DE1431318A1 - Verfahren und Einrichtung,um ein Wasserfahrzeug in einer gewuenschten Position zu halten - Google Patents

Description

DH.ING. F. WUB8THOFF 8 MUNCHBS 9 DIFI* IWG, θ. PULS 1 A ^ 1 *5 1 f) schweigeh8THAS8S s DRJLT.PSOBMANN » *T S> I J | Q _{I1MrOT 8}s oe ei PATXNT AMWlLTI 1""**—■—"— ι. TiuenxxiDiiran

] PHOTBOTFATJIXT

/ U-28 807

Beeohreibung

au der Patentanmeldung

SHBIiIi IITEIRNATIONALE BESEARCH MAATSCHAPPIJ N.V.,

Haag, Niederlande

betreffend

Verfahren und Binrichtung, tun ein Wasserfahrzeug in einer gewünschten Position zu halten.

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Einrichtungen, die es ermöglichen, ein wasserfahrzeug in einer bestimmten - Lage oberhalb eines Punktes auf dem Boden des G-ewässers zu halten.

Bei zahlreichen Wasserfahrzeugen, z.B. bei Fahrzeugen zum Anlegen von Unterwassertiefbohrungen in Küstennähe, sowie bei Vermessungsfahrzeugen, ist es erforderlich, das Fahrzeug in einer festen Position zu halten oder das Fahrzeug längs eines festgelegten Kurses zu führen. Es sind bereits verschiedene »systeme entwickelt worden, um ein solches Fahrzeug in der gewünschten Position zu halten,, Beispielsweise werden Fahrzeuge zum Anlegen von Unterwassertiefbohrungen mit hilfe von mehreren Verankcrungsleinen oder dergleichen in ihrer Position gehalten, wobei die Leinen an Ankern befestigt sind. Die Verankerungsleinen werden so eingestellt, daß das Fahrzeug in der gewünschten Position gehalten wird. Bei einem aweiten bekannten öystem, das bei schwimmenden Fahrzeugen zum Anlegen von Unterwassertief-^--- *

^909812/0538

1 A g j 3 1 Q 1A-28 807

"bohrungen verwendet wird, wird daa Fahrzeug mit Hilfe mehrerer außenbords angeordneter Antriebsaggregate in seiner Position gehaltenj diese Antriebsaggregate erzeugen eine resultierende Vortriebskraft in einer solchen Kichtung, 'daß das Fahrzeug in der gewünschten Position gehalten wird·

Die vorstehend genannten Systeme erweisen sich zwar in der Praxis als brauchbar, doch weisen sie bestimmte Nachteile auf· Ein System, bei dem Verankerungsleinen und Anker verwendet werden, kann nur in einer geringen Entfernung von der Küste bei einer relativ geringen v/assertiefe verwendet werden. Ein System, bei dem von steuerbaren Außenbordmotoren Gebrauch gemacht wird, um das Fahrzeug dynamisch in der gewünschten Position zu halten, eignet sich zwar für Jede beliebige Wassertiefe, läßt sich jedoch nur mit relativ■hohen Kosten herstellen» Die außenbords anzuordnenden Antriebsaggregate oder Motoren sind kostspielig und kompliziert, da sie relativ große Abmessungen erhalten müssen, wenn große B_ohrfabrzeuge in einer festen Position ^ehalten werden sollen. Ferner ist es bei-dem Steuersystem erforderlich, mehrere Vektoren aufzulösen, um die Außenbord-Antriebsaggregate in geeigneter 'weiße zu steuern. Diese beiden Faktoren führen dazu, daß ein derartiges oystem sehr hohe Kosten verursacht.

Außerdem spricht ein dystem mit Außenbord-Antriebsasgregaten nur langsam an, da eine gewisse Zeit dafür benötigt wixxL, ein Außenbord-Antriebsaggregat zu drehen. Ferner führt die Notwendigkeit, die verschiedenen Verlagerungssignale vektoriell zu kombinieren, damit man geeignete Signale zum Steuern der Antriebsaggregate erhält, zu einer erheblich komplizierteren

909812/0638

j- V- ■■■>:'.■· '. .

