Anordnung zur Steuerung und Stabilisierung eines Tragrlügelbootes Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung und Stabilisierung eines Tragflügelbootes, des sen mit Steuerflächen ausgerüstete Tragflügel während der flügelgestützten Fahrt die Wasseroberfläche durch schneiden und dessen Hubhöhe von der Grösse der im Wasser eingetauchten Tragflügelflächen abhängig ist, wo durch sich während der flügelgestützten Fahrt von selbst eine Gleichgewichtslage einstellt und welche ein Steuer system aufweist, das die Bootslage gegenüber Stampfen, Rollen und gegenüber einer Auf- und Ab-Bewegung des Bootes stabilisiert.
Autopiloten für Tragflügelboote, deren Tragflügel während der flügelgestützten Fahrt immer vollständig im Wasser eingetaucht bleiben, sind bereits bekannt und auch beschrieben worden. Bei vollständig eingetauchten Tragflügeln hängt die Steuerung von Steueroberflächen oder von Änderungen des Anstellwinkels des gesamten Tragflügels ab, die durchgeführt werden, um den Hub koeffizienten zu ändern. Wenn ein solches Boot ein auto matisches Steuersystem verwendet, so kann es in offener See in mindestens 90 Jo aller Fälle betrieben werden und seine Fahrt wird selbst bei hohen Geschwindigkeiten sehr ruhig sein.
Bei Tragflügelbooten, deren Flügel bei der flügelgestützten Fahrt die Wasseroberfläche durchschnei den, nehmen die Tragflügel gegenüber dem Bootsrumpf eine im wesentlichen feste Stellung ein. Wenn bei einem solchen Boot bei Bedarf ein zusätzlicher Hub verursacht werden soll, so hängt das von den Änderungen der Trag flügelflächen im Wasser ab. Bei diesem Boot wird jede Änderung der Wasseroberfläche auf das Fahrzeug über tragen, und zwar als Änderung der Hubkraft, die durch die Änderung der Flügelfläche bedingt ist, die sich im Wasser befindet. Das Tragflügelboot, dessen Tragflügel die Wasseroberfläche durchschneiden, verhält sich in einer Kopfsee merklich anders als in einer ablaufenden See. Demzufolge ist seine Fahrt weniger ruhig als bei einem Boot, dessen Tragflügel immer untergetaucht bleiben.
Seine Verwendung ist daher im allgemeinen auf Binnen gewässer oder auf geschützte Meeresgebiete beschränkt. Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Steuerung und Stabilisierung eines Tragflügelbootes, des sen Tragflügel bei der flügelgestützten Fahrt die Wasser oberfläche durchschneiden und das zusätzlich mit min destens einer Steuerfläche ausgerüstet ist, um die seege henden Eigenschaften des Bootes zu verbessern. Ein Boot dieser Art kann mit eingeschalteter Steuerung in offener See bei mittlerem u. schwerem Seegang betrieben werden, während sein Verhalten bei weniger harten Bedingungen ohne Steuerung zufriedenstellend ist.
Ein Boot, das mit Tragflügeln ausgerüstet ist. die bei der flügelgestützten Fahrt die Wasseroberfläche durchschneiden und für das ein Steuersystem zur Stabilitätserhöhung vorgesehen ist, erhält merkliche Verbesserungen in seinen seegehenden Eigenschaften, wenn auch ein solches Boot aus seiner Natur heraus schon gute Stabilitätseigenschaften besitzt.
Demzufolge ist die erfindungsgemässe Anordnung da durch gekennzeichnet, dass Messfühler vorhanden sind, die die Bootsbewegungen in der vertikalen Achse sowie um die Längs- und Querachse feststellten, dass ferner das Boot mit einer zusätzlichen Tragflügelvorrichtung aus gerüstet ist, die mindestens eine Steuerfläche enthält, und dass ein Steuersystem vorgesehen ist, das die Steuerflächen derart betätigt, dass die Lage des Bootes in der vertikalen Achse geregelt wird und Schwingungen des Bootes um die Längs- und Querachse gedämpft werden.
