DE400910C - Einrichtung zur selbsttaetigen Steuerung von Schiffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung von Schiffen und insbesondere eine Einrichtung zur selbsttätigen Aufrechterhaltung der Kursrichtung, wenn das Schiff aus seiner Fahrtrichtung herauskommt.

Es sind Regelungseinrichtungen für die Steuermaschine in Abhängigkeit vom Steuerruder oder dem Antrieb desselben bekannt, bei denen selbsttätig die Einsteuerung des Schiffes in eine neue Kursrichtung, welche eingestellt wurde, oder zurück in den ursprünglichen Kurs herbeigeführt wird. Gemäß der Erfindung wird eine Regelungsvorrichtung derart angeordnet, daß die Einsteuerung in der gleichen Weise erreicht wird wie bei Handsteuerungen, nämlich durch Bewegen des Steuerruders zurück über seine Normalmittellage in eine entgegengesetzte Richtung, wobei dem Bestreben des Schiffes, infolge seiner Trägheit aus dem eingestellten Kurse herauszugehen, entgegengewirkt, d. h. eine stützende Wirkung erreicht wird. Nach dieser Rückdrehung des Steuers über seine Mittelstellung hinaus wird es selbsttätig wiederum zurückgeführt und festgelegt in seiner Mittellage.

Für die Regelungseinrichtung nach der Erfindung bestehen verschiedene Durchführungsformen, welche an Hand der Zeichnung näher erläutert werden mögen.

In Abb. ι und 2 der Zeichnung sind schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die elektrisch wirken.

In der Einrichtung nach Abb. 1 kann das Steuerruder 1 durch einen elektrischen Steuermotor 2 bewegt werden, welch letzterer mit der Welle des Steuerruders 3 über ein Schneckengetriebe 4, 5 verbunden ist. Die Stromkreise des Motors 2 sind so ausgebildet, daß sie von Hand geschaltet werden können, um das Steuerruder zu bewegen. Zu diesem Zweck sind zwei Druckknöpfe 6, 7 oder sonstige geeignete Schalter vorgesehen, deren einer 6 dazu dient, durch seine Einschaltung das Steuerruder nach Steuerbord zu bewegen, während durch Einlegen des Schalters 7 das Ruder nach Backbord bewegt wird. Ersichtlich wird also durch Bedienung einer der Schalter 6, 7 das Steuerruder nach der einen oder nach der anderen Seite geschwenkt. Die Rückbewegung des Steuers nach Loslassen oder Öffnen der Schalter 6 oder 7 wird hingegen selbsttätig bewerkstelligt mit Hilfe der Mittel der Erfindung. Diese sind j in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ^: durch eine vom Steuerruder bewegte Hebel- ; einrichtung und zwei Paare von Relais 8, 9 und 10, 11 dargestellt. Die Relais 8, 9 werden unmittelbar durch die Schalter 6, 7 be- ! einflußt, von denen je einer je einem der beiden Relais zugeordnet und in deren Stromkreis eingeschaltet ist. In jedem dieser Re- ; laisstromkreise ist eine beliebige Stromquelle, beispielsweise eine Batterie 12, eingeschaltet. } Die Relais 10, 11 sind polarisiert und besitzen Anker 13, 14, welch letztere außerdem mechanisch durch die zugeordneten Anker 15, 16 der Relais 8, 9 bewegt werden können. Diese Relais 10, 11 sowie der : Steuermotor 2 werden beispielsweise von einer gemeinsamen Energiequelle, der Batterie 17, gespeist.

Die Hebeleinrichtung besteht aus zwei Steuer- oder Schaltarmen 18, 19, welche drehbar auf der Welle 20 sitzen und mit isolierten Kontakten 21, 22, 23, 24, 25 versehen sind, welch letztere in verschiedenen Stromkreisen angeordnet sind. Der Schaltarm 19 ist mechanisch verbunden mit der Welle 3 des Steuerruders durch die Lenker 26, 27 und einen Doppelhebel 28, der wiederum mit der Welle 29 fest verbunden ist, welch letztere ihrerseits beispielsweise mittels einer Kette 30 mit der Welle des Steuerruders gekuppelt ist. Die Schaltarme 18, 19 können auch unmittelbar auf der Welle 3 des Steuerruders befestigt sein, oder es kann der Arm 28 unmittelbar auf der Welle des Steuerruders befestigt werden. Die dargestellten oder ähnlichen Kraftübertragungseinrichtungen sind jedoch vorzuziehen, da sie ermöglichen, die Schalteinrichtung an einer beliebigen Stelle im Schiffe an» zuordnen. Der Schaltarm 18 sitzt lose auf der Welle 20 und steht mit dem Arm 19 über zwei Lenker 31, 32 in Verbindung, welch letztere miteinander durch einen Zapfen 33 gekuppelt sind, der am Lenker 32 sitzt und in einen Schlitz 34 des Lenkers 31 eingreift; er ist ferner geführt in einem Schlitz 35 einer festen Platte 36. Die Enden des Lenkers 32 und des Schaltarmes 19 enthalten gleichfalls Schlitze und sind miteinander drehbar verbunden mit Hilfe eines Schraubenbolzens 37, wobei die Länge der Lenker veränderlich eingestellt werden kann zu dem Zwecke, die

