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Steuervorrichtung für Schiffe. Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung
für Schiffe.
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Die üblichen Steuervorrichtungen zeigen eine unmittelbare Übertragung
zwischen dem Steuerrad und dein auf dem Ruderschaft an- !, geordneten Steuerquadrant.
Der Nachteil hiervon ist, claß die Übertragung bei jedem Betriebszustande dieselbe
ist. Falls man deshalb für den ungünstigsten Betriebszustand noch eine genügende
Kraft zur Verfiigung halten will, so muß dies auf Kosten der Manövrierfähigkeit
geschehen, weil bei einer bedeutenden Kraftübertragung das Ausschlagen des Ruders
mir sehr langsam erfolgt. Ein anderer Nachteil ist, daß man, falls man einmal diese
große Kraftübertragung hat, dieselbe stets behält, auch wenn man sie nicht braucht.
Sowohl bei leerem als bei beladenem Schiffe, bei voller Kraft und bei langsamer
Fahrt ist deshalb die Manövrierfähigkeit bei bedeutender Kraftübertragung gering.
Demgegenüber wird bei besserer Manövrierfähigkeit, also bei schnellerem Ausschlagen
des Ruders, die erforderliche Kraft am Steuerrad bald zu groß.
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Man hat auf verschiedene Weise versucht, diesen Nachteilen entgegenzukommen,
und zwar erstens dadurch, daß man die Vorrichtung derart anordnet, daß die auf das
Steuerrad ausgeübte Kraft nicht wie die Kraft auf das Ruder proportional mit dem
Quadrat des Sinus des Ausschlagwinkels des Ruders zunimmt, und zweitens dadurch,
daß man eine langsame und eine schnelle Übertragung anordnet, welche nach Belieben
eingekuppelt werden können. Die erstgenannten Vorrichtungen,
zu
welchen z. B. das Harfield's Coinpensating Gear gehört, besitzen nur einen beschränkten
Ruderausschlag, während die Bewegung auch hierbei unabhängig von dein Betriebszustand
ist. Außerdem ist die Ausführung sehr kostspielig.
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Die bis jetzt bekannten Vorrichtungen mit zwei Übertragungen haben
den überwiegenden Nachteil, daß die Übertragung nicht während des Betriebes, d.
h. beim Drehen des Steuerrads, umgeschaltet werden kann.
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Die sogenannten Flettner-Ruder versuchen wieder in anderer Weise den
Schwierigkeiten der ursprünglichen Steuervorrichtungen abzuhelfen, aber sie weisen
selbst den Nachteil auf, daß sie durch das herausragende Hilfsruder sehr leicht
beim Festlegen des Schiffes oder beim Passieren von Schiffen in engen Fahrwässern
beschädigt werden, während sie außerdem mit einer verwickelten Vorrichtung zum Fahren
vor Strom, wenn die Geschwindigkeit des Wassers längs des Ruders geringer ist, versehen
sein müssen.
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Die Erfindung bezweckt nunmehr eine Steuervorrichtung einfacher Bauweise,
welche allen obengenannten Nachteilen abhilft. Zu diesem Zweck wird nach der Erfindung
die Steuervorrichtung mit zwei in beiden Drehrichtungen arbeitenden Übertragungen
versehen, von denen die erste in normalem Zustande betätigt wird, aber selbsttätig
ausgekuppelt und von der zweiten ersetzt wird, sobald der Druck auf das Ruder einen
gewissen Wert überschreitet, während die erste Übertragung, falls der Druck auf
das Ruder wieder unter den genannten Wert sinkt, wieder selbsttätig betätigt wird
und die zweite in den Ruhestand zurückkehrt.
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Auch kann nach der Erfindung die erste Übertragung eine Reibungskupplung
mit verstellbarer Schlüpfungsbelastung sein.
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Ferner kann nach der Erfindung die zweite Übertragung aus einem fest
auf der Treibwelle angeordneten Exzenter bestehen. Das Exzenter setzt ein darumliegendes
Zahnrad in Bewegung, das gegen Drehung gesichert ist, aber eine schaukelnde Bewegung
ausführen kann in der inneren Verzahnung eines um dasselbe greifenden und lose auf
der Treibwelle angeordneten Zahnrads. Letzteres enthält zu gleicher Zeit die Umschaltvorrichtung,
die die Bewegung auf das angetriebene Organ überträgt durch Vermittlung einer N
ockenscheibe finit zwei Reihen -Nockenz Minen, welche in entgegengesetztem Sinne
gerichtet sind.
