[Patentanmeldung] [Bezeichnung der Erfindung:]
Bygsteuerw ehtung für einen Sc yfoverfesnd
[Boschreibung]
Die Erfindung betrifft eine Bugsteuervorrichtung für einen Schubverband, bei dem ein motorgetriebenes Schubboot und mindestens ein Leichter vorgesehen sind, von denen einer ein vorderer Leichter ist, und jeder Leichter einen gleichen Bug und ein bugangepasstes Heck aufweist, die mittels einer Koppeleinrichtung im wesentlichen starr miteinander verbunden sind.
[Stand der Technik]
Bei der Schubschifffahrt handelt es sich um eine besonders effektive Betriebsform der Binnenschifffahrt, bei der meist mehrere unbemannte Kähne, sog. Schubleichter oder Prahme zu einem mehr oder weniger starren Schiffsverband (Schubverband) zusammengefasst und von einem motorgetriebenen Schubboot geschoben und gesteuert werden.
Die aus der Praxis bekannten Schubboote besitzen eine meist gedrungene Pontonform mit breiter Stirn und vorgesetzten Schubschultern als Lager für den Leichter. Die sog. Schubleichter sind meist einfach gehaltene Stahlkonstruktionen in pontonförmiger Selektionsbauweise mit Schubschultern.
Die wirtschaftlichen Vorteile eines Schubverbandes liegen in der kleinen Besatzungszahl, den niedrigen Baukosten der Leichter bei großer Tragfähigkeit, der weitgehenden Typisierung und der hohen Flexibilität bei der Zusammenstellung der Schubverbände, insbesondere der Unabhängigkeit des Antriebsfahrzeugs vom Lastträger beim Be- und Entladen.
Schwierigkeiten entstehen beim Manövrieren in Kuπ enfahrten, beim Wenden in engen Hafenbecken, oder beim Ausweichen entgegenkommender Fahrzeuge. Bei Kuπ enfahrten muss die Geschwindigkeit stark reduziert werden, was insbesondere bei Bergfahrten eine Vergeudung von Antriebsenergie bedeutet.
Zur Verbesserung der Manövrierfähigkeit eines Schubverbandes ist es bereits bekannt, den vordersten Leichter mit einer Bugsteuerung mit und ohne zusätzlichen Antrieb auszurüsten.
Derartige bekannte Bugsteuerungen verlangen aufwendige Ein- und Anbauten, die an jedem Leichter vorgenommen werden müssen und somit den Vorteil der niedrigen Baukosten wieder aufheben.
In der DE 22 07 968 A1 wird ein Bugsteuervorspann für einen Schubverband beschrieben, der aus einem über einen Schubbock ankoppelbaren Bootskörper besteht.
Abgesehen davon, das dieser Bugsteuervorspann aus einem eigenständigen Boot besteht, müssen am Ankoppelpunkt große Kräfte aufgenommen werden, die die gesamte Konstruktion und insbesondere den Schubbock sehr materialintensiv gestalten.
Eine andere Bugsteueranlage ist in der DE 195 17 064 A1 dargestellt. Der vorderste Leichter wird mit einem bugangepassten Vorsatzbug ausgerüstet, in dem eine Bugstrahl-Steuereinrichtung eingebaut ist.
Diese Bugsteueranlage ist für den praktischen Betrieb ungeeignet. Der Wasserstrahlantrieb lässt nur eine seitliche Versetzung des Bugs zu. Eine zusätzliche unterstützende Komponente in Fahrtrichtung ist nicht möglich. Außerdem ist eine präzise Anpassung an die Bugform eines Leichters fragwürdig, da die Fertigungstoleranzen der einfach gestalteten Leichter, insbesondere ihrer Bugabschrägung, sehr groß sein können. Die Koppelanbindung verbindet zwar die Deckseiten der Bugs, nicht aber deren Kielseiten, wodurch ein Flattern und Klappern entstehen kann. Das Unterfahren zum Ankoppeln ist ebenfalls sehr aufwendig, da die Höhe des Vorsatzbugs zum Leichter durch Fluten von Kammern angepasst werden muss.
