranschaulichten maximalen
Schwenkstellung oder in die in Fig. 2 veranschaulichte maximale Schwenkstellung,
wobei die Zylinder 12 Flüssigkeit enthalten, aber keine Flüssigkeit zugesetzt oder
von diesen Zylindern ausgelassen wird, so daß das Gehäuse 4 gegen Bewegung gehalten
ist. Um eine Schwenkung des Ruders zu erhalten, die größer ist als die, die durch
den Flügelmotor allein erreichbar ist und bis zu dem Maximum von 9o° , mögen die
geeigneten Räume 7 des Flügelmotors mit Betriebsflüssigkeit gefüllt werden, um den
Rotor 3 zu veranlassen, sich relativ zu dem Gehäuse 4 auf den maximalen erreichbaren
Grad zu rotieren und Betriebsflüssigkeit wird einem der Zylinder 12 zugeführt und
von anderen Zylindern 12 entleert, um den die Flüssigkeit erhaltenden Zylinder zu
veranlassen, auf denAnsatz 8 zu wirken, an welchem er angebracht ist, und um das
Gehäuse 4 zu veranlassen, in eine Richtung zu schwenken, um den durch den Rotor
3 vorgesehenen Schwenkwinkel zu vergrößern. Diese Lage ist jene, die in Fig. 3
veranschaulicht
ist. Der Gesamtwinkel, der an dem Ruder vorgesehenen Schwenkung ist somit gleich
dem durch den Flügelmotor vorgesehenen Schwenkwinkel plus dem durch den Ruderpropellermechanismus
vongesehenen Schwenkwinkel. Da der R;ickkopplungsmechanismus von dem mit der Gleitfläche
verbundenen Element betätighar ist, tastet der Rückkopplungsmechanismus den Gesamtwinkel
der Schwenkung der Gleitfläche ab, ungeachtet wie sie zwischen dem Flügelmotor und
dem Ruderpropellermechanismus verteilt sind, so daß es keine Verwicklung gibt beim
Vorsehen der Rückkopplungskontrolle. Es versteht sich, daß der Flügelmotor und der
Ruderpropellermechanismus aufeinanderfolgend oder gleichzeitig betätigt werden.
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Patentansprüche