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Steuerruder für Wasser-oder Luftfahrzeuge.
Den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Steuerruder für Wasser-oder Luftfahrzeuge, durch dessen Ausgestaltung und Anordnung bezweckt wird, eine möglichst grosse Steuerwirkung bei leichter Bedienung zu erreichen. Es soll demnach ein gutes Steuern mit geringem Kraftaufwand und relativ kleinen Ruderflächen sichern wie auch in Fällen minderer Steuerfähigkeit, wie dies namentlich bei breiten Flussfahrzeugen u. dgl. der Fall ist, Abhilfe schaffen.
Es sind bereits Steuerruder bekannt, bei welchen das Ruderblatt, als Balanceruder ausgebildet, an einem nach Art eines gewöhnlichen Ruders verschwenkbaren Tragwerk sitzt. Die bekannten Ruder dieser Art weisen aber den Nachteil auf, dass nur gewisse Bewegungen ausgeführt werden können, da die Verschwenkung des Ruderblattes mittels eines Getriebes in zwangläufiger Abhängigkeit von dem Verschwenken des das Ruderblatt tragenden Tragwerkes erfolgt. Je nach Wahl der Anordnung und Übersetzung dieses Getriebes wird das Gesetz der Verschwenkung des Ruderblattes um seine Achse von dem Gesetz der Verschwenkung des Tragwerkes vorher bestimmt sein.
Es sind weiters Steuerruder bekannt, bei welchen ein oder mehrere Ruderblätter sowie ein Tragrahmen um je eine Achse unabhängig schwenkbar sind, derart, dass mittels eines Betätigungsorgans, je nach Kupplung dieses mit der einen oder andern Achse, entweder der Tragrahmen oder das Ruderblatt bzw. die Ruderblätter verschwenkt werden können. Diese bekannten Ruder besitzen den Nachteil, dass die Verstellung von Ruderblatt und Tragrahmen nicht auch gleichzeitig, sondern nur zeitlich aufeinanderfolgend durchgeführt werden können, wobei bei Verstellung des Ruderblattes bzw. der Ruderblätter der Tragrahmen in der Mittschiffsebene festgehalten werden muss, während bei Verschwenkung des Tragrahmens vorerst eine Fixierung des Ruderblattes bzw. der Ruderblätter im Tragrahmen vorgenommen werden muss. Diese bekannten Steuerruder sind daher auch umständlich zu bedienen.
Um diese unbedingte und im Betrieb nicht veränderbare Abhängigkeit zu beseitigen und jedwede Bewegung durchführen und dadurch die Steuerlage und die Rahmenstellung dem momentanen Bedarf anpassen zu können, ist gemäss der Erfindung die Anordnung derart getroffen, dass sowohl das das Ruderblatt tragende Tragwerk als auch das Ruderblatt, jedes um seine eigene Achse jederzeit, d. h. auch gleichzeitig und während der Fahrt in vollkommener und unmittelbarer Unabhängigkeit voneinander verschwenkt werden können.
Das in seinem Tragrahmen verschwenkbare Ruderblatt kann sohin durch Verschwenken des Tragwerkes an jene Stelle gebracht werden, an welcher es frei von der Wirbelbildung hinter der Schiffsmitte, wie sie besonders bei Schleppkähnen mit breiten völligen Heckformen auftritt, d. h. unter günstigen Strömungsbedingungen wirken kann. Es lässt sich ferner das Ruderblatt in beliebigen
Stellungen parallel schwenken, wodurch gewisse Steuermanöver wesentlich erleichtert bzw. erst ermöglicht werden.
Wird das Tragwerk nicht mechanisch verschwenkt, sondern dem freien Spiel der jweils auftretenden Kräfte überlassen, so wird es durch den auf das Ruderblatt wirkenden Wasserdruck selbsttätig nach der Aussenseite des Schiffsdrehkreises gebracht und damit kommt das Ruderblatt, ohne seine Winkelstellung zu ändern, in den Bereich regelmässigerer und schnellerer Stromfäden. Bei dieser Anordnung, bei welcher die Achse des Tragwerkes keinen Torsionsbeanspruehungen ausgesetzt ist, werden auch momentan auftretende Kräfte, z. B. seitlicher Wellenschlag, vom frei schwingenden Tragwerk
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elastisch aufgenommen, so dass die Kursstetigkeit des Schiffes nicht oder kaum beeinträchtigt wird.
Das Tragwerk leistet bei seiner, unter der Wirkung des strömenden Wassers bzw. Luft stattfindenden, freien Ausschwenkung eine Arbeit, welche wesentlich grösser ist als jene, die zur Winkelverstellung des ausbalancierten Ruderblattes aufgewendet zu werden braucht ; es ist also durchaus möglich, die Bewegungen des Ruderblattes durch die beim Ausschwenken des Tragwerkes gewonnene Arbeit mittels Zwischenschaltung eines Kraftspeicbers (hydraulisch, pneumatisch od. dgl. ) hervorzurufen.
Die B3tätigung des Tragwerkes kann auch so erfolgen, dass dieses bis zu einem jeweils bestimmten Ruderwinkel, Ruderdruck oder Drehmoment in einer bestimmten Lage, z. B. in der Mittschiffsebene, festgehalten ist und erst bei Überschreiten dieses Winkels, Druckes oder Momentes zum freien Ausschwingen kommt. Die Anordnung kann auch so getroffen werden, dass die Auslösung des Tragwerkes willkürlich vom Steuermann vorgenommen werden kann. Auf diese Weise kann die Materialbeansprühung des Tragwerkes fallweise begrenzt und die verstärkte Steuerwirkung im gewünschten Augenblick herbeigeführt werden.
Bei Zwei- oder Mehrpropellerschiffen kann die Länge der Tragwerksarme so gewählt werden, dass das Ruderblatt beim willkürlichen oder freien Verschwenken in den wirksamen Bereich des an der Aussenseite des Schiffsclrehkreises arbeitenden Propellers gelangt.
Alles Vorstehende gilt auch, sinngemäss übertragen, für Luftfahrzeuge.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch veranschaulicht. In Fig. 1 ist eine beispielsweise Ausführungsform eines Steuerruders gemäss der Erfindung schematisch im Aufriss dargestellt, während die Fig. 2-5 in Draufsicht verschiedene Rudersteilungen veranschaulichen. Die Fig. 6 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Steuerruders gemäss der Erfindung, bei welcher eine besonders grosse Auslegung des Tragwerkes und vollkommene Drehbarkeit des Ruderblattes erzielt wird.
Am Heck J ! (Fig. l) eines Schiffes ist die Ruderáchse 2, die mittels der Pinne 3 betätigt wird, mittels des Ruderzapfens 4 und einer verdrehbaren Hohlwelle 5 gelagert. Mit der Ruderachse 2 sind die Ruderträger 6,7, die als äusserer Ruderrahmen bezeichnet werden, fest verbunden. In diesem Ruderrahmen ist das Ruderblatt 8 mittels der Zapfen 9 und 10 drehbar um die Ruderachse 11 als B. 1lanceruder gelagert. Die Betätigung des Ruderblattes 8 erfolgt von der Pinne 12 mittels des
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Denkt man sich die Pinne 12 mit der Pinne 3 fest verbunden, so wird diese Rudervorrichtung als gewöhnliches, einseitig ausgebildetes Steuerruder wirken, denn das Ruderblatt 8 dreht sich nur um die Ruderachse 2. Wird aber bei mittschiffs befindlicher Pinne J die Pinne 12 gelegt, dann wird gemäss Fig. 3 mittels der hohlen Welle 5 des Parallelogrammlenkers 13, 14, 15, 16 das Ruderblatt 8 als Balanceruder benutzt.
Es kann ferner entsprechend Fig. 4 durch Legen der Pinne 3 das Ruderblatt 8 nach beiden Seiten parallel zur ursprünglichen Mittsehiffsstellung gebracht werden, denn die Pinne 3 legt den
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parallel gehalten bzw. verschoben wird. Diese Parallelverschiebung kann aber auch für jeden beliebigen Winkel, in welchem das Ruderblatt 8 durch die Betätigung der Pinne 12 gebracht wurde, durch Betätigung der Pinne 3 bzw. unter dem Einfluss des Wasserdruckes selbsttätig erzielt werden. Diese Wirkungsweiseist von besonderer praktischer Bedeutung, denn man kann durch die in Fig. 4 gezeichnete Parallelverstellung des Ruderblattes 8 den unsymmetrischen Druck, welchen z. B. eine ungerade Anzahl von Propellern oder bei geschleppten Objekten der Trossenzug, der ausserhalb der Mittschiffsebene angreift, hervorruft, mildern oder aufheben.