[Aufgabe der Erfindung]
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bugsteuervorrichtung für einen Schubverband, bestehend aus einem motorgetriebenen Schubboot und mindestens einem Leichter, zu schaffen, mit der wahlweise der jeweils vorderste Leichter ohne substan-
tielle Veränderungen und unter Nutzung vorhandener Bauteile ausgerüstet werden kann. Die Bugsteuervorrichtung soll einfach im Aufbau und ausschließlich vom motorgetriebenen Schubboot aus steuerbar sein.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des 1. Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Bugsteuervorrichtung besteht aus einer über der Wasseroberfläche angeordneten Steuer- und Antriebseinheit, einem unter der Wasseroberfläche angeordneten Ruder- und Vortriebselement sowie einer dazwischen angeordneten Kraftübertragungseinrichtung und ist ähnlich einem Außenbordmotor ansetz- und austauschbar. Die Bugsteuervorrichtung dient somit in einfachster Weise der Verbesserung der Steuer- und Manövrierfähigkeit eines Schubverbandes.
Das Ruder und das Vortriebselement des kombinierten Ruder- und Vortriebselementes ist derart miteinander gekoppelt, dass die durch das Vortriebselement erzeugte Vortriebskraft stets in Ruderrichtung und dadurch zusätzlich steuernd wirkt.
Ein Schubverband besteht aus einem motorgetriebenen Schubboot und mindestens einem Leichter, von denen einer ein vorderer Leichter ist. An den Bug des jeweils vorderen Leichter wird die Bugsteuervorrichtung, die neben der Steuerfunktion auch eine Vortriebsfunktion besitzt, angesetzt bzw. anmontiert.
Die Leichter oder Schubleichter, die in einfacher Pontonform ausgeführt sind, besitzen einen breiten Bug mit einer abgeschrägten Bugwand und einer vorgesetzten Schubschulter.
Die Steuer- und Antriebseinheit der Bugsteuervorrichtung wird auf der Schubschulter befestigt und überragt den Bug nach vorn soweit, dass die in der Steuer- und Antriebseinheit gelagerte Kraftübertragungswelle frei vor dem Bug vertikal drehbar angeordnet ist.
In der Steuer- und Antriebseinheit befindet sich ein Antrieb zur Erzeugung einer Vorschubkraft und ein Stellmotor zur Verstellung eines Bugsteuerruders, die vorzugsweise elektromotorisch betrieben werden. Die Stromversorgung, beste-
hend aus einer Kraftstrom- und einer Steuerstromleitung erfolgt vom motorgetriebenen Schubboot aus und wird zweckmäßigerweise durch Kabel übertragen, die seitlich über jeden Leichter verlegt sind und an den Koppelstellen der Leichter untereinander über Steckverbinder verbunden sind.
Für den Antrieb reicht ein 100 kW iVlotor aus. Er dient zum Ausgleich der Quer- kräfte bei Kurvenfahrten, zur Fahrtunterstützung bei Bergfahrten und zum Gegenhalten bei Windkräften, die sich vor allem bei Leerfahrten bemerkbar machen. iVJit der erfindungsgemäßen Bugsteuerung sind somit Kurvenfahrten ohne Reduzierung der Fahrtgeschwindigkeit möglich. Wendemanöver können auf engstem Raum ausgeführt werden und Spannungen, die bei Kurvenfahrten in der Mitte zwischen Bug und Heck des gesamten Schubverbandes auftreten und sich zuerst an den Koppelstellen zwischen den Schubleichtern bemerkbar machen, werden weitestgehend eliminiert.
Über die Steuerleitung werden Steuersignale für den Stellmotor zur Verstellung des Ruders übertragen. Es können aber auch zusätzliche Signale zur Steuerung des Antriebsmotors und/ oder Überwachungs- und Kontrollsignale gesendet werden.
Bei einem Netzausfall wird die Stromversorgung für die Steuerung durch eine Batterie gepuffert und die entsprechenden Steuerbefehle werden vom motorgetriebenen Schubboot aus per Funk übermittelt. Alle wichtigen Funktionen der Steuerung außer Vorschub können dann weiter ausgeführt werden.
