DD259385A1

DD259385A1 - METHOD AND DEVICE FOR AUTOMATICALLY CONTROLLING AND REGULATING THE SWIMMING POSITION, THE STABILITY AND THE TOTAL STRENGTH OF A SWIMMING POER

Info

Publication number: DD259385A1
Application number: DD30143187A
Authority: DD
Inventors: Lothar Kemnitz; Dirk Greven; Ernst-Joachim Hinne
Original assignee: Warnowwerft Warnemuende Veb
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1987-04-02
Publication date: 1988-08-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtung zur automatischen Kontrolle und Regelung der Schwimmlage, der Stabilitaet und der Gesamtfestigkeit eines Schwimmkoerpers, die Anwendung der Erfindung ist beim Bau grosser Schiffe o. a. Schwimmkoerpern sinnvoll. Die Aufgabe besteht in der Entwicklung eines Verfahrens und einer Einrichtung, mit dem Kraengung, Schwimmlage, Durchbiegung und Verdrehung des Schwimmkoerpers in allen Betriebssituationen kontrollierbar und regelbar sind. Erfindungsgemaess besteht das Verfahren im wesentlichen darin, dass von mehreren Winkelneigungsgebern Kraengungsmesswerte angezeigt und aus den Differenzen dieser Messwerte die Verdrehung des Schwimmkoerpers ermittelt wird und aus den Differenzen von mehreren Trimmlagenmesswerten die Durchbiegung ermittelt wird, dass die gemittelten Messwerte als Signale einer automatischen Trimm- und Kraengungsausgleichsanlage zugefuehrt werden und dass die aktuelle Situation permanent angezeigt wird. Die Einrichtung besteht aus je 2 Winkelneigungsgebern, die vorn, mittig und hinten auf einer Horizontalebene im Winkel von 90 zueinander angeordnet sind, aus einem Tiefgangsgeber und aus entsprechenden elektronischen Einrichtungen. Fig. 2The invention relates to a method and device for automatic control and regulation of the floating position, the stability and the overall strength of a Schwimmkoerpers, the application of the invention is in the construction of large ships o. A. Swimming bodies make sense. The object is the development of a method and a device, with the impact, swimming position, deflection and rotation of the Schwimmkoerpers be controlled and regulated in all operating situations. According to the invention, the method consists essentially in displaying of collision measurement values from a plurality of angle inclinometers and determining the rotation of the floating body from the differences of these measured values and determining the deflection from the differences of a plurality of trim position measurement values, that the averaged measured values are signals of an automatic trim and collision compensation system be added and that the current situation is displayed permanently. The device consists of two angle tilt sensors, which are arranged at the front, center and rear on a horizontal plane at an angle of 90 to each other, from a draft transmitter and from corresponding electronic devices. Fig. 2

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Betriebssicherheit von großen Schwimmkörpern wie Schiffen (Wasserverdrängung >: 1000t, während der Fahrt sowie beim Ladungsumschlag) Schwimmdocks, Schwimmplattformen u.a.The invention relates to the field of reliability of large floats such as ships (water displacement>: 1000t, while driving and cargo handling) floating docks, swimming platforms u.a.

Characteristic of the known solutions

Das WP B 63 B 209208 hat zum Ziel» das manuelle Erfassen von Tiefgangsmarken und Kränkungswerten auszuschließen, eine direkte Kontrolle mit Hilfe eines entsprechenden Gerätesystems unter allen Schiffsbetriebsbedingungen bei realer Belastung durchzuführen und damit eine exaktere Grundlage zur Bestimmung der Sghwimmlage und Stabilität zu schaffen. Das Wesen dieser Erfindung besteht darin, daß mit Hilfe dreier Geber, zwei Tiefgangs- und ein Kränkungswinkelgeber oder ein Tiefgangsgeber und zwei Winkelneigungsgeber, und zwar für die Krängung und den Trimm, die Schwimmlage und Stabilität über angeschlossene Rechner ermittelt und bei Bedarf automatisch die notwendigen Sollwerte über die Trimm- und Krängungsausgleichsanlage erreicht werden. Der Nachteil dieser technischen Lösung besteht im wesentlichen darin, daß mit den angegebenen Varianten die Schwimmlage und Stabilität nur als Mittelwert des Tiefgangs oder der Krängung bestimmt werden kann. Tatsächlich unterliegt ein Schwimmkörper in Abhängigkeit seiner geometrischen Abmessungen, seiner Beladung und des Seeganges einer Durchbiegung und Verdrehung.The purpose of WP B 63 B 209208 is to exclude the manual detection of draft marks and deterioration values, to carry out a direct check with the aid of a corresponding instrument system under all ship operating conditions under real load and thus to create a more exact basis for determining the rocking position and stability. The essence of this invention is that, with the aid of three encoders, two draft and one Kränkungswinkelgeber or a draft encoder and two angle tilt sensor, namely for heeling and trim, the floating position and stability determined by connected computers and, if necessary, automatically the necessary setpoints be achieved via the trim and heeling compensation system. The disadvantage of this technical solution is essentially that with the specified variants, the floating position and stability can only be determined as the mean of the draft or heeling. In fact, depending on its geometrical dimensions, loading and sea state, a floating body is subject to flexing and twisting.

