DE2703302C3 - Steuervorrichtung für Zykloidenpropeller - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Zykloidenpropeller zur Korrektur von Winkelfehlern bei Schubgrößen- oder Schubrichtungsänderungen an einem von Servomotoren mit Steuerstiften über Kolben- und Schubstangen einstellbaren Steuerknüppel. '>⁽>

Bei Zykloidenpropellern, z. B. Propellern vom Voith-Schneider-Typ, wird den Flügeln zur Erzeugung einer nach Größe und Richtung veränderlichen Schubkraft über ein Flügelantriebsgestänge eine relativ zum Radkörper schwingende Bewegung erteilt. Die Flügel- ">'· Schwingung wird dabei durch einen in der Radmitte beweglich gelagerten Steuerknüppel bewirkt, dessen unteres Ende in die Steuerscheibe des Flügelantriebsgestänges eingreift und dessen oberes Ende über Schubstangen an zwei rechtwinklig zueinander an- '■" geordneten Servomotoren angelenkt ist. Es ist jedoch nicht möglich, die Steuerung genau in rechtwinkligen Koordinaten, d. h. von voll voraus auf voll zurück oder von hart backbord nach hart steuerbord geradlinig vorzunehmen. Dies kommt daher, weil i'ie Schubstan- ■ ■ gen der Servomotoren stets eine endliche Länge aufweisen und somit das obere Ende des Steuerknüppels sich daher auf einem Kreisbogen bewegt. Bei den üblichen Längen der Schubstangen erhält man z. B. zwischen der Steigungsrichtung voll voraus und der Steigungsrichtung voll zurück einen Winkel von ca. 168° und nicht, wie es eigentlich zur Schubrichtungsumkehr gewünscht wäre, von 180°.

Aus diesen Abweichungen ergeben sich einige betriebliche Nachteile. Bei einem Schiff mit einem Propeller oder mit je einem Propeller am Bug und Heck sind Ruderlagen erforderlich, um das Schiff bei allen Fahrtsteigungsgrößen auf geradem Kurs zu halten. Bei Schiffen mit zwei nebeneinanderliegenden Propellern ergeben sich bei den verschiedenen Fahrtsteigungsgrößen gegeneinander wirkende Kräfte an den beiden Propellern. Diese treten zwar nicht nach außen in Erscheinung, aber sie bedeuten einen LeistungsverlusL Außerdem können dadurch Vibrationen auftreten.

Abweichungen bei Ruderlagen von hart backbord nach hart steuerbord sind im allgemeinen zwar weniger störend, aber es gibt auch hier Einsatzfälle, bei denen diese Abweichung unangenehm ist.

Ein weiterer Nachteil bei den bekannten Konstruktionen besteht darin, daß die Schubrichtung für die Fahrtstellung voll voraus am fertigen Propeller nicht mehr nachträglich geändert werden kann. Dementsprechend muß die Richtung der Servomotoren bereits bei der Konstruktion so festgelegt werden, daß sie später optimale Betriebsbedingungen ergibt, und das Propellergehäuse muß in einer genau vorbestimmten Lage im Schiff eingebaut werden. Einbauungenauigkeiten bewirken dabei, daß ζ. B. bei einer Fahrtstellung voll voraus der Schub nicht genau in Richtung der Längsachse des Schiffes verläuft, so daß in diesem Falle auch die vorstehend genannten Nachteile auftreten bzw. sogar unter Umständen noch verstärkt werden.

In der DE-AS 20 29 995 und 20 29 996 sind zwar bereits zwei System vorgeschlagen, die einmal auf mechanische und einmal auf elektronischem Wege die geschilderten Nachteile verhindern. Mit beiden Systemen ist jedoch ein sehr großer Aufwand verbunden, und es sind Spezialkenntnisse erforderlich, um die Anlage in Betrieb zu nehmen und zu warten. Außerdem sind die beiden Systeme relativ störanfällig.

