DE2656839C2

DE2656839C2 - Selbststeuervorrichtung für Schiffe

Info

Publication number: DE2656839C2
Application number: DE2656839A
Authority: DE
Inventors: Juergen 8640 Kronach Schuster
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-12-15
Filing date: 1976-12-15
Publication date: 1978-11-23
Also published as: DE2656839B1; GB1544900A; NL7713868A; SE7714168L; US4193432A; DK556977A; FR2374678A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Selbststeuervorrichtung für Schiffe, insbesondere Segelschiffe, mit einer Fühleinrichtung zum Feststellen einer Abweichung zwischen einem Istwert und einem Sollwert der Schiffsrichtung und einer von der Fühleinrichtung gesteuerten Regeleinrichtung, die ein Ruder des Schiffes bei einer Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert derart legt, daß die Abweichung abnimmt.

Bei bekannten Selbststeuervorrichtungen ist die Fühjeinrichtuog meist eine am Heck des Schiffes drehbar angebrachte Windfahne; die über eine Regeleinrichtung in Form eines Übertra^ungsgestänges mit einem am Spiegel des Schiffes angebrachten, speziell an die Selbststeuervorrichtung angepaßten Hilfsruder verbunden ist Im Übertragungsgestänge ist die Länge einzelner Hebelglieder einstellbar, so daß das Hilfsruder in jeder Stellung der Windfahne parallel zur Schiffslängsrichtung ausrichtbar ist Auf diese Weise ist die Sollstellung der Windfahne und damit auch der Sollkurs des Schfffes einstellbar.

Weicht nun der Istkurs des Schiffes vom Sollkurs ab, ändert sich auch die Stellung der vom scheinbaren Wind (tatsächlicher Wind plus Wind infolge der Schiffsgeschwindigkeit) ausgerichteten Windfahne relativ zum Schiff. Dadurch wird das Hilfsruder derart gelegt, daß das Schiff auf seinen SoHkurs zurückkehrt Die Einflüsse, die das Schiff aus dem Kurs bringen, sind sehr vielfältig, beispielsweise a) Schiffsrumpf angreifende Wellen, b) unterschiedliche Luv- und Leegierigkeit eines Segelschiffes je nach Windstärke und Besegelung usw.

Bei bekannten, wie oben geschildert aufgebauten Selbststeuervorrichtungen muß die Kraft zum Betätigen des Hilfsruders letztlich von der Windfahne aufgebracht werden. Diese ist daher ein großflächiges, sperriges Bauteil, das entsprechend stabil am Schiff angebracht sein muß und zu seiner Wirksamkeit eine gewisse Mindestwiiidstärke benötigt Das Hilfsruder muß ebenfalls sehr stabil sein und am Spiegel sicher gelagert sein, damit die Selbststeuervorrichtung auch bei rauher See funktionstüchtig bleibt. Insgesamt sind die beschriebenen Selbststeuervorrichtungen somit sperrig ausgebildet relativ teuer und erfordern aufwendige Maßnahmen zu ihrer sicheren Befestigung am Schiff.

Eine andere bekannte Selbststeuervorrichtung enthält als Regeleinrichtung einen oder mehrere Elektromotoren, die von der Windfahne her angesteuert werden und das Ruder betätigen. Eine solche Selbststeueranlage kommt zwar ohne ein zusätzliches Hilfsruder aus, sie hat jedoch den schwerwiegenden Nachteil, daß sie eine leistungsfähige Stromquelle benötigt die an Bord insbesondere eines Segelschiffes nur in den seltensten Fällen und auch dann nur mit begrenzter Zuverlässigkeit vorhanden ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Selbststeuervorrichtung für Schiffe, insbesondere Segelschiffe, zu schaffen, die einfachen Aufbau mit hoher Funktionssicherheit vereint und am jeweiligen Schiff in einfacher Weise anbringbar ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Selbststeuervorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Regeleinrichtung als Energiequelle zum Betätigen des Ruders ein in das Wasser eintauchendes Venturi-Rohr enthält