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Schließlich kann laut der Erfindung die Umschaltvorrichtung aus zwei
drehbar in dein Zahnrad angeordneten Wellen bestehen, auf deren eine ein Hebel festgekeilt
ist. Auch können zwei unter Federwirkung stehende, i entgegengesetzt arbeitende
Nocken angeordriet sein, welche mittels teilweise in den einen und teilweise in
den andern Nocken steckende Stifte in ihrem gegenseitigen Stande auf den Wellen
festgehalten werden, und aus einer unter den Enden der Hebel auf der Treibwelle
oder auf der Achsenbüchse festgekeilten, mit einer Anzahl öffnungen versehenen Scheibe.
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Die Bauweise der Erfindung weist als Hauptvorteil auf, daß dieselbe
sehr einfach ist. Sie arbeitet, soweit als das Ruder ausschlagen kann, während die
Übertragung sich vollkommen selbsttätig ändert, im Zusainmenhang mit den auftretenden
Umständen.
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Weil der Zeitpunkt des Schlüpfens der Reibungskupplung von dem Ruderdruck
abhängig ist, wird das Ruder bei jeder Fahrtgeschwindigkeit und jedem Tiefgang mit
der geringsten Anzahl Umdrehungen des Steuerr ads eingestellt.
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Die Steuervorrichtung der Erfindung trägt ferner, insofern dies baulich
möglich ist, den Änderungen in der Fahrtgeschwindigkeit und in dem Tiefgang Rechnung.
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Die Bauweise des Ruders bleibt im Gegensatz mit den Flettner-Erfindungen
völlig urigeändert, so daß man eine Höchstbetriebssicherheit mit Rücksicht auf Beschädigung
behält, während man unter allen Betriebsumständen, also bei der Fahrt sowohl vor
als gegen den Strom, die Gewißheit hat, daß die Vorrichtung arbeitet, weil bei Drehung
des Steuerrades das Ruder unter allen Umständen folgen muß.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindun; wird an Hand der Zeichnungen
näher erläutert.
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Abb. i ist ein Längsschnitt.
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Abb. 2 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt gezeichnet, der
selbsttätigen Umschaltvorrichtung für die beiden Drehrichtungen.
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Auf der Treibwelle i ist eine Büchse 2 festgekeilt. Diese Büchse dient
dazu, die Vorrichtung auf schon bestehende Wellen leicht anbringen zu können, was
geschehen kann durch Ausdrehung der Büchse :2 bis auf die erwünschte Abmessung.
Außerdem bietet die Büchse :2 die 3Töglichkeit, die Treibwelle i unabhängig von
dem Steuerwerk verstellen zu können, und zwar dadurch, daß man z. B. die Büchse
mittels eines Schiebers versetzt.
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Das Zahnrad 3, das mit dem Steuerquadrant 25 im Eingriff steht, ist
frei drehbar auf die Büchse 2 angeordnet. Dieses Zahnrad 3 ist an der oberen Seite
mit einer Reibungsklaue -. und an der unteren Seite mit einer Nockenscheibe 6 versehen.
Die Reibungsklaue 4. arbeitet mit einem Reibungsbecken 5 zusammen, «-elches auf
der Büchse 2
mittels eines Keiles 7 befestigt ist und durch die
Feder 8 auf die Klaue 4 gedrückt wird. Die Spannung der Feder 8 kann mit Hilfe der
auf der Büchse 2 geschraubten Einstellmuttern 9 geändert werden.
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Die Nockenscheibe 6 hat zwei konzentrische Reihen Nockenzähne, deren
Zähne in entgegengesetztem Sinne gerichtet sind. Die eine Reihe dient dazu, die
Drehbewegung in der einen Richtung zu übertragen, die andere Reihe zur Drehbewegung
in entgegengesetztem Sinne. An der Seite der Nockenscheibe 6 ist ferner ein Zahnrad
io lose drehbar auf der Büchse 2 angeordnet, welches mit einer inneren Verzahnung
versehen ist. Diese arbeitet mit einem Zahnrad i i zusammen, das durch einen auf
der Büchse 2 befestigten Exzenter 12 in Bewegung gesetzt wird. Das Zahnrad i i ist
mit einem Reifen 13 versehen, der derart festgesetzt ist, daß das Zahnrad i i gegen
Drehung gesichert ist und deshalb von dem Exzenter 12 nur eine schaukelnde Bewegung
erhalten kann. Über dem Exzenter 12 ist, an der anderen Seite von dem Zahnrad begrenzt,
noch eine mit einer Anzahl Löchern versehene Scheibe 15 auf der Büchse 2 befestigt.