Andere technische Lösungen, wie z. B. DE-OS 3430765, das norwegische System „Wedar" und die von japanischen Firmen angebotenen integrierten Navigationssysteme „Navigation Monitor", berücksichtigen neben der automatischen Ermittlung der Schwimmlage und Stabilität auch die Erfassung der unter Belastung im Schiffsrumpf entstehenden Spannungen. Nachteilig bei diesen Systemen ist die Anordnung der Tiefgangsmesser vorn und hinten zur Bestimmung der Schwimmlage, die, bei starkem Seegang, zu erheblichen Verfälschungen des tatsächlichen Tiefganges führen kann und die Ermittlung der mechanischen Belastung des Schiffskörpers über das Längstragfähigkeitsmoment mittels am Hauptspant angeordneter Dehnungssensoren. Die Ermittlung der Durchbiegung des Schiffskörpers auf der Grundlage der im Material auftretenden mechanischen Spannungen und der Zuordnung von auftretenden Temperaturen, die ihrerseits ebenfalls Spannungen hervorrufen, führen zu erheblichen Ungenauigkeiten. Die Verdrehung des Schiffskörpers ist mit diesen Systemen nicht meßbar.Other technical solutions, such. For example, DE-OS 3430765, the Norwegian system "Wedar" and offered by Japanese companies integrated navigation systems "Navigation Monitor", take into account in addition to the automatic determination of the floating position and stability and the detection of stress arising in the hull stresses. A disadvantage of these systems is the arrangement of depth gauges front and rear to determine the floating position, which, in heavy seas, can lead to significant distortions of the actual draft and the determination of the mechanical load of the hull over the longitudinal load capacity by means arranged on the main frame strain sensors. The determination of the deflection of the hull on the basis of the mechanical stresses occurring in the material and the assignment of occurring temperatures, which in turn also cause stresses, lead to considerable inaccuracies. The torsion of the hull is not measurable with these systems.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Erhöhung der Schiffssicherheit unter allen Betriebsbedingungen_#wie Beladungszustand und bei Seegang.The aim of the invention is to increase the ship safety under all operating conditions _# such as load condition and sea state.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer geeigneten Einrichtung zur Ermittlung und Regelung der Krängung, der Schwimmlage, der Durchbiegung und der Verdrehung von Schwimmkörpern. Das Verfahren und . die Einrichtung sollen für den Bordkrängungsversuch, zur Kontrolle des Schwimmkörpers bei der Be- und Entladung sowie bei der Fahrt auf hoher See einsetzbar sein.The object of the invention is to provide a method and a suitable device for determining and regulating the heeling, the floating position, the deflection and the rotation of floats. The procedure and. The device should be used for the on-board extension test, to control the floating body during loading and unloading and when driving on the high seas.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß von mehreren Winkelneigungsgebern Meßwerte zur Krängung des Schwimmkörpers angezeigt werden und aus den Differenzen dieser Meßwerte die Verdrehung des Schwimmkörpers ermittelt wird, daß von mehreren Winkelneigungsgebern Meßwerte zur Trimmlage des Schwimmkörpers angezeigt werden und aus den Differenzen dieser Meßwerte die Durchbiegung des Schwimmkörpers mittelt wird, daß die ermittelten Meßwerte der Krängung und des Trimms in an sich bekannter Weise als Signale für die automatische Trimm- und Krängungsausgleichsanlage genutzt werden und daß die aktuelle Krängungs- und Trimmlage sowie die Durchbiegung und Verdrehung des Schwimmkörpers permanent angezeigt werden.The method according to the invention consists in displaying measured values for heeling the floating body from a plurality of angle inclination sensors and determining the torsion of the floating body from the differences of these measured values, that the measured values for the trim position of the floating body are displayed by a plurality of angle inclination gauges and the deflection of the measured values from the differences between these measured values Floating means is that the measured values of heeling and trim are used in a conventional manner as signals for the automatic trim and heel compensation system and that the current heel and trim position and the deflection and rotation of the float are permanently displayed.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht weiter vor, daß bei Überschreitung der gespeicherten Grenzwerte für den Trimm, die Krängung, die Durchbiegung und die Verdrehung des Schwimmkörpers akustische und/oder optische Signale ausgelöst werden, nach denen das Bedienungspersonal entsprechende Manöver ausführt.The inventive method further provides that when exceeding the stored limit values for the trim, the heeling, the deflection and the rotation of the floating body acoustic and / or optical signals are triggered, according to which the operator performs corresponding maneuvers.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß in der senkrechten Mittenebene eines Schwimmkörpers mindestens vorne, mittig und hinten je 2 Winkelneigungsgeber im Winkel von 90° zueinander in einer horizontalen Ebene angeordnet sind, die mit Einrichtungen zur Impulsaufbereitung, mit einem Rechner, in dem die konstruktiv technischen Daten des Schwimmkörpers und die Grenzwerte für die Durchbiegung, Verdrehung, Krängung und Trimm des Schwimmkörpers sowie der Algorithmus zur Bestimmung der Durchbiegung und Verdrehung des Schwimmkörpers gespeichert sind, verbunden sind, daß der Rechner über eine Steuereinheit mit einer Trimm- und Krängungsausgleichsanlage gekoppelt ist und daß ein Grafikdisplay zur Anzeige der aktuellen Situation sowie Mittel zur akustischen und/oder optischen Alarmierung vorgesehen sind. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist mit einem oder mehreren Tiefgangsgebern koppelbar.The device according to the invention is characterized in that in the vertical center plane of a float at least front, center and rear 2 angle inclination are arranged at an angle of 90 ° to each other in a horizontal plane with the means for impulse processing, with a computer in which the constructive technical data of the floating body and the limits for the deflection, rotation, heeling and trim of the floating body and the algorithm for determining the deflection and rotation of the floating body are stored, are connected, that the computer is coupled via a control unit with a trim and heel compensation system and that a graphic display for displaying the current situation and means for audible and / or visual alarm are provided. The device according to the invention can be coupled with one or more depth sensors.

