DE66844C - Rudervorrichtung für Wasser- und für Luftfahrzeuge - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

E en Gegenstand der Erfindung bildet eine Vorichtung zur Fortbewegung von Wasser- und Luftfahrzeugen. Dieselbe hat in der Hauptsache die Gestalt eines Ruders, welches folgende drei Bewegungen gleichzeitig ausführt:

ι eine ununterbrochene Curvenbewegung, welche einem Punkt der Stange des Ruders erth;ilt wird;

2 eine schwingende Bewegung der Ruderstan^e;

3 eine theilweise drehende Bewegung des Ruders um seine Achse.

Eiese drei Bewegungen' des Ruders sind für die Praxis von grofsem Vortheil, da sie gestatten, den Richtungssinn des Fahrzeuges zu ändern, seine Geschwindigkeit zu vergröfsern und zu verkleinern, sowie dasselbe anzuhalten, ohns die Betriebsmaschine dadurch in ihrem Gange zu beeinflussen.

Wie Fig. ι zeigt, wird die Stange a des Ruders b durch eine Dolle c gehalten, in welcher dieselbe sich frei bewegen kann, ohne sich in horizontaler Richtung zu verschieben. Diese Dolle trägt den Kopf, an welchem die Kurbel e der Motorwelle angreift. Am oberen Ende der Stange α befindet sich eine Muffe/, welche jener als Führung dient. Um die theilweife Drehung des Ruders um sich selbst zu bewirken, ist in der Muffe/ eine Schnecke angebracht. An der Stange α befinden sich zwei Rippen gh, die durch einen Schraubengani; mit einander verbunden sind. Die genaniten Rippen bewegen sich in der Schnecke der Muffe / und zwar in der Längsrichtung der Stange a; sie zwingen die letztere dadurch, eine Viertelumdrehung auszuführen.

Aus dem Angeführten geht hervor, dafs das Ruder abwechselnd mit seinem Blatt und seiner Kante in das Wasser eingetaucht wird. Der Kreislinie, welche von dem Punkt c durchlaufen wird, entspricht für den Mittelpunkt der Stange b eine elliptische Linie, die jedoch in ihrer oberen Hälfte etwas abgeplattet ist.

Die Wirkung eines so gebauten Ruders ist unregelmäfsig. Um einen stetigen Gang des Fahrzeuges zu erzielen, mufs man zwei Ruder in der Weise verbinden, dafs diese durch eine und dieselbe Welle in Bewegung gesetzt werden und dafs das eine leer läuft, während das andere arbeitet. Die Antriebsvorrichtung kann auch aus einer gröfseren Anzahl von Rudern bestehen, deren Bewegungen so angeordnet sind, dafs in jedem Augenblick die von demselben geleistete thatsächliche Arbeit gleich ist.

Wenn es sich darum handelt, die erwähnte Rudervorrichtung auf Schiffen und Booten anzuwenden, so kann man nach Belieben, je nach Bauart des betreffenden Fahrzeuges, dieselbe entweder mit vollständiger oder mit theilweiser Eintauchung der Ruder anwenden; auch kann man sich einer einzigen Vorrichtung bedienen oder mehrerer mit einander verbundener, die entweder neben einander oder hinter einander angeordnet sind. Die Vorrichtung mufs auf alle Fälle so angebracht werden, dafs die Ebene der Curve, welche die Stange a be-

schreibt, der Achse des Fahrzeuges parallel bleibt; Ausnahmen giebt es hier nur für die Untersee-Schifffahrt, sowie für die Luftschifffahrt.

Die Fig. 2 zeigt ein Paar Ruder, welche aus zwei mit einander verbundenen Schaufeln bestehen. Dieselben sind in dem Augenblick dargestellt, wie sie ihre Drehung um die Längsachse vollendet haben. Die Fig. 3 zeigt die Stellung der Schaufeln in dem Augenblick, wo sie sich begegnen.