In einer solchen Anordnung kann ein Vertikalkreisel ein Vergleichsnormal für den Stampfwinkel und für den Rollwinkel liefern, und ein Beschleunigungsmesser die Auf- und Ab-Bewegung anzeigen. Bei dieser Anordnung kann die Schräglage des Vertikalkreisels dadurch ausge glichen werden, dass man die Kreiselsignale und die Si gnale des Beschleunigungsmessers miteinander mischt.
Im folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein typisches Tragflügelboot, das Trag flügel verwendet, die bei der flügelgestützten Fahrt die Wasseroberfläche durchschneiden. Fing. 1 a zeigt die verschiedenen Bewegungsachsen des Bootes.
Fig. 2 ist eine Vorderansicht des Bootes aus Fig. 1. Fig. 3 zeigt schematisch ein typisches Steuersystem zur Erhöhung der Längsstabilität des Fahrzeuges.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild des Steuersystems für die Achterflügel.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild und zeit das Steuer- syst:,nifür die vorderen Tragflügel.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein typisches Boot, das mit vorderen Tragflügeln 10 und 12 ausgerüstet ist. Die Tragflügel sind gepfeilt und doppel-V-förmig ausgebildet. Ein Teil der unteren Tragflügelabschnitte 14 und 16 ist als Steuerklappe ausgebildet. Die Klappen 14 und 16 können gemeinsam, das heisst beide gleichzeitig nach oben oder nach unten bewegt werden. Sie lassen sich aber auch entgegengesetzt, das heisst, eine Klappe nach oben und die andere Klappe nach unten bewegen.
Der Achterflügel 18 ist vollständig im Wasser unter getaucht. Zur Steuerung der Anstellung des Achterflügels kann der ganze Flügel drehbar gemacht sein. Es lassen sich aber auch zwei Steuerklappen verwenden, die ähnlich wie die Höhenruder von Flugzeugen sind. Aus Gründen der Beschreibung soll angenommen sein, dass der Achter tragflügel zwei Steuerklappen 20 und 22 verwendet, je doch ist es klar, dass auch ein drehbarer Achtertragflügel verwendet werden kann. Drehbare Tragflügel und Steuer klappen sind gut bekannt, so dass sie nicht näher be schrieben zu werden brauchen. Die Tragflügel und die Klappen sind den Tragflächen und den Steuerrudern von Flugzeugen analog.
Die Fig. 3 zeigt in einer vereinfachten schematischen Darstellung die Zusammensetzung des Steuersystems, das für eine Erhöhung der Stabilität um die Längsachse des Fahrzeuges sorgt. Uni die Auf-und-Abbewegung des Fahr zeuges zu stabilisieren, ist ein Beschleunigungsmesser 30 für die Feststellung der Vertikalbeschleunigung vorgesL- hen die bei dieser Bewegung auftritt.
Die Signale des Beschleunigungsmessers 30, die von der Auf-und-Abbe- wegung stammen, werden einem elektronischen Netzwerk 32 zugeführt, das einen Vorverstärker und einen Verzöge rungskreis enthält, um unerwünschte Eingangssignale zu entfernen und die Beschleunigungssignale in angenäherter Form aufzuintegrieren. Das verarbeitete Signal wird dann zwei Treiberverstärkern 34 und 36 zugeführt, die sich auf der Backbord- und der Steuerbordseite des Fahrzeuges befinden. Die Verstärker betätigen Servoventile 38 und 40, die ihrerseits wieder mechanische Stellglieder 42 und 44 betreiben. Diese Stellglieder verstellen die Backbord steuerklappe 14 und die Steuerbordsteuerklappe 16.
Übertrager 46 und 48 stellen die Stellung der Steuer klappen fest und geben ein Signal an die Verstärker zu rück, um die Eingangssignale für die Stellglieder wieder aufzuheben.
