DE1076790B - Switchgear for the follow-up control of steering gear on ships - Google Patents
Switchgear for the follow-up control of steering gear on shipsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Von Ruderanlagen auf Schirren fordert man, daß sie auch bei rauhem Betrieb und wenig Wartung besonders zuverlässig arbeiten. Daher werden bei einer elektrischen Nachlaufsteuerung der Ruderanlage auf größeren Schiffen alle beweglichen Teile und Kontakte möglichst weitgehend vermieden, weil gerade diese Elemente die meiste Wartung benötigen und die geringste Zuverlässigkeit unter den gegebenen Bedingungen aufweisen.From rudder systems on harnesses, it is required that they also under rough operation and little maintenance work reliably. Therefore, with an electrical follow-up control of the steering gear larger ships all moving parts and contacts avoided as far as possible, because precisely these Items require the most maintenance and the least reliability under the given conditions exhibit.
So ist es beispielsweise bekannt, als vom Steuerhandrand verstellter Sollwertgeber einen dreiphasigen Drehtransformator vorzusehen, der mit einem gleichartigen und aus demselben Netz gespeisten Drehtransformator sekundärseitig gegeneiridergeschaltet ist, der als Istwertgeber vom Steuerruder verstellt wird. Die so erzeugte Differenzspannung ist dann nach Phasenlage und Größe ein Maß für die Differenz von SoIl- und Istwert, die gleichgerichtet auf ein Verstellglied wirkt, das eine entsprechende Nachstellung des Steuerruders auslöst. Man könnte auf den Aufwand der Drehtransformatoren verzichten und als Soll- und Istwert unmittelbar eine Gleichspannung einstellen, wenn man die Verwendung von Schleifkontakten in Kauf nähme. Daß man statt dessen den erhöhten Aufwand von Drehtransformatoren vorzieht, zeigt, wie sehr man darauf bedächt ist, Schleifkontakte u. dgl. in einer derart lebenswichtigen Nachlaufsteuerung zu vermeiden.For example, it is known to use a three-phase setpoint generator adjusted by the edge of the control hand Provide rotary transformer with a rotary transformer of the same type and fed from the same network is switched on the secondary side, which is adjusted as an actual value transmitter by the rudder. the The differential voltage generated in this way is then a measure of the difference between the target and the and actual value, which acts in a rectified manner on an adjusting element, which adjusts the control rudder accordingly triggers. You could do without the effort of the rotary transformers and as target and Set the actual value directly to a DC voltage if you consider the use of sliding contacts in Purchase would take. The fact that one prefers the increased expense of rotary transformers instead shows how one is very careful to use sliding contacts and the like in such a vital follow-up control avoid.
Bei einer bekannten Nachlaufsteuerung eines Schiffsruders wirkt die die Differenz von Soll- und Istwert abbildende Gleichspannung auf die Felderregung eines Leonardgenerators, der den Strom für den Verstellmotor des Schiffsruders erzeugt. Ein Leonardsatz weist aber immer noch die nachteiligen Schleifkontakte auf.In a known tracking control of a ship's rudder, the difference between the target and the Direct voltage representing the actual value on the field excitation of a Leonard generator, which supplies the current for generated the variable displacement motor of the ship's rudder. A Leonard theorem still shows the disadvantageous ones Sliding contacts on.
Ferner ist es bereits bekannt, das Schiffsruder durch einen Öldruckantrieb zu verstellen. Hierbei ist eine ständig angetriebene Ölförderpumpe vorgesehen, die entweder auf die Fördermenge Null eingeregelt oder kurzgeschlossen wird, wenn das durch einen Ölmotor zu verstellende Schiffsruder in der Sollage steht. Bei einer Differenz von Soll- und Istwert wird entsprechend der geforderten Drehrichtung Drucköl in den Ölmotor des Ruders gefördert. Dies geschieht beispielsweise durch eine Fördermengenregulierung an der Pumpe oder durch magnetische Ventile im ölkreislauf, die bei Erregung den Kurzschluß aufheben und die entsprechende Richtung des Kreislaufes freigeben.Furthermore, it is already known to adjust the ship's rudder by means of an oil pressure drive. Here is a constantly driven oil feed pump is provided, which is either adjusted to zero delivery rate or is short-circuited when the ship's rudder, which can be adjusted by an oil motor, is in the nominal position stands. If there is a difference between the setpoint and the actual value, pressure oil is used in accordance with the required direction of rotation promoted in the oil motor of the rudder. This is done, for example, by regulating the delivery rate on the pump or through magnetic valves in the oil circuit, which cancel the short circuit when excited and release the corresponding direction of the circuit.
Auch ist bereits eine rein hydraulisch arbeitende Steuereinrichtung bekannt, bei der ein ölkreislauf vom Handsteuerrad beeinflußt wird, der über einen Öldruckverstärker auf das Ruder wirkt. Ein Öldruckverstärker ist aber ein mechanisch kompliziertes Glied; SchaltungsanlageA purely hydraulically operating control device is also known, in which an oil circuit is influenced by the hand steering wheel, which acts on the rudder via an oil pressure booster. An oil pressure booster but is a mechanically complex link; Switchgear
für die Nachlaufsteuerungfor follow-up control
von Ruderanlagen auf Schiffenof steering systems on ships
Anmelder:Applicant:
Brown, Boveri & Cie. Aktiengesellschaft,
Mannheim-Käfertal, Boveristr. 22Brown, Boveri & Cie. Corporation,
Mannheim-Käfertal, Boveristr. 22nd
Dipl.-Ing. Bernhard Friederich, Mannheim-Käfertal,Dipl.-Ing. Bernhard Friederich, Mannheim-Käfertal,
und Dipl.-Ing. Albert Muncke, Mannheim,and Dipl.-Ing. Albert Muncke, Mannheim,
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
auch können lange Öldruckleitungen vom Steuerstand zum Ruder Anlaß zu Störungen geben. Man zieht daher eine rein elektrische Übertragung des Sollwertes vom Kommandostand zum Ruder vor und installiert alle weiteren Steuerglieder in der Nähe des Ruderantriebes. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, mit einer die Differenz von Soll- und Istwert abbildenden Gleichspannung einen Magnetverstärkersatz zu steuern, der als Stellglied für einen ölkreislauf einen Drehstrommotor antreibt. Diese verhältnismäßig aufwendige Anordnung kommt der Forderung, Kontakte und bewegte Teile möglichst weitgehend zu vermeiden, unter den bisher vorhandenen Ausführungen derartiger Steuerungen am nächsten.Long oil pressure lines from the steering position to the rudder can also give rise to malfunctions. One therefore pulls a purely electrical transmission of the setpoint from the command post to the rudder in front of and installed all other control elements in the vicinity of the rudder drive. It has therefore already been suggested a magnetic amplifier set with a direct voltage representing the difference between the setpoint and actual value to control, which drives a three-phase motor as an actuator for an oil circuit. This proportionately Complex arrangement comes with the requirement to avoid contacts and moving parts as much as possible, closest to the previously existing designs of such controls.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanlage für die Nachlaufsteuerung von Ruderanlagen auf Schiffen, bei der eine nach Größe und Vorzeichen von der Differenz von Soll- und Istwert abhängige Gleichspannung als mittelbare Steuerspannung für ein Verstellglied zur Steuerung des nachzustellenden Organs wie eines Schiffsruders dient, bei der unter Verringerung des Aufwandes die Verwendung von Kontakten vollständig und die Verwendung von bewegten Teilen fast völlig vermieden wird. Erfindungsgemäß ist die Gleichspannung auf den Eingang eines bistabilen Multivibrators geschaltet, der ausgangsseitig vorzugsweise über einen Verstärker an das zur Verstellung in einer Richtung dienende Verstellglied angeschlossen ist.The invention relates to a switching system for the follow-up control of steering systems on ships, with a DC voltage that is dependent on the magnitude and sign of the difference between the setpoint and actual value as an indirect control voltage for an adjusting element to control the organ to be adjusted such as A ship's rudder is used in which the use of contacts is complete while reducing the effort and the use of moving parts is almost completely avoided. According to the invention is the DC voltage is switched to the input of a bistable multivibrator, the output side preferably connected via an amplifier to the adjustment element used for adjustment in one direction is.
Bevorzugte Ausführungsformen werden an Hand der Zeichnung erläutert.Preferred embodiments are explained with reference to the drawing.
Bei einer Nachlaufsteuerung für die Ruderanlage eines Schiffes ist zur Vermeidung von Kontakten inIn the case of a follow-up control for the steering system of a ship, to avoid contact in
909 758/384909 758/384
an sich bekannter Weise als Sollwertgeber und als Istwertgeber je ein aus demselben Netz erregter dreiphasiger Drehtransformator vorgesehen. Beide Drehtransformatoren sind sekundärseitig gegeneinander geschaltet und über Gleichrichter an Eingangsklemmen B einer Schalteinrichtung nach der Erfindung verbunden. Um die so erzeugte steuernde Gleichspannung an den Eingang des erfindungsgemäßen bistabilen Multivibrators 4 anzupassen, sind ein aus zwei gegeneinandergeschalteten Zenerdioden und zwei Vorwiderständen bestehender Spannungsbegrenzer 1, ein gleichrichtendes Glied 2 und ein Spannungsteiler 3 vorgesehen.In a manner known per se, a three-phase rotary transformer excited from the same network is provided as a setpoint generator and as an actual value generator. Both rotary transformers are connected to one another on the secondary side and connected via rectifiers to input terminals B of a switching device according to the invention. In order to adapt the controlling direct voltage generated in this way to the input of the bistable multivibrator 4 according to the invention, a voltage limiter 1 consisting of two counter-connected Zener diodes and two series resistors, a rectifying element 2 and a voltage divider 3 are provided.
Hier sei eingeschaltet, daß die einzelnen Teile der erfindungsgemäßen Schaltung, die durch strichpunktierte Linien eingerahmt und mit Buchstaben versehen sind, für sich bekannte Schaltungen darstellen, die je nach Zweckmäßigkeit nach Belieben durch gleichwertige andere Schaltungsteile ersetzt werden können. Die Erfindung besteht aus der dargestellten Zusammenfügung dieser Schaltungsteile und der Anwendung auf die angeführte Art von Nachlaufsteuereinrichtungen. It should be switched on here that the individual parts of the circuit according to the invention are indicated by dash-dotted lines Lines are framed and provided with letters, represent circuits known per se, which can be replaced by other equivalent circuit components as required can. The invention consists of the illustrated assembly of these circuit parts and the application in the specified type of follow-up control devices.
Der erfindungsgemäße bistabile Multivibrator4 (als Schmitt-Schalter ausgeführt) steuert über einen Verstärker 5 ein Magnetventil 6. Das Magnetventil 6 steuert in an sich bekannter Weise einen Ölkreislauf derart, daß es bei Nichterregung den Kreislauf kurzschließt und bei Erregung Drucköl zum Flüssigkeitsmotor freigibt, der wiederum das Ruder in der entsprechenden Richtung antreibt.The bistable multivibrator 4 according to the invention (as Schmitt switch) controls a solenoid valve 6 via an amplifier 5. The solenoid valve 6 controls an oil circuit in a manner known per se in such a way that it short-circuits the circuit when it is not energized and when excited releases pressure oil to the fluid motor, which in turn controls the rudder in the corresponding Direction drives.
In der Zeichnung sind lediglich die für eine Verstellrichtung benötigten Schaltungsteile dargestellt. Da das Schiffsruder jedoch nach zwei Richtungen verstellbar sein muß, sind an einer Stelle 8 den Schaltungsteilen 3,4,5 völlig gleiche Schaltungsteile in völlig gleicher Weise angeschlossen, die ein entsprechendes Magnetventil für die Gegendrehrichtung des Schiffsruders steuern. Insgesamt sind also für eine Nachlaufsteuerung für zwei Richtungen für jede Verstellrichtung ein bistabiler Multivibrator mit nachgeschaltetem Verstellglied vorgesehen, und jeder Multivibrator ist für eines der Vorzeichen der steuernden Gleichspannung ausgelegt. In diesem Falle ist das gleichrichtende Glied 2 zweckmäßigerweise als elektrische Weiche ausgebildet, die bei einem Vorzeichen der Gleichspannung nur dem einen Multivibrator Spannung zuführt und den anderen Multivibrator von der Spannung absperrt und beim anderen Vorzeichen der Gleichspannung umgekehrt wirkt.In the drawing, only the circuit parts required for one direction of adjustment are shown. Since the ship's rudder must be adjustable in two directions, however, the circuit parts 3, 4.5 completely identical circuit parts are connected in exactly the same way at a point 8, which control a corresponding solenoid valve for the opposite direction of rotation of the ship's rudder. Overall, a bistable multivibrator with a downstream adjusting element is provided for a follow-up control for two directions for each adjustment direction, and each multivibrator is designed for one of the signs of the controlling direct voltage. In this case, the rectifying element 2 is expediently designed as an electrical switch which only supplies voltage to one multivibrator with one sign of the DC voltage and blocks the other multivibrator from the voltage and acts in reverse with the other sign of the DC voltage.
Der bistabile Multivibrator 4 ist nur zweier stabiler Zustände fähig. Der sich jeweils einstellende Zustand ist von der Eingangsspannung in der Weise abhängig, daß bei Überschreiten der Eingangsspannung eines Vorzeichens über einen bestimmten Wert sich der Zustand einstellt, der die Erregung des Magnetventils 6 bewirkt, während bei niedrigerer Eingangsspannung bzw. bei einer Eingangsspannung des anderen Vorzeichens sich der andere Zustand einstellt, bei dem das nachgeschaltete Magnetventil 6 entregt ist. Die Art der betrachteten Regelung bedingt, daß die Eingangsspannung des Multivibrators 4 sinkt, wenn das Magnetventil 6 erregt ist, da dann der Istwert dem Sollwert nachgestellt wird. Unterschreitet die Eingangsspannung des Multivibrators 4 bei dieser Regelung den zugehörigen Schwellwert, so ändert der Multivibrator 4 seinen Schaltzustand, so daß das Magnetventil 6 schließt und damit eine weitere Verstellung der Multivibratoreingangsspannung aufhört. The bistable multivibrator 4 is only capable of two stable states. The current state is dependent on the input voltage in such a way that when the input voltage is exceeded one The sign above a certain value sets the state that the excitation of the solenoid valve 6 causes, while at a lower input voltage or at an input voltage of the other sign the other state occurs, in which the downstream solenoid valve 6 is de-energized. the The type of regulation considered requires that the input voltage of the multivibrator 4 drops when the Solenoid valve 6 is energized, because then the actual value is adjusted to the setpoint. Falls below the input voltage of the multivibrator 4 changes the associated threshold value in this scheme Multivibrator 4 its switching state, so that the solenoid valve 6 closes and thus another Adjustment of the multivibrator input voltage stops.
Es muß hierbei aber noch berücksichtigt werden, daß die nachgeschalteten mechanischen Teile eine gewisse Trägheit aufweisen, die bei der an sich durch die erfindungsgemäße Schaltung erzielbare Genauigkeit ein Überschwingen des dem Sollwert nachgeregelten Istwertes über den vorgegebenen Sollwert hinaus hervorrufen kann.It must be taken into account here, however, that the downstream mechanical parts have a certain Have inertia, the accuracy achievable per se by the circuit according to the invention an overshoot of the actual value adjusted to the setpoint above the specified setpoint can evoke.
Um dies zu vermeiden, ist gemäß einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung ein Kompensationsglied 7In order to avoid this, according to an essential development of the invention, a compensation element 7 is provided
ίο vorgesehen, das den Multivibratorausgang auf den Multivibratoreingang in der Weise gegenkoppelt, daß bei Erregung des nachgeschalteten Verstellgliedes die Eingangsspannung des Multivibrators 4 auf einen Bruchteil, beispielsweise die Hälfte, des sonst bestehenden Wertes herabgesetzt wird.ίο provided that the multivibrator output on the Multivibrator input counter-coupled in such a way that when the downstream adjusting element is excited, the Input voltage of the multivibrator 4 to a fraction, for example half, of the otherwise existing Value is reduced.
Bei einer derartigen Schaltung liegt der Wert der Multivibratoreingangsspannung, bei dem des nachgeschalteten Magnetventils 6 entregt wird, höher als die Multivibratoreingangsspannung, bei dem das nach-In such a circuit, the value of the multivibrator input voltage is that of the downstream Solenoid valve 6 is de-energized, higher than the multivibrator input voltage at which the
ao geschaltete Magnetventil 6 erregt wird, d. h., es entsteht ein Bereich für die Eingangsspannung, in dem der Zustand des Multivibrators 4 instabil wird und der Multivibrator 4 von einem Zustand in den anderen pendelt. Das hat zur Folge, daß in diesem Bereich die Multivibratoreingangsspannung das nachgeschaltete Magnetventil 6 einen verminderten Ölstrom auf den das Schiffsruder antreibenden Ölmotor freigibt, so daß in der Nähe der Sollage ein verlangsamter Nachlauf des Istwertes auf den Sollwert erzielt und ein Überschwingen sicher vermieden wird. Durch die Trägheit der mechanischen Teile werden dabei die Schwingungen ausgeglichen, so daß eine gleichmäßige Ruderbewegung entsteht.ao switched solenoid valve 6 is excited, d. That is, there is a range for the input voltage in which the state of the multivibrator 4 becomes unstable and the multivibrator 4 from one state to the other commutes. As a result, the multivibrator input voltage is the downstream in this area Solenoid valve 6 releases a reduced flow of oil to the oil motor driving the ship's rudder, so that in the vicinity of the target position a slower follow-up of the actual value to the target value is achieved and a Overshoot is safely avoided. Due to the inertia of the mechanical parts, the Vibrations balanced, so that a uniform rowing movement is created.
Wie inzwischen festgestellt wurde, zeigt die letztgenannte Anordnung den überraschenden Vorteil, daß auf diese Weise auch z. B. im Falle eines größeren Rudergegendruckes, bei dem der antreibende Ölmotor eine erhebliche Arbeit zu leisten hat, noch mit einer verminderten Ruderverstellgeschwindigkeit gearbeitet werden kann, während bei bekannten Ausführungen, bei denen der Ruderverstellmotor in der Nähe der Sollage mit verminderter Leistung angetrieben wird, das Ruder bei größerem Gegendruck stehenbleibt und die Sollage nicht erreicht. Auf diese Weise wird z. B.As has since been established, the latter shows Arrangement has the surprising advantage that in this way, for. B. in the case of a larger one Rudder counter pressure, at which the driving oil motor has to do a considerable amount of work, still with one reduced rudder adjustment speed can be worked, while with known designs, in which the rudder adjustment motor is driven with reduced power in the vicinity of the target position, the rudder stops when the back pressure is higher and the target position is not reached. In this way, z. B.
bei einer Steuerung mit der erfindungsgemäßen Schaltung eine bisher nicht erreichte Einstellgenauigkeit für das Ruder von + 0,5° erreicht.in a control with the circuit according to the invention, a setting accuracy not previously achieved achieved for the rudder of + 0.5 °.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, sondern läßt einen Austausch der Schaltungsteile gegen gleichwertige andere Teile zu, wenngleich auch das dargestellte Beispiel besonders zweckmäßig ist, denn es ist ohne weiteres einzusehen, daß beispielsweise die dargestellten Schaltelemente, die ersichtlich wenig Platz benötigen und keinen großen technischen Aufwand darstellen, beispielsweise in einer gedruckten Schaltung angeordnet werden können. Eine solche Schaltung kann mit einem Tränklack oder durch Einbetten in eine Kunstharzmasse auf einfache Weise gegen alle schädlichen äußeren Einflüsse abgeschirmt werden und ist dann gegen alle praktisch vorkommenden Einflüsse geschützt und kann über Jahre hinaus wartungsfrei bleiben.The invention is not limited to the example shown, but allows the circuit parts to be exchanged against other equivalent parts, even if the example shown is particularly useful is, because it is readily apparent that, for example, the switching elements shown, the obviously require little space and do not represent a major technical effort, for example in a printed circuit can be arranged. Such a circuit can be made with an impregnating varnish or by embedding in a synthetic resin compound in a simple manner against all harmful external influences be shielded and is then protected against all practically occurring influences and can remain maintenance-free for years.
Claims (8)
Priority Applications (1)
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DEB52547A DE1076790B (en) | 1959-03-20 | 1959-03-20 | Switchgear for the follow-up control of steering gear on ships |
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DEB52547A DE1076790B (en) | 1959-03-20 | 1959-03-20 | Switchgear for the follow-up control of steering gear on ships |
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DEB52547A Pending DE1076790B (en) | 1959-03-20 | 1959-03-20 | Switchgear for the follow-up control of steering gear on ships |
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DE (1) | DE1076790B (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3244959A (en) * | 1962-08-27 | 1966-04-05 | Westinghouse Electric Corp | Frequency to voltage transducer |
DE1223271B (en) * | 1963-06-21 | 1966-08-18 | Licentia Gmbh | Hydraulic rudder control |
-
1959
- 1959-03-20 DE DEB52547A patent/DE1076790B/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3244959A (en) * | 1962-08-27 | 1966-04-05 | Westinghouse Electric Corp | Frequency to voltage transducer |
DE1223271B (en) * | 1963-06-21 | 1966-08-18 | Licentia Gmbh | Hydraulic rudder control |
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