Ein solches Venturi-Rohr ist in einfacher Weise am Schiff befestigbar. Es erzeugt bei gegenüber dem sonstigen Wasserwiderstand des Schiffes vernachlässigbarem Widerstand einen von der Geschwindigkeit des Schiffes durch das Wasser abhängigen Unterdruck, mit Hilfe dessen auf verschiedenen Weisen eine Kraft erzeugt werden kann, die zum Legen des Ruders verwendet wird. Eine erfindungsgemäße Selbststeueranlage kommt somit ohne ein aufwendiges Hilfsruder aus und benötigt auch keine leistungsfähige Stromquelle an Bord. Die Erzeugung eines Unterdruckes mit Hilfe des Venturi-Rohres setzt schon bei geringen Schiffsgeschwindigkeiten ein, wobei bereits bei kleinen Unter-

drücken durch Beaufschlagen entsprechend großer Flächen mit diesen Drucken große Kräfte erzeugt werden können, die das Ruder sicher betätigen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Selbststeuervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einen an einem Ende mit dem Ruder verbundenen und am anderen Ende am Schiff befestigten Balg aufweist, dessen Imienraum über ein von der Fühleinrichtung betätigtes Ventil wahlweise mit der Atmosphäre und/oder mit dem Venturi-Rohr verbindbar ist

Diese Regeleinrichtung ist in ihrem Aufbau besonders einfach, da sie lediglich den Balg und das von der Fühleinrichtung betätigte Ventil aufweist, wobei der Balg mit dem Ventil und das Ventil mit dem Venturi-Rohr über jeweils eine Leitung, beispielsweise einen Schlauch, verbunden ist. Alle Bauteile sind sehr wirtschaftlich herstellbar und können einfach miteinander verbunden werden. Der Balg, der von der Fühleinrichtung über das Ventil gesteuert wahlweise mit Atmosphärendruck oder mit dem Unterdruck des Venturi-Rohres beaufschlagbar ist, arbeitet zwischen dem Ruder des Schiffes und einem mit dem Schiffskörper starr verbundenen Teil. Durch entsprechende Wahl seines wirksamen Querschnitts und seines zulässigen Hubs läßt sich die Selbststeuervorrichtung an verschiedene Schiffe anpassen, je nachdem, welche Ruderauslenkungen und Kräfte für Kursänderungen erforderlich sind.

Mit Vorteil können zwischen dem Ruder und dem Schiff zwei oder mehr Balge hintereinander angeordnet sein. Dadurch läßt sich die auf das Ruder aufbringfcare Kraft erhöhen.

Bevorzugt greift auf der vom Balg abgewandten Seite des Ruders eine Feder an. Diese Feder versucht ständig, den Balg zu dehnen, so daß die Lage des dynamischen Gleichgewichts des Balges (Balglänge, bei der das Ruder des Schiffes so steht, daß keine Abweichung zwischen Istwert und Sollwert besteht) ein Zustand ist, in dem der Balg bereits mit »etwas« Unterdruck vom Venturi-Rohr her beaufschlagt ist. Dadurch wird das Ansprechverhalten der Selbststeuervorrichtung verbessert.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Selbststeuervorrichtung, die in der Praxis bevorzugt wird, greift beidseitig des Ruders wenigstens ein Balg an und sind die auf verschiedenen Seiten des Ruders angeordneten Balge gegensinnig an von der Fühleinrichtung betätigte Ventile angeschlossen. Auf diese Weise übt jeweils ein Balg auf das Ruder Zug aus, während der andere keine Kraft ausübt, und umgekehrt, so daß die auf das Ruder ausübbaren Kräfte hoch sind und vom Vorzeichen der Abweichung zwischen Istwert und Sollwert unabhängig sind.

Das von der Fühleinrichtung betätigte Ventil ist vorteilhafterweise ein Dreiwegeventil mit einer ständig mit dem Innenraum des Balges verbundenen Kammer, die zwei Öffnungen aufweist, von denen eine mit dem Venturi-Rohr und die andere mit der Atmosphäre verbunden ist und in denen von der Fühleinrichtung betätigte Ventilklappen arbeiten, die untereinander derart verbunden sind, daß sie wahlweise die eine oder die andere der öffnungen verschließen. Ein solches Ventil hat verschiedene Vorteile: Zunächst ist die zu seiner Betätigung erforderliche Kraft sehr klein, so daß die Fühleinrichtung auf die Regeleinrichtung keine großen Kräfte aufzubringen braucht, was das Ansprechverhalten günstig beeinflußt. Des weiteren ist der zur Betätigung des Ventils erforderliche Hub (Bewegung der Klappen) klein, was ebenfalls das Ansprechverhalten günstig beeinflußt Die Arbeitsstellung des Ventils, d. h. die Stellung im dynamischen Gleichgewicht, ist eine Stellung, bei der beide Ventilklappcn mehr oder weniger weit offen sind, so daß im Balg ein Druck herrscht, der zwischen dem Aünosphärendruck und den; vom Venturi-Rohr gelieferten Druck liegt 1st eine Kurskorrektur des Schiffes erforderlich, so reicht eine sehr kleine Bewegung beider Ventilklappen zu einer

