NO145051B - Omstyringsinnretning for rorpropellere, vannjet- eller andre fremdriftsinnretninger for skip - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en omstyringsinnretning som angitt i

hovedkravets innledning.

Omstyringsinnretninger av denne type, med hvilke endringer

av hovedfartsretningen fra forover til akterover skjer ved hjelp av roranlegg, f.eks. ved svingning av en rorpropeller,

er kjent. Vanligvis arbeider disse også tilfredsstillende. Allikevel er forbedringer nyttige, spesielt for brukere som

bare er vant til vanlige roranlegg for hvilke en omstyring av hovedfartsretningen ikke er mulig. For omstyring fra fart forover til fart akterover og omvendt må f.eks. ved kjente rorpropellere, hva styreinnretningen angår, undervannsdelen svinges 180°. Dersom styreinnretningen f.eks. er ét håndratt,

må dette, avhengig av utvekslingen mellom håndratt og rorpropeller, dreies 3 - 20 ganger i én retning for å oppnå den ønskede skyvkraftomstyring. Spesielt under manøvrering i trange farvann hvor skipet bare må forskyves noen få meter eller centimeter, er riktignok rorporpelleren andre fremdrifts-

og styreanlegg overlegen, men den krever allikevel et visst kraftforbruk og oppmerksomhet. Dessuten kan der oppstå vanskeligheter ved den innbyrdes innstilling av styreinnretningen og roranviseren. Dersom omstyring av hovedfartsretningen ikke foretas med den nødvendige hastighet, kan det for en uøvet bruker oppstå en utilsiktet tverrskyvkraft og en avdrift fra fartsretningen.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å forenkle styringen

ved hjelp av rorpropellere, vannjet-, eller på lignende måte virkende fremdriftsinnretninger for skip, og å gjøre dem driftssikre.

Oppfinnelsen går hovedsakelig ut på å skille styringen

av fartsretningen (høyre, venstre) fra valget av hovedfartsretning (forover, akterover).

Den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen er løst

ved hjelp av en omstyringsinnretning med de i hovedkravet angitte kjennetegnende trekk. Derved kan rorpropelleren, vannjetinnretningen eller en annen skyvkraftfrembringende innretning fra styrehuset omstyres en vinkel på 180° ved hjelp av en velgerbryter for hovedfartsretningen (forover, akterover), uavhengig av den øvrige styring.

En spesielt fordelaktig og enkel omstyringsinnretning

har de i krav 2 angitte kjennetegnende trekk.

For at også den innbyrdes dreieretning mellom styreinnretningen og rorbevegelse- og/eller fartsretningsanviseren skal kunne endres ved hjelp av velgerbryterinnretningen for hovedfartsretningen, er omstyringsinnretningen ifølge oppfinnelsen videreutviklet og oppviser de i krav 3 angitte kjennetegnende trekk.

For å forhindre at skyvkraftfrembringningsinnretningen skal frembringe en skadelig sideskyvkraft ved omstyring av fartsretningen, kan oppfinnelsen være utformet ifølge krav 4. For at der alltid skal finnes en nødvendig ytelsesreserve for rask omstyring av fartsretningen uten å måtte utforme den aktuelle drivmotor tilsvarende stor, oppviser oppfinnelsen fortrinnsvis de i krav 5 angitte kjennetegnende trekk, mens krav 6 beskriver en enkel og derfor billig utførelsesform.

For å garantere sikker funksjon av hele maskinanlegget under omstyring uten at brukernes oppmerksomhet ledes bort fra omgivelsene, kan oppfinnelsen fortrinnsvis oppvise de i krav 7 angitte kjennetegnende trekk. Det samme formål tjener en utførelsesform ifølge oppfinnelsen med de i krav 8 angitte kjennetegnende trekk.

Utførelsesformen ifølge krav 9 og 10 tjener til å forenkle manøvreringen.

En ytterligere fordelaktig utførelsesform er beskrevet

i krav 11.