In der DE-PS 8 58 370 ist ebenfalls bereits eine Vorrichtung beschrieben, durch die die Winkelabweichungen des Steuerknüppels vermieden werden. Dies wird dabei dadurch erreicht, daß jeweils an der Schubstange für den Ruderservomotor und den Fahrtservomotor eine Geradführung eingebaut ist. Nachteilig ist dabei jedoch, daß die Schubstangen als haupttragende Teile sehr belastet sind. Dadurch tritt ein !.oher Verschleiß auf, und durch die exzentrische Kraftwirkung besteht die Gefahr von Brüchen. Außerdem ist kein Ausgleich von Einbaufehlern, die durch falsche Montage des Propellergehäuses entstehen, mehr möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und sichere Korrektureinrichtung zu schaffen, durch die sowohl Einbauungenauigkeiten des Propellergehäuses als auch die auf Grund der Kinematik des Propellers auftretenden Winkelabweichungen bei Verstellung des Steuerknüppels ausgeglichen werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jeweils der Steuerstift für einen Servomotor über eine mit einer kurvenförmigen Aussparung versehene Kurvenscheibe oder ein Lenkungsteil, in der oder in dem eine an dem Steuerstift direkt angelenkte Steuerlasche oder eine indirekt angelenkte Gleitstange

geführt ist, mit der zum Steuerknüppel führenden Schubstange verbunden ist

Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß Einbaufehler des Propellergehäuses ohne Schwierigkeit ausgeglichen werden können und weiterhin auch keine Winkelabweichungen mehr bei Verstellung des Steuerknüppels auftreten.

Darüber hir-aus besteht die Möglichkeit, durch verschieden ausgeführte Kurvenscheiben die Bahn der Zeigerspitze des Steuerknüppels in weiten Grenzen beliebig zu gestalten. Man kann somit für die Fahrtsteigung voraus und zurück jeweils die für das Schiff optimalen Schub- und Strahlrichtungen einstellen. So kann es z. B. bei großen Passagierschiffen mit zwei Propellern am Heck, die in flachen Gewässern verkehren, von Vorteil sein, statt einer Strahlrichtung längs der Schiffsachse bei Rückwärtsfahrt eine leicht auswärts gerichtete Strahlrichtung zu wählen, während bei Fahrtrichtung voraus die Strahlen und die Schubkraft genau in Schiffsiängsrichtup.g Hegen sollte. Die schräg auswärts gerichtete Strahlric'-.iung bei Rückwärtsfahrt ergibt geringere Sogkräfte am Schiff und damit höhere Rückwärtskräfte.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich diese Einrichtung auch nachträglich noch an in Betrieb genommenen Anlagen einbauen läßt. Darüber hinaus ist es auch möglich, die eingebaute Platte mit der kurvenförmigen Aussparung gegen eine Platte mit einer anderen Kurvenform auszutauschen, so daß sich die Schubrichtungen des Propellers korrigieren lassen.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform besteht dabei darin, daß die Steuerlasche des Steuerstiftes in einer kurvenförmigen Aussparung einer Kurvenscheibe geführt ist, die von einem in dem Bedienungsgestänge zur Verstellung des Servomotors angeordneten Gleitstückes getragen ist, wobei an dem Gleitstück ein Lenker angelenkt ist, dessen anderes Ende mit der Schubstange verbunden ist. Dies stellt eine einfache und auch nacht, äglich noch einbaubare Steuervorrichtung dar.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß die relative Winkellage der Kurvenscheibe zu dem Gleitstück einstellbar ist. Durch diese Maßnahme kann der Verlauf der kurvenförmigen Aussparung in geringem Maße noch geändert werden, so daß nachträglich kleinere Winkelfehler noch ausgeglichen werden können.

Eine einfache erfindungsgemäße Ausführungsform besteht dabei darin, da3 die Kurvenscheibe über in Langlöchern befestigten Schrauben mit dem Gleitstück verbunden ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das Bedienungsgestänge zur Verstellung des Servomotors an einer Gleitstange angelenkt ist, deren eines Ende auf der Schubstange koaxial zu dieser verschiebbar gelagert ist und deren anderes Ende in kurvenförmigen Aussparungen eines auf der Kolbenstange angeordneten Lenkungsteiles geführt ist.

Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform bleibt in diesem Falle das Bedienungsgestänge unverändert. Es wird lediglich eine Gleitstange als Zwischenteil eingefügt.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispicle der Erfindung beschrieben. Es zeigt

F i g. I ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 Schnitt H-Il nu'.hder Fig. I,

F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, F i g. 4 tine andere Postion des Steuerknüppels nach der F i g. 3,

F i g. 5 Schnitt V-V nach der F i g. 4,
F i g. 6 Schnitt VI-Vl nach der F i g. 4.
In der Praxis wird es im allgemeinen nur erforderlich sein, eine Korrektureinrichtung für den Ruderservomotor anzubringen, d.h. es wird im allgemeinen nur erforderlich sein, die Winkelabweichungen, die bei einer Schubrichtungsänderung von voll voraus auf voll zurück auftreten, auszugleichen. Selbstverständlich kann je-υ doch auch die Korrektureinrichtung an dem Fahrtservomotor angebracht sein, wodurch auch Winkßlabweichungen bei der Umsteuerung von hart backbord nach hart steuerbord ausgeglichen werden können.
Wird über die nur teilweise dargestellte Kolbenstan-

i) ge i des Fahrtservomotors die Schubstange 2, an der ein Steuerknüppel 3 angelenkt ist, von der Nullstellung zur Position 4 (voll zurück) oder Position 5 (voll voraus) verschoben, so würde bei der bisherigen Ausführung mit fehlendem Ausgleich eine Winke'abweichung von

_>n jeweils ca. 5° auftreten: d.h. es f.ürde eine kleine Schubkomponente in Querrichtung auftreten.

Diese Winkelabweichung wird durch die erfindungsgemäße Steuervorrichtung vermieden. Diese besteht aus einem Lenker 6, der an der Schubstange 7 des

-'"' Ruderservomotors 8 mit einem Ende angelenkt ist, während das andere Ende an einer Kurvenscheibe 9 bzw. an einem mit dieser Kurvenscheibe verbundenen Gleitstück 10 angeordnet ist. Aus Symmetriegründen ist die Kurvenscheibe 9 zweiteilig ausgebildet, wobei das

i" Gleitstück 10 zwischen den beiden Teilen angeordnet ist.

Das Bedienungsgestänge für den Ruderservomotor besteht aus einer Drehscheibe 11, einem mit der Drehscheibe 11 verbundenen Winkelhebel 12, an dem

ι> ein Hebel 13 angelenkt ist, der mit seinem anderen Ende im Drehpunkt zwischen der Schubstange 7 und der Kolbenstange 14 des Ruderservomotors 8 gelagert ist. Auf dem Hebel 13 ist die Kurvenscheibe 9 mit dem Gleitstück 10 befestigt. Die Kurvenscheibe 9 ist dabei

-·" mit einer kurvenförmigen Aussparung 15 versehen, in der ein Stift 16 der Steuerlasche 17 des Steuerstiftes 18 geführt ist. Der Hebel 13 ist weiterhin mit einem Langloch 19 versehen, das in Längsrichtung der Steuerlasche 17 verläuft.

^r' Über den Steuerstift 18 wird der öleintritt in den Ruderservomotor 8 gesteuert, so daß die Kolbenstange 14 und damit auch die Schubstange 7 für den Steuerknüppel 3 entsprechend bewegt werden.

Die Steuervorrichtung zur Korrektur von Winkelfehlern funktioniert nun auf folgende Weise: Während der Verschiebung des Steuerknüppels von der Nullstellung zur Position 4 oder Position 5 auf der angedeuteten rCurvenbahn 20, gerät auch die Schubstange 7 in eine entsprechende Schrägstellung. Über den Lenker 6 wird

"'"' nun auch eine entsprechende Verschiebung des Gleitstückes 10 erreicht. Damit wird der Stift 16 durcn die kurvenförmige Aussparung 15 in der Kurvenscheibe 9 in Richtung der Langloches 19 bewegt und verschiebt die Steuerlasche 17. Dadurch verändert der Steuerstift seine vorherige Lage, und der RudefServomotöT 8 wird entsprechend betätigt; d. h. er wird um ein geringes Maß ausgefahren, so daß der Steuerknüppel statt in die Position 5 in eine Position 21 kommt, in der der Schub genau voll voraus \ ?^rkt.

Zur genauen Einstellung der kurvenförmigen Aussparung 15 ist die Kurvenscheibe 9 über Langlöcher 22 mit Schrauben 23 mit dem Gleitstück 10 verbunden.

Die gleiche Wirkung wird mit dem Ausführungsbei-

spiel nach den F i g. 3 bis 6 erreicht. Das Bedienungsgestänge U, 12, 13. 17, 18 für die Verstellung des Ruderservomotors ist dabei unverändert. Statt daß der Hebel 13 jedoch direkt an dem Gelenk zwischen der Schubstange 7 und der Kolbenstange 14 angelenkt ist, ist eine Gleitstange 24 dazwischengeschaltet. Die Gleitstange 24 ist dabei mit ihrem einen Ende in zwei Gleitlagern 25 und 26 längsverschieblich auf der Schubstange 7 befestigt. Das andere Hnde der Gleitstange 24 ist in einem I.enkungsteil 27 über einen Stift 28 in einer kurvenförmigen Aussparung 29 des Lenkungsteiles geführt.

Die Funktion der Korrektureinrichtung ist die gleiche wie die nach dem in den Fig. I und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel. Wird das obere Ende des Steuerknüppels 3, wie in F i g. 4 dargestellt, durch den Fahrtservomotor ausgelenkt und damit die Schubstange 7 des Ruderservomotors schräggestellt, so wird die Gleitstange 24 durch die kurvenförmige Aussparung T) zum Ruderservomotor 8 hin verschoben. Der angelenkte Hebel 13 wird ebenfalls etwas versiellt und betätigt über die Steuerlaschc 17 den Stucrstift IR. Das '..hrt zu einer Korrekturbewegung der Kolbenstange 14, so daß der Steuerknüppel 3 vom Punkt 5 der ursprünglichen Kreisbogenbahn zum Punkt 21 verschoben wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für Zykloidenpropeller zur Korrektur von Winkelfehlern bei Schubgrößenoder Schubrichtungsänderungen an einem von Servomotoren mit Steuerstiften über Kolben- und Schubstangen einstellbaren Steuerknüppel, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Steuerstift (18) für einen Servomotor (8) über eine mit einer kurvenförmigen Aussparung (15, 29) ι ο versehene Kurvenscheibe (9) oder ein Lenkungsteil (27), in der oder in dem eine an dem Steuerstift (18) direkt angelenkte Steuerlasche (17) oder eine indirekt angelenkte Gleitstange (24) geführt ist, mit der zum Steuerknüppel (3) führenden Schubstange (7) verbunden ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlasche (17) des Steuerstiflcs (18) in einer kurvenförmigen Aussparung (15) einer Kurvenscheibe (9) geführt ist, die von >o einem in dem Bedienungsgestänge (U₁ 12, 13) zur Verstellung des Servomotors angeordneten Gleitstück (10) getragen ist, wobei an dem Gleitstück (10) ein Lenker (6) angelenkt ist, dessen anderes Ende mit der Schubstange (7) verbunden ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Winkellage der Kurvenscheibe (9) zu dem Gleitstück (10) einstellbar ist.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch «> gekennzeichnet, daß i'ie Kui ■ enscheibe (9) über in Langlöcher (22) befestigte Schrauben (23) mit dem Gleitstück (10) verbunden ist.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienungsgestänge (11, >^r> 12, 13) zur Verstellung des Servomotors an einer Gleitstange (24) angelenkt ist, die auf der Schubstange (7) axial zu dieser verschiebbar gelagert ist und deren eines Ende in einer kurvenförmigen Aussparung (29) eines auf der Kolbenstange (14) angeord- ίο neten Lenkungsteiles (27) geführt ist.