Einrichtung zum Steuern von Schiffen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein richtung zum Steuern von Schiffen. Der Er findung gemäss dient zur Verstellung des Hauptruders mindestens ein Hilfsruder.
In der Zeichnung sind einige beispiels weise Ausführungsformen der Einrichtung gemäss der Erfindung veranschaulicht. Beim Beispiel nach Fig. 1 ist an der hintern Kante des freibeweglichen Hauptruders 1 das Hilfs ruder 2 auf einer senkrechten Achse 3 fest angeordnet. Es wird von einer auf der Haupt ruderachse sitzenden Scheibe 4 mittelst Seil- oder Kettenzuges 5 und Scheibe 6 betätigt.
Wird das Hilfsruder 2 aus der Mittellage verstellt, so erhält es Druck aus der Strömung und bewegt infolge seiner Hebelwirkung das egentlich teuerru ist bei diesem Beispiel so angeordnet, dass es lediglich unter dem Einfluss der auftreten den Wasserdrücke frei um seine Drehachse und unabhängig von derselben bewegt wird Die Wirkung der Einrichtung kann nun dadurch gesteigert werden, dass das Hilfs ruder, das die Bewegung des Hauptruders be wirkt, seinerseits durch ein oder mehrere noch kleinere Hilfsruder bewegt wird.
Diese Hintereinanderschaltung von Hilfsflächen rudern kann noch weiter ausgebildet werden, so dass das eigentliche Steuerruder durch eine Stufenfolge von immer kleiner werdenden Hilfsrudern betätigt wird, so dass theoretisch auch bei den grössten Schiffen nur ein Hilfs steuerdrehmoment von einigen Centimeter- gramm notwendig ist.
Das Hilfsruder kann auch in einigem Ab stand von der Hinterkante des Hauptruders angeordnet sein, wie dies Fig. 2 zeigt, wo 1 a das Hauptruder, 2 das Hilfsruder ist.
Unter Umständen kann vorn und hinten je ein Hilfsruder angeordnet sein; es kann in einem Ausschnitt der Hauptruderfläche liegen, kann aber auch an dieser in einer Ver längerung oder seitlich davon angelenkt, be ziehungsweise durch Hebelarme mit dem Hauptruder verbunden sein.
Die meisten bisher vorgeschlagenen oder erprobten Steuermaschinen sind komplizierte Einrichtungen, die ein grosses Gewicht auf weisen und zum Teil teure Maschinen er fordern, deren Betriebssicherheit nur eine be schränkte sein kann. Im Folgenden ist eine Einrichtung be schrieben, die das Hauptruder selbsttätig in die Lage bringt, welche der vom Führer je weils eingestellten Stellung des Steuerrades entspricht.
Fig. 3 zeigt ein hinten am Hauptruder angeordnetes Hilfsruder. Das freibewegliche Hauptruder 1 b trägt auf der unabhängig drehbaren Achse 7 einen Zahnsektor 8, der mit einem am Ruder drehbar befestigten Zahnsektor 9 im Eingriff ist. Dieser ist auf einer Seite mit einem Querarm 10 auf der Achse des Hilfsruders 2 b durch eine Stange 11 gelenkig verbunden.
Der Steuervorgang ist nun folgender: Wird durch das Steuerhandrad oder der gleichen der Sektor 8 zum Beispiel um zwei Grad verschwenkt, so wird, wenn die Durch messer der Zahnsektoren 8 und 9 zum Bei spiel im Verhältnis 4:1 zueinander stehen, der kleinere Zahnsektor 9 und damit auch das mit ihm verbundene Hilfsruder 2 b um acht Grad verschwenkt.
Dieses kommt dadurch unter Druck und verschwenkt das Hauptruder 1 b. Die Be wegung des Ruders 2 b gegenüber dem Haupt ruder 1 b kann durch einen Anschlag eine Höchstgrenze erhalten. Da aber der Zahn sektor 9 sich dabei an dem Zahnsektor 8 ab rollt, wird beim Verschwenken des Haupt ruders das Hilfsruder selbsttätig nach seiner Anfangsstellung hin gedreht, und zwar so weit, bis die Kräfte im Gleichgewicht sind.
Dieselbe Erscheinung wäre auch ein getreten, wenn man das Verhältnis zwischen den beiden Durchmessern der Zahnsektoren auf den Wert 1 gebracht hätte. Auch in einem solchen Falle erfolgt bei einem Aus schlage des Hauptruders ein Zurückdrehen des Hilfsruders. Das Verhältnis der Durch messer der Zahnsektoren von zum Beispiel 1 : 4 ist aus folgenden Gründen gewählt wor den: Diese Einrichtung soll nämlich verhin dern, dass die Steuerruder die einmal erreichte und erwünschte Stellung verlassen.
Will näm lich das Hauptruder aus der ihm zugewiesenen Stellung, beispielsweise auch aus der Null stellung, eine unbeabsichtigte Bewegung aus- führen, die durch zufällige Einflüsse (Strö mung, Schiffsbewegung und dergleichen) hervorgerufen wird, so wirkt das Hilfsruder diesen unbeabsichtigten Bewegungen des Haupt ruders selbsttätig entgegen, da bei einer klei nen Bewegung des Hauptruders das Hilfs ruder unter den Druck der Strömung ge bracht wird und infolge der Übersetzung zum Beispiel bei 1 Grad Bewegung des Haupt ruders eine Gegenbewegung des Hilfsruders von einem Vielfachen der der Gradzahl her vorgerufen wird. Das Hilfssteuer wird also um diesen Winkel gegen die Lage verstellt, welche es einnahm, als die falsche Bewegung eintrat.
Durch diese Einrichtung wird also die Bewegungsfreiheit des Hauptruders, so weit unbeabsichtigte Bewegungen in Frage kommen, eine sehr beschränkte. Das Ruder wird mit grosser Genauigkeit die Stellung er reichen und beibehalten, welche ihm angewie sen wird.
Auch hier kann das Hilfsruder seinerseits wieder durch ein noch kleineres Hilfsruder gesteuert werden, das über die Achse des Hauptruders, über dieses selbst und über die Achse des ersten Hilfsruders hinweg betätigt werden kann. Dies zeigt beispielsweise Fig. 4. Hier ist durch die hohle Achse 12 des Haupt ruders 1 c eine Welle 13 geführt, die durch Zahnräder 14, 15 mit der Welle 16 gekuppelt ist, die durch die Hohlachse 17 des ersten Hilfsruders 2 c geführt ist und durch Zahn räder 18, 19 auf die Achse des zweiten Hilfs ruders 20 c wirkt. Das Hauptruder 1 c und das erste Hilfsruder 2 c sind frei beweglich; das zweite Hilfsruder 20 c ist fest mit einem Zahnrad 19 verbunden und wird somit direkt von der Welle 13 aus gesteuert.
Wird es zum Beispiel nach Backbord umgelegt, so be wirkt es ein Verschwenken des ersten Hilfs ruders 2 c nach Steuerbord und dadurch das Umlegen des Hauptruders. 1 c nach Backbord.
Statt des Zahnsektors, Fig. 3, oder der Zahnradkupplungen, Fig. 4, können auch Hebelgelenke, Seil- oder Kettenzüge oder andere Übertragungsorgane Anwendung fin den. Eine Seilzugübertragung zeigen Fig. 5 und 6 in Aufriss und Grundriss. Auf einer Steuerachse 21 sitzt eine Seilrolle 22, auf einer zweiten Steuerachse 23 sitzen die Rollen 24 und 25 und auf der Achse des zweiten Hilfsruders 20d sitzt die Rolle 26. Um die Rollen 22 und 24 ist ein gekreuztes Seil 27 und um die Rollen 25 und 26 ein gekreuztes Seil 28 gelegt.
Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 7. Hier ist der Seilzug 29 von der Rolle 30 der Hauptsteuerwelle 31 durch Leit- rollen 32, 33 direkt durch die Hohlachse des ersten Hilfsruders 2 e zur festen Rolle 34 des zweiten Hilfsruders 20 e und über Leit- rollen 35, 36 zur Rolle 30 zurückgeführt. Bei dieser Einrichtung ist, im Gegensatz zu den Einrichtungen, wie sie in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht sind, eine Drehung des grö sseren Hilfsruders ohne Einfluss auf das klei nere, weil der Seilzug, der in der Achsrich tung des grösseren Hilfsruders geführt ist, in Ruhe bleibt.
Dagegen wird das kleinere Hilfsruder verstellt, wenn das Hauptruder verstellt wird, weil sich jetzt das mit dem Hauptruder bewegte Seil auf der Rolle 30 abwälzt. - Fig. 8 zeigt die Führung des zur Steue rung verwendeten Seilzuges durch die hohle Hauptruderachse bei Verwendung eines Hilfs ruders. Das Seil 37 ist oben eingeführt und über im Hauptruderkörper 1 f angeordnete Leitrollen 38 und 39 und die Rolle 40 ge führt, die zur Verstellung des Hilfsruders 2 f dient. Bei dieser Anordnung findet bei einem Ausschlage des Hauptruders eine Rückfüh rung des Hilfsruders nicht statt. Auch wirkt das Hilfsruder unerwünschten Ausschlägen des Hauptruders nicht entgegen.