Von dieser und jener andern Ausgangsstellung aus können die sonst erforderlichen Rudermanöver mittels der Pinne 12 genau so durchgeführt werden, wie von der Mittschifisstellung des Rahmens aus, wie dies die Fig. 5 zeigt. Das Tragwerk 6, 7, in welchem das Ruderblatt 8 drehbar befestigtist, kann auch durch eine Feststellvorrichtung oder eine Bremseinrichtung, z. B. eine an der Ruderachse 2 angeordnete Bremstrommel 17, auf welche ein durch Hand, Fuss oder sonstwie betätigtes, in der Zeichnung nicht dargestelltes Bremsband, eine Bremsbacke od. dgl. einwirkt, in einer bestimmten oder beliebigen Lage festgehalten werden, so dass das Ruder als Balanceruder wirkt. Die Feststell-bzw.
Bremseinrichtung kann statt an der Ruderachse 2 auch an irgendeiner
Stelle des mit ihr verbundenen Getriebes oder des Tragwerkes selbst angeordnet sein.
Durch Lösen der Bremse 17 bzw. der Feststellvorrichtung, was auch wäbrend der Fahrt, sei es selbsttätig, sei es willkürlich, zu erreichen ist, erhält das Tragwerk 6, 7 seine freie Verschwenkbarkeit wieder, die gegebenenfalls willkürlich wieder aufgehoben werden kann.
Eine gewisse, der Winkelverstellung des Ruderblattes entgegengesetzte Steuerwirkung wird durch das blosse Parallelverstellen des Ruderblattes von der Normalstellung aus auftreten, u. zw. insbesondere bei sehr schnellen Fahrzeugen, vornehmlich bei Luftfahrzeugen. Bei letzteren wird auch die durch diese parallele Verstellung auftretende Spaltwirkung zwischen den Tragflächen und der
Steuerfläche eine Änderung der aerodynamischen Verhältnisse hervorrufen, insbesondere wenn die
Steuerfläche einen wesentlichen Teil der Tragfläche bildet.
Gemäss Fig. 6 erfolgt die Übertragung der Verstellung des Ruderblattes 8 im Innern eines hohlen Tragarmes 18, welcher durch die Pinne 3 verstellt werden kann. Die Achse 5 zur Verstellung des Ruder-
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blattes 8 ist hier, im Gegensatz zur Ausführung gemäss Fig. 1, im Innern der Weite 2, die als Schwenkachse des Tragwerkes dient, angeordnet und trägt das Rtd 19, welches die Kraft mittels Gall'scher oder sonstiger Kette, Seil oder anderer endloser Elemente 21 auf das Rad 20 überträgt, das an der Ruderachse 11 vorgesehen ist. Der Antrieb der Achse 5 erfolgt mittels der Pinne 12, jener der Trag- werksachse 2 mittels der Pinne. 3.
Durch diese Anordnung wird erzielt, dass keine freiliegellden Übertragungsteile vorhanden sind, denn die Übertragung erfolgt im Innern des hohlen Tragarmes 18, weiters erzielt man so eine besonders grosse Verschwenkbarkeit und Auslegung des Tragwerkes und vollkommene Verdrehbarkeit des Ruderblattes durch endlose Übertragung, so dass dieses auch für Rückwärtsfahrt richtig aushalaneiert ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Steuerruder für Wasser-und Luftfahrzeuge, bei welchem das Ruderblatt vorzugsweise als Balanceruder ausgebildet, an einem nach Art eines gewöhnlichen Steuerruders schwenkbaren Tragwerk angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Tragwerk (6, 7) um seine Achse (2) als auch das Ruderblatt (8) um dessen Achse (11) jederzeit, d. h. auch gleichzeitig und während der Fahrt in vollkommener und unmittelbarer Unabhängigkeit voneinander schwenkbar sind.