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Insbesondere für Schiffsverstellpropeller und Ruderanlagen bestimmte
Vorrichtung zur Fernsteuerung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fernsteuerung,
d. h. zur Übertragung von Steuerimpulsen von einem Sender an einer Steuerstelle
zu einem oder mehreren Empfängern an einer oder mehreren Einstellstellen durch eine
den Sender und den oder die Empfänger verbindende Leitung für ein Druckmittel.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist besonders zur Fernsteuerung
von Schiffsschrauben mit verstellbaren Flügeln und von Rudermaschinen für Schiffe
bestimmt sowie besonders für solche Maschinen, bei denen es notwendig ist, daßi
der fragliche Maschinenteil nach der Verstellung in seiner eingestellten Lage feststehend
bleibt, und zwar unabhängig von thermischen Veränderungen des Druckmittels oder
der Fernleitung oder von kleineren Undichtigkeiten in dem Fernleitungssystem. Diese
Forderung wird von der Vorrichtung gemäßs der Erfindung erfüllt. Sie zeigt außerdem
gegenüber früher verwendeten Systemen zur Übertragung der Steuerimpulse weitere
Vorteile, z. B., daß die bei Verwendung von starren oder biegsamen mechanischen
Systemen (Teleflexkabel) auftretende große Reibung ganz vermieden wird, und daßi
die Vorrichtung weniger kompliziert und weniger teuer als eine elektrische übertragungsvorrichtung
wird.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gehört derjenigen Gattung an,
bei der der Sender aus einem mit der Leitung verbundenen Druckregelorgan
zur
Veränderung des Druckes in der Leitung, beispielsweise einem Regelventil zum Zuführen
und Ablassen von Druckmittel zu bzw: aus der Leitung, besteht. Das Druckregelorgan
kann zweckmäßig durch eine Feder oder ein ähnliches kraftaufspeicherndes Organ mit
einer von Hand oder automatisch zu betätigenden und in verschiedenen Lagen einstellbaren
Steuervorrichtung verbunden sein, und zwar in solcher Weise, daßi das Druckregelorgan
von dieser Steuervorrichtung in einer Richtung bewegt werden kann, und das Druckregelorgan
ist ferner zweckmäßig mit einem mit der Leitung verbundenen und von dem Druck darin
beeinflußten Rückstellorgan, beispielsweise einer Druckdose, .einer Membran, einem
Kolben od. dgl., verbunden und wird von diesem Organ in der entgegengesetzten Richtung
beeinflußit, wobei das R:ückstellorgan dazu dient, entgegen der Spannung der Feder
öd. dgl. das Druckregelorgan in die Mittellage zurückzubewegen; wenn ein der Einstellung
des Steuerorgans entsprechender Druck in der Leitung erreicht worden ist.
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Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der Empfänger aus einer
mit der Leitung verbundenen und vom Druck darin beeinflußten Betätigungsvorrichtung,
beispielsweise einer Druckdose, einer Membran, einer Manometerrohrfeder oder ähnlichen,
möglichst reibungsfreien Vorrichtung besteht, welche mit einem Regelorgan, z. B.
einem Regelventil, für einen den zu verstellenden Apparat oder Maschinenteil bewegenden
Hilfsmotor verbunden ist und dasselbe in der einen Richtung bewegt, wobei das Regelorgan
durch eine Feder oder ein ähnliches kraftaufspeicherndes Organ mit einer mit dem
Hilfsmotor oder Apparat verbundenen und durch ihn bewegten Rückstellvorrichtung
verbunden ist und von derselben in der entgegengesetzten Richtung bewegt wird, so
daS das Regelorgan .durch diese Vorrichtung in die Mittellage zurückbewegt wird,
wenn der Apparat durch den Hilfsmotor in Übereinstimmung mit der Druckänderung in
der Leitung verstellt worden ist.
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Als Druckmittel kann Luft oder ein anderes Gas oder vorzugsweise eine
leichtflüssige Flüssigkeit, z: B: Drucköl, verwendet werden.
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In der Zeichnung ist die Verwendung des Erfindungsgegenstandes an
einer Schiffsschraube schematisch dargestellt. Der Sender ist mit S und der Empfänger
mit M bezeichnet.
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Der Sender S und auch der Empfänger M weisen einen Druckregler in
der Form einer in einer Druckdose i bzw. 2 angeordneten Membran 3 bzw. ¢ auf. Die
Druckräume dieser Druckdosen sind. miteinander verbunden durch eine lange Leitung
S; die Fernleitung; für ein Druckmittel, z. B. Ö1 oder Druckluft, welches von einer
nicht dargestellten Druckpumpe über einen Druckkessel 6 und eine Leitung 7 einem
Regelventil 8 zugeführt wird, welches durch eine Leitung 9 mit der Leitung 5 in
Verbindung steht. Der Regelkolben io des Ventils 8 ist durch eine Gelenkstange 38
mit Kugelgelenken mit einem gegen die Membran 3 anliegenden Teil ri verbunden, welcher
mittels eines Bügels r2 öd. dgl. mit einer Zugfeder 13 verbunden ist, an deren anderem
Ende eine in einem Lager 1q. drehbar gelagerte Spannschraube 15 vorgesehen ist,
welche mittels eines Handrades 16, eines Handhebels od. dgl. manövriert wird. Die
Membran 3 ist somit durch die mit Bezug auf ihre Spannung einstellbare Feder 13
stets belastet.
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Auch der Druckregler 2, 4 des Empfängers M ist mit einem Regelventil
17 ausgerüstet, dessen Kolben 18 durch eine Gelenkstange 39 mit Kugelgelenken mit
einem Teil ig verbunden ist, welcher in stetiger Berührung mit der Membran q. durch
eine ähnliche Zugfeder 2o gehalten wird, die zwischen einem mit dem Teil ig verbundenen
Bügel 22 und einem bei 23 gelagerten Hebel 24 eingespannt ist. Das Ventil 17 regelt
in bekannter Weise den Zu- und Abfluß. eines Druckmittels, beispielsweise Drucköl,
zu bzw. von einem hydraulischen Hilfsmotor mit Differentialkolben 25. Die Druckpumpe
ist mit 26 und der Ölbehälter mit '27 bezeichnet. Der Hilfsmotorkolben 25 ist durch
eine Gelenkstange 28 mit dem einen Arm des Hebels 24 verbunden, dessen anderer Arm
2,9 mit einer in der Nabe der Schiffsschraube 30 verlegten Vorrichtung zur
Verstellung der beweglichen Schraubenflügel verbunden ist und diese Vorrichtung
betätigt.
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Die Membranen 3 und 4 werden zweckmäßig gleich groß ausgeführt, so
daß die Federn 13 und 2o, welche dem in der Fernleitung 5 herrschenden, auf
die Membranen wirkenden Druck das Gleichgewicht halten, dieselben Abmessungen erhalten,
die im übrigen so gewählt sind, daß die Verlängerung der Federn im Verhältnis zur
wirksamen Hublänge des Regelkolbens io bzw. 18 groß wird.
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Es sei angenommen, daß der Druck sowohl auf beiden Membranen wie im
Drucksystem des Hilfsmotors wirksam ist und däß alle Teile die in der Zeichnung
dargestellten Lagen einnehmen. Der mit der Feder 13 verbundene Zeiger 31
und auch der am Verbindungsstück der Feder 2o mit dem Hebel 24 angebrachte Zeiger
32 zeigen auf die Nullstriche der Skalen 33 bzw. 34. Bei dieser Lage sind die Schraubenflügel
so eingestellt, darß sie keine Antriebswirkung auf das Schiff ausüben.
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Wird das Handrad 16 und damit auch die Spannschraube 15 in Richtung
für Vorwärtstrieb gedreht, so wird die Feder 13 gespannt. Der infolgedessen vom
Teil i i auf die Membran 3 ausgeübte Druck überwindet den auf der anderen Seite
der Membran wirkenden Flüssigkeitsdruck, und der Regelkolben io bewegt sich nach
links und öffnet die Flüssigkeitszufuhr aus der Leitung 7 durch die Leitung 9 zur
Fernleitung 5. Hierdurch wird der Druck auf die Membran 4 des Empfängers erhöht,
so daß- sich diese Membran unter Überwindung des Druckes der Feder 2o gegen dieselbe
nach rechts bewegt. Infolgedessen wird der Regelkolben 18 nach rechts verschoben
und öffnet für die Zufuhr von Drucköl aus der Pumpe 26 und der Leitung 2i durch
die Leitung 35 zu dem Raum an der rechten Seite des Differentialkolbens 25 des Hilfsmotors,
dessen linke Seite durch die Leitung 26 ebenfalls unter dem Pumpendruck steht, so
daß der Kolben 25 sich nach
links bewegt und dabei den Hebel 24
in derselben Richtung mitnimmt, während der Hebelarm 29 sich nach rechts bewegt,
wodurch die Schraubenflügel für Vorwärtstrieb umgestellt werden. Durch die Bewegung
des Hebelarms 2,4 nach links wird aber auch die Feder 2o stärker gespannt, und zwar
bis die Spannung der Feder 2o gleich groß wird wie die der Feder 13 und somit den
erhöhten Druck auf die Membran d. überwinden und die Membran nach links in die Mittellage
zurückbewegen kann. Hierdurch wird der Regelkolben 18 in seine Ausgangslage zurückbewegt,
in welcher die Zu- und Abfluß.öffnungen des Hilfsmotors geschlossen sind. Der Hilfsmotor
und die Schraubenflügel haben nun neue Lagen eingenommen, in denen sie gesperrt
sind. Auch der Regelkolben zo des Senders ist infolge des zunehmenden Druckes in
der Fernleitung in der Zwischenzeit nach rechts zurückverschoben und schließlich
in seine Ausgangslage zurückbewegt worden, d. h. in diejenige Lage, wo der Zufluß
von Druckmittel zur Fernleitung ganz abgesperrt ist.