Winkellage des Armes 18 einzustellen, wie dies im späteren beschrieben werden wird. Die Schaltungsanordnung ist dargestellt in einer Lage, in die sie durch Schließen des Schalters 7 gebracht ist. Befindet sich das Steuerruder in seiner Mittellage, so sind die Schaltarme 18, ig, 31, 32 alle gleichgerichtet, sie nehmen also eine mittlere Lage ein und sind gesperrt durch eine Sperrklinke 38, welche das Ende 39 des Lenkers 32 und einen Ansatz 40 am Lenker 31 erfaßt. Dieses Gesperre besteht aus einer Platte oder einer Scheibe, welche um den Zapfen 41 drehbar ist und mit vier federnden Ansätzen 42 versehen ist, zwischen welchen 'die Lenker 31 und 32 gehalten werden. Beispielsweise ist das Ende 39 zwischen den unteren beiden Ansätzen 42 und der Ansatz 40 zwischen den beiden oberen Ansätzen 42 in der gesperrten Stellung gestrichelt eingezeichnet. Ein anderes Gesperre ist an den gegenüberliegenden Enden der Schaltarme 18, 19 angeordnet, es ist aber in der beschriebenen Normallage der Einrichtung unwirksam. Dieses letzterwähnte Gesperre besteht aus einem durch eine Feder betätigten verschiebbaren Ansatz 43, welcher in eine Nut 44 am Ende des Schaltarmes 19 eingreifen kann. Werden die Schaltarme in ihre Normallage zurückgeführt, so wird der Ansatz 43 aus seiner wirksamen Stellung herausgeschoben durch einen an ihm angebrachten Zapfen 45, der bei der Rückbewegung an einem festen Kamm 46 schleift.

In der Normallage der Schalteinrichtung ist der Kontakt 21 verbunden mit dem Kontakt 23 und der Kontakt 22 mit dem Kontakt 24. Der Kontakt 25 nimmt dann eine gewisse wirkungslose Mittelstellung ein, in welcher er durch einen Zapfen 47 gehalten wird, welch letzterer am Arm 19 befestigt ist und in eine Nut 48 an dem Träger 49 des Kontaktes 25 eingreift. Ferner sind zwei Kontakte 5.0, 51 in den Stromkreisen der Relais 10, 11 .miteinander verbunden in der Normallage der Schakeinrichtung durch eine Kontaktbrücke 52, welche am äußeren Ende des Lenkers 31 angebracht ist.

Wird der Schalter 7 geschlossen, um das Ruder nach Backbord zu bewegen, so wird zunächst 'das Relais 9 erregt. Der Anker 16 des Relais wird angezogen und schließt hierbei einen über die Leitung 53 zum Motor 2 verlaufenden Stromkreis der Batterie 17. Der Motor wird angelassen und schwenkt das Ruder. Der Schaltarm 19 wird hierbei in Richtung des Uhrzeigers gedreht, nimmt hierbei den Lenker 3.2 mit, wodurch die Sperrklinke 38 gleichfalls im Uhrzeigersinn verdreht wird .entgegen der Wirkung einer Feder

