Steuervorrichtung für Sehifie. Die Erfindung betrifft eine Steuervor richtung für Schiffe. Die üblichen Steuer vorrichtungen besitzen eine unmittelbare Übersetzung zwischen dem Steuerrad und dem auf dem Ruderschaft angeordneten Steuer quadrant. Der Nachteil hiervon ist, dass die Übersetzung bei jedem Betriebszustande die selbe ist. Falls man deshalb für den ungün stigsten Betriebszustand noch eine genügende Kraft zur Verfügung halten will, so muss dies auf Kosten der Manövrierfähigkeit ge schehen, weil bei einer bedeutenden Kraft übertragung das Ausschlagen des Ruders nur sehr langsam erfolgt.
Ein anderer Nach teil ist, dass man, falls man einmal diese grosse Kraftübertragung hat, dieselbe stets behält, auch wenn man sie nicht braucht. Sowohl bei leerem, als bei beladenem Schiff; bei voller Kraft und bei langsamer Fahrt, ist deshalb die Manövrierfähigkeit bei be deutender Kraftübertragung gering. Dem gegenüber wird bei besserer Manövrierfähig keit, also bei schnellerem Ausschlagen des Ruders, die erforderliche Kraft am Steuer rad bald zu gross.
Man hat auf verschiedene Weise ver sucht, diesen Nachteilen entgegenzukommen, und zwar erstens dadurch, da.ss man die Vor richtung derart anordnet, da.ss die auf das Steuerrad ausgeübte Kraft nicht wie die Kraft auf das Ruder proportional mit dem Quadrat des Sinus des Ausschlagwinkels des Ruders zunimmt, und zweitens dadurch, dass man eine langsame und eine schnelle Über setzung anordnet, welche nach Belieben ein gekuppelt werden können.
Die erstgenannten Vorrichtungen, zu welchen zum Beispiel das Harfield's Compensating Gear gehört, be sitzen nur einen beschränkten Ruderaus schlag, während die Bewegung auch hierbei unabhängig von dem Betriebszustand ist. Ausserdem ist die Ausführung sehr kost spielig.
Die bis jetzt bekannten Vorrichtungen mit zwei Übertragungen haben den über wiegenden Nachteil, dass die 'Übertragung nicht während des Betriebes, das heisst beim Drehen des Steuerrades, umgeschaltet wer den kann.
Die sogenannten Flettnerruder versuchen wieder in anderer @#@'eise, den Schwierig keiten der ursprünglichen Steuervorrichtun gen abzuhelfen; aber sie weisen selbst den Nachteil auf, dass sie durch das heraus ragende Hilfsruder - sehr leicht beim Fest legen des Schiffes oder beim Passieren von Schiffen in engen Fahrwässern beschädigt -erden, während sie ausserdem mit einer ver wickelten Vorrichtung zum Fahren vor Strom, wenn die Geschwindigkeit des Was sers längs des Ruders geringer ist, versehen sein müssen.
Die Erfindung bezweckt nunmehr, eine Steuervorrichtung einfacher Bauweise zu schaffen, welche allen obengenannten Nach teilen abhilft. Zu diesem Zwecke wird nach der Erfindung die Steuervorrichtung mit zwei in beiden Drehrichtungen arbeiten den Übersetzungen versehen, von denen die erste in normalem Zustande betätigt wird, aber selbsttätig ausgekuppelt und von der zweiten ersetzt wird, sobald der Druck auf das Ruder einen gewissen 'grert überschreitet, während (falls der Druck auf das Ruder wieder unter den genannten Wert sinkt)
die e _U t' rste Tbersetzung wieder selbsttäii(r betätigt wird und die zweite in den Ruhestand zu- riIckkehrt.
Die erste Übersetzung kann eine Rei bungskupplung mit verstellbarer Schlüpfungs- belastung sein.
Die zweite Übersetzung kann aus einem fest auf der Treibwelle angeordneten Exzen ter bestehen; das Exzenter setzt ein darum liegendes Zahnrad in Bewegung, das gegen Drehung gesichert ist, aber eine schaukelnde Bewegung ausführen kann, in der innern Ver zahnung eines um dasselbe greifenden und lose auf der Treibwelle angeordneten Zahn rades. Letzteres enthält zu gleicher Zeit die Umschaltvorrichtung, die die Bewegung auf das angetriebene Organ überträgt durch Vermittlung einer Scheibe mit zwei Reihen Schaltzähnen, welche in entgegengesetztem Sinne gerichtet sind.