embodiment

Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1: Anordnung der Winkelneigungsgeber in einem SchiffskörperFig. 1: Arrangement of the angle tilt sensor in a hull

Fig.2: Blockschaltbild zum funktionellen Zusammenhang mit Rechen-, Steuer- und Auswerteeinheit2 shows a block diagram for the functional connection with computing, control and evaluation unit

Die Fig. 1 stellt die Anordnung der einzelnen Geber im Schiffskörper 1 dar. Der Schiffskörper wird in seiner Längsachse senkrecht durch eine Mittenbezugsebene 2 und quer dazu durch die geometrische Mittenebene 3 geschnitten. In einer horizontalen Ebene 4 sind die verschiedenen Winkelneigungsgeber 5 bis 10 angeordnet. Auf der horizontalen Ebene 4 und in der Mittenbezugsebene 2 sind die Winkelneigungsgeber 5,6 und 7 vorn, mittig und hinten und eine Tiefgangsmeßeinrichtung mit Druckgradientenausgleich 11 in der geometrischen Mittenebene 3 angeordnet. Im Winkel um 90° zur Mittenbezugsebene 2 geneigt auf der horizontalen Ebene 4 befinden sich die Winkelneigungsgeber 8,9 und 10.1 represents the arrangement of the individual encoders in the hull 1. The hull is cut vertically in its longitudinal axis through a center reference plane 2 and transversely through the geometric center plane 3. In a horizontal plane 4, the various angle tilt sensors 5 to 10 are arranged. On the horizontal plane 4 and in the center reference plane 2, the angle tilt sensors 5,6 and 7 front, center and rear and a Tiefgangsmeßeinrichtung with pressure gradient compensation 11 in the geometric center plane 3 are arranged. At an angle of 90 ° to the center reference plane 2 inclined on the horizontal plane 4 are the angle tilt sensors 8,9 and 10th

Der funktionell Zusammenhang zwischen den Meßwertgebern und deren Anordnung mit einer Rechen-, Steuer- und Auswerteeinheit sowie Steuer- und Anzeigeelementen wird mit Hilfe eines Blockschaltbildes in Fig. 2 dargestellt. Die Meßwertgeber 5 bis 11 sind über eine Impulsaufbereitung 22 und einer Recheneinheit 12, in die geeignete Algorithmen zur Berechnung für Trimm- und Krängungslage 15 sowie zur Berechnung für Durchbiegung und Verdrehung 16 und konstruktivgeometrischen Daten der Schwimmlage und Stabilität 13 sowie Grenzwerte für Durchbiegung und Verdrehung 14 eingegeben sind, verbunden. Die Bewegungen des Schwimmkörpers 1 bezüglich der Trimmlage werden von den Gebern 5,6,7 und 11 registriert, über den Rechner 12 ausgewertet und als Impulse zur Steuer- und Regeleinheit 17 weitergeleitet, die ihrerseits eine automatische Flutungs- und Lenzeinheit 18 für Trimm- und Krängungsausgleichsanlagen des Schiffes betätigt und dabei je nach Notwendigkeit die Geber 19 für Lenzen und 20 für Fluten beaufschlagt.The functional relationship between the transducers and their arrangement with a computing, control and evaluation and control and display elements is shown with the aid of a block diagram in Fig. 2. The transmitters 5 to 11 are via a pulse conditioning 22 and a computing unit 12, in the appropriate algorithms for calculation for trim and heeling position 15 and the calculation of deflection and torsion 16 and constructive geometric data of the floating position and stability 13 and limits for deflection and twist 14th are entered. The movements of the float 1 with respect to the trim position are registered by the donors 5,6,7 and 11, evaluated by the computer 12 and forwarded as pulses to the control and regulation unit 17, in turn, an automatic flooding and Lenzeinheit 18 for trim and Heel actuation systems of the ship actuated while the donors acted 19 for Lenzen and 20 for floods as needed.

