DE6944062U

DE6944062U - Einrichtung zur groessenabhaengigen steuerung des anstellwinkels von in fahrt befindlichen booten, insbesondere motorgetriebenen rennbooten

Info

Publication number: DE6944062U
Application number: DE6944062U
Authority: DE
Inventors: Wax Hans
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-11-13
Filing date: 1969-11-13
Publication date: 1970-07-16

Description

7 Übertragungselement (Seilzug)

8 Führungselement (Lc:ifrolle)

9 Steilelement

10 Stellhebel

11 Wir-kelmeßgeräi;

12 ausrückbarer Schalter, Getriebe oder dergl.

13 LI ο tor

14 Winkeliaeß- und Steuergerät uit fo^t verschalteteni Irogramm oder Programmgeber

15 Befestigungsart für Ruder 4

16 Über- cder Untersetzungsgetriebe

17 rießwertuiaf or: \er

18 Aussparung des Bootsl:ürpers Y. Steuermechanismus

^; Stell-

) neclianisiaus

Berlin, 22. 10. 1969

Einrichtung zur größenabhängigen Steuerung des Anstellwinkels von in Fahrt befindlichen Booten, insbesondere r.otorgetriebenen Rennbooten

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur größenabhängigen Steuerung dee Anstellwinkels von in Fahrt befindlichen Booten, insbesondere mc torgetriebenen Rennbooten zum Zwecke der Beeinflussung der aerodynamischen und hydrodynamischen Verhältnisse, insbesondre ihrer Grenzwerte.

Der Anstellwirkel, der bei höheren Fahrgeschwindigkeiten zwischen den Bootskörper bz\._e seinem Kid und der Wasseroberfläche entsteht, int von der Fahrgeschwindigkeit und den jeweils vorliegenden aero- und hydrodynamischen Verhältnissen abhängig. Diese Verhältnisse si^v:d insbesondere durch die Form und Größe des Bootes und die durch sein Vorwärtsbewegen entstehenden Widerstände und V/irbei an der Grenzschicht Luft - Bootskörper und ',iasser - Bootskörper bestimmt. Sind diese Werte güx. tig, kann die in ^bhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit sich durch ein unter dem Bootskörper (d„ h. zwischen Bootsbodtn und Wasseroberfläche) entstehendes Luftpolster zerkleinernde ieasserbenetste Bodenfläche des Bootes möglichst klein gehalten . rden_# Dadurch bzw. durch das luftpolster v.^rird das Boot teilweise oder ganz aus dem 7/asser gehoben (d. h. insbesondere der Bug hebt sich mehr oder weniger aus dem Wasser, so d'.ß hohe Fahrgeschwindigkeiten mit relativ geringer Antriebskraft möglich werden.

Die Bildung und Größe des Luftpolsters hängt entscheidend von der Größe des Anstellwinkels ab. Ist der Anstellwinkel zu klein, wird kein luftpolster erzeugt, ist der Anstellwinkel zu großf werden die genannten Grenzwerte überschritten, das Boot bäumt sich auf und kann nach hinten überschlagen.

Zur Verhinderung dieses Aufbäumens und überschlagens, zur Stabilisierung und zur größenabhängigen Steuerung des Anstellwinkels sind bereits Einrichtungen bekannt, die vom Fahrer des Bootes bedienbar sind. Diese Einrichtungen bestehen aus in der Bootsspitze bzw. im Bug des Bootes befindlichen Ballasttanks, die

j während der Fahrt durch Ventilbetätigung mit Wasser gefüllt '. oder entleert werden«

Der Nachteil dieser Einrichtungen besteht insbesondere darin, j daß das Pullen und Entleeren im kritischen Moment, d. h. bei j Erreichen eines oberen oder unteren Grenzwertes zu langsam geht, j das Yfasser in den Tanks bei teilweiser Füllung umschwappt und ' genau das Gegenteil von dem erreicht wurde, was beabsichtigt war* Der weitere Nachteil dieser Einrichtungen besteht darin, daß zusätzlich Gewicht befördert werden ID¹IB und der Gesamtwirkungsgrad dadurch sinkt· Außerdem ist die Aktionszeit vom Betätigen des \ Ventils bis zur Reaktion, d. h. bis zum Beginn der Veränderung j des Anstellwinkels zu gro£$ so daß das Boot sich bereits aufge-] bäumt oder überschlagen haben kann.