Oppfinnelsen er av spesiell betydning for skip eller lignende med flere skyvkraftfrembringehde innretninger, som f.eks. dobbeltanlegg med rorpropellere. Begge rorpropellere styres synkront fra en styreinnretning. Omstyres det ved hjelp av en velgerbryter for hovedfartsretningen, kan det benyttes en kobling som ved skifte av hovedfartsretning gir motsatte dreieretninger for de to rorpropellere. Derved sikres at skipet ikke driver av fra den ønskede fartsretning selv ved ikke fullstendig senket omdreiningstall. Ved hjelp av oppfinnelsen er det mulig å omstyre rorpropelleren raskt og lett en vinkel på 180° og derved endre hovedfartsretningen. For dette formål er der i styrehuset anordnet en velgerbryter for hovedfartsretningen. Dersom hovedfartsretningen endres ved hjelp av denne velgerbryter, dreies rorpropelleren uavhengig av den øvrige rorstillings-styreinnretning en vinkel på 180°

og reverserer derved skyvkraftretningen. Ved omstyring kan det ved hjelp av velgerbryteren kortvarig tilføres høy styre-effekt til den normale styre-effekt, således at en høy syrehastighet oppnås og den ønskede endring av fartsretningen utføres så raskt som mulig. Ved hjelp av velgerbryteren for hovedfartsretningen kan omdreiningstallet og sjaltekoblingen for fremdriftsmaskinen nå knyttes sammen. Ved endring av den ønskede fartsretning blir omdreiningstallet da automatisk senket og propelleren også frakoblet om det ønskes. Skipet forblir da i den ønskede fartsretning uten at en nevneverdig skadelig sideskyvkraft opptrer. Ved hjelp av velgerbryteren kan i tillegg en reversering av den innbyrdes dreieretning av rorinnstillingen, rorpropeller- og fartsretninganvisning utføres. Således er det mulig å oppnå en entydig tilordning mellom rorinnstillingen, skipets fartsretning og fartsretningsanvisning. Da en reversering av den innbyrdes dreieretning mellom forangivélse og rorpropeller er ensbetydende med en ompoling av sammenligningen mellom nominell og virkelig verdi,

er det nå mulig for styringen bare å benytte enkle potensiometre og brokoblinger. For fart forover og for fart akterover benyttes forskjellige potensiometre, av hvilke det bare er nødvendig å benytte en sektor på 180°. Velgerbryteren for forover - akterover ompoler altså ikke bare dreieretningen,

men kobler samtidig til det for den ønskede fartsretning nødvendige potensiometer.

Ved hjelp av oppfinnelsen oppnås ytterligere fordeler. Således kan f.eks. dreieretningen for omstyring, som utløses ved hjelp av fartsretningsvelgerbryteren, velges således at den sammenfaller med dreieretningen av den vertikale aksel for driften av rorpropelleren. Derved kreves mindre styrekrefter. Styre-elementene blir skånet.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene som viser utførelseseksempler på omstyringsinnretninger ifølge oppfinnelsen, og hvor fig. 1 skjematisk viser drivinnretningen for en rorpropeller med en omstyringsinnretning ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser en omstyringsinnretning med en enkeltarm-styring, fig. 3 viser en ytterligere utførelsesform ifølge oppfinnelsen og fig. 4

viser anvendelse av oppfinnelsen i et rorpropeller-dobbeltanlegg. /

I det på fig. 1 viste utførelseseksempel blir en rorpropeller 1 styrt av en nedenfor beskrevet omstyringsinnretning. Rorpropelleren er forsynt med en undervannsdel 2 som bærer propelleren, og som kan svinges ubegrenset 360°. Sving-ningen tilveiebringes av en hydraulisk motor 4 via en styre-leddaksel 3. Den hydrauliske motor mates av et hydraulisk aggregat 5.. Det hydrauliske aggregat inneholder de for dette formål vanlige innretninger, som pumpe, forrådsbeholder, filter, styreventiler og annet, som, da de er kjent, ikke er vist eller uttrykkelig beskrevet. - Dreining av propelleren for frem-bringelse av skyvkraft besørges av en motor 7 eller en annen drivinnretning via en sjaltekobling 6.

Rorpropellerens svingevinkel avføles ved undervannsdelen/; eller ved den hydrauliske motor eller mellom disse ved hjelp av en veksel 8, 9 som kan være en tannhjuls-, kjede- eller annen veksel, og tilføres et styreapparat 18 ved hjelp av potensiometre /10, 11, 12, 13 via ledninger 14, 15, 16, 17. To av

f potensiometrene 10, 11 er registreringsinnretninger for virkelig verdi for etterløpsstyring. Potensiometrene 12, 13 tjener som forangivelsesinnretninger for fartsretningsanviseren.

I styrehuset 19 befinner det seg en fartsretningsanviser 20,

et håndratt 21 for rorforangivelse og en velgerbryterarm 22

for hovedfartsretningen (forover, akterover). Véd hjelp av håndrattet 21 kan rorstillingen, dvs. fartsretningen bare forangis - 90°, og om nødvendig litt mer. Forangivelsen er begren-set ved hjelp av en forangivelsesknast 23 og stoppere 24. Den forahgitte fartsretning blir av et potensiometer 25 (giver for nominell verdi) meddelt styreapparatet 18 via en ledning 26.

VecLhjelp av velgeriuryterarmen 22 kan skipets hovedfartsretning (forover, akterover) .forhåndsinnstilles, idet denne velgerbryterarm trykkes fremover eller bakover. Derved tilsvarer bevegelsesretningen hhv. yelgerbryterarmens stilling skipets fartsretning. Forhåndsinnstillingen skjer ved at en knast 27 påvirker en av to velgerbrytere 28, 29.' Velgerbryterne meddeler den ønskede fartsretning til styreapparatet 18. Ved hjelp av velgerbryterarmen 22 påvirkes også en koblingsknast 30 som virker på en koblingsbryter 31 som styrer sjaltekoblingen 6 via styreapparatet.

Dessuten påvirkes et skyvepotensiometer 32 av velgerbryterarmen 22, hvilket potensiometer forangir det ønskede omdreiningstall til omdreiningstallgiveren 33, forgasseren, brennstoffpumpen e.l. for motoren 7 via styreapparatet. Omdreiningstallet velges via en etterløpsstyring som er anordnet i styreapparatet.

Anordningen er konstruert slik at motoren 7 løper på tom-gang ved vertikal stilling av velgerbryterarmen 22. Koblingsknasten 30 har da koblet ut koblingen 6 via koblingsbryteren 31. Dersom velgerbryterarmen 22 legges forover blir den ønskede fartsretning meddelt styreapparatet 18 via knasten 27 og velgerbryteren 29. I styreapparatet 18 utføres da samtidig forskjellige koblinger. Først kobles det for den ønskede fartsretning bestemte potensiometer 10 - 13 til fartsretningsanviseren 20 og giveren 25 for ønsket rorinnstillings-verdi via et relé 34. Dette skjer idet en ledning 35, som er strukket fra fartsretningsanviseren 20,og ledningen 26,som strekker seg fra giveren 25 for ønsket verdi, forbindes med tilsvarende ledninger 14-17 ved hjelp av det nevnte relé. Dersom den ønskede fartsretning ikke stemmer overens med ror-propellerinnstillingen, blir det hydrauliske aggregat 5 inn-koblet ved hjelp av styreapparatet 18.

I eller på det hydrauliske aggregat er det foruten de ovennevnte elementer for den vanlige rorstillingsstyring også anordnet en som energisamler virkende hydraulisk akkumulator 50. Slike hydrauliske akkumulatorer er i og for seg kjent, hvorfor den ikke behøver å beskrives nærmere. Den i den hydrauliske akkumulator lagrede energi blir bare tilført pumpe-ytelsen når en endring av hovedfartsretningen forangis. På grunn av den i et kort tidsrom tiltrengte styreytelse, kan rorpropellerens. undervannsdel således svinges.meget raskt. En begrensning av 180°-dreiningen skjer via potensLanetrenes 25

og 10 hhv. 25 og 11 koblingsbro. Grenledningen 36 som er av-grenet fra ledningen 26, og som fører til styreapparatet, sørger for at den stadige sammenligning mellom nominell verdi og virkelig verdi av potensiometrene gjennomføres av styre-

apparatet.

Dersom velgerbryterarmen 22 svinges videre blir koblingsbryteren 31 frigitt av koblingsknasten 30 og sjaltekoblingen 6 koblet inn. Ved ytterligere svingning av velgerbryterarmen 22 blir skyvepotensiometeret 32 trukket ut,

hvilket medfører en økning av motorens omdreiningstall. For omstyring av hovedfartsretningen blir velgerbryterarmen 22 ført tilbake, ©erved senkes først motorens omdreiningstall og deretter kobles sjaltekoblingen 6 fra, hvorved propellerens skyvkraft bortfaller. Ved ytterligere tilbaketrekning av velgerbryterarmen kobler knasten 27 inn bryteren 28 og forangir derved i styreapparatet 18 hovedfartsretning akterover. Styreapparatet 18 reagerer på tilsvarende måte ved omkobling av potensiometrene og innkobling av den hydrauliske akkumulator. Rorpropellerens undervannsdel svinges 180°. Da fartsretningsanviseren og rorforangivelsesinnretningen ompoles, er fartsretningen alltid i overensstemmelse med rorforangivelses-innretningens håndratt. Det betyr at dersom rorforangivelses-innretningens håndratt dreies mot høyre, endrer skipets fartsretning seg alltid mot høyre, likegyldig om man ser i retning av baugen eller hekken. På samme måte stemmer også fartsretningsanviseren tilsvarende overens med skipets rorforan-visningsinnretning og fartsretningen.