Schliesslich kann die Umschaltvorrich tung aus zwei drehbar in dem Zahnrad an geordneten Wellen bestehen, auf deren eine ein Hebel festgekeilt ist; auch können zwei unter Federwirkung stehende, entgegen gesetzt arbeitende Nocken angeordnet sein, welche mittelst teilweise in den einen und teilweise in den andern Nocken steckende Stifte in ihrem gegenseitigen Stande auf den Wellen festgehalten werden, und aus einer unter den Enden der Hebel auf der Treib welle oder auf der 3chsenbüchse festgekeil- ten, mit einer Anzahl Öffnungen versehenen Scheibe.
Die Bauweise der Erfindung -weist als Hauptvorteil auf, dass dieselbe sehr einfach ist. Sie arbeitet soweit, als das Ruder aus schlagen kann, während die Übertragung sich vollkommen selbsttätig ändert, im Zusam menhang mit den auftretenden Umständen.
Weil der Zeitliunlzt: des Schlüpfens der Reibungslzupplung von dem Ruderdruck ab hängig ist, wird das Ruder bei jeder Fahrt geschwindigkeit und jedem Tiefgang mit der geringsten Anzahl Umdrehungen des Steuer rades eingestellt.
Die Steuervorriclitun- der Erfindung trägt ferner, durch geeignete Wahl des Über- #, den Änderungen in der Fahrtgeschwindigkeit und in dem Tief gang Rechnung.
Die Bauweise des Ruders bleibt. im G f- gensatz zu der des Flettner-Ruders völlig umgeändert, so dass man eine Höchstbetrieb sicherheit mit R.üeksiebt auf Beschädigung behält, während man unter allen, Betriebs umständen, also bei der Fahrt vor Strom so wohl, als gegen den Strom, die Gewissheil hat, dass' die Vorrichtung arbeitet, -weil der Drehung des Steuerrades das Ruder unter allen Umständen folgen muss.
Ein AusführungSbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher er läutert.
Fig. 1 ist ein Läligsachnitt; Fig. 2 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der selbsttätigen Umschaltvor richtung für die beiden Drehrichtungen.
Auf der Treibwelle 1 ist eine Büchse 2 festgekeilt. Diese Büchse dient dazu, die Vorrichtung auf schon bestehende Wellen leicht anbringen zu können, was geschehen kann durch Ausdrehung der Büchse 2 bis auf die erwünschte Abmessung. Ausserdem bietet die Büchse 2 die Möglichkeit, die Treibwelle 1 unabhängig von dem Steuer werk verstellen zu können, und zwar da durch, dass man zum Beispiel die Büchse in anderer Stellung aufkeilt.
Das Zahnrad 3, das mit dem Steuer- quadrant 25 im Eingriff steht, ist frei drehbar' auf der Büchse \? angeordnet. Die ses Zahnrad 3 ist an der obern Seite mit dem untern Teil 4 einer Reibungskupplung .1. 5 und an der untern Seite mit einer Scheibe 6 versehen. Der Kupplungsteil 4 arbeitet mit einem zweiten Kupplungsteil 5 zusammen, welcher auf der Büchse 2 mittelst eines Keils 7 befestigt ist und durch die Feder 8 auf den Kupplungsteil 4 gedrückt wird. Die Spannung der Feder 8 kann mit Hilfe der auf der Büchse 2 aufgeschraubten Einstellmuttern 9 geändert werden.
Die Scheibe 6 hat zwei konzentrische Reihen von Schaltzähnen 26, 26', deren Zähne in entgegengesetztem Sinne gerichtet sind. Die eine Reihe dient dazu, die Dreh bewegung in der einen Richtung zu über tragen, die andere Reihe zur Drehbewegung im entgegengesetzten Sinne. An der Unter- srite der Scheibe 6 ist ferner ein Zahnrad 10 lose drehbar auf der Büchse 2 angeordnet. Dieses Zahnrad 10 besitzt Innenverzahnung, in welche ein Zahnrad 11 eingreift, das durch einen auf der Büchse 2 befestigten Exzenter 12 in Bewegung gesetzt wird.