Konstruktxon des Steuersystems, so daß die Zuverlässigkeit dee Systems beeinträchtigt wird.

Ein Ziel der Erfindung besteht nunmehr darin, ein einfach.es und verhältnismäßig billiges. System vorzusehen, mittels dessen ein Wasserfahrzeug in einer bestimmten Position gehalten %erden kann.

V !Eine gepäß der Erfindung ausgebildete Einrichtung umfaßt

mehrere auf dem Fahrzeug ortsfest angeordnete Antriebsaggregate

- ■'■■<■ "■■·■? ⁱ " ■

kanter EinschlHiß von mindestens zwei Antriebsaggregaten ι die so angeordnet sind, daß sie das Fahrzeug längs seiner Drehachse (sway axis) angetrieben werden kann, wobei diese Antriebsaggregate in einem Abstand vom PrehungsMittelpunkt des Fahrzeuge so angeordnet sind, daß sie ein Kräftepaar bzw» ein Drehmoment um den Drehungsmittelpunkt erzeugen können, ferner mindestens einAntriebsaggregat, das so angeordnet*ist, daß es das Fahrzeug längs seiner Schlingerachse (surge axis) antreiben kann, weiterhin Positionsfühlmittel, die auf dem fahrzeug angeordnet und geeignet sind, die Verlagerung des Fahrzeugs gegenüber der gewünschten Position' in zwei einen Winkel einschließenden Ebenen zu messen und die gemessenen Verlagerungen in damit in . Beziehung stehende Signale bzw. Größen zu verwandeln, die längs der Schlingerachse und der Drehachse gerichtet sind, einen Stampfbev?egungsregler, der mit den Positionafuhlmitteln verbunden ist, um die die Verlagerung längs der Schlingerach.se repräsentierende Größe mit einem eingestellten Wert zu vergleichen und . ein Korrektursignal zu erzeugen, Steuermittel für das längsvor-

, die sowohl mit der Einrichtung zum Regeln der

^uii^; als auch i»it den in der Längsrichtung wirkenden 909812/0538

31318 - _{1iU28 8Ü7}

Antriebsaggre jut verbunden sind und dazu dienen, das Langsanti'iebsa[jü^reG^a"t i-¹¹ ^bWüigijkeit von dew Ivorrektursignal zu steuern, einen Dre^bewe^-ungsregler, der mit den Jrositionsfühlmitteln verbundeu ist, um die die Verlagerung längs der Drehoder ocl'lingerachse repräsentierende G-röße r:it einem eingestellten .»ert zu vergleichen und ein Lorrektursignal zu erzeugen» auf dem JJ'&'i-rreug, angeordnete üierungs-Fiihleinrichtung zum Messen der Kursriciitung des Fahrzeugs und zum Umwandeln der gemessenen G-ierung in eine dazu in Beziehung stehende ü-röße, einen ü-ierun^sregler, der mit den G-ierungsf:ihlmitteln verbunden ist, um die die uemessene uierung re;präsentierende G-röße mit einem eingestellten .Vert zu vergleichen und ein G-ierun^skorrektorsJgnal zu erzeugen, erste üurnmierüngsmittel, die mit den Einrichtungen zum Hegeln der Drehung und der liierung verbunden und geeignet sind, die Drehungs- und G-ierungB-Korrektursignale zu addieren und ein erstes kombiniertes Drehungsund Grierungs-Korrektursignal zu erzeugen, ferner zx^eite oummierungsmittel, die mit den Mitteln zum liege In der Drehung und der Vierung verbunden und geeignet.sind, das Gierun^skorrektursignal von dem Drehuncs'correktursignal abzuziehen und ein zweites kombiniertes ürehungs- und G-ierungskorrektursignal zu erzeugen, sowie erste Steuermittel für die Drehungsantriebsaggregate, die mit den ersten »aummierungsmitteln und einem der beiden Drehun, ^antriebsaggregate verbunden sind, um dieses Antriebsaggregat in Abhängigkeit von dem ersten kombinierten Drehungs- und Grierungs-Korrektursignal zu steuern, und schließlich wzeite Mittel zum Steuern eines Dreliungsantriebsaggre^ats, die mit den zweiten Summierungsmitteln und dem andc-ren Dre/un^.santriebs-