Diese Aus führungsform, die sich durch grosse Einfach heit auszeichnet, ist im besonderen dann brauchbar, wenn störende Einflüsse auf das Ruder nicht zu erwarten sind.
Die Betätigung des Hilfsruders kann di rekt von der Steuermannsbrücke aus mit me chanischen Mitteln erfolgen. Sie kann aber auch indirekt unter Einschaltung von durch Flüssigkeit, Elektrizität etc. angetriebenen Vorrichtungen erfolgen. Die Kraftübertra gung kann bis zu einem Hilfsruder durch geführt sein; sie kann aber auch nur eine auf dem Hauptruder angeordnete Vorrichtung betätigen, die zweckmässig selbstsperrend aus geführt ist, und die dann mittelst einer der oben beschriebenen mechanischen Übertra gungen ihrerseits das Hilfsruder verstellt.
Man kann mit der Hauptruderachse auch zwei Kontakte oder Kontaktreihen kuppeln, zwischen denen ein Schaltzeiger steht, bei dessen Einstellung auf die eine Kontakt reihe zum Beispiel ein im Hauptruder ange ordneter Motor angelassen wird, der das Hauptruder durch Vermittlung des Hilfs ruders in der Richtung verschwenkt, in der der Zeiger gedreht worden war. Indem das Hauptruder die richtige Stellung erreicht, dreht es gleichzeitig auch die Kontaktreihe unter dem Zeiger fort, so dass dieser nun wie der in der Mittellage steht und der Motor ausgeschaltet ist. Das Schema einer solchen Einrichtung gibt Fig. 9. Hier ist 1 g das Hauptruder; 2 g das Hilfsruder, 42 die Haupt steuerwelle, 43 der darauf sitzende Zeiger- 44 und 45 die beiden Kontaktreihen.
Statt des Motors kann auch ein Magnet, statt der elektrischen Einrichtung auch eine pneuma tische oder hydraulische verwendet werden.
Für gewisse Zwecke, zum Beispiel für Flussschiffe, kann es wertvoll sein, denn Hauptruder je ein Hilfsruder zum Steuern nach Backbord und ein Hilfsruder zum Steuern nach Steuerbord zuzuteilen. Auch kann man zum Beispiel aus Sicherheitsgrün den mehrere gleichwirkende Hilfssteuer in einer Ebene übereinander oder in verschiede nen Ebenen anordnen, wie dies in Fig. 10 bezw. 11 schematisch angedeutet ist, wo 1 h das Hauptruder und 2, 2 i und 2 h bezw. 2 1, 2 m und 2 n die Hilfsruder darstellen. Aber auch das Hauptruder kann in mehrere übereinanderliegende Teile 1 o, 1 p und 1 r unterteilt sein, von denen jeder durch ein Hilfsruder 2 o, 2 p und 2 r betätigt wird (Fig. 12).
Man kann zweckmässig sowohl das Haupt wie das Hilfsruder ausbalancieren. In die- sem Fall ist eine Ausbildung von Vorteil, wie sie Fig. 13 beispielsweise für das Hilfs ruder zeigt. Hier tritt die Vorderkante des Hilfsruders 2 S bei dessen Verschwenkung nicht aus dem Profil des Hauptruders 1S heraus. Um das Eindringen von Fremdkör pern zwischen Haupt- und Hilfsruder zu ver meiden, sind die Seitenwände des Haupt ruders 1S über die Hinterkante hinaus ver längert, wie dies bei 48 angedeutet ist, wo bei die Verlängerungen zweckmässig siebartig ausgebildet sind.
Ist nun das Ruder, das von dem Hilfs ruder verstellt ist an sich balanciert, so ist zunächst beim Anfang der Steuerbewegung aus der Nullage heraus die Verstellkraft, die das Hilfsruder auszuüben hat, verhältnismässig gering; bei starker Verstellung jedoch ver schiebt sich der Druckmittelpunkt des für die Nullage balancierten Ruders nach hinten, so dass nunmehr dem Verstellmoment des Hilfs ruders ein Druckmoment des Hauptruders entgegenwirkt. Um diesen Nachteil zu be seitigen, kann man die Drehachse des Haupt ruders so legen, dass das Hauptruder, wenn kein Hilfsruder vorhanden wäre, bis in die Nähe der Hartlage oder auch noch in dieser selbst als überbalanciert zu gelten hätte.
Durch das Hilfsruder 2 t (Fig. 14) wird bei einer solchen Anordnung nicht nur die Über- balancierung aufgehoben, sondern auch die Steuerwirkung des Hauptruders 1 t ver bessert. Eine besondere Art der Balancierung des Haupt- und Hilfsruders zeigen Fig. 15 und 16. Hier ist die Balancefläche 49 vom Ru der 1 u getrennt und mit ihr durch Arme 50 verbunden, während die übliche, einen Teil des Ruderkörpers bildende Balancefläche nur einen kurzen Hebelarm hat, wird dank der längeren Arme 50 hier die gleiche oder eine stärkere Wirkung mit einer kleineren Ba lancefläche erzielt. Ausserdem spielt die Wan derung des Druckmittelpunktes auf der schmalen Balancefläche nur eine geringe Rolle, und dadurch wird die Wirkung der Druckmittelpunktverschiebung für das ganze Ruder verkleinert.
Diese günstige Wirkung, dass die Wirkung der Verschiebung des Druck mittelpunktes verringert wird, kann auch wertvoll sein für Ruder, bei denen ein Hilfs ruder nicht angeordnet ist, weil auch hier ein für die Nullage balanciertes Hilfsruder in einem grösseren Schwenkungsbereich ba lanciert bleibt. Bei der Anordnung nach Fig. 17 sind auf jeder Seite des (in punktierten Linien in der Hartlage dargestellten) Hauptruders 1 v Balanceflächen 51, 52 mittelst langer, schrägstehender Hebelarme angeordnet. Die Balanceflächen sind hier einseitig derartig profiliert, dass sie bei der Mittellage des Haupt ruders eine konvexe Fläche nach der Haupt mittelebene zuwenden. Infolgedessen bietet in der Hartlage die eine Balancefläche 51. der Strömung einen ungewöhnlich hohen Wi derstand, unterstützt die Verschwenkung des Ruders und hält es in der Hartlage fest.
Die andere Balancefläche kommt dabei in eine Stellung, in der sie der Strömung einen geringen Widerstand bietet und dementspre chend von der Strömung nur ein geringer Druck auf sie ausgeübt wird. Auf ihrer kon vexen Seite wird ein Unterdruck, auf der konkaven Seite ein Überdruck erzeugt. Die Resultante dieser Drucke liegt so, dass auch diese Fläche dazu beiträgt die Verstellung des Ruders zu erleichtern und das Ruder in der Hartlage zu halten.
Die Balanceflächen können aber auch an ihren Hebelarm angelenkt sein und durch Lenker gesteuert werden, die einerseits am Schiff oder Hauptruder, anderseits an der Balancefläche selbst oder an einem sie be einflussenden Anschlag eingreifen. Fig. 18 veranschaulicht. eine solche Ausführungs form, bei der die Balanceflächen 54 dreh bar an Armen 55 des Hauptruders 1 2v sitzen und bei dessen Vermittlung eines Hilfsruders 2 ?-v bewirkter Drehung durch die an Lenkern 56 angelenkten Anschläge 57 in einer Rich tung mitgenommen werden, in der andern Richtung parallel zur Strömung sich ein stellen. Was hier für Balanceflächen beschrieben wurde, kann mit besonderer Wirkung auch auf die Hilfsruder angewendet werden. Fig.
19 und 20 zeigen zwei Anordnungen, bei denen die Hilfsdruckfläche herangezogen wird, um mit ihrer Hilfe auf den bei der Verstellung des Ruders auftretenden Wasser druck einzuwirken. Das Hilfssteuer ist an das Schiff angelenkt. Hauptruder und Hilfs ruder werden gleichzeitig verstellt. Das Hilfs ruder erleichtert die Steuerarbeit, die zur Verstellung des Hauptruders erforderlich ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 19 ist das Hilfsruder 2 x durch einen Lenker 58 mit dem Schiffskörper 60 verbunden und wird, wenn das Hauptruder 1 x nach Steuer bord umgelegt wird, seinerseits nach Back bord verschwenkt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 20 wird die Kupplung mit dem Schiffskörper durch einen Seilzug 61 bewirkt, der sich an festen Scheiben 62, 63 des Schiffs körpers 60 und des Hilfsruders 2 y auf- oder abwickelt.
In beiden Fällen bewirkt die ent gegen der Verschwenkung des Hauptruders selbsttätig erfolgende Einstellung des Hilfs ruders 2 x bezw. 2 y eine Beschleunigung und Erleichterung der Verschwenkung des Hauptruders 1 x bezw. 1 y.