Bei Ausfall des Vorschubes oder wenn aus anderen Gründen ein Vorschub nicht nötig ist, wird die Vorschubkraft vom Antriebsorgan entkoppelt. Bei einem Schraubenantrieb bedeutet das, dass die Schraube zur Vermeidung einer Bremskraft frei mitlaufen muss.
Die Kraftübertragungswelle besteht vorteilhaft aus einem drehbaren Schaft zur Übertragung des Ruderwinkels, in dem koaxial eine Welle zur Übertragung der Vorschubkraft angeordnet ist.
Die gesamte Bugsteuervorrichtung ist derart mit Befestigungs- und Haltemitteln ausgerüstet, dass sie ähnlich einem Außenbordmotor schnell am Bug eines Leichters montiert und wahlweise für einen anderen Leichter, der als vorderer
Leichter dienen soll, ausgetauscht werden kann. Bei Nichtbenutzung verbleibt die Bugsteuervorrichtung auf dem motorgetriebenen Schubboot und wird dort auf einer entsprechenden Halteeinrichtung abgesetzt.
Befestigt wird die Bugsteuervorrichtung mittels Traversen und Klemmen an zwei im Abstand angeordneten Pollern, die auf jeder Schubschulter für ein Verbinden der Leichter untereinander immer vorhanden sind.
Zusätzlich dazu wird die Kraftübertragungswelle in der Nähe des Ruder- und Vortriebselementes, vorzugsweise jedoch über der Wasseroberfläche, zur Aufnahme von Querkräften gegenüber der schrägen Bugwand durch eine Stützhalterung abgestützt und gelagert. Dazu ist es lediglich notwendig, an der Bugwand mindestens drei Laschen anzuschweißen, an denen die Stützhalterung befestigt werden kann.
Die Laschen werden an der Stelle von Versteifungen am Schiffskörper derart angebracht, dass für die Kraftübertragungswelle eine stabile Dreieckabstützung erreicht wird, wobei die Welle innerhalb dieser AbStützung an der Spitze des Dreiecks gelagert ist.
Als Vortriebselement kann eine Schiffsschraube oder eine Wasserstrahldüse dienen.
[Beispiele]
An Hand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Bugsteuervorrichtung näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1: ein Beispiel eines Schubverbandes, bestehend aus einem motorgetriebenen Schubboot und einem Leichter mit der Anordnung der Bugsteuervorrichtung,
Fig. 2: eine vorteilhafte Ausführungsform der Bugsteuervorrichtung und der Befestigung am Bug eines Leichters,
Fig. 3: die Bugsteueπ orrichtung mit begehbarer Plattform als Halterung.
Ein mit einer Bugsteuervorrichtung ausgerüsteter Schubverband ist in Fig. 1 dargestellt.
Der Schubverband besteht aus einem motorgetriebenen Schubboot 1 und beispielsweise einem Schubleichter 2, wobei der Verband bis zu einer Wasserlinie 4 eingetaucht, die am Leichter 2, je nach Beladung, unterschiedlich hoch sein kann. An dem Bug des Leichters 2 ist die Bugsteuervorrichtung, bestehend aus Steuer- und Antriebseinheit 5, Kraftubertragungswelle 7 und Ruder- und Vortriebselement @, angebracht.
Im wesentlichen wird die Bugsteuervorrichtung 5, @, 7 an den auf dem Leichter 2 vorhandenen Pollern 18 befestigt und zusätzlich über eine Stützeinrichtung 14 gegenüber dem Bug oberhalb der Wasserlinie 4 abgestützt.
Fig. 2: zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform der Bugsteuervorrichtung und ihrer Befestigung am Bug eines Schubleichters 2.
Der Leichter 2 besitzt einen breiten Bug mit einer nach hinten unten abgeschrägten Bugwand 13 und einer vorgesetzten Schubschulter 3.