{ Des weiteren sind Einrichtungen zur größenabhängigen Steuerung ι des Anstellwinkels bekannt» Diese Einrichtungen sind in der Lage* die Propellerwelle ν,-^hrend der Fahrt zu neigen bzw. zu heben«

Dor Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, daß die erforderliche Winkelverstellung der Pr pellerwelle kontinuierlich vor sich gehen muß, weil eine schlagartige Verstellung zum Bruch oder zum Verbigen der Weile führt.

Die genannten Nachteile bui der zuvor genannten Einrichtung, nämlich die von der Aktior bis zur Reaktion erforder]ich lange Zeit, treten auch hier auf, außerdem ist die Propellerwellenneigung zur Verstellung des Anstellwinkels nicht sehr wirksam.

Der Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der genannten Kachteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung ztnr größenabhängigen Steuerung des Anstellwinkels von in Fahrt befind» liehen Booten, insbesondere motorgetriebenen Rennbooten zum Zwecke der Beeinflussung der aero- und hydrodynamischen Verhältnisse, insbesondere ihrer Grenzwerte zu schaffäsn, die leicht bogt on» und betätigbar und robust im Aufbau ist, die die Möglichkeit der Automatisierung bietet und die leicht und mit geringen Kosten aa Beate

·. 3 * aller Axt, insbesondere an Rennboote anbringbar ist«

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß insbesondere am Heckteil des Bootes mindestens ein einteiliges, vorzugsweise in der Luft und/oder im Wasser in etwa senkrechter Richtung auf und ab bewegbares und nit einer Dreh- oder Kippachse versehenes, insbesondere fernsteuejbares Höhen- und/oder Tiefenruder angebracht ist, dessen bewegbare Teile über mindestens ein Übertragungselement und mindestens ein dazwischengeschaltetes Führungselement mit einem Stellelement mechanisch verbunden sind und dessen Verstellung durch einen am Stellelement angebrachten Jt Stellhebel manuell, z. B. durch Vorbeibewegen des Stellhebals an einer Gradskala eines Winkelmeßgerätes und/oder automatisch ; mit Hilfe eines das Stellelement betätigbaren Stellmechanismus erfolgt, der mit einem Winkelmeß- und Steuergerät mit insbesondere fest verschaltetem Programm oder einem Programmgeber zur Messung des Anstellwinkels und zur gröienabhängigen Steuerung der bewegbaren Teile des Ruders verbunden ist.

Die Erfindung soll nachstehend an einen Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig. 1: ein in Pahrt befindliches Boot mit Luft- und Wasserruder, Üb er tragung s-, Pührungs- und Stellelementen und dem St euer rue chani smus;

Pig. 2: eine Draufsicht auf das Boot mit Wasserruder; Pig. 3: eine Rückanseicht des Bootes mit Wasser- und Luftrider

Pig. 4: die manuelle und automatische Anstell\;inkelverstelleinrichtung im Prinzip.

Gemäß Pig. 1 bis 4 besteht die Einrichtung zur großenabhän-igen Steuerung des Anstellwinkels von in Pahrt befindlichen Booten aus einem Ruder 4, das am Heckteil 1 des Bootes 2 angebracht ist. Das Höhen- oder Tiefenruder 4, das starr sein kann und eine bestJTCäte Winkelstellung zur Wasseroberfläche aufv.-eist, kam ~" das Wasser kippbar, d. \„ derart zur Wasseroberfläche hin und in das Wasser hinein kippbar sein, daß der Kippvrinkei i~i Verein nit dem Ruderwinkel den n-renzwinkel kompensiert©