Die Punkte, in denen dieselben ihre Bewegungen vollendet haben müssen, sind keineswegs gleichgültig, denn von ihrer Stellung hängt einmal die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, sodann der Wirkungsgrad der Kraftmaschine ab,. welche die Rudervorrichtung in Bewegung setzt.

Betrachtet man daher in Fig. 4 die Stellungen der Schaufeln in 20 verschiedenen Punkten, welche durch den höchsten Punkt der Kurbel auf dem Umfang AFBD gegeben sind (die Punkte 1, 2, 3, 4, 5 etc. ... 20 folgen in Abständen von 18° auf einander), so wird man die Curve A₁ D₁ B₁ G₁ F₁ H₁ erhalten, in welcher der Punkt A₁ dem Punkt A und der Punkt JB₁ dem Punkt B entspricht.

Der Durchmesser A₁ B₁, welcher dem Durchmesser des Kreises A B entspricht, bildet nicht die grofse Achse der Curve A₁ D₁ B₁ F₁ H₁, sondern die Linie H₁ - G₁ ist die gröfste Achse. Diese entspricht den beiden Strahlen H C und C G, welche durch zwei Punkte gehen, die von A und B weniger als i8° entfernt sind (ungefähr i6°).

Die Geschwindigkeit der Kurbel auf dem Umfang A B D F ist gleichmäfsig, während die Geschwindigkeit der Schaufeln auf der Curve 7I₁ D₁ B₁ F₁ veränderlich ist. Dieselbe ist gleich Null in dem Punkt G₁, sodann wächst sie bis zum Punkt D₁, wo sie am gröfsten ist, um wieder bis zum Punkt H₁ abzunehmen, wo sie abermals Null ist.

Wenn das Boot in Ruhe ist, reicht die unwirksame Arbeit nur vom Punkt H₁ (11) bis zum Punkt G₁ (19); wenn jedoch das Boot in Bewegung ist, beginnt die unwirksame Arbeit der Schaufeln, sobald die Geschwindigkeit des Fahrzeuges gröfser ist als die der Schaufeln, denn in diesem Fall vermindert die Verzögerung der Schaufeln die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, und diese unwirksame Arbeit beginnt dann schon, ehe die Schaufel durch die Punkte H₁ (11) und G₁ (ig) geht. Wenn die Geschwindigkeit des Bootes wenig verschieden ist von der mittleren Geschwindigkeit der Schaufeln, so würde der Theil der Curve H₁ D₁ G₁, welcher unwirksam würde, sehr bedeutend sein, aber wegen des Rückschlages des Wassers, der Neigung der Schaufeln gegen die Verticale, geht ein Theil der treibenden Kraft verloren und die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ist daher sehr verschieden von der der-Schaufeln. Es folgt daraus, dafs, da die ■Winkelgeschwindigkeit M₁ O P₁ der Stange zwischen den Punkten 9 und 8 wenig von der mittleren Winkelgeschwindigkeit der Curve H₁ D₁ G₁ abweicht, die Strecke, wo die unwirksame Arbeit der Schaufeln für das in Bewegung befindliche Fahrzeug liegt, ungefähr vom Punkt M₁ bis zum Punkt N₁, deren Entfernung ungefähr ⁸/₂₀ des Umfanges der ganzen Curve beträgt, reichen wird.

Es ist daher nothwendig, einen sich drehenden Ruderapparat anzubringen, damit die Schaufeln, welche unvollständig eintauchen, vollständig vom Punkt Af₁ an unter Wasser gehen und nicht "eher heraustreten, als bis zum Punkt JY₁, um dadurch die ganze Kraft der Maschine auszunutzen.

Die drehende Bewegung der Schaufeln wird sich dann auch aufserhalb des Wassers gegen die Punkte H₁ und G₁ richten.

Da die Schaufeln vollständig eintauchen, mufs sich die Bewegung derselben gegen die Punkte M₁ und N₁ richten, damit die Schaufel unter Wasser mit der Kante eintaucht, sobald ihre Arbeit anfängt, unwirksam zu werden.

