DE102010029696A1

DE102010029696A1 - Wasserfahrzeug-Steuerung mit aktiver Rückkopplung

Info

Publication number: DE102010029696A1
Application number: DE201010029696
Authority: DE
Inventors: Volker Prüss; Jörg Ritter; Jennifer Herzke; Carsten Rautenberg; Bernd Szukay
Original assignee: Raytheon Anschuetz GmbH
Current assignee: Raytheon Anschuetz GmbH
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2011-12-08
Also published as: WO2011151464A2; WO2011151464A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für ein maschinengetriebenes Wasserfahrzeug, welches ausgestaltet ist, um mit einer Rudereinheit (10) zum Ändern der Bewegungsrichtung des Wasserfahrzeuges durch Auslenken der Rudereinheit (10) verbunden zu werden, wobei das Steuersystem eine Steuereinheit (20), insbesondere einen Steuerknüppel, zum Steuern der Auslenkung (x) der Rudereinheit (10) aufweist. Um ein verbessertes Steuersystem für ein maschinengetriebenes Wasserfahrzeug bereit zu stellen, welches insbesondere eine besonders sichere Navigation des Wasserfahrzeuges ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Steuereinheit (10) ausgestaltet ist, um mit einem ersten und einem zweiten mechanischen Widerstand (a, b) bewegt zu werden, wobei der erste mechanische Widerstand (a) kleiner als der zweite mechanische Widerstand (b) ist, und das Steuersystem eine Rückkopplungseinheit (30) aufweist, die mit der Steuereinheit (20) verbunden ist und ausgestaltet ist, um die Steuereinheit (20) mit dem ersten mechanischen Widerstand (a) zu betreiben, wenn die Auslenkung (x) der Rudereinheit (10) kleiner als eine bestimmte Ruderauslenkung (xL) ist, und um die Steuereinheit (20) mit dem zweiten mechanischen Widerstand (b) zu betreiben, wenn die Auslenkung (x) der Rudereinheit größer als die bestimmte Ruderauslenkung (xL) ist, wobei die bestimmte Ruderauslenkung (xL) eine Ruderauslenkung (xL) und/oder einen Ruderauslenkungsbereich (ΔxL) repräsentiert, bei der/in dem sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt, mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, auftreten, eine Sicherheitszone verlassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für ein maschinengetriebenes Wasserfahrzeug. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Steuereinheit und eine Rückkopplungseinheit zur Verwendung in einem solchen Steuersystem sowie auf ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und ein Computersystem zum Steuern eines maschinengetriebenen Wasserfahrzeuges.
Eine Steuereinheit in Form eines Steuerknüppeln für ein U-Boot ist aus der US 3,940,674 bekannt. Mit jeder Bewegung des Steuerknüppels entlang einer der rechtwinklig zueinander angeordneten Bewegungsachsen werden Motorsysteme angesteuert, um eine entsprechende Bewegung des U-Bootes zu veranlassen. Auch sind andere Steuersysteme bekannt, bei denen die Steuereinheit nicht als Steuerknüppel oder Joystick, sondern als Steuerrad ausgebildet ist, um entsprechende Bewegungen eines U-Bootes oder Schiffes zu veranlassen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Steuersystem für ein maschinengetriebenes Wasserfahrzeug bereit zu stellen, welches insbesondere eine besonders sichere Navigation des Wasserfahrzeuges ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Steuersystem für ein maschinengetriebenes Wasserfahrzeug gelöst, welches ausgestaltet ist, um mit einer Rudereinheit zum Ändern der Bewegungsrichtung des Wasserfahrzeuges durch Auslenken der Rudereinheit verbunden zu werden, wobei das Steuersystem eine Steuereinheit und eine Rückkopplungseinheit aufweist. Die Steuereinheit, die insbesondere ein Steuerknüppel ist, ist zum Steuern der Auslenkung der Rudereinheit ausgestaltet, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, um mit einem ersten und einem zweiten mechanischen Widerstand bewegt zu werden, wobei der erste mechanische Widerstand kleiner als der zweite mechanische Widerstand ist. Die Rückkopplungseinheit ist mit der Steuereinheit verbunden und ausgestaltet, um die Steuereinheit mit dem ersten mechanischen Widerstand zu betreiben, wenn die Auslenkung der Rudereinheit kleiner als eine bestimmte Ruderauslenkung ist, und um die Steuereinheit mit dem zweiten mechanischen Widerstand zu betreiben, wenn die Auslenkung der Rudereinheit (insbesondere gleich oder) größer als die bestimmte Ruderauslenkung ist. Erfindungsgemäß repräsentiert die bestimmte Ruderauslenkung eine Ruderauslenkung, bei der das Wasserfahrzeug stabil bewegt, mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, auftreten, eine Sicherheitszone verlassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird. Ergänzend oder alternativ repräsentiert die bestimmte Ruderauslenkung einen Ruderauslenkungsbereich, in dem sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt, mechanische Beschädigung am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, auftreten, eine Sicherheitszone verfassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass eine Steuereinheit mit einer Rückkopplung verbunden ist, die dem Benutzer fühlbar Informationen zur Steuerung des Wasserfahrzeuges vermittelt. Lässt sich beispielsweise der Steuerknüppel mit dem ersten mechanischen Widerstand bewegen, vermittelt dies dem Benutzer fühlbar die Information, dass sich das Wasserfahrzeug in einem z. B. sicheren Bereich manövriert. Bewegt der Benutzer die Steuereinheit weiter, sodass die Steuereinheit in den Bereich mit dem zweiten mechanischen Widerstand eintritt, wird dem Benutzer fühlbar die Information vermittelt, dass er den z. B. sicheren Bereich der Ruderauslenkung nun verlässt. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass diese fühlbare Informationsvermittlung vorteilhaft genutzt werden kann, um die Navigation eines maschinengetriebenen Wasserfahrzeuges insbesondere dynamisch zu unterstützen. Besonders bevorzugt hängt die bestimmte Ruderauslenkung von Geschwindigkeit und Ruderwinkel (Auslenkung der Rudereinheit) ab. Ferner ist bevorzugt, dass die bestimmte Ruderauslenkung, insbesondere bei der Sicherheitszonenüberwachung, von der Tiefe abhängt.
Das erfindungsgemäße Steuersystem kann den Benutzer vor einer (nämlich der bestimmten) Ruderauslenkung warnen, in welcher sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt. Einer Computereinheit werden gemessene und/oder berechnete Werte eingegeben, anhand derer sie die bestimmte Ruderauslenkung bestimmt, die – falls sie überschritten wird – zu einer instabilen Bewegung der Wasserfahrzeuges führt. Diese Werte können beispielsweise die Orientierung und Geschwindigkeit des Wasserfahrzeugs repräsentieren oder Daten der Umgebung des Wasserfahrzeuges sein, z. B. Strömung, Wind, Meeresbodenform und -beschaffenheit. Anhand der Werte ermittelt die Computereinheit die bestimmte Ruderauslenkung, bei der sich das Wasserfahrzeug unter Berücksichtigung der durch die Parameterwerte instabil bewegen wird. Die Computereinheit kann dazu auch auf Daten des Wasserfahrzeugherstellers zurückgreifen und diese in die Bestimmung der bestimmten Ruderauslenkung einfließen lassen. Erfindungsgemäß wird so erreicht, dass der Benutzer des Steuersystems gewarnt wird, bevor er einen stabilen Bewegungsbereich des Wasserfahrzeuges veranlasst.
Erfindungsgemäß kann das Steuersystem mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug verhindern. Wenn dem Steuersystem ein Hindernis bekannt ist, z. B. vom Radar, kann es dem Rudergänger mittels der (Kraft-)Rückkopplung („Force-Feedback”) mitteilen, wenn sein Steuerbefehl zum Kollisionskurs führt. In ähnlicher Weise wie für die instabile Bewegung des Wasserfahrzeuges erläutert, bestimmt eine Computereinheit auf Basis von Orientierung, Geschwindigkeit, Umgebung, geografischer Position, Abstand zum Untergrund, Abstand zu anderen Fahrzeugen oder Hindernissen, AIS-Informationen anderer Fahrzeugen, Strömung, Wind, Welle und ggf. anderen Parametern, bei Welcher Ruderauslenkung mit mechanischen Beschädigungen am Wasserfahrzeug zu rechnen ist. Die Ruderauslenkung, bei der mit einer mechanischen Beschädigung des Wasserfahrzeugs zu rechnen ist, ist die bestimmte Ruderauslenkung. Bewegt der Benutzer die Steuereinheit in einen Bereich, der eine Auslenkung der Rudereinheit veranlasse würde, die größer als die bestimmte Ruderauslenkung ist, ist die Steuereinheit mit dem zweiten mechanischen Widerstand beaufschlagt, sodass dieser zweite mechanische Widerstand als fühlbare Information für den Benutzer dient, um mechanische Beschädigungen, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, am Wasserfahrzeug verhindern zu können.
Das erfindungsgemäße Steuersystem kann dem Benutzer fühlbar anzeigen, bei welcher bestimmten Ruderauslenkung eine Sicherheitszone verlassen wird. Eine Sicherheitszone ist durch Grenzwerte bestimmt, innerhalb derer das Wasserfahrzeug trotz Ausfall von Komponenten an Bord noch sicher manövriert werden kann. Die Sicherheitszone kann vom Hersteller des Wasserfahrzeuges vorgegeben sein. Die Sicherheitszone eines U-Bootes hängt beispielsweise von den Parameter Tiefe, Lage (Orientierung) und Geschwindigkeit sowie von bootsspezifischen Konstruktions-Parametern ab. Eine Computereinheit kann anhand dieser und weiterer Parameter eine maximale Tiefe des U-Bootes und eine dementsprechend maximal limitierte Ruderauslenkungen bestimmen. Der Benutzer des Steuersystems wird erfindungsgemäß gewarnt, sobald er die Sicherheitszone, in der das Steuersystem mit dem ersten mechanischen Widerstand betrieben wird, verlässt. Es ist dem Benutzer selbstverständlich jedoch möglich, die Sicherheitszone dennoch zu verlassen und die Steuereinheit, die außerhalb der Sicherheitszone mit dem zweiten mechanischen Widerstand beaufschlagt ist, weiter auszulenken, sodass die Auslenkung der Rudereinheit größer als die bestimmte Ruderauslenkung ist bzw. wird. Der Betrieb der Steuereinheit mit dem zweiten mechanischen Widerstand informiert den Benutzer darüber, dass er außerhalb der Sicherheitszone des Wasserfahrzeuges navigiert; je nach Gesamtsituation kann es aber erforderlich sein, dass der Benutzer die Sicherheitszone verlässt und das Wasserfahrzeug außerhalb dieser manövriert.
Das erfindungsgemäße Steuersystem kann den Benutzer darüber informieren, falls ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird. Insbesondere für U-Boote ist eine möglichst geräuscharme Fahrt wünschenswert. Ein bestimmter Geräuschpegel ist in Abhängigkeit von konstruktiven und dynamischen Größen des Wasserfahrzeuges und dessen Umgebung vorgegeben und durch einen in der Computereinheit abgelegten Algorithmus mit der bestimmten Ruderauslenkung korreliert. Insbesondere wird der Parameter der Ruderlaufgeschwindigkeit in dem Algorithmus verwendet und das Toleranzband des Autopiloten wird erhöht (d. h. späterer Regeleingriff bei Abweichung von der Solltiefe). Erfindungsgemäß wird erreicht, dass der Benutzer des Steuersystems gewarnt wird, sobald er die Ruderauslenkung derart steuert, dass die bestimmte Ruderauslenkung und damit der bestimmte Geräuschpegel überschritten wird.
Erfindungsgemäß zeigt das Steuersystem dem Benutzer an, falls ein bestimmter Kraftstoffverbrauch (im Falle eines U-Bootes: Energieverbrauch) überschritten wird. Der aktuelle Kraftstoffverbrauch wird aus aktuellen Betriebsdaten des Wasserfahrzeuges unmittelbar in bekannter Weise ermittelt. Überschreitet dieser den bestimmten Kraftstoffverbrauch, zeigt das erfindungsgemäße Steuersystem dies dem Benutzer mittels der Steuereinheit fühlbar an. Die Computereinheit kann den bestimmten Kraftstoffverbrauch anhand von Konstruktions- und Umweltparametern des Wasserfahrzeuges und insbesondere dem Ruderwinkel der Auslenkung bestimmen. Der bestimmte Kraftstoffverbrauch kann auch durch den Benutzer festgelegt oder in Anhängigkeit von der noch zurückzulegenden Wegstrecke von der Computereinheit oder einer Navigationseinheit bestimmt werden. Die Ruderauslenkungslimitierung mittels Anlegen des zweiten mechanischen Widerstandes an die Steuereinheit ist besonders für die Schiffe vorteilhaft, die „grün” also umwelt- und ressourcenschonend betrieben werden sollen. Sobald sich der aktuelle Kraftstoffverbrauch dem bestimmten Kraftstoffverbrauch annähert, signalisiert das Steuersystem dies dem Benutzer durch Anlegen des zweiten mechanischen Widerstandes an die Steuereinheit. Der Benutzer erhält eine fühlbare Information und Warnung, dass der bestimmte Kraftstoffverbrauch überschritten werden wird, falls die Steuereinheit in den Bereich des zweiten mechanischen Widerstandes bewegt werden wird.
Erfindungsgemäß wird die bestimmte Ruderauslenkung also besonders bevorzugt in einer Computereinheit bestimmt, die innerhalb oder außerhalb des Steuersystems oder auch seitens des Wasserfahrzeugherstellers vorgesehen sein kann. Die bestimmte Ruderauslenkung kann je nach Betriebsart oder Szenario des Steuersystems (instabile Bewegung des Wasserfahrzeuges, Verhinderung von mechanischen Beschädigungen am Wasserfahrzeug, Sicherzeitszonenüberwachung, Limitierung des Geräuschpegels, Limitierung des Kraftstoffverbrauchs und auch andere) auf Basis von Wasserfahrzeugeigenen oder -fremden Parametern, insbesondere Geschwindigkeit, Ruderwinkel (Auslenkung der Rudereinheit) und Tiefe bestimmt werden. Die Computereinheit weist einen Algorithmus auf, die die bestimmte Ruderauslenkung je nach Betriebsart auf Basis der entsprechenden Parameter berechnet. Wasserfahrzeugeigene Parameter können sein: Geschwindigkeit des Wasserfahrzeuges, momentane Ruderauslenkung, Orientierung, Rumpfform etc. Wasserfahrzeugfremde Parameter können sein: Abstand des Wasserfahrzeuges zur Wasseroberfläche, Abstand des Wasserfahrzeuges zum Meeresgrund, Strömung und Wellen des das Wasserfahrzeug umgebenden Wassers, Wind und Wetter in dem Bereich um das Wasserfahrzeug, etc. Die Computereinheit ist insbesondere ausgestaltet, um die bestimmte Ruderauslenkung dynamisch anzupassen und/oder regelmäßig zu bestimmen.
Erfindungsgemäß wird ein den Benutzer des Steuersystems unterstützender Mechanismus zur Steuerung eines Wasserfahrzeuges bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Steuersystem ist eine Hilfestellung für den Benutzer, d. h. für den Steuermann, der durch aktive Kraftrückkopplung (force feedback) vor Gefahrensituationen oder operationellen Limitierungen gewarnt wird. Eine Erhöhung des Bedienkomforts und der Sicherheit wird erreicht, da der Steuermann eine aktive Rückmeldung aus implementierten Algorithmen erhält, die ihn bei der Steuerung des Wasserfahrzeuges unterstützen. Dem Rudergänger bzw. Steuermann steht ein – durch geeignete Algorithmen berechneter – eingeschränkter Bereich für die Auslenkung der Steuereinheit zur Verfügung (derjenige, der mit dem ersten Widerstand betrieben wird). Der Steuermann muss für eine Überschreitung dieses Bereichs spürbar mehr Kraft aufwenden, um die Steuereinheit in den Bereich mit dem zweiten mechanischen Widerstand zu bewegen. Die Bereiche, die mit dem ersten bzw. zweiten mechanischen Widerstand beaufschlagt werden, sind dynamisch, d. h. sie hängen von ggf. veränderlichen Wasserfahrzeugeigenen und -fremden Parametern ab. Vorteilhaft wird der Bedienkomfort erhöht und Aspekte einer erhöhten Sicherheit eingeführt.
Bevorzugt erreicht die Limitierung der Ruderauslenkungen eines U-Bootes durch spürbares Anzeigen der bestimmten Ruderauslenkung eine erhöhte Sicherheit (insbesondere in Anhängigkeit von der Geschwindigkeit des Bootes) beim Steuern des Bootes innerhalb einer Sicherheitszone (insbesondere im Bereich der U-Boote existieren solche Zonen, die operationell gemieden werden sollen), und eine verbesserte Geräuschminimierung (insbesondere im Bereich der Taktik von erhöhter Bedeutung) und Energieeinsparung.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Steuersystems ist nicht auf den Einsatz in realen Wasserfahrzeugen begrenzt, sondern es kann auch als Traningseinheit für Steuerübungen von Wasserfahrzeugen dienen. Die Auslenkung der Rudereinheit ist bei dem Betriebsmodus des Steuersystems als Trainingssystem eine simulierte Auslenkung einer Rudereinheit. Vorteilhaft können so Navigationsmanöver an Land trainiert werden. Auch kann das Steuersystem mit einer Autopiloteinheit gekoppelt und durch von dieser berechneten zu steuernden Ruderauslenkungen unterstützt werden. Vorteilhaft wird erreicht, dass der Steuermann bzw. Rudergänger das Fahrzeugverhalten auf See kennenlernen kann.
Der Steuermann erhält durch die Rückkopplungseinheit, die die Steuereinheit mit dem ersten oder zweiten mechanischen Widerstand beaufschlägt, Rückkopplung über bereits im Steuerstand vorhandene Limitierungen bzw. Sicherheitseinrichtungen. Die Erfinder der erfindungsgemäßen Steuersystems haben erkannt, dass solche Limitierungen bzw. Sicherheitseinrichtungen zwar auch im Display des Steuerstandes angezeigt werden könnten, um dem Bediener zu alarmieren, dass jedoch die fühlbare Informationsvermittlung über die Steuereinheit besonders vorteilhaft ist. Erfindungsgemäß ist das Steuersystem ausgestaltet, um Limitierungen bzw. Sicherheitseinrichtungen, die teilweise oder vollständig auch auf dem Display angezeigt werden, als taktile Information dem Benutzer zu vermitteln. Vorteilhaft kann dem Benutzer durch das erfindungsgemäße Steuersystem eine Rückkopplung gegeben werden, dass er z. B. nicht tiefer tauchen sollte, indem eine Limitierung des Steuerknüppels für die Tiefenruderkomponente gegeben wird. Auch können Funktionstasten an der Steuereinheit in Abhängigkeit von den Limitierungen bzw. Sicherheitseinrichtungen konfiguriert werden.
Die Steuereinheit ist erfindungsgemäß ausgestaltet, um dem Benutzer eine fühlbare (taktile) Information zu vermitteln. Dem Benutzer kann so eine insbesondere dynamische Rückkopplung zum Zustand des Wasserfahrzeuges gegeben werden. Die Rückkopplungseinheit ist bevorzugt ein Antriebssystem, welches insbesondere mindestens einen Servomotor aufweist. Unter dem „mechanischen Widerstand” ist eine Kraft zu verstehen, die an einer Bewegungsachse der Steuereinheit anliegt. Diese Kraft kann passiv (also ein Widerstand im klassischen Sinn) oder aktiv (das Antriebssystem bewegt die Steuereinheit) sein. Für den Benutzer ist ein mechanischer Widerstand (aktive oder passive Kraft) zu fühlen, auch wenn dieser „mechanische Widerstand” mit elektrischer, hydraulischer, mechanischer, magnetischer oder anderer Kraft seitens des Antriebssystems erzeugt werden kann. Mit „mechanischem Widerstand” in Sinne der Erfindung ist auch eine fühlbare Informationsübertragung gemeint, bei welcher das Antriebssystem eine Bewegung des Steuerknüppels veranlasst (aktive Kraft), sodass die Hand des Benutzers, die auf dem Steuerknüppel anliegt, eine vorgegebene Bewegungsrichtung spürt. Eine solche Ausführungsform Ist insbesondere in Verbindung mit dem Autopiloten bevorzugt, der mit dem Antriebssystem gekoppelt ist und seine Kurs- und/oder Tiefenvorgaben (Abfolge von Ruderauslenkungen) durch entsprechendes Auslenken des Steuerknüppels veranlasst. Die Steuereinheit gibt einen Widerstandspegel (aktiv, d. h. als Kraft, oder passiv, d. h. als klassischer Widerstand) an den Steuermann aus, in Abhängigkeit von den Eigenschaften, die in den Algorithmen der Computereinheit berücksichtigt werden. Da diese Eigenschaften veränderlich sind, können Sie während der Fahrt des Wasserfahrzeuges in Echt berechnet und angepasst werden. Im Trainingsbetrieb der erfindungsgemäßen Steuersystems können aktive und passive Kräfte als mechanischer Widerstand verwendet werden, um dem Benutzer das Gefühl des Steuern eines realen Wasserfahrzeuges zu vermitteln.
Der Übergangsbereich zwischen erstem und zweitem Widerstand kann je nach Betriebsart unterschiedlich ausgebildet sein. in den Betriebsarten „instabile Bewegung des Wasserfahrzeuges”, „mechanische Beschädigung am Wasserfahrzeug zu erwarten” und „Verlassen der Sicherheitszone” ist es bevorzugt, dass der Übergang von dem ersten mechanischen Widerstandspegel auf den zweiten mechanischen Widerstandspegel in einem kleinen bestimmten Ruderauslenkungsbereich vorgesehen ist (d. h. der Widerstand durchläuft einen steilen Anstieg zwischen erstem und zweitem Widerstand), da das Überschreiten der bestimmten Ruderauslenkung ggf. fatale Folgen für das Wasserfahrzug und dessen Besatzung haben kann. Sei dem Betriebsmodus „Geräuschpegel” und „Kraftstoffverbrauch” ist ein relativ breiter Auslenkungsbereich bzw. langsamer Anstieg von dem ersten Widerstandspegel auf den zweiten Widerstandspegel bevorzugt.
Ein Steuerknüppel mit Kraftrückkopplung ist erfindungsgemäß als Steuereinheit bevorzugt. Die vorliegende Anmeldung ist jedoch nicht auf Steuerknüppel beschränkt, sondern umfasst alle Steuereinheiten, die dem Benutzer eine Rückkopplung zum Steuern geben.
Eine Rudereinheit im Sinne der vorliegenden Beschreibung ist eine Einheit, welche ausgestaltet ist, um die Fortbewegungsrichtung eines Wasserfahrzeuges zu beeinflussen. Eine Rudereinheit kann beispielsweise ein Ruderblatt, ein Bug-/Heck-Strahlruder, eine drehbare Schraube etc. sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Steuersystem ferner eine Recheneinheit zum Berechnen der bestimmten Ruderauslenkung und/oder eine Speichereinheit zum Speichern der bestimmten Ruderauslenkung auf. Die Recheneinheit (auch als Computereinheit bezeichnet) kann in das Steuersystem integriert sein. In einer weiteren Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die Recheneinheit separat zu dem Steuersystem vorgesehen und mit diesem verbunden ist. Die Computereinheit weist bevorzugt eine Speichereinheit auf, die eine oder eine Vielzahl von bestimmten Ruderauslenkungen speichert. Die Speichereinheit ist bevorzugt ausgestaltet, um die eine oder Vielzahl von bestimmten Ruderauslenkungen von der Recheneinheit oder von externen Einheiten (herstellerseitig vorgegebene Speichermedien, herstellerseitiges Computersystem, drahtlose Kommunikation oder dergleichen) zu empfangen.
Bevorzugt ist die Steuereinheit ausgestaltet, um mit einem dritten mechanischen Widerstand bewegt zu werden, wobei der dritte mechanische Widerstand größer als der erste mechanische Widerstand ist, und wobei die Rückkopplungseinheit ausgestaltet ist, um die Steuereinheit mit dem dritten mechanischen Widerstand zu betreiben, wenn die Auslenkung der Rudereinheit kleiner als die bestimmte Ruderauslenkung und größer als eine minimale Ruderauslenkung ist. Die minimale Ruderauslenkung kann beispielsweise von der Computereinheit bestimmt oder vom Benutzer vorgegeben werden. Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Steuersystem also ausgestaltet, um den Benutzer nicht nur eine limitierte Ruderauslenkung (Übergang erster zum zweitem Widerstand und umgekehrt), sondern auch eine minimale Ruderauslenkung (Übergang erster zum dritten Widerstand und umgekehrt) fühlbar anzuzeigen. Vorteilhaft kann dem Benutzer so mitgeteilt werden, in welchem Ruderauslenkungsbereich das Wasserfahrzeug gesteuert werden sollte, wobei ein Über- bzw. Unterschreiten dieses Ruderauslenkungsbereichs durch den jeweils höheren zweiten und dritten Widerstand angezeigt wird.
Bevorzugt weit die Steuereinheit eine erste und eine zweite Bewegungsachse auf, wobei mindestens eine der ersten und zweiten Bewegungsachsen ausgestaltet ist, um mit dem ersten, zweiten und/oder dritten mechanischen Widerstand betrieben zu werden, und wobei die erste und/oder zweite Bewegungsachse aufweist: ein Neutralbereich, in weichem die Rudereinheit nicht ausgelenkt ist, einen ersten Steuerbereich, in welchem die Steuereinheit mit dem ersten mechanischen Widerstand betrieben wird, einen zweiten Steuerbereich, in welchem die Steuereinheit mit dem zweiten mechanischen Widerstand betrieben wird und/oder einen dritten Steuerbereich, in welchem die Steuereinheit mit dem dritten mechanischen Widerstand betrieben wird. Bevorzugt ist der erste Steuerbereich zwischen dem dritten Steuerbereich und dem zweiten Steuerbereich vorgesehen. Vorteilhaft ist der erste Steuerbereich ein Bereich, in welchem das Wasserfahrzeug besonders sicher, geräuscharm, kraftstoff- bzw. energieschonend oder dergleichen gesteuert werden kann bzw. sollte.
Bevorzugt steuert die erste Bewegungsachse der Steuereinheit eine Steuerbord- und Backbord-Auslenkung der Rudereinheit und/oder die zweite Bewegungsachse der Steuereinheit eine Aufwärts- und oder Abwärts-Auslenkung der Rudereinheit. Ferner ist bevorzugt, dass der Neutralbereich, erste, zweite und/oder dritte Steuerbereich einem Auslenkungsbereich der Rudereinheit von 0° bis 90°, insbesondere von 1° bis 30°, entspricht.
Bevorzugt weist das Steuersystem ferner eine Autopiloteneinheit zum Bestimmten einer Abfolge von Auslenkungen der Rudereinheit auf. Bevorzugt ist die Autopiloteinheit mit der Rückkopplungseinheit verbunden und gibt dieser in zeitlicher Abfolge die Auslenkungen der Rudereinheit vor, die wiederum dem Benutzer der Steuereinheit fühlbar als mechanischer Widerstand übermittelt werden.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Steuereinheit, insbesondere Steuerknüppel, zur Verwendung in einem Steuersystem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, um eine Auslenkung einer Rudereinheit zu steuern, um mit einem ersten und einem zweiten mechanischen Widerstand bewegt zu werden, wobei der erste mechanische Widerstand kleiner als der zweite mechanische Widerstand ist, und um mit einer Rückkopplungseinheit gekoppelt zu werden, die ausgestaltet ist, um die Steuereinheit mit dem ersten mechanischen Widerstand zu betreiben, wenn die Auslenkung der Rudereinheit kleiner als eine bestimmte Ruderauslenkung ist, und um die Steuereinheit mit dem zweiten mechanischen Widerstand zu betreiben, wenn die Auslenkung der Rudereinheit größer als die bestimmte Ruderauslenkung ist, wobei die bestimmte Ruderauslenkung eine Ruderauslenkung und/oder einen Ruderauslenkungsbereich repräsentiert, bei der/in dem sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt, mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, auftreten, eine Sicherheitszone verlassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Rückkopplungseinheit zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Steuerungssystem, wobei die Rückkopplungseinheit ausgestaltet ist, um eine Steuereinheit mit einem ersten mechanischen Widerstand zu betreiben, wenn eine Auslenkung einer Rudereinheit kleiner als eine bestimmte Ruderauslenkung ist, und um die Steuereinheit mit einem zweiten mechanischen Widerstand zu betreiben, wenn die Auslenkung der Rudereinheit größer als die bestimmte Ruderauslenkung ist, wobei der erste mechanische Widerstand kleiner als der zweite mechanische Widerstand Ist, wobei die bestimmte Ruderauslenkung eine Ruderauslenkung und/oder einen Ruderauslenkungsbereich repräsentiert, bei der/in dem sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt, mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, auftreten, eine Sicherheitszone verlassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Steuern eines maschinenbetriebenen Wasserfahrzeugs mit den Schritten: Ändern der Bewegungsrichtung des Wasserfahrzeuges durch Auslenken einer Rudereinheit, Steuern der Auslenkung der Rudereinheit mittels einer Steuereinheit, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, um mit einem ersten und einem zweiten mechanischen Widerstand bewegt zu werden, wobei der erste mechanische Widerstand kleiner als der zweite mechanische Widerstand ist, Betreiben der Steuereinheit mit dem ersten mechanischen Widerstand, wenn die Auslenkung der Rudereinheit kleiner als eine bestimmte Ruderauslenkung ist, und Betreiben der Steuereinheit mit dem zweiten mechanischen Widerstand, wenn die Auslenkung der Rudereinheit größer als die bestimmte Ruderauslenkung ist, wobei die bestimmte Ruderauslenkung eine Ruderauslenkung und/oder einen Ruderauslenkungsbereich repräsentiert, bei der/in dem sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt, mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, auftreten, eine Sicherheitszone verlassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Computerprogrammprodukt, welches ein Computerprogramm aufweist, welches, wenn es ausgeführt wird, einen Computer veranlasst, folgende Schritte auszuführen: Betreiben einer Steuereinheit mit einem ersten mechanischen Widerstand, wenn eine Auslenkung einer Rudereinheit kleiner als eine bestimmte Ruderauslenkung ist, und Betreiben der Steuereinheit mit einem zweiten mechanischen Widerstand, wenn die Auslenkung der Rudereinheit größer als die bestimmte Ruderauslenkung ist, wobei der erste mechanische Widerstand kleiner als der zweite mechanische Widerstand ist, und wobei die bestimmte Ruderauslenkung eine Ruderauslenkung und/oder einen Ruderauslenkungsbereich repräsentiert, bei der/in dem sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt, mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, auftreten, eine Sicherheitszone verlassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird. Bevorzugt ist das Computerprogrammprodukt in einem Computersystem oder einer Computereinheit enthalten. Bevorzugt ist das Computerprogrammprodukt ein insbesondere wechselbares Speichermedium, welches ausgestaltet ist, um von einem Computersystem oder einer Computereinheit gelesen zu werden.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Computersystem, welches ein Computerprogramm aufweist, welches, wenn es ausgeführt wird, einen Computer veranlasst, folgende Schritte auszuführen: Betreiben einer Steuereinheit mit einem ersten mechanischen Widerstand, wenn eine Auslenkung einer Rudereinheit kleiner als eine bestimmte Ruderauslenkung ist, und Betreiben der Steuereinheit mit einem zweiten mechanischen Widerstand, wenn die Auslenkung der Rudereinheit größer als die bestimmte Ruderauslenkung ist, wobei der erste mechanische Widerstand kleiner als der zweite mechanische Widerstand ist, und wobei die bestimmte Ruderauslenkung eine Ruderauslenkung und/oder einen Ruderauslenkungsbereich repräsentiert, bei der/in dem sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt, mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, auftreten, eine Sicherheitszone verlassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird. Bevorzugt ist das Computersystem ein Steuerstand für ein maschinengetriebenes Wasserfahrzeug.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren erläutert, in denen
1 ein Schema eines erfindungsgemäßen Steuersystems zeigt, und
2a bis 2d Diagramme der Rückkopplung in Abhängigkeit von der Auslenkung der Rudereinheit zeigen.
1 illustriert eine Ausführungsform eines Steuersystems gemäß der Erfindung. Die Rudereinheit 10 wird mittels einer Ruderweg-Steuerung 11 angesteuert und in ihrer Auslenkung verändert. Die Ruderweg-Steuerung 11 ist mit einer Steuerstandsanwendungseinheit 50 verbunden und erhält von dieser Steuersignale. Die Steuerstandsanwendungseinheit 50 weist Hardware- und Softwarekomponenten auf und kommuniziert mit der Computereinheit 40. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Steuerstandsanwendungseinheit 50, in der die Computereinheit 40 enthalten ist.
Ein Steuermann kommuniziert mit der Computereinheit 40 und der als Steuerknüppel ausgestalteten Steuereinheit 20. In die Steuereinheit 20 integriert oder als extra Komponente ausgebildet ist die Wege-Aufnahme-Einheit 21.
Erfindungsgemäß greift die Rückkopplungseinheit 30 in die Kommunikation zwischen Steuerknüppel 20 und Steuerstandsanwendungseinheit 50 ein, in dem sie den mechanischen Widerstand des Steuerknüppels veränderlich gestaltet. Die Rückkopplungseinheit 30 weist zu diesem Zwecke eine Rückkopplungslogik 31 und eine Rückkopplungs-Ansteuerung 32 auf. Die Rückkopplungslogik 31 ist mit der Steuerstandsanwendungseinheit 50 verbunden, von der sie Anweisungen erhält, welcher Widerstand an den Steuerknüppel 20 anzulegen ist. Die Rückkopplungsansteuerung 32 enthält Sollwerte und Parameter und steuert den Steuerknüppel 20 entsprechend der Sollwerte und Parameter sowie der von der Steuerstandsanwendungseinheit 50 empfangenen Anweisungen.
Beispielsweise kann die bestimmte Ruderauslenkung x_L für die Sicherheitszonenüberwachung wie folgt bestimmt werden: Die Steuerstandsanwendungseinheit 50 berechnet laufend mit Hilfe der Messwerte Geschwindigkeit, Tiefe und Orientierung der U-Bootes, was die noch sicheren Ruderlagen (also innerhalb der Sicherheitszone) für diese Werte sind. Aus diesen Ruderlagen berechnet die Rückkopplungslogik die Auslenkungen der Rudereinheit, für die der kleine (erste) und große (zweite) mechanische Widerstandswert gelten soll und übergibt diesen über die Rückkopplungsansteuerung an das aktive Element des Steuerknüppels 20. Die bestimmte Ruderauslenkung x_L ist der Grenzwert oder Grenzwertbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstandswert.
2a bis 2d zeigen Ausführungsbeispiele für Auslenkungen x der Rudereinheit 10 in Abhängigkeit von dem mechanischen Widerstand F, den der Steuermann bei entsprechender Auslenkung der Steuerknüppels 20 fühlt. In den 2a bis 2d ist die bestimmte Ruderauslenkung mit x_L und ein bestimmter Ruderauslenkungsbereich mit Δx_L bezeichnet, die/der den Übergang/Übergangsbereich zwischen erstem Widerstand a und zweitem Widerstand b definiert. x_min bezeichnet eine minimale Ruderauslenkung, die den Übergang zwischen dem erstem Widerstand a und dem dritten Widerstand c bestimmt. Der dritte Widerstand c ist der der 2d als identisch zu dem zweiten Widerstand illustriert. Der dritte Widerstand c kann jedoch auch größer oder kleiner als der zweite Widerstand b sein. Mit x₂ ist eine Auslenkung bezeichnet, die beispielsweise den Übergang zu einem vierten Widerstand d oder eine maximale Ruderauslenkung bestimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3940674 [0002]

Claims

Steuersystem für ein maschinengetriebenes Wasserfahrzeug, welches ausgestaltet ist, um mit einer Rudereinheit (10) zum Ändern der Bewegungsrichtung des Wasserfahrzeuges durch Auslenken der Rudereinheit (10) verbunden zu werden, wobei das Steuersystem aufweist: eine Steuereinheit (20), insbesondere einen Steuerknüppel, zum Steuern der Auslenkung (x) der Rudereinheit (10), wobei die Steuereinheit (10) ausgestaltet ist, um mit einem ersten und einem zweiten mechanischen Widerstand (a, b) bewegt zu werden, wobei der erste mechanische Widerstand (a) kleiner als der zweite mechanische Widerstand (b) ist, und eine Rückkopplungseinheit (30), die mit der Steuereinheit (20) verbunden ist und ausgestaltet ist, um die Steuereinheit (20) mit dem ersten mechanischen Widerstand (a) zu betreiben, wenn die Auslenkung (x) der Rudereinheit (10) kleiner als eine bestimmte Ruderauslenkung (x_L) ist, und um die Steuereinheit (20) mit dem zweiten mechanischen Widerstand (b) zu betreiben, wenn die Auslenkung (x) der Rudereinheit größer als die bestimmte Ruderauslenkung (x_L) ist, wobei die bestimmte Ruderauslenkung (x_L) eine Ruderauslenkung (x_L) und/oder einen Ruderauslenkungsbereich (Δx_L) repräsentiert, bei der/in dem sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt, mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, auftreten, eine Sicherheitszone verlassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Steuersystem ferner aufweist: eine Recheneinheit (40) zum Berechnen der bestimmten Ruderauslenkung (x_L), und/oder eine Speichereinheit (40) zum Speichern der bestimmten Ruderauslenkung (x_L).
Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (20) ausgestaltet ist, um mit einem dritten mechanischen Widerstand (c) bewegt zu werden, wobei der dritte mechanische Widerstand (c) größer als der erste mechanische Widerstand (a) ist, und wobei die Rückkopplungseinheit (30) ausgestaltet Ist, um die Steuereinheit (20) mit dem dritten mechanischen Widerstand (c) zu betreiben, wenn die Auslenkung (x) der Rudereinheit (10) kleiner als die bestimmte Ruderauslenkung (x_L) und größer als eine minimale Ruderauslenkung (x_min) ist.
Steuersystem nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (20) eine erste und eine zweite Bewegungsachse aufweist, wobei mindestens eine der ersten und zweiten Bewegungsachsen ausgestaltet ist, um mit dem ersten, zweiten und/oder dritten mechanischen Widerstand (a, b, c) betrieben zu werden, und wobei die erste und/oder zweite Bewegungsachse aufweist: einen Neutralbereich, in welchem die Rudereinheit nicht ausgelenkt ist, einen ersten Steuerbereich, in welchem die Steuereinheit mit dem ersten mechanischen Widerstand (a) betrieben wird, einen zweiten Steuerbereich, in welchem die Steuereinheit mit dem zweiten mechanischen Widerstand (b) betrieben wird, und/oder einen dritten Steuerbereich, in welchem die Steuereinheit mit dem dritten mechanischen Widerstand (c) betrieben wird.
Steuereinheit (20), insbesondere Steuerknüppel, zur Verwendung in einem Steuersystem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (20) ausgestaltet ist, um eine Auslenkung (x) einer Rudereinheit (10) zu steuern, um mit einem ersten und einem zweiten mechanischen Widerstand (a, b) bewegt zu werden, wobei der erste mechanische Widerstand (a) kleiner als der zweite mechanische Widerstand (b) ist, und um mit einer Rückkopplungseinheit (30) gekoppelt zu werden, die ausgestaltet ist, um die Steuereinheit (20) mit dem ersten mechanischen Widerstand (a) zu betreiben, wenn die Auslenkung (x) der Rudereinheit (10) kleiner als eine bestimmte Ruderauslenkung (x_L) ist, und um die Steuereinheit (20) mit dem zweiten mechanischen Widerstand (b) zu betreiben, wenn die Auslenkung (x) der Rudereinheit (10) größer als die bestimmte Ruderauslenkung (x_L) ist, wobei die bestimmte Ruderauslenkung (x_L) eine Ruderauslenkung (x_L) und/oder einen Ruderauslenkungsbereich (Δx_L) repräsentiert, bei der/in dem sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt, mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, eine Sicherheitszone verlassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird.
Rückkopplungseinheit (30) zur Verwendung in einem Steuersystem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Rückkopplungseinheit (30) ausgestaltet ist, um eine Steuereinheit (20) mit einem ersten mechanischen Widerstand (a) zu betreiben, wenn eine Auslenkung (x) einer Rudereinheit (10) kleiner als eine bestimmte Ruderauslenkung (x_L) ist, und um die Steuereinheit (20) mit einem zweiten mechanischen Widerstand (b) zu betreiben, wenn die Auslenkung (x) der Rudereinheit (10) größer als die bestimmte Ruderauslenkung (x_L) ist, wobei der erste mechanische Widerstand (a) kleiner als der zweite mechanische Widerstand (b) ist, wobei die bestimmte Ruderauslenkung (x_L) eine Ruderauslenkung (x_L) und/oder einen Ruderauslenkungsbereich (Δx_L) repräsentiert, bei der/in dem sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt, mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, eine Sicherheitszone verlassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird.
Verfahren zum Steuern eines maschinengetriebenen Wasserfahrzeugs mit den Schritten: Ändern der Bewegungsrichtung des Wasserfahrzeuges durch Auslenken einer Rudereinheit (10), Steuern der Auslenkung (x) der Rudereinheit (10) mittels einer Steuereinheit (20), wobei die Steuereinheit (20) ausgestaltet ist, um mit einem ersten und einem zweiten mechanischen Widerstand (a, b) bewegt zu werden, wobei der erste mechanische Widerstand (a) kleiner als der zweite mechanische Widerstand (b) ist, Betreiben der Steuereinheit (20) mit dem ersten mechanischen Widerstand (a), wenn die Auslenkung (x) der Rudereinheit (10) kleiner als eine bestimmte Ruderauslenkung (x_L) ist, und Betreiben der Steuereinheit (20) mit dem zweiten mechanischen Widerstand (b), wenn die Auslenkung (x) der Rudereinheit (10) größer als die bestimmte Ruderauslenkung (x_L) ist, wobei die bestimmte Ruderauslenkung (x_L) eine Ruderauslenkung (x_L) und/oder einen Ruderauslenkungsbereich (Δx_L) repräsentiert, bei der/in dem sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt, mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, eine Sicherheitszone verlassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird.
Computerprogrammprodukt, welches ein Computerprogramm aufweist, welches, wenn es ausgeführt wird, einen Computer veranlasst, folgende Schritte auszuführen: Betreiben einer Steuereinheit (20) mit einem ersten mechanischen Widerstand (a), wenn eine Auslenkung (x) einer Rudereinheit (10) kleiner als eine bestimmte Ruderauslenkung (x_L) ist, und Betreiben der Steuereinheit (20) mit einem zweiten mechanischen Widerstand (b), wenn die Auslenkung (x) der Rudereinheit (10) größer als die bestimmte Ruderauslenkung (x_L) ist, wobei der erste mechanische Widerstand (a) kleiner als der zweite mechanische Widerstand (b) ist, und wobei die bestimmte Ruderauslenkung (x_L) eine Ruderauslenkung (x_L) und/oder einen Ruderauslenkungsbereich (Δx_L) repräsentiert, bei der/in dem sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt, mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, eine Sicherheitszone verlassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird.
Computersystem, welches ein Computerprogramm aufweist, welches, wenn es ausgeführt wird, einen Computer veranlasst, folgende Schritte auszuführen: Betreiben einer Steuereinheit (20) mit einem ersten mechanischen Widerstand (a), wenn eine Auslenkung (x) einer Rudereinheit (10) kleiner als eine bestimmte Ruderauslenkung (x_L) ist, und Betreiben der Steuereinheit (20) mit einem zweiten mechanischen Widerstand (b), wenn die Auslenkung (x) der Rudereinheit (10) größer als die bestimmte Ruderauslenkung (x_L) ist, wobei der erste mechanische Widerstand (a) kleiner als der zweite mechanische Widerstand (b) ist, und wobei die bestimmte Ruderauslenkung (x_L) eine Ruderauslenkung (x_L) und/oder einen Ruderauslenkungsbereich (Δx_L) repräsentiert, bei der/in dem sich das Wasserfahrzeug instabil bewegt, mechanische Beschädigungen am Wasserfahrzeug, insbesondere aufgrund eines Kollisionskurses, eine Sicherheitszone verlassen wird, ein bestimmter Geräuschpegel überschritten wird, und/oder ein bestimmter Kraftstoffverbrauch überschritten wird.