DE1232848B - Anordnung zur Steuerung von Verstellpropellern von dieselgetriebenen Schiffen mit Drehstrom-wellengeneratoren - Google Patents

Description

• Anordnung zur Steuerung von Verstellpropellern von dieselgetriebenen Schiffen mit Drehstromwellengeneratoren Bei bestimmten Schiffstypen besteht der Schiffsantrieb aus einem oder zwei Dieselmotoren, die über ein Zahnradgetriebe auf eine gemeinsame Schiffswelle arbeiten. Die Veränderung der Schiffsgeschwindigkeit geschieht durch Verstellung des Anstellwinkels der Schiffsschraube. Hierfür ist ein hydraulischer Kraftverstärker vorgesehen, der nach Art einer Nachlaufsteuerung die Propellerblätter so lange dreht, bis ihre Stellung mit derjenigen eines Kommandohebels übereinstimmt. Von der Schiffswelle können gleichzeitig Generatoren zur Versorgung des Bordnetzes angetrieben werden. Diese Generatoren verlangen eine stets gleichbleibende Drehzahl. Es kann nun der Grenzfall eintreten, daß bei Einstellung der Schiffsschraube auf größte Geschwindigkeit, also auf höchste Leistung, gleichzeitig eine zusätzliche Belastung des Bordnetzes zu decken ist. Die Schiffsdiesel sind nicht imstande, die überlast zu decken, so daß zwangläufig die Drehzahl der Schiffswelle absinkt. Ein Rückgang der Drehzahl ist aber mit Rücksicht auf das Bordnetz unzulässig, besonders drehzahlempfindlich sind dabei Drehstromgeneratoren. Es ist deshalb Vorsorge zu treffen, bei derartigen Grenzbelastungen den Anstellwinkel der Schiffsschraube so lange zu verändern, bis sich die Nenndrehzahl wieder einstellt.
• Es ist eine Anordnung bekannt (deutsche Auslegeschrift 1126 764), die eine Lastbegrenzung in Ab- hängigkeit von der Wellendrehzahl vornimmt. Hierfür sind zwei Regler mit unterschiedlichem Regelverhalten vorgesehen, die dafür sorgen, daß Laständerungen überwiegend durch Änderung der Propellerverstellung berücksichtigt werden und nur zum Teil durch die Füllung des Dieselmotors. Es wird das Ziel verfolgt, eine hohe Wirtschaftlichkeit des Betriebes dadurch zu sichern, daß zu jeder eingestellten Schraubensteigung stets die hierzu günstigste Drehzahl erhalten bleibt. Wegen der hohen Statik des für die Drehzahl verantwortlichen Reglers ist eine absolute Konstanthaltung einer einzigen, festen Wellendrehzahl mit dieser bekannten Anordnung nicht zu erreichen und auch nicht erwünscht. Der direkte Antrieb eines Synchrongenerators durch die Schiffswelle ist damit nicht möglich.
• Bei einer anderen bekannten Anordnung (deutsche Auslegeschrift 1092 804) ist ein Regler für die Konstanthaltung der Energiezufuhr zu einem Schiffsdiesel vorgesehen, der die optimale Drehzahl der Schiffsschraube sichern soll. Diese Drehzahl ist also von vornherein abhängig von der jeweiligen Schraubensteigung. Außerdem ist keine Begrenzungseinrichtung vorgesehen, die bei einer zufälligen Motorüberlastung die Schraubensteigung verändert. Die absolute Konstanz einer einzigen festen Wellendrehzahl, die für einen direkten Generatorantrieb unbedingt vorauszusetzen ist, wird somit auch von dieser bekannten Anordnung nicht gewährleistet.
• Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung zur Steuerung der Propellerverstellung von dieselgetriebenen Schiffen mit von der Welle angetriebenen Drehstromgeneratoren zur Versorgung des Bordnetzes, ferner mit Nachlaufregelkreis für die Propellerverstellung, bestehend aus handverstelltem Sollwertgeber und nachgeführtem Istwertgeber, gegeneinandergeschalteten Gleichrichtern, Triggeranordnung, Schaltrelais, antiparallelen steuerbaren Halbleitern, Einphasen-Induktionsmotor und Stellgetriebe mit Kommandohebel für die Betätigung eines hydraulischen Kraftverstärkers und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Begrenzungsregler für den Eingriff in den Nachlaufregelkreis vorgesehen ist, dessen Sollwert entsprechend dem maximalen Füllungsgrad des Dieselmotors von einem Sollwertgeber und dessen Istwert von einem wellengetriebenen Tachodynamo geliefert wird, daß nur dann ein Ausgangssignal am Begrenzungsregler entsteht, wenn dieser Istwert den als Schwellwert für die maximale Dieselleistung dienenden Sollwert unterschreitet, und daß ferner das Ausgangssignal mit Hilfe der Triggeranordnung als vorzeichenabhängige Korrekturgröße auf die Soll-Istwert-Differenz des Nachlaufkreises im Sinne einer Verminderung der Propellerleistung überlagert wird.
• In F i g. 1 ist eine übliche Anordnung des Schiffsantriebes und das grundsätzliche Prinzip der Steuerungsanlage dargestellt.
• F i g. 2 zeigt die elektronische Schaltung der Propellerverstellung und der Lastbegrenzungseinrichtung. Gemäß F i g. 1 wird der Verstellpropeller 1 über -in Zahnradgetriebe 2 von den beiden Dieselmotoren 3, 4 angetrieben. Die Verstellung des Propellers erfolgt über einen hydraulischen Kraftverstärker 5, der nach Art einer Nachlaufsteuerung arbeitet. Der Sollwert des Anstellwinkels wird von dem Kommandohebel 6 bestimmt. Die Betätigung des Kommandohebels geschieht von einem Verstellmotor 7 unter Zwischenschaltung eines Stellgetriebes 8. Die Stellung des Kommandohebels wird mit Hilfe eines Sollwertgebers 9 vorgegeben, der in der Steuersäule untergebracht ist. Das elektronische Steuergerät 10 sorgt dafür, daß der Verstellmotor 7 so lange Spannung erhält, bis die Stellung des vom Kommandohebel betätigten Istwertgebers 11 mit derjenigen des Sollwertgebers 9 übereinstimmt. Mit der Schiffswelle sind noch die Bordnetzgeneratoren 12 gekuppelt. Der Dieselmotor enthält außerdem einen (nicht dargestellten) Regler zur Beeinflussung der Dieselfüllung in Abhängigkeit von der Drehzahl.
• In F i g. 2 ist die Schaltungsanordnung des Steuergerätes 10 dargestellt. Die von dem Sollwertgeber 9 und Istwertgeber 11 gelieferten Wechselspannungen werden unter Zwischenschaltung von Transfonnatoren von den Brückengleichrichtem 13, 14 gleichgerichtet. Die Ausgangsspannungen dieser Gleichrichter sind gegeneinandergeschaltet, so daß eine nach Vorzeichen und Größe veränderliche Gleichspannung entsprechend der Größe und Richtung der Sollwertabweichung des Kommandohebels abgegeben wird. Dieser Differenzwert wird einer triggerähnlichen Anordnung 15 zugeführt, die bei überschreitung eines bestimmten Schwellwertes Schaltbefehle an die Schaltrelais 16, 17 abgibt. Das eine Relais wird bei positiver, das andere bei negativer Abweichung betätigt. Als Schaltrelais können entweder kontaktlos arbeitende, mit Halbleitem bestückte Einrichtungen oder Relais mit hermetisch abgeschlossenen Kontakten verwendet werden. Die von diesen Schaltrelais abgegebenen Steuerbefehle werden den steuerbaren Halbleitern 18, 19 (Thyristoren) zugeführt, die jeweils paarweise antiparallel geschaltet sind. Entsprechend dem Schaltzustand dieser Thyristoren erhält der Induktionsmotor 20 eine der jeweiligen Drehrichtung entsprechende Netzspannung. Er erhält außerdem über den Kondensator 21 die Hilfsphasenspannung. Der Induktionsmotor verstellt mittels des Getriebes 22 den Kommandohebel 6 des hydraulischen Kraftverstärkers. Der Kommandohebel ist mit dem Istwertgeber 11 direkt gekuppelt, der eine der Hebelstellung entsprechende Spannung liefert.
• Zur Kontrolle der Drehzahl der Schiffswelle ist ein Tachodynamo 23 vorgesehen, dessen Ausgangsspannung dem Eingang eines Begrenzungsreglers 24 zugeführt wird. Dieser Begrenzungsregler, dessen Sollwert mit Hilfe eines Widerstandes 31 eingestellt wird, liefert nach Unterschreitung der Nenndrehzahl eine der Drehzahl proportionale Spannung, die über die Relaiskontakte 25, 26 und über die Dioden 27, 28 an den Eingang der triggerähnlichen Anordnung 15 gegeben wird. Diese drehzahlabhängige Eingangsspannung wird der Soll-Istwert-Differenz überlagert und bewirkt eine Korrektur dieser Soll-Istwert-Differenz mit dem Ziel, den Anstellwinkel der Schiffsschraube zu verringern und damit eine Entlastung der Schiffsdieselmotoren herbeizuführen. Diese Korrektur der Soll-Istwert-Differenz ist jedoch nur dann notwendig, wenn eine Veränderung der Propellersteigung vorge-

Claims (1)

1. Patentanspräche: