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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Die Anwendung elektrischer Motoren zum directen Betriebe des Schiffssteuerruders ist bereits des Oefteren vorgeschlagen, ist aber niemals zu einer praktischen Lösung gediehen.The use of electric motors to directly operate the ship's rudder is already proposed many times, but has never come to a practical solution.

Man hat sich damit begnügt, den zur Steuerung dienenden Dampfmotor mittelst Elektricität einzustellen, ein gemischtes System, welches gewisse Vortheile dadurch bietet, dafs es mechanische Uebertragungsmittel, die allen Arten Beschädigungen ausgesetzt sein können, überflüssig macht, das aber doch nicht als eine allgemeine Lösung der gestellten Aufgabe gelten kann.One has contented oneself with using the steam engine which is used for the control To discontinue electricity, a mixed system which offers certain advantages in that it is mechanical transmission means that can be exposed to all kinds of damage, makes superfluous, but not as a general solution to the task at hand can apply.

Nach vorliegender Erfindung soll die directe Einstellung des Steuerruders durch einen Elektromotor erfolgen, indem der Dampfmotor und sein Hülfsmotor gänzlich vermieden werden. According to the present invention, the direct adjustment of the rudder should be done by a Electric motor are done by avoiding the steam engine and its auxiliary motor entirely.

Einerseits wird hierdurch der Vortheil einer Uebertragung von irgend einem Punkt des Schiffes vermittelst der elektrischen Leitung ermöglicht, während andererseits die Dampfleitungen und alle Unbequemlichkeiten fortfallen, die durch die Anwendung eines weit von den Kesseln aufgestellten Dampfmotors verursacht werden.On the one hand, this increases the advantage of a transfer from any point of the Ship by means of the electrical line, while on the other hand the steam lines and all the inconveniences caused by the use of a steam engine placed far from the boilers are eliminated will.

Die Vorbedingungen, um die elektrische Einstellung zu erzielen, sind folgende:The preconditions for achieving the electrical adjustment are as follows:

ι. Vollständige Beherrschung der Bewegungen des Elektromotors, der das Steuerruder bewegt.ι. Complete mastery of the movements of the electric motor that controls the rudder emotional.

2. Sofortiges Anhalten, sobald das Steuerruder in der Stellung angekommen ist, die es einnehmen soll.2. Stop immediately as soon as the rudder is in the position it is in should take.

3. Selbsttätiger Rückgang des Steuerruders in seine ' Stellung, wenn dasselbe unter dem Einflufs der Schiffs- oder Wasserbewegung aus seiner Stellung gebracht sein sollte.3. Automatic return of the rudder to its' position when the same is below the Should be brought out of its position by the influence of the movement of the ship or the water.

Diese Vorbedingungen werden durch die vorliegende Einrichtung vollständig erfüllt, die auf der Verbindung eines kleinen. Hülfsmotors mit dem Hauptmotor und eines Stromwenders — eines Rheostaten —, dessen Bewegungen zu gleicher Zeit von den beiden Motoren abhängen, beruhen.These prerequisites are fully met by the present facility, which on the connection of a small one. Auxiliary motor with the main motor and a commutator - a rheostat - whose movements depend on the two motors at the same time, are based.

Die vorliegende Einrichtung umfafst:The present facility includes:

a) Eine durch Hand zu bewegende Einstellvorrichtung A, die mit einer den verschiedenen, dem Steuerruder zu ertheilenden Stellungen entsprechenden Anzahl von Contacten versehen ist, und einem im Handbereich des Steuernden liegenden, isolirten Hebel, der den positiven Pol mit irgend einem der Contacte in Berührung bringt. .a) A manual adjustment device A, provided with a number of contacts corresponding to the various positions to be given to the rudder, and an insulated lever within the hand of the pilot, which contacts the positive pole with any of the contacts brings. .

b) Einen ebenfalls mit der Einstellvorrichtung entsprechenden Contacten ausgerüsteten Empfänger B, dessen Contactstange C vermittelst der Schraube J und der Räder H, F¹, F mechanisch mit dem Hauptmotor M verbunden ist, der das Steuerruder bewegt. b) A receiver B, also equipped with contacts corresponding to the setting device, whose contact rod C is mechanically connected to the main motor M by means of the screw J and the wheels H, F ¹ , F , which moves the rudder.

c) Einen elektrischen Hülfsmotor M¹, der durch einen oder mehrere mittelst elektromagnetischer Relais R¹ R² oder anderer Mittel elektrisch oder mechanisch betriebene Stromwender bethätigt wird, welcher Hülfsmotor den Rheostaten E des Hauptmotors vermittelst einer Differentialtriebfolge mit konischen Rädern D treibt und auch durch ein mit dem Haupt-c) An electric auxiliary motor M ¹ , which is operated by one or more means of electromagnetic relays R ¹ R ² or other means electrically or mechanically operated commutators, which auxiliary motor drives the rheostat E of the main motor by means of a differential drive sequence with conical wheels D and also through a with the main

motor M verbundenes Getriebe G in Bewegung gesetzt wird.motor M connected gear G is set in motion.

Der Strom, welcher durch die Handstellvorrichtung A und den Empfänger B geht, hat lediglich den Zweck, die Relais i?¹ und R'² zu bethätigen, d. h. den Stromkreis im Inductor des Motors M¹ zu öffnen und zu schliefsen.The current that goes through the manual control device A and the receiver B has only the purpose of relays i? ¹ and R ' ² to operate, ie to open and close the circuit in the inductor of the motor M ^1.

Die Erregung der Motoren M und M¹ ist .eine unabhängige, sie erfolgt in Nebenleitung aus der Stromquelle selbst und ist in der Zeichnung nicht weiter dargestellt.The excitation of the motors M and M ¹ is .ein independent, it takes place in a secondary line from the power source itself and is not shown in the drawing.

Sobald der Hebel A¹ des Stromwenders A aus der Ruhestellung auf eins der Strom schlufsstücke d¹ verschoben wird, wie^ dies die Figur zeigt, geht der Strom des positiven Pols der Stromquelle durch den Draht i¹, 2¹ nach dem ganz aus Metall bestehenden Sector, welcher mit dem Hebel A¹ immer in Berührung ist, und gelangt durch letzteren zu einem der Stromschlufsstücke a². Dieses Stromschlufsstück ist wie die neben ihm befindlichen durch einen Draht 1, 2 mit dem entsprechenden Stromschlufsstück am Empfänger B verbunden, welcher hierdurch mit dem positiven Pol der Elektricitä'tsquelle in Verbindung steht. Von b² gelangt der Strom zur leitenden Stange C, welche durch den Draht 3,4 mit dem Relais R¹ verbunden ist.As soon as the lever A ^{1 of} the commutator A is moved from the rest position to one of the current circuit pieces d ¹ , as shown in the figure, the current of the positive pole of the power source goes through the wire i ¹ , 2 ¹ to the one made entirely of metal Sector, which is always in contact with lever A ¹ , and passes through the latter to one of the electrical circuit pieces a ² . This Stromschlufsstück is like the one located next to it by a wire 1, 2 connected to the corresponding Stromschlufsstück on the receiver B , which is thereby connected to the positive pole of the electricity source. From b ² the current passes to the conductive rod C, which is connected to the relay R ¹ by the wire 3, 4.

Dieses magnetische Relais wird dann erregt, schliefst seinen Anker und stellt die entsprechenden Stromschlüsse her, welche in der Zeichnung durch kleine Quadrate kenntlich gemacht sind. Der durch das Relais gegangene Strom kehrt in den Leitungsdrähten 5, 6 zum negativen Pol der Elektricitä'tsquelle zurück. Das einmal magnetisch gemachte Relais R¹ läfst den von der Elektricitätsquelle ausgehenden Strom durch den Stromerreger des Hülfsmotors M¹ hindurchgehen. Das Schema zeigt den vom Strom verfolgten Weg. Vom positiven Pol der Stromquelle geht der Strom durch die Leitungsdrähte 7, 8, den Stromwender des Relais, die Leitungsdrähte 9, 10, 11 nach dem Stromerreger des Motors Af¹, aus welchem er durch die Drähte 12, 13 und 14 tritt, um von Neuem durch den Stromwender des Relais zu gehen und durch 6 zum negativen Pol der Elektricitätsquelle zuzückzukehren.This magnetic relay is then energized, closes its armature and establishes the corresponding current connections, which are indicated in the drawing by small squares. The current that has passed through the relay returns in the lead wires 5, 6 to the negative pole of the electricity source. Once the relay R ^{1 has been made} magnetized, the current emanating from the electricity source can pass through the current exciter of the auxiliary motor M ^1. The scheme shows the path followed by the current. From the positive pole of the power source, the current goes through the lead wires 7, 8, the commutator of the relay, the lead wires 9, 10, 11 to the current exciter of the motor Af ¹ , from which it passes through the wires 12, 13 and 14 to from Go through the commutator of the relay again and return through 6 to the negative pole of the electricity source.

Der vom Strom durchflossene Motor M¹ kommt in Drehung, die, wie weiter unten ersichtlich, den Hauptmotor M in Umdrehung versetzt und demzufolge das Steuerruder verstellt. Es ergiebt sich also, dafs durch Verstellung des Hebels A¹ unter Vermittelung des Motors M¹ der Hauptmotor für das Steuerruder in Umdrehung versetzt wird. The motor M ¹ through which the current flows begins to rotate, which, as can be seen further below, sets the main motor M in rotation and consequently adjusts the rudder. The result is that the main motor for the rudder is set in rotation by moving the lever A ¹ through the action of the motor M ^1.

Die Welle des Motors Ai¹ versetzt durch ein Differentialrädergetriebe D den Contactcommutator E in Umdrehung, welcher vom Strom des Hnnptmotors durchflossen wird. Das Rädergetriebe besteht in der Hauptsache aus einem, Zahnrad g¹, welches vom Stirnrad G Antrieb erhält. Seitlich und innen am Radkörper sitzen zwei Achsen, auf welchen sich die beiden gleich grofsen Kegelräder g² g'² drehen können. Letztere greifen in zwei unter sich gleich grofse Kegelräder g³ g-⁴ ein.. Rad g³ ist auf die Achse des Motors Ai¹, Rad g* dagegen auf die Welle des Stromwenders E aufgekeilt. Hauptrad g^l sitzt lose auf der Welle von Af¹. Wenn daher Rad g¹ stillsteht und: Rad g³ allein durch den Motor Ai¹ Antrieb erhält, so wird sich Rad g* entgegengesetzt zum Rade g³ mit derselben Geschwindigkeit drehen. ■The shaft of the motor Ai ¹ sets the contact commutator E in rotation through a differential gear drive D, through which the current of the main motor flows. The gear train consists mainly of a, gear g ¹ , which receives drive from the spur gear G. On the side and inside of the wheel body there are two axles on which the two equally large bevel gears g ² g ' ^{2 can} turn. The latter engage in two equal among themselves grofse bevel gears g ³ g ⁴ g ³ is a wheel .. g to the axis of the motor Ai ^1, * on the other hand wheel keyed on the shaft of the commutator E. Main wheel g ^l sits loosely on the shaft of Af ¹ . If, therefore, wheel g ^{1 is} stationary and: wheel g ^{3 is driven} solely by the motor Ai ¹ , then wheel g * will rotate in the opposite direction to wheel g ³ at the same speed. ■

Wird dagegen Rad g¹ durch das Rad G in der einen ioder anderen Richtung in Umdrehung versetzt, so wird die Drehbewegung des Rades g^l im Verhältnifs zum Rad g³ beschleunigt oder verzögert.If, on the other hand, wheel g ¹ is set in rotation by wheel G in one direction or the other, the rotational movement of wheel g ^{l is} accelerated or decelerated in relation to wheel g ^3.

Die vom Rad g^l und dem Rad g³ gemeinsam hervorgerufene Bewegung kann also auf das Rad g* eine zur Drehung der Achse des Motors Ai¹ gleiche oder entgegengesetzte, oder gar keine Bewegung hervorrufen.The movement produced jointly by wheel g ^l and wheel g ³ can therefore produce a movement on wheel g * which is the same or opposite to the rotation of the axis of motor Ai ¹ , or no movement at all.

Andererseits wird das Zahnrad G unmittelbar vom Motor mittelst der Kegelräder FF¹ in Umdrehung versetzt.On the other hand, the gear wheel G is set in rotation directly by the motor by means of the bevel gears FF ^1.

Aus dieser Anordnung ergiebt sich, dafs die Drehung der Achse des Stromwenders E aus der Verbindung der Drehbewegungen des Hülfsmotors M^[ und des Hauptmotors M entsteht und von diesen beiden Drehbewegungen abhängig ist.From this arrangement it follows that the rotation of the axis of the commutator E results from the connection of the rotary movements of the auxiliary motor M ^[ and the main motor M and is dependent on these two rotary movements.

Ist demnach der Motor Af¹ durch Verstellung des Hebels A¹ am Stromwender in Umdrehung versetzt und steht der Hauptmotor still, so nimmt der Motor Ai¹ die Achse des Stromwenders E durch das Differentialrä'dergetriebe in umgekehrter Richtung mit. Sowie der Hebel des Stromwenders aus seiner Ruhestellung herausgegangen ist, tritt der vom positiven Pol der Elektricitätsquelle kommende Strom durch die Drähte 15, 16, 17 in den Anker des Motors M über und geht durch 18 zum Stromwender E zurück, dessen einen Stromanschlufs er durchströmt, um dann nach Durchgang durch einen Theil des Rheostaten durch 19 zum negativen Pol zurückzukehren.If the motor Af ¹ is therefore set in rotation by adjusting the lever A ¹ on the commutator and the main motor is at a standstill, the motor Ai ^{1 takes} the axis of the commutator E with it in the opposite direction through the differential gear. As soon as the lever of the commutator has moved out of its rest position, the current coming from the positive pole of the electricity source passes through the wires 15, 16, 17 into the armature of the motor M and goes back through 18 to the commutator E , whose one power connection it flows through, only to return to the negative pole after passing through part of the rheostat through 19.

Motor M setzt sich zunächst langsam in Umdrehung, weil der gröfste Theil des Rheostaten des Stromwenders E im Stromkreise liegt. Bei seiner Drehbewegung nimmt der Motor M die Pinne des Steuerruders mit und sucht dieselbe in geeigneter Richtung umzustellen. Zu gleicher Zeit setzt der Motor M die Räder FF¹, das Zahnrad G und das Rad g¹ in Umdrehung. Er sucht also nach dem Vorangegangenen die Drehbewegung der Achse des Stromwenders E zu neutralisiren. Gleichzeitig hiermit besteht die Wirkung des Motors M darin, unter Vermittelung der Räder H und der Schraube ohneMotor M starts rotating slowly because most of the rheostat of commutator E is in the circuit. When it rotates, the motor M takes the tiller of the rudder with it and tries to move it in a suitable direction. At the same time, the motor M sets the wheels FF ¹ , the gear wheel G and the wheel g ¹ in rotation. So he seeks to neutralize the rotary motion of the axis of the commutator E according to the preceding. Simultaneously with this, the action of the motor M consists in being mediated by the wheels H and the screw without

Ende J die Stange C des Empfängers zu verstellen. Er verstellt sie auch so lange, bis der isolirende Stromschlufs c dem Stromschlufsstück b'² gegenüber steht. In diesem Augenblick kann der Strom nicht mehr aus dem Stromschlufsstück b'² in die Stange C und das Relais R¹ übertreten. Das Relais R¹ giebt dann seinen Anker frei und unterbricht den Strom des Hülfsmotors M¹, welcher zum Stillstand gelangt. Der fortwährend gespeiste Hauptmotor M setzt seine Bewegung fort, und da er dann nur noch allein das Zahnrad g¹ und das Differentialrädergetriebe in Umdrehung versetzt, so führt er den Stromwender E in entgegengesetzter Richtung zur vorherigen, vom' Motor M¹ herrührenden Drehrichtung zurück. Der sich weiter drehende Stromwender E schaltet nach und nach seinen Rheostaten wieder ein; die Drehbewegung des Motors M wird allmälig geringer und hört vollständig auf, wenn das verstellbare Stromschlui'sstück zur Ruhe gelangt ist.End J to adjust the rod C of the receiver. He also adjusts it until the isolating current circuit c is opposite the current circuit piece b ' ^2. At this moment, the current can no longer pass from the Stromschlufsstück b ' ² in the rod C and the relay R ^1. The relay R ¹ then releases its armature and interrupts the current of the auxiliary motor M ¹ , which comes to a standstill. The continuously fed main motor M continues its movement, and since it then only sets the gear g ¹ and the differential gear in rotation, it returns the commutator E in the opposite direction to the previous direction of rotation originating from the motor M ^1. The commutator E , which continues to rotate, gradually switches its rheostat on again; the rotary movement of the motor M gradually decreases and stops completely when the adjustable Stromschlui'sstück has come to rest.