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Torteilhafterweise ist das Ruder 4 jedoch als ein- oder mehrteiliges, vorzugsweise in der luft und im Wasser, oder nur in der Luft oder nur im Wasser in etwa senkrechter Richtung auf- und ab bewegbar und dazu mit einer Dreh- oder Kippachse 3 versehen. Das Ruder 4 ist vorteilhafterweise vom Armaturenbree&t durch den Bootsfahrer aus manuell verstellbar oder automatisch einstellbar derart, daß die für die jeweilige Fahrgeschwindigkeit des Bootes erforderliche Eintauchtiefe, insbesondere bei hohen Fahrgeschwindigkeiten erzeugt werden kann und sicher ein Üb arschlagen des Bootes verhindert wird. Zu dieser Einstellung bzw. zur Steuerung des Anstellwinkels ist das Ruder 4 bzw. dessen bewegbare Teile 5; 6 über mindestens ein Übertragungselement 7 und mindestens ein dazwiscliengesenaitetes Führungselement 8 mit einem Stellelement 9 mechanisch vorbanden. Die Verstellung der bewegbaren Teile 5j 6 des Ruders 4 geschieht mit Hilfe eines am Stellelement 9 angebrachten Stellhebels 10, I insbesondere bei manueller Anstellwinkeleinstellung_e Hierbei wird der Stellhebel 10 an einer hinter diesem (vom Betrachter aus) am Armaturenbrett angeordneten Gradsl ala eines Winkelmeßgerätes 11 vorbeibewegt und beispielsweise in Kongruenz mit dem Zeiger des Winkelmeßgerätes 11 gebracht, wodurch das Ruder 4 vorstellt v.vA ein Umschlagen oder ein geringeres oder zu weites Eintauchen des Booten i,i ar ; Wasser (geschwindigkeitsabhängig) erzeugt wird. Diu autoi~.tische Einstellung bzw. der nach einen bertiinnten vorgegebenen Programm eingestellte gesciiw'indigkeitsabhängige Bewegung;, ^erlauf (Anstellwinkelsteucrung) bis zum Erreichen dos Grenzwinkelbereich.es und das ständige automatische Kompensieren dieses Bereiches _e;e: jhieht mit Hilfe eines das Stellelei;:cn^J 9 betätigbaren Stellmechanismus 12; 13» der mit einem Winkelmeß- und Steuergerät 14 verbunden ist. Das Winkelneß- und Steuergerät 14 dient insbesondere ::ur kontinuierlichen Lies sung des jeweiligen i Anstellwinkels und zur Eingabe dieser Werte in die im Gerät 14 befindliche Steuereinrichtung, die die gemessenen Werte mit den gespeicherten Sollwerten vergleicht und ira Falle einer Regelabweichung den Befehl :.ur Kompensation eier Störgröße gibt«, Das fest r. x -öl-· l^Jc· ■-':-€■ ^rogr' ^i 1:ε.:~η auch ::v." ~ur ^Tro"hirdcr":""·- ^c übe·

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einstellbar, sind vorher durch Versi-che zu ermitteln.

In weiterer oder besonderer Ausbildung der Erfindung ist das Ruder 4 entweder unter dem Heckteil Λ des Boote« 2 angeordnet, d. h. etwa in oder etwas außerhalb der Aussparung 18; d. h. das Ruder 4 überragt das Boot nicht oder das Ruder überragt das Heckteil 1 des Bootes (nach hinten). In beiden Fällen ist das Ruder 4 am Bootskörper beispielsweise über einen oder mehrere ein- oder mehrteilige, beispielsweise gabel- oder V-förmige Arme 15 befestigt. Diese Arme 15 können entweder in der Aussparung 18, zu beiden Seiten des Bootes 2 am Heckteil 1 oder auf andere mögliche Art befestigt bzw, angebracht sein. Diese Arme 15 können auch aus einer beispielsweise gemeinsam auslaufenden senk- und waagerechten Gabel für das Luft-4¹ und für das Wasserruder 4^f' "bestellen, die am Bootskörper befestigt ist.

Das zur Winkelverstellun£ ier bewegbaren Teile 5; 6 des Ruders dienende Übertragungselement 7 ist als Seilzug, Gestänge oder dergl. und das Führungselement 8 ist als Führungs«, Lauf- und/oder Umlenkrolle, Gleitlager oder dergl. ausgebildet und bis zu mindestens einen Stellelemcnt 9 geführt und mit diesem verbunden. Das Stellelem^nt 9 ist ein bewegbarer einseitig oder zweiseitig betätigbarer, fest mit dem Bootskörper 2 oder den G9häuse des Steuer« meciaanismus 19 verbundener Hebel. Diesor Hebel bzw» das Stellelenent 9 ist uit einem Stellhejel 10 für die manuelle Verstellung des Anstellwinkels verbunden, der über einen ausrückbarer Schalter 12, ein ausrückbares «^Schaltgetriebe oder dergl. von der manuellen Verstellung ausrück- od-r abschaltbar ist. Der Stellhebel 10 kann stair mit dem Stelleleuent 9 oder über ein toer- oder Untersetzungs« gestänge bewegbar angeordnet sein. Der Stellmcchanisr.us 12; 13 ist on η e^~\ JXtIr-\--v»-ί c?π1"\ ώ-ν* -nriQnr.iQ + T cr.Vir·."¹» Ιτιγπτόπ τ coViDr r\r{ ο τ· r\ &Ύ* rrl oi r*Iion