Die Stampfbewegung des Fahrzeuges wird von einem Vertikalkreisel 50 festgestellt. Das Kreiselausgangssignal wird einem Verstärker 52 zugeführt, der das Kreisel signal verarbeitet und ein Servoventil 54 betätigt. das in der Servoschleife des Achtertragflügels liegt. Wie in der Servoschleife für die vorderen Tragflügel betätigt das Servoventil 54 ein mechanisches Stellglied 56, das die Achterklappen 20 und 22 so lange verstellt, bis das Gegenkopplungssignale, das aus dem Übertrager 58 stammt und eine Information über die Stellung der hin teren Klappen ist, das Eingangssignal wieder aufhebt. Die Achtersteuerklappen werden auf diese Weise immer gemeinsam bewegt und stabilisieren das Fahrzeug nur gegenüber seinem Stampfen.
Dieses oben beschriebene, vereinfachte System ver wendet für die vorderen Klappen als grundlegendes Ge- genkopplungssignal die Geschwindigkeit der Auf- und Ab-Bewegung, während das Stampfen oder die Stampf geschwindigkeit der Achterflügel oder den Achtersteuer klappen zugeführt wird. Um nun in den vollen Genuss der Vorzüge zu kommen, die in der Ausführung der Stellglieder für die vorderen Steuerklappen liegen, kann das System leicht so erweitert werden, dass auch die Stabilität in der Rollachse erhöht wird.
Das lässt sich dadurch erreichen, dass die vorderen Steuerklappen ver schieden betätigt werden, und zwar gemäss eines ver arbeiteten Fehlersignales, das den Rollfehler darstellt und von dem Vertikalkreisel festgestellt worden ist, der auch für die Stampfregelung verwendet wird.
Zusätzlich kann den vorderen Steuerklappen noch ein Signal für die Giergeschwindigkeit zugeführt werden, das entweder von einem weiteren Geschwindigkeitskreisel stammt oder aus der Differentiation eines Kurssignales gewonnen wird, uni dem Boot in einer Kurve eine Querneigung zu geben, uni seine Nianövrierfähigkeit zu erhöhen.
Während das oben beschriebene Steuersystem sehr verwickelt ist, da es eine Anzahl von Funktionen zu er füllen hat, ist es auch möglich, aus Gründen der Einfach heit und der Wirtschaftlichkeit eine Steuerung um nur eine Achse zu verwenden. Untersuchungen und Expe rimente haben gezeigt, dass eine wesentliche Verbesse rung des Längsverhaltens des Bootes möglich ist, wenn die Flügel oder die Flügelklappen nur in einer Achse gesteuert werden. Das Fahrverhalten des Bootes im flü gelgestützten Zustand lässt sich allerdings weiter verbes sern, wenn man sowohl für die vorderen als auch für die hinteren Steuerklappen eine Steuerung verwendet.
Die Grösse der Schwingungen beim Rollen und bei der Auf- u. Ab-Bewegung, die bei normalen Wellen auftreten, wird bei einer Steuerung beider Steuerklappen auf mehr als die Hälfte derjenigen Grösse vermindert. die sich mit einer alleinigen Steuerung der hinteren Steuerklappe er reichen lässt. Dadurch werden auch die Höchstwerte der Vertikalbeschleunigungen um etwa den gleichen Betrag kleiner.
Es werden eine Anzahl von Signalkombinationen durchversucht, um zu bestimmen, welche Signale und/ oder aus ihnen abgeleitete Grössen den entsprechenden Steuerklappen zugeführt werden müssen. Aus der Aus bildung der Tragflügel ist es klar, dass eine Steuerung des Stampfens am besten unter Verwendung der Achter steuerklappen durchgeführt wird, während eine Steue rung der Auf- und Ab-Bewegung am besten über die vorderen Steuerklappen geschieht. Es ist jedoch nicht ersichtlich, welcher Parameter. welche daraus abgelei tete Grösse oder welche Signalkombination für die Steue rung ein Optimum darstellt.
