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Die Erfindung betrifft eine Notsteuereinrichtung für eine hydraulische Schiffsruderanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Herkömmliche Ruderanlagen enthalten Stellantriebe der vierzylindrigen Bauart mit Kolben, die zwei oder mehr Antriebseinheiten aufweisen, von denen jede aus einer Hydraulikpumpe, einem Pumpenantriebsmotor usw. besteht, oder Stellantriebe der zwei-zylindrischen Bauart mit Kolben oder der Drehflügelbauart, wobei aber all diese Bauarten für den Notfall keine mit hydraulischem Druck arbeitende Nachfüll- oder -fördereinrichtung aufweisen. Gemäß der DE-OS 29 14 735 ist zwar eine mit hydraulischer Flüssigkeit arbeitende Notsteuereinrichtung bekannt, deren Arbeitsweise sich jedoch vom Anmeldungsgegenstand schon dadurch unterscheidet, daß diese keinen zusätzlichen Ölspeisekreis aufweist.
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Wenn irgendeine der mit dem Stellantrieb verbundenen Rohrleitungen, Kupplungen, Stellantriebspackungen od. dgl. einen ernsten Schaden erlitten hat, so tritt konsequenterweise eine Leckage der Hydraulikflüssigkeit an der betreffenden Leitung oder dem jeweiligen Stellantrieb ein. Eine Verzögerung im Auffinden des Schadens oder in der Ausführung entsprechender Schritte gegen diesen kann zu einer vollständigen Steuerunmöglichkeit für das Schiff durch Entleerung des Ölbehälters führen.
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Die Sache wird noch dadurch verschlimmert, daß ein solcher Fehler im Hydrauliksystem meist bei äußerst schlechtem Wetter auftritt. Wenn das der Fall ist, dann wird das Ruderblatt, das den starken Wellen ausgesetzt ist, nicht länger vom Stellantrieb - aufgrund des Ölverlustes in der Ruderanlage - festgehalten, vielmehr gerät es außer Kontrolle und ist den starken Wellen preisgegeben. Die Ausführung einer Reparatur des Schadens oder die Bergung in dieser Situation schließt große Gefahren ein. Eine Verzögerung in der Bergung kann zu einem großen, schwerwiegenden Schaden führen, der über das Schicksal des Schiffs entscheidet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Notsteuereinrichtung für eine hydraulische Schiffsruderanlage zu schaffen, die bei Eintritt des obenerwähnten Schadens dem Stellantrieb die hydraulische Flüssigkeit innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes sicher wieder zuführen kann, um das Ruderblatt wieder in einen hydraulisch nahezu festgelegten oder gesicherten Zustand zu bringen und eine Entlüftung des Stellantriebs in sicherer Weise möglich ist, um die Steuerbarkeit des Schiffs wiederzugewinnen, wobei eine leicht zu bedienende, in hohem Maß zuverlässige und im Betrieb wirksame Notsteuereinrichtung angestrebt wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.
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Vorzugsweise Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der mit der Erfindung erzielte Vorteil ist im wesentlichen darin zu sehen, daß bei einer Leckage im Hydrauliksystem des Stellantriebes diesem hydraulische Flüssigkeit innerhalb kürzester Zeit wieder zugeführt wird, so daß das Schiff steuerbar bleibt.
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Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 einen hydraulischen Schaltkreis einer Schiffsruderanlage der vierzylindrischen Bauart mit zwei Kolben, die mit einer Notsteuereinrichtung gemäß der Erfindung versehen ist;
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Fig. 2 einen hydraulischen Schaltkreis einer Schiffsruderanlage der Drehflügelbauart mit einer Notsteuereinrichtung gemäß der Erfindung.
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In beiden Figuren ist aus Gründen der Vereinfachung die Hauptsteuereinrichtung bekannter Bauart, die mit der erfindungsgemäßen Notsteuereinrichtung verbunden ist, weggelassen.