Bei Erreichen der vom Rechner 12 berechneten Sollwerte für die Trimmlage des Schiffskörpers 1 werden die Geber 19 und 20 bzw. die automatische Flutungs- und Lenzeinheit 18 außer Betrieb gesetzt. Die aktuelle Lage des Schiffskörpers 1 zur Wasseroberfläche sowie dessen Durchbiegung wird vom Rechner 12 ermittelt und auf einem Grafikdisplay 21 permanent angezeigt. In der gleichen Art werden Lageveränderungen des Schiffskörpers bezüglich Krängung und Verdrehung über die Winkelneigungsgeber 8,9 und 10 registriert, über den Rechner 12 ausgewertet/Sollwerte berechnet, den Steuer- und Regelelementen 17,18,19 und 20 Impulse zur Erreichung der Stabilität und einer minimalen Verdrehung des Schiffskörpers 1 zugeführt und die jeweils aktuelle Situation auf dem Grafikdisplay 21 angezeigt. Bei Überschreitung der im Rechner gespeicherten Grenzwerte für den Trimm, die Krängung, die Durchbiegung und die Verdrehung des Schwimmkörpers 1 werden akustische und/oder optische Signale und entsprechende Manöver des Bedienungspersonals auf dem Grafikdisplay 21 angezeigt.Upon reaching the calculated by the computer 12 set points for the trim position of the hull 1, the encoders 19 and 20 and the automatic flooding and light unit 18 are put out of service. The current position of the hull 1 to the water surface and its deflection is determined by the computer 12 and permanently displayed on a graphic display 21. In the same way changes in position of the hull with respect to heeling and rotation are registered via the angle tilt sensors 8,9 and 10, evaluated by the computer 12 / setpoints calculated, the control and regulating elements 17,18,19 and 20 pulses to achieve stability and a supplied to minimal twisting of the hull 1 and displayed the current situation on the graphic display 21. When exceeding the limit values stored in the computer for the trim, the heeling, the deflection and the rotation of the floating body 1, acoustic and / or visual signals and corresponding maneuvers of the operating personnel are displayed on the graphic display 21.

Claims

1. A method for the automatic control and regulation of the floating position, the stability and the overall strength of a floating body, which is equipped with angle tilt, a trim and heel compensation system, computational devices and display system, characterized in that of several angular tilt sensors (8,9,10) Measurements for heeling of the floating body (1) are ang -zeigtwerden and from the differences of these measured values, the rotation of the floating body (1) is determined that from several angular tilt sensors (5, 6,7) measured values for trim position of the float (1) are displayed and off The differences of these measured values, the deflection of the float (1) is determined that the averaged measurements of heeling and trim are used in a conventional manner as signals for the automatic trim and heeling compensation system, and that the current heel and trim position and the Bending and twisting of the float rs (1) are displayed permanently.

2. The method according to claim 1, characterized in that when exceeding the limits stored in the computer (12) for the trim, the heeling, the deflection and the rotation of the float (1) acoustic and / or optical signals are triggered.

3. A device for the automatic control and regulation of the floating position, the stability and the overall strength of a floating body, which is equipped with angle tilt, a trim and heel compensation system, computational devices and display system, characterized in that in the vertical center plane (2) of a floating body ( 1) . at least at the front, in the middle and at the back each two angle inclination transmitters (5, 6, 7, 8, 9, 10) are arranged at an angle of 90 ° to each other on a horizontal plane (4), which is equipped with means for impulse processing (22) with a computer (12 ), in which the constructional-technical data of the floating body and the limits for the deflection, rotation, heeling and trim of the floating body (1) and the algorithm for determining the deflection and rotation of the float are stored, connected that the computer (12 ) is coupled via a control unit (17) with a trim and heel compensation system (18) and that a graphic display (21) and means for audible and / or visual alarm are provided.

4. Device according to claim 3, characterized in that it can be coupled with one or more draft encoders (11).