Um den Punkt der Umkehr der Schaufeln zu verändern, genügt es, den Abstand des Punktes c von der Mitte der Muffe f zu verändern.

Je nach der Tiefe des Eintauchens der Schaufeln läfst die Vorrichtung die Möglichkeit zu, ohne Zuhülfenahme eines Steuerruders und ohne den Dampf anzuhalten oder umzusteuern folgende Bewegungen auszuführen: Vorwärts, Rückwärts, Drehen, Stoppen.

Diese Veränderungen im Laufe des Fahrzeuges werden durch eine Drehbewegung hervorgerufen, welche der Muffe f ertheilt wird. Aufserdem wird dieselbe in eine schwingende Bewegung versetzt, welche dieselbe immer in rechtwinkliger Lage zu der Stange erhält, was dazu beiträgt, die Reibungen zu vermindern.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Muffe von oben gesehen und den Verticalschnitt in dieser Stellung von der Seite. Die Fig. 7 und 8 !zeigen die mittels der Arme R und R₁ gedrehten Muffen in einer zur vorigen senkrechten Stelv lung zur Rückwärtsbewegung, ebenso die Stellungen der Schaufeln, welche dieser Bewegung entsprechen.

Die Vorwärtsbewegung ist in Fig. 3 dargestellt; in dieser Figur ist diejenige Schaufel, welche dem unteren Trum der Curve folgt, von vorn dargestellt, diejenige, welche dem oberen Trum folgt, in Seitenansicht. _: . :

Lm rückwärts zu fahren, genügt es, die Muffen eine Vierteldrehung machen zu lassen (Fig, 7), d. h. die Arme 1 nach 3 und 4 nach 2 zu drehen. Infolge dieser einfachen Drehung neh:nen die Schaufeln die Stellung wie in Fig. 8 an, in welcher die untere Schaufel im Querschnitt und die obere in Seitenansicht dargestellt ist. Da die Schaufeln auf der obe-en Curve in umgekehrter Richtung laufen wie auf der unteren, so folgt daraus, dafs das Fahrzeug, obgleich sich die Hauptwelle sowie die Schaufeln immer nach derselben Richtung bewegen, rückwärts fahren wird.

Diese plötzliche Abänderung des Bewegungssinnes, ohne den Dampf abzusperren noch denselben umzusteuern, ist äufserst bemerkenswerth und für die Handhabung der Schiffe sehr wichtig. Um anzuhalten, ohne die Maschine stillstehen zu lassen, genügt es, dafs die beiden inneren Schaufeln vorwärts und die beiden äufseren rückwärts gehen oder umgekehrt, damit das Fahrzeug durch zwei gleiche und in entgegengesetztem Sinne wirkende parallele Kräfte in Ruhe erhalten wird, obglekh die Motorwelle und die Schaufeln fortfahren, sich zu drehen.

A Venn man die Arme in den gezeichneten Mit:elstellungen festhält, wird man die verschiedensten Wendungen erhalten.

Es wird häufig in der Schifffahrt vorkommen, dafs man genöthigt ist, die Eintauchungstiefe der Ruder zu verändern, sei es wegen der wechselnden Belastung des Fahrzeuges, welche seiren Tiefgang verändert, sei es aus einem anderen Grunde. Man mufs daher die Ruder derirt construiren, dafs dieselben in jedem gegebenen Augenblick emporgezogen und gesenkt werden können.

Unter diesen Umständen werden die Rippen, ans:att direct an der Stange befestigt zu werden, an einem Ring angebracht, durch welchen diese Stange geht; die Stange ist an dem Ring mit:els Schraubenmuttern oder auf andere passende Art befestigt.

Man kann den vorbeschriebenen Ruderapparat auch für die Untersee-Schifffahrt, zum Heben des Fahrzeuges, Senken desselben, Vorwäi ts- und Rückwärtsfahren, Wenden und Anhalien sowohl in horizontaler wie in verticaler Richtung anwenden. Es erübrigt hierdurch das bisher nothwendige Füllen der Reservoire, um tiefer gehen, und dieselben zu entleeren, um wieder in die Höhe steigen zu können.