54. Hierdurch erhält aber gleichzeitig auch das Ende des Lenkers 31, welches mit der Sperrklinke 38 noch in Verbindung steht, eine anfängliche Drehung im Uhrzeigersinn, diese wird von diesem Lenker 31 dem Schaltarm 18 mitgeteilt und der letztere bewegt sich dann entgegen dem.' Uhrzeigersinn. Dieser Bewegungsanstoß wird aufrechterhalten, wenn sich der Arm 19 im Uhrzeigersinn dreht durch' den Zapfen 23i welcher am Ende des Schlitzes 34 anliegt und in dem Schlitz 35 schleift. Der Arm· 18 wird demnach auf diese Weise in eine Winkelstellung gebracht, welche auf entgegengesetzter Seite des Winkelausschlages des Schaltarmes 19 liegt, und der Betrag dieser Bewegung ist, wie ersiehtlieh, proportional dem Winkelausschlag des Steuerruders. Bei der Bewegung der Schaltarme 18 und 19 wird der Kontakt 25 mit dem Kontakt 21 in Berührung gebracht durch den Zapfen 47, welcher den Träger 49 des Kontaktes 25 bewegt; hierdurch wird ein zweiter Stromkreis über die Leitung 55 für 'die Bewegungsumkehr des Motors 2 vorbereitet. Die Drehung des Steuerruders dauert an, solange der Schalter 7 geschlossen bleibt. Sobald aber das Ruder seine äußerste Stellung erreicht hat, bevor der Schalter 7 geöffnet wird, wird der über die Leitung 53 verlaufende Stromkreis geöffnet, indem der das Steuerruder bewegende gezahnte Sektor 4 den Kontakt 56 öffnet, sobald das Steuerruder semen größten Ausschlag nach Backbord erreicht ihat. Sobald das Schiff den gewünschten neuen Kurs einnimmt, wird der Schalter 7 'geöffnet. Hierdurch wird das Relais 9 aberregit und der über die Leitung 53 verlaufende Stromkreis wird geöffnet, während gleichzeitig der über die Leitung 55 verlaufende Rückführstromkreis geschlossen wird. Die Bewegung des Steuerruders wird hierdurch umgekehrt und infolgedessen wird der Schaltarm 19 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht; er läßt aber den Schaltarm 18 in einer Lage, welche jenem Winkelausschlag des Steuerruders entspricht, der vor Rückbewegung des Ruders gerade erreicht worden ist, da nämlich der Zapfen 33 jetzt in dem Schlitz 34 sich frei bewegt. Somit geht das Steuerruder durch seme Mittellage und setzt seine Bewegung in entgegengesetzter Riehtung fort, wobei es den Schiffskurs gerade erhält, indem es nämlich durch den Ausschlag nach Steuerbord auf die Drehbewegung des Schiffes stützend wirkt. Sobald der Schaltarm 19 bei dieser seiner Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinn eine Lage erreicht, die mit derjenigen des stehengebliebenen Schaltarms 18 übereinstimmt, wird der Schalter 49 mit dem Kontakt 25 bewegt und der Rückführstromkreis über cue Leitung- 55 nunmehr geöffnet. Zu gleicher Zeit wird aber ein Stromkreis über 'die Leitung· 57 geschlossen über

die Kontakte 22, 24, wodurch wiederum das Ruder in seine Normalmittellage zurückgeführt wird. Der Schaltarm 18 wurde aber in jener Lage des Schaltarmes 19, in welche sich der letztere über dem Schaltarm 18 befand, durch den Ansatz 43 und die Nut 44 mit dem Schaltarm 19 gekuppelt und wird daher jetzt durch den Schaltarm in seine NormaHage zurückgeführt, in der der Stromkreis 58 durch das Relais 11 über die Kontakte 50, 51 geschlossen ist, weil der Anker 14 in seine ursprüngliche Lage zurückgeführt ist und der Rückführstromkreis über die Leitung 57 geöffnet wird. Derart wird das Steuerruder in seiner Mittellage stillgesetzt. Durch Legen :des Schalters 6 wird eine ähnliche Schaltbewegung ausgelöst unter Einwirkung der Relais 8 und 10 mit der Maßgabe, daß nunmehr der Schaltarm 19 entgegen dem Uhrzeiger und der Schaltarm 18 in Richtung des Uhrzeigers bewegt wird.

Diese Darlegungen ergeben, daß die Größe der Rückbewegung des Steuerruders aus seiner Mittellage bestimmt ist durch den Winkelausschlag des Schaltarmes 18, und daß infolgedessen das Maß dieser Bewegung verändert werden kann durch Veränderung· des Übersetzungsverhältnisses zwischen den Armen 18 und 19. In dem besprochenen Beispiel ist diese Einstellbarkeit gegeben durch den Lenkermechanismus 31, 32, durch welchen das Übersetzungsverhältnis dadurch geändert werden kann, daß die Verbindung zwischen dem Schaltarm 19 und dem Lenker 32 durch Verstellung des Schraubenbolzens 27 verändert wird. Bei einer selbsttätigen Steuerungseinrichtung vom Kompaß aus können die Schalter 6, 7 durch zwei Selenzellen ersetzt werden, die hierbei unter dem Einfluß der Kompaßnadel stehen, und welche daher entweder das Relais 8 oder das Relais 9 erregen, je nachdem eine Ablenkung der Magnetnadel nach der einen oder anderen Seite stattfindet, und wodurch das Schiff wieder seinen ursprünglichen Kurs einnimmt. Der Kurs wird' dann ersichtlich selbsttätig aufrechterhalten genau in gleicher Weise, wie im früheren beschrieben wurde, indem nämlich die Selenzelle unwirksam gemacht wird, sobald das Schiff seinen ursprünglichen Kurs wieder annimmt. Eine endgültige Änderung des Kurses" kann bei einem solchen System bewirkt werden, indem die Selenzellen eine neue Winkelstellung zur Kompaßnadel erhalten.

In der abgeänderten Anordnung gemäß dem Schema der Abb. 2 wird die Steuermaschine selbsttätig durch den Kompaß bewegt, welch letzterer die Stromkreise mittels zweier Kammsegmente 59, 60 überwacht, die an einer mittleren Welle 61 des Kompasses befestigt sind. Dieser Kompaß kann beispielsweise ein Kreiselkompaß sein. Durch : diese Kammsegmente werden zwei Doppelj hebel 62, 63 bewegt. Diese Hebel sind als ! Schalthebel ausgebildet und wirken in genau gleicher Weise wie die Anker 15, 16 der Relais 8, 9 der Abb. 1. Die Steuermaschine besteht in diesem Falle aus zwei Elektromotoren 64, 65, von denen der eine in ent- 7" 1 gegengesetzter Richtung als der andere um- ! laufen kann, und die das Ruder mittels eines \ Schneckengetriebes 66, 67 und einer zwischengeschalteten Kette 68 antreiben, welche eineri seits an dem Ruder befestigt ist und anderj seits über Führungsrollen 70, 71 zu der Treib-I rolle 69 geführt ist, welch letztere mit dem I Schneckenrad 6j feat verbunden ist. Der 1 Motor 64 möge das Ruder nach Steuerbord I und der Motor 65 das Ruder nach Backbord ^; bewegen.

Die vom Ruder beeinflußten Stromkreise ^! sind grundsätzlich die gleichen wie in Abb. 1, I obwohl die Einzelausbildung der wirkenden I Einzelteile etwas verschieden ist. Für gleichwirkende Teile sind soweit als möglich gleiche Bezeichnungen in Abb. 2 wie in Abb. 1 gej wählt. Die Schaltarme 18, 19 sind in Abb. 2 an der Welle 3 des Ruders angebracht, wobei der erstere lose um die Welle 3 drehbar und def letztere fest mit ihr verbunden ist. Die Kupplung der beiden Arme besteht aus einer Doppelklinke 72 und einem Sperrad 73, welches von der Welle 3 durch ein Zahnsegment 74 unter Zwischenschaltung eines Zahnrades 75 bewegt wird, welch letzteres auf einer festen Welle drehbar ist und in eine Innenverzahnung j6 des Sperrades 73 eingreift. Das Gesperre zur Verbindung der beiden Arme 18, 19 besteht hier aus zwei federbelasteten Ansätzen 43, welche am Arme 18 drehbar angeordnet sind und das äußere Ende 77 des Armes 19 erfassen können, wenn beide Arme die gleiche Winkelstellung einnehmen. In der Normallage der Einrichtung, die gestrichelt angedeutet ist, werden diese Ansätze 43 durch feste Anschläge 46 in ihrer Lage gehalten, so daß sie den Arm 19 freigeben, wie gezeichnet.

Es sei angenommen, daß das Schifr aus seinem Kurs derart abweicht, daß die Welle des Kompasses sich in der eingezeichneten Pfeilrichtunig bewegt. Es wird dann der Kontakthebel 63 so bewegt, 'daß der Motor 65 eingeschaltet wird in gleicher Weise, wie bei Besprechung der Abb. 1 erläutert wurde. Der Arm 19 bewegt sich somit in der Uhrzeigerrichtung und bringt !hierbei den Schalter 49 und die Klinke 72 vermittels des Zapfens 47 in die gezeichnete Lage. Die Klinke 72 greift hierbei in das Sperrad 73 ein, welches hierdurch verdreht wird entgegen dem Uhrzeiger-