Den på fig. 1 viste fartsretningsanvisers 20 viser dreier ikke til akterover når hovedfartsretningen kobles til akterover, men viseren angir bare tendensen til svingning til høyre hhv. til venstre ved fart akterover. Prinsipielt er det ved fart akterover også mulig å tilkoble et annet apparat hvis viser viser akterover, eller å benytte et apparat som muliggjør 360<o>,s anvisning.

For styreapparatet 18 benyttes fortrinnsvis i og for seg kjente elektroniske deler. Det er derfor tilstrekkelig å angi den ønskede funksjon. Det er imidlertid overflødig å angi styreapparatets kobling i detalj.

Fig. 2 viser en utførelsesform ifølge oppfinnelsen, hvor håndrattets funksjon for styringsforangivelse er kombinert med velgerbryterarmen 22a. Knasten 51 og velgerbryterne 52, 53 som meddeler styreapparatet hovedfartsretningen, koblingsknasten 54 med koblingsbryter 55 for sjaltekoblingen 6 såvel som skyvepotensiometeret 56 for motorens omdreiningstall-forangivelse er festet på en bærer 38 som er opplagret på en vertikal aksel og kan svinges en vinkel på 180°. Svingebevegelsen begrenses av en stopper 40 og motorstoppere 39, 41. Svingebevegelsen bevirkes ved hjelp av en forangivel^esarm 37. og meddeles styreapparatet 18 fra potensiometeret 25a som fartsforangivelsesinnretning. Velgerbryterarmen 22a med knastene 51, 54 er fremover og bakover utsvingbart opplagret i bæreren 38 ved hjelp av en horisontal aksel 57 og forangir således hovedfartsretningen. Sjalteforløpet tilsvarer det som er beskrevet i forbindelse med fig. 1.

Fig. 3 viser en utførelsesform ifølge oppfinnelsen, hvor en forangivelsesarm 42 er anordnet svingbar en vinkel på-90°

om en horisontal aksel. Ved denne svingebevegelse blir en stang 4 9 som er dreibart og i sin lengderetning forskyvbårt opplagret i et vertikalt lager,beveget opp og ned, hvorved koblingsbryteren 31 og skyvepotensiometeret 32 for omdreiningstall-reguleringen påvirkes. Ved dreining om den vertikale akse

blir dreiegiveren 43 (nominell verdi) dreiet og derved den ønskede fartsretning forangitt. Rorstillingen avføles via dreiegivere 44, 45 (virkelig verdi) og sammenlignet med stil-lingen av dreiegiveren 43 (nominell verdi), hhv. meddelt fartsretningsanviseren 46. Hovedfartsretningen styres'ved hjelp av velgerbryterknasten 47 og velgerbryteren 48.

Dreining av forangivelsesarmen om stangens 49 vertikale akse bevirker via velgerbryterknasten 47 og velgerbryteren 48 at motorens omdreiningstall automatisk senkes, at sjaltekoblingen kobles fra og at rorpropelleren svinges en vinkel på 180° med høy hastighet. Deretter blir sjaltekoblingen igjen automatisk koblet til og omdreiningstallet igjen, øket til den ønskede verdi. Dessuten utføres en ompoling mellom dreie-giverne 43, 44, 45 såvel som fartsretningsanviseren. I dette utførelseseksempel er det i motsetning til de foraiigående eksempler ikke benyttet potensiometre for sammenligningen av virkelig og nominell verdi, men dreiegivere (transmitter). Dreiegivere arbeider såvel etter likestrøm- som vekselstrømprin-sippet. De finnes på markedet og behøver derfor ikke å beskrives nærmere.

Fig. 4 viser anvendelsen av oppfinnelsen på et dobbeltanlegg for rorpropellere. De to rorpropellere 60, 61 blir på kjent måte drevet av drivmotoren 62 via en forgreningsveksel 63. For drift av hver rorpropellers svingebevegelse er der anordnet en hydraulisk motor 64, 65. Omstyringsinnretningen tilsvarer de tidligere beskrevne utførelseseksempler. Det skal bemerkes at rorpropellerens undervannsdeler svinges synkront for normal styring av skipet, mens undervannsdelene svinges kontraroterende for omstyring til en annen hovedfartsretning. Ved dette anvendelsestilfelle er fordelen ved oppfinnelsen spesielt påfallende.

