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Hydraulischer Antrieb für handbetriebene Ruderanlagen, insbesondere
auf Flußschiffen Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Antrieb für
handbetriebene Ruderanlagen mit stufenloser Untersetzung. Sie ist vor, allem für
die Binnenschiffahrt geeignet.
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Mangels einer Energiequelle werden die Schiffsruder der Schleppkähne
bei der Binnenschiffahrt zumeist durch Handrad über Zahnräder und Ruderquadrant-
angetrieben. Die Untersetzung dieser Rudergetriebe ist bei allen Strömungsverhältnissen,
Fahrgeschwindigkeiten und Tiefgängen der Kähne, kurz bei allen Ruderdrücken, gleich.
Dies hat den Nachteil, daß sich je nach den jeweiligen Verhältnissen der Kraftaufwand
für die Bedienung des Ruders stark ändert. Aus diesem Grunde ist man gezwungen,
beim Befahren auch nur ganz kurzer, starker Strömungen zur Vermeidung von Havarien
zusätzlich Bedienungspersonal mitzugeben. Man hat deshalb wegen leichterer Handhabung
bei neueren Kähnen Balanceruder eingebaut, bei denen etwa 25 % der Ruderfläche vor
den Drehpunkt des Ruderschaftes zu liegen kommen. Da bei sehr starken Strömungen
das Wasser nicht mehr früh genug zusammenfließt, haben diese Ruder der Nachteil,
daß dadurch der Balanceteil ins tote Wasser zu liegen kommt und deshalb weitgehendst
unwirksam wird.
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Neuerdings sind auch Ruderanlagen bekannt geworden, bei denen eine
hydraulische Kraftübertragung vorgesehen ist, welche eine Anpassung des von der
Hand aufzubringenden Drehmoments entsprechend dem jeweiligen Ruderdrehmoment durch
eine selbsttätig sich ändernde Untersetzung herbeiführt. Bei den bekannten Ausführungsformen
dieser Art werden unter anderem auch hydraulische Pumpen mit Umlaufzylindern verwendet.
Diese bekannten Pumpen haben aber für eine handbetriebene Ruderanlage den Nachteil,
daß sie bei Gegendruck durch die Ruderkraft blockieren und dann sehr umständlich
und zeitraubend mit der Hand zurückgedreht werden müssen. Es könnte an sich auch
von vornherein ein elektrischer Antrieb für die Pumpe vorgesehen werden, aber elektrische
Kraftquellen sind auf den geschleppten Kähnen der Binnenschiffahrt nie vorhanden,
so daß praktisch derartige Anlagen dort nicht anwendbar sind.
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Bei der Erfindung entfallen die erwähnten Mängel. Sie ist auf rein
hydraulischem Prinzip aufgebaut, also ohne daß eine elektrische oder sonstige mechanische
Kraftquelle benötigt wird. Sie arbeitet ebenfalls mit selbsttätiger stufenloser
Anpassung der Untersetzung des Steuerhandrades an das jeweilige Ruderdrehmoment
durch Veränderung der Förderleistung der Druckölpumpe am Steuerhandrad, aber ohne
Gefahr der Blockierung.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt nach der Erfindung dadurch, daß
als Druckölpumpe eine in beiden Drehrichtungen wirkende Kapselpumpe verwendet wird,
deren Förderleistung in an sich bekannter Weise durch Änderung der Exzentrizität
der Pumpenachse verändert wird und die nach Loslassen des Steuerhandrades unter
dem Gegendruck des gelegten Ruders als Druckölmotor antreibbar ist und als solcher
das Steuerhandrad zurückführt. Hierdurch wird der Steuermann gerade auf windungsreichen
Fahrten der Binnenschiffahrt in seiner Arbeit sehr wesentlich entlastet, wobei er
dennoch ohne Verzug jeweils wieder den Rücklauf des Ruders anhalten oder verlangsamen
kann, indem er z. B. einfach das Steuerrad durch seine Hände gleiten läßt. Die Entlastung
ist so groß, daß bei längeren Fahrten praktisch eine Ersatzruderkraft eingespart
werden kann, da der Steuermann in den Rücklaufzeiten des Ruders sich immer wieder
entspannen kann.
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Die Erfindung wird an Hand der Figuren, die ein Ausführungsbeispiel
darstellen, noch näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 und 2 Schnitte durch die verwendete
Kapselpumpe, Fig. 3 eine schematische Ansicht der Gesamtanlage. Die Kapselpumpe
des neuen Ruderantriebes ist in ihrer Größe so bemessen, daß sie bei maximaler Liefermenge
dem Verhältnis der für Ruderanlagen üblichen Zahnradübersetzung gleichkommt. Der
Läufer 1 der Pumpe nach Fig. 1 und 2 ist in seiner ganzen Länge durchbohrt. In dieser
Bohrung sitzt ein Trennschieber
2, der die Saug- und Druckräume
der Pumpe sowohl in radialer als auch in axialer Hinsicht trennt. Dieser Trennschieber
ist durch (nicht gezeichnete) Nasen gegen Mitlauf gesichert. Der Läufer ist im Pumpengehäuse
gelagert. Dieses ist an den betreffenden Stellen für die Hauptanschlüsse 5 (Fig.
3) durchbohrt, die sich anschließend in gabelförmigen Hauptleitungen 6 und 7 fortsetzen.
Der Läufer wird zwecks Vermeidung von Ölverlusten durch ein darüberliegendes Vorgelege
angetrieben.- Der Pumpenmantel 8 (Fig. 1 und 2) ist vertikal bzw. quer zur Achsrichtung
verschiebbar gelagert und wird durch zwei einstellbare Druckfedern 9 in die maximale
Lieferstellung der Pumpe gedrückt. Zwei Druckkolben 10 sind an die Hauptleitungen
6 und 7 über die Hilfsleitungen 11 und 12 angeschlossen (Fig. 3). Letztere sind
vor der Pumpe durch die Leitung 13 wegen Druckausgleich miteinander verbunden. Die
Rückschlagventile 14 und 15 sorgen dafür, daß immer nur die jeweils unter Druck
stehende Leitung die Kolben beeinflußt, während sie gegen die jeweilige Saugrichtung
schließen. In die Leitungen 11 und 12 sind (nicht eingezeichnet) Querschnittdrosselungen
einzusetzen, um die auftretenden Druckschwankungen auf die Kolben nur zögernd bzw.
träge zu übertragen. Dadurch wird ein Flattern des Pumpenmantels vermieden. Je nach
dem jeweiligen Druck auf die Kolben wird der Pumpenmantel aus seiner exzentrischen
Grundstellung nach dem Zentrum gedrängt. Dabei fällt zwar die Lieferleistung der
Pumpe, aber es steigt dafür der Öldruck bei gleichem Drehmoment des Steuerhandrades
bzw. Läufers 1. Auf diese Weise vollzieht sich hierfür die stufenlose Untersetzung,
die durch die Anschläge 16 der Fig.2 nach Wunsch begrenzt werden kann.
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Der eigentliche Ruderantrieb (Fig. 3) besteht aus einem Gehäuse 17,
in welchem ein Drehflügel 18 zentrisch gelagert ist. Das Gehäuse ist durch zwei
gegenüberliegende Segmente 19 bis zur Nabe des Drehflügels abgeteilt. Dadurch entstehen
je zwei Druckräume 20 und 21. Für das Abdichten des Drehflügels sorgen Dichtungen.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich, führen die beiden Hauptleitungen 6 und
7 von den Pumpenanschlüssen 5 paarweise zu den Anschlüssen 28 und 29 des Ruderantriebes
in die Druckräume 20 und 21. Die Arbeitsweise dieser Ruderanlage ist die- folgende:
Auf Grund der Konstruktion der Pumpe ändert sich bei Änderung der Drehrichtung auch
die Flußrichtung des Druckmittels, das für den Ruderantrieb Verwendung findet. Wird
nun die Pumpe angetrieben, so werden je nach Drehrichtung derselben die Druckräume
20 oder 21 des Ruderantriebes gefüllt. Dadurch wird der Drehflügel in Drehung versetzt
und in den gegenüberliegenden Druckräumen das Druckmittel in die jeweilige Saugleitung
verdrängt. Auf diese Weise wird das Ruder betätigt. Das Gehäuse 17 wird mittels
der Befestigungslaschen 31 im Heckkorb des Schiffes befestigt. Der erforderliche
Ruderausschlag von zweimal 60° ist bei dieser Konstruktion gewährleistet.
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Die geringen Verluste des Druckmittels, die durch den Gleitspalt zwischen
dem Läufer 1 und dem Pumpenmantel B (Fig. 1 und 2) auftreten können, werden über
die Leitungen 32 und 33 durch Nachsauger aus dem Pumpengehäuse ersetzt. Die Rückschlagventile
34 und 35 verhindern den Fluß in verkehrter Richtung.
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Die Hauptleitungen 6 und 7 sind durch zwei Rohrleitungen 36 und 37
miteinander verbunden. In diese Leitungen ist je ein Überdruckventil 38 und 39 eingebaut,
die in entgegengesetzten Richtungen arbeiten. Diese Ventile sind nur zur Sicherung
der Anlage gedacht, z. B. gegen Verdrehen des Ruderschaftes bei Überbeanspruchung
durch Auffahren auf ein starres Hindernis usw.
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In der Praxis läuft das gelegte Ruder bei Zahnradübersetzung durch
den Wasserdruck auf das Ruderblatt von selbst zurück. Hierdurch wird, wie erwähnt,
der Steuermann wesentlich entlastet. Um das Abfangen des manchmal auf große Umdrehungszahlen
kommenden Steuerhandrades unnötig zu machen oder wenigstens zu erleichtern, ist
bei der vorliegenden Anlage noch eine Verbindungsleitung 40 zwischen den Hauptleitungen
6 und 7 vorgesehen, in der ein Hilfsventil 41 eingebaut ist. Dieses Ventil wird
durch ein Fußpedal betätigt. Will nun der Steuermann das ausgelegte Ruder mit Hilfe
des Wasserdruckes ausnahmsweise unter Umgehung der Pumpe zurücknehmen, so braucht
er nur dieses Ventil zu bedienen; dann strömt das Druckmittel von den jeweils unter
Druck stehenden Druckräumen in die anderen, ohne dabei das Steuerrad zurückzudrehen.