bereits erheblichen Änderung des Druckes im Balg, was zu einer entsprechenden Änderung der Ruderlage und damit zur erforderlichen Kurskorrektur führt Die Seibststeuervorrichtung spricht somit sehr empfindlich an. Daß sie dennoch nicht zu »Regellschwingungen« neigt liegt an der Dämpfung, die durch die in den Leitungen erfolgende Drosselung der Luftströmung gegeben ist Diese Drosselung kann zusätzlich durch entsprechende Drosselstellen einstellbar sein.

Eine weitere Ausführungsform der Selbststeuervorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daB die Regeleinrichtung eine mit dem Ruder verbundene, dichtend zwischen zwei Arbeitskammern angeordnete, bewegliche Wand aufweist und daß an die Arbeitskammern angeschlossene Ventile derart von der Fühleinrichtung betätigt werden, daß bei Übereinstimmung zwischen Istwert und Sollwert beide Arbeitskarnmern mit der Atmosphäre und bei einer Abweichung jeweils mit auf unterschiedlichen Drücken liegenden Öffnungen des Venturi-Rohrs verbunden sind.

Die letztgenannte Ausführungsform hat den Vorteil, daß der an der beweglichen Wand bei einer Regelabweichung wirksame Druckunterschied ausschließlich vom Venturi-Rohr hergeleitet wird, so daß momentane Schwankungen der Wassertiefe, in der sich

j5 das Venturi-Rohr befindet ohne Einfluß auf die von der beweglichen Wand auf das Ruder ausgeübten Kräfte ist. Bei der erfindungsgemäßen Selbststeuervorrichtung können die verschiedensten Fühleinrichtungen verwendet werden. Beispielsweise kann eine Windfahne verwendet werden, deren Ort am Schiff nicht, das Heck zu sein braucht, was insbesondere bei Eineinhalbmastern von Vorteil ist, da bei diesen Schiffen am Heck der Wind häufig erheblich gestört und entsprechend wechselhaft ist, oft aber auch gar kein Platz vorhanden ist, an dem die Windfahne arbeiten kann, ohne mit dem am zweiten Mast gefahrenen Segel in Kollision zu geraten. Dadurch, daß zum Betätigen der oder des Ventils nur eine kleine Kraft und ein kleiner Hub erforderlich sind, kann die Windfahne gegenüber

so herkömmlichen Windfahnen entsprechend kleiner ausgebildet werden, ohne daß die Wirksamkeit der Selbststeuervorrichtung nachteilig beeinflußt wird.

Als Fühleinrichtung kann auch ein mit Kontakten versehener Kompaß verwendet werden. In diesem Falle läßt sich mit der Selbststeuervorrichtung in bekannter Weise ein vorgebbarer Kompaßkurs automatisch steuern, indem bei einer Abweichung des Ist-Kurses vom Soll-Kurs die Kontakte schließen, woraufhin das oder die Ventile betätigt werden. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Selbststeuervorrichtung hat dabei den Vorteil, daß der Stromverbrauch von beispielsweise zum Betätigen der Ventile vorgesehenen Elektromagneten sehr gering gehalten werden kann, da diese mit kleinen Kräften und kleinem Hub arbeiten können.

Ir. der Praxis hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Selbststeuervorrichtung auch unter schweren Bedingungen zuverlässig arbeitet und, iielbst wenn sie mit einer Windfahne als Fühleinrichtung arbeitet, auch

Vor-Wind-Kurse zuverlässig hält, was mit herkömmlichen Selbststeuervorrichtungen kaum möglich ist, wenn diese nicht elektrisch arbeiten.

Die gesamte Selbststeuervorrichtung besteht beispielsweise lediglich aus einer relativ kleinen, am Schiff um eine Achse schwenkbar angebrachten Windfahne, einem Dreiwegeventil, das von der Windfahne betätigt wird, einem in das Wasser eintauchenden Venturi-Rohr, einem das Ruder betätigenden Balg, einer Schlauchleitung zwischen dem Venturi-Rohr und dem Dreiwegeventil und einer weiteren Schlauchleitung zwischen dem Dreiwegeventil und dem Balg sowie gegebenenfalls einer Feder, die an der vom Balg abgewandten Seite des Ruders angreift. Alle diese Teile sind einfach und entsprechend wirtschaftlich herstellbar, haben geringes Gewicht und können in einfacher Weise, ohne daß irgendwelche störende An- und Einbauten am Schiff vorgenommen werden müssen, am Schiff angebracht werden. Der Balg muß selbstverständlich nicht unmittelbar am Ruder angreifen, sondern kann an einer geschützten Stelle, beispielsweise unter Deck und/oder in einem Rohr aufgenommen, angeordnet sein und mit dem Ruder über ein über eine oder mehrere Umlenkrollen laufendes Seil verbunden sein.

Die erfindungsgemäße Selbststeuervorrichtung kann sowohl für sehr große als auch für sehr kleine Schiffe, beispielsweise Jollen, verwendet werden. Weiter kann sie sowohl für Schiffe verwendet werden, deren Ruderblatt von einer Pinne aus betätigt wird, als auch für mit Radsteuerung ausgerüstete Schiffe verwendet werden, indem sie im ersten Fall an der Pinne und im zweiten Fall direkt am Rad oder an einem Bauteil der Radsteuerung, das eine lineare Bewegung ausführt, beispielsweise einem Übertragungsglied zwischen dem Steuerrad und dem Schaft des Ruderblattes oder einem Ende eines zweiarmigen Hebels, der meist am Schaft des Ruderblattes starr befestigt ist, angreift.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es stellt dar

F i g. 1 eine Aufsicht auf ein mit einer Selbststeuervorrichiung ausgerüstetes Schiff,

F i g. 2 eine Seitenansicht eines Hecks eines mit Selbslsteuervorrichtung ausgerüsteten Schiffes,

Fig.3 einen Querschnitt durch ein Ventil der Selbststeuervorrichtung und

Fig.4 bis 7 Skizzen verschiedener Ausführungsformen von Selbststeuervorrichtungen.

Gemäß Fig. 1 und 2 weist ein Schiff 1, das beispielsweise ein Segelschiff sein kann, dessen Takelage nicht dargestellt ist. ein Ruder 3 mit einem um eine Achse drehbaren Ruderblatt 7 auf, das von einer Pinne 9 aus gelegt werden kann.

An dem Schiff ist weiter eine Windfahne 11, die beispielsweise eine Metallplatte sein kann, um eine Achse 13 schwenkbar gelagert Die Windfahne kann an jedwelcher Stelle des Schiffes 1 angebracht sein, an der sie wenig hinderlich ist und an der sie möglichst gut vom Wind überstrichen wird.

Die Windfahne 11 bildet die Fühleinrichtung der Selbststeuervorrichtung, zu deren Regeleinrichtung im wesentlichen ein Dreiwegeventil 15, ein Venturi-Rohr 17 und ein Balg 19 gehören.

Das Dreiwegeventil 15 weist gemäß Fig.3 ein Gehäuse 21, beispielsweise aus Kunststoff, auf, an dessen Seitenwänden je eine Öffnung 23 und 25 ausgebildet sind, wobei die Öffnung 25 mit einer