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Gemäß Fig. 1 ist der Ruderschaft 40 zur Drehung des Ruderblatts mit einer zweiarmigen Ruderpinne 41 fest verbunden, so daß die geradlinige Bewegung der Kolben 42, 43 in eine Drehbewegung durch die Pinne 41 umgesetzt wird. Die Zylinder NO. 1-4 (Cy. NO 1-4) sind Hydraulikzylinder, die dazu dienen, die Kolben 42, 43 gerade vor- und zurückzubewegen.
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Die Hydraulikzylinder NO. 1-4 sind außer mit den Leitungen der Hauptsteuereinrichtung mit den Hydraulikleitungen 1-4 der Notsteuereinrichtung verbunden. In diesen Leitungen 1-4 sind Absperrventile V 1-V 4 angeordnet, die ihrerseits mit Hydraulikleitungen 5, 6 verbunden sind, welche wiederum mit einem Druckbegrenzungsventil R 1 in Verbindung stehen. Die Absperrventile V 1- V 4 sind nur im Fall einer Notsteuerung geöffnet.
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Um dann den Hydraulikzylindern wieder Arbeitsflüssigkeit zuzuführen, sind ein handbetätigtes Notsteuerventil D 1 zwischen Tank und dem Steuerventil S.D und ein Druckbegrenzungsventil R 4 vorgesehen. Das Ventil D 1 und die Leitungen 5, 6 sind über die Leitungen 7, 8, 11 und 12 verbunden. In den Leitungspaaren 7, 11 und 8, 12 sind jeweils Rückschlagventile C 2 bzw. C 3 angeordnet. Das Notsteuerventil D 1 hat zwei Betriebsstellungen, wobei die Stellung D 1-1 die Speisestellung, die Stellung D 1-2 die Umgehungsstellung ist. In der Speisestellung D 1-1sind alle Druckkammern der Ruderanlage über die Rückschlagventile C 2 und C 3 gleichzeitig mit Hydraulikflüssigkeit unter Druck beaufschlagbar.
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Das Steuerventil S.D. besteht aus einem magnetgesteuerten Ventil X und einem ferngesteuerten Ventil Y. Dieses Ventil S.D. kann das handbetätigte Notsteuerventil D 1, falls notwendig, ersetzen.
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Die Öffnungen A, B des Ventils Y sind jeweils mit den Hydraulikleitungen 5, 6 über die Leitungen 13 und 14, die Absperrventile V 5 und V 6 sowie über die Leitungen 9 und 10 verbunden. Ein Ventil V 7 dient der Umgehung der Leitungen 5 und 6.
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Eine weitere Öffnung P des Ventils Y führt über eine Hydraulikleitung 16, ein Rückschlagventil C 1 und Leitungen 17, 18 zur Pumpe PF 1 der Pumpeinrichtung. Die Öffnung T des Ventils Y führt über eine Leitung 15, ein Absperrventil V 8, die Rücklaufleitungen 24, 25, 26 und 27 des handbetätigten Notsteuerventils D 1 und über den Filter F zu dem Tank 37&min;. Das Druckbegrenzungsventil R 4 ist zwischen den Leitungen 15 und 25 angeordnet.
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Die Leitungen 21, 22 des Ventils Y sind mit den Öffnungen A, B des magnetgesteuerten Ventils X verbunden. Von einer weiteren Öffnung P des Ventils X führt eine Leitung 20 zu einer Leitung 17, wobei die Verbindungsstelle nahe am Rückschlagventil C 1 liegt. Auf diese Weise ist der Öffnungsdruck für das Rückschlagventil C 1 ausreichend hoch, um das ferngesteuerte Ventil Y zu betätigen. An der Öffnung T des magnetgesteuerten Ventils X ist eine Leitung 23 angeschlossen, deren anderes Ende mit der Leitung 15 vereinigt ist.
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Eine an die zweite Pumpe PF 2 der Pumpeinrichtung, die von einem einzigen Motor M angetrieben wird, angeschlossene Leitung 19 ist über ein handbetätigtes Steuerventil D 2 mit der Leitung 18 der anderen Pumpe verbunden. Wenn sich das Steuerventil D 2 in der D 2-2- Umgehungsstellung befindet, steht die Druckleitung 19 über eine Umgehungs-Leitung 28 mit der Rücklaufleitung 26 zum Tank 37&min; in Verbindung.
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Zwischen den Leitungen 17 sowie 26 ist ein Druckbegrenzungsventil R 2 für die Pumpe PF 1 der Pumpeinrichtung und zwischen den Leitungen 19 sowie 26 ist ein Druckbegrenzungsventil R 3 für die Pumpe PF 2 angeordnet. Wenn sich das handbetätigte Steuerventil D2 in der D 2-1 -Speisestellung befindet, kann das Druckbegrenzungsventil R 2 für beide Pumpen der Pumpeinrichtung PF 1 und PF 2 arbeiten.
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Die Pumpeinrichtung PF 1, PF 2 zieht das Arbeitsmittel, z. B. Öl, aus dem Tank 37&min; über Saugleitungen 31, 30, 29 ab. Der Tank 37&min; für die Notpumpeinrichtung enthält eine ausreichende Menge an Hydraulikflüssigkeit, um jeglichen Flüssigkeitsverlust im Hydrauliksystem des Stellantriebs der Ruderanlage zu ersetzen.
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Die Hydraulikzylinder NO. 1-4 sind jeweils mit Entlüftungsventilen E 1-E 4 ausgestattet, die ihrerseits mit einem Tank 38&min; für die Pumpe der Hauptsteuereinrichtung über Entlüftungsleitungen 32-36 und 38 sowie über ein Absperrventil E 5 in Verbindung stehen. Ferner sind diese Entlüftungsventile mit dem Tank 37&min; der Pumpeinrichtung PF 1, PF 2 über ein Absperrventil E 6 und eine Entlüftungsleitung 37 verbunden.
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Obwohl der hydraulische Kreis für die Hauptsteuereinrichtung nicht gezeigt ist, ist es für einen Fachmann klar, daß dieser Kreis parallel zum dargestellten und hier beschriebenen hydraulischen Kreis für die Notsteuereinrichtung liegt.
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Wenn eine zu den Zylindern NO. 1-4 führende Leitung der Hauptsteuereinrichtung ernsthaft beschädigt worden ist und ein Flüssigkeitsausfluß aus dem Tank sowie dem Leitungssystem erfolgt ist, wobei das Ruder nicht länger unter Kontrolle, sondern den starken Wellen preisgegeben ist, wird die Notsteuereinrichtung wie nachfolgend beschrieben in Betrieb gesetzt.
1. Erster Schritt (Nachspeisen von Öl)
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Die Verbindung zwischen den Hydraulikzylindern NO. 1-4 und der Hauptsteuereinrichtung wird unterbrochen und die Absperrventile V 1-V 4 der Notsteuereinrichtung werden geöffnet.
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Anschließend wird das Notsteuerventil D 1 in die Umgehungsstellung D 1-2 und das Steuerventil D 2 in die Speisestellung D 2-1 gebracht, worauf der Motor M in Betrieb gesetzt wird. Sobald der Motor M sich bei einer konstanten Umdrehungszahl stabilisiert hat, wird das handbetätigte Ventil D 1 in die Speisestellung D 1-1 gebracht, so daß mittels der Pumpeinrichtung PF 1 und PF 2 alle Druckkammern der Ruderanlage über Rückschlagventile C 2, C 3 gleichzeitig mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden. Zu dieser Zeit wird das Ruderblatt von den heftigen Wellen noch hin- und herbewegt.
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Der Raum innerhalb eines jeden Hydraulikzylinders NO. 1-4 ist anfangs zum größten Teil mit Luft ausgefüllt. Da jedoch jeder Zylinder mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt wird, wird die Luft in dem Raum durch den Förderdruck so lange zusammengepreßt, bis ihr Volumen dem Förderdruck entspricht. Selbstverständlich verhindern die Rückschlagventile C 2 und C 3, daß Öl, das einmal in die Zylinder gefördert wurde, wieder nach außen hin austritt.
