DE391119C

DE391119C - Control arrangement for aircraft and watercraft

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Publication number: DE391119C
Application number: DEF48975D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1921-03-31
Filing date: 1921-03-31
Publication date: 1924-02-28

Description

Steueranordnung für Luft- und Wasserfahrzeuge. Im Hauptpatent 389797 ist eine Steueranordnung für Luft- oder Wasserfahrzeuge beschrieben, bei der zur Verstellung des Hauptruders ein Hilfsruder dient, wobei das im Heck oder Bug des Schiffes angeordnete und mit einem oder mehreren hintereinandergeschalteten Hilfsrudern von abnehmender Größe versehene Hauptruder um ein beliebiges Drehungsmaß gedreht werden kann.Control arrangement for aircraft and water vehicles. In the main patent 389797 a control arrangement for aircraft or watercraft is described in which an auxiliary rudder is used to adjust the main rudder, the main rudder, which is arranged in the stern or bow of the ship and provided with one or more auxiliary rudders of decreasing size connected in series, can be rotated by any desired degree of rotation can.

Im besonderen ist dort .eine Anordnung beschrieben, bei der bei stetiger Drehbewegung des Hauptruders die Bewegung des Hilfsruders pendelnd' ist. In dem Hauptpatent ist weiter auseinandergesetzt, daB zwischen Ruderantrieb bzw. dem Organ; das die Stellung des Hauptruders vorschreibt (Richtungsweiser), das in der Regel auf der Achse des Hauptruders und gegen dieses drehbar angeordnet wird, und dem, letzten Hilfsruder eine geradzahlge Übersetzung eingeschaltet wird, damit sowohl für Vorwärtsfahrt als auch für Rückwärtsfahrt in der Nullage des Hauptruders auch das Hilfsruder die Nullage einnimmt und das Hilfsruder den unbeabsichtigten Bewegungen des Hauptruders, die durch zufällige Einflüsse, z. B. Strömung, Schiffsbewegung usw., entstehen, in beiden Lagen entgegenwirkt. Erfährt also das Hauptruder aus seiner Arbeitsnullage für Vorwärtsfahrt (o°) Drehungen um gö°, 18o° (Arbeitsnullage für Rückwärtsfahrt), a70°, so muß das Hilfsruder in diesen vier Hauptstellungen relativ zum Hauptruder die Nullage einnehmen. Dazwischen soll das Hilfsruder, um das Hauptruder in seine Arbeitslagen zu drehen, den vollen wirksamen Ausschlag von etwa 450 erreichen.' Diese Wirkung kann erreicht werden, wenn zwischen Antrieb bzw. Richtungsweiser des Hauptruders und Hilfsruders ein Übersetzungsgetriebe eingeschaltet wird, durch das bei einer gleichmäßigen Drehung des Hauptruders auf dem vollen Umfang der Drehwinkel des Hilfsruders sich gleichmäßig verändert, und zwar bei einer Drehung des Hauptruders auf 450 sich auf 450 einstellt, bei einer Drehung des Hauptruders auf go° auf o° zurückgeht, bei weiterer Drehung des Hauptruders bis auf z35° einen Ausschlag zum Hauptruder, jedoch in anderer Richtung, bis 45° erfährt und schließlich bei einer Verdrehung des Hauptruders um 18o0 wieder die Nullage zum Hauptruder einnimmt. Trägt man im Kurvenbild, Abb. r, das Drehungsmaß des Hauptruders von o bis 18o0 als Abszisse und die Ausschläge des Hilfsruders relativ zum Hauptruder als Ordinaten auf, so zeigt der gebrochene Linienzug der Abb. i die Abhängigkeit des Hilfsruderausschlages vom Ausschlage des Hauptruders.In particular, there is an arrangement described in the case of continuous Turning movement of the main rudder is the movement of the auxiliary rudder pendulum '. By doing The main patent is further explained that between the rudder drive and the organ; that prescribes the position of the main rudder (direction indicator), that as a rule is arranged on the axis of the main rudder and rotatable against it, and the, last auxiliary rudder an even translation is switched on so that both for forward travel as well as for reverse travel in the zero position of the main rudder as well the auxiliary rudder assumes the zero position and the auxiliary rudder to unintentional movements the main rudder caused by accidental influences, e.g. B. Current, ship movement etc., are counteracted in both positions. So experiences the main rudder its working zero position for forward travel (o °) rotations of gö °, 18o ° (working zero position for backward travel), a70 °, the auxiliary rudder must be in these four main positions take the zero position relative to the main rudder. In between, the auxiliary rudder should, to to turn the main rudder to its working position, the full effective deflection of reach about 450. ' This effect can be achieved if between the drive or Direction indicator of the main rudder and auxiliary rudder switched on a transmission gear by turning the main rudder evenly over the full circumference the angle of rotation of the auxiliary rudder changes evenly with one turn of the main rudder at 450 adjusts to 450 when the main rudder is turned on go ° goes back to o °, if you turn the main rudder further to z35 ° one Deflection to the main rudder, but in a different direction, up to 45 ° and finally if the main rudder is rotated by 18o0, it returns to the zero position to the main rudder. If you take the degree of rotation of the Main rudder from 0 to 18o0 as the abscissa and the deflections of the auxiliary rudder relative to the main rudder as the ordinates, the broken line in Fig. i shows the dependency the auxiliary rudder deflection from the deflection of the main rudder.