Schlauchtülle 27 versehen ist. Das Gehäuse 21 ist mit einem Deckel 29 luftdicht verschlossen, der eine weitere, mit einer Schlauchtülle 31 versehene Öffnung 33 aufweist. Vor jeder Öffnnung 23 bzw. 25 ist im Gehäuse 21 eine Ventilklappe 35 bzw. 37 angeordnet, die beispielsweise ein Gummiplättchen sein kann, das oberhalb der zugehörigen Öffnung mit dem Gehäuse 21 verklebt ist oder, wie dargestellt, auf ein steifes Plättchen 37a geklebt ist, das wiederum gelenkig mit einem weiteren, am Gehäuse 21 befestigten, steifen Plättchen 376 verbunden ist. Beide Ventilklappen 36 und 37 sind über eine mittels einer Gewindehülse 39 längenverstellbaren Stange 41 miteinander verbunden. Dabei erfolgt die Verbindung der Ventilklappen mit der Stange beispielsweise dadurch, daß jede Ventilklappe zwischen zwei auf die Stange aufgeschraubten Muttern gehalten ist, wobei zusätzlich eine Verklebung vorgesehen sein kann, oder, wie im dargestellten Beispiel, dadurch, daß die Stange 41 gelenkig in Moosgummiblöckchen 38 gelagert ist, die auf die Plättchen 37a der Ventilklappen 35 und 37 aufgeklebt sind. Die Stange 41 erstreckt sich durch die Öffnung 23 hindurch und bildet ein Betätigungsglied 43 zum Betätigen des Dreiwegeventils 15. Dieses Betätigungsglied, das wiederum (nicht dargestellt) längenverstellbar ist, ist gemäß F i g. 1 gelenkig mit einem Hebel 45 verbunden, der die Windfahne 11 über deren Drehachse 13 hinaus verlängert.

Von der Schlauchtülle 27 aus führt ein Schlauch 47 zu einer in dem Venturi-Rohr 17 an dessen engstem Querschnitt ausgebildeten Öffnung 51. Dieses Venturi-Rohr 17 ist beispielsweise mittels einer am Schiff 1 höhenverstellbar angebrachten Stange 53 (F i g. 2] relativ zum Schiff 1 an einer Stelle angeordnet, an der es sicher und auch bei gekrängtem Schiff 1 von der infolge der Fahrt des Schiffes 1 durchs Wasser entstehender Strömung angeströmt wird. Eine solche Stelle ist beispielsweise unter dem Heck des Schiffes etwas unterhalb der Wasserlinie oder auch unter dem Bug des Schiffes. Das Venturi-Rohr kann auch fest am Schiffsrumpf selbst befestigt sein, wobei der Schlauch 47 vorteilhafterweise teilweise durch eine Leitung ersetzt ist, die dichtend durch eine im Schiff vorgesehene Öffnung geführt ist.

Von der Schlauchtülle 31 des Deckels 29 führt ein v/eiterer Schlauch 55 in den Innenraum des Balges 19, der zwei Seitenplatten 57 und 59 aufweist, von denen die eine 59 mit dem Schiffsrumpf und die andere 57 mit der Pinne 9 verbunden ist. Die Verbindung kann beispielsweise mit einem Seil oder gelenkig angebrachten Stangen erfolgen. Auf der vom Balg 19 abgewandten Seite der Pinne 9 ist eine Feder 61 vorgesehen, die zwischen einem schiffsfesten Teil und der Pinne 9 arbeitet und vorteilhafterweise einstellbar ist, indem sie beispielsweise als Gummistropp ausgebildet ist, so daC die von ihr auf die Pinne 9 ausgeübte Zugkraft einstellbar ist

Der Betrieb der geschilderten Selbststeuervorrichtang ist wie folgt:

Das Dreiwegeventil 15 wird mit der Windfahne 11 bzw- deren Hebel 45 über das Betätigungsglied 43 derail verbunden, daß die beiden Öffnungen 23 und 25 des Dreiwegeventils 15, wenn die Schiffsrichtung mit dei Sollrichtung übereinstimmt und die Windfahne 11 genai in Richtung des scheinbaren Windes zeigt, geöffnet sind Dabei stellt sich im Balg 19 ein Druck ein, der zwischer dem Atmosphärendruck (offene Öffnung 23) und den von der Öffnung 51 des wasserdurchströmten Venturi

Rohres 17 gelieferten Unterdruck (offene öffnung 25) liegt. Dieser Druck läßt sich durch die Einstellung der Kraft der Feder 6], der wirksamen Länge der Stange 41 zwischen den Ventilklappen 35 und 37 und der Länge des Betätigungsgliedes 43 so einstellen, daß er sowohl vom Atmosphärendruck als auch vom Druck in der öffnung 51 des Venturi-Rohres 17 herrschenden Druck deutlich verschieden ist.