Man kann die Wirkung des Hilfsruders vervollkommnen, wenn man quer zum Ruder in der Hauptsache wagrechte Flächen anord net, und zwar am Ruder selbst oder über bezw. unter demselben. Solche Anordnungen sind beispielsweise schematisch in Fig. 21 und 22 im Schaubild und in Seitenansicht veranschaulicht. Das Hauptruder 1 z trägt als obere und untere Begrenzung weit aus ladende Flächen 64; kleinere Flächen 65 sind über und unter dem Ausschnitt des Hauptruders angeordnet, in dem sich das Hilfsruder 2 7 dreht. Die Flächen 64 kön nen auch am Schiffskörper, die Flächen 65 am Hilfsruder sitzen.
Die Wirkung dieser Schutzflächen ist nun folgende: Wie bereits oben beschrieben ist, entsteht bei der Verstellung des Hilfsruders auf der konkaven Seite ein Überdruck, auf der kon- veen Seite ein Unterdruck, wodurch das Rudersystem verstellt wird. Dieser Über druck nimmt nun nach dem Rande hin in folge des Einflusses der Randwirbel rasch ab.
Die Ausbildung der Randwirbel wird nun verhindert bezw. in eine Strömungszone verlegt, die die Ausbildung des Verstellungs- druckes nicht mehr beeinflusst; dieser kann sich voll ausbilden, die Wirkung des Hilfs ruders wird eine kräftige.
Da das Hauptruder frei um seine Achse schwingt, kann diese gegenüber dem Schiff feststehen und ein am Schiff fester Kon struktionsteil sein. So ist bei der in Fig. 23 dargestellten Ausführungsform eine feste Achse 70 zwischen Schiffskörper und Steg 71 angeordnet. Die Verstelleinrichtung kann beispielsweise als Fetten- oder Seilzug um eine Kettenrolle geführt sein, die auf dem Steg 71 drehbar angeordnet ist.
Eine besondere -vorteilhafte Ausbildung kann die feste Achse durch Zusammenbau mit dem Schiffskörper erfahren, wie dies Fig. 24 im Längsschnitt und Fig. 25 in Rück ansicht zeigen. Hier bildet die Achse 72 einen Zapfen, der mit breiter Basis aus dem Schiffskörper herauswächst. Um ihn dreht sich auf Kugellagern 73 das Hauptruder 1 _!. Zur Bewegung des Hilfsruders 2 A ist durch eine Längsbohrung des Zapfens 72 die Steuer welle 74 hindurchgeführt, die mittelst Steuer gestänges 75 das Hilfsruder beeinflusst.
Eine weitere Ausführung dieser Kon struktion tveranschaulicht Fig. 26, in der durch die Bohrung des Zapfens 76 eine Hohl achse 77 und die Steuerwelle 78 hindurch geführt ist.
Wird die Hohlachse 77 mittelst der Lap pen 79 mit dem (nicht dargestellten) Haupt ruder verbunden, so kann dieses mit Hilfe der Hohlachse unmittelbar gesteuert werden. Die Bewegung .des Hauptruders kann mit Hilfe der Hohlachse nach oben geleitet wer den und dort auf Getriebe, Schalter und der gleichen einwirken. Anderseits kann durch die Hohlachse hindurch mittelst der Welle 78 die Bewegung vom Schiffsinnern auf das sich am untern Ende der Welle befindliche Zahn rad übertragen und von diesem aus in einer der oben beschriebenen Weisen auf das ffilfs- #;teuer geleitet werden. Das Hilfssteuer kann somit zur Verstellung des Hauptsteuers heran gezogen werden.
Zum Schutz für die Hilfsruder 2111 kann man quer zur Ruderebene Schutzflächen am Hauptruder 1 M anordnen, wie dies zum Bei spiel Fig. 2.7 und 28 im Aufriss und Grund riss zeigen. Hier überragen die Flächen 10() die Hilfsruder 211T derart, dass diese gegen mechanische Störungen weitgehend geschützt sind.
Bei der Einrichtung nach Fig. 29 er strecken sich die Schutzwände 101 nur seit lich der Hilfsruder, sind aber auch am er sten für das zweite Hilfsruder usw. vor gesehen.
Vertikal zwischen ihnen angeordnete Schutzflächen 102, die aber auch als Leit flächen dienen können, vervollständigen den Schutz der Hilfsruder.
Bei der Einrichtung nach Fig. 30 trägt das Hauptruder schräge Arme 103 mit ver tikalen Leitflächen 104; an diesen sitzen verstellbare Flächen 105, die dem ersten Hilfs ruder am Hauptruder zugeordnet und mit ihm durch Lenker 106 gekuppelt sind. Die Verstellung des Rudersystems geschieht durch. das am Ende des ersten Hilfsruders sitzende zweite Hilfsruder, das somit, gegen Ver letzungen geschützt, zwischen den verstell baren Flächen 105 sitzt. Verstellt das zweite Hilfsruder das erste, so bewegt dieses die Schutzflächen<B>105</B> mit sich, so dass die -zweite Hilfsfläche bei jedem Steuerausschlag gewis sermassen innerhalb eines Kanals mit paral lelen Wänden liegt.
Zu weiterem Schutz dienen Stabgitter 107, wagrechte Schutz flächen, die in der Zeichnung fortgelassen ind, verbinden die feststehenden Teile zii einem starren Gerüst.
Die Puder gemäss Fig. 31 und 32 sind als Kastenruder ausgebildet, durch die das Wasser hindurchströmt. In diesem innern Strom arbeiten kleine und empfindliche Hilfs ruder 2 P und 20 P. Das Hauptruder besteht hier aus den drei vertikalen Teilen 1 P und 1 R, die durch wagrechte Schutzflächen 108 verbunden sind. Ein Zellengitter 109 bietet Schutz gegen mit dem Strom durchtretende Schwimmkörper.
Die an dem Hauptruderteil 1 P sitzenden Hilfsruder 2 P und 20 P sind durch freibewegliche, an den Teilen 1 R sit zende Hilfsflächen 110 geschützt, die dem Ausschlag der Hilfsruder folgen, wie wenn sie mit ihnen gekuppelt wären, da. die abge lenkte Strömung sie verschwenkt.
Bei der ähnlichen Ausführungsform nach Fig. 32 sind zwischen den drei Hauptruder teilen 1 Q noch zwei in bezug auf die Haupt ruderteile feste Leitflächen<B>111</B> mit Hilfs ruder 2 Q 1 angeordnet, die mit dem an der mittleren Ruderfläche festen Hilfsruder 2 Q 1 durch Lenker 112 gekuppelt sind.
Das mittelst Hilfsruders betätigte Haupt ruder eignet sich ganz besonders auch als Bugruder (Fig. 33).
Zum Schutz gegen Einfrieren der Hilfs ruder und des Getriebes können die Haupt ruder mit Dampfheizung oder elektrischer Heizung versehen sein.
Um die schnelle Wirksamkeit des Hilfs ruders bei kleinen Ausschlägen zu erhöhen, kann man ihm eine Form geben, wie zum Beispiel in den Fig. 34 und 35 veranschau licht ist. Hier besteht die Ruderfläche aus zwei um einen kleinen Winkel gegeneinander versetzten Teilen 115 und 116. In Fi. g 34 ist zwi- schen den beiden
Teilen 115,116 eine Querfläche <B>1.17</B> zur Vermeidung der Wirbelbildung ein geschaltet. In der Normalstellung stehen die beiden, unter einem Winkel gegeneinander versetzten Teile<B>115</B> und 116 .der Hilfsruder- fläche unter dem gleichen, aber entgegen gesetzten Winkel zur Fahrt- und Schiffs richtung. Dieser Winkel soll beispielsweise für jede Fläche 3 betragen, so dass die Flä chen miteinander einen Winkel von 6 bil den.
Wird jetzt das Hilfsrudler um einen kleinen Winkel um seine Achse gedreht, bei spielsweise um 3 nach Backbord, so nimmt die untere Fläche 116 einen Winkel von 6 gegen die Schiffslängsachse ein, während die obere Fläche 115 sich in der -Richtung der Schiffslängsachse befindet. Das Hilfsruder wirkt also wie ein Hilfsruder von der Grösse der untern Fläche, das um 6 verstellt wor den ist, während die tatsächliche Verstellung nur 3 betrug. Der Druck auf die Hilfs fläche wächst somit mit der Verstellung, zu mal bei kleinem Winkel, sehr schnell an, da einer Drehung um kleine Winkel eine schnelle Drucksteigerung entspricht.
Soll das Schiff rückwärts fahren, so kann es mit der Einrichtung gemäss der Erfindung ohne weiteres gesteuert werden. Bleibt hier bei jedoch das Rudersystem in der Lage zum Schiff, die es bei Vorwärtsfahrt einnimmt, so ergibt sich die Schwierigkeit, dass das für Vorwärtsfahrt günstig wirkende Steuerruder bei Rückwärtsfahrt ungünstig wirkt. Diese Schwierigkeit wird dadurch vermieden, dass das Rudersystem so ausgeführt wird, dass es sich im vollen Kreise drehen kann, ohne an dieser Bewegung durch den Schiffskörper und die Steuereinrichtung zur Verstellung des 1lilfsruders behindert zu werden.
Das an der IIauptruderachse lose hängende Rudersystem -wird dann durch die sich in bezug auf das Schiff umkehrende Strömung des Wassers um <B>180'</B> umgelegt. Ist jedoch bei grossen Ru dern die Reibung des Ruders oder des Ge triebes zu gross, so dass das Ruder bei der veränderten Bewegung des Schiffes nicht schnell genug umschlägt, so kann die Um schlagbewegung durch ein an das Ruder an gehängtes Hilfsruder eingeleitet und unter stützt -werden.
Fig. 43 zeigt eine Einrichtung, bei der die Umschlagbewegung des Hauptruders durch ein besonderes Hilfsruder eingeleitet wird. Hier hängt an dem Hauptruder 126 ein vollständig frei bewegliches Schwanz ruder 145, das mit Anschlägen 146 versehen ist.
Bei Vorwärtsfahrt des Schiffes hängt das Schwanzruder lose in der Strömung. Än dert sich aber durch Umkehr der Fahrzeug bewegung die Strömungsrichtung, so genügt eine ausserordentlich kleine Kraft von der beänderten Strömung her (siehe den ge- striehelten Pfeil), um das völlig labil auf- ehängte Schwanzruder zu verstellen, bis es mit einem seiner Anschläge 146 am Haupt ruder anliegt. Der -Ton der Strömung auf das Hilfsruder ausgeübte Druck leitet nunmehr die Drehung des Hauptruders ein, so mass. die ses dann selbst unter den Druck der Strömung gerät und sich völlig in die neue Lage bei Rückwärtsfahrt einstellt.
Die Hilfsfläche kann sehr klein ausgeführt werden, weil sie dem Hauptruder nur einen Anstoss für die Umkehr in die neue Ruder lage geben soll.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, zur Unterstützung der Umschlagbewegung des Hauptruders ein besonderes Hilfsruder zu verwenden, es kann auch das Hilfsruder wer-. wendet werden, das zur Steuerung des Haupt ruders dient.
Ein Ausführungsbeispiel einer Ruder einrichtung, die mit der Bewegungsänderung des Schiffes selbsttätig umklappt, ist in Fig_. 36 veranschaulicht. Bei dieser Anordnung ist 125 der Bug oder das Heck eines Fahrzeuges, je nachdem das Ruder vorn oder hinten an geordnet ist. 126 ist das Hauptruder, 127 das Hilfsruder. Der Antrieb des Hilfsruders er folgt wieder durch die Achse 128 des Haupt ruders. Die Achse des Hilfsruders ist ein seitig, das heisst nach -der Vorderkante des Hilfsruders hin verschoben angeordnet. Hin terkante des Hauptruders und Vorderkante des Hilfsruders sind in einem Abstand ange ordnet, durch den sich der Schwanz bezw. der Kopf des Hilfsruders bewegen kann.
Der Antrieb des Hilfsruders erfolgt beispielsweise durch einen Elektromotor 129, der die Achse 130 über eine selbstsperiwende Übersetzung antreibt. Durch die gegelradsätze 131, 132, 133, 134 wird die Bewegung des Antriebes auf das Hilfsruder übertragen. Zur Verstel lung des Hauptruders wird der Antriebs motor 129 in Gang gesetzt; er verstellt das Hilfsruder 127 gegen die Strömung. Es tritt hierbei eine Verstellkraft auf das Hauptruder auf, so dass durch eine verhältnismässig kleine Fläche und kleine Antriebskraft auch ein grosses Hauptruder verstellt werden kann.
Stellt sich nun, wie oben beschrieben, bei Rückwärtsbewegung des Fahrzeuges das Hauptruder selbsttätig oder mit Hilfe des Hilfsruders der neuen Fahrtrichtung entspre- chend um, so wälzt sich das Kegelrad 132 auf dem Kegelrad 131 ab. Das Hilfsruder <B>127</B> dreht sich stetig um seine Achse, bis es die neue Lage erreicht. Die Übersetzung der Ii.egelradgetriebe -wird so eingerichtet, dass (las Hilfsruder in der neuen Lage des Haupt ruders wieder die richtige Lage einnimmt.
Da. das Hauptruder eine Bewegung von 180 gegen seine Normallage in der einen Fahrt richtung ausführt und das Hilfsruder durch das Getriebe mit dem Hauptruder gekuppelt ist, wird es, um wieder in der richtigen Lage zitin Hauptruder zu stehen, relativ zur ur sprünglichen Normallage eine ganze Anzahl von Umdrehungen, vermehrt um<B>180,</B> aus führen müssen.
Da das Hauptruder selbst, wie erwähnt, eine Umdrehung um<B>1.80</B> aus führt, muss das Getriebe zwischen Ilaupt- ruder und Hilfsruder so ausgeführt sein, dass wiihrend einer halben Umdrehung des Haupt ruders das Hilfsruder relativ zum Haupt ruder eine ganze Zahl von Umdrehungen aus führt. Die Übersetzung des Getriebes muss also eine geradzahlige sein.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die Verbindung zwischen Hauptruder und Hilfsruder so angeordnet, dass bei un erwünschten Bewegungen des Hauptruders < las Ililfsruder sich selbsttätig in eine solche Lage einstellt, welche der unerwünschten Be wegung entgegenwirkt und das Hauptruder in die richtige Lage zurückführt.
Dreht sich beispielsweise infolge einer unerwünschten Bewegung des Hauptruders dieses so, dass sich seine Hinterkante, in der R.iehtung nach dem Fahrzeuge hin gesehen, nach links bewegt, so bleibt zunächst das Kegelrad 131 in Ruhe, das Kegelrad 132 wälzt sich an dem Rade 131 ab und dreht sich rechts herum. Die gleiche Drehung führt das Kegelrad 133, das mit dem Kegelrad 132 auf einer Achse sitzt, aus und verstellt das Pad 134 derart, dass sich die Hinterkante des Hilfsruders ebenfalls nach links bewegt, sich also in der Zeichnung aus der Zeich nungsebene herausdreht. Die Drehung erfolgt stärker als die Drehung des Hauptruders.
Die Strömung iibt dann auf das Hilfsruder eine solche Kraft aus, da.ss das Moment um die Hauptruderachse das Hauptruder in die Ausgangslage zurückführt. Für die selbst tätige Rückführung muss also das Hilfsruder im gleichen Sinne wie das Hauptruder ver stellt werden, für den eigentlichen Steuer vorgang jedoch in umgekehrtem Sinne.
Wird ein zweites, auf das erste Eilfs- ruder wirkendes Hilfsruder angeordnet, so erfolgt die Bewegung des zweiten Hilfsruder.: umgekehrt wie die des ersten, also bei selbst tätiger Rückführung im entgegengesetzten Sinne zur Hauptruderbewegung, beim eigent lichen Steuervorgang im gleichen Sinne. Werden mehr als zwei Hilfsruder angeordnet, was bei sehr grossen Rudern zweckmässig sein kann, so verhalten sich die ungeraden Hilfs ruder wie das erste, die geraden Hilfsruder wie das zweite.
Stellt sich nun bei der Umkehr der Be wegungsrichtung des Fahrzeuges das Haupt ruder in die umgekehrte Lage, und ist. die -Übersetzung eine geradzahlige, so hat das Hilfsruder ohne weiteres die richtige Lage zum Hauptruder;
es wirkt unerwünschten Bewegungen des Hauptruders, die von der Strömung verursacht werden, entgegen und wird vom Hauptruder, sobald dieses die vor geschriebene Steuerbewegung ausgeführt hat, selbsttätig wieder in die Normalstellung zii- rückgeführt. Ist das Hilfsruder nach vorn und hinten sy mmetriscli ausgeführt und lie-,t die Hilfsruderachse in der Symmetrieachse, wie dies beispielsweise Fig. 37 zeigt, so braucht in diesem Falle die Übersetzung keine geradzahlige zu sein.
Es genügt, wenn sie ganzzahlig ist, da auch bei ungeradzahliger Übersetzung bei einer halben Umdrehung des Hauptruders das Hilfsruder, das, auf das Schiff bezogen, eine halbe Drehung mehr a15 das Hauptruder ausgeführt hat, dann wie der infolge seiner symmetrischen Ausgestal tung die richtige Lage zum Hauptruder ein nimmt.
, Bei dieser Ausführungsform, wie sie durch Fig. 37 veranschaulicht ist, kann man die Vorderkante des Hilfsruders und die Hinter kante des Hauptruders dicht aneinanderlegen. In der Normalstellung, bei der die Vorder kante Hilfsruder dicht an der Hinterkante des .Hauptruders liegt, tritt keine Strömung zwischen den beiden Rudern hindurch. Wird jedoch das Hilfsruder verstellt, so öffnet sich ein Spalt zwischen Hauptruder und Hilfs ruder, und es treten infolge der plötzlich in diesen Spalt eintretenden Strömung erhebliche störende Kräfte auf.