Aus dem Kurvenbild ist zu entnehmen, daß bei unbeabsichtigten, durch zufällige Einflüsse (Strömung, . Schiffsbewegung) verursachten Bewegungen des Hauptruders das Hilfsruder Winkelausschläge ausführt, die den Ausschlägen des Hauptruders gleich sind. Dementsprechend erfolgt die Rückstellung des Hauptruders infolge der kleinen Winkelausschläge des Hilfsruders nur langsam, ebenso geht auch die Steuerbewegung nur langsam vor sich, wenn zur Steuerung des Hauptruders das Hilfsruder verstellt werden soll. Dieser Nachteil kann nun der Erfindung gemäß bei Steueranordnungen für Luft- und Wasserfahrzeuge, bei denen bei gleichmäßigerer Drehbewegung des Hauptruders die Bewegung des Hilfsruders pendelnd ist, dadurch vermieden ,verden, daß der Übertragungsmechanismus zwischen Ruderantrieb bzw. Richtungsweiser des Hauptruders und Hilfsruder so ausgeführt wird, daß das Verhältnis der zurückgelegten Winkelwege von Hauptruder und Hilfsruder je nach der Stellung des Hauptruders verschieden ausfällt, daß also die Winkelübersetzung der Drehbewegungen eine veränderliche ist.From the graph it can be seen that in the case of unintentional, through Random influences (current, ship movement) caused movements of the main rudder the auxiliary rudder executes angular deflections that are equal to the deflections of the main rudder are. Accordingly, the main rudder is reset as a result of the small ones Angular deflections of the auxiliary rudder are only slow, as is the steering movement only slowly in front of you when the auxiliary rudder is adjusted to control the main rudder shall be. This disadvantage can now according to the invention in control arrangements for aircraft and watercraft, where the main rudder rotates more smoothly the movement of the auxiliary rudder is pendulous, thereby avoided verden that the transmission mechanism between the rudder drive or the direction indicator of the main rudder and auxiliary rudder is that the ratio of the angular paths covered by the main rudder and auxiliary rudder depending on the position of the main rudder turns out different, so that the angular translation the rotary motion is variable.

Eine derartige Veränderlichkeit der Winkelübersetzungen der Drehbewegungen- kann. beispielsweise dadurch erreicht -,werden, daß bei gleichmäßiger Drehbewegung des Antriebes bzw. des Richtungsweisers des Hauptruders der Drehwinkel des Hilfsruders sich nach oder annähernd nach einem Sinusgesetz ändert. Schaltet man beispielsweise zwischen Ruderantrieb bzw. Richtungsweiser des Hauptruders und Hilfsruder ein Exzenter oder ein Kurbelgetriebe, so läßt sich eine gleichmäßige Drehung des Ruderantriebes in eine ungleichmäßige, nach einem Sinusgesetz pendelnde Bewegung des Hilfsruders umwan. deln.Such a variability of the angular ratios of the rotary movements can. for example achieved by this - that with uniform rotary motion the drive or the direction indicator of the main rudder the angle of rotation of the auxiliary rudder changes according to or approximately according to a sine law. If you switch, for example an eccentric between the rudder drive or the direction indicator of the main rudder and auxiliary rudder or a crank mechanism, the rudder drive can be turned evenly into an uneven movement of the auxiliary rudder that oscillates according to a sine law umwan. deln.