Der Druck in der öffnung 51 des Venturi-Rohrs 17 errechnet sich nach der allgemein bekannten Theorie eines solchen Rohres zu:

P = Pa + L>

wobei

Pa = Atmosphärendruck in bar,

ρ = Dichte des Wassers in g/cm³,

g = Erdbeschleunigung in cm/s³,

h = Abstand der öffnung 51 vom Wasserspiegel,

Λ = größter Radius des Venturi-Rohrs,

r₂ = kleinster Radius des Venturi-Rohrs,

ν = Geschwindigkeit des Schiffes in cm/s.

Die Formel gilt selbstverständlich nur im Idealfall; in der Praxis treten Verluste infolge der inneren Reibung des Wassers auf, so daß die Schiffsgeschwindigkeit ν nicht mit ihrem vollen Wert eingeht. In der Praxis kann der Ausdruck ρ · g ■ h gegen den Ausdruck

I ü \ 7 ζ, I — \ ti*

bei einem Verhältnis von λ : η = 3 und einer Schiffsgeschwindigkeit von v= 50cm/s (=1 Knoten) bereits vernachlässigt werden, so daß der letzte Ausdruck in der obigen Formel für die in der Praxis meist herrschenden Bedingungen unmittelbar den in der öffnung 51 gegenüber der Atmosphäre herrschenden Unterdruck angibt (wobei selbstverständlich zusätzlich der jeweilige Wirkungsgrad des Venturi-Rohres berücksichtigt werden muß).

Weicht nun der Schiffskurs vom Sollwert ab, so wird die Windfahne infolge der mit einer solchen Abweichung einhergehenden Änderung der Richtung des Windes zum Schiff 1 aus ihrer Sollage abgelenkt und nimmt beispielsweise die in F i g. 1 gestrichelt eingezeichnete Stellung A ein. In dieser Stellung ist das Betätigungsglied 42 gemäß F i g. 3 nach rechts verschoben, wodurch sich die Ventilklappe 35 weiter öffnet und die Ventilklappe 37 die öffnung 25 zunehmend verschließt. Der Innenraum des Balges 19 wird somit »stärker« mit der Atmosphäre verbunden als bisher, der in ihm herrschende Druck steigt, der Balg 19 dehnt sich unter Wirkung der Feder 61 aus und bewegt die Pinne mit dem Ruderblatt 3 in die in Fig. 1 ebenfalls gestrichelt eingezeichnete Stellung A Der Kurs des Schiffes 1 ändert sich derart, daß die Windfahne 11 sich zurück in Richtung ihrer ursprünglichen Lage dreht Die Ventilklappe 37 öffnet wiederum zunehmend, die Ventilldappe 35 bewegt sich in Richtung ihrer Schließstellung, das alte Gleichgewicht stellt sich wieder ein.

Weicht das Schiff in umgekehrter Richtung vom Solikurs ab (strichpunktiert eingezeichnete Stellung B der Windfahne gemäß Fig. 1), so wird der Innenraum des Balges 19 vom Venturi-Rohr 17 her zunehmend mit Unterdruck beaufschlagt, der Balg 19 verkürzt sich, die Vorgänge laufen umgekehrt wie oben angegeben ab.

Ein für die Funktionstüchtigkeit der Erfindung wesentliches Merkmal liegt darin, daß der Balg 19 zwischen Atmosphärendruck und dem unter diesem Druck liegenden Druck im Venturi-Rohr 17 arbeitet,

ι wobei er jeweils von der Atmosphäre her belüftet wird. Erst durch dieses Belüften von der Atmosphäre her werden die großen Luftdurchsätze möglich, die für die Längenänderung des Balges 19 und dessen Arbeitsleistung an der Pinne notwendig sind. Bei den bisher

κι üblichen Verwendungen eines Venturi-Rohres, beispielsweise zur Messung der Geschwindigkeit einer Strömung, sind solche vom Venturi-Rohr her gesteuerten Druchsätze nicht erforderlich, da das Venturi-Rohr einfach mit einem beispielsweise Quecksilbermanome-

r> ter verbunden ist.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, befindet sich die Selbststeuervorrichtung bei Übereinstimmung von Sollkurs und Istkurs in einem dynamischen Gleichgewicht, d.h. von der Atmosphäre strömt im Gleichge-

wicht ständig Luft durch die öffnungen 23 und 25 zum Venturi-Rohr 17, in dem sie in die Wasserströmung gelangt. Die Selbststeuervorrichtung spricht sehr empfindlich an, ist aber durch die Strömungswiderstände der Schläuche ausreichend bedämpft, so daß sie ohne Überschwinger regelt.

