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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Schiffsantriebsanlage
mit einem Oberflächenpropeller.
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Bei
schnellen Schiffen werden häufig
Oberflächenpropeller
verwendet. Dieser kann sowohl in der Eintauchtiefe als auch nach
Backbord oder Steuerbord zur Steuerung des Schiffs verändert werden. Im
weiteren Text wird die Eintauchtiefe des Oberflächenpropellers als Trimmposition
bezeichnet. Hierbei entspricht eine Trimmposition von +100% einer
maximalen Austauchposition und eine Trimmposition von –100% einer
maximalen Eintauchtiefe des Propellers. In der Praxis stellt ein
Schiffsführer über ein
Betätigungselement
die subjektiv beste Trimmposition ein. Dies führt jedoch zu einer zusätzlichen
Belastung des Schiffsführers
neben seinen nautischen Aufgaben. Bei dynamischen Vorgängen fehlen
ihm oft die Beurteilungskriterien für die beste Trimmposition.
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Eine
Maßnahme
zur Verbesserung dieser Situation ist aus der
WO 2004/020281 A1 bekannt,
welche ein Verfahren zum automatischen Einstellen eines Oberflächenpropellers
in Abhängigkeit
des aktuellen Betriebszustands des Schiffs vorschlägt. Der aktuelle
Betriebszustand wiederum wird aus der Schiffsgeschwindigkeit, einem
Lenkwinkel, der Stellung eines Gashebels und Kenngrößen der
Brennkraftmaschine abgeleitet. Eine konkrete Ausführungsform
ist jedoch dieser Fundstelle nicht zu entnehmen.
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Aus
der
DE 195 15 481
A1 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Lastregelung
einer Schiffsantriebsanlage mit einem Verstellpropeller bekannt,
welche einen Drehzahl-Regelkreis
zur Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine und einen Anlageregler
zur Steuerung des Verstellpropellers umfasst. Aus dem Leistungswunsch
des Schiffsführers, also
der Fahrhebelstellung, wird über
ein erstes Kennfeld eine Soll-Drehzahl
als Führungsgröße für den Drehzahl-Regelkreis
berechnet. Ebenfalls aus dem Leistungswunsch wird über ein
zweites Kennfeld eine Soll-Flügelsteigung
als Vorgabegröße für den Anlageregler
abgeleitet. Die Soll-Flügelsteigung wird
dann über
den Anlageregler in eine Steuergröße für den Verstellpropeller umgesetzt.
Hierbei werden eine Leistungsreserve der Brennkraftmaschine, eine Drehzahl-Regelabweichung sowie
ein Drehzahl-Gradient im Sinne einer Vergrößerung oder Verringerung der
Flügelsteigung
mit berücksichtigt.
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Bei
diesem Verfahren bewirkt eine große Leistungswunsch-Änderung eine unmittelbare, gleichsinnige Änderung
der Soll-Drehzahl
und der Soll-Flügelsteigung.
Systembedingt besitzt der Drehzahl-Regelkreis eine große Sprungantwortszeit.
Eine Veränderung
der Stellgröße, beispielsweise
der Einspritzmenge, bewirkt daher erst zeitverzögert eine Veränderung
der Ist-Drehzahl und der daraus abgeleiteten Größen. Die Soll-Flügelsteigung
hingegen wird durch die Steuerung rasch in eine Steuergröße für den Verstellpropeller
umgesetzt. Da der Verstellpropeller mit der Verstellhydraulik eine
große
Zeitkonstante aufweist, wird dieses Verhalten gemildert.
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Das
aus der
DE 195 15
481 A1 bekannt Verfahren kann auf eine Schiffsantriebsanlage
mit einem Oberflächenpropeller
nicht spiegelbildlich umgesetzt werden. Der Grund ist die wesentlich
kürzere
Reaktionszeit des Oberflächenpropellers
gegenüber
einem Verstellpropeller. Eine spiegelbildliche Umsetzung würde beispielsweise
bei einer großen
Leistungswunsch-Änderung
eine hohe Belastung der Brennkraftmaschine verursachen und als Konsequenz
eine verzögerte
Schiffsbeschleunigung bewirken.
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Auch
die
DE 100 48 103
C2 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung für einen
Schiffsantrieb mit einem Verstellpropeller. Bei diesem Verfahren
kann der Schiffsführer über einen
am Fahrhebel angeordneten Auswahlschalter eine erste oder zweite
Betriebsart auswählen.
In der ersten Betriebsart wird die Brennkraftmaschine drehzahlgeregelt,
indem aus der Stellung des Fahrhebels eine Soll-Drehzahl als Führungsgröße für den Drehzahl-Regelkreis abgeleitet
wird. In einer zweiten Betriebsart wird die Schiffsgeschwindigkeit
geregelt, indem aus der Stellung des Fahrhebels eine Soll-Geschwindigkeit
abgeleitet wird und hieraus die Führungsgröße für den Drehzahl-Regelkreis festgelegt
wird. Zur Regelung des Verstellpropellers ist ein eigener Verstellpropeller-Regelkreis
vorhanden. Die Fundstelle enthält zwar
einen Hinweis darauf, dass an Stelle des Verstellpropellers ein
Festpropeller oder ein Waterjetantrieb verwendet werden kann, in
Bezug auf die Umsetzung auf einen Oberflächenpropeller trifft jedoch die
oben beschriebene Problematik auch hier zu.
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Aus
der
US 4 939 660 A ist
ein Verfahren zur Regelung eines Schiffsantriebs mit einem Oberflächenpropeller
bekannt. Zur Minimierung des Kraftstoffverbrauchs kann der Schiffsführer manuell
ein Optimierungsverfahren initiieren. Während dieses Optimierungsverfahrens
werden die vertikale Eintauchtiefe des Festpropellers und/oder die
Trimmposition so lange verändert,
bis die prozentuale Drehzahländerung
innerhalb eines Toleranzbands liegt.
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Die
der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird insofern darin gesehen,
das aus der
DE 195 15
481 A1 bekannte Verfahren auf eine Schiffsantriebsanlage
mit einem Oberflächenpropeller
anzupassen.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des ersten Anspruchs
gelöst.
Die Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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Das
Verfahren besteht darin, dass der Leistungswunsch als Soll-Drehzahl
interpretiert wird und aus der Soll-Drehzahl sowie der Ist-Drehzahl
der Brennkraftmaschine eine Drehzahl-Regelabweichung berechnet wird. Aus
der Drehzahl-Regelabweichung
wiederum wird über
einen Drehzahlregler eine Einspritzmenge zur Drehzahl-Regelung der Brennkraftmaschine
festgelegt und eine effektive Drehzahl berechnet. Die effektive
Drehzahl ist die Führungsgröße des Anlagenreglers,
welcher die Trimmposition des Oberflächenpropellers regelt. Bei der
Regelung der Trimmposition wird die Leistungsreserve der Brennkraftmaschine
mit berücksichtigt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
unterscheidet sich vom zuvor beschriebenen Stand der Technik also
darin, dass die Führungsgröße für den Anlagenregler
nicht unmittelbar aus dem Leistungswunsch abgeleitet wird, sondern
aus der effektiven Drehzahl. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass
die Trimmposition des Oberflächenpropellers geregelt
wird.
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Die
effektive Drehzahl wird über
ein Kennfeld berechnet in dem vorzugsweise eine Treppenfunktion
abgebildet ist. Zeitlich kurze Änderungen
der Ist-Drehzahl, beispielsweise auf Grund des Wellengangs, bewirken
keine Änderung
der effektiven Drehzahl. Die effektive Drehzahl ist somit eine robuste Führungsgröße. Korrigiert
wird die effektive Drehzahl durch motorinterne Kenngrößen, beispielsweise
dem Ladedruck eines Abgasturboladers.
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Aus
der effektiven Drehzahl wird über
eine Trimmvorgabe mit mehreren Auswahl-Kennfeldern ein erster Verstellwinkel
bestimmt. Die Auswahl eines Kennfelds erfolgt in Abhängigkeit
der Anzahl der gekuppelten Antriebswellen und der Schubrichtung
des Getriebes, beispielsweise Kurven- oder Rückwärtsfahrt. Die Kennfelder bewirken
eine verbesserte Anpassung der Antriebsanlage an die äußeren Gegebenheiten.
Beispielsweise wird bei einer Rückwärtsfahrt
die Trimmposition in Richtung –100%
verändert, so
dass das vom Oberflächenpropeller
bewegte Wasser unter dem Heck des Schiffs hindurchströmt. Hierdurch
verringert sich der Strömungswiderstand erheblich.
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Der
erste Verstellwinkel wiederum wird zusammen mit der Leistungsreserve
in einer Laststeuerung verarbeitet, welche die Führungsgröße, hier: zweiter Verstellwinkel,
für den
Trimmregler und eine erste Verstellrate generiert. Der Trimmregler
definiert dann die Trimmposition anhand des zweiten Verstellwinkels,
der Ist-Trimmposition und der ersten Verstellrate.
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Ganz
allgemein bestehen die Vorteile der Erfindung darin, dass die Brennkraftmaschine
bei signifikanten Leistungswunsch-Änderungen im geprüften Lastbereich
verbleibt und die selbsttätige
Regelung der Trimmposition einen entsprechenden Komfort für den Schiffsführer darstellt.
Zudem sind in der Praxis die Kennfelder so ausgelegt, dass in jedem
Betriebspunkt ein wirtschaftlicher und effektiver Betriebszustand
automatisch eingestellt wird.
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In
den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 ein
Systemschaubild;
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2 ein
Blockschaltbild des Motorsteuergeräts;
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3 ein
Blockschaltbild der Laststeuerung;
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4 ein
Blockschaltbild der Trimmregelung und
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5 einen
Programmablaufplan.
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Die 1 zeigt
ein Systemschaubild einer Schiffsantriebsanlage mit einem Oberflächenpropeller.
Die wesentlichen Baugruppen sind: die mechanischen Komponenten der
Schiffsantriebsanlage 1 mit einer Brennkraftmaschine 2 nebst
Getriebe 4 und Oberflächenpropeller 5,
ein elektronisches Motorsteuergerät (ADEC) 7, ein elektronisches
Getriebesteuergerät
(GS) 13 und ein Anlagenregler 8. Die Brennkraftmaschine 2 treibt über eine
Welle 3A das Getriebe 4 an. Das Getriebe 4 beinhaltet üblicherweise
eine Eingangs- sowie
eine Ausgangswelle und eine Einrichtung zur Drehrichtungsumkehr
für die Vorwärts- oder
Rückwärtsfahrt.
Die Aktivierung und der Schaltzustand des Getriebes 4 werden
durch das elektronische Getriebesteuergerät 13 vorgegeben. Über eine
Welle 3B treibt das Getriebe 4 den Oberflächenpropeller 5 an,
dessen Trimmposition über
ein Stellglied 12 verändert
werden kann.
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Die
Betriebsweise der Brennkraftmaschine 2 wird durch das elektronische
Motorsteuergerät (ADEC) 7 bestimmt.
Dieses beinhaltet die üblichen Bestandteile
eines Mikrocomputersystems, beispielsweise einen Mikroprozessor,
I/O-Bausteine, Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM). In den
Speicherbausteinen sind die für
den Betrieb der Brennkraftmaschine 2 relevanten Betriebsdaten
in Kennfeldern/Kennlinien appliziert. Über diese berechnet das elektronische
Motorsteuergerät 7 aus den
Eingangsgrößen die
Ausgangsgrößen. In 1 sind
exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt:
eine Soll-Drehzahl nSL, welche durch einen Fahrhebel 6 vorgebbar
ist, eine Ist-Drehzahl nIST, welche beispielsweise an der Welle 3A sensiert
und mittels eines Software-Filters gefiltert wird, und ein Signal
EIN. Das Signal EIN steht stellvertretend für die weiteren Eingangssignale,
beispielsweise einem Raildruck des Common-Railsystems 27 mit Einzelspeichern,
einem Ladeluftdruck der Abgasturbolader und den Temperaturen der
Kühl-/Schmiermittel
oder des Kraftstoffs.
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In 1 sind
als Ausgangsgrößen des
elektronischen Motorsteuergeräts 7 eine
Soll-Einspritzmenge qV, eine effektive Drehzahl nEFF, ein Signal Leistungsreserve
PRES und ein Signal AUS dargestellt. Das Signal AUS steht stellvertretend
für die weiteren
Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 2,
beispielsweise ein Ansteuersignal für die Saugdrossel des Common-Railsystems 27 und
ein Stellsignal zur Aktivierung eines zweiten Abgasturboladers bei
einer Registeraufladung.
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Die
Eingangssignale des Anlagenreglers 8 sind: die effektive
Drehzahl nEFF, die Leistungsreserve PRES, eine Schubrichtung SRI
und die Ist-Trimmposition POS(IST) des Oberflächenpropellers 5.
Das Ausgangssignal des Anlagenreglers 8 ist ein Stellsignal
STS zur Ansteuerung des Stellglieds 12, über welches
dann die Trimmposition POS eingestellt wird. Der Anlagenregler 8 gibt
das Stellsignal STS zur Umsetzung in die Trimmposition POS für den Oberflächenpropeller
entweder als absoluter Winkelwert in Grad, als Prozent der Eintauchtiefe,
beispielsweise +20%, oder als Verstellrate in Grad/Sekunde bzw.
Prozent/Sekunde vor. Innerhalb des Anlagenreglers 8 sind
eine Trimmvorgabe 9 mit mehreren Auswahl-Kennfeldern KF1
bis KF3, eine Laststeuerung 10 zur Begrenzung der Trimmposition
und eine Trimmregelung 11 zur Regelung der Trimmposition POS
angeordnet. Die Laststeuerung 10 ist in 3 dargestellt
und wird in Verbindung mit dieser erläutert. Die Trimmregelung 11 ist
in 4 dargestellt und wird in Verbindung mit dieser
beschrieben.
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Die
Anordnung besitzt folgende Funktionalität:
Der Schiffsführer definiert
seinen Leistungswunsch über
die Stellung des Fahrhebels 6. Die Stellung des Fahrhebels 6 wird
als Soll-Drehzahl nSL interpretiert. Die weitere Erklärung erfolgt
in Verbindung mit der 2, welche ein Blockschaltbild
des elektronischen Motorsteuergeräts 7 zeigt. Aus der
Soll-Drehzahl nSL und der Ist-Drehzahl nIST berechnet das elektronische
Motorsteuergerät 7 eine
Drehzahl-Regelabweichung
dn. Ein Drehzahlregler 14, üblicherweise ein PIDT1-Regler,
setzt die Drehzahl-Regelabweichung dn in ein Stellsignal, hier:
eine Soll-Einspritzmenge qV, um. Mit dem Stellsignal werden dann
die Injektoren des Common-Railsystems 27 mit Einzelspeichern
beaufschlagt. Ebenfalls aus der Drehzahl-Regelabweichung dn wird über ein
Kennfeld 15, dargestellt ist eine Treppenfunktion, eine
effektive Drehzahl nEFF berechnet. Über die Treppenfunktion wird
die Drehzahl-Regelabweichung
dn gefiltert, d. h. die effektive Drehzahl nEFF ist robust gegenüber kleinen
Abweichungen. Korrigiert wird die effektive Drehzahl nEFF über einen
Faktor E, welcher motorinterne Kenngrößen, beispielsweise den Ladedruck
eines Abgasturboladers, kennzeichnet.
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Aus
der effektiven Drehzahl nEFF wird über die Trimmvorgabe 9 ein
erster Verstellwinkel Phi1 festgelegt. Hierzu enthält die Trimmvorgabe 9 mehrere
Kennfelder, welche in 1 mit KF1, KF2 und KF3 bezeichnet
sind. Über
das Signal Schubrichtung SRI und anhand der Anzahl gekuppelter Wellen
wird ein Kennfeld ausgewählt.
Zum Bespiel können
bei einer Antriebsanlage mit zwei Brennkraftmaschinen eine oder
zwei Wellen gekuppelt sein. Der erste Verstellwinkel Phi1, die Leistungsreserve
PRES und die Ist-Trimmposition POS(IST) sind die Eingangsgrößen der
Laststeuerung 10. Über
die Laststeuerung 10 werden eine erste Verstellrate VSR1
und ein zweiter Verstellwinkel Phi2 bestimmt. Aktiviert oder deaktiviert
wird die Laststeuerung 10 in Abhängigkeit der Leistungsreserve
PRES der Brennkraftmaschine 2. Unter der Leistungsreserve
PRES ist diejenige Motorleistung zu verstehen, welche sich aus der
Differenz der Leistung am aktuellen Betriebspunkt zur maximal möglichen
Leistung für
diesen Betriebspunkt ergibt. Bei aktivierter Laststeuerung 10 werden
die erste Verstellrate VSR1 und der zweite Verstellwinkel Phi2 jeweils über ein
Kennfeld in Abhängigkeit
der Leistungsreserve PRES berechnet. Alternativ kann auch ein Festwert
vorgegeben werden. Als weitere Sicherheitsfunktion setzt die aktivierte
Laststeuerung 10 die erste Verstellrate VSR1 auf Null,
wenn der Wert der Leistungsreserve PRES innerhalb eines Totbands
liegt. Bei deaktivierter Laststeuerung 10 entspricht der
zweite Verstellwinkel Phi2 dem ersten Verstellwinkel Phi1. Die innere
Struktur der Laststeuerung 10 wird genauer in Verbindung
mit der 3 beschrieben.
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Der
zweite Verstellwinkel Phi2 entspricht der Führungsgröße für die Trimmregelung 11,
welche näher
in 4 beschrieben wird. Die Trimmregelung 11 bestimmt
aus dem zweiten Verstellwinkel Phi2 und der Ist-Trimmposition POS(IST)
die Trimmpositions-Regelabweichung und regelt in Abhängigkeit dieser über das
Stellsignal STS die Trimmposition POS.
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In 3 ist
die Laststeuerung 10 als Blockschaltbild dargestellt. Die
Eingangsgrößen sind
die Ist-Trimmposition POS(IST), die Leistungsreserve PRES und der
erste Verstellwinkel Phi1. Die Ausgangsgrößen sind die erste Verstellrate
VSR1 und der zweite Verstellwinkel Phi2. Der Ist-Trimmposition POS(IST)
wird über
ein Kennfeld 16 ein erstes Signal S1 zugeordnet, welches
eine erste Eingangsgröße eines
Schalters 18 ist. Der Leistungsreserve PRES wird über ein
Kennfeld 17 ein zweites Signal S2 zugeordnet, welches die
zweite Eingangsgröße des Schalters 18 darstellt.
Die Ausgangsgröße des Schalters 18,
hier: ein drittes Signal S3, entspricht entweder dem ersten S1 oder
dem zweiten Signal S2. Der Schaltzustand des Schalters 18 wird
durch einen Steuerblock 20 über ein viertes Signals S4
bestimmt. Das dritte Signal S3 ist eine Eingangsgröße des Schalters 19.
Die zweite Eingangsgröße des Schalters 19 ist
der Wert Null. Der Schaltzustand des Schalters 19 wird
durch den Steuerblock 20 über ein fünftes Signals S5 bestimmt.
Die Ausgangsgröße des Schalters 19,
hier: die erste Verstellrate VSR1, entspricht entweder dem Wert
des dritten Signals S3 oder dem Wert Null.
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Der
Leistungsreserve PRES wird über
ein Kennfeld 21 ein sechstes Signal S6 zugeordnet, welches
eine erste Eingangsgröße des Schalters 22 ist. Die
zweite Eingangsgröße des Schalters 22 ist
der erste Verstellwinkel Phi1. Der Schaltzustand des Schalters 22 wird
durch den Steuerblock 20 über ein siebtes Signal S7 bestimmt.
Das Ausgangssignal des Schalters 22, hier: der zweite Verstellwinkel
Phi2, entspricht entweder dem Wert des sechsten Signals S6 oder
dem ersten Verstellwinkel Phi1.
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Als
Alternative kann die Laststeuerung 10 so ausgeführt sein,
dass das zweite Signal S2 und sechste Signal S6 nicht in Abhängigkeit
der Leistungsreserve PRES berechnet werden, sondern die beiden Signale
auf einen Festwert gesetzt sind.
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Die
Laststeuerung 10 besitzt folgende Funktionalität:
In 3 ist
die Laststeuerung 10 im deaktivierten Zustand dargestellt.
Im deaktivierten Zustand entspricht der zweite Verstellwinkel Phi2
dem Wert des ersten Verstellwinkels Phi1, welcher über die
Trimmvorgabe 9 in Abhängigkeit
der effektiven Drehzahl nEFF berechnet wird. Da der zweite Verstellwinkel
Phi2 die Führungsgröße für die Trimmregelung 11 ist,
wird folglich die Trimmposition POS des Oberflächenpropellers 5 über die
effektive Drehzahl nEFF definiert. Die erste Verstellrate VSR1 wird
im deaktivierten Zustand in Abhängigkeit
der Ist-Trimmposition POS(IST) festgelegt.
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Beim Übergang
der Laststeuerung 10 aus dem deaktivierten Zustand in den
aktivierten Zustand wechseln die Schalter 18 und 22 ihre
Schaltstellung. Initiiert wird dieser Wechsel über den Steuerblock 20. Im
aktivierten Zustand werden sowohl der zweite Verstellwinkel Phi2
als auch die erste Verstellrate VSR1 in Abhängigkeit der Leistungsreserve
PRES berechnet (Kennfeld 17, 21). Die Laststeuerung 10 ist
aktiv, wenn
- – PRES < GW1 nach t1 (Einschaltverzögerung) oder
- – PRES < GW1 + GW2 oder
- – PRES > GW1 + GW2 vor Ablauf
t2 (Ausschaltverzögerung).
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Hierin
bedeuten PRES die Leistungsreserve, GW1 sowie GW2 frei applizierbare
Grenzwerte und t1 bzw. t2 eine Zeitstufe.
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Der
Steuerblock 20 ändert über das
fünfte
Signal S5 den Schaltzustand des Schalters 19, wenn die
Laststeuerung 10 aktiviert ist und folgende Bedingung vorliegt:
GW1 < PRES < GW1 + GW2 (Totband)
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In
diesem Fall entspricht die Verstellrate VSR1 dem Wert Null.
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In 4 ist
die Trimmregelung 11 als Blockschaltbild dargestellt. Die
Eingangsgrößen sind:
der zweite Verstellwinkel Phi2, die erste Verstellrate VSR1, die
Ist-Trimmposition
POS(IST), ein dritter GW3 sowie ein vierter Grenzwert GW4, ein minimaler Verstellwinkel
MIN und ein maximaler Verstellwinkel MAX. Die Ausgangsgröße der Trimmregelung 11 ist die
Stellgröße STS,
mit der das Stellglied 12 zur Verstellung des Oberflächenpropellers 5 beaufschlagt wird.
Der zweite Verstellwinkel Phi2 wird über eine Begrenzung 23 auf
den Wert MIN und MAX überwacht.
Danach wird eine Regelabweichung dPOS aus dem zweiten Verstellwinkel
Phi2 und der Ist-Trimmposition POS(IST) an einem Punkt A bestimmt. Über ein
Totband 24 werden Regelabweichungen im Bereich zwischen
den beiden Grenzwerten GW3 und GW4 unterdrückt. Aus der Regelabweichung
dPOS bestimmt ein Trimmregler 25, vorzugsweise mit PID-Verhalten,
eine zweite Verstellrate VSR2. Über
eine Maximalwert-Auswahl MAX 26 wird entweder die erste
Verstellrate VSR1 oder die zweite Verstellrate VSR2 als Stellgröße STS zur
Beaufschlagung des Stellglieds 12 festgelegt. Die Stellgröße STS kann
entweder als absoluter Winkelwert in Grad, als Prozent der Eintauchtiefe,
beispielsweise +20%, oder als Verstellrate in Grad/Sekunde bzw. Prozent/Sekunde
vorgegeben werden.
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In 5 ist
ein vereinfachter Programmablaufplan dargestellt. Bei S1 wird aus
dem Leistungswunsch des Schiffsführers
die Solldrehzahl nSL bestimmt, welche die Führungsgröße des Drehzahl-Regelkreises
und des Anlagenreglers 8 darstellt. Danach wird bei S2
die Ist-Drehzahl
nIST eingelesen und die Drehzahl-Regelabweichung dn aus der Differenz
der Soll-Drehzahl nSL zur Ist-Drehzahl nIST berechnet. Aus der Drehzahl-Regelabweichung
dn wird über
das Kennfeld 15 mittels einer Treppenfunktion die effektive
Drehzahl nEFF berechnet, S3, aus welcher bei S4 über die Trimmvorgabe 9 der
erste Verstellwinkel Phi1 in Abhängigkeit
der Schubrichtung und der Anzahl der gekuppelten Wellen berechnet wird.
Bei S5 wird die Leistungsreserve PRES ermittelt. Unter Leistungsreserve
ist diejenige Motorleistung zu verstehen, welche sich aus der Differenz
der Leistung am aktuellen Betriebspunkt zur maximal möglichen
Leistung für
diesen Betriebspunkt ergibt. Danach erfolgt bei S6 eine Lastprüfung. Dieser Schritt
erfolgt in der Laststeuerung 10 anhand der zuvor beschriebenen
Aktivierungs- oder Deaktivierungsbedingungen. Bei S7 wird anhand
der Ist-Trimmposition
POS(IST) und der Ausgangsgrößen der
Laststeuerung 10, hier: zweiter Verstellwinkel Phi2 sowie
erste Verstellrate VSR1, über
die Trimmregelung geprüft,
ob die Trimmposition verändert
werden soll, S8: Eintauchen bzw. S9: Austauchen, oder ob die Trimmposition
beibehalten werden soll, S10. Danach ist der Programmablaufplan
beendet.
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Aus
der Beschreibung ergeben sich für
die Erfindung folgende Vorteile:
- – Die Führungsgröße für den Anlagenregler
wird maßgeblich
aus der Soll-Drehzahl gebildet, wodurch bei signifikanten Leistungswunsch-Änderungen
ein sicherer und überlastungsfreier
Betrieb der Brennkraftmaschine erzielt wird;
- – die
selbsttätige
Regelung der Trimmposition entlastet den Schiffsführer, wodurch
der Komfort für ihn
verbessert wird;
- – geringe
Ist-Drehzahlschwankungen, zum Beispiel auf Grund des Wellengangs,
werden unterdrückt,
wodurch ein hohe Regelgüte
der Trimmposition erreicht wird;
- – in
jedem Betriebspunkt wird ein wirtschaftlicher und effektiver Betriebszustand
automatisch eingestellt.
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- 1
- Schiffsantriebsanlage
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Welle
- 4
- Getriebe
- 5
- Oberflächenpropeller
- 6
- Fahrhebel
- 7
- elektronisches
Motorsteuergerät
(ADEL)
- 8
- Anlagenregler
- 9
- Trimmvorgabe
- 10
- Laststeuerung
- 11
- Trimmregelung
- 12
- Stellglied
- 13
- elektronisches
Getriebesteuergerät
(GS)
- 14
- Drehzahlregler
- 15
- Kennfeld
- 16
- Kennfeld
- 17
- Kennfeld
- 18
- Schalter
- 19
- Schalter
- 20
- Steuerblock
- 21
- Kennfeld
- 22
- Schalter
- 23
- Begrenzung
- 24
- Totband
- 25
- Trimmregler
- 26
- Maximalwert-Auswahl
- 27
- Common-Railsystem