Ein Ausführungsbeispiel dieser Anordnung ist in Abb. z veranschaulicht. Hierin bedeutet a das Hauptruder, b das Hilfsruder; c ist der Richtungsweiser des Hauptruders, der auf der Achse des Hauptruders gegen das Hauptruder drehbar angeordnet ist. Der Richtungsweiser c dreht ein Zahnrad d mit doppelter Übersetzung. Das Zahnrad treibt mittels Kurbelzapfen e und Schubstange f die Zahnstange g an. Bei einer vollen Drehbewegung des Richtungsweisers c führt die Zahnstange g zweimal eine doppelte Schubbewegung aus und dreht das Zahnrad h bzw. über die Kuppelstange i das Hilfsruder b mit einer Winkel-Bewegung, deren Maß sich nach einem Sinusgesetz ändert, wenn der Richtungsweiser c oder das Hauptruder a sich gleichmäßig dreht.An embodiment of this arrangement is illustrated in Fig. Z. Herein means a the main rudder, b, the auxiliary rudder; c is the direction indicator of the main rudder, which is rotatably arranged on the axis of the main rudder against the main rudder. The direction indicator c rotates a gear d with double translation. The gear wheel drives the rack g by means of the crank pin e and the push rod f. When the direction indicator c is fully rotated, the rack g performs a double pushing movement twice and rotates the gear wheel h or, via the coupling rod i, the auxiliary rudder b with an angular movement, the extent of which changes according to a sine law when the direction indicator c or that Main rudder a turns smoothly.

Diesen Zusammenhang der beiden Bewegungen läßt Abb. 3 erkennen. Während bei der Anordnung nach Abb. i die Übersetzung der beiden Winkelbewegungen i : i war, ist jetzt die Übersetzung eine veränderliche geworden, und zwar beträgt sie bei Drehungen aus den Arbeitsnullagen (o°, i8oQ) ungefähr 1,5, während sie nach den Hartlagen hin -maximale Arbeitsausschläge - (¢5°, 135Q) auf Null abnimmt.This connection between the two movements can be seen in Fig. 3. While in the arrangement according to Fig. i, the translation of the two angular movements i: i was, the translation has now become a changeable one, and indeed it amounts to for rotations from the working zero positions (o °, i8oQ) about 1.5, while after towards the hard layers - maximum working deflections - (¢ 5 °, 135Q) decreases to zero.

J1-l:an kann nun den Zusammenhang zwischen den beiden Winkelbewegungen und damit ihr Übersetzungsverhältnis beliebig verändern, wenn man in den Übertragungsmechanismus mehrere Exzenterantriebe hintereinanderschaltet. Im besonderen kann man erreichen, daß in den Arbeitsnullagen, in denen es mit Rücksicht auf schnelle Steuerung und schnelle Gegenbewegung erwünscht ist, eine Übersetzung ins Schnelle erzielt wird, wenn man das Übersetzungsgetriebe so ausbildet, daß statt der Sinuskurve (Abb. 3) beispielsweise eine Kurve nach Abb. q. geliefert wird, bei der der steigende Ast der Sinuskurve steil verläuft, der liegende Ast flach. Je steiler die steigenden Äste ausgeführt sind, um so größer ist das Übersetzungsverhältnis der Winkelbewegungen, je schneller folgt in den Arbeitsnullagen das Hauptruder sowohl bei Steuerung als auch bei Gegenbewegung den Ausschlägen des Hilfsruders. Bei kleinen Ausschlägen des Hilfsruders bzw. des Richtungsweisers erreicht das Hilfsruder schnell den maximalen Arbeitswinkel und bleibt auch bei Weiterbewegung in die Hartlagen in diesem Winkel zum Hauptruder stehen. Dreht sich bei Umkehr der Fahrtrichtung das Hauptruder in die 9o'-Lage, so wird in dieser Lage das Hilfsruder schnell umgestellt, so daß es bei weiterer Drehung des Hauptruders in die neue Arbeitslage für Rückwärtsfahrt zum Hauptruder richtig ansteht und sowohl für Steuerbewegung als auch für Gegenbewegung richtig arbeitet.J1-l: an can now show the relationship between the two angular movements and thus change their transmission ratio at will if one enters the transmission mechanism several eccentric drives connected in series. In particular one can achieve that in the working zero positions, in which it is with regard to fast control and fast countermovement is desired, a translation into fast is achieved, if the transmission gear is designed in such a way that instead of the sine curve (Fig. 3) for example a curve according to Fig. q. is delivered in which the rising branch the sine curve is steep, the lying branch is flat. The steeper the rising Branches are executed, the greater the transmission ratio of the angular movements, the faster the main rudder follows in the working zero positions, both when steering and the deflection of the auxiliary rudder even in the event of a countermovement. With small rashes of the auxiliary rudder or the direction indicator, the auxiliary rudder quickly reaches its maximum Working angle and remains at this angle even when moving further into the hard layers stand to the main rudder. If the direction of travel is reversed, the main rudder turns in the 9o 'position, the auxiliary rudder is quickly changed in this position so that it when turning the main rudder further into the new working position for reverse travel to the main rudder correctly and for both steering movement and countermovement works properly.