For utførelseseksemplene er det beskrevet elektronisk-hydrauliske styresystemer. Det er naturligvis også mulig å bygge mekanisk-hydrauliske eller mekanisk-elektriske styresystemer i overensstemmelse med oppfinnelsen. Velgerbryterne for forangivelse av hovedfartsretningen sjalter da tilsvarende veksler eller koblinger og bevirker dermed en rask omstyring av rorpropelleren en vinkel på 180° og en omstilling mellom rorpropeller- og fartsretningsanvisning.

Claims (1)

1. Omstyringsinnretning for en svingbar anordning for utvikling av skyvkraft, f.eks. rorpropellere, for styring og fremdrift av skip, hvor styringen er avhengig av en dreining av skyvkraftanordningen om en i det vesentlige vertikal akse, med en anordning for styreinnstilling av fremdrift mot høyre eller venstre, f.eks. styreratt eller styrearm, karakterisert ved at det i tillegg til styre-innstillingsanordningen (21, 37, 42) for fremdrift mot høyre, venstre er anordnet en herav uavhengig velgeromkoblings-anordning (22, 28, 29; 22a, 52, 53; 43, 47, 48), og at både anordningen for styreinnstilling og velgeromkoblingsanordningen tjener til dreining av skyvkraftanordningen om den nevnte akse.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen for styreinnstilling (høyre, venstre) (21, 42) og velgeromkoblingsanordningen (22, 28, 29; 43, 47, 48) for hovedfartsretningen (forover, akterover) virker på en felles drivanordning (4) for dreiebevegelse av skyvkraftan. ordningen via en styrende koblingsanordning (18, 34, 5 og 10 - 13).

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det både for fart forover og for fart akterover er anordnet en sammenligningsanordning for nominell verdi — virkelig verdi for styreinnstillingen (høyre,venstre) (21, 37), og at velgeromkoblingsanordningen (27, 28, 29; 22a, 52, 53) for hovedfartsretningen (forover, akterover) er kombinert med en omkoblingsanordning (34) hvormed den ene sammenligningsanordning for nominell verdi - virkelig verdi, f.eks. for fart forover (10, 25, 25a), kan omkobles til den andre sammenligningsanordning for nominell verdi - virkelig verdi, f.eks. for fart akterover (11, 15, 25a).

4. Innretning ifølge krav 1-3, karakterisert ved at drivanordningen (4, 5) er innrettet for hurtig dreiebevegelse (hurtigstyring), f.eks. ved hjelp av en tilsvarende ventilanordning, for endring av hovedfartsretningen (forover, akterover).

5. Innretning ifølge krav 4, karakterisert ved at det for hurtigendring av hovedfartsretningen (forover, akterover) er anordnet en innkoblbar energilagringsanordning.

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at energilagringsanordningen er en hydraulisk akkumulator (50) .

7. Innretning ifølge krav 1-4, karakterisert ved at velgeromkoblingsanordningen (22, 28, 29) for hovedfartsretningen er kombinert med en bryteranordning (31) for en kobling (6) mellom motoren (7) og skyvkraftanordningen, f.eks. rorpropelleren (1).

8. Innretning ifølge krav 1-4 og 7, Karakterisert ved at velgeromkoblingsanordningen (22) for hovedfartsretningen er koblet til en velgeranordning (32) for motorens turtall.

9. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at en fartsretningsanviser (20) påvirkes av velgeromkoblingsanordningen (22, 28, 29) for hovedfartsretningen.

10. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen (37, 42) for styreinnstilling og velgeromkoblingsanordningen (22å, 52, 53; 43, 47, 48) for hovedfartsretningen er utformet som i to koordinater påvirkbare eller om to akser svingbare enkeltarms-styreanordninger (37, 22a; 42).

11. Omstyringsinnretning for drivanordninger med flere skyv-kraf tanordninger , f.eks. rorpropellere, især for dobbelte drivanordninger, ifølge krav 1-10, karakterisert ved at hver skyvkraftanordning, f.eks. rorpropeller (60, 61) har tilordnet en styrbar separat drivanordning (64,

65) for dreiebevegelse, som for omstyring av hovedfartsretningen (forover, akterover) omkobles til en motsatt dreieretning.