DE3013654C2

DE3013654C2 - Vorrichtung zum Antrieb und Steuern eines Wasserfahrzeugs

Info

Publication number: DE3013654C2
Application number: DE3013654A
Authority: DE
Inventors: Jürgen 2000 Hamburg Issleib; Franz Dipl.-Kfm. 5401 Spay Krautkremer
Original assignee: Schottel GmbH and Co KG
Current assignee: Schottel GmbH and Co KG
Priority date: 1980-04-09
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1984-12-06
Also published as: BR8102100A; SE444299B; JPS56157697A; FI68196C; NO811211L; GB2074115A; GB2074115B; SE8008858L; FI804020L; DK147981A; FR2480227B1; US4418633A; BE887052A; DE3013654A1; AR227418A1; FR2480227A1; NL8101129A; AU6918981A; SG3784G; FI68196B

Description

sierbewegung durch gegensinniges Verstellen der Propeller (Ruderverstimmung).

Die Erfindung ist anhand der F i g. 1 bis 5 erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Wasserfahrzeug, auf das die Erfindung angewendet ist

F i g. 2 zeigt schematisch ein AusfOhrungsbeispiel der Erfindung, und zwar das Steuerelement, die Geber und den Getriebezug dazwischen.

F i g. 3 zeigt ein Schema von Beispielen für die Stellung des Steuerelements mit den dazugehörigen Schubrichtungen der Propeller.

F i g. 4 zeigt schematisch ein anderes Aufführungsbeispiel der Erfindung.

F i g. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel schematisch.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Wasserfahrzeug 10 mit zwei Ruderpropellern 11, 12, die ein Paar bilden und beiderseits der Mittelebene 13 des Wasserfahrzeugs symmetrisch angeordnet sind. Diese Mittelebene verläuft durch den Lateralschwerpunkt 14. Die Ruderpropeller sind unter dem Rumpf vor dem Lateralschwerpunkt angeordnet, sie können auch dahinter liegen. Die Propeller werden von einem oder je einem Motor 61,62 angetrieben. Die Ruderpropeller sind um eine nicht gezeichnete vertikale Achse schwenkbar und dafür antreibbar. Der Antrieb durch Stellmotore od. dgl. für diese Schwenkung ist ebenfalls bekannt, so daß es genügt, die Ruderpropeller schematisch anzudeuten, wie es in F i g. 1 geschehen ist Die Schwenkung der Ruderpropeller wird zum Manöverieren des Wasserfahrzeugs mittels einer Fernsteuerung bewirkt Für diese Fernsteuerung sind zwei Geber vorgesehen, die im vorliegenden Beispiel elektrische Drehmelder 15,16 sind. Diese Drehmelder wirken über ein Leitungssystem 17, 18 auf nicht gezeichnete bekannte Stellmotore. Die elektrischen Drehmelder können verstellbare Widerstände oder Potentiometer oder auch induktiver oder kapazitiver Art sein. Die Fernbetätigung kann auch hydraulisch oder pneumatisch sein. Für all diese Steuerungen sind die Elemente bekannt

F i g. 2 zeigt ein Steuerelement 19, das auf die Geber, in diesem Fall die elektrischen Drehmelder 15, 16 einwirkt. Auf einer vertikalen Welle 20, die in einem Gestell 21 drehbar aber nicht längsverschiebbar gelagert ist, ist am oberen Ende ein Hebel 22 um eine horizontale Achse 23 drehbar gelagert. Koaxial mit dem Hebel ist mit diesem ein Ritzel 24 verbunden, das in eine zylindrische Zahnstange 25 eingreift. Die zylindrische Zahnstange sitzt am oberen Ende einer Stange 26, die die vertikale Welle koaxial durchdringt und sich relativ zu dieser drehen und längsverschieben kann. Der Hebel 22 kann zwei Endstellungen 1,4 einnehmen und zwischen diesen Endstellungen zwei Raststellungen 2, 3. Die Elements für die Rasten sind bekannt und daher nicht gezeichnet.

Am unteren Ende der vertikalen Welle 20 ist ein Zahnrad 27 befestigt dieses greift in ein Zwischenrad 28 ein, das mit zwei Zahnrädern 29,30 kämmt. Koaxial und drehfest mit den Zahnrädern 29, 30 verbunden ist ein erstes Glied 31 der Drehmelder 15, 16. Das mit dem ersten Glied 31 zusammenwirkende zweite Glied 32 ist drehbar aber nicht längsverschiebbar im Gestell gelagert. Das erste Glied kann eine Schleifbürste, das zweite Glied eine Spule eines elektrischen Widerstands oder eines Potentiometers sein.

Das unter; Ende der Stange 26 greift mit einem Querstift 33 in einen Schlitz 34 ein, der an einem Ende eines zweiarmigen Hebels 35 vorgesehen ist. Am anderen Ende dieses Hebels ist ebenfalls ein Schlitz 36 eingearbeitet, in den ein Stift 37 eingreift, der an einem Ende einer Betätigungsstange 38 sitzt Die Betätigungsstange ist im Gestell längsverschiebbar aber nicht drehbar gelagert Am anderen Ende der Betätigungsstange ist eine zweis seilige Zahnstange 39 vorgesehen. In einer Seite der Zahnstange greift eine erste Verzahnung 40 in ein Zahnrad 41 ein, das mit dem zweiten Glied 32 des Drehmelders 15 verbunden ist An der anderen Seite greift eine zweite Verzahnung 42 in ein Zahnrad 43 ein, das mit

ίο dem zweiten Glied des Drehmelders 16 verbunden ist

Wird die vertikale Welle 20 mit dem Hebel 22 gedreht, dann werden Ober Zahnrad 27, Zwischenrad 28 und die Zahnräder 29,30 die ersten Glieder des Drehmelders synchron in gleicher Drehrichtung verdreht

is Wird der Hebel 22 um die horizontale Achse geschwenkt, dann werden über die Elemente 26,35,38,39, 40, 41, 42, 43 die zweiten Glieder der Drehmelder gegenläufig verdreht
In Fig.3 sind schematisch einige Steuerfunktionen dargestellt, die mit dem oben beschriebenen Steuerelement durchgeführt werden können. In Kolonne 100 sind die Zeilen benummert, in denen die Steuerschemata beschrieben sind. Kolonne 101 gibt die Winkelstellung des Hebels 22 bei Drehung um die vertikale Welle an; Kolonne 102 bezeichnet die Enstellungen bzw. die Rasten des Hebels 22 bei Schwenkung um die horizontale Achse 23. Kolonne 103 symbolisiert die Stellung des Hebels 22 und die Kolonnen 104 und 105 bezeichnen die Richtung der Schübe bei den betreffenden Stellungen der Ruderpropeller.

Zeile 111: Befindet sich der nicht gedrehte Hebel (Stellung 0°) in der Endlage 1, dann sind die Ruderpropeller parallel nach vorn gerichtet.
Zeile 112: Wird der Hebel 22 um die vertikale Achse 20' gedreht, dann werden die Ruderpropeller synchron geschwenkt und das Fahrzeug in herkömmlicher Weise manöveriert

Zeile 113: Steht der Hebel 22 auf 0° und in Rast-Stellung 2, stehen die Ruderpropeller auf der

Ausgangsstellung zum Tarversieren (in diesem Falle Traversieren nach vorn).

Zeile 114: Ein Drehen des Hebels in dieser Rast-Stellung veranlaßt mit der Zahnstange ein Tr aversieren in eine gewünschte Richtung, z. B.

Traversieren 45" nach rechts vorn.

Zeile 115: Traversieren 90° nach rechts.

Zeile 116: Ein Schwenken des Hebels aus der Rast-Stellung heraus bewirkt ein gegenseitiges »Verstimmen« der Drehmelder mittels der Zahn

stange und veranlaßt, daß dem Traversieren eine Drehung überlagert wird, z. B. Traversieren 45° nach rechts vorn und Drehen nach links.

Zeile 117: Traversieren 90° nach rechts und Drehen nach links.

Zeile 118: In Stellung 3 stehen beider Propeller gegeneinander; trotz eingekuppelter Maschine keine Schiffsbewegung.
Zeile 119: Leicht rückwärts.

Zeile 120: Schwenkt man den Hebel um die horizontale Achse auf Stellung 4, dann schwenken die Ruderpropeller gegensinnig in die Parallele rückwärts. Voll zurück. Das Gleiche würde b^r> man auch erreichen durch Drehen des He

bels um die vertikale Achse, dann ergibt sich beim Schwenken der Ruderpropeller aber ein Seitenschub, der evtl. schädlich ist.

F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das auf der vertikalen Welle sitzende Zahnrad 51 in die Zahnräder 52, 53 eingreift, die jeweils das erste Glied 31 der Drehmelder 15, 16 antreiben. Die koaxial mit der vertikalen Welle gelagerte Stange 54 ist am unteren Ende mit einer zweiten zylindrischen Zahnstange 55 versehen, die mit einem hyperboloidisch geformten Ritzel 56 kämmt. Das Ritzel kann auch eine andere geeignete Form haben. Auf gleicher Welle mit dem Ritzel sind, drehfest mit diesem verbunden, zwei Kegelräder 57,58 angeordnet, die in Kegelräder 59,60 eingreifen, die mit dem zweiten Glied 32 der Drehmelder verbunden sind. Die Funktion dieses Steuerelementes geht unmittelbar aus der Beschreibung zur F i g. 2 hervor.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt schematisch die F i g. 5. Der Hebel 70, der dem Hebel 22 der oben beschriebenen AusfUhrungsbeispiclen entspricht, ist am Ende einer Welle 71 befestigt, die in einem nicht gezeichneten Gestell drehbar und längsverschiebbar gelagert ist. Die Elemente einer derartigen Lagerung sind bekannt und daher nicht gezeichnet. Auf der Welle sind zwei schrägverzahnte Räder 72,73 befestigt, deren Zähne gegenläufige Zahnschrägen haben. Die Zahnschräge ist jeweils mit den strichpunktierten Linien 74,75 angedeutet. Die schrägverzahnten Zahnräder kämmen mit Gegenräder 76,77, die mit einem Glied der Drehmelder 15,16 gekuppelt sind, z. B. über Wellen 78, 79. Das zweite Glied der Drehmelder ist am Gestell befestigt. Wird der Hebel 70 mit der um die Achse 71' geschwenkt, dann werden die Drehmelder 15, 16 synchron im gleichen Drehsinn verstellt. Die Ruderpropeller 11,12 werden parallel und gleichsinnig geschwenkt. Wird der Hebel 70 aus der Stellung 1 nach 2, 3 oder 4 verschoben, dann werden die Gegenräder 76, 77 über die Zahnschrägen 74, 75 gegensinnig gedreht und die Drehmelder »verstimmt«, wie F i g. 3, Zeilen 113 bis 119 zeigen.

Begriffsliste	4 Hebelstellung
1,2,3.	Wasserfahrzeug
10	Ruderpropeller
11.12	Mittelebene
13	Lateralschwerpunkt
14	Drehmelder
15,16	Leitungssystem
17,18	Steuerelement
19	Achse
20'	vertikale Welle
20	Gestell
21	Hebel
22	horizontale Achse
23	Ritzel
24	zylindrische Zahnstange
25	Stange
26	Zahnrad
27	Zwischenrad
28	Zahnräder
29,30	erstes Glied
31	zweites Glied
32	Querschiff
33	Schlitz
34	zweiarmiger Hebel
35	Schlitz
36	Stift
37	Betätigungsstange
38	zweiseitige Zahnstange
39

10

40

41

42

43

50

70 ι-,

76,77 20 78,79

25

30

35 erste Verzahnung Zahnrad zweite Verzahnung Zahnrad Vertikale Welle Achse 53Zahnrad Stange zweite zylindrische Zahnstange Ritzel Kegelräder Kegelräder Motore Hebel Welle Achse schrägverzahnte Zahnräder strich-punktierte Linien Gegenräder Wellen

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

45

50

55

b0

65

Claims

1 2 Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bieten Patentansprüche: die Merkmale des Anspruchs 2. Eine Ausgestaltung der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 3 ergibt

1. Vorrichtung zum Antrieb und Steuern eines eine weitere sehr einfache Vorrichtung. Wasserfahrzeugs, das mindestens ein Paar Ruder- 5 Bei der Vorrichtung nach der Erfindung werden vorpropeller aufweist, wobei die Ruderpropeller jeden teilhanerweise ein Schalter und ein Drehmelder weni-Paares im wesentlichen symmetrisch bedierseits der ger benötigt als bei der bekannten Einrichtung. Außerdurch den Lateralschwerpunkt verlaufenden Mittel- dem ist die Steuervorgabe einfacher zu bedienen. Mit linie des Wasserfahrzeugs angeordnet sind, mit ei- der Erfindung ist auch ein ruckfreies Anfahren und nem Steuerelement, das Steuerbewegungen in zwei 10 schnelles Umschalten von Voraus- auf Rückwärtsfahrt Freiheitsgraden bezogen auf die gleiche Achse aus- und umgekehrt gewährleistet, ohne daß das Wasserführen kann, die auf Geber für eine Fernsteuerung fahrzeug aus dem Kurs läuft.

der Ruderpropeller wirken und wobei das Steuerele- Die Bewegung eines Wasserfahrzeugs kann in zwei

ment mindestens zwei fixierbare Stellungen auf- Anteile zerlegt werden, in eine Längs- oder Querbewe-

weist, in der die beiden Ruderpropeller jeden Paares 15 gung (drehfreies Versetzen, Traversieren) und eine Dre-

parallele gleichgerichtete Antriebskräfte ausüben hung. Beide Bewegungen können sich überlagern. Wenn

(1) oder in der die beiden Ruderpropeller winkelig die resultierende seitliche Schubkraft durch den Latc-

zueinander und bezogen auf den Lateralschwer- ralschwerpunkt geht, erfolgt keine Drehung des Fahr-

punHu drehmomentfreie Antriebskräfte ausüben (2). zeuges. Bei Beschleunigungen spielt der Massenschwer-

dadurch gekennzeichnet, daß die eine 20 punkt noch eine Rolle, doch wird dieser immer in der

Steuerbewegung (Drehung) eine gleichsinnige Nähe des Lateralschwerpunktes liegen, so daß der Late-

Schwenkung und die andere Steuerbewegung ralschwerpunkt mit hinreichender Genauigkeit als

(Schiebung) eine gegensinnige Schwenkung der Ru- Drehpunkt gelten kann. Soll ein Fahrzeug drehfrei ver-

derpropeller (11,12) jeden Paares veranlaßt. setzt werden, dann müssen die Schubkräfte, bezogen auf

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 den Lateralschwerpunkt momentfrei angreifen, d. h., die zeichnet, daß das Steuerelement (19) für die die ge- Momente der Kräfte müssen sich aufheben, gensinnige Schwenkung der Ruderpropeller veran- Bei einer symmetrischen Anordnung der Ruderprolassende Steuerbewegung eine weitere Stellung (4) peller beiderseits der Mittelebene des Wasserfahrzeugs, aufweist, in der die beiden Ruderpropeller jeden vor oder hinter dem Lateralschwerpunkt und bei paral-Paares parallele, gleichgerichtete Antriebskräfte 30 lclem Ausrichten zur Mittelebene ist ein momentfreier ausüben, die den Antriebskräften der Stellung (1) Kraftangriff für Vor- und Rückwärtsfahrt gegeben. Für entgegengesetzt sind. alle Querbewegungen (Traversieren) müssen entspre-

3. Vorrichtung nach Anspruch t oder 2, dadurch chcndc Schwenkwinkel der Ruderpropeller gefunden gekennzeichnet, daß das Steuerelement (19) für die werden.

die gegensinnige Schwenkung der Ruderpropeller 35 Mit der Erfindung ist es möglich, durch ein einmaliges veranlassende Steuerbewegung eine weitere fixier- Abgehen von der parallelen Ausrichtung der Ruderprobare Stellung (3) aufweist, in der die beiden Ruder- pcller momentfreie Kräfte in jeder gewünschten Richpropeller jeden Paares entgegengerichtete An- tung zu erzeugen.

tricbskräfte ausüben. Allerdings ist das Traversieren in jede beliebige Rich-

40 tung allein für alle Manöver nicht ausreichend. Äußere

Kräfte, wie Wind, Strömung, Schleppkräfte, die nicht

genau am Lateralschwerpunkt angreifen, oder ein Verschieben des Lateralschwerpunktes durch unterschiedli-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum ches Beladen oder Trimmen können ein Drehen des

Antrieb und Steuern eines Wasserfahrzeugs, wie sie im 45 Wasserfahrzeugs bewirken, das kompensiert werden

Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben ist. muß. Es muß also möglich sein, dem Traversieren eine

Es ist eine Antriebs- und Steuereinrichtung für Was- Drehung zu überlagern.

serfahrzeuge mit mindestens einem Paar jeweils beider- Ein der Traversierkraft überlagertes Drehmoment seits der Fahrzeuglängsachse angeordneten Ruderpro- kann erzeugt werden, indem die Schubkräfte gegeneinpellern bekannt. Diese Ruderpropeller sind von einer 50 ander aus ihrer Traversierrichtung herausgedreht werauf den Lateralschwerpunkt des Fahrzeugs bezogene den. Dabei ändert sich die zur Verfügung stehende Tra-Ausgangsstellung aus mit einer gemeinsamen Steuer- versierstärke. Ein Rechtstraversieren plus rechts gegeneinrichtung synchron schwenkbar. Mit dieser Einrich- einander Drehen der Schubkräfte ergibt beispielsweise tung kann das Fahrzeug veranlaßt werden, nach allen ein verstärktes Traversieren plus Rechtsdrehen des Seiten zu schieben ohne zu drehen, d. h. zu traversieren, 55 Schiffes. Ein Rechtstraversieren plus links gegeneinanwobei mit einer einzigen Steuervorgabe gelenkt werden der Drehen ergibt ein vermindertes Traversieren plus kann(DE-OS 27 18 831). Linksdrehen. Das Traversieren kann dabei so stark ver-Der Erfindung liegt als Aufgabe eine Vorrichtung der mindert werden, daß auf der Stelle gedreht wird. Das ist eingangs beschriebenen A;'t zugrunde, mit der das Tra- die einzige Möglichkeit für ein reines Drehen auf der versieren mit einfacheren und billigeren Mitteln gesteu- 60 Stelle.

ert werden kann. Mit der Erfindung können folgende Funktionen Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durchgeführt werden. Synchrones Steuern der parallel mit einer Vorrichtung gelösi, die die Merkmale des An- ausgerichteten Ruderpropeller unendlich um 360°. Spruchs 1 aufweist. Die Geber und Empfänger für die Einstellen aus der parallelen Ausrichtung der Ruder-Fernsteuerung können elektrisch oder hydraulisch oder t>^r> propeller auf eine Traversierstellung. pneumatisch oder in einer Kombination betrieben wer- Synchrones Steuern der Ruderpropeller in Traverden. Die Elemente derartiger Fernsteuerungen sind be- sierslellung unendlich um 360°. kannt. Überlagern einer Drehbewegung über eine Traver-