Die Charakteristik der Winkelübersetzung, wie sie in Abb. d. dargestellt ist, wird erreicht, indem man mehrere Exzenterantriebe derart hintereinanderschaltet, daß ihre charakteristischen Bewegungen sich addieren.The characteristics of the angular transmission, as shown in Fig. D. shown is achieved by connecting several eccentric drives in series in such a way that that their characteristic movements add up.

Wie die Exzenterantriebe als solche ausgebildet sind, ist für die Erfindung unwesentlich. Wesentlich ist, daß sie eine gleichmäßige Drehbewegung in eine ungleichmäßige umwandeln. Ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung, deren Charakteristik in Abb..I dargestellt ist, zeigt Abb. 5. Der Richtungsweiser c treibt das Zahnrad d und dieses mittels der Kuppelstange fein Zahnsegment k. An diesen ersten txzentertrieb schließt sich ein zweiter, der aus dem Zahnrad 1, der Kurbel in., der Kuppelstange n, der Kurbel o besteht. Die Kurbeln nu und o sind ungleich lang, so daß auch dieses Exzentergetriebe für sich einen Bewegungsmechanismus darstellt, der ungefähr eine Übersetzungscharakteristik nach Abb. 3 aufweisen wird, während das erste Exzentergetriebe, bestehend aus der Kurbel e, der Kuppelstange f, dem Zahnsegment k, einen Mechanismus mit der gleichen Charakteristik aufweist. Beide Mechanismen sind so hintereinandergeschaltet, daß sich- ihre charakteristischen Bewegungen addieren, daß also die Übersetzungscharakteristik der Abb. 3 in die. der'Abb. 4 umgewandelt wird.How the eccentric drives are designed as such is immaterial to the invention. It is essential that they convert a uniform rotary motion into a non-uniform one. An exemplary embodiment for an arrangement, the characteristics of which are shown in Fig..I, is shown in Fig. 5. The direction indicator c drives the gear wheel d and this by means of the coupling rod f drives a toothed segment k. A second one, which consists of the gear wheel 1, the crank in., The coupling rod n, the crank o, is connected to this first eccentric drive. The cranks nu and o are of unequal length, so that this eccentric gear also represents a movement mechanism in itself, which will have approximately a transmission characteristic according to Fig. 3, while the first eccentric gear, consisting of the crank e, the coupling rod f, the toothed segment k, has a mechanism with the same characteristic. Both mechanisms are connected one behind the other in such a way that their characteristic movements add up, so that the translation characteristics of Fig. 3 into the. the Fig. 4 is converted.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung erffi a bt sich dann, wenn das Zahnrad 1 bei einer halben Umdrehung des Richtungsweisers und einer vollen Drehung der Kurbel e einen Winkelweg von mehr als i8o°, beispielsweise den Winkel a (Abb. 6), beschreibt. Da nämlich bei einem derartigen Winkelweg, bezogen auf die ganze Weglänge die Totzonen, d. h. die wenig Schubbewegung liefernden Zonen, ß einen verhältnismäßig großen Teil des gesamten Winkelweges einnehmen, so muß der Weg in der wirksamen Zone (Winkel y) schnell erfolgen, so daß bei der Bewegung in dieser Zone, die den Arbeitsnullagen des Hauptruders entspricht, die Übersetzung ins Schnelle noch gesteigert wird. Der Mechanismus liefert somit in den Arbeitsstellungen des Hauptruders eine höchstempfindliche Übertragungsmöglichkeit; kleine Ausschläge des Richtungsweisers oder des Hilfsruders haben schnelle Verstellung des Hauptruders zur Folge, sind also sehr wirksam, in den übrigen Zonen der Winkelstellungen des Hauptruders dagegen eine gute Aufnahme der Strömungskräfte durch unmittelbare Übertragung in das Getriebe, ohne daß schädliche Drehmomente auftreten.A particularly advantageous application erffi a then bt, when the gear 1 at a half revolution of the direction-finder and a full rotation of the crank e an angular more than i8o °, for example the angle a (Fig. 6) describes. Since with such an angular path, based on the entire path length, the dead zones, ie the zones providing little thrust movement, ß occupy a relatively large part of the total angular path, the path in the effective zone (angle y) must be rapid, so that at the movement in this zone, which corresponds to the working zero positions of the main rudder, the translation is increased even further. The mechanism thus provides a highly sensitive transmission option in the working positions of the main rudder; Small deflections of the direction indicator or the auxiliary rudder result in rapid adjustment of the main rudder, so they are very effective, but in the other areas of the angular positions of the main rudder, the flow forces are well absorbed by direct transmission into the gearbox without damaging torques occurring.

Eine Ausführungsbeispiel für die praktische Ausführung eines Getriebes nach Abb. 5 zeigen Abb. 7 und B. Die der Abb. 5 entsprechenden Teile sind mit gleichen Buchstaben bezeichnet. Der Angriff p für das Zahnsegment k liegt außerhalb des Segmentes. Die Kräfte werden auf das Zahnsegment elastisch übertragen, so dal3 von der Strömung herrührende Stöße von den Federn q und r aufgenommen werden, ohne das Getriebe zu gefährden. Eine Abweichung gegenüber der Anordnung Abb.5 besteht lediglich darin, daß die Bewegung der Kurbel o um die Achse des Hauptruders und des Richtungsweisers c erfolgt und von hier aus über ein Parallelgetriebe,. z. B. Schubkurbelgetriebe, auf das Hilfssteuer übertragen wird.An exemplary embodiment for the practical implementation of a transmission according to Fig. 5 is shown in Fig. 7 and B. The parts corresponding to Fig. 5 are denoted by the same letters. The attack p for the tooth segment k lies outside the segment. The forces are transmitted elastically to the toothed segment, so that shocks resulting from the flow are absorbed by the springs q and r without endangering the transmission. A deviation from the arrangement in Fig.5 is only that the movement of the crank o takes place around the axis of the main rudder and the direction indicator c and from here via a parallel gear. z. B. Slider crank gear is transferred to the auxiliary control.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control arrangement for aircraft and water vehicles according to patent 389797, in which the movement of the main rudder with a steady turning movement of the auxiliary rudder is swinging, characterized by such a transmission mechanism between rudder drive or direction indicator of the main rudder and auxiliary rudder that the Angular translation of the rotary movements is variable. a. Arrangement according to claim i, characterized in that with uniform rotary movement of the drive or of the direction indicator of the main rudder - the angle of rotation of the auxiliary rudder or approximately changes according to a sine law. 3. Arrangement according to claim i, characterized characterized in that the transmission mechanism at small excursions from the Working zero positions of the main rudder experiences an angular translation into high speed while in the hard layers (maximum working deflections) the angular translation is small. is. q .. Arrangement according to claim i, characterized in that in the transmission mechanism Several eccentric drives between the drive or direction indicator of the main rudder and auxiliary rudder are connected in series. 5. Arrangement according to claim i and q., Characterized in that that the characteristic movements of the eccentric drives increase. 6. Arrangement according to claims i and 3, characterized in that - that with uniform rotary movement the rudder drive or the direction indicator for the main rudder the movement of the The auxiliary rudder remains within the working angle of the auxiliary rudder. 7. Arrangement according to Claim i, characterized in that during half a rotation of the main rudder the first eccentric calculated from its direction is a full turn executes and a second eccentric gear an oscillating angular path of more than 18o ° describes. B. Arrangement according to claim i and 7, characterized in that the oscillating angular path is supplied by a vibrating tooth segment.