In dem Rad io sind zwei Wellen 16 angeordnet, auf deren eine ein Hebel 17 befestigt
ist. Ferner sind auf den Wellen r6 zwei über einen gewissen Winkel drehbare Nocken
18 und i9 angeordnet, von denen der eine mit einer der Reihen Lockenzähne der Nockenscheibe
6 zusammenarbeitet und der andere mit der entgegengesetzten Reihe Nockenzähne. Die
Wellen 16 können durch Abnehmen - der -Deckel 2o eingebaut werden. Die Nocken 18,
19 werden durch kleine Federn 21 angedrückt, deren Spannung mit Hilfe von Schrauben
22 geregelt werden kann. Diese Schrauben werden durch Sicherungsschrauben 23 gesichert.
Quer durch jede Welle 16 ist ein viereckiger Stift 2,4 angeordnet, der sich teilweise
in den Nocken 18 und teilweise in den Nocken 19 befindet und dadurch diese Nocken
in ihrem gegenseitigen Stande sichert.
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Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Falls bei dem gewöhnlichen Betriebszustande
die Treibwelle i und demzufolge die Büchse 2 gedreht wird, dreht das unter Federdruck
stehende Reibungsbecken 5 mit, welches mittels der Reibungsklaue. das Zahnrad 3
in Drehung bringt mit gleicher Umlaufsgeschwindigkeit als die Triebwelle i, wodurch
das Steuerquadrant 25 in Drehung gebracht wird und das Ruder Ausschlag bekommt.
Es werden jedoch auch die übrigen auf der Büchse 2 befestigten Teile, namentlich
die Scheibe 15 und der Exzenter 12, mit gleicher Umlaufsgeschwindigkeit als die
Treibwelle i in Drehung gebracht. Sobald die Belastung des Ruders einen vorher bestimmten,
mit der Spannung der Feder 8 zu regelnden Wert überschreitet, fängt die Kupplung
4., 5 zu schlüpfen an, so daß das Zahnrad 3 vorläufig zum Stillstand gebracht wird.
Wenn die Belastung des Ruders wieder bis unter den fraglichen Wert sinkt, so wird
die Reibungskupplung d., 5 sofort wieder betätigt und wird das Zahnrad 3 wieder
mit derselben Geschwindigkeit als die Treibwelle i in Drehung gebracht.
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Das Zahnrad i i, das an der Innenseite eine Lauffläche hat, kann nicht
drehen infolge des Reifens 13 und macht deshalb -bei Drehung des Exzenters 12 nur
eine schaukelnde Bewegung in den Zähnen des Zahnrades io. Wenn der Exzenter 12 eine
volle Umdrehung gemacht hat, ist das Zahnrad i i auch einmal durch die innere Verzahnung
des Zahnrades io gelaufen. Weil jedoch das Zahnrad io eine größere Anzahl Zähne
besitzt als das Zahnrad i i, wird das Zahnrad io bei jeder Umdrehung des Exzenters
12 nur über eine Anzahl Zähne versetzt werden, welche der Differenz zwischen der
Anzahl Zähne der Zahnräder io und 1i gleich ist. Falls z. B. das Zahnrad
10 36 Zähne besitzt und das Zahnrad 11 30 Zähne hat, so wird das Rad
io bei jeder Umdrehung des Exzenters nur über 6 Zähne versetzt, so daß alsdann 6
Umdrehungen des Exzenters zu einer Umdrehung des Zahnrades io erforderlich sind,
so daß letzteres also eine Verzögerung von eins auf sechs hinsichtlich der Treibwelle
i erhält. Das Zahnrad io folgt deshalb der Treibwelle i mit einem Sechstel der Anzahl
Umdrehungen dieser Welle.