Bei dieser Verwendung wird die Rudervorricl.tung mit vier Schaufeln horizontal, zwei Sei: aufein rechts und zwei Schaufeln links, wie die Fig. 9 (im Verticalschni(t) und Fig. 10 (von oben) zeigen, angebracht.

Wenn das Fahrzeug vollständig untergetaucht ist und man vorwärts fahren will, so wird die Vorrichtung das Aussehen der Fig. 9 und 10 haben. Die mit einander verbundenen Wellen drehen sich in horizontaler Richtung, und zwar von vorn nach hinten, aber da sie symmetriesh angeordnet sind, werden dieselben sich in entgegengesetztem Sinne, und zwar die rechtsseitige von links nach rechts und die linksseitige von rechts nach links bewegen.

Um in dieser Stellung von unten nach oben zu gehen, werden die beiden Wellen fortfahren, sich in demselben Sinne und in einander entgegengesetzter Richtung zu drehen. Die Schaufeln bewegen sich dann von oben nach unten und von unten nach oben.

Um die Bewegungen des Drehens, Beilegens etc. auszuführen, ohne dafs die bewegten Theile ihren Ort wechseln müssen, können die beiden Cylinder der Maschine, ihre Stangen, die Wellen und Schaufeln der sich drehenden Rudervorrichtung in einem Cylinder aus Stahlblech angebracht sein, dieser bewegt sich in einem zweiten gröfseren Cylinder, der auf Deck befestigt und nur bis zu einem Viertel seines Umfanges eingelassen ist. Auf Deck des Fahrzeuges befindet sich die Antriebskurbel. Der kleinere Cylinder kann in dem gröfseren eine Vierteldrehung ausführen, und durch diese einfache Bewegung kann die Vorrichtung von der Vorwärtsbewegung in die aufsteigende und umgekehrt übergehen.

Wenn das Boot unter Wasser vorwärts oder rückwärts läuft, ist die Bahn der Curve, welche von den Schaufeln beschrieben wird, der Längsachse des Fahrzeuges parallel. In der Stellung des Auf- und Absteigens in senkrechter Richtung ist die Ebene dieser Curve senkrecht zu dieser Achse.

Die Anordnung der Rudervorrichtung für unterseeische Boote kann in gleicher Weise für Luftschiffe angewendet werden. Man bringt an dem Ballon an dazu passenden Stellen die Ruder an, genau so wie bei Schiffen. Es erscheint die Mittelstellung hier als die bessere, da man nicht nur sich vor- und rückwärts, sondern auch auf- und abwärts bewegen und dasselbe ohne Auswerfen von Ballast ausführen, sowie beim Abwärtsgehen die Schnelligkeit des Falles vermindern kann.

Bei Flugmaschinen ohne Ballon- würde die Rudervorrichtung horizontal angebracht werden. Die Schaufeln arbeiten dann in senkrechter Richtung, was zum Aufsteigen Verwendung finden könnte. Zwei mit einander verkuppelte Einrichtungen dieser Art, die eine zur Rechten, die andere zur Linken der Gondel, erhalten dieselbe im Gleichgewicht und bewirken eine ununterbrochene gleichförmige Bewegung.

Wenn der Aufstieg vollendet ist, gestattet eine einfache Viertelwendung der Unterlage, welche die Rudervorrichtung trägt, die Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Rudervorrichtung für Wasser- und Luftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dafs die durch Kurbeln bewegten Ruder mit ihren schneckenförmig gewundenen Stangenenden in entsprechend gestalteten Muffen (f) derart geführt sind, däfs sie aufser ihrer schwingenden noch eine drehende Bewegung machen.

   Bei der unter ι. gekennzeichneten Vorrichtung die Anordnungvon drehbaren Muffen (f), um die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges umzukehren bezw. das Fahrzeug anzuhalten , ohne die Richtung der Kurbeldrehung zu verändern.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.