kombinierter Stellmotor 13 oder z. B. ein mechanischer Kraftspeicher (ζ. B. eine vorgespannte Feder oder ein mehrfach hinter- oder ineinander angeordnetes Federaggregat). D^r Stellmotor 13 ist beispielsweise auf seiner Weile mit einem Ritzel versehen, rlj^n ^jnvi~.1.-+ τη ο^πώ Qi ¹T-^p"] " g.T o)iip]-iTj Q fi Ti r- Q T)yri C¹It P Z 3.1121St ein·"* θ eill— .'irsift ;. 'JLiCn C' "".Ie^ o·"'Ci'.t 0 ' sA ' ο οχ Ί 3 ^Ί :ann ein Üb ::. setzungsocl.er Uni;'-: .-,ot:—:-";o-^Lrieb3 16 i:.:;. ordne-'· sein_o

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Des weiteren ist es möglich, zwischen Stellmeehanisnras 12} 13 bzw. dem Motor 13 und dem Winkelmeß- und Steuergerät 14 einen Meßwertumformer 17 einzuschalten» Dieser Meßwertumformer 17 wird dann benötigt, wenn beirpielsweise eiD Elektromotor benötigt wird bzw. verwendet wird und das Winkelmeß- und Steuergerät 14 beispielsweise auf pneumatischer Basis arbeitet· In diesem Pail werden die pneumatischen Meßwerte im Meßwertumformer 17 in elektrische Vierte bzw. Impulse umgeformt»

SjLe Winkelmeß- und Steuergerät kann beispielweise ein elektrisches Kontaktpendel oder dergl. verwendet wer<? .ι, das je nach dem augenblicklichen Einstellwinkelwert einen elektrischen Kontakt betätigt, soüiit einen entsprechenden Stromkreis schließt oder öffnet, die entsprechende Große für die Bewegung des Motors 13 in positiver oder negativer Richtung gibt und somit das Ruder 4 bew4gt wird* Eine solche Im_ulssteuerung kann beispielsweise durch Einsatz eines Potentiometers verbessert werden»

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es noch mcglich, das Ruder \ spreizbar, d. h. in seiner Oberfläche vergrößerbar, beispielsweise fächerartig spreizbar auszubilden, um die v/irksame Steuerfläche, beispielsweise in kritischen Momenten herauf- oder herabzusetzen«

Von Vorteil kann es sein, wenn der Steuermechanismus» c ?r aus den Teilen 12| 13; 14; 16 und 17 besteht, direkt am Ruder 4 anzuordnen ist bzw. angeschraubt wird. Dieser Fall trifft insbesondere fir eine automatische Steuerung des Anstellwinkels und vorzugsweise für das Verhindern des Überschlagens des Bootes zu» In diesem !'all wird der Übertragungs- und der Stellmechanismus am Armaturenbrett überflüssig.

Eine besondere Ausführung der Erfindung beste t darin, daß das Ruder 4 starr, d. h. das Luft- und das Wa^serruder oder im besonderen Fall nur das Wasserruder, starr und über der Wasseroberfläche angeordnet ist und zur Anstellwinkelsteuerung in das Wasser gesenkt bzw» gekippt wird. In diesem 3?all muß das Ruder einen bestimmten Winkel zur Wasse-Oberfläche aufweisen, um den Effekt eines verstellbaren mindestens trilv:eise zu erfüllen»

