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Regelung der Schubleistung von Propellern Für die Regelung von Fahrzeugantriebspropellern
sind schon die verschiedensten Regelverfahren bekannt, bei denen die Drehzahl oder
das Drehmoment der Antriebsmaschine eingeregelt wird. Diese Größen, nämlich Drehzahl
und Drehmoment, sind jedoch nicht immer geeignet zur Aufrechterhaltung bestimmter
Betriebsbedingungen,. Bei Schiffsantrieben z. B. gibt die Einregelung einer bestimmten
Drehzahl kein, eindeutiges Kriterium für die Schiffsgeschwindigkeit. Bei der Erfindung
ist deshalb eine andere Größe, nämlich die Schubkraft als zu regelnde Größe für
Fahrzeugantriebe benutzt. Erfindungsgemäß wird die auf die Antriebswelle ausgeübte
Schubkraft mit Hilfe einer elektrischen Schubmeßdose auf einen Regler übertragen.,
der die Dampf- oder Brennstoffzufuhr zur Antriebsmaschine in solchem Sinne und so
lange beeinflußt, bis die gewünschte Schubleistung erreicht ist.
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Durch die Verwendung von elektrischen Meßdosen hat man den großen
Vorteil, daß die ganze Meßvorrichtungnur sehr wenig Platzbenötigt und daß sie unter
Umständen ohne Schwierigkeiten auch nachträglich eingebaut werden kann. Der Meßwert
kann von der Meßdose her durch elektrische Übertragungsleitungen leicht auf das
Regelinstrument übertragen werden, welches die Antriebsmaschine der Welle so beeinflußt,
daß ein bestimmter Schub aufrechterhalten wird; besonders dann, wenn es sich um
einen mit elektrischen Generatoren und Motoren arbeitenden Antrieb handelt, bei
dem die. Generatoren in größerer Entfernung von den Motoren aufgestellt sind, ist
die Erfindung mit Vorteil anwendbar.
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Es sind bereits Einrichtungen, bekannt, bei welchen die in, den Propellerflügeln
auftretenden Kräfte eine selbsttätige Verstellung der Flügel verursachen. Um diese
Einrichtung für den Fall zu sichern, daß der Propeller aus dem Wasser austaucht,
sind Mittel vorgesehen, die bei Verkleinerung der auf die Propellerflügel wirkenden
Schubkräfte eine Verringerung der Treibmittelzufuhr zur Antriebsmaschine veranlassen.
Hier handelt es sich also im Gegensatz zur Erfindung um eine Schutzeinrichtung,
die eine Verminderung der Drehzahl bewirkt bei kleiner werdender Schubkraft. Bei
der Erfindung dagegen wird bei einer' Verringerung des an der Antriebswelle gemessenen
Schubes die Antriebsmaschine im Sinne einer Erhöhung des Schubes verstellt. Eine
andere bekannte Einrichtung, welche ebenfalls mit Drehflügeln arbeitet, hat den
Zweck, die durch den Schraubenschub entstehenden Stöße zu verhüten. Die beweglich
angeordneten Propellerflügel stehen hier über eine mechanische Hebelübersetzung
mit einem federnden Ausgleicher in Verbindung. Hier wird zwar auch schon ein bestimmter
Schub selbsttätig eingestellt; diese Einrichtung ist aber in allen den Fällen nicht
anwendbar, wo für den Antrieb feststehende Propellerflügel verwendet werden. Im
Gegensatz dazu hat man bei Anwendung der Erfindung eine einfache Einrichtung, mit
deren Hilfe der Schraubenschub
in Abhängigkeit von dem gemessenen
Schub auch bei Propellern mit festen Flügeln möglich ist.
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Man kann die Erfindung beispielsweise auch mit Vorteil bei Schiffen
mit mehreren Propell wellen anwenden. Hierbei kann man beispiels weise die Regelvorrichtung
auf die Dämpf- oder Brennstoffzufuhr der Antriebsmaschinen von auf verschiedenen
Schiffsseiten liegenden Propellerwellen derart einwirken lassen, daß die Schubleistungen
auf beiden Seiten ständig gleich groß gehalten werden. Auf diese Weise ist es möglich,
geraden Kurs zu halten, ohne daß das Ruder gelegt werden muß.
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Bei Fahrzeugen mit turboelektrisch angetriebenen Propellern kann man
beispielsweise je eine - Backbord- bzw. Steuerbordpropellerwelle mit einer einstellbaren
Schubmeßvorrichtung (Meßdose) und die Regler der den Propellermotoren zugeordneten.
Turbosätze mit elektrischen Verstellvorrichtungen versehen, deren Stromzufuhr durch
eine Kontaktvorrichtung beherrscht wird. Diese Kontaktvorrichtung steht unter dem
Einfluß zweier einander entgegenwirkender, in Abhängigkeit von der Größe der Propellerschübe
sich ändernder Kräfte und wirkt auf die Verstellvorrichtungen der Turbnenregeler
so ein, daß die Drehzahl des den kleineren Schub aufweisenden Propellermotors infolge
verstärkter- Dampfzufuhr zu der zugehörigen Turbine sich so lange erhöht bzw. die
Drehzahl des den größeren Schub aufweisenden Propellermotors infolge verringerter
Dampfzufuhr zu der zugehörigen Turbine sich so lange vermindert, bis der Schub beider
Propeller gleich groß geworden ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. = stellt den Backbordpropeller und 3 den Steuerbordpropeller eines
mit turboelektrischem Propellerantrieb versehenen Schiffes dar: Die zugehörigen
Propellermotoren sind mit 2 bzw. q. bezeichnet: Jeder dieser beiden Motoren wird
von einem Turbosatz, bestehend aus Dampfturbine 5 bzw. 7 und Synchrongenerator 6
bzw. 8; über VerbiRdungsieitüngen g bzw. io mit Drehstrom gespeist. Die Drehzahlregelung
der Propellermotoren 2 und q. wird in an, sich bekannter Weise durch Frequenzregelung
der zugehörigen Generatoren bewirkt. Zu diesem Zweck sind die Dampfturbinen 5 und
7 mit Einrichtungen zum Regeln der Dampfzufuhr versehen. Diese Einrichtungen besitzen
elektrisch betriebene Verstellmotoren ii bzw. 12, die durch Schaltschütze 13 bzw.
15 auf höhere und durch Schaltschütze 1q. bzw. 16 auf geringere Drehzahlen der zugehörigen
Turbine 5 bzw. 7 eingestellt werden können. Die hierzu erforderlichen Kontakte an
den Schaltschützen =3 bis 16 sowie die Verbindungsleitungen der Verstellmotoren
1i, 12 mit den Schaltschützen und mit der zugehörigen Stromquelle sind fortgelassen;
m die Zeichnung nicht zu sehr zu belasten.
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'ie Wellen der beiden Propellermotoren z; 3 $ed; wie in der Zeichnung
schematisch angeütet, mit je einer einstellbaren Schubmeßvörrichtung (Meßdose) 17
bzw. 18 versehen, die in an sich bekannter Weise so eingerichtet ist, daß sich unter
dem Einfluß des Propellerschubes eine eingestellte elektrische Größe, z. B. Widerstand
oder Kapazität, verändert, so daß in einem angeschlossenen elektrischen Stromkreise
entsprechende Veränderungen stattfinden, die zur Messung bzw. zu einem Vergleich
der den beiden Propellerwellen erteilten Schübe und demgemäß auch zur Beeinflussung
der den Turbosätzen zugeordneten Verstellmotoren verwendet werden können. Zu diesem
Zweck ist jede der beiden Meßdosen 17, 18 an eine Magnetwicklung 27 bz- w. 28 so
angeschlossen, daß diese aus einer nicht dargestellten Stromquelle mit stärkerem
oderschwächerem Strom gespeist wird, je nachdem ob der Propellerschub zu-oder abnimmt.
