DE564566C - Steuereinrichtung fuer Wasser- und Luftfahrzeuge - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AlB 22. MAI 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JV* 564566 KLASSE 65f2 GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. Januar 1930 ab

Um bei Schiffssteuerungen Pendelbewegungen des Schiffes um den gewollten Kurs zu unterdrücken, ist es bei selbsttätig wirkenden Rudersteuerungen bekannt, Dämpfungsorgane in das einerseits von der Bewegung des Kurszeigers, z. B. des Kompasses, und anderseits von der Ruderbewegung beeinflußte Steuergetriebe einzuschalten oder auch das Ruder außer entsprechend der Größe noch gleichzeitig entsprechend der Winkelgeschwindigkeit und dem Zeitintegral der Kursabweichungen einzustellen. Ein nicht regelbarer Rudermotor wird dabei z. B. durch eine mit dem Kurszeiger zusammenwirkende Nachdrehkontakteinrichtung zunächst so gesteuert, daß er das Ruder stets um einen der Kursabweichung genau entsprechenden Betrag aus seiner Mittellage herausdreht. Um beim Zurückdrehen des Schiffes auf den gewollten Kurs ein Ausschwenken des Schiffes nach der

ao entgegengesetzten Richtung und damit Pendelungen um den gewollten Kurs zu vermeiden, sind zwischen dem Ruderquadranten und der Nachdrehkontaktvorrichtung Verzögerungsmittel, ζ. Β. hydraulische Bremsvorrichtungen oder Reibradgetriebe, eingeschaltet, die eine Voreilung des Ruders gegenüber der Abweichbewegung des Schiffes und damit eine Dämpfung der Pendelbewegungen bewirken. Dabei wirkt die Ruderbewegung außer auf den ungedämpften Teil auch noch unmittelbar auf den gedämpften Teil der Dämpfungsvorrichtung ein, so daß die Phasenverschiebung, die in diese Nachdrehbewegung hineingebracht wird, nur verhältnismäßig gering ist. Diese bekannten Steuerungen sind insbesondere für größere Seeschiffe geeignet, deren Kursabweichungen verhältnismäßig langsam erfolgen und mit großer Genauigkeit selbsttätig ausgeglichen werden sollen. In vielen Fällen, insbesondere zur Steuerung von Luftschiffen, Segelschiffen o. dgl., die durch die Einwirkung von Böen und anderen Strömungen sehr großen und schnell erfolgenden Kursabweichungen unterworfen sind, sind diese Steuerungen jedoch zu starr und auch zu kompliziert. Dafür ist eine einfache und sicher wirkende Rudersteuerung erwünscht, die gleichzeitig elastisch genug ist, sich allen Fahrtverhältnissen anzupassen.

Eine derartige, insbesondere für Handbetrieb gedachte Steuerung ist Gegenstand dieser Erfindung. Erfmdungsgemäß ist in das Steuergetriebe eine Dämpfungsvorrichtung eingeschaltet, deren ungedämpfter Teil unter dem Einfluß der Kursabweichungen und (oder) der Ruderausschläge steht und deren gedämpfter Teil nur von der Bewegung des ungedämpften Teiles beeinflußt wird. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß ein Fernrohr von Hand in die gewollte Kursrichtung einstellbar ist, wobei der Handantrieb gleichzeitig ein Regelorgan für die Rudermaschine einstellt und wobei die Bewegung des gedämpften Teiles der von der Rudermaschine eingestellten Dämpfungsvorrichtung z. B. über ein Differentialgetriebe mit auf das Fernrohr übertragen wird. Die Dämpfungsvorrichtung selbst besteht zweckmäßig aus

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Hermann Hort in Berlin-Charlottenburg.

564586

einer Spiralfeder, die einseitig entsprechend der Bewegung des Kurszeigers oder des Ruders gespannt wird und anderseits an einem Federgehäuse befestigt ist, das mit einem oder zwei hydraulischen Dämpfungszylindern zusammenarbeitet. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung ausführlicher beschrieben.

In der Zeichnung zeigt Abb. ι ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die elektrische Rudermaschine eines Luftschiffes von einem auf das Ziel gerichteten Fernrohr gesteuert wird. Abb. 3 enthält eine teilweise Änderung der Steuereinrichtung nach Abb. 1. In den Abb. 2 und 4 sind zwei in den Steuereinrichtungen enthaltene Dämpfungsvorrichtungen gesondert dargestellt.

In der Abb. 1 ist der Luftschiffkörper 1 mit dem Steuerruder 2 in Draufsicht dargestellt. Die Einstellung des Steuerruders 2 um die Achse 3 erfolgt durch den Rudermotor 4 über Welle 5, Schnecke 6, Schneckenrad 7, Zugstangen 9 und 10 und Hebel 11. Der Motor 4 wird durch eine Spannungsteilerschaltung mit Schaltarm 12 und Gegenkontakten 13 im Ankerstromkreis gesteuert; die Erregerwicklung des Motors 4 wie auch die Kontrollerschaltung ist an das Netz 15 angeschlossen. Die Betätigung des Schaltarmes 12, der in seiner Nullstellung gezeichnet ist, erfolgt über das Schneckengetriebe 16 von der Handkurbel 17, mittels der über Kegelräder 18 und 19 und Differentialgetriebe 20 das Fernrohr 21 in horizontaler Richtung dauernd auf das Ziel gehalten wird, das angesteuert werden soll.

