DE3726241A1 - Strahllenkersystem fuer wasserstrahlantrieb - Google Patents

Description

Bei bekannten Wasserstrahlantrieben um Strahl in alle notwendigen Richtungen zu lenken, verwendet man Strahllenkersysteme. Bei einem bekannten System sind seitlich von dem Antriebsstrahl synhron schwenk­ bare Leitflächen angebracht. so daß ein Lenken des Wasserfahrzeugs in Vorausfahrt möglich ist. Für Rückwärts­ fahrt verwendet man eine Rückwärtsklappe, die meistens von oben in den Antriebsstrahl eingeschwenkt wird. Solche Strahllenkersysteme sind aufwendig und anfällig. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß eine gute Kurs­ stabilität bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht möglich ist, da sich der Strahllenker nicht im Antriebsstrahl befindet.

Ein Teil der zuvor genannten Nachteile konnte mit einem Gegenstand entsprechend dem Gattungsbegriff (DE-OS 27 32 865) behoben werden. Mit einer derartigen An­ ordnung konnte eine gute Kursstabilität auch bei niedriger Fahrtgeschwindigkeit erzielt werden. Dies wurde bei der bekannten Einrichtung insbesondere auch durch das Zusammenwirken eines speziell ausgeformten Strahldüsen­ körpers (Strahltunnel) mit einem speziell ausgebildeten Ruderblatt gelöst. Durch einfaches Querstellen eines solchen Ruderblattes wird erreicht, daß dieses als Prallplatte für den darauf treffenden, vom Propeller oder dem Strahlrohr kommenden Strahl wirkt, so daß die Vortriebskraft durch das Querstellen des Ruder­ blattes aufgehoben werden kann, ohne daß der Propeller entkuppelt oder dessen Antriebsmotor stillgesetzt zu werden braucht. Der Strahltunnel hat dabei die Kontur des quergestellten Ruderblattes.

Eine besondere Ausgestaltung des bekannten Gegenstandes sah vor, daß der untere Teil der Ruderflachseite in einer um etwa 35° abgewinkelten Leitfläche auslief. In Querstellung des Ruderblattes konnte deshalb der vom Propeller ausgehende Strahl nach unten in Fahrt­ richtung umgelenkt werden, d.h. das Schiff konnte ohne Umstellung des Antriebsmotors durch einfaches Ruder­ legen rückwärts fahren. Über die Wirkungsweise im einzelnen wird auf die DE-OS 27 32 865 verwiesen.

Die bekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß eine optimale Manövrierfähigkeit des Systems nicht ge­ währleistet ist. Insbesondere beim Übergang zwischen langsamer Rückwärtsfahrt in langsame Vorausfahrt er­ geben sich erhebliche Steuerungsprobleme, da das senk­ recht stehende Ruderblatt im Extremfall jeweils um 180° gedreht werden muß, damit die abgewinkelte Leit­ flosse nach hinten zeigt. Beim öffnen der "Düse", d.h. beim Verdrehen des quergestellten Ruders, entsteht zwischen Ruderblatt und Strahlgehäuse (Tunnelgehäuse) ein von der Fahrtrichtung her abgewinkelter Strahl, der sofort eine Kursänderung des Schiffes bewirkt. Zur Einhaltung eines bestimmten Kurses bei extrem langsamer Fahrt des Schiffes, d.h. Ruder muß quer ge­ stellt sein, um Schubwirkung nach hinten aufzuheben, muß das Ruder deshalb bei der bekannten Einrichtung mehrfach zum Teil um 180° geschwenkt werden.

Hier setzt die Erfindung ein, deren Aufgabe darin liegt, ein Schiffsantriebssystem so auszubilden, daß die vorgenannten Nachteile vermieden werden, und daß insbesondere eine verbesserte Manövrierfähigkeit erzielt wird.

Dieser Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch gelöst, daß seitlich vom Strahl verlaufende Führungswände etwa an ihrem Anfang schwenkbar gelagert werden. Mit Hilfe von an Wänden angebrachten Hebeln vom Steuerstand aus beweglichen Kulissen oder hydraulischen bzw. elektrischen Zylindern kann man die Führungswände entgegengesetzt schwenken. Bei Stellung des Ruders in Querlage mit abgewinkelten Leitflächen nach vorne und zusammengeschwenkten Führungs­ wänden kann der Antriebsstrahl nur schräg nach vorne ausweichen, wodurch das Wasserfahrzeug rückwärts fährt. Steuern nach Rückwärts erreicht man durch geringfügiges Schwenken des Ruders. Langsame Fahrt in Voraus erreicht man durch gegenseitiges Ausschwenken der Führungswände um ca. 10°, wodurch der Antriebsstrahl dann nach hinten entweichen kann.