Um das Stampfen auszusteuern, kann man an dem hinteren Tragflügel entweder ein Fehlersignal verwenden, das aus dem Stampfen abgeleitet ist, oder aber ein Ge- genkopplungssignal, das die Stampfgeschwindigkeit dar stellt. Legt man diese beiden Signale gleichzeitig an, so ergibt sich nur eine geringe Verbesserung, verglichen mit der Verwendung nur eines einzelnen Signales.
Bevorzugt wird die Verwendung des Stampffehlers, da es günstig ist, eine vertikale Vergleichsgrösse zu ha ben, um auf Wunsch eine Trimmung durchführen zu können. Dann ist allerdings anstelle eines Geschwindig keitskreisels ein Vertikalkreisel erforderlich. Offensichtlich ist es für eine Stabilisierung der Auf- und Ab-Bewegung am günstigsten, den vorderen Steuer klappen ein Gegenkopplungssignal zuzuführen, das der Geschwindigkeit dieser Auf- und Ab-Bewegung entspricht.
Führt man dem hinteren Tragflügel die Summe aus dem Geschwindigkeitssignal der Auf- und Ab-Bewegung und dem Stampffehlersignal und gleichzeitig den vorderen Steuerklappen dieses Geschwindigkeitssignal zu, so hat sich durch Versuche herausgestellt, dass die Stabilisierung gegen das Stampfen verloren geht.
Um in den Stabilisierungskanälen gegen das Stampfen und gegen die Geschwindigkeit der Auf- und Ab-Bewe- gung eine optimale Schleifenverstärkung zu erzielen, ist eine Änderung der Schleifenverstärkung in Abhängig keit von der Fahrzeuggeschwindigkeit notwendig, da die dynamische Belastung der Steuerklappen eine quadra tische Funktion der Geschwindigkeit ist. Weiterhin ist die Verstärkung in der Regelschleife für die Auf- und Ab-Bewegungsgeschwindigkeit von der Länge der Wellen des Seegangs verhältnismässig unabhängig, während die Verstärkung in der Regelschleife für den Stampffehler von einem optimalen Wert bei kurzen Wellen aus abfällt.
Die Fig. 4 zeigt den Steuerkanal im einzelnen, der aufgrund von Signalen, die aus der Stampfgeschwindig- keit abgeleitet sind, die Achtersteuerklappen betätigt. Wie aus der Figur zu entnehmen ist, sind vier Funktio nen zur Beeinflussung der Neigung der Achtersteuer klappen vorgesehen. Eine verläuft davon automatisch, die anderen werden von Hand betätigt. Die automa tische Funktion ist die Gegenkopplung über das Stampf geschwindigkeitssignal, das von einem Geschwindigkeits kreisel 60 festgestellt wird. Wenn hier auch die Stampf geschwindigkeit festgestellt wird, so ist es doch offensicht lich, dass man dieses Signal auch mit einem Vertikal kreisel erhalten kann, dessen Ausgangssignal differenziert wird.
Das Stampfgeschwindigkeitssignal läuft durch einen Ein-Aus-Schalter 62 hindurch, der von dem Bootsführer bedient wird. Dieser Schalter trennt diesen individuellen Stampfgeschwindigkeitskanal ab, ohne den Rest des Sy stems nachteilig zu beeinflussen. Es sei nun angenom men, dass der Schalter 62 eingeschaltet ist. Dann läuft das Stampfgeschwindigkeitssignal durch einen weiteren Ein- Aus-Schalter 64 hindurch, der der Hauptschalter des Sy stems ist und über ein Steuerrelais 66 geschaltet wird, das der Bootführer bedient.
Auf dem Wege der Stampf geschwindigkeitssignale liegt dann noch ein weiterer Ein- Aus-Schalter 68, der von einem Relais 70 betätigt wird, das anspricht, wenn die Achtersteuerklappen ausgefahren sind. Das Relais 70 ist nur in solchen Systemen enthal ten. in denen an den Tragflügeln Klappen vorgesehen sind, und auch in solchen Fällen nur dann. wenn die Klappen einziehbar sind, also ähnlich wie Flügelklap pen bei Flugzeugen aufgebaut sind, die eingezogen wer den können, wenn sie nicht benötigt werden. Das Relais 70 schaltet den Schalter 68 nur auf Ein , wenn die Steuerklappen durch einen Mechanismus vollständig aus gefahren sind, der hier nicht gezeigt ist.
Das Stampfgeschwindigkeitssignal wird dann einer einstellbaren Verstärkungsregelung 72 zugeführt, in der die Verstärkung entweder von Hand oder automatisch von Null bis zur zweifachen Sollverstärkung geregelt wird. Am Punkt 74 wird dieses Signal dann anderen Eingangs signalen hinzuaddiert, die von einer Handtrimmung stam men und noch beschrieben werden.
Eine Längstrimmung 76, die von dem Bootsführer bedient wird, und mit Vorzug ein Potentiometer ist, gibt über eine Trimmungsverstärkungseinstellung 78 und über einen Ein-Aus-Schalter 80 ein Signal an die Achtersteuer klappen ab, das die Neigung der Klappen beeinflusst. Der Schalter 80 wird durch das Klappen-Ausfahr-Relais 70 betätigt. Das Trimmungssignal wird durch einen Ver zögerungskreis 82 um beispielsweise 5 Sekunden elek trisch verzögert.
Die beiden Achtersteuerklappen werden nicht jede für sich, sondern zusammen getrimmt, da eine Einzeltrimmung ein Drehmoment um die Gierachse er zeugen könnte, sofern keine besondere Vorsorge dafür getroffen wird, dass jede der beiden Steuerklappen um den gleichen Betrag - entweder jede für sich oder g--- meinsam - geneigt wird. Die elektrische Verzögerung wird deswegen eingeführt, um solche Einschwingvor- gänge, die durch den Bootsführer hervorgerufen wer den, auf ein Mindestmass zu beschränken.
Das Signal für die Längstrimmung wird am Punkt 74 mit dem Gegen kopplungssignal aus der Stampfgeschwindigkeit summiert.
Zum Abheben werden die Achtersteuerklappen von einem einstellbaren Netzwerk 84 mit Anstellsignalen ver sorgt. Diese Signale verursachen einen Anstellwinkel der hinteren Steuerklappen zwischen 0 und 20 , wodurch während der Übergangsperiode beim Abheben Hubkräfte hervorgerufen werden, um die Instabilitäten des Fahr zeuges beim Abheben zu überwinden. Das Signal läuft über einen hinteren Abhebe-Schalter 86 sowie über einen Relaisschalter 88, der ein Ein-Ausschalter ist und durch die voll ausgefahrenen Steuerklappen betätigt wird.
Eine Schaltung 90, die die Ausschwingvorgänge regelt und die intern zwischen 3 und 5 Sekunden einstellbar ist, ist in den Kreis eingeschaltet, um ein plötzliches Wegnehmen des grossen Abhebe-Anstellwinkels gleich nach dem Ab heben zu verhindern. Dadurch werden Störungen in den Übergängen in Längsrichtung verhindert, die zu einem Bruchschaden führen könnten. Wird der Anstellwinkel der Achtersteuerklappen vor dem Abheben schnell ge ändert, so ergeben sich daraus keine Schwierigkeiten. Das Signal für den Abhebe-Anstellwinkel wird ebenfalls am Punkt 74 mit aufsummiert.
Nachdem die Signale für die Stampfgeschwindigkeit, für die Längstrimmung und für den Abhebe-Anstell- winkel aufsummiert worden sind, wird dieses Summen signal zwei weiteren Punkten 92 und 94 zugeführt, wo es mit einem Signal vereinigt wird, das von dem Steuer rad des Fahrzeuges stammt. Wenn der Bootsführer das Steuerrad bewegt, so wird von einem Steuerrad-Über- trager 96 ein Signal erzeugt.
Dieses Signal läuft durch eine Verstärkungseinstellung 98, den Ein-Aus-Relaisschal- ter 100, der durch das Ausfahren der Achterklappen betätigt wird, sowie durch einen Begrenzer 102, der den Einfluss des Steuerrades beschneidet.
Der Einfluss des Steuerrades auf die Steuerung wird aus folgendem Grund beschnitten: immer dann, wenn an irgendeinem der Steuerklappenpaare gemeinsame oder unterschiedliche Signale aufsummiert werden, wird näm lich die Möglichkeit offenkundig, dass die Wirkung eines Steuerkanals durch die Wirkung eines anderen Kanals beeinträchtigt werden kann. Wenn beispielsweise der Bootsführer die Möglichkeit hat, die Steuerklappen durch ein Steuerkommando in ihre entgegengesetzten Endaus- schläge zu bringen, so wird während dieser Zeit die Wirk samkeit der Stabilitätserhöhung für das Stampfen, das Rollen und für die Auf- und Ab-Bewegung merklich be einträchtigt.
Wenn also die eine Steuerklappe ganz nach unten und die andere Steuerklappe ganz nach oben ein gestellt ist, so bewirkt ein Gegenkopplungssignal für die Auf- und Ab-Bewegung oder für die Stampfgeschwindig- keit, dass die eine Steuerklappe aus ihrem Endausschlag herausgedreht wird, während die andere Steuerklappe nur fester an ihren Endanschlag gepresst wird. Das Er gebnis sind unsymmetrische Stabilisierungskräfte für die Auf- und Ab-Bewegung oder für die Stampfgeschwin- digkeit, die ein Übergangsdrehmoment in der Rollachse hervorrufen können. das davon herrührt, dass die Steuer klappen nur auf einer Seite nachgestellt werden können.
Daher wird die Wirkung der Steuersignale beschnitten, und zwar an den Steuersignaleingängen. Der Bereich der Steuersignale ist sowohl für die vorderen als auch für die hinteren Steuerklappen innerhalb von einem Anstell- winkelbereich von 10 bis 20 einstellbar.
In der Blockschaltung 104 werden die Steuersignale für eine Regelschleife in ihrer Phase umgedreht. An den Signaleingängen 92 und 94 der Regelschleifen für die Klappenstellung werden diese Signale den zusammen- ;esetzten Signalen der anderen Stabilisierungs-und Trim- mungsfunktionen hinzuaddiert.
Da die beiden Regelschleifen für die Klappenstellung identisch sind, wird nur eine davon im einzelnen be schrieben. Es soll aber bemerkt werden, dass zwei sol cher Schleifen notwendig sind. Das Signal an jedem Si gnaleingang 92 für die Regelschleife der Klappenstellung wird in einem einstellbaren Begrenzer 106 beschnitten. Anschliessend wird es einem weiteren Summationspunkt 108 zugeführt, wo es zusammen mit den Ausgangssigna len eines Kreises 110, der für die Null-Trimmung des Bootes Sorge trägt, sowie mit den Signalen aus einem Gegenkopplungsübertrager addiert wird.
Der Kreis 110 für die Nulltrimmung sorgt nur für eine Trimmung der Steuerklappen. Der durch ihn hervorgerufene Ausschlag ist auf einen Winkelbereich von 3 beschränkt. Das Fehlersignal wird in dem Treiberverstärker 112 verstärkt und demoduliert, um ein elektrohydraulisches Servo ventil 114 zu betätigen. Das Servoventil 114 lässt die hydraulische Flüssigkeit einem Stellglied 116 zufliessen, das mechanisch mit seiner entsprechenden Steuerklappe 20 verbunden ist. Gegenkopplungsübertrager 118 und 120 sind mechanisch mit der Steuerklappe 20 verbunden.
Sie geben wieder ein Signal rückwärts an den Eingang des Treiberverstärkers 112 ab, und zwar über den Sum- mationspunkt 108, wo dieses Signal mit der Summe der Eingangssignale und der Null-Trimmungssignale vergli chen wird. Die Ausgangssignale der Gegenkopplungs- übertrager sind so eingerichtet, dass der Ausfall eines Signales am Eingang des Treiberverstärkers sich nur in einem 50 7igen Schlechterwerden des Frequenzverhal- tens der geschlossenen Regelschleife bemerkbar macht.
Gleichzeitig wird aber die Schleifenverstärkung verdop pelt, so dass die gesamte Wirksamkeit nur geringfügig b--einträchtigt wird.
Die Ausgangssignale der beiden Gegenkopplungs- übertrager 118 und 120 werden bei 122 demoduliert und summiert, um einen Anzeiger für die Steuerklappen stellung 12-1 zu betreiben. Obwohl es nicht gezeigt ist. ist es offensichtlich, dass für die Gegenkopplungs- übertrager. die anderen Einheiten und auch für die Ver stärker Stromversorgungen vorhanden sein müssen.
Das Klappenausfahrrelais 70 wird von dem Boots führer über einen Klappenausfahrschalter 126 betätigt. In gleicher Weise wird das Steuerrelais 66 von dem Boots führer mit einem Ein-Aus-Schalter 128 bedient.
Die Figur 5 zeigt als Blockdiagramm das vollständige Steuersystem für die vorderen Steuerklappen 14 und 16. Die Eingangssignale für die vorderen Klappen bestehen aus einem Gegenkopplungssignal für die Auf- und Ab- Geschwindigkeit, einem von Hand einzustellenden Signal für die Quertrimmung, sowie einem über Kreuz einge steuerten Steuersignal. Ausserdem ist für die Stabilität noch ein besonderes Rollsignal vorgesehen.
In der Fig. 5 werden von einem Beschleunigungs messer 150 Signale festgestellt, die proportional den senk rechten Beschleunigungen sind, die vorn am Boot auf treten. Diese Signale laufen über einen Ausschalter 152, der von dem Bootsführer bedient wird und die Signale des Beschleunigungsmessers abschaltet. Das Signal läuft dann über einen Bootssteuerschalter 154, der von dem Bootssteuerrelais 66 betätigt wird, sowie über einen wei teren Ein-Aus-Schalter 156, der von dem Klappenaus- fahrrelais 158 für die vorderen Klappen betätigt wird. Der Schalter 156 ist nur dann eingeschaltet, wenn die vor deren Klappen vollständig ausgefahren sind.
Das Signal wird dann verarbeitet, um die Wirkungen von festgestell ten Gravitationskopplungen auszuschalten und in einem operativen Verstärker 160 in angenäherter Form inte griert. Der Zweck dieses operativen Verstärkers ist es, Null punktschwankungen des Beschleunigungsmessers auszu schalten, Beschleunigungen niedriger Frequenzen zu re duzieren, die bei langandauernden Wenden des Bootes auftreten können, sowie aus den Beschleunigungen durch eine Integration in angenäherter Form Geschwindigkeits signale abzuleiten.
Die Verstärkungen in den Gegenkopp lungsschleifen für die Geschwindigkeit und für den Be schleunigungsmesser sind so hoch, dass selbst hochwer tige seissmische Beschleunigungsmesser Nullpunktver schiebungen aufweisen, die an den entsprechenden Steuer flächen unerwünschte langandauernde Stellsignale her vorrufen können. Dieses Problem wird durch die Ver wendung eines Verzögerungskreises umgangen. Die Aus gangssignale des Beschleunigungsmessers werden verzö gert und in einer angenäherten Form integriert, um ein Signal für die vertikale Geschwindigkeit zu erhalten.
Die se beiden Signale (h' und h") werden summiert und in ihrer Verstärkung geregelt, um für ein optimales Fahr verhalten die richtigen Verhältnisse von Geschwindig- keits- und Beschleunigungsverstärkung einzustellen. Die Verzögerung ist einstellbar, und zwar beispielsweise zwi schen 3 und 7 Sekunden.
Das Signal wird dann soweit als nötig bei 162 vor verstärkt, seine Verstärkung in der einstellbaren Ver stärkungsschaltung 164 geregelt und an den Servoschlei- fen 166 und<B>168</B> für die vorderen Klappenstellungen auf summiert.
Das Signal für die Quertrimmung von Hand aus dem Blockkreis 170 sowie die über Kreuz eingesteuerten Steuersignale werden so verarbeitet, wie es in der Fig. 4 beschrieben worden ist, bis auf den Unterschied, dass die beiden Signale zuerst am Punkt<B>172</B> aufsummiert werden und ihre Phase für die Klappenstellungssteuerschleife 166 umgedreht wird, während die Signale der Klappen stellungssteuerschleife 168 direkt zugeführt werden. Das nutzbare Signal, das jeder der Gegenkopplungsschleifen für die Klappenstellung zugeführt wird, ist begrenzt und wird an die Eingänge der Treiberverstärker angelegt.
Der Gegenkopplungskanal für die Rollstabilisierung ist genau so aufgebaut wie der Gegenkopplungskanal, der als Steuersignale die Stampfgeschwindigkeit verwendet. Die beiden Kanäle unterscheiden sich nur dadurch, dass das Signal aus einem Rollkreisel, das proportional dem Rollen ist, mit dem Trimmsignal für die Quertrimmung am Punkt 172 addiert wird und anschliessend mit unter- schiedlicher Phase den Regelschleifen für die Klappen stellung zugeführt wird.
Die Bezugsziffern in Fig. 5, die mit den Bezugsziffern in Fig. 4 übereinstimmen, sollen anzeigen, dass die glei chen Schaltungen verwendet werden können.
Obwohl das Rollsignal, das in Fig. 5 gezeigt ist, als proportionales Rollsignal beschrieben ist, dürfte es aus verschiedenen früheren Bemerkungen klar sein, dass sich auch ein Signal verwenden lässt, das aus der Rollge- schwindigkeit abgeleitet ist. Nun kann es bei bestimmten Fahrtmanövern günstig sein, das Signal, das die Roll- geschwindigkeit anzeigt, zu löschen . Eine gute Kur venlage erfordert einen schnellen entgegengesetzten Aus schlag der Steuerklappen, wenn ein Ruderkommando gegeben wird.
Wenn nun ein hochverstärktes Rollge- schwindigkeitssignal direkt mit einem über Kreuz einge steuerten Steuersignal summiert wird, kann das Rollge- schwindigkeitssignal das Steuersignal überdecken. Wenn ein grosses Steuerkommando gegeben wird, so kann nicht nur die Neigung auftreten, dass das Boot zu Beginn ausrollt; zusätzlich kann der Fall auftreten, dass das Boot auf das Steuersignal nur wenig anspricht.
Um eine hohe Verstärkung im Rollgeschwindigkeitskanal auf recht zu erhalten, und zwar der Stabilität unter allen Seegangsbedingungen wegen, und um gleichzeitig ein emp findliches Steuerungssystem zu haben, kann das Roll- geschwindigkeitssignal in einer Schaltung unterdrückt werden. Das lässt sich dadurch erreichen, dass man die Umdrehungsgeschwindigkeit des Steuerrades feststellt, dieses Geschwindigkeitssignal zu Beginn verzögert und das dabei entstehende Signal dazu verwendet, die Am plitude des Rollgeschwindigkeitssignales zu verkleinern. Die Zeitdauer dieser Signalunterdrückung beziehungs weise Signalverminderung kann über eine interne Einstel lung geändert werden.