Die Bewegung des Hauptmotors hängt also in der Hauptsache von der Bewegung des Hülfsmotors ab. Letzterer sucht den Stromwender E immer in Drehung zu versetzen, um den Rheostaten auszuschalten und demzufolge die Geschwindigkeit des Hauptmotors zu beschleunigen, während dieser wiederum den Stromwender E immer nach rückwärts zu schieben, den Rheostaten wieder einzuschalten und demzufolge sich zu verlangsamen und selbst zum Stillstand zu bringen sucht. Es findet also beständig ein Ausgleich zwischen der Wirkung des Hülfsmotors M¹ und derjenigen des Hauptmotors statt. Die Geschwindigkeiten beider Motoren suchen sich bis zu dem Augenblick auszugleichen, in welchem der Hauptmotor den Strom des Hülfsmotors unterbricht, indem er das isolirende Stromschlufsstück c dem activen Strornschlufsstück b'² gegenüberstellt. Die Verstellung des Steuerruders wird also genau dann aufhören, wenn die Stellung des Motors M, d. h. des Steuerruders selbst, dem Stromschlufsstück Z)², d. h. der Stellung des Stromschlufshebels A¹ der Einstellvorrichtung entspricht. The movement of the main motor therefore depends mainly on the movement of the auxiliary motor. The latter always tries to set the commutator E in rotation in order to switch off the rheostat and consequently to accelerate the speed of the main motor, while this in turn always pushes the commutator E backwards, to switch the rheostat on again and consequently to slow down and itself to a standstill bring addiction. So there is a constant balance between the action of the auxiliary motor M ¹ and that of the main motor. The speeds of both motors looking up until the moment balance in which the main motor to interrupt the current of the Hülfsmotors by the c isolirende Stromschlufsstück the activen Strornschlufsstück b ^'2 faces. The adjustment of the rudder will stop exactly when the position of the motor M, ie of the rudder itself, corresponds to the power connection piece Z) ² , ie the position of the power connection lever A ^{1 of} the setting device.

Die Figur zeigt eine mechanische Verbindung zwischen jeder Motorstellung (d. i. dem Steuerruder) in jeder Stellung der Contactstange C des Empfängers, d. h. der Einstellvorrichtung selbst. Die Uebertragung ist so berechnet, dafs der zu erhaltende Winkel des Steuerruders genau einem jeden Stromschlufsstück a² und b'² entspricht.The figure shows a mechanical connection between every motor position ( ie the rudder) in every position of the contact rod C of the receiver, ie the adjustment device itself. The transmission is calculated so that the angle of the rudder to be obtained is exactly to each electrical circuit a ² and b ' ² corresponds.

Der Hauptwerth des Erfindungsgegenstandes liegt darin, dafs die Zahl der Umdrehungen, welche der Motor M für das Steuerruder in der einen oder anderen Richtung machen kann, scharf begrenzt ist, weil dieser Motor mit dem Steuerruder mechanisch verbunden ist, welches sich nur um einen gegebenen gröfsten Winkel drehen kann. Es besteht also eine Verbindung zwischen jeder der Stellungen des Steuerruders und. jeder der Stellungen des Empfängers B und demzufolge der Einstellvorrichtung. The main value of the subject of the invention lies in the fact that the number of revolutions which the motor M can make for the rudder in one direction or the other is sharply limited, because this motor is mechanically connected to the rudder, which is only a given greatest Angle can rotate. So there is a connection between each of the positions of the rudder and. each of the positions of the receiver B and consequently of the adjustment device.

Wird für die Rechts- und Linksbewegungen die ganze Anlage doppelt angeordnet, so erhält die Einstellvorrichtung A zwei Gruppen von Stromschlufsstücken für Steuerbord und Backbord. Das Gleiche ist mit dem EmpfängerB der Fall. Die Relais zur Inbetriebsetzung des -Hülfsmotors sind ebenfalls doppelt (R¹ R'²) angeordnet, um den Motor in beiden Richtungen anzulassen. Der Com'mutatorrheostat E ist dann ebenfalls in zwei symmetrische Hälften getheilt.If the entire system is arranged twice for the right and left movements, the setting device A receives two groups of power supply pieces for starboard and port. The same is the case with receiver B. The relays for starting the auxiliary motor are also arranged twice (R ¹ R ' ² ) to start the motor in both directions. The commutator rheostat E is then likewise divided into two symmetrical halves.

Die gekennzeichnete Anlage bietet demnach eine vollständige Beherrschung des Ruders. Sobald letzteres in die auf der Handeinstellung angegebene Lage gelangt ist, hört seine Bewegung auf.The marked system therefore offers complete control of the rudder. As soon as the latter has reached the position indicated on the hand setting, it stops moving on.

Nähme man an, dafs der Motor M seine Bewegung fortsetzte, so würde der Contact c den Stromzuführungscontact &² passiren, der Strom aus der Quelle würde in den Elektromagneten des Relais R'² geleitet werden und der Stromerreger M¹ würde sich in umgekehrtem Sinne in Umlauf setzen; er würde dann im umgekehrten Sinne den Hebel des Rheostaten E bewegen, die Bewegung des Hauptmotors umkehren und ihn auf diese Weise auf den Nullpunkt zurückführen.If one were to, that the motor M is continued its movement, the contact would c the current supply Contact & ² pass through, the current from the source would be ^'2 fed to the electromagnet of the relay R and the current excitation M ¹ would be in a reverse sense in Set circulation; he would then move the lever of the rheostat E in the opposite direction, reverse the movement of the main motor and in this way bring it back to the zero point.

Sollte Wellenschlag oder irgend eine andere Einwirkung das Ruder über die gewünschte Einstellung hinausbringen und damit in Zusammenhang den Stromerreger M, Schraube / und Stange C, so setzt sich der Hülfsmotor M¹ in Bewegung, um dies zu corrigiren, und veranlafst den Hauptmotor und das Ruder selbst, genau diejenige Stellung einzunehmen, die ihm zugedacht war.Should wave action or any other effect bring the rudder beyond the desired setting and, in connection with it, the current exciter M, screw / and rod C, the auxiliary motor M ^{1 is set} in motion to correct this and causes the main motor and the rudder himself to take exactly the position that was intended for him.

Das unmittelbare Anhalten des Ruders wird durch Kurzschlufs des Stromerregers M auf bekannte oder irgend beliebige Weise herbeigeführt. The immediate stopping of the rudder is brought about by short-circuiting the current exciter M in a known or any other way.

Claims

Patent Claims:

i. A system for controlling electric motors, which are intended to be used to adjust a ship's rudder or other apparatus with certain limited movements by combining a manual setting and a current receiver equipped with contacts with one or several commutators controlled by electromagnetic relays or other means, which the closure or the interruption of the circuit in the inductor of a Auxiliary electric motor, as well as bring about the reversal of its current, this auxiliary motor in turn by means of a differential

The drive sequence with conical wheels drives a resistance commutator, which controls the current of the main motor, which through mechanical power transmission actuates the differential drive sequence on the one hand and the contact rod (C) of the receiver on the other.
Plant according to claim 1, characterized by the combination of an auxiliary motor with a main motor and with a drive wheel sequence of conical wheels, which work together in such a way that the movement of the small motor always corrects the deviations of the main motor by forcing the latter to decrease when it reaches the has exceeded the position to be assumed by him and the rudder, the speed of the main motor itself remaining constant as soon as the equilibrium between the movements imparted to the differential drive wheel sequence by this motor and the movement imparted by the auxiliary motor is brought about.
An embodiment of the system according to claims 1 and 2, characterized in that the commutators controlled by means of magnetic relays or other means bring about a sudden stop of the auxiliary motor by short-circuiting its inductors and consequently stopping the main motor connected to it.

1 sheet of drawings.