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Senkt man dagegen mittels des Handrads 16 die Spannung der Feder 13
des Senders, so entspricht dies einer Drucksenkung in der Fernleitung 5, da der
in dieser Leitung herrschende Druck die Membran 3 nach rechts verschiebt, so daß
der Regelkolben zo den Ablauf für Druckflüssigkeit aus der Fernleitung öffnet. Die
Spannung der Feder 2o des Empfängers wird entsprechend vermindert, weil der verminderte
Druck in der Druckdose 2 es der Feder 2o gestattet, den Regelkolben 18 des Empfängers
nach links zu bewegen, wodurch der Hilfsmotorkolben 25 und der Hebelarm 2,4 nach
rechts bewegt werden, bis die Spannung der Feder 2o um so viel vermindert worden
ist, daß: der zurückgebliebene Druck in der Druckdose 2 den Kolben 18 in
die Mittellage zurückbewegen kann. Hierbei hat sich der Hebelarm 29 nach links bewegt,
wodurch die Schraubenflügel für Rückwärtstrieb umgestellt worden sind.
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Wie ersichtlich, entspricht also der Druck in der Fernleitung stets
dem von der Feder 13 des Senders auf die Membran 3 ausgeübten Druck, welcher hierdurch
einem bestimmten Steigungswinkel der Schraubenflügel entsprechen wird. Diesen Umstand
kann man benutzen, um an gewünschten Stellen in dem Schiff Anzeigen der vom Sender
gegebenen Steuerimpulse zu erhalten, indem man an diesen Stellen mit der Fernleitung
verbundene Manometer 37 oder andere Druckanzeiger einrichtet, «-elche mit solchen
Skalen versehen werden können, daß sie die Einstellung des Senders bzw. die Einstellung
der Schraubenflügel oder des sonst vom Hilfsmotor des Empfängers verstellten Maschinenteils
direkt anzeigen.
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Abgesehen davon, daß die beschriebene Vorrichtung somit eine wirksame
Umstellvorrichtung für einen Maschinenteil, z. B. eine verstellbare Schiffsschraube,
und eine bequemeAnzeigevorrichtung für die jeweilige Lage desselben bildet, so hat
die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch den großen Vorteil, daß der verstellte
Maschinenteil nach der Verstellung in der neuen Lage gesperrt wird, und zwar unabhängig
von thermischen Veränderungen oder Lecken in der Fernleitung. Würde nämlich z. B.
durch eine Temperatursenkung in denjenigen Räumen, durch welche die Fernleitung
sich erstreckt, oder dadurch, daß die Fernleitung aus irgendeinem Grunde etwas undicht
wird, in der Fernleitung eine Drucksenkung stattfinden, so wird diese sofort dadurch
kompensiert, daß, der Ventilkolben ro verschoben wird und mehr Druckflüssigkeit
in die Leitung einströmen läßt. Eine bestehende Lecklage kann somit nur eine unbeträchtliche
Verminderung des Druckes in der Druckdose 2 und eine dadurch verursachte unbeträchtliche
Verminderung der Spannung der Feder 2o und eine Verschiebung der Schraubenflügel
in Richtung von vorwärts auf rückwärts zur Folge haben, welche aber so unbeträchtlich
wird, daß sie keine praktische Bedeutung hat.
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Die oben beschriebene Vorrichtung ist nur ein Beispiel einer Ausführungsforte,
welche sich besonders für Schiffsschrauben eignet. Statt die Druckflüssigkeit für
den Hilfsmotor des Empfängers einer besonderen Druckpumpe 26 zu entnehmen, kann
man für die Zufuhr von Druckflüssigkeit zum Regelventil 17 und aus diesem zum Hilfsmotor
des Regelventils 17 mit der Fernleitung 5 verbinden, so daß man Druckflüssigkeit
fütr den Hilfsmotor aus dieser Leitung erhält, welche in diesem Fäll entsprechend
stärker bemessen wird.
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Als Beispiel der Verwendung der Vorrichtung zum Fernanzeigen kann
erwähnt werden, daß dieselbe zur Übertragung von Anzeigen von dein Steuerhebel einer
Turbine an eine Schalttafel verwendet werden kann, wobei der Sender an den Turbinensteuerhebel
verlegt wird, so daß er von diesem betätigt werden kann. Die Vorrichtung kann auch
als Maschinentelegraph benutzt werden, um Anzeigen über die Drehzahl od. dgl. der
Maschinen aus dem Maschinenraute zur Kommandobrücke zu übertragen.