Der Zahn kranz des Zahnrades 11 ist ein Reifen, der bei 13 derart festgehalten ist, dass das Zahn rad 11 gegen Drehung gesichert ist und des halb von dem Exzenter 12 nur eine Bewe gung erhalten kann in der Art eines Exzen- terringes. Über dem Exzenter 12 ist, vom Zahnrad 10 begrenzt, eine mit einer Anzahl Löchern versehene Scheibe 15 auf der Büchse 2 durch einen Keil 14 befestigt. In dem Rad 10 sind zwei Wellen 16 angeordnet, auf deren eine ein Hebel 17 befestigt ist.. Ferner sind auf den Wellen 16 zwei um einen gewissen Winkel drehbare Klinken 18 und 19 angeordnet, von denen die eine mit einer der Schaltzahnreihen der Scheibe 6 zusammenarbeitet und der andere mit der entgegengesetzten Reihe Zähne. Die Wel len 16 können durch Abnehmen der Deckel 20 eingebaut werden.
Die Klinken 18, 19 werden durch kleine Federn 21 angedrückt, deren Spannung mit Hilfe von Schrauben 22 geregelt werden kann; diese Schrauben wer den durch Sicherungsschrauben 23 gesichert. Quer durch jede Welle 16 ist ein viereckiger Stift 24 angeordnet, der sich teilweise in der Klinke 18 und teilweise in der Klinke 19 befindet und dadurch diese Klinken in ihrer gegenseitigen Lage sichert.
Je nach Fläche des Ruders, dem Ab stande seines Schwerpunktes von der Dreh achse und dem Radius des Zahnsektors 25 wird das Verhältnis zwischen Steuerrad- umdrehung und Ausschlag des Ruders ver schieden gewählt.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Falls bei dem gewöhnlichen Betriebs zustande die Treibwelle 1 und demzufolge die Büchse 2 gedreht wird, dreht der unter Federdruck stehende Kupplungsteil 5 mit, welcher mittelst des Kupplungsteils 4 das Zahnrad 3 in Drehung bringt, mit gleicher Umlaufsgeschwindigkeit wie die Treibwelle 1, wodurch der Steuerquadrant 25 in Dre hung versetzt wird und das Ruder Ausschlag bekommt. Es werden jedoch die übrigen auf der Büchse 2 befestigten Teile, nämlich die Scheibe 15 und der Exzenter 12, mit glei cher Umlaufgeschwindigkeit wie die Treib- welle 1 in Drehung gebracht.
Sobald die Belastung des Ruders einen vorher bestimmten, mit der Spannung der Feder 8 zu Agelnden Wert überschreitet, fängt die Kupplung 4, 5 zu schlüpfen an, so da,ss das Zahnrad 3 vorläufig zum Still stande kommt. Wenn die Belastung des Ru- ders wieder bis unter den fraglichen Wert sinkt, so wird die Reibungskupplung .1, 5 sofort wieder betätigt und das Zahnrad 3 wieder mit derselben Geschwindigkeit wie die Treibwelle 1 in Drehung gebracht.
Der ringförmige Zahnradkranz 11, der an der Innenseite eine Lauffläche hat, kann nicht drehen infolge der Befestigung des Zahnkranzes bei 13 und rollt deshalb bei Drehung des Exzenters 12 die Zähne des Zahnrades 10 über sich ab. Wenn. der Ex zenter 12 eine volle Umdrehung gemacht; hat, ist das Zahnrad 11 auch einmal durch die innere Verzahnung des Zahnrades 10 ge laufen. Weil jedoch das Zahnrad 10 eine grössere Anzahl Zähne besitzt als das Zahn- racl 11, wird das Zahnrad 10 bei jeder Um drehung des Exzenters 12 nur über eine An zahl Zähne versetzt werden, welche der Dif ferenz zwischen der Anzahl-Zähne der Zahn räder 10 und 11 gleich ist.
Falls zum Bei spiel das Zahnrad 10 36 Zähne besitzt und das Zahnrad 11 30 Zähne hat, so wird das Rad 10 bei jeder Umdrehung des Exzenters nur über sechs Zähne versetzt, so dass als dann sechs Umdrehungen des Exzenters zu einer Umdrehung des Zahnrades 10 erforder lich sind, so da.ss letzteres also eine Ver zögerung von eins auf sechs hinsichtlich der Treibwelle 1 erhält. Das Zahnrad 10 folgt deshalb der Treibwelle 1 mit einem Sechstel der Anzahl der Umdrehungen dieser Welle.