sinn durch das Zahnrad 75. Der Arm 18 wird infolgedessen entgegen dem Uhrzeiger gedreht in eine Winkelstellung,, welche dem ■ Ausschlag des Steuerruders entspricht. Nimmt ; das Sciiiff seinen ursprünglichen Kurs wieder an, so werden die Kammsegmente 59, 60 in ihre Normallage zurückgeführt, in der der Schalthebel 63 freigegeben, wird und hierdurch die Motorstroinkreise so schaltet, daß eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung des Steuerruders eingeleitet wird, wie dies in Verbindung· mit Abb. 1 bereits beschrieben wurde. Bei dieser Rückbewegung des Ruders wird der Hebel 18 in seiner Lage belassen, da die Klinke 7,2 jetzt frei auf dem Sperrrad gleitet. Wenn das Ruder die Lage des Hebels 18 erreicht, so werden die Arme 18, 19 miteinander gekuppelt, indem das Ende 77 des Armes 19 zwischen die beiden Ansätze 43 gelangt, die jetzt in wirksamer Stellung liegen. Gleichzeitig werden der Schalter 49 und die Klinke 72 in ihre mittlere unwirksame Lage durch den Zapfen 47 gebracht, und das Ruder wird in seine Mittellage in gleicher Weise zurückgeführt, wie bereits an Hand der Abb. 1 beschrieben wurde. Sobald es seine Mittelstellung erreicht, wird der Motorstromkreis geöffnet, die Anschläge 43 werden in ihre unwirksame Stellung durch die Anschläge 46 gebracht, und der Arm 18 ist freigegeben.

Die Erfindung ist natürlich nicht beschränkt auf eine elektrische Steuerung der Steuermas chine, sondern es kann die gleiche Wirkung auch mechanisch erreicht werden, insbesondere, wenn die Steuermaschine eine Dampfmaschine oder eine Wasserkraftmaschine darstellt. In diesem Falle bewirken die Schaltarme 18, 19 beispielsweise eine Steuerunng der Einlaß- und gegebenenfalls Auslaßventile der Maschine. Selbstverständlich kann auch eine teils elektrische und teils mechanische, vereinigte Steuereinrichtung vorgesehen werden.

Claims (6)

1. Patent-Ansprüche:

   I. Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung von Schiffen, insbesondere zur selbsttätigen Auf recht erhaltung eines eingestellten Schiffskurses, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermaschine des Schiffes durch eine vom Schiffsruder abhängige Regelungseinrichtung derart beeinflußt wird, daß (das Steuerruder selbsttätig· nach Ausführung der Steuerbewegung nach einer Seite über seine Mittelstellung hinaus nach der anderen Seite zurückgeführt wird, bevor es endgültig in seiner Mittellage festgestellt wird, indem beispielsweise zwei Schaltarme (18, 19) vorgesehen sind, von denen der eine (18) vom Steuerruder mitbewegt wird in eine Stellung, welche der Rückführung des Ruders über seine Mittellage hinaus entspricht und in 'dieser festgehalten wird, bis das Steuerruder über seine Mittellage hinaus zurückgeführt wurde, worauf der andere, mit dem ersteren zusammenarbeitende Schaltarm (19) zur Wirkung gelangt und den anderen Schaltarm (18) erfaßt und mit diesem zugleich mit dem Rückgang des Steuerruders in die Mittellage gleichfalls in die Normalstellung zurückgeführt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelausschlag des Schaltarmes (18), welcher den gewünschten Winkelausschlag des Steuerruders bei seiner Rückbewegung über seine Mittellage hinaus bewirkt, dem ersten Steuerausschlag proportional ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltarme (18, 19) bei einem Winkelausschlag des Ruders in einander entgegengesetzter Richtung aus ihrer Mittellage heraus bewegt werden.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Schaltarm (18), welcher den Ausschlag des Ruders über die Mittellage hinaus bewirkt, und dem. Steuerruder einstellbar ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltarme (18, 19) nach Rückführung- des Ruders über seine Mittelstellung· hinaus durch eine zweckmäßig mit einer Klinkeneinrichtung arbeitende Kupplung (43, 44) selbsttätig miteinander verbunden werden, welche in der Normallage der Schaltarme ausgerückt ist und bei Bewegung dieser Schaltarme aus ihrer Normallage heraus in Kupplungsbereitschaft versetzt wird.
6. 6. Einrichtung: nach Anspruch 1 undi folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schaltarm (19) dauernd mit dem Steuerruder gekuppelt ist, während der andere den Rückschlag des Ruders über die Mittellage hinaus bewirkende Schaltarm (18) nur bei der endgültigen Rückführung des Ruders in die Nullage mit ihm gekuppelt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.