Um nun die Kräfte langsam ansteigen zu lassen, öffnet man den Spalt zwischen der Vorderkante des Hilfs ruders und der Hinterkante des Hauptruders nicht plötzlich auf die ganze Länge der auf einanderfolgenden Kanten, sondern allmäh lich, indem man einer der beiden Kanten, sei es der Hinterkante des Hauptruders oder der Vorderkante des Hilfsruders, die der Hinter kante des Hauptruders gegenüber steht, oder dem ganzen Hilfsruder eine geschweifte, zum Beispiel wellenförmige oder abgestufte, Form gibt, wie in den Fig. 38 bis 40 die Auf sicht auf die Vorderkante des Hilfsruders zeigt.
Bei den Einrichtungen nach den Fig. 36 und 37 war die Einrichtung so getroffen, dass bei einer gleichmässigen Drehung des Hauptruders das Hilfsruder sich ebenfalls gleichmässig .drehte. Eine stetige Bewegung des Hauptruders entsprach somit einer ste tigen Bewegung des Hilfsruders.
Man kann aber auch die Hilfsrudereinrichtung so ge stalten, dass bei einer gleichmässigen Bewe gung des Hauptruders die Bewegung des Hilfsruders ungleichmässig ist, indem bei spielsweise bei der Bewegung des Haupt ruders gleichmässig im Kreise die Verbindung zwischen Hauptruder und Hilfsruder gelöst wird, sobald sich das Hauptruder während der Schwenkung in bezug auf das Schiff um<B>90'</B> gedreht hat und sich also in der Zone befindet, in der es infolge dieser Lage cum Schiff keine Steuerwirkung ausübt.
Zweckmässiger als diese Einrichtungen, bei denen bei stetiger Bewegung des Haupt ruders im einen Umlaufsinne die Verbindung zwischen Hauptruder und Hilfsruder in der unwirksamen Zone aufgehoben wird, sind die Einrichtungen, bei denen bei der Schwenkung des Hauptruders das Hilfsruder in bezug auf das Hauptruder eine pendelnde Bewegung ausführt. Ein Ausführungsbeispiel dieser Ein richtung isiL in den Fig. 41 und 42 dargestellt. 126 ist das Hauptruder,<B>127</B> das Hilfsruder.
Der Antrieb des Hilfsruders ist durch die Achse 128 des Hauptruders geleitet.<B>130</B> ist der elektrisch oder hydraulisch oder durch sonstige geeignete .Kraftmittel betriebene Motor, der mittelst des selbstsperrenden Ge triebes das Zahnradpaar 135, 136 antreibt. Das Zahnrad 136 sitzt auf einer Welle, die mit dem mit dem Ruderkasten beweglichen Getriebekasten 137 fest verbunden ist. Das Zahnrad 136 trägt einen. Zapfen 138, der sich mit dem Stein 139 in einem Schlitze einer Platte 140 bewegt. In diese Platte ist ferner die Zahnstange 141 eingeschnitten, an der sich das Zahnrad 142, das über ein ge eignetes Getriebe das Hilfsruder 127 antreibt, abwälzt.
Wird nun bei der Umkehr der Richtung, zum Beispiel bei .der Rückwärts fahrt, das Hilfsruder geschwenkt, so führt im Anfange der Bewegung des Hauptruders das Hilfsruder eine Bewegung in dem Sinne aus, wie sie bei Vorwärtsfahrt geeignet ist, das Hauptruder in die Normallage zurück zuführen. Nähert sich jedoch das Haupt ruder einem Ausschlage von etwa 45', aus der Normallage für Vorwärtsfahrt, so dreht sich das Hilfsruder in bezug auf das Haupt ruder zurück, führt also eine Pendelbewegung aus und nimmt schliesslich, sobald das Haupt ruder die richtige Lage für Rückwäxtsfahrt erreicht hat, wieder die richtige Lage zum Hauptruder ein.
Wie bereits oben erwähnt, sind die Kräfte zum Antrieb des Hilfsruders klein und dem entsprechend fällt das Zwischengetriebe, be stehend aus dem Getriebekasten 137 mit Zu behör, das in der Zeichnung der Deutlichkeit halber im Verhältnis zum Hauptruder über trieben gross dargestellt ist, ebenfalls klein aus. Es kann also auf der Achse des Haupt ruders fest angeordnet werden.
Es liegt zweckmässig im Innern des Fahr zeuges und trägt den kleinen Antriebsmotor für das Hilfsruder, der sich naturgemäss ge- gen über dem Fahrzeug bei Bewegung des B.uders nicht drehen darf, mit dem Fahrzeug also verbunden sein muss. Da der Getriebe kasten 137 verhältnismässig klein ist und als solcher mit dem Hauptruder bewegt werden kann, ist es ohne weiteres möglich, ihn inner halb des Profils des Hauptruders anzuordnen. Die Antriebswelle des Zahnrades 1.35 -wird dann durch die hohle Ruderachse geführt, während der Antriebsmotor 130 im Schiffs innern so angeordnet ist, dass er an der Dre hung des Ruders nicht teilnehmen kann.
Durch die Anordnung des Getriebekastens im Schiffsruder selbst ergeben sich ausser ordentlich kleine, geschützt liegende Getriebe anordnungen, die mit hoher Betriebssicherheii ausgeführt werden können.
Für besondere Fälle wird es vorteilhaft sein, die Umschlagebewegung des Haupt ruders durch eine besondere Vorrichtung ein zuleiten, wie sie Fig. 43 zeigt. Hier ist. an dem Hauptruder 136 über oder unter dem Hilfsruder gemäss der Erfindung noch ein vollständig frei bewegliches Schwanzruder 145 angeordnet, das mit Anschlägen 146 v er sehen ist.
Bei Vorwärtsfahrt hängt es lose in der Strömung. Ändert sich aber durch Emkehr der Fahrzeugbewegung die Strö mungsrichtung, so genügt eine ausserordent- lieh kleine Kraft von der geänderten Strö mung her (siehe den gestrichelten Pfeil), um das völlig labil aufgehängte Schwanzruder zu verstellen, bis es mit einem der Anschläge 146 an der Hauptruderfläche anliegt. Die von der Strömung auf die Hilfsfläche ausgeübte Kraft leitet die Drehung des Hauptruders ein, so dass dieses sich völlig in die neue Lage bei Rückwärtsfahrt einstellt.
Die Hilfsfläche kann sehr klein ausgeführt werden, weil sie nur dazu dient, dem Haupt ruder, dessen Bewegung um die Achse viel leicht durch Reibung gehemmt ist, den für die selbsttätige Umkehr in die neue Ruder lage erforderlichen Anstoss zu geben. In der Regel wird durch die infolge der veränder ten Strömungsriehtung auftretende Druck differenz das Hauptruder sich selbsttätig um stellen. Beim Steuern gerade voraus, im beson deren, wenn es sich um langsame Schiffs bewegungen mit kleiner Geschwindigkeit handelt, kann man auch unter Umständen das Hauptruder in seiner Mittellage festlegen und das Schiff mittelst des Hilfsruders steuern, weil bei langsamer Geschwindigkeit für eine langsame Steuerung des Schiffes auch geringe Kräfte ausreichen.
Device for steering ships. The invention relates to a device for steering ships. According to the invention, at least one auxiliary rudder is used to adjust the main rudder.
In the drawing, some example embodiments of the device according to the invention are illustrated. In the example of FIG. 1, the auxiliary rudder 2 is fixedly arranged on a vertical axis 3 on the rear edge of the freely movable main rudder 1. It is operated by a disc 4 seated on the main rudder axis by means of a cable or chain hoist 5 and disc 6.
If the auxiliary rudder 2 is adjusted from the central position, it receives pressure from the flow and moves due to its leverage, the egecially expensiveru is arranged in this example in such a way that it only moves freely around its axis of rotation and independently of the same under the influence of the water pressures occurring The effect of the device can now be increased in that the auxiliary rudder, which affects the movement of the main rudder, is in turn moved by one or more even smaller auxiliary rudders.
This series connection of auxiliary surfaces can be developed even further, so that the actual rudder is operated by a step sequence of increasingly smaller auxiliary oars, so that theoretically only an auxiliary steering torque of a few centimeter grams is required even for the largest ships.
The auxiliary rudder can also stand in some Ab be arranged from the rear edge of the main rudder, as shown in FIG. 2, where 1 a is the main rudder, 2 is the auxiliary rudder.
Under certain circumstances, an auxiliary rudder can be arranged at the front and rear; it can lie in a section of the main rudder surface, but can also be linked to this in an extension or to the side thereof, or be connected to the main rudder by lever arms.
Most of the previously proposed or tested control machines are complicated devices that are very heavy and sometimes require expensive machines whose operational reliability can only be limited. In the following a device is be written that automatically brings the main rudder into the position that corresponds to the position of the steering wheel set by the driver each Weil.
Fig. 3 shows an auxiliary rudder arranged at the rear of the main rudder. The freely movable main rudder 1 b carries on the independently rotatable axis 7 a toothed sector 8 which engages with a toothed sector 9 that is rotatably attached to the rudder. This is articulated on one side with a transverse arm 10 on the axis of the auxiliary rudder 2 b by a rod 11.
The control process is now as follows: If the sector 8 is pivoted by two degrees, for example, by the control handwheel or the like, then the smaller tooth sector 9 is when the diameter of the tooth sectors 8 and 9 are, for example, in a ratio of 4: 1 to each other and thus also the auxiliary rudder 2 b connected to it pivoted by eight degrees.
This comes under pressure and pivots the main rudder 1b. The Be movement of the rudder 2 b compared to the main rudder 1 b can be given a maximum limit by a stop. But since the tooth sector 9 rolls from the tooth sector 8, when the main rudder is pivoted, the auxiliary rudder is automatically rotated towards its initial position, until the forces are in equilibrium.
The same phenomenon would have occurred if the ratio between the two diameters of the tooth sectors had been brought to the value 1. In such a case, too, the auxiliary rudder is turned back when the main rudder is deflected. The ratio of the diameter of the tooth sectors of, for example, 1: 4 has been chosen for the following reasons: This device is intended to prevent the rudder from leaving the desired position once it has been reached.
If the main rudder wants to carry out an unintentional movement from its assigned position, for example also from the zero position, which is caused by accidental influences (currents, ship movement and the like), the auxiliary rudder acts on these unintentional movements of the main rudder automatically counteracts this, since with a small movement of the main rudder the auxiliary rudder is brought under the pressure of the flow and as a result of the translation, for example, when the main rudder moves 1 degree, a countermovement of the auxiliary rudder is caused by a multiple of the number of degrees. The auxiliary rudder is thus adjusted by this angle against the position it was in when the wrong movement occurred.
With this device, the freedom of movement of the main rudder, as far as unintentional movements come into question, is very limited. The rudder will reach and maintain the position he is instructed to with great accuracy.
Here, too, the auxiliary rudder can in turn be controlled by an even smaller auxiliary rudder, which can be operated via the axis of the main rudder, via this itself and via the axis of the first auxiliary rudder. This shows, for example, Fig. 4. Here, a shaft 13 is guided through the hollow axis 12 of the main rudder 1 c, which is coupled by gears 14, 15 to the shaft 16 which is guided through the hollow axis 17 of the first auxiliary rudder 2 c and by gear wheels 18, 19 acts on the axis of the second auxiliary rudder 20 c. The main rudder 1 c and the first auxiliary rudder 2 c are freely movable; the second auxiliary rudder 20 c is firmly connected to a gear 19 and is thus controlled directly from the shaft 13.
If it is turned to port, for example, it acts a pivoting of the first auxiliary rudder 2 c to starboard and thereby the folding of the main rudder. 1 c to port.
Instead of the tooth sector, Fig. 3, or the gear clutches, Fig. 4, lever joints, cable or chain hoists or other transmission organs can be used. FIGS. 5 and 6 show a cable transmission in elevation and plan. A pulley 22 sits on a control shaft 21, pulleys 24 and 25 sit on a second control shaft 23, and pulley 26 sits on the axis of the second auxiliary rudder 20d. There is a crossed rope 27 around pulleys 22 and 24 and around pulleys 25 and 25 26 laid a crossed rope 28.
A further embodiment is shown in FIG. 7. Here the cable 29 is from the roller 30 of the main control shaft 31 through guide rollers 32, 33 directly through the hollow axis of the first auxiliary rudder 2e to the fixed roller 34 of the second auxiliary rudder 20e and via guide rollers 35, 36 returned to the roller 30. In this device, in contrast to the devices as illustrated in FIGS. 4 and 5, a rotation of the larger auxiliary rudder has no effect on the smaller one, because the cable which is guided in the axial direction of the larger auxiliary rudder , stay in peace.
In contrast, the smaller auxiliary rudder is adjusted when the main rudder is adjusted because the rope moved with the main rudder now rolls on the roller 30. - Fig. 8 shows the leadership of the control cable used for Steue tion through the hollow main rudder axis when using an auxiliary rudder. The rope 37 is inserted above and over in the main rudder body 1 f arranged guide rollers 38 and 39 and the roller 40 ge leads, which is used to adjust the auxiliary rudder 2 f. With this arrangement, if the main rudder is deflected, the auxiliary rudder does not return. The auxiliary rudder also does not counteract unwanted deflections of the main rudder.
This embodiment, which is characterized by its great simplicity, is particularly useful when disruptive influences on the rudder are not to be expected.
The auxiliary rudder can be operated directly from the helmsman's bridge using mechanical means. But it can also take place indirectly with the involvement of devices driven by liquid, electricity, etc. The power transmission can be performed up to an auxiliary rudder; But it can also only actuate one device arranged on the main rudder, which is expediently self-locking and which then uses one of the mechanical transmissions described above to adjust the auxiliary rudder.
You can also couple two contacts or rows of contacts with the main rudder axis, between which there is a switching pointer.If this is set to one row of contacts, for example, a motor located in the main rudder is started, which swings the main rudder in the direction through the auxiliary rudder, in which the pointer was turned. As the main rudder reaches the correct position, it simultaneously rotates the row of contacts under the pointer so that it is now in the middle position and the motor is switched off. The scheme of such a device is given in Fig. 9. Here 1 g is the main rudder; 2 g the auxiliary rudder, 42 the main steering shaft, 43 the pointer sitting on it - 44 and 45 the two rows of contacts.
Instead of the motor, a magnet, instead of the electrical device, a pneumatic or hydraulic device can be used.
For certain purposes, for example for river boats, it can be valuable because the main rudder has an auxiliary rudder to steer to port and an auxiliary rudder to steer to starboard. You can also, for example, for safety reasons, the several equally acting auxiliary controls in a plane one above the other or in different levels, as shown in Fig. 10 respectively. 11 is indicated schematically, where 1 h the main rudder and 2, 2 i and 2 h respectively. 2 1, 2 m and 2 n represent the auxiliary rudders. But the main rudder can also be subdivided into several superimposed parts 1 o, 1 p and 1 r, each of which is operated by an auxiliary rudder 2 o, 2 p and 2 r (Fig. 12).
It is useful to balance both the main and the auxiliary rudder. In this case, a design such as that shown in FIG. 13 for the auxiliary rudder is advantageous. Here, the leading edge of the auxiliary rudder 2 S does not emerge from the profile of the main rudder 1S when it is pivoted. In order to avoid the ingress of foreign bodies between the main and auxiliary rudders, the side walls of the main rudder 1S are extended beyond the rear edge, as indicated at 48, where the extensions are appropriately designed like a sieve.
If the rudder, which is adjusted by the auxiliary rudder, is in itself balanced, the adjustment force which the auxiliary rudder has to exert is initially relatively small at the beginning of the steering movement from the zero position; with strong adjustment, however, the pressure center point of the rudder balanced for the zero position moves backwards, so that now the adjustment torque of the auxiliary rudder is counteracted by a pressure torque of the main rudder. In order to eliminate this disadvantage, the axis of rotation of the main rudder can be placed in such a way that the main rudder, if there were no auxiliary rudder, would have to be considered overbalanced up to the vicinity of the hard position or even in this itself.
With such an arrangement, the auxiliary rudder 2 t (FIG. 14) not only eliminates the overbalancing, but also improves the steering effect of the main rudder 1 t. A special type of balancing of the main and auxiliary rudders is shown in FIGS. 15 and 16. Here the balance surface 49 is separated from the Ru of the 1 u and connected to it by arms 50, while the usual balance surface forming part of the rudder body only has a short lever arm has, thanks to the longer arms 50, the same or a stronger effect is achieved here with a smaller balance area. In addition, the change in the center of pressure on the narrow balance surface only plays a minor role, and this reduces the effect of the shift in the center of pressure for the entire rudder.
This beneficial effect, that the effect of shifting the pressure center point is reduced, can also be valuable for rudders in which an auxiliary rudder is not arranged, because here too an auxiliary rudder balanced for the zero position remains balanced in a larger swivel range. In the arrangement according to FIG. 17, on each side of the main rudder 1 (shown in dotted lines in the hard position) balance surfaces 51, 52 are arranged in the form of long, inclined lever arms. The balance surfaces are profiled on one side in such a way that when the main rudder is in the middle position, they face a convex surface towards the main center plane. As a result, the one balance surface 51 offers the flow an unusually high resistance in the hard position, supports the pivoting of the rudder and holds it firmly in the hard position.
The other balance surface comes into a position in which it offers little resistance to the flow and accordingly only a slight pressure is exerted on it by the flow. A negative pressure is generated on its convex side and an overpressure is generated on the concave side. The resultant of these pressures is such that this surface also contributes to making it easier to adjust the rudder and to keep the rudder in the hard position.