Den Magnetwicklungen 27, 28 sind Magnetkerne ig bzw. 2o zugeordnet, die an, den
Enden eines zweiarmigen schwingbar gelagerten Hebels 21 aufgehängt sind. DerHebel
21 ist an jedem seiner Arme mit isoliert angeordneten Kontaktstücken 22, 23 bzw.
2q., 25 versehen, die mit je einem Paar fester Kontakte in der aus der Zeichnung
ersichtlichen Weise in Berührung treten können. An die erwähnten festen Kontakte
sind die Magnetwicklungen der Schaltschütze 13 bis 16 und eine diese speisende Gleichstromquelle
26 in der ebenfalls aus der Zeichnung ersichtlichen und ohne weiteres verständlichen
Weise angeschlossen.
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Solange.die Größe des Schubes bei beiden Propellerwellen gleich ist,
befindet sich der Hebe12i in 'der gezeichneten Mittelstellung. Überwiegt aber z.
B. der Schub des Propellers x den des Propellers 3, so führt der Hebel 21 eine Drehbewegung
entgegen dem Uhrzeigersinne aus. Dadurch werden Stromkreise geschlossen, durch welche
die Schaltschütze 1q. und 15 erregt werden. Dies hat zur Folge, daß der Verstellmotor
ix und der Verstellmotor 12 in solchem Drehsinn umlaufen, daß die Dampfzufuhr zur
Turbine 5 verringert, diejenige zur Turbine 7 dagegen verstärkt wird. Infolgedessen
sinkt die Frequenz des dem Propellermotor 2 zugeführten Stromes, während die Frequenz
des dem Propellermotor q. zugeführten Stromes steigt. Dadurch wird bewirkt, daß
der Propeller x mit geringerer Drehzahl und der Propeller 3 mit größerer Drehzahl
umläuft als vorher. Nurmehr geht der Schub des Propellers i zurück, während der
des Propellers 3 sich vergrößert. Sobald die beiden Schübe gleich sind, kehrt der
schwingbar gelagerte Hebel 21 in. die gezeichnete Mittelstellung zurück, und die
Einrichtung verbleibt so lange in Ruhe, bis sich
von, neuem eine
Verschiedenheit der Propellerschübe ergeben hat.
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In ähnlicher Weise spielen sich die Vorgänge ab, wenn, der Schub des
Propellers 3 den des Propellers z überwiegt. In diesem Falle veranlaßt die stärkere
Erregung der Magnetwicke Jung z8 im Vergleich zur Magnetwicklung,27 den Hebel 2=
zu einer Drehbewegung im Uhr-, zeigersinne. Dadurch werden die Schaltschütze 13
und 16 gleichzeitig in Tätigkeit gesetzt, was durch Vermittlung der Verstellmotoren
rrundz2 eine Beschleunigung der Turbine 5 und eine Verzögerung derTurbine7 und dementsprechend
eine Erhöhung der Drehzahl des Propellers r und eine Verminderung des Propellers
3 zur Folge hat.
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Schubmeßvorrichtungen, die sich für den vorstehend angegebenen Zweck
eignen, sind an sich bekannt. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Vorrichtung kann
man eine der bekannten Brückenschaltungen anwenden.
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Mit der beschriebenen Vorrichtung ist es nicht allein "möglich, geraden
Kurs zu halten, sondern, man kann auch je nach der willkürlich vorgenommenen Einstellung
der einzelnen Meßdosen eine selbsttätige Regelung der Propellergeschwindigkeiten
erzeugen, bei der das Verhältnis der Drehzahlen der Backbord- zu den Steuerbordpropellern
einen vorgeschriebenen Wert besitzt. Es kann auf diese Weise ein, vorgeschriebener
Kurs des Schiffes eingehalten werden, ohne daß es nötig wäre, das Ruder zu legen.