Einen Leerlauf erreicht man durch Ausschwenken der Führungswände in eine Position, bei welcher sich Vorausschub und Rückwärtsschub aufheben. Damit ist eine fein dosierbare und bei niedrigster Geschwindig­ keit eine volle Manövrierfähigkeit von Schiffen, die mit Strahllenkersystem gemäß Erfindung ausgerüstet sind, möglich. Für freie Fahrt stellt man das Ruder in Längsrichtung. Der Strahllenker wird mit Hilfe eines Kegelradgetriebes gedreht, der so übersetzt ist, daß man den notwendigen 150° Schwenkbereich erreichen kann durch einen Bowdenzug oder Hydraulikzylinder, d.h. ein Schwenken von max. 90°. Der Schaft des Ruders braucht nicht in Mittellinie des Ruders angeordnet zu sein, sondern kann auch nach vorne gesetzt werden, so daß es zu keiner Übersteuerung kommen kann. Die Übertragung der Steuerbewegung erfolgt über einen Hebel, an dem der Bowdenzug oder Hydraulikzylinder wirkt, und der fest verbunden ist mit der Drehwelle und über Drehgelenk und Kegelradgetriebe wird das Ruder gedreht. An der gleichen Drehwelle ist eine Kulisse drehbar gelagert und diese kann geschwenkt werden durch einen Hebel, Bowdenzug oder Hydraulikzylinder. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch als Längsschnitt einen Wasser­ strahlantrieb, das mit einem Strahllenkersystem gemäß Erfindung versehen ist.

Fig. 2 Eine Draufsicht auf die Darstellung von Fig. 1 und

Fig. 3 eine Grundrißansicht davon.

Fig. 4 bis 15 veranschaulichen schematisch ver­ schiedene Lenkereinstellungen im Grundriß gesehen,

Fig. 4 a bis 15 a veranschaulichen schematisch in Gegenüberstellung zu Fig. 4 bis 15 diesen Figuren entsprechenden Richtungen der auf das Heck des Wasserfahrzeuges wirkenden resul­ tierenden Lenkkraft, im Grundriß gesehen.

Fig. 16 zeigt Strahllenker gemäß Erfindung angebaut an ein Wasserfahrzeug mit zwei Wasserstrahl­ antrieben mit Möglichkeit, resultierende Kraft im Schwerpunkt des Lateralplanes zu versetzen.

Fig. 17 zeigt Hebelvorrichtung zur Steuerung von Wasser­ fahrzeugen mit zwei Wasserstrahlantrieben mit Lenkersystem gemäß Erfindung.

Fig. 18 ist eine Draufsicht auf die Darstellung von Fig. 17.

In den Figuren ist 10 ein Wasserstrahlantrieb, der mit Strahllenkersystem gemäß Erfindung versehen ist. 11 ist das Strahlrohr, in dem der Impeller 12 eingebaut ist, der von einem in dem Wasserfahrzeug angeordneten Motor 13 über die Impellerwelle 14 angetrieben wird. Am Ausgang des Strahlrohrs 11 hinter der Düse 15 ist der Strahllenker angeordnet, der aus einem Ruderblatt 16 besteht, das derart im Wege des der Düse 15 verlassenen Strahles angeordnet ist, daß seine Drehachse 17 die Verlängerung der Achse des Impellers quer durchsetzt. Zur Verstellung des Ruderblattes 16 durch Drehen um seine Achse ist ein Winkelgetriebe 18 vorgesehen, der über Drehwelle 19 und Gelenk 21 mit Hilfe des Hebels 20 durch einen Bowdenzug oder Hydraulikzylinder betätigt wird. Statt dessen kann aber zur Drehung der Achse 17 auch eine Pinne, Bowdenzug oder dergleichen vorgesehen sein. Die Führungswände 21 und 22 sind am Ende der Düse 15 seitlich der Düsenöffnung mit Hilfe Drehlager 23 und 24 schwenkbar gelagert. Die Führungswände 21 und 22 erstrecken sich nach hinten bis zum Bereich der vertikal angeordneten Drehachse 17 des Ruders 16 und unterhalb des Antriebsstrahlers angeordneter Leitfläche 25. An den Führungswänden 21 und 22 sind Hebel 25 und 26 befestigt, welche über Rollen 27 und 28 auf drehbar gelagerte Kulisse 29 wirken. Statt dessen kann aber zum gegenseitigen Schwenken der Führungswände 21 und 22 auch ein Bowdenzug, hydraulische oder elektrische Zylinder verwendet werden.

Einer der Vorteile der erfindungsmäßen Darstellung ist, daß Wasserstrahlantriebe größere Leistungen mit Bowdenzug durch Muskelkraft steuern kann, weil Lenk- auf Auftriebkräfte innerhalb des erfindungs­ gemäßen Lenksystems ausgeglichen werden, was bei bekannten Lenksystemen nicht der Fall ist.

Ein weiterer Vorteil ist, daß alle Betätigungselemente wie Zylinder und Bowdenzug innerhalb des Wasserfahrzeugs angeordnet sind. Mit dem Strahllenksystem gemäß Erfindung sind alle denkbaren Manövriervorgäne mit höchster Präzision durchführbar. Diese Möglichkeiten werden durch die Darstellungen in Fig. 4 bis 15 bzw. 4a bis 15a, in denen verschiedene Ruderstellungen, die dabei jeweils durch einen Pfeil veranschaulichten Richtungen der von dem Strahl hervorgerufenen, auf das Wasserfahrzeugheck wirkenden resultierenden Kraft gegenübergestellt sind, veranschaulicht. Wasserfahrzeug nach Fig. 16 ist mit zwei Wasserstrahlantrieben mit Strahllenkersystemen gemäß Erfindung ausgestattet. Der Bb.-Strahllenker hat nach außen geschwenkte Führungswände, so daß Schubkraft 30 verläuft etwa durch Lateralplanschwerpunkt 31. Der Stb.-Strahllenker hat nach innen bis Anschlag geschwenkte Führungswände, so daß der Rückwärtsschub 32 auch durch Lateralplanschwerpunkt 31 verläuft. Resultierende von Vorausschubkraft 30 und Rückwärts­ schubkraft 32 ist eine Querkraft 33, welche im Schwerpunkt des Lateralplanes 31 wirkt. Dadurch kann man Wasserfahr­ zeuge ohne irgendwelche anderen Schubhilfen querfahren bzw. traversieren.

Fig. 17 und 18 zeigen Hebelvorrichtung, die auf einfache Weise ein Positionieren von Rückwärts- und Vorwärtsschub­ kräften nach Richtung und Größe, die für optimales Manöv­ rieren notwendig sind, ermöglicht.

Ein Handlenker 34 an Antriebswelle 35, Zahnrad 36 ange­ bracht, betätigt Bowdenzug 37, welcher über Hebel 20 Drehwelle 19, Winkelgetriebe 18 Ruder 16 betätigt. Gehäuse des Zahnrades 38 ist befestigt an einer Drehwelle 39, an dem das Kegelrad 40 fest montiert ist. Kegelrad 40 greift in Kegelräder 41 und 42, welche mit Drehscheiben 43 und 44 fest verbunden sind. In Drehscheiben sind Nuten 45 und 46 so gestaltet, daß innenlaufende Rollen 47 und 48 über Hebel 49 und 50, welche schwenkbar mit Drehbolzen 51 und 52 am Gehäuse der Hebelvorrichtung gelagert sind, Bowdenzug 53 be­ tätigen für Gasverstellung bzw. Drehzahlregelung und Bowdenzug 54 zum Ausschwenken von Führungswänden. Drehwelle 39 ist drehbar gelagert in Bolzen 55, auf welchem auch Kegelräder 41 und 42 drehbar gelagert sind und mit dessen Naben in Lagerschilder 56 und 57 drehbar gelagert sind. Durch Drehen des Handlenkers 34 um Drehwelle 39, durch Drehen des Bowdenzugs 36 und Schwenken der Drehwelle 39 um Achse der Bolzen 55 sind alle Manövriergänge möglich. Alles geschieht nur durch Betätigung des Handlenkers 34.

Bei größeren Wasserfahrzeugen können die Steuerüber­ tragungen auf elektronischem Wege zustande kommen, dafür werden statt Drehscheiben dann Potentiometer an den Kegelrädern 41 und 42 angebracht.

Die ganze Steuerung kann auch durch einen Mikroprozessor geregelt werden, so daß mit Hilfe eines Autopiloten es möglich ist durch Knopfdruck beispielsweise ein Traversieren durchzuführen.

Claims (5)

1. Strahllenkersystem für Wasserstrahlantrieb mit im Antriebsstrahl angeordnetem Ruder, dessen unterer Teil in einer abgewinkelten Leitfläche ausläuft, dadurch gekennzeichnet, daß relativ zu dem Schiffs­ körper feststehende zu der die Strahlachse ent­ haltenden senkrechten Mittelebene symmetrische Führungswände (21 und 22), die schwenkbar am Ausgang der Düse (15) gelagert sind.

2. Strahllenkersystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand zwischen Führungswänden (21 und 22) in etwa gleich groß ist wie die Länge des Ruders (16).

3. Strahllenkersystem nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungswände (21 und 22) mit Hebeln (25 und 26) versehen sind, auf denen Kulisse (29), die mit Hebel (9) bewegt werden, wirkt.

4. Strahllenkersystem nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ruder (16) mit Abtriebs­ welle eines Winkelgetriebes fest verbunden ist, und das an Antriebsseite der Bowdenzug oder Hy­ draulikzylinder wirkt über Welle (19) und Gelenk (58).

5. Strahllenkersystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Steuern von zwei Wasserstrahl­ antrieben mit Strahllenkersystem gemäß Erfindung erfolgt durch einen Handlenker, mit dem man beide Ruder über Fernübertragungselemente bewegt, und mit Hilfe einer Differentialkegelradübertragung wird Ausschwenken von Führungswänden und Drehzahl dosierbar geregelt.