In der Praxis wurden mit einer Yacht von 6,85 m Länge, 2,4 m Breite, 1,2 m Tiefgang, 24 m² Segelfläche und einer Selbststeuervorrichtung folgender Hauptabmessungen gute Ergebnisse erzielt: Größe der Windfah-

jo ne 50 χ 20 cm, Balgdurchmesser 20 cm, zulässiger Hub des Balges 10 cm, Außendurchmesser r_a des Venturi-Rohres 6 cm, r_a: r,·= 3, Durchmesser der Schläuche und öffnungen 8 mm, Länge des Schlauches Ventil Venturi-Rohr ca. 2 m, Länge des Schlauches Ventil Balg ca. 1 m, Befestigung des Venturi-Rohres mittels einer Stange am Heck etwa 20 cm unter der Wasseroberfläche.

Bereits bei 2 Knoten Geschwindigkeit des Schiffes standen ausreichende Kräfte zur Verfügung. Bei 4 Knoten wurden Kräfte von 20 kp gemessen. Das Schiff hielt auch unter schwersten Bedingungen (starker Seegang) einwandfrei Kurs, selbst wenn die Segelstellung verändert wurde oder das Vorsegel geborgen wurde. Auch auf Vor-Wind-Kursen funktionierte die Selbststeuervorrichtung einwandfrei.

F i g. 4 zeigt eine Schaltung von zwei Balken 63 und 65 hintereinander, wobei diese Balge in gleicher Weise an das Dreiwegeventil 15 angeschlossen sind. Damit ist eine Vergrößerung des Hubes, d. h. der Strecke, um die die Pinne 9 des Ruders 3 oder ein anderes mit dem Ruder verbundenes Bauteil bewegt werden kann, möglich.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 sind zwei Balge 67 und 69 zueinander parallel an der Pinne 9 angebracht und gleichsinnig an das Dreiwegeventil 15 angeschlos-

« sen. Auf diese Weise läßt sich die Kraft verdoppeln, mit der die Pinne 9 beim Selbststeuern betätigt werden kann.

F ig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der auf jeder Seite der Pinne 9 ein Balg 71 bzw. 75 angreift, der an ein.

zugehöriges Dreiwegeventil 75 bzw. 77 angeschlossen ist Die Dreiwegeventile 75 bzw. 77 werden dabei von der Windfahne 11 gegensinnig betätigt, so daß jeweils ein Balg gegenüber dem im dynamischen Gleichgewicht in ihm herrschenden Druck mit Unterdruck beaufschlagt ist und der andere mit Überdruck arbeitet Diese Ausführungsform der Selbststeuervorrichtung arbeitet somit bezüglich ihrer Gleichgewichtslage (Obereinstimmung zwischen Sollwert und Istwert) vollsymmetrisch.

was zu einer besonders zufriedenstellenden Regelung führt.

F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Ruder 3 von einer Stange 80 mit einer Kraft betätigt wird, die vom Druckunterschied zwischen zwei unter Wasser > befindlichen öffnungen 82 und 84 des Venturi-Rohrs abgeleitet werden. Diese Ausführungsform weist ein Gehäuse 86 mit zwei durch eine bewegliche Wand 88, die auch ein dichtend im Gehäuse 86 geführter Kolben sein kann, voneinander getrennten Arbeitskammern 90 in und 92 auf. Jede Arbeitskammer 90 bzw. 92 ist mit einem Dreiwegeventil 94 bzw. 96 verbunden. Die Ventilklappen der Dreiwegeventile 94 und 96 sind über ein Gestänge 97 an das von der Windfahne betätigte Betätigungsglied 43 angeschlossen. Die Arbeitskam- \-, mern 90 bzw. 92 sind weiter mit dem Innenraum zweier weiterer Dreiwegeventile 98 bzw. 100 verbunden, deren zueinander zeigende Öffnungen über eine Leitung 102 mit der öffnung 82 des Venturi-Rohrs 17 und deren voneinander abgewandte öffnungen über eine Leitung 104 mit der öffnung 84 des Venturi-Rohrs 17 verbunden sind. Die Ventilklappen der Dreiwegeventile 98 und 100 werden ebenfalls gemeinsam vom Betätigungsglied 43 betätigt