909812/0538

1A-28 807

aggregat verbunden sind, um dieses Antriebsaggregat in Abhängigkeit von dein zweiten kombinierten Drehungs- und Giorun^skorrektursignal zu .steuern.

Das erfindungsgemüße Verfahren umfaßt Iv annahmen, um die Position des Fahrzeugs gegenüber der gewünschten Position längs der drei Hauptachsen des Fahrzeugs zu ermitteln, um eine 3c"oub- oder Vortriebskraft längs der L"n>;s- oder ochlin^er— achse des Fahrzeugs zu erzeugen, die den Unterschied zwischen der ermittelten Position und der gewünschten Position entlang der oc':lingerachse proportional ist, ferner um eineji Antriebskraft lungs der Drehachse an zwei Punkten zu erzeugen, die von der Drehachse des Fahrzeugs jeweils durch einen .abstand getrennt sind, wobei die insgesamt längs der JJreüachsß erzeugte ochubkraft proportional zum Unterschied zwischen der ernittelten Position und der gewünschten Position 1".λ s der Drehachse ist, sowie um ein Kräftepaar zu erzeugen, das um den JDrebxua^srdttelpunkt des Fahrzeugs wirkt und proportional zum unterscaied zwischen der ermittelten ü-ierungsposition des J'a rzeu_os und der gewünschten Gierungsposition ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hemd scb.ematischer Zeichnungen .an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein V/asserfaiirzeU;-., das Kit ü.nt;riebsag^r.-regaten ausgerüstet ist, die in Hichtung der schiffslängsachse bzw. quer dazu zur wirkung gebracht werden können.

Fig. 2 zeigt in i'orm eines Bockdiagraws ein erfindungsgemäßes System zum steuern der in Fig. 1 dargestellten Antriebsaggregate.

9098 12/0538

F::g_o 3 zeigt als graphische Darstellung die lineareι;Beziehung zwischen dem äpannu:i;jssigi.ial, das durch die Mittel zum oteuern der Antriebsaggregate erzeugt wird, und der Schubkraft, die durch die Drehung der ϊ-ropeller erzeugt wird.

In -ö'ig. 1 erlceimt man ein schwimmendes Bohrfahrzeug 10, das in einem u-ewässer 12 sc.-rwire-t.. .auf dem Jö'ahrzeug 10 ist ein

• Bohrturm IJ angeordnet. Das Bohrfai rzeug 10 muß in seiner -tosition oberhalb eines unter der wasseroberfläche liegenden Bolirlochkopfes 14 gehalten werden, der auf dem Boden des Gewässers 12 angeordnet ist. iiwar zei^t I¹Ig₀ 1 ein ji'ahr:;eug 10 inii'orm eines schwimmenden Bohrfahrzeugs, doch sei bemerkt, daß ran auch fahrzeuge anderer Bauart -.tit Hilfe des erfindungsge-T-u:lßeri Ostens in einer bestimmten x-osition halten kann. Dies gilt z.3. für ein Ve rries sunge sf ahr zeug, das über einer festen

-Position geL?.ite;.i -r^rden muß, oder f'.'-r ein i'-;hrzeug, das sich lrngs eines f"3.^cjten 1-Jurses bf«-e_en soll, vobei die Position, eines solchen Jt.hrzeugB eber.i\ills mit cilf e des erfindungsgei'&.ßen oystemo :£'est;;elegt v/erden I-.:ai',.n.