The balance surfaces can also be hinged to their lever arm and controlled by handlebars that intervene on the one hand on the ship or main rudder, on the other hand on the balance surface itself or on a stop influencing it. Fig. 18 illustrates. Such an embodiment in which the balance surfaces 54 rotatably sit on the arms 55 of the main rudder 1 2v and, when an auxiliary rudder 2? -v is provided, the rotation caused by the stops 57 hinged on the arms 56 is carried along in one direction and in the other Set a direction parallel to the flow. What has been described here for balance surfaces can also be used with particular effect on the auxiliary rudders. Fig.
19 and 20 show two arrangements in which the auxiliary pressure surface is used to act with their help on the water pressure occurring during the adjustment of the rudder. The auxiliary rudder is hinged to the ship. The main rudder and auxiliary rudder are adjusted at the same time. The auxiliary rudder facilitates the steering work that is required to adjust the main rudder. In the embodiment of FIG. 19, the auxiliary rudder is 2 x connected by a handlebar 58 to the hull 60 and is pivoted when the main rudder 1 x to the starboard, in turn to port. In the embodiment according to FIG. 20, the coupling with the hull is effected by a cable 61 which winds up or unwinds on fixed disks 62, 63 of the ship's body 60 and the auxiliary rudder 2 y.
In both cases causes the ent against the pivoting of the main rudder automatically taking place setting of the auxiliary rudder 2 x respectively. 2 y an acceleration and facilitation of the pivoting of the main rudder 1 x respectively. 1 y.
You can perfect the effect of the auxiliary rudder if you net anord across the rudder in the main horizontal surfaces, namely on the rudder itself or over or. under the same. Such arrangements are illustrated schematically, for example, in FIGS. 21 and 22 in a diagram and in a side view. The main rudder 1 z carries as the upper and lower limit far from loading surfaces 64; smaller surfaces 65 are arranged above and below the cutout of the main rudder in which the auxiliary rudder 27 rotates. The surfaces 64 can also sit on the hull, the surfaces 65 on the auxiliary rudder.
The effect of these protective surfaces is as follows: As already described above, when the auxiliary rudder is adjusted, an overpressure is created on the concave side and a negative pressure on the convene side, which adjusts the rudder system. This excess pressure now decreases rapidly towards the edge as a result of the influence of the tip vortices.
The formation of the tip vortices is now prevented respectively. relocated to a flow zone that no longer influences the development of the adjustment pressure; this can develop fully, the effect of the auxiliary rudder is strong.
Since the main rudder swings freely around its axis, it can be fixed with respect to the ship and be a construction part that is fixed to the ship. In the embodiment shown in FIG. 23, a fixed axis 70 is arranged between the hull and the bridge 71. The adjustment device can be guided around a chain roller, for example as a grease or cable, which is rotatably arranged on the web 71.
The fixed axis can experience a special advantageous design by assembling it with the hull, as shown in FIG. 24 in longitudinal section and FIG. 25 in rear view. Here the axis 72 forms a pin which grows out of the hull with a broad base. The main rudder 1 _! Rotates around it on ball bearings 73. To move the auxiliary rudder 2 A, the control shaft 74 is passed through a longitudinal bore in the pin 72, which influences the auxiliary rudder by means of control rods 75.
Another embodiment of this construction is illustrated in FIG. 26, in which a hollow axis 77 and the control shaft 78 is guided through the bore of the pin 76.
If the hollow axle 77 is connected to the main rudder (not shown) by means of the Lap pen 79, this can be controlled directly with the aid of the hollow axle. The movement of the main rudder can be guided upwards with the help of the hollow axle and act there on the gears, switches and the like. On the other hand, the movement from the interior of the ship can be transmitted through the hollow axle by means of the shaft 78 to the gear wheel located at the lower end of the shaft and from there it can be guided to the ffilf- #; expensive in one of the ways described above. The auxiliary rudder can thus be used to adjust the main rudder.
To protect the auxiliary rudder 2111, protective surfaces on the main rudder 1 M can be arranged transversely to the rudder plane, as shown in the plan view and plan view, for example in Fig. 2.7 and 28. Here the surfaces 10 () project beyond the auxiliary rudders 211T in such a way that they are largely protected against mechanical disturbances.
In the device according to FIG. 29 he stretch the protective walls 101 only since Lich the auxiliary rudder, but are also seen most of the time for the second auxiliary rudder, etc. before.
Protection surfaces 102 arranged vertically between them, but which can also serve as guide surfaces, complete the protection of the auxiliary rudders.
In the device of Fig. 30, the main rudder carries inclined arms 103 with ver tical guide surfaces 104; adjustable surfaces 105, which are assigned to the first auxiliary rudder on the main rudder and are coupled to it by handlebars 106, sit on these. The adjustment of the rudder system is done through. the seated at the end of the first auxiliary rudder second auxiliary rudder, which is thus protected against injuries, sits between the adjustable surfaces 105 ble. If the second auxiliary rudder adjusts the first, it moves the protective surfaces <B> 105 </B> with it, so that the second auxiliary surface lies within a channel with parallel walls with every steering deflection.
Bar grids 107, horizontal protective surfaces, which have been left out in the drawing, connect the fixed parts to a rigid frame for further protection.
The powders according to FIGS. 31 and 32 are designed as box rudders through which the water flows. Small and sensitive auxiliary rudders 2 P and 20 P work in this inner stream. The main rudder here consists of three vertical parts 1 P and 1 R, which are connected by horizontal protective surfaces 108. A cell grid 109 provides protection against floating bodies passing through with the current.
The auxiliary rudders 2 P and 20 P sitting on the main rudder part 1 P are protected by freely movable auxiliary surfaces 110 which sit on the parts 1 R and follow the deflection of the auxiliary rudders as if they were coupled to them. the diverted current swings them.
In the similar embodiment according to FIG. 32, between the three main rudder parts 1 Q two more fixed guide surfaces 111 with auxiliary rudder 2 Q 1 with respect to the main rudder parts are arranged, which are fixed to the central rudder surface Auxiliary rudders 2 Q 1 are coupled by handlebars 112.
The main rudder operated by means of the auxiliary rudder is particularly suitable as a bow rudder (Fig. 33).
To protect the auxiliary rudders and gearbox from freezing, the main rudders can be equipped with steam or electrical heating.
In order to increase the quick effectiveness of the auxiliary rudder in the case of small deflections, it can be given a shape, as illustrated, for example, in FIGS. 34 and 35. Here the rudder surface consists of two parts 115 and 116 offset from one another by a small angle. In FIG. g 34 is between the two
Divide 115,116 a transverse surface <B> 1.17 </B> to avoid vortex formation switched on. In the normal position, the two parts <B> 115 </B> and 116 of the auxiliary rudder surface, offset from one another at an angle, are at the same but opposite angle to the direction of travel and ship. For example, this angle should be 3 for each surface, so that the surfaces form an angle of 6 with one another.
If the auxiliary rudder is now rotated around its axis by a small angle, for example by 3 to port, the lower surface 116 assumes an angle of 6 to the longitudinal axis of the ship, while the upper surface 115 is in the direction of the longitudinal axis of the ship. The auxiliary rudder thus acts like an auxiliary rudder the size of the lower surface, which has been adjusted by 6, while the actual adjustment was only 3. The pressure on the auxiliary surface thus increases very quickly with the adjustment, sometimes at a small angle, since a rotation through a small angle corresponds to a rapid increase in pressure.
If the ship is to go backwards, it can easily be steered with the device according to the invention. If, however, the rudder system remains in the position in relation to the ship that it assumes when driving forward, the difficulty arises that the rudder, which has a favorable effect for driving forward, has an unfavorable effect when driving backward. This difficulty is avoided in that the rudder system is designed in such a way that it can turn in full circles without being hindered in this movement by the hull and the control device for adjusting the auxiliary rudder.
The rudder system, which is loosely attached to the main rudder axis, is then shifted by <B> 180 '</B> by the flow of the water which is reversed with respect to the ship. However, if the friction of the rudder or gearbox is too great with large oars, so that the rudder does not turn quickly enough when the ship is moving, the turning movement can be initiated and supported by an auxiliary oar attached to the oar - will.
43 shows a device in which the turning movement of the main rudder is initiated by a special auxiliary rudder. Here, a completely freely movable tail rudder 145, which is provided with stops 146, hangs on the main rudder 126.
When the ship moves forward, the tail rudder hangs loosely in the current. However, if the direction of flow changes due to the reversal of the vehicle movement, an extraordinarily small force from the changed flow (see the dashed arrow) is sufficient to adjust the completely unstable tail rudder until it hits one of its stops 146 rests against the main rudder. The sound of the flow exerted pressure on the auxiliary rudder now initiates the rotation of the main rudder, so mass. this then comes under the pressure of the flow and adjusts itself completely to the new position when driving backwards.
The auxiliary surface can be made very small because it is only intended to give the main rudder an impetus for reversing into the new rudder position.
It is not absolutely necessary to use a special auxiliary rudder to support the turning movement of the main rudder; the auxiliary rudder can also be used. used to control the main rudder.