Claims

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Berlin, 22. 10. 1969

S—a £ Ansprüche

1. Einrichtung zur größenabhängigen Steuerung des Anstellwinkels von in Fahrt befindlichen Booten, insbesondere motorgetriebenen Rennbooten, gekennzeichnet durch ein vorzugsweise am Heckteil (1) des Bootes (2) angebrachtes, mindestens einteiliges (ggf. starres) vorzugsweise in der luft und/oder im Wasser in etwa senkrechter Richtung auf- und ab bewegbares und mit einer Dreh- oder Kippachse (3) versehenes, insbesondere fernsteuerbares Höhen- und/oder Tiefenruder (4), dessen bewegbare Teile (5; 6) über mindestens ein übertragungselement (7) und mindestens ein zwischengeschaltetes Führungselement (8) mit einem Stellelement (9) mechanisch verbunden sind und dessen Verstellung durch einen am S^-Lt 11 element (9) angebrachten Stellhebel (10) manuell, z₀ B. durch Vorbeibewegen des Stellhebels (10) an einer Gradskala eines Winkelmeßgerätes (11), und/oder automatisch mit Hilfe eines das Stellelement (9) betätigbaren Stellmechanismus (12; 13) erfolgt, der mit einem Winkelmeß- und Steuergerät (14) mit insbesondere fest ver^ehaltetem Programm oder einem Programmgeber zur Messung des Anstellwinkels und zur großenabhängigen Steuerung der bewegbaren Teile des Ruders (4) verbunden ist«,

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das entweder unter den Heckteil (1) angeordnete und das Heckteil (1) überragende Ruder (4) an einem an Bootskörper befestigten ein- oder mehrteiligen, beispielsweise gabel- oder V-förnigen Arm (15), insbesondere zu beiden Teilen des Heckteils (1) angebracht ist, wobei bei Kombination als luft- und Wasserruder das Ruderteil an dem einen Öabelende als Wasserruder (4^f*) und das Huderteil an den anderen Gabelende als luftruder (4¹) ausgebildet ist«

3c üinvi-■";-!;Uli; nacl. au'_;mcn 1 urd 2_S diunucii gekennzeichnet,. ';_: ^ C: ...uv ;ii--kL._Lvrrstellr:;g ^ er "bewegbar ~.n ,Teile (5; o) des Huders (A) Crcn-nde u'jcrtr.'./-: gselenent (7) als Seilzug,

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Gestänge oder dergl. und das !Führungselement (8) als * lauf* und/oder Urlenkrolle, Gleitlager oder dergl. aasgebildet ist und bis zu mindestens einem Stellelement (9) geführt and mit diesem verbunden ist.

4· Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet^ daß am Stellelement (9) ein Stellhebel (10) starr oder über ein Über- oder Untersetzungsgestänge bewegbar angeordnet ist»

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet^ daß der Stellmechanismus (12; 13) ein elektrischer, pneumatischer, hydraulischer oder dergl· kombinierter Stellmotor (13) oder z_e B. ein mechanischer Kraftspeicher ist und einen^Lie manuelle Verstellung ausrückbaren Schalter, Getriebe (12) oder dergleichen enthält, der mit seinem Stellelement, beispielsweise einem auf seiner Welle befestigten Hitzel direkt odetf indirekt über ein über- oder Untersetzungsgetriebe (16), auf de : beispielsweise mit einer Zahnstange versehenen Stellhebel einwirkt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stellmechanismus (12; 13) beispielsweise einem elektrischen Stellmotor (13) und dem Winkelmeß- und Steuergerät (14) ein I-Ieß\.ertumformer (17) angeordnet ist»

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß das Winkelmeß- und Steuergerät (14) als elektrisches f Kontaktpendel oder dergl. ausgebildet ist und die Steuerung

(Kontaktgabe) in Abhängigkeit der gemessenen Winkel und ins· besondere des Grenzwinkels (Winkel vor Überschlagen des Bootes) nach einem fest verschalteten Programm oder mit Hilfe eines eingebauten Programmgebers (geschwindigkeits- und winkelabhängig) erfolgt,

8c Sir_riCiitun£: nach Anspruch Λ bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß d: s Ruder (4) während der ]?ahrt in seiner Größe veränderbar, beispielsweise fächerartig spreizbar ist.

9· Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den Teilen (12; 13; 14; 16; 17) bestehende Steuer« mechanisinus (19) direkt an Ruder (4) angebracht ist.

10. Einrichtung nach Anspruoh 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das starre und eine Grenzviinkel*e»stellung zur Wasseroberfläche aufweisende Ruder (4*¹ und/oder 4*)» insbesondere das Ruder (4^f) in das Wasser kippbar angeordnet ist.