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Somit wird etwa zu der Zeit, wenn der Förderdruck gleich dem Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils R 4 ist, die Bewegungsmöglichkeit des Ruderblattes entsprechend dem unter Förderdruck befindlichen Luftvolumen deutlich verringert. Das Ruderblatt ist nun nahezu vollständig hydraulisch festgelegt. Wenn der Förderdruck einen Wert erreicht hat, der dem Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils R 4 entspricht, so wird der nächste Schritt unternommen.
2. Zweiter Schritt (Entlüften)
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Nachdem das Ruderblatt durch Schließen der Absperrventile V 1, V 2 der Zylinder NO. 1 und 2 hydraulisch festgelegt ist, werden die Entlüftungsventile E 3, E 4 der Zylinder NO. 3 und 4 geöffnet, während das Notsteuerventil D 1 in der Speisestellung D 1-1 gehalten wird.
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Nach dem Entlüften werden die Entlüftungsventile E 3, E 4 und die Absperrventile V 3, V 4 der Zylinder NO. 3 und 4 geschlossen. Anschließend werden die Absperrventile V 1, V 2 der Zylinder NO. 1 und 2 gleichzeitig mit dem Öffnen der Entlüftungsventile E 1, E 2 geöffnet, um die Zylinder NO. 1 und 2 zu entlüften.
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Nach dem Entlüften der Zylinder NO. 1 und 2 werden lediglich die Entlüftungsventile E 1, E 2 geschlossen und die Absperrventile V 3, V 4 werden geöffnet, während die Absperrventile V 1, V 2 offen gehalten werden; das handbetätigte Notsteuerventil D 1 wird in die Umgehungsstellung D 1-2 zurückgeführt.
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Wenn irgendwann während des Entlüftens festgestellt wird, daß die im Tank 37&min; für die Pumpeinrichtung PF 2, PF 1, enthaltene Ölmenge unzureichend ist, so kann die beim Entlüften ausgeflossene Hydraulikflüssigkeit zurück zum Tank 37&min; geleitet werden, indem das Absperrventil E 5 geschlossen und das Absperrventil E 6 geöffnet wird.
3. Dritter Schritt
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Die Absperrventile V 5, V 6 werden geöffnet und das magnetgesteuerte Ventil X wird entweder mit elektrischer Nicht-Folgesteuerung oder von Hand verstellt, während die Anzeigevorrichtung für die Ruderlage beobachtet wird. Auf diese Weise wird eine Verbindung zwischen der Öffnung P des ferngesteuerten Ventils Y und entweder der Öffnung A oder der Öffnung B des Ventils hergestellt, um die Zweipunktregelung der Ruderanlage in der Back- oder Steuerbordrichtung zu bewerkstelligen.
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In diesem Fall bleibt das Absperrventil V 8 offen. Die Geschwindigkeit des Schiffs sollte überwacht werden, damit der in irgendeinem der Zylinder NO. 1-4 erzeugte Druck nicht größer ist als der Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils R 3.
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Sollte der Stellantrieb nur zweizylindrisch ist einem Kolben arbeiten, wenn z. B. einer der Zylinder beschädigt wurde, dann erfolgt das Inbetriebsetzen der Notsteuereinrichtung ähnlich wie zuvor beschrieben.
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Die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Notsteuereinrichtung in Verbindung mit einem Drehflügelstellantrieb.
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Bei der erfindungsgemäßen Notsteuereinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel besteht die Pumpeinrichtung aus einer doppeltfördernden Pumpe. Das Steuerventil D 2 sowie das Druckbegrenzungsventil R 3 sind nicht mehr vorhanden. Bei einer Ruderanlage, bei der ein Stellantrieb der zweizylindrischen Bauart mit einem Kolben oder der Drehflügelbauart verwendet wird, besteht keine Notwendigkeit für die Vorsehung einer Pumpeinrichtung mit zwei Pumpen und damit auch nicht für das Steuerventil D 2 sowie das Druckbegrenzungsventil R 3.
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In der Fig. 2 sind die Entlüftungsventile für den Drehflügelstellantrieb mit A&min;, B&min;, C&min; und D&min; bezeichnet. Alle anderen Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Teile wie in Fig. 1.