DE99796C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Anwendung elektrischer Motoren zum directen Betriebe des Schiffssteuerruders ist bereits des Oefteren vorgeschlagen, ist aber niemals zu einer praktischen Lösung gediehen.

Man hat sich damit begnügt, den zur Steuerung dienenden Dampfmotor mittelst Elektricität einzustellen, ein gemischtes System, welches gewisse Vortheile dadurch bietet, dafs es mechanische Uebertragungsmittel, die allen Arten Beschädigungen ausgesetzt sein können, überflüssig macht, das aber doch nicht als eine allgemeine Lösung der gestellten Aufgabe gelten kann.

Nach vorliegender Erfindung soll die directe Einstellung des Steuerruders durch einen Elektromotor erfolgen, indem der Dampfmotor und sein Hülfsmotor gänzlich vermieden werden.

Einerseits wird hierdurch der Vortheil einer Uebertragung von irgend einem Punkt des Schiffes vermittelst der elektrischen Leitung ermöglicht, während andererseits die Dampfleitungen und alle Unbequemlichkeiten fortfallen, die durch die Anwendung eines weit von den Kesseln aufgestellten Dampfmotors verursacht werden.

Die Vorbedingungen, um die elektrische Einstellung zu erzielen, sind folgende:

ι. Vollständige Beherrschung der Bewegungen des Elektromotors, der das Steuerruder bewegt.

2. Sofortiges Anhalten, sobald das Steuerruder in der Stellung angekommen ist, die es einnehmen soll.

3. Selbsttätiger Rückgang des Steuerruders in seine ' Stellung, wenn dasselbe unter dem Einflufs der Schiffs- oder Wasserbewegung aus seiner Stellung gebracht sein sollte.

Diese Vorbedingungen werden durch die vorliegende Einrichtung vollständig erfüllt, die auf der Verbindung eines kleinen. Hülfsmotors mit dem Hauptmotor und eines Stromwenders — eines Rheostaten —, dessen Bewegungen zu gleicher Zeit von den beiden Motoren abhängen, beruhen.

Die vorliegende Einrichtung umfafst:

a) Eine durch Hand zu bewegende Einstellvorrichtung A, die mit einer den verschiedenen, dem Steuerruder zu ertheilenden Stellungen entsprechenden Anzahl von Contacten versehen ist, und einem im Handbereich des Steuernden liegenden, isolirten Hebel, der den positiven Pol mit irgend einem der Contacte in Berührung bringt. .

b) Einen ebenfalls mit der Einstellvorrichtung entsprechenden Contacten ausgerüsteten Empfänger B, dessen Contactstange C vermittelst der Schraube J und der Räder H, F¹, F mechanisch mit dem Hauptmotor M verbunden ist, der das Steuerruder bewegt.

c) Einen elektrischen Hülfsmotor M¹, der durch einen oder mehrere mittelst elektromagnetischer Relais R¹ R² oder anderer Mittel elektrisch oder mechanisch betriebene Stromwender bethätigt wird, welcher Hülfsmotor den Rheostaten E des Hauptmotors vermittelst einer Differentialtriebfolge mit konischen Rädern D treibt und auch durch ein mit dem Haupt-

motor M verbundenes Getriebe G in Bewegung gesetzt wird.

Der Strom, welcher durch die Handstellvorrichtung A und den Empfänger B geht, hat lediglich den Zweck, die Relais i?¹ und R'² zu bethätigen, d. h. den Stromkreis im Inductor des Motors M¹ zu öffnen und zu schliefsen.

Die Erregung der Motoren M und M¹ ist .eine unabhängige, sie erfolgt in Nebenleitung aus der Stromquelle selbst und ist in der Zeichnung nicht weiter dargestellt.

Sobald der Hebel A¹ des Stromwenders A aus der Ruhestellung auf eins der Strom schlufsstücke d¹ verschoben wird, wie^ dies die Figur zeigt, geht der Strom des positiven Pols der Stromquelle durch den Draht i¹, 2¹ nach dem ganz aus Metall bestehenden Sector, welcher mit dem Hebel A¹ immer in Berührung ist, und gelangt durch letzteren zu einem der Stromschlufsstücke a². Dieses Stromschlufsstück ist wie die neben ihm befindlichen durch einen Draht 1, 2 mit dem entsprechenden Stromschlufsstück am Empfänger B verbunden, welcher hierdurch mit dem positiven Pol der Elektricitä'tsquelle in Verbindung steht. Von b² gelangt der Strom zur leitenden Stange C, welche durch den Draht 3,4 mit dem Relais R¹ verbunden ist.

Dieses magnetische Relais wird dann erregt, schliefst seinen Anker und stellt die entsprechenden Stromschlüsse her, welche in der Zeichnung durch kleine Quadrate kenntlich gemacht sind. Der durch das Relais gegangene Strom kehrt in den Leitungsdrähten 5, 6 zum negativen Pol der Elektricitä'tsquelle zurück. Das einmal magnetisch gemachte Relais R¹ läfst den von der Elektricitätsquelle ausgehenden Strom durch den Stromerreger des Hülfsmotors M¹ hindurchgehen. Das Schema zeigt den vom Strom verfolgten Weg. Vom positiven Pol der Stromquelle geht der Strom durch die Leitungsdrähte 7, 8, den Stromwender des Relais, die Leitungsdrähte 9, 10, 11 nach dem Stromerreger des Motors Af¹, aus welchem er durch die Drähte 12, 13 und 14 tritt, um von Neuem durch den Stromwender des Relais zu gehen und durch 6 zum negativen Pol der Elektricitätsquelle zuzückzukehren.

Der vom Strom durchflossene Motor M¹ kommt in Drehung, die, wie weiter unten ersichtlich, den Hauptmotor M in Umdrehung versetzt und demzufolge das Steuerruder verstellt. Es ergiebt sich also, dafs durch Verstellung des Hebels A¹ unter Vermittelung des Motors M¹ der Hauptmotor für das Steuerruder in Umdrehung versetzt wird.

Die Welle des Motors Ai¹ versetzt durch ein Differentialrädergetriebe D den Contactcommutator E in Umdrehung, welcher vom Strom des Hnnptmotors durchflossen wird. Das Rädergetriebe besteht in der Hauptsache aus einem, Zahnrad g¹, welches vom Stirnrad G Antrieb erhält. Seitlich und innen am Radkörper sitzen zwei Achsen, auf welchen sich die beiden gleich grofsen Kegelräder g² g'² drehen können. Letztere greifen in zwei unter sich gleich grofse Kegelräder g³ g-⁴ ein.. Rad g³ ist auf die Achse des Motors Ai¹, Rad g* dagegen auf die Welle des Stromwenders E aufgekeilt. Hauptrad g^l sitzt lose auf der Welle von Af¹. Wenn daher Rad g¹ stillsteht und: Rad g³ allein durch den Motor Ai¹ Antrieb erhält, so wird sich Rad g* entgegengesetzt zum Rade g³ mit derselben Geschwindigkeit drehen. ■

Wird dagegen Rad g¹ durch das Rad G in der einen ioder anderen Richtung in Umdrehung versetzt, so wird die Drehbewegung des Rades g^l im Verhältnifs zum Rad g³ beschleunigt oder verzögert.

Die vom Rad g^l und dem Rad g³ gemeinsam hervorgerufene Bewegung kann also auf das Rad g* eine zur Drehung der Achse des Motors Ai¹ gleiche oder entgegengesetzte, oder gar keine Bewegung hervorrufen.

Andererseits wird das Zahnrad G unmittelbar vom Motor mittelst der Kegelräder FF¹ in Umdrehung versetzt.

Aus dieser Anordnung ergiebt sich, dafs die Drehung der Achse des Stromwenders E aus der Verbindung der Drehbewegungen des Hülfsmotors M^[ und des Hauptmotors M entsteht und von diesen beiden Drehbewegungen abhängig ist.

Ist demnach der Motor Af¹ durch Verstellung des Hebels A¹ am Stromwender in Umdrehung versetzt und steht der Hauptmotor still, so nimmt der Motor Ai¹ die Achse des Stromwenders E durch das Differentialrä'dergetriebe in umgekehrter Richtung mit. Sowie der Hebel des Stromwenders aus seiner Ruhestellung herausgegangen ist, tritt der vom positiven Pol der Elektricitätsquelle kommende Strom durch die Drähte 15, 16, 17 in den Anker des Motors M über und geht durch 18 zum Stromwender E zurück, dessen einen Stromanschlufs er durchströmt, um dann nach Durchgang durch einen Theil des Rheostaten durch 19 zum negativen Pol zurückzukehren.

Motor M setzt sich zunächst langsam in Umdrehung, weil der gröfste Theil des Rheostaten des Stromwenders E im Stromkreise liegt. Bei seiner Drehbewegung nimmt der Motor M die Pinne des Steuerruders mit und sucht dieselbe in geeigneter Richtung umzustellen. Zu gleicher Zeit setzt der Motor M die Räder FF¹, das Zahnrad G und das Rad g¹ in Umdrehung. Er sucht also nach dem Vorangegangenen die Drehbewegung der Achse des Stromwenders E zu neutralisiren. Gleichzeitig hiermit besteht die Wirkung des Motors M darin, unter Vermittelung der Räder H und der Schraube ohne

Ende J die Stange C des Empfängers zu verstellen. Er verstellt sie auch so lange, bis der isolirende Stromschlufs c dem Stromschlufsstück b'² gegenüber steht. In diesem Augenblick kann der Strom nicht mehr aus dem Stromschlufsstück b'² in die Stange C und das Relais R¹ übertreten. Das Relais R¹ giebt dann seinen Anker frei und unterbricht den Strom des Hülfsmotors M¹, welcher zum Stillstand gelangt. Der fortwährend gespeiste Hauptmotor M setzt seine Bewegung fort, und da er dann nur noch allein das Zahnrad g¹ und das Differentialrädergetriebe in Umdrehung versetzt, so führt er den Stromwender E in entgegengesetzter Richtung zur vorherigen, vom' Motor M¹ herrührenden Drehrichtung zurück. Der sich weiter drehende Stromwender E schaltet nach und nach seinen Rheostaten wieder ein; die Drehbewegung des Motors M wird allmälig geringer und hört vollständig auf, wenn das verstellbare Stromschlui'sstück zur Ruhe gelangt ist.

Die Bewegung des Hauptmotors hängt also in der Hauptsache von der Bewegung des Hülfsmotors ab. Letzterer sucht den Stromwender E immer in Drehung zu versetzen, um den Rheostaten auszuschalten und demzufolge die Geschwindigkeit des Hauptmotors zu beschleunigen, während dieser wiederum den Stromwender E immer nach rückwärts zu schieben, den Rheostaten wieder einzuschalten und demzufolge sich zu verlangsamen und selbst zum Stillstand zu bringen sucht. Es findet also beständig ein Ausgleich zwischen der Wirkung des Hülfsmotors M¹ und derjenigen des Hauptmotors statt. Die Geschwindigkeiten beider Motoren suchen sich bis zu dem Augenblick auszugleichen, in welchem der Hauptmotor den Strom des Hülfsmotors unterbricht, indem er das isolirende Stromschlufsstück c dem activen Strornschlufsstück b'² gegenüberstellt. Die Verstellung des Steuerruders wird also genau dann aufhören, wenn die Stellung des Motors M, d. h. des Steuerruders selbst, dem Stromschlufsstück Z)², d. h. der Stellung des Stromschlufshebels A¹ der Einstellvorrichtung entspricht.

Die Figur zeigt eine mechanische Verbindung zwischen jeder Motorstellung (d. i. dem Steuerruder) in jeder Stellung der Contactstange C des Empfängers, d. h. der Einstellvorrichtung selbst. Die Uebertragung ist so berechnet, dafs der zu erhaltende Winkel des Steuerruders genau einem jeden Stromschlufsstück a² und b'² entspricht.

Der Hauptwerth des Erfindungsgegenstandes liegt darin, dafs die Zahl der Umdrehungen, welche der Motor M für das Steuerruder in der einen oder anderen Richtung machen kann, scharf begrenzt ist, weil dieser Motor mit dem Steuerruder mechanisch verbunden ist, welches sich nur um einen gegebenen gröfsten Winkel drehen kann. Es besteht also eine Verbindung zwischen jeder der Stellungen des Steuerruders und. jeder der Stellungen des Empfängers B und demzufolge der Einstellvorrichtung.

Wird für die Rechts- und Linksbewegungen die ganze Anlage doppelt angeordnet, so erhält die Einstellvorrichtung A zwei Gruppen von Stromschlufsstücken für Steuerbord und Backbord. Das Gleiche ist mit dem EmpfängerB der Fall. Die Relais zur Inbetriebsetzung des -Hülfsmotors sind ebenfalls doppelt (R¹ R'²) angeordnet, um den Motor in beiden Richtungen anzulassen. Der Com'mutatorrheostat E ist dann ebenfalls in zwei symmetrische Hälften getheilt.

Die gekennzeichnete Anlage bietet demnach eine vollständige Beherrschung des Ruders. Sobald letzteres in die auf der Handeinstellung angegebene Lage gelangt ist, hört seine Bewegung auf.

Nähme man an, dafs der Motor M seine Bewegung fortsetzte, so würde der Contact c den Stromzuführungscontact &² passiren, der Strom aus der Quelle würde in den Elektromagneten des Relais R'² geleitet werden und der Stromerreger M¹ würde sich in umgekehrtem Sinne in Umlauf setzen; er würde dann im umgekehrten Sinne den Hebel des Rheostaten E bewegen, die Bewegung des Hauptmotors umkehren und ihn auf diese Weise auf den Nullpunkt zurückführen.

Sollte Wellenschlag oder irgend eine andere Einwirkung das Ruder über die gewünschte Einstellung hinausbringen und damit in Zusammenhang den Stromerreger M, Schraube / und Stange C, so setzt sich der Hülfsmotor M¹ in Bewegung, um dies zu corrigiren, und veranlafst den Hauptmotor und das Ruder selbst, genau diejenige Stellung einzunehmen, die ihm zugedacht war.

Das unmittelbare Anhalten des Ruders wird durch Kurzschlufs des Stromerregers M auf bekannte oder irgend beliebige Weise herbeigeführt.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Eine Anlage zur Steuerung von Elektromotoren, die zur Einstellung eines Schiffsruders oder anderer Apparate mit bestimmt begrenzten Bewegungen dienen sollen, gekennzeichnet durch die Verbindung einer Handeinstellung und eines mit Contacten ausgestatteten Stromempfängers mit einem oder mehreren durch elektromagnetische Relais oder andere Mittel gesteuerten Stromwendern, die den Schlufs oder die Unterbrechung des Stromkreises im Inductor eines Hülfselektromotors, sowie die Umkehr seines Stromes herbeiführen, wobei dieser Hülfsmotor seinerseits vermittelst einer Differential-

   triebfolge mit konischen Rädern einen Widerstandsstromwender antreibt, der den Strom des Hauptmotors beherrscht, welcher durch mechanische Kraftübertragung einerseits· die Differentialtriebfolge, andererseits die Contactstange (C) des Empfängers bethätigt.
   Anlage nach Anspruch ι, gekennzeichnet durch die Combination eines Hülfsmotors mit einem Hauptmotor und mit einer Triebräderfolge von konischen Rädern, die so zusammenwirken, dafs die Bewegung des kleinen Motors immer die Abweichungen des Hauptmotors corrigirt dadurch, dafs letzterer zum Rückgang gezwungen wird, wenn er die von ihm und dem Ruder einzunehmende Stellung überschritten hat, wobei die Geschwindigkeit des Haupitmotors an sich eine constante bleibt, sobald das Gleichgewicht zwischen den der Differentialtriebräderfolge durch diesen Motor ertheilten Bewegungen und der durch den Hülfsmötor ertheilten Bewegung herbeigeführt ist.
   Eine Ausführungsform der Anlage nach Anspruch ι und 2, gekennzeichnet dadurch, dafs die mittelst magnetischer Relais oder anderer Mittel gesteuerten Stromwender ein plötzliches Anhalten des Hülfsmotors durch Kurzschlufs seines Inductors und demzufolge das Anhalten des mit ihm verbundenen Hauptmotors herbeiführen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.