Falls die. Reibungskupplung 4, 5 be tätigt ist, so bleibt das Zahnrad 10 in seiner Bewegung hinter der Scheibe 6 zurück. So bald jedoch diese Reibungskupplung infolge eines zu grossen Druckes auf das Ruder aus geschaltet wird, dreht die Büchse \? mit ihrer Umlaufgeschwindigkeit weiter; aber das Zahnrad 3 und deshalb die Scheibe 6 bleiben vorläufig stehen. Die Scheibe 6 wird nun mehr vom Zahnrad 10, das vom Exzenter 12 und dem Zahnkranz 11 angetrieben wird, mittelst der Klinken 18 oder 49 (je nach der Drehungsrichtung) erfasst und in Drehung versetzt, mit derselben Geschwindigkeit wie (las Zahnrad 10.
Das Zahnrad 3 erhält da- bei selbsttätig eine Verziigerung hinsichtlich der Treibwelle -1.
Die Übertragung der Verzögerung soll so.. wohl in die eine, als in die andere Drehrich tung arbeiten, so dass eine Vorrichtung er forderlich ist zur Einstellung der Klinken 18 und 19 für die richtige Dreligeschwindi--- keit. Falls die Kupplung .I, ä schlüpft und die Klinken 18, 19 in einer der Zahnreihen der Scheibe C eingreifen, wie in Fig. ? ge zeichnet, so drehen die Klinken 18,
19 und die Scheibe 6 selbstverständlich mit gleicher Geschwindigkeit, so dass die Klinken 19 ;ich nicht hinsichtlich der Wellen 16 bewegen. Sie werden ausserdem durch ihre Federn ?1 in die Schaltzähne gedriiel@t. Der auf jeder Welle 16 befestigte Hebel 17 wird infolge der Reibung zwischen der diesbezüglichen Klinke 19 und der Welle 16 festgehalten. Die Scheibe 15 dreht mit einer grösseren Drehzahl (weil sie auf der Büchse ? be festigt ist) unter den Hebel 17 hindurch.
Die viereckigen Stifte ?4. -,velche sich teil weise in der Klinke 18 und teilweise in der Klinke 19 befinden, halten deshalb bei dem hier beschriebenen Betriebszustande die Klin ken 18 gehoben,
so dass dieselben nicht mit den Schaltzähnen der Scheibe 6 eingreifen können. Hierdurch werden zu gleicher Zeit die Federn der Klinken 18 zusammen- gedrückt und üben dabei Spannung aus auf diese Klinken; die=se Spannung wird mittelst des Stiftes 24 und der Welle 16 auf den Hebel 17 übertragen.
Bei Umkehrung der Drehrichtung folgt das Zahnrad 10 der neuen Drehrichtung. Die Klinken 19 werden dadurch nahezu vom Druck entlastet, so dass die Welle 16 und der Hebel 17 nicht mehr festgehalten werden. Der Druck der Feder der Klinke 18, welche, wie oben erklärt wurde, auch Span nung auf den Hebel 17 ausübt, drückt nun mehr fliesen Hebel auf die Scheibe 15, die mit einer Anzahl, zum Beispiel zwölf, Öff nungen versehen ist. Sobald deshalb eine die ser Öffnungen unter das Ende des Hebels 17 gelangt, wird dieses Ende in die Öffnung gedrückt und wird deshalb von der Scheibe 15 mitgenommen.
Dadurch dreht die Welle 16 über einen zuvor bestimmten Winkel und deshalb auch der in dieser angeordnete Stift 24. Dies hat zur Folge, dass die Klinke 18 Bewegungsfreiheit erhält und durch ihre Feder in die dazu gehörende Zahnreihe der Scheibe 6 gedrückt wird. Nachdem die Welle 16 über einen gewissen Winkel ge dreht ist, schlägt der Stift 25 gegen die Klinke 19, wodurch letztere aus der damit zusammenarbeitenden Zahnreihe gehoben wird. Die Umschaltung für die entgegen gesetzte Drehungsrichtung ist deshalb jetzt selbsttätig vollzogen.
Die Erfindung bleibt nicht auf die bau lichen Einzelheiten des beschriebenen Aus führungsbeispiels beschränkt. Bei einer neu gebauten Anlage kann; zum Beispiel die Büchse 2 entbehrt werden, während das Zahn rad 3 ein Kettenrad sein könnte.