Das i'a- raeug IG ist rr.it einem lia ptarrnriebsaggre^at ausgerüstet, das eine üciffschraube 15 umfaßt, die nahe dem Heck des Fahrzeugs aiigecrdne.t ist. die ochixfschraube l'f würde iior-T.alsrweise auf der Längsachse des !''"ahrzeu ,s augeox-d/xet sein, > um eine Tortr-iobs".raft zu erzeu_uen, die län?;s der Schlingeroder Län_osacfcse des l^-^rzeugs 10 zur .«irkun^ kon--1. i'iir die ^vreclre der Iir findung mu2 das .:.-auptantrie'bsa^^re_iliat des Fc.hri;eugs IG so ausgebildet; sein, daß die Drehzahl der ^c':raube 15 sci-nell und die .ochraube außerdem schnell umgesteuert -.verden

kann. Diese l'Orderurigen werden durch versclicdene jjc.uarten von

909812/0538

©AD

Wl"

H31318

dü7

Antriebsaggregaten erfillt, z.b. duvc¹ elektrische Aircriebs-&L.cremate, rfenn die .ichraube IJ? z.B. durc~> einen ■-rleic'i'..3tro'.·!- motor eingetrieben v:irü, kai..n nan ccivoll die !Drehzahl als auch die ürel-riclituii^· der Schraube leicht dcdurcj rr-^elii, de J? man die Felderregung des .-..otors entsprechend re.-elt.

Ferner ist des '^'e.rvzexij 10 mit zv/ei zus'Itslichen üiitriebsa{ .^'re^aten 16 und 17 aus^ej^visteb, deren «.chsen ortsfest angeordnet sind, vrobei sich die Aclisen dieser Antriebsaggregate l^arallel mit der ÖtiTapf- oder ^neraci-.se des i'a'irzeups lü er-.strecken. Das Antriebaac^rc.:at 16 ist na-^.e dein Bug des Fahrzeugs angeordnet, während das Antriebsaggregat 17 nahe dem Heck angeordnet ist. creme/; Fj. 1 sind die beiden Antriebsasgre^ate 16 lind 17 in kreisrunden öffnungen 18 und 19 im Ivörper des Fahrzeugs lü. an^eordiiet. JJ: e kreisrunden Lffnunjen nühden auf beiden Seitgji des öcbi.ffskörpers, so da'i die iüitriebsa,^_jre£ate 16 und 17 eine ochubkr-af t In der ^-ixien oder andere:i Lichtung erzeugen können} u:o die wirlnojurichtun , der Schubkraft /umzukebren, ist es nur orfordci-lica, die Drearichtun; der ochrauben 16 und 17 umzukehren, -»aich die Antriebsa grejate 16 und 17 werden vorzugsweise ^nit r^ilfe eii-es motors angetrieben-._t dessen Dreiizahl leicht geändert wex*den kann, -and bei dem es möglich ist, die Drehrichtuiig umzukehren. Als Antriebsmittel für die Öc3 rauben 16 und 17 ste- on verschiedene ,iauvrten elektrischer Abtriebs zur Verfüg ::j, bei denen i-..ittel vorgesehen sind, .um SO-VO¹Il. die Drehzahl zu ro ein als auch die Dre·_r ■ chtun_o: zu besti ren. Zv/ar zcijt Fi.;;. 1 Antriebsaggregate 16 und 17, die in ien ivörpor clez -'''·..' riteu s 10 eingebe¹ t sind, doch könnte nan d'e ..nt^:'.eosa::/re ;:~te auch unter dem -⁰Oden des öcM.ffskörpers aij >ϊ± ei,. Die ei:i:r.ije Förde run-:, der die Antriebsaggregate 16 und

909812/05 38

17 entsprechen, müssen, besteht darin, daß ihre Achsen gegenüber dem Fahrzeug festliegen, und daß ihre Achsen !parallel zur Querachse des Fahrzeugs 10 verlaufen. Zwar zeigt Fin·. I . Antriebsa^gregate mit schiffschrauben 15, 16 und 17, doch sei . bemerkt, daß man anstelle dieser A gregate auch hydraulisch wirkende Düsen vor sei:· en könnte.

Die Position des Fahrzeugs 10 wird mit Hilfe eines Neigungsmessers 20 der i-ende !bauart gemessen, der die v/inkelauslenkung einer Leine 21 gegenüber der Längsachse und der Querachse des Fahrzeugs 10 mißt. Die Leine 21 erstreckt sich von dem Fahrzeug 10 aus zu einem Anker 22, der in einer bekannten Position gegenüber dem Unterwasser-Bohrlochkopf 14- angeordnet ist. Die Leine 21 ist an einer auf dem Fahrzeug 10 befindlichen Winde 25 befestigt. Die Winde 23 soll so ausgebildet sein, daß sie es ermöglicht, die Leine 21 stets gleichmäßig gespannt zu halten.

In .Fig. 2 ist in Form eines Bo-ekdiagramms ein System zum Steuern der Antriebsaggregate I5, 16 und I7 nach Fig. 1 dargestellt. Die in Fig. 2 gezeigte Schaltung umfaßt mehrere Prozessregler, Diese Regler sollen mit regelbarer Verstärkung (gain rate) arbeiten und so zusammenwirken (integral action), daß sie ein üusgangssignal liefern, das in Beziehung zur Differenz zwischen zwei Eingangssignalen Steht. Ferner soll es sich bei den Heglern um Verstärker der Vierquadranten-Bauart handeln, denn sie sollen sowohl positive als auch negative Ausgangesignale in Abhängigkeit von mehreren Jü.nganc'ssignalen sowie von deren Größe liefern.

Die .Bewegung des Fahrzeugs 10 nachFigo 1 entlang der LL-'pfs

909812/0538

H31318

achse wird mit Hilfe eines Längsbewegungsgebers 30 nachgewiesen, Gemäß !Fig. 2 handelt es sich bei dem Läiigsbev/egungsgeber 30 um ein Potentiometer, dessen eines lilnde bei 33 geerdet ist, während das andere Ende des Potentiometers mit der positiven Klemme einer Batterie 36 verbanden ist. Die negative KJLenme der Batterie 36 ist bei 37 geerdet. Der schleifkontakt 40 des Potentiometers 30 wird normalerweise durch den ;:ⁱit einem Pendel arbeitenden ri'eigungsmeseer 20 gesteuert, damit das Potentiometer 30 genau die Winkellage der- J. eine 21 n:-.c1i Ii¹J..'_.. 1 gegenüber der Längsachse des i'¹?.; .rzeugs 10 anzeigt. Die Verlagerung der Leine 21 entlang der Querachse wird durch ein lotantioineter 31 nachgewiesen, dessen ochleifkontalrb 41 durch das gleiche Pendel gesteuert worden kann., '.«eic':es· den schleifkontakt 4u des ioteutioTiieters $u betätigt. Die Kurs- oder •jicrmi'_,srJ.chtung des Fahrzeugs wird mit :.,ilfe sines (jicrun -sgebers in ]?orm eines Potentiometers 32 nacLigcvc ese .i. Der OC).leifkontakt 42 des üier^ingsgeber-Potentiometers 32 kann durch einen Kreiselkompaß oder eine ä.inliche Vorrichtung gesteuert werden, mitteis deren die iuirsrichtung des Fahrzeugs festgestellt werden kann. Anstelle des J-ebers 3?- J^rann man auch andere Anordnungen benutzen, dj.e elejr.tr:".sehe o.i.gnale erzeugen, welche die Kursric'" bung oes ji'a'.¹ rzeugs 10 wiedergeben oder anzeigen. V/enn Signale anderer Art benutzt v/erden, kann es natürlich erforderlich sein, die übrigen l'^ile der oteuersciHaltungen etwas abzuändern, damit sie diese ioignale verarbeiten können.

Der LUngsbewegungsgeber bzw. das Potentiometer 30 ist mit einem Prozessregler 43 verbunden. Dem Prozessregler 43

wird auch ein Signal 44 zügefahrt, das die gewünschte Position

9098 12/0538 __ „ .

.ίο- U31318

A-28 807

des Fahrzeugs entlang der Längsachse repräsentiert. Das signal 44 wird dem regier an dem eingestellten Punkt des Reglers 43 zugeführt. Der i-iegier 43 liefert ein oignal, das an seiner \\

Klemme 45 erscheint und inBesiehung zu dem Unterschied steht, der zwischen der tatsächlichen i-osition, die durch das oignal des i-otentioroeters JG repräsentiert v.-ird, und der gewünschten rosition vorfanden ist, die durch den' eingestellten tunkt 44 repräsentiert *vird. Der i-rosessregier 43 soll mit einer x'tMckstellwirkiui^ arbeiten, uia das zeitabhängige Λ..: sprechen des i-rozessreglers zu regeln, da^it Unterschiede zwischen den beiden jiingangsF.ii xir.len durci' eine Korrektur berücksichtigt r^rerden köxiuen. Die Lie- ^e 45 des xieglers 43 ist mit einer katorstouereiirL-ici bung 46 verbuacie.n, die .-.".rexT'-e Lts "iber -eioe Jleitun . 4'7 ;:iit einem'. auy tar trieb si: oi;or 4G zubi zutreiben c.er ocl'raube 15 V'^j.\-bmideii ist. uie - .otorsteuereiij.ric"-.ⁱ.t^:jm;_;, 4";" ist so ausgebildet, o.ei·! c±e das oi ;nal des rroseocregiers 43 verav-l)'--iten und den . auptantr: sos: oior 43 so steuern aira, daß eine recultiereiic'.e ociiMbi^raft ei-.-seu.jt wird, die in einer direl:ten i^ezie^ang zu dem von dem xro^e'^'-regle:-= 43 abgegebenen oi.^ual steht. Die Ivor.stT'ü>tiojj. der ..otorsteuerei^riciituiig 46 rict.-tet sich nach der ^au.art do 3 A.utrvisos.s.o^c r 43. ,/erden u-1 eichst ro.: itiiot^rs:! verv/vr.ict, um d^e jchraubon aiiaut.vei^cn, kann .^„.i als ^otorsteuereiaric ..tuug 45 ein -.-er^:At verwenden, das den .^i-reger- ■ strum regelt, dor der ^'eidv/icl;lun_ des -*^;.v.triebs:f.otors 4G su^ef'-lhrt Y/xrd. D g i. otursteusreinric -tuug 46 soll nicht nux¹ die citl'.rke des aufführten otroj-s, sondern auch seine lolarität re...eln. Das ^usgan ssi ,nal des l-rozessreglers 43 kann ein positives oder ein negatives ^usgai\vssigiial sein, was sich Jexveils nach der j-olarit^.t der Eiiigangssig^ale richtet, Lit anderen

9098 12/0538

1A-23 807·

V/orten, das_; Ausgangscljnal des Prozessregler·.^ M-Z kann so einge stellt werden, daß es die gleiche Polarität -iat de der erforäerlic" c i/x-rebersi-ro^ f'r don j^ntriebsraotor 48. Außerdem weist die i. otorsteuerei -iriciitunj 43 einen nil^an;;; 50 auf, der eine ¹¹It der ixand zu betätigende Ki'.irichtun^ zuji Steuern des Antriebsaggregate 15 reor",oe tiert. Die mit der "..-.and au betätigende Einrichtung 5 ο würde es ermöglichen, das Aiitriebsaii'3re[i,at l'it der dv.nä. zu steuern·, und in diesem !"'alle vnirde es natürlich erforderlich soin, den Prozessregler 43 z.B. Fi^. 2 mit Hilfe eines oclialters $1 ab aus C !.alten.

Aus der vorstehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen ijyste.nts zum öteuern des Lä:agsantriebsa[_,,;;reGats 1;· is·; ersic: tlicli, daß das «ii^nal, das die i-osition des Faliraeu^s IO entlang der Längsachse rex)räsentiert, zuerst Kit der ^ew'-nschten Position des Fahraeu';s entlang sein ei· Längsachse verglichen wird; dies geschieht r-dt Iiilfe des Irozessreglers 45, der ein auf die LiVi^saohse bezogenes lvorrektursignal erzeugt, öomit erfolgt die i/rzeugimi; des auf die Längsachse bezogenen Eorrektursi;;.'als völlig unabhängig von der fcJc^altung, mittels deren der Antriebs otor gesteuert wird. Auf ähnliche weise bewirkt der Pro z 3 es reeler 45 eine Jesc" v;indi^keitsreyelun[j und Hückstellvor^i'-nge, um ein empfindliches System zu bilden, das schwingungsfrei arbeitet.

Der 'äeber 51 dient dazu, die Verlagerung des Fahrzeugs lä.-.ja der ^ueraclise des tfahrzeugs zu Messen. Der Schleifkontakt | 41 des der i^ueraci.ee zugeordneten Potentiometers 51 ist mit eiucn Prozessregler 6w verbunden, dem auch ein Signal 61 zugeführt wird, das die gewünschte Position des x'rl.rzeugs längs sei-

909812/0538 _

ner Querachse repräsentiert. Der Prozessregler 60 vergleicht das Signal des Potentiometers 31 mit dem Signal 61 und erzeugt ein auf die Querachse bezogenes Korrektursignal. Der Prozessregler 60 ist mit zwei Funktionsverstärkern 68 und 65 verbunden· Das Gierungspotentiometer 32 ist an einen Prozessregler 70 angeschlossen, dem auch ein Einstellpunktsignal 71 zugeführt wird, das die gewünschte Kurz- oder ^ierungsrichtung des Fahrzeugs 10 nach Fig. 1 repräsentiert. Der Prozessregler 70 vergleicht das Signal dee Potentiometers 32 mit dem Signal fl und erzeugt ein Kurekorrektursignal. Der Prozessregler 70 ist mit den beiden Fuiiktionsverstärkern 68 und 63 verbunden* Der Funktionsverstärker 68 iet so ausgebildet, daß er ein Auegangssignal liefert, das den Unterschied zwischen den Signalen des Prozessregler 60 und des Prozessreglers 70 repräsentiert, während der funktioneverstärker 63 ein Ausgangesignal liefert, das die Summe der Signale der beiden Prozessregler 60 und 70 wiedergibt. Per Funktionsverstärker 68 ist mit dem Motoreteuerstromkreis 66 verbunden, an&en der Antriebsmotor 67 angeschlossen ist. Bei dem Antriebsmotor 67 handelt es eich um den Motor zum Antreiben der in Fig. 1 gezeigten Schraube 16. Ferner ist vorgesehen, daß ein Eingangssignale 62 zugeführt werden kann, um die Steuerung der Antriebsaggregate 16 und 17 in Bezug auf die Querachse au ermöglichen. Wird mit dem Hand- «teuersignal 62 gearbeitet, wird der Prozessregler 60 mit Hilfe eines"Schalters 69 abgeschaltet.

Der Funktionsverstärker 63 ist mit einer Motorsteuereinrichtung 74- verbunden, an die ein Antriebsmotor 75 für das hintere Querantriebsaggregat 17 nach Fig. 1 angeschlossen ist.

Ein Eingangssignal 72, das eine Handsteuerung der Antriebsag^re-

909812/0538

-13- U 31318 ^{1JU28 8}°7

gate 16 und 17 ermöglicht, kann ebenfalls zugeführt werden. Wenn der Kurs bzw. die ü-ierun^sstellunG des Fahrzeugs i'it der Hand geregelt werden soll, wird der Prozessregler 70 mit Hilfe . eines Behälter 73 abgeschaltet. Die Signale 62 und 72 für die Handsteuerung in Bezug auf die Querachse bzw. für den Kurs oