DE2746483A1

DE2746483A1 - Windselbststeueranlage mit etwa horizontal gelagertem servo-pendelruder und windfahne

Info

Publication number: DE2746483A1
Application number: DE19772746483
Authority: DE
Inventors: Edmund Dipl Ing Volz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-15
Filing date: 1977-10-15
Publication date: 1979-04-19

Description

Windselbststeueranlage mit
etwa horizontal gelagertem Servo-Pendelruder und Windfahne Zweck der Erfindung ist die Verbesserung der Steuereigenschaften bzw. der Regelaufgabe der Windselbststeueranlagen mit etwa horizontal gelagerten Servo-Pendelrudern, welche insbesondere auf Segelbooten Verwendung finden. Eine Windselbststeueranlage (Abkürzung S.A.) ist eine Anlage, die am Heck eines Segelbootes montiert ist. Sie besteht im Wesentlichen aus einer Windfahne, einem Hilfsruder sowie dem Getriebe, das die Windkraft auf das Hilfsruder überträgt. Es gibt starre Hilfsruder und pendelnd gelagerte Hilfsruder, die um eine horizontale oder vertikale Pendelachse f pendeln können. Da nur die pendelnd gelagerten Hilfsruder eine Servo-Wirkung haben, werden diese als Servo-Pendelruder bezeichnet. Die Windfahne steht im Wind und sobald das Boot vom Sollkurs abkommt, dreht sie sich. Diese Drehbewegung wird durch ein mechanisches, elektrisches oder hydraulisches Getriebe auf das Servo-Pendelruder übertragen. Hierbei wird die Ruderpinne zur Seite gedrückt, so daß das Ruder schräg in der Strömung liegt. Es wird hierbei auswandern und um die Achse f pendeln.
Beim Auswandern wird eine Steuerleine, die mit dem Hauptruder verbunden ist, angezogen und eine gurskorrektur erfolgt. Während der Pendelbewegung um Gamma dreht sich das Ruderblatt wieder zurück, so daß es in der Endstellung wieder parallel zur Strömung, d.h. zur Bootlängsachse steht. Jedem Fahnenwinkel Alpha ist somit ein eindeutiger Pendelwinkel Gamma zugeordnet.
Die S.A. ist ein Regler, der die Regelaufgabe auszuführen hat, den Gurts des Bootes konstant zu halten. Das Ruder überträgt am Anfang eine große Kraft, die mit dem Auswandern kleiner wird.
Die Relation von Fahnenwinkel Alpha und Pendelwinkel Gamma kann, da sich beide nacb der Windrichtung bzw. der Strömungarichtung ausrichten, in Diagrammform dargestellt werden; man erhält die Reglerkennlinie (Pigur 4).
Es gibt S.A. mit horizontal oder vertikal gelagerten Servo-Pendelrudern und aucb die Fahnen können verschieden gelagert sein. Hierbei kann der Winkel bis zu 250 von der Horizontalen oder Vertikalen abweichen.
Auch bei nahezu horizontal gelagerten Windfahnen (Figur 3) gibt es einen eindeutigen Windwinkel Alpha. Wird die senkrecht stehende Fahne unter einem Winkel Alpha von etwa 100 angeblasen, so schwenkt sie um Delta = 450 aus, wenn die Acbse ebenfalls um 100 geneigt ist. Bei einem Windwinkel von Alpha = 50 wird sie nur etwa 250 schwenken. Somit kann ebenfalls eine Reglerkennlinie mit Alpha und Gamma gezeichnet werden.
Die z.Zt. bekannten S.A. mit horizontal gelagertem Servo-Pendelruder haben ein relativ einfacbes Getriebe aus Zahnrädern, Seilen, Gestänge, Gelenken und Gleitgliedern. Hierdurch erhält man eine lineare Reglerkennlinie, d.h. eine lineare Dämpfung.
Geringfügige Abweichungen hiervon sind unbedeutend und nicht beabsichtigt.
Der Nachteil dieser S.A. liegt in der unbefriedigenden Regelgüte. Der Kurs des Bootes wird zu einer Schlangenlinie mit relativ weiten Abweichungen vom Sollkure.