Bewegt sich nun beispielsweise das Betätigungsglied nach links, so werden die Arbeitskammern 90 und 92 ebenso wie einer Bewegung des Betätigungsgliedes 43 nach rechts mittels der Dreiwegeventile 94 und 96 von der Atmosphäre getrennt. Die Arbeitskammer 90 wird über das Dreiwegeventil 98, dessen linke Ventilklappe schließt und dessen rechte Ventilklappe weiter öffnet, mit der öffnung 82 des Venturi-Rohrs 17 verbunden; die Arbeitskammer 92 wird über das Dreiwegeventil 100, dessen linke Ventilklappe schließt und dessen rechte Ventilklappe weiter öffnet, mit der Öffnung 84 des Venturi-Rohrs 17 verbunden. Die Arbeitskammer 90 wird somit weniger stark entlüftet als die Arbeitskammer 92, die bewegliche Wand 88 bewegt sich nach rechts und legt das Ruder 3 entsprechend. Bewegt sich das Betätigungsglied 43 nach rechts, so bewegt sich das Ruder 3 in Umkehrung der geschilderten Vorgänge nach links.

In den Leitungen 102 und 104 können Drosseln 106 und 108 angebracht sein, die den Luftdurchsatz und entsprechend die Ansprechgeschwindigkeit der Selbststeuervorrichtung herabsetzen. Die Drosseln können selbstverständlich auch bei den anderen geschilderten Ausführungsformen der Selbststeuervorrichtung vorgesehen sein.

Die öffnung 82 gemäß Fig.7 kann nach hinten zeigend oder bereits innerhalb des Venturi-Rohrs ausgebildet sein, damit sie sicher von der der Schiffsgeschwindigkeit entsprechenden Strömung angeströmt ist. Sie kann auch nach vorne zeigend ausgebildet sein, so daß sie mit Staudruck beaufschlagt wird. In diesem Falle kann Wasser in die Vorrichtung mehr oder weniger weit hochsteigen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprache:

1. Selbststeuervornchtung für Schiffe, insbesondere Segelschiffe, mit einer Fühleinrichtung zum Feststellen einer Abweichung zwischen einem Istwert und einem Sollwert der Sehiffsrichtung und einer von der Fühleinrichtung gesteuerten Regeleinrichtung, die ein Ruder des Schiffes bei einer Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert derart legt, daß die Abweichung abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (15,17, 19; 63,65; 67,69; 71,73,75,77; 86, 94, 96, 98, 100) als Energiequelle ein in das Wasser eintauchendes Venturi-Rohr (17) enthält

2. Selbststeuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einen an einem Ende mit dem Ruder (3) verbundenen und am anderen Ende am Schiff befestigten Balg (19; 63,85; 67,69; 71,73) aufweist, dessen Innenraum über ein von der Fühleinrichtung (11, 13, 43) betätigtes Ventil (15) wahlweise mit der Atmosphäre und/oder mit dem Venturi-Rohr (17) verbindbar ist

3. Selbststeuervorrichtung nach Anspruch 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ruder (3) und dem Schiff zwei oder mehr Balge (63, 65) hintereinander angeordnet sind.

4. Selbststeuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ruder (3) und dem Schiff zwei oder mehr Balge (67, 69) zueinander parallel angeordnet sind.

5. Selbststeuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß auf der von dem oder den Balgen (19; 63, 65; 67, 69) abgewandten Seite des Ruders (3) eine Feder (61) angreift

6. Selbststeuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig des Ruders (3) wenigstens ein Balg (71,73) angreift und die auf verschiedenen Seiten des Ruders angeordneten Balge gegensinnig ac von der Fühleinrichtung (11, 13) betätigte Ventile (75, 77) angeschlossen sind.

7. Selbststeuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Regeleinrichtung eine mit dem Ruder (3) verbundene, dichtend zwischen zwei Arbeitskammern (90,92) angeordnete bewegliche Wand (88) aufweist und daß an die Arbeitskammern angeschlossene Ventile (94,96; 98, 100) derart von der Fühleinrichtung (Betätigungsglied 43) betätigt werden, daß bei Übereinstimmung zwischen Istwert und Sollwert beide Arbeitskammern mit der Atmosphäre und bei einer Abweichung jeweils mit auf unterschiedlichen Drücken Hegenden Öffnungen (82, 84) des Venturi-Rohrs verbunden sind.