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Falls die Reibungskupplung q:, 5 betätigt ist, so dreht das Zahnrad
io hinter der Nockenscheibe 6 an. Sobald jedoch diese Reibungskupplung infolge eines
zu großen Druckes auf das Ruder ausgeschaltet wird, drehen die Büchse :2 und das
Rad io jeder mit seiner eigenen Umlaufsgeschwindigkeit «-eiter, aber das Zahnrad
3 und deshalb die. N ockenscheibe 6 bleiben vorläufig stillstehen. Die Nockenscheibe6
wird nunmehr von Zahnrad i o nachgeholt und darauf mittels der Nocken 18 oder mittels
der Nocken 19 (je nach der Drehungsrichtung) in Drehung gesetzt, mit derselben Geschwindigkeit
als das Zahnrad io. Das Zahnrad 3 erhält dadurch deshalb selbsttätig eineVerzögerung
hinsichtlich der Treibwelle i.
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Die Übertragung der Verzögerung soll sowohl in die eine als in die
andere Drehrichtung arbeiten, so daß eine Vorrichtung erforderlich ist zur Einstellung
der Nocken 18 und 19 für die richtige Drehgeschwindigkeit. Falls die Kupplung d,
5 schlüpft und die Nocken 19 in eine der Zähnenreihen der
Nockenscheibe
6 ein-greifen, wie in Abb. 2 gezeichnet, so drehen die Nocken i g und die Scheibe
6 selbstverständlich mit gleicher Geschwindigkeit, so daß die Nocken ig sich nicht
hinsichtlich der Wellen 16 bewegen. Sie werden außerdem durch ihre Federn 21 in
die Nockenzähne gedrückt. Der auf jeder Welle 16 befestigte Hebel 17 wird infolge
der Reibung zwischen dem diesbezüglichen Nocken ig und der Welle 16 festgehalten.
Die Scheibe 15 dreht mit einer größeren Drehzahl (weil sie auf der Büchse 2 befestigt
ist) unter dem Hebel 17 hindurch. Die viereckigen Stifte 24, welche sich teilweise
in den Nocken 18 und teilweise in den Nocken ig befinden, halten deshalb bei dem
hier beschriebenen Betriebszustand die Nocken 18 gehoben, so daß dieselben nicht
mit den i\LTockenzähnen der N ockenscheibe 6 eingreifen können. Hierdurch werden
zu gleicher Zeit die Federn der Nocken 18 zusammengedrückt und üben dabei Spannung
aus auf diese Nocken. Diese Spannung wird mittels des Stiftes 2q. und der Welle
16 auf den Hebel 17 übertragen.
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Bei Umkehrung der Drehrichtung folgt das Zahnrad io der neuen Drehrichtung.
Die Nocken ig werden dadurch nahezu vom Druck entlastet, so daß die Welle 16 und
der Hebel 17 nicht mehr festgehalten werden. Der Druck der Feder des Nockens 18,
welche, wie oben erklärt wurde, auch Spannung auf den Hebel 17 ausübt, drückt nunmehr
diesen Hebel auf die Scheibe 15, die mit einer Anzahl (z. B. zwölf ) Öffnungen versehen
ist. Sobald deshalb eine dieser öffnungen unter das Ende des Hebels 17 gelangt,
wird dieses Ende in die Offnung gedrückt und deshalb von der Scheibe 15 reitgenommen.
Dadurch dreht die Welle 16 über einen zuvor bestimmten Winkel und deshalb auch der
in dieser Welle angeordnete Stift 24. Dies hat zur Folge, daß der Nocken 18 Bewegungsfreiheit
erhält und durch seine Feder in die dazugehörende Zahnreihe der N ockenscheibe 6
gedrückt wird. Nachdem die Welle 16 über einen gewissen Winkel gedreht ist, schlägt
der Stift 25 gegen den Nocken 1g, wodurch letzterer aus der damit zusammenarbeitenden
Zahnreihe gehoben wird. Die Umschaltung für die entgegengesetzte Drehrichtung ist
deshalb jetzt selbsttätig Vollzogen.
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Die Erfindung bleibt nicht auf die baulicher. Einzelheiten des beschriebenen
Ausführungsbeispieles beschränkt. Bei einer neugebauten Anlage kann z. B. die Büchse
2 entbehrt werden, während das Zahnrad 3 auch ein Kettenrad sein könnte.