Wie ausgiebige Versuche gezeigt haben, erfüllt eine S.A. mit progressiver Dämpfung die Regelaufgabe besser, die Abweichungen vom Sollkurs werden kleiner. Hierin liegt der Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik. Die progressive Dämpfung wirkt sich so aus, daß das Pendelruder im senkrechten Bereich, also am Anfang, größere Ausschläge macht als ein Pendelruder mit linearer Dämpfung. Im Bereich des Endausseblages (Gamma-max) wird sich dieses Ruder kaum noch bewegen, wenn die Windfahne weiter wandert. Die Aufgabe der Erfindung ist somit, ein Getriebe zu konstruieren, das zu einer progressiven Dämpfung bzw. zu einer gekrümmen Reglerkennlinie führt. Je stärker die Kurve gekrümmt ist, desto besser ist der Regler.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß im Getriebe ein Regler-Zwischenglied (3) vorgesehen wird, wodurch man eine gekrümmte Reglerkennlinie erhält. Dieses Regler-Zwischenglied besteht z.B. aus einem Schwenkhebel, der mit seinem freien Ende mit der Ruderpinne und über eine Gelenkverbindung mit der Windfahne verbunden ist. Die Länge des Schwenkhebels und die Lage der Gelenkverbindung sind eo gewählt, daß bei einem Ausschlag des Servo-Pendelruders von Gamma-max der Schwenkhebel nahezu senkrecht zum Ruderschaft bzw. zur Ruderpinne steht. Weiterhin kann variiert werden: Die Länge der Pinne, der Windfahne, der Abstand zwischen Ruderpinne und Ruderschaft, die Lage der Achse des Regler-Zwischengliedes und die Lage des freien Endes des Schwenkhebels.
Durch diese Variationen wird sowohl die Steilheit als auch die Stärke der Krümmung der Reglerkennlinie festgelegt.
Letztlich kann auch die Ruderpinne so angeordnet werden, daß das Getriebe nicht über, sondern unter der Pendelachse angreift.
Hierbei muß allerdings die Pinne auf der gegenüberliegenden Seite des Ruders befestigt sein.
Der Vorteil der neuen S.A. liegt in der besseren Regelgüte.
Das Boot fährt einen genaueren Kurs und die Abweichungen vom Sollkurs sind geringer.
Figur zeigt eine S.A. mit vertikal gelagerter Windfahne (2) und einem Regler-Zwischenglied (3). a = Schwenkhebel, b = freies Ende des Schwenkhebels, c = Ruderpinne, d = Gelenkverbindung, e = Ruderschaft, f = Pendelachse des Ruders, g = Pinne der Windfahne, h = Steuerleine, i = Achse des Regler-Zwischengliedes.
Figur 2 zeigt die S.A. nach Zeichnung 1, von hinten auf das Pendelruder geseben. Die Ruderpinne c liegt in der gezeichneten Endstellung genau hinter dem Ruderschaft e. Das Pendel ist auf Gamma-max ausgependelt, das Regler-Zwischenglied (3) steht senkrecht zur Ruderpinne bzw. Ruderschaft.
Figur 3 zeigt eine S.A. mit nahezu horizontal gelagerter Windfahne in Mittelstellung. Die Windfahne kann etwa um Delta = + 450 schwenken. Die Gelenkverbindung d wird so an der Pinne der Windfahne g und am Regler-Zwischenglied befestigt, daß sich letsteres soweit drehen kann, bis es tangential zum Ruderschaft steht.
Figur 4 4 zeigt eine Reglerkennlinie mit linearer Dämpfung (A) und progressiver Dämpfung (B).
Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Windselbststeueranlage mit etwa horizontal gelagertem Servo-Pendelruder und Windfahne, die über ein Getriebe miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Getriebe ein Regler-Zwischenglied vorgeseben ist, wodurch man eine gekrümmte Reglerkennlinie erhält.
2. Steueranlage nach Anspruch 1, bei dem das Getriebe aus einem Gestänge besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Regler-Zwiscbenglied aus einem Schwenkhebel bestrebt, der mit seinem freien Ende mit der Pinne des Servo-Pendelruders und über eine Gelenkverbindung mit der Windfahne verbunden ist.
3. Steueranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Schwenkhebels und die Lage der Gelenkverbindung so gewählt sind, daß beim Endausschlag des Servo-Pendelruders der Schwenkhebel nahezu senkrecht zum Ruderschaft steht.