An embodiment of a rudder device which automatically folds over with the change in movement of the ship is shown in FIG. 36 illustrates. In this arrangement, 125 is the bow or the stern of a vehicle, depending on whether the rudder is arranged in front or in the rear. 126 is the main rudder, 127 the auxiliary rudder. The drive of the auxiliary rudder he follows again through the axis 128 of the main rudder. The axis of the auxiliary rudder is one-sided, that is to say, it is arranged shifted towards the leading edge of the auxiliary rudder. Rear edge of the main rudder and leading edge of the auxiliary rudder are arranged at a distance through which the tail or. the head of the auxiliary rudder can move.
The auxiliary rudder is driven, for example, by an electric motor 129 which drives the axle 130 via a self-locking transmission. The movement of the drive is transmitted to the auxiliary rudder by the gear sets 131, 132, 133, 134. To adjust the main rudder, the drive motor 129 is set in motion; he moves the auxiliary rudder 127 against the current. There is an adjustment force on the main rudder, so that a large main rudder can also be adjusted through a relatively small area and a small drive force.
If, as described above, when the vehicle moves backwards, the main rudder adjusts itself automatically or with the aid of the auxiliary rudder in accordance with the new direction of travel, then the bevel gear 132 rolls on the bevel gear 131. The auxiliary rudder <B> 127 </B> rotates continuously around its axis until it reaches the new position. The gear ratio of the bevel gears is set up in such a way that (read the auxiliary rudder in the new position of the main rudder again takes the correct position.
There. the main rudder executes a movement of 180 against its normal position in one direction of travel and the auxiliary rudder is coupled to the main rudder by the gearbox, in order to be in the correct position again in the main rudder, it will be a number of times relative to the original normal position Revolutions, increased by <B> 180 </B>.
Since the main rudder itself, as mentioned, performs one rotation of <B> 1.80 </B>, the gearbox between the main rudder and auxiliary rudder must be designed so that during half a turn of the main rudder the auxiliary rudder is one relative to the main rudder whole number of revolutions. The gear ratio must therefore be an even number.
As can be seen from the drawing, the connection between the main rudder and the auxiliary rudder is arranged in such a way that, if the main rudder moves undesirably, the auxiliary rudder automatically adjusts itself to a position that counteracts the undesired movement and returns the main rudder to the correct position.
If, for example, as a result of an undesired movement of the main rudder, the main rudder rotates in such a way that its trailing edge moves to the left as seen in the direction towards the vehicle, then the bevel gear 131 initially remains at rest, the bevel gear 132 rolls on the wheel 131 and turns to the right. The same rotation performs the bevel gear 133, which sits with the bevel gear 132 on one axis, and adjusts the pad 134 such that the trailing edge of the auxiliary rudder also moves to the left, so rotates out of the drawing plane in the drawing. The rotation is stronger than the rotation of the main rudder.
The current then exerts such a force on the auxiliary rudder that the moment around the main rudder axis returns the main rudder to its starting position. For the automatic return, the auxiliary rudder must be adjusted in the same way as the main rudder, but in the opposite direction for the actual steering process.
If a second auxiliary rudder is arranged to act on the first auxiliary rudder, the movement of the second auxiliary rudder takes place: the reverse of that of the first, i.e. with self-acting return in the opposite sense to the main rudder movement, in the actual steering process in the same sense. If more than two auxiliary oars are arranged, which can be useful for very large oars, the uneven auxiliary oars behave like the first, the even auxiliary oars like the second.
When reversing the direction of movement of the vehicle, the main rudder is in the opposite position, and is. the -translation is an even number, so the auxiliary rudder is easily in the correct position to the main rudder;
it counteracts unwanted movements of the main rudder caused by the current and is automatically returned to the normal position by the main rudder as soon as it has carried out the prescribed steering movement. If the auxiliary rudder is designed forwards and backwards sy mmetriscli and the auxiliary rudder axis is in the axis of symmetry, as shown, for example, in FIG. 37, then in this case the gear ratio need not be an even number.
It is sufficient if it is a whole number, because even with an odd numbered gear ratio, the auxiliary rudder, which, in relation to the ship, has performed half a turn more than the main rudder at half a turn of the main rudder, is then again in the correct position due to its symmetrical design to the main rudder.
In this embodiment, as illustrated by Fig. 37, you can put the leading edge of the auxiliary rudder and the trailing edge of the main rudder close together. In the normal position, in which the leading edge of the auxiliary rudder is close to the trailing edge of the main rudder, there is no flow between the two rudders. However, if the auxiliary rudder is adjusted, a gap opens between the main rudder and auxiliary rudder, and considerable disruptive forces occur as a result of the flow suddenly entering this gap.
In order to slowly increase the forces, the gap between the leading edge of the auxiliary rudder and the trailing edge of the main rudder is not suddenly opened to the entire length of the successive edges, but gradually by moving one of the two edges, be it the trailing edge of the main rudder or the leading edge of the auxiliary rudder, which is opposite the trailing edge of the main rudder, or gives the entire auxiliary rudder a curved, for example wavy or stepped shape, as shown in FIGS. 38 to 40, the top view of the leading edge of the auxiliary rudder .
In the devices according to FIGS. 36 and 37, the device was designed in such a way that when the main rudder was turned uniformly, the auxiliary rudder also turned uniformly. A constant movement of the main rudder thus corresponded to a constant movement of the auxiliary rudder.
However, the auxiliary rudder device can also be designed in such a way that, when the main rudder moves evenly, the movement of the auxiliary rudder is uneven, e.g. when the main rudder moves, the connection between the main rudder and auxiliary rudder is released evenly in a circle as soon as the main rudder moves has turned by <B> 90 '</B> with respect to the ship during the pivoting and is therefore in the zone in which it does not exert any steering effect as a result of this position with the ship.
More useful than these devices, in which the connection between the main rudder and auxiliary rudder in the ineffective zone is canceled when the main rudder is constantly moving in one direction of rotation, are the devices in which the auxiliary rudder is oscillated in relation to the main rudder when the main rudder is pivoted executes. An embodiment of this device is shown in FIGS. 41 and 42. 126 is the main rudder, <B> 127 </B> the auxiliary rudder.
The drive of the auxiliary rudder is passed through the axis 128 of the main rudder. 130 is the motor operated electrically, hydraulically or by other suitable power means, which drives the gear pair 135, 136 by means of the self-locking gear. The gear wheel 136 is seated on a shaft which is firmly connected to the gear box 137 which is movable with the rudder box. The gear 136 carries one. Pin 138 which moves with the stone 139 in a slot in a plate 140. In this plate, the rack 141 is cut, on which the gear 142, which drives the auxiliary rudder 127 via a suitable gear GE, rolls.
If the auxiliary rudder is now swiveled when reversing the direction, for example when driving backwards, then at the beginning of the movement of the main rudder the auxiliary rudder executes a movement in the sense that it is suitable for forward travel, the main rudder back into the normal position respectively. However, if the main rudder approaches a deflection of about 45 'from the normal position for forward travel, the auxiliary rudder turns back in relation to the main rudder, thus executes a pendulum motion and finally, as soon as the main rudder is in the correct position for backwashing has reached the correct attitude to the main rudder again.
As mentioned above, the forces to drive the auxiliary rudder are small and accordingly the intermediate gear, be standing from the gearbox 137 with accessories, which is shown in the drawing for the sake of clarity in relation to the main rudder over exaggerated large, also small . So it can be fixed on the axis of the main rudder.
It is conveniently located inside the vehicle and carries the small drive motor for the auxiliary rudder, which of course must not turn against the vehicle when the oar moves, so it must be connected to the vehicle. Since the gear box 137 is relatively small and as such can be moved with the main rudder, it is easily possible to arrange it within the profile of the main rudder. The drive shaft of the gear 1.35 is then passed through the hollow rudder axis, while the drive motor 130 is arranged inside the ship so that it cannot participate in the rotation of the rudder.
The arrangement of the gear box in the ship's rudder itself results in neatly small, protected gear arrangements that can be carried out with high operational safety.
For special cases it will be advantageous to initiate the turning movement of the main rudder through a special device, as shown in FIG. Here is. on the main rudder 136 above or below the auxiliary rudder according to the invention, a completely freely movable tail rudder 145 is arranged, which can be seen with stops 146.
When driving forward it hangs loosely in the current. If, however, the direction of flow changes due to the reversal of the vehicle movement, an extraordinarily small force from the changed flow is sufficient (see the dashed arrow) to adjust the completely unstably suspended tail rudder until it hits one of the stops 146 on the Main rudder surface. The force exerted by the flow on the auxiliary surface initiates the rotation of the main rudder, so that it is completely in the new position when reversing.
The auxiliary surface can be made very small because it only serves to give the main rudder, whose movement around the axis is much easily inhibited by friction, the necessary impetus for the automatic reversal in the new rudder position. As a rule, the main rudder will automatically adjust itself due to the pressure difference occurring as a result of the changed flow direction. When steering straight ahead, especially when it comes to slow ship movements at low speed, you can, under certain circumstances, set the main rudder in its central position and steer the ship using the auxiliary rudder, because at slow speed for slow steering of the ship even small forces are sufficient.