Auf das Differentialgetriebe 20 wirkt über die Welle 22 ferner die hydraulische Dämpfungsvorrichtung 23 ein, die an ihrem federnden Teil von der Motorwelle 5 abgetrieben wird. Damit der Motor 4 bei Steuerungsfehlern weder das Rudergestänge 8 bis 11 noch die Dämpfungsvorrichtung 23 überdreht, werden zweckmäßig Kurbelschleifenantriebe zwischen dem Motor 4 und dem Rudergestänge einerseits und der Dämpfungsvorrichtung anderseits angeschaltet. Ferner können in ebenfalls nicht dargestellter Weise Endlagenschalter für das Steuerruder 2 angebracht sein, die bei Hartlagen des Ruders den Motor 4 selbsttätig ausschalten. Die Dämpfungsvorrichtung ist in Abb. 2 noch einmal perspektivisch dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus einer spiralförmig gewundenen Blattfeder 24, deren inneres Ende an der Motorwelle 5 befestigt ist, während das äußere Ende an dem Federgehäuse 25 angreift, das auf der Welle 22 befestigt ist. An beiden Seiten des Federgehäuses 25 befinden sich Gelenkarme 26 und 27, an welche die Kolbenstangen 28 und 29 der Dämpfungszylinder 30 und 31 angreifen. Diese Zylinder sind mit Flüssigkeit gefüllt und stehen durch die Ausgleichsleitung 32 mit einstellbarem Drosselventil 33 miteinander in Verbindung. An Stelle eines von Hand einstellbaren Drosselventils wird zweckmäßig ein unter Feder- oder Flüssigkeitsdruck stehendes, sich selbsttätig öffnendes und schließendes Drosselventil verwendet.

Bei der in Abb. 3 dargestellten Abänderung der Anordnung nach Abb. 1 ist das Fernrohr 21 mittels des Handrades 34 um die vertikale Achse 35 drehbar. Auf der Achse 35 ist eine Scheibe 36 mit den Gegenkontakten 13' des Spannungsteilers für den Ankerstromkreis des Motors 4 drehbar gelagert. Der Schaltarm 12' ist auf der Achse 35 fest angeordnet und greift in eine Schlitzführung 37 mit Parallelführung 38, 39 ein. Von der Schlitzführung werden auch die Winkelbewegungen des Fernrohres 21 auf die Dämpfungsvorrichtung 39 übertragen, indem diese die Federn 40 und 41 entsprechend spannt und zusammendrückt, wodurch der. an den Federenden befestigte hydraulische Dämpfungszylinder 42 auf der feststehenden Kolbenstange 43 mit Kolben 44 verschoben wird. An dem Zylinder 42 ist ein Zapfen 45 befestigt, der in eine Schlitzführung 46 des Schwenkarmes 47 greift und letzteren entsprechend den Bewegungen des Zylinders 42 um die feststehende Achse 48 dreht. Der Arm 47, der mittels Zapfen 49 in die Schlitzführung 50 der Scheibe 36 greift, dreht dementsprechend die Gegenkontakte 13'.

In Abb. ι wird also der Winkelweg des Motors 4 zur Betätigung der Dämpfungsvorrichtung benutzt, während in Abb. 3 der Winkelweg des Fernrohres hierzu dient. Ferner ist es auch möglich, unter Verwendung von Differentialgetrieben o. dgl. beide Winkelwege gemeinsam auf die Dämpfungsvorrichtung wirken zu lassen.

In Abb. 4 ist eine Dämpfungsvorrichtung dargestellt, die ähnlich derjenigen nach Abb. 3 ausgebildet ist. Von der Geradführung 38, 39 werden wieder die Federn 40 und 41 gespannt, die an ihren Enden mittels Bügel 52 und 53 an das Gewicht 54 angreifen, das auf der Geradführung 55 verschiebbar ist. Dieses Gewicht 54 verstellt wieder mittels Zapfen 45 den Schwenkarm 47 in Abb. 3.

Die Wirkungsweise der Steuerung sei an der in Abb. 1 dargestellten Ausführungsform erläutert. Es sei angenommen, daß ein neues Ziel angesteuert werden soll. Dann wird das Fernrohr 21 durch die Handkurbel 17 in die neue Fahrtrichtung eingestellt, wobei gleichzeitig der Schaltarm 12 verstellt wird, so daß der Motor 4 eingeschaltet wird und das Steuerruder 2 entsprechend seitwärts legt. Dadurch wird das Schiff auf den neuen Kurs gedreht, wobei das Fernrohr 21 mittels Handkurbel 9 relativ zum Ziel entsprechend zurückgedreht werden muß, um. dauernd auf das neue Ziel

gerichtet zu bleiben. Diese Nachdrehbewegung durch die Handkurbel ist bis zu dem Augenblick, wo das Schiff den neuen Kurs erreicht, entsprechend dem von der Dämpfungsvorrichtung 23 weitergeleiteten Teil der Motorbewegung während dieser Zeit größer als die vorherige Drehbewegung der Handkurbel 17,

. durch die das Fernrohr auf das neue Ziel gerichtet wurde. Die Anordnung ist nämlich so getroffen, daß der von der Welle 22 fortgeleitete Teil der Motorbewegung von der durch die Handkurbel 17 eingeleiteten Nachdrehbewegung in dem Differentialgetriebe 20 abgezogen wird. Der Schaltarm 12 steht also in dem Augenblick, wo das Schiff den neuen Kurs erreicht, nicht in der gezeichneten Umschaltestellung, sondern hat diese bereits um einen dem Teil der Motorbewegung entsprechenden Winkel überschritten. Der Motor 4 hat also das Ruder 2, wie das für eine stabile Steuerung erforderlich ist, bereits eher wieder zurückgelegt, als das Schiff den neuen Kurs erreichte. Durch eine entsprechende Einstellung des Drosselventils 33 in der Verbindungsleitung der Dämpfungszylinder kann erreicht werden, daß das Steuerruder in diesem Augenblick bereits um einen kleinen Winkel zur entgegengesetzten Seite gelegt wurde, wodurch der Drehimpuls, den die Schiffsmasse beim Erreichen des neuen Kurses besitzt, abgestützt wird, so daß das Schiff nur wenig über den neuen Kurs hinausdreht. Zur Beseitigung dieses kleinen Kursabweichungswinkels nach der anderen Seite wiederholt sich dann dasselbe Steuerungsspiel, wie es bisher für die Drehung auf den neuen Kurs beschrieben wurde, so daß das Schiff sehr bald durchaus stabil den neuen Kurs fährt.

Die beschriebenen Ausführungsformen können

natürlich sinngemäß abgeändert oder ergänzt werden, wie das für einen gegebenen Fall notwendig oder wünschenswert erscheint. Das Fernrohr könnte beispielsweise nach einer stabilen Marke im Schiff gesteuert werden. Ebenso wäre eine Kompaßsteuerung möglich.

Die Dämpfungsvorrichtung könnte natürlich auch, ohne am Erfindungsgedanken etwas zu ändern, von dem Steuerruder betätigt werden, da dessen Wege ja denjenigen des Motors entsprechen. Dieselbe Anordnung, die in Abb. 1 für die Horizontalsteuerung dargestellt ist, kann natürlich auch für die Vertikalsteuerung des Schiffes Anwendung finden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Steuereinrichtung für Wasser- und Luftfahrzeuge mit einer in das Getriebe eingeschalteten Dämpfungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der ungedämpfte Teil der Dämpfungsvorrichtung, z. B. das freischwingende Ende einer Feder, unter dem Einfluß der Kursabweichungen und (oder) der Ruderausschläge steht, während auf den mit dem Dämpfungsorgan verbundenen Teil, z. B. das Federgehäuse, lediglich die Bewegung des ungedämpften Teiles einwirkt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fernrohr von Hand in die gewollte Kursrichtung einstellbar ist, wobei der Handantrieb gleichzeitig ein Regelorgan für die Rudermaschine einstellt und wobei die Bewegung des gedämpften Teiles der Dämpfungsvorrichtung mit auf das Fernrohr einwirkt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem in die gewollte Kursrichtung einstellbaren Fernrohr der ungedämpfte Teil der Dämpfungsvorrichtung sowie der eine Teil einer zur Regelung des Rudermotors vorgesehenen Kontrollerschaltung einstellbar verbunden ist, während der andere Teil der Kontrollerschaltung der Bewegung des gedämpften Teiles der Dämpfungsvorrichtung unterliegt.
4. 4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung aus einer Spiralfeder, deren inneres Ende an einer entsprechend der Ruder- oder Fernrohrbewegung einstellbaren Welle und deren äußeres Ende an einem Federgehäuse befestigt ist, und aus einem Dämpfungszylinder besteht, dessen Kolbenstange an dem Federgehäuse angelenkt ist, wobei die Bewegung des Federgehäuses durch eine damit axial verbundene Welle fortgeleitet wird.
5. 5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dämpfungszylinder vorgesehen sind, deren Kolbenstangen an zwei zweckmäßig um 180 ° too versetzt angeordneten Gelenken am Federgehäuse angreifen und deren Zylinder durch eine Ausgleichsleitung mit einstellbarem Drosselventil in Verbindung stehen.
6. 6. Steuereinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung aus Federn besteht, die einseitig mit der Bewegung eines von Hand in die gewollte Kursrichtung einstellbaren Fernrohres oder mit der Ruderbewegung gekuppelt und anderseits an einer auf einer Geradführung verschiebbaren Dämpfungsmasse befestigt sind, wobei die gedämpfte Bewegung durch ein an der Dämpfungsmasse befestigtes Glied (45) weitergeleitet wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen