DE602342C - Schleppwindenantrieb - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AHl
7. SEPTEMBER 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 35 Q GRUPPEl

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Schleppwindenantrieb

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Dezember 1932 ab

Für Hochseeschlepper besteht die Aufgabe, die Schlepptrosse auch bei schwerem Seegang stets gleichmäßig zu belasten, da Bruch der Schlepptrosse sehr oft zum Verlust des zu schleppenden Fahrzeuges führt. Zu diesem Zweck werden Schleppwinden aufgestellt, deren Seiltrommel durch das ruhende Drehmoment einer Antriebsmaschine oder Bremsen festgehalten werden, solange der Normalseilzug eingehalten wird, während bei Überschreitung des Normalseilzuges die Trommel im Sinne einer Verlängerung des Seiles und bei Unterschreitung im Sinne einer Verkürzung des Seiles gedreht wird, bis bei Erreichen der gewünschten Seillänge die Antriebskraft der Winde so weit vermindert wird, daß zwischen Trossenzug und Antriebskraft Gleichgewicht besteht. Als Antriebskraft für die Schleppwinden sind Dampf- oder Preßluftmaschinen besonders geeignet. Die Maschinen haben den Vorteil, daß sie beliebig lange unter dem vollen Drehmoment stehen können. Mit der Einführung der Motorschlepper schied jedoch die Dampfmaschine als Antriebskraft aus, weil die Mitführung eines größeren Dampfkessels nur für die Schleppwinde nicht in Frage kommt. Auch die Verwendung eines Preßluftmotors ist sehr unvorteilhaft, weil die ständigen Luftverluste ein sehr unwirtschaftliches Arbeiten ergeben. Wesentlich vorteilhafter ist in dieser Hinsicht die Verwendung des elektrischen Antriebes; dafür sind jedoch Mittel zu finden, die mit Sicherheit verhüten, daß der Motor längere Zeit unter Strom in einer Stellung festgehalten wird, wodurch der Kollektor einseitig erwärmt werden kann und für die Kollektorfahnen die Gefahr besteht, daß sie ausgelötet werden. Zu diesem Zweck sind Einrichtungen bekanntgeworden, in denen im Getriebe der Winde Teile eingebaut sind, z. B. Federkupplungen oder längsverschiebbare Schneckenwellen, die sich gegen Federn stützen. Diese elastischen Zwischenglieder betätigen abhängig von der Belastung ein Schaltorgan, mit dem der Motor bei Einhaltung des Normalzuges ausgeschaltet und die Seiltrommel durch eine Bremse festgehalten wird und das bei Änderung des Trossenzuges den Motor einschaltet im Sinne einer Verlängerung oder Verkürzung der Trosse. Diese Einrichtungen haben den Nachteil, daß die Sicherheit der Winde von der Zuverlässigkeit der Federanordnung abhängig gemacht ist und außerdem die fortgesetzte Betätigung der Schaltapparate mit der unvermeidlichen Verzögerung durch die Trägheit der Apparate eine sehr unerwünschte Beigabe darstellt.

Zur Vermeidung dieser Apparate wurde deshalb bereits vorgeschlagen, zwei gleich große Motoren zu verwenden, die beide mit der Winde entweder über ein mechanisches

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

Erich Nagel in Berlin-Fr ohnau.

Differentialgetriebe oder über ein elektrisches Differential "gekuppelt sind. Diese Einrichtungen werden sämtlich deshalb besonders kostspielig und schwer, weil beide Motoren auch das größte Drehmoment mit hoher Drehzahl, also großer Leistung, zu überwinden haben. Außerdem ist es nachteilig, daß auch das Differentialgetriebe ständig unter Vollast mit hoher Drehzahl laufen ίο muß.

Zur Vermeidung der Nachteile der bisher bekannten Schleppwindenantriebe wird eine Einrichtung vorgeschlagen, in der eine Gleichstrommaschine ständig die gesamte Belastung des Trossenzuges aufnimmt und beim Einholen der Trosse die Winde als Motor antreibt und bei Überlast von dem Trossenzug nach Umkehrung der Drehrichtung als Generator angetrieben wird. Damit dieser Motor ständig eingeschaltet bleiben kann, das dem Seilzuge entsprechende Drehmoment also reinelektrisch ohne Zwischenschaltung einer Bremse oder Selbsthemmung des Getriebes aufgebracht wird, ist ein zweiter Hilfsmotor vorgesehen, der jedoch nur so groß zu bemessen ist, daß er das gleiche Drehmoment, mit dem der Hauptmotor belastet ist, mit einer Drehzahl aufbringt, die gerade mit Sicherheit eine einseitige Erwärmung des Kollektors des Hauptmotors ausschließt. Beide Motoren arbeiten gemeinsam auf das Getriebe der Winde, und zwar entweder.dadurch, daß der kleine Motor zweckmäßig über ein großes Vorgelege das Gehäuse des großen Motors bewegt, oder unter Zwischenschaltung eines Differentialgetriebes, wobei der Hauptmotor unmittelbar mit einem der freien Wellenenden des Differentialgetriebes gekuppelt ist, während der Hilfsmotor zweckmäßig über ein großes Vorgelege das zweite freie Wellenende in ständige langsame Umdrehung versetzt.

In der Zeichnung sind diese beiden Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Abb. ι bedeutet 1 die Seiltrommel, die über das Vorgelege 2 mit dem Hauptmotor 3 gekuppelt ist. Der Motor 3 ist so groß bemessen, daß er in einer Drehrichtung als Motor die Leistung zum Einholen der Trosse und als Generator in der anderen Drehrichtung die Rückleistung beim Bremsen abgibt. Das verdrehbare Gehäuse des Motors 3 ist über das Getriebe 4 mit dem Hilfsmotor 5 gekuppelt, der das Gehäuse des Motors 3 ständig in einer Richtung mit sehr geringer Geschwindigkeit dreht. Hierbei ist es grundsätzlich gleichgültig, ob diese Drehung gleichsinnig mit dem Anker beim Einholen oder beim Verlängern der Trosse erfolgt. Da die Geschwindigkeit, mit der das Gehäuse des Motors 3 gedreht wird, so gering sein soll, daß gerade der Kollektor vor Beschädigung geschützt wird, ist es nicht erforderlich, das Gehäuse auszuwuchten oder die Fliehkraft an den Bürsten zu berücksichtigen. Die Speisung des Hauptmotors 3 erfolgt beispielsweise durch den Leonardgenerator 6 (Abb. 2), der von dem Aggregatmotor 7 angetrieben wird, der seinerseits aus dem Netz über den Anlasser 8 gespeist wird. Für die Regelung der Spannung des Leonardgenerators 6 dient ein Feldregler 9, der von einer Wandermutter 10 (Abb. 1) betätigt wird. Die Wandermutter läuft auf einer Spindeln, die über die lösbare Kupplung 12 von der Winde angetrieben wird.

Die Arbeitsweise der Winde ohne Berücksichtigung der Wirkung des Hilfsmotors 5 ist folgende: Angenommen, der normale Trossenzug, bei dem eine bestimmte Seillänge eingehalten werden muß, beträgt 100 °/₀. Nachdem der Motor 3 unter Bedienung des Reglers 9 von Hand die gewünschte Trossenlänge eingestellt hat, wird die Spindel n durch Umlegen des Hebels 12 mit der Seiltrommel gekuppelt. Überschreitet jetzt der Trossenzug ioo°/₀, so wird der Motor im Sinne einer Verlängerung der Trosse durch die Seiltrommel gedreht. Hierdurch wird auch die Wandermutter 10 verschoben, so daß der Regler 9 im Sinne einer Steigerung der Erregung des Generators verstellt wird. Infolgedessen steigt mit der Erregung des Generators auch das Drehmoment, das der Motor im Stillstand abgeben kann, und zwar z. B. iSo°/₀ bei voll ausgelegtem Regler 9 (Kurve α der Abb. 3). Steigt der Trossenzug noch weiter, so wird auch der Motor 3 weiter zurück-. gedreht, wobei die Wandermutter 10 keine weitere Wirkung auf den Regler 9 ausübt. Die Bremsung des Trossenzuges sowie auch das Wiedereinholen der Trosse, nachdem die Belastung unter 150°/,, gesunken ist, erfolgt dann nach der natürlichen Charakteristik der Maschinen nach der erwähnten· Kurve a in der Abb. 3. Der Verlauf dieser Kurve kann durch bekannte Mittel, wie Gegencompoundierung des Generators und Compoundierung des Motors, so gewählt werden, daß eine möglichst elastische Anpassung an die Belastung gegeben ist. Nachdem der Motor 3 die Trosse wieder ungefähr auf die normale Länge verkürzt hat, läuft die Wandermutter 10 gegen das Gestänge des Reglers 9 und dreht diesen so weit zurück, bis sich das Drehmoment des Motors 3 und der Trossenzug im Gleichgewicht befinden (Kurve b). Da der Wirkungsgrad der Winde und der Trossenführung eine Änderung der Belastung um 10 bis 2o°/₀ bedingen, bevor der Anker der Maschine 3 nach dem Einholen als Motor wieder als Generator zurückgedreht wird, ist es not-

Claims (8)

1. wendig, den Anker unabhängig von der Belastung gegenüber dem Gehäuse in Bewegung zu halten, damit der Kollektor nicht gefährdet wird. Dies geschieht durch den Hilfsmotor. Es ist einleuchtend, daß dieser Vorgang durch die geringe Geschwindigkeit, mit der das Joch gedreht wird, in keiner Weise merkbar beeinflußt wird. Außerdem bedarf es keiner weiteren Erläuterung, daß zwar zufällig gerade dann Gleichgewicht zwischen Motordrehmoment und Trossenzug bestehen kann, wenn der Motoranker gleichsinnig mit gleicher Drehzahl wie das Joch dreht, daß aber dieser Zustand nur so lange andauern kann, bis der Regler 9 auf den nächsten Kontakt gestellt ist, auf den die Belastung eine Relativdrehzahl zwischen Anker und Joch erfordert.

   Eine ähnliche Wirkungsweise ergibt sich bei der Anordnung nach Abb. 4. Hierin haben sämtliche Zahlen die gleiche Bedeutung wie in Abb. 1 mit Ausnahme von 4, womit in Abb. 4 das Differentialgetriebe zwischen Motor 3 und Hilfsmotor 5 angedeutet ist. Angenommen, der Motor 5 bewegt die freie Welle des Differentialgetriebes 4 im Sinne einer Verkürzung der Trosse, und zwar mit konstanter Geschwindigkeit nach der Geraden d, während der Hauptmotor nach der Kurve b bei ioo°/₀ Drehmoment zum Stillstand gekommen ist. Hierdurch wird auch die Wandermutter 10 weiter verstellt, so daß durch Verstellung des Reglers 9 die Generatorerregung weiter geschwächt wird auf die Kurve c, auf der der. Motor 3 bereits zurückgedreht werden muß, damit in dem Ankerstromkreis die Gesamtspannung ausreicht zur Aufbringung des dem Drehmoment entsprechenden Stromes. In der Abb. 3 ist gezeigt, daß die Gerade d um den gleichen Betrag über der Abszisse liegt, um welchen die Kurve c die Ordinate bei ioo°/₀ Md unter der Abszisse schneidet, d. h. die Drehzahlen der beiden Maschinen heben sich auf, und die Seiltrommel ι wird im Stillstand festgehalten.

   Die Leistung des Motors S bemißt sich nach dem maximalen Drehmoment, das der Hauptmotor 3 aufzubringen hat, und der Drehzahl, die gerade ausreicht zum Schutz des Kollektors des Hauptmotors 3. Zu diesem Zweck wird im allgemeinen eine Leistung von 5 bis io°/₀ der Leistung des Hauptmotors ausreichen. Wie bereits erwähnt, ist es jedoch für die Wirkung der Winde gleichgültig, ob die zusätzliche Verdrehung durch den Motor 5 im Sinne einer Verkürzung oder Verlängerung der Trosse erfolgt. Wählt man letzteren Drehsinn, so wird die Gerade d unter die Abszisse verlegt, so daß Gleichgewicht hergestellt wird durch Erhöhung der Generatorspannung und damit Verlegung der Kurve c über die Kurve b. Bei dieser Anordnung muß die Maschine 5 als Generator arbeiten, wobei die Leistung durch Zwischenschaltung eines Schneckengetriebes in weiten Grenzen herabgesetzt werden kann.

   Ein anderes Mittel zur Verminderung der Belastung der Hilfsmaschine 5 besteht in der Möglichkeit der Abschaltung dieser Maschine und Stillsetzung der dritten Welle des Differentials mit Hilfe einer selbsthemmenden Übertragung zwischen Motor 5 und Differential oder gleichzeitig Festbremsung der Welle 5, wenn der Motor 3 mit einem Drehmoment belastet wird, das erfahrungsgemäß nur kurzzeitig auftreten kann. Zu diesem Zweck kann der Regler 9 mit Kontakten versehen werden, über die der Motor 5 nur im Bereich der Normalstelrung eingeschaltet wird; oder man sieht einen Stromwächter vor, der unmittelbar abhängig von der Belastung den Motor 5 ein- und ausschaltet, oder einen Spannungswächter über dem Anker der Maschine 3, der nur bei Unterschreitung einer gewissen Drehzahl die gleiche Wirkung ausübt.

   Da der Motor 3 den größten Teil der Betriebsdauer nur mit geringer Drehzahl arbeitet, empfiehlt sich eine Fremdbelüftung dieser Maschine, zu der der Motor 5 beispiela- go weise in der in Abb. 1 angedeuteten Weise herangezogen werden kann. Dort ist der Lüfter mit 13: und die Luftzuführung durch = Pfeile angedeutet. Ferner ergibt sich bei Zwischenschaltung eines Leonardaggregates die Möglichkeit, das Gehäuse des- Motors oder die dritte Welle des Differentials mit dem Aggregat zu kuppeln, so daß ein besonderer Motor 5 nicht erforderlich ist.

   Die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung beschränkt sich nicht nur auf Schleppwinden, sondern ist auch ausführbar für Fischnetzwinden sowie Spille und ähnliches.

   Patentanserüche:

   i. Schleppwindenantrieb, bei dem der Windenmotor ständig das durch den Seilzug hervorgerufene Drehmoment aufnimmt, wobei z. B. die Erregung eines Leonardgenerators, der mit dem Windenmotor zusammengeschaltet ist, selbsttätig in Abhängigkeit von der Verdrehung der Windentrommel so eingestellt wird, daß das Drehmoment des Motors in der der normalen Seillänge entsprechenden Stellung stets dem Seilzuge entspricht und bei Überschreitung dieser Seillänge vergrößert und bei Unterschreitung verkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Zusatzmaschine eine ständige langsame Bewegung zwischen dem Polgehäuse und dem Anker hervorgerufen wird, so

   daß eine längere Belastung einzelner Kollektorlamellen ausgeschlossen ist.
2. 2. Schleppwindenantrieb nach Anspruch i, bei dem der Motor mit der Seiltrommel über ein Differentialgetriebe gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Wellenende von einem Hilfsmotor z. B. über ein großes Vorgelege ständig in einer Richtung langsam gedreht wird.,
3. 3. Schleppwindenantrieb nach Anspruch i, bei dem das Gehäuse des Windenmotors drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse z. B. über ein großes Vorgelege ständig in einer Richtung langsam gedreht wird.
4. 4. Schleppwindenantrieb nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Winde gekuppelte Führerkontroller für Schützensteuerung oder Leonardfeldregler mit Kontakten versehen ist, über die der Hilfsmotor in den Endstellungen des Reglers oder bei Verdrehung in einen Bereich, der betriebsmäßig nur kurzzeitig bei vorübergehender Überlast oder Unterlast eingestellt werden kann, abgeschaltet wird.
5. 5. Schleppwindenantrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmotor mittels eines Stromwächters im Stromkreis des Hauptmotors abgeschaltet wird, wenn die Belastung des Hauptmotors denjenigen Wert erreicht, bei dem der Hauptmotor bei voll ausgelegtem Führerkontroller oder Regler durch den Trossenzug zurückgedreht wird.
6. 6. Schleppwindenantrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmotor über einen Spannungswächter geschaltet wird, der derart auszulegen ist, daß der Hilfsmotor nur bei Unterschreitung einer einstellbaren untersten Drehzahl des Hauptmotors eingeschaltet wird.
7. 7. Schleppwindenantrieb nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmotor noch zusätzlich mit einem Ventilator gekuppelt ist zur Lüftung des Hauptmotors.
8. 8. Schleppwindenantrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Hilfsmotors das Leonardaggregat mit einem Wellenstumpf versehen wird zum Antrieb der dritten Welle des Differentialgetriebes.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen