DE1122402B - Steuereinrichtung fuer Unterwasserschwimmkoerper - Google Patents

Description

• Steuereinrichtung f ür Unterwasserschwimmkörper Die Bewegungsrichtung unter Wasser schwimmender, steuerbarer Körper mit eigener Propulsionsanlage wird bekanntlich durch Steuerflächen (Seiten-und Tiefenruder) bestimmt, die um Vertikal- und um Horizontalquerachsen schwenkbar sind.
• Bei dieser Art der Kurssteuerung wird das am Schwimmkörper vorbeiströmende Wasser durch die Steuerflächen abgelenkt. Dabei entstehen an den der beaufschlagenden Wasserströmung abgekehrten Steuerflächen (Leeflächen) Wirbelströmungen. Diese Wirbel beeinträchtigen - insbesondere bei großen Anstellwinkeln - die Steuerfähigkeit des Schwimmkörpers. Außerdem treten bei einem allseitig steuerbaren Schwinimkörper sich wechselseitig bedingende Störbeeinflussungen des Seitensteuers und des Tiefensteuers auf.
• Es sind Schiffssteuereinrichtungen bekannt, bei denen eine beweglich angeordnete Steuerdüse den vom Propeller erzeugten Wasserstrahl in die gewünschte Richtung ablenkt und damit die Steuerung des Schiffes bewirkt. Jedoch erfolgt dabei nur eine Steuerung in horizontaler Richtung, so daß eine besonders für Unterwasserfahrzeuge erforderliche Rudersteuerung hierdurch nicht ersetzt wird.
• Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, bei Unterwasserfahrzeugen zurTiefensteuerung schwenkbare, die Propeller umhüllende Düsen vorzusehen, während die Seitensteuerung mittels einer herkömmlichen, dahinter angeordneten Steuerfläche bewirkt wird. Jedoch kann die technische Ausführung einer solchen Anlage infolge ungenügender Anpassungsmöglichkeit an die beim Steuern auftretenden Strömungsverhältnisse nicht befriedigen, zumal weiterhin der Nachteil besteht, daß durch getrennte Steueranlagen für die horizontale und für die vertikale Richtung ein erheblicher Platz beansprucht wird, was bei Unterwasserfahrzeugen besonders ungünstig ist.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinrichtung für Unterwasserfahrzeuge und andere Schwimmkörper zu schaffen, bei der Antriebspropeller und Steuerelemente für die horizontale und die vertikale Bewegungsrichtung innerhalb einer vom Propellerstrahl durchsetzten Düse als konstruktive Einheit zusammenwirken. Zugleich soll eine strömungstechnisch günstige Form der gesamten Anordnung eine gute Steuerwirkung und möglichst geringe Strömungswiderstände gewährleisten. Außerdem ist es besonders für Unterwasserfahrzeuge erforderlich, daß sich die Steuereinrichtung durch geringen Platzbedarf auszeichnet.
• Diese Aufgabe wird bei einer Steuereinrichtung für Unterwasserschwimmkörper mit fest am Schwimmkörper gelagerten Propellern und Mitteln zur Steuerung des Propellerstrahles in horizontaler und vertikaler Richtung erfindungsgemäß durch die Kombination einer Düse und von in ihrem Inneren angeordneten horizontalen und vertikalen Steuerflächen gelöst. Diese Düse wird zweckmäßig so ausgebildet, daß sie sowohl horizontal als auch vertikal verschwenkbar ist und daß in ihr zwei sich rechtwinklig kreuzende, quer durch den ganzen Propellerstrahl verlaufende Steuerflächen fest angeordnet sind.
• Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß die Düse fest am Schwimmkörper angeordnet ist und in ihr je ein oder mehrere einstellbare Steuerruder für horizontale und vertikale Steuerung eingebaut sind, die quer durch den ganzen Propellerstrahl verlaufen.
• Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 und 2 schematisch vereinfacht je ein Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung gemäß der Erfindung im Grundriß. Die Fig. 3 stellt den einen Steuerring der Fig. 1 in Richtung B gesehen und die Fig. 4 eine Ansicht der Düse der Fig. 1 in Richtung A gesehen dar.
• In Fig. 1 sind im Heckteil 1 des Schwimmkörpers die Propeller 2 und 3 fest gelagert. Die geschnitten gezeichnete kegelige Düse 4 hat einen strömungstechnisch günstig gebildeten Wandungsquerschnitt und umschließt in einem geeigneten Abstand die Propeller 2, 3.
• Die Düse 4 wird getragen und bewegt von vier um 9011 gegeneinander versetzten, im Heckteil 1 parallel gelagerten Steuerstangen, die über Kugelgelenke mit der Düse 4 verbunden sind. Die zwei in der Fig. 1 sichtbaren, in der horizontalen Symmetrieebene gelegenen Steuerstangen sind mit dem Steuerring 5 gelenkig verbunden, der oben und unten im Heckteil 1 um die Achse 6 drehbar gelagert ist, während die beiden in der Fig. 1 nicht sichtbaren, in der senkrechten Symmetrieebene gelegenen Steuerstangen mit dem Steuerring 5 a (Fig. 3), der beidseitig am Heckteil 1 gelagert ist, gelenkig verbunden sind. Der Steuerring 5 wird durch das Steuergeriät 7 verstellt, die Verstellung durch das Rückmeldegerät 8 überwacht.
• Genau in der gleichen Art sind am Steuerring 5 a ebenfalls ein Steuergerät und ein Rückmeldegerät angeschlossen.
• Der Steuerring 5 bewirkt bei Drehung um seine senkrechte Achse 6 eine gegensinnige Verschiebung der an ihm angeschlossenen beiden Steuerstangen und damit eine horizontale Verschwenkung der Düse 4, während der Steuerring 5 a die Düse 4 vertikal verschwenkt. Die Horizontal- und die Vertikalschwenkung der Düse 4 können durch getrennte Steuergeräte oder auch durch ein gemeinsames Steuergerät gleichzeitig erfolgen.
• Im hinteren Ende der Düse ist zur Verbesserung der Steuereigenschaften der Einrichtung das Blechkreuz 9 eingebaut, dessen waagerechte Flächen der Tiefensteuerung und dessen lotrechte Flächen der Seitensteuerung dienen.
• Durch die Mitte des Blechkreuzes 9 führt der an ihm feste zylindrische Hohlkörper 10, der gegebenenfalls der Führung eines aus der hohlen Schraubenwelle austretenden Kabels dient.
• In Fig. 2 ist die Düse 11 durch die Verbindungsbolzen 15, 16 mit dem Heck 14 des Schwimmkörpers fest verbunden. In der Düse 11 sind die in aufeinander senkrecht stehenden Ebenen gelegenen Steuerruder 12 und 13 schwenkbar gelagert. Durch Bohrungen in den Führungsbolzen 15, 16 und im Mantel der Düse 11 führen die elektrischen, hydraulischen oder mechanischen Zuleitungen von den Steuer- und Rückmeldegeräten im Schwimmkörper zu den Steuerorganen 17, 18, 19 der Steuerruder 12, 13.
• Bei den beiden dargestelltenAusführungsbeispielen der Erfindung bewirkt die horizontale und vertikale Verstellung der Steuerflächen hinter dem Propeller eine Ablenkung des sich zunächst in Längsrichtung des Schwimmkörpers bewegenden Propellerstrahles und damit eine entsprechende Richtungsänderung des Schwimmkörpers.
• Die Verstellung der Steuerdüse nach Fig. 1 oder der Steuerruder nach Fig. 2 kann durch bekannte mechanische, hydraulische oder elektrische Steuergeräte, wie etwa Motoren mit Schneckengetrieben, hydraulischen Verstellkolben, hydraulischen Drehflügelverstellgliedern u. dgl., erfolgen. In Fig. 2 können die die Steuerruder 12, 13 bewegenden Motoren, z. B. Drehflügelantriebe, auch unmittelbar an den Drehachsen der Steuerruder angeordnet sein. Die Drehachsen bilden dann die Sekundärteile dieser Motoren, die durch Zuleitungen vom Inneren des Schwimmkörpers aus gespeist werden. Der zugehörige Rückmeldegeber kann dann ebenfalls direkt in die Düse 11 eingebaut sein, wobei dessen Anschlußleitungen in der Düse 11 und in den Verbindungsbolzen 15, 16 bis in den Schwinunkörper hinein verlegt sind. Ein etwa am Heck des Schwimmkörpers herauszuführendes Kabel kann in einer Längsbohrung durch die Wandung der Düse 11 und einen der hohlen Verbindungsbolzen 15, 16 verlegt werden.
• Wesentliche Vorteile der Steuereinrichtung gemäß der Erfindung gegenüber den bisher bekannten Steuereinrichtungen bei Unterwasserschwinunkörpern mit eigenem Antrieb sind gegeben: a) durch die größere Steuerempfindlichkeit für Seiten- und Tiefensteuerung und dadurch bedingte wesentlich kleinere Drehkreise, b) durch Geschwindigkeitssteigerung als Folge der verringerten Kavitation und c) durch herabgeminderte Geräuschbildung, vor allem bei Fahrtrichtungsänderungen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE-1. Steuereinrichtung für Unterwasserschwimmkörper mit fest am Schwimmkörper gelagerten Propellern und Mitteln zur Steuerung des Propellerstrahles in horizontaler und vertikaler Richtung, gekennzeichnet durch die Kombination einer Düse und von in ihrem Inneren angeordneten horizontalen und vertikalen Steuerflächen.
2. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (4) sowohl horizontal als auch vertikal verschwenkbar ist und daß in ihr zwei sich rechtwinklig kreuzende, quer durch den ganzen Propellerstrahl verlaufende Steuerflächen (9) fest angeordnet sind. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (11) fest am Schwimmkörper (14) angeordnet ist und in ihr je ein oder mehrere einstellbare Steuerruder (12, 13) für horizontale und vertikale Steuerung eingebaut sind, die quer durch den ganzen Propellerstrahl verlaufen. 4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (4) an zwei an gegenüberliegenden Stellen im Schwimmkörper (1) gelagerten, in seiner Längsrichtung gegensinnig verschiebbaren parallelen Steuerstangen und zwei weiteren, ebensolchen, um 901 gegen diese Stangen versetzten Steuerstangen aufgehängt ist. 5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden eines jeden Steuerstangenpaares mit den Enden je eines gleicharmigen Hebels eines im Schwimmkörper (1) gelagerten Steuerringes (5, 5a) gelenkig verbunden sind, an denen die Steuerorgane zur Winkelverstellung der Düse (4) in zwei aufeinander senkrecht stehenden Ebenen angreifen. 6. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlriäume und Bohrungen im Düsenmantel (11) und dessen Verbindungsbolzen (15, 16) zum Schwimmkörper (14) für die Steuerorgane (17, 18, 19) der Steuerruder (12, 13) und deren elektrische, hydraulische oder mechanische Zuleitungen vorgesehen sind. 7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Düsenmantel (11) Drehflügelantriebe für die Steuerruder (12, 13) eingebaut sind. 8. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß axial durch die von den sich kreuzenden Steuerflächen (9) gebildete Düsennabe eine zylindrische Kabelf ührung (10) vorgesehen ist. 9. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Düsenmantel (11) und dessen Verbindungsbolzen (15, 16) mit dem Schwimmkörper (14) eine Bohrung zur Kabeldurchführung vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1023 689, 874 417, 809 384; britische Patentschriften Nr. 122 869, 103 166; USA.-Patentschriften Nr. 1352 922, 1192 546; U. S. Naval Institute Proceedings, April 1955, S.378.