Die Steuer- und Antriebseinheit 5 ist auf der Schubschulter 3 befestigt und überragt den Bug nach vorn soweit, dass die in der Steuer- und Antriebseinheit 5 gelagerte Kraftubertragungswelle 7 frei vor dem Bug und der Schubschulter 3 vertikal drehbar angeordnet ist.
Die Kraftübertragungswelle 7 besteht aus einem drehbaren Schaft 11 zur Übertragung des Ruderwinkels, der durch einen Stellmotor 9 eingestellt wird, auf ein Ruder 10. Innerhalb des Schaftes 11 befindet koaxial eine Welle 12, die der Ü- bertragung der Vorschubkraft auf eine Schiffsschraube 20 dient. Das Ruder 10 und die Schiffsschraube 20 bilden zusammen ein kombiniertes Ruder- und Vortriebselement 6, wobei die Achse der Schraube 20 in der Ebene des Ruderblattes 10 gelagert ist. Der Schaft 11 ist zur Reduzierung der Stellkraft in der Mitte des Ruders 10 angeordnet.
In der Steuer- und Äntriebseinheit 5 sind als notwendige Bauteile ein elektromotorischer Antrieb 8 zur Erzeugung der Vortriebskraft, ein Stellmotor 9 zur Einstellung
eines Ruderwinkels und eine Anschluss- und Stromversorgungseinheit 21 untergebracht.
Die Steuer- und Antriebseinheit 5 ist als ein stabiles Gehäuse ausgeführt, mit dem die gesamte Bugsteuervorrichtung über zwei Traversen 15 an zwei Pollern 16 auf dem vorgesetzten Bug 3 lösbar befestigt ist. Damit kann die Bugsteuervorrichtung schnell an jeden Bug eines Leichters 2 angesetzt bzw. aufgesetzt und anschließend festgeklemmt und arretiert werden.
Unterhalb der Schubschulter 3 ist die relativ lange, über die gesamte Höhe des Schubleichters 2 reichende Kraftübertragungswelle 7, zusätzlich durch eine Stützhalterung 14 fixiert.
Die Stützhalterung 14 wird im wesentlichen durch ein gleichschenkliges Dreieck in einer waagerechten Ebene gebildet. Die Hypotenuse des Dreiecks ist durch die Breite der Bugwand 13 bestimmt und die Spitze des Dreiecks hält eine Manschette 17 zur drehbaren Halterung des Schaftes 12 der Kraftübertragungswelle 7.
In der Ausführung nach Fig. 2 besteht die Stützhalterung 14 aus drei Armen von denen zwei die Katheten und eine die Höhe des gleichschenkligen Dreiecks bilden. Die Arme der Stützhalterung 14 sind an der Bugwand 13 durch Aufnahmelager 18 gehalten. In dieser Ausführung sind die Aufnahmelager 18 als einfache Aufstecklager dargestellt, die ebenfalls gegen ein Herausspringen arretiert und gesichert werden können. Außerdem kann die Manschette 17, die relativ zum Schaft 12 drehbar sein muss, gegen ein Verschieben in vertikaler Richtung gesichert sein.
Eine etwas abgewandelte Form der Bugsteuervorrichtung nach Fig. 2, zeigt Fig. 3. Die Stützhalterung 14 ist hier als eine Fläche ausgeführt, die gleichzeitig als begehbare Plattform dienen kann.
Die Plattform 14 kann über die Muffe 17 fest mit der abnehmbaren Bugsteuervorrichtung verbunden sein oder auch anklappbar am Bug 13 des Schubleichters 2 verbleiben.
Zusätzlich kann die Stützhalterung 14, wie in nach Fig. 3 dargestellt, an der Spitze des die Stützhalterung 14 bildenden Dreiecks in der Nähe oder an der
Manschette 17 durch eine Aufhängung oder vertikale Verstrebung 19 gesichert werden. Das obere Ende der Verstrebung 19 ist entweder an der Unterkante der Schubschulter 3 eingehängt bzw. befestigt oder die Verstrebung 19 ist mit dem
Gehäuse der Steuer- und Antriebseinheit 5 verbunden und somit Bestandteil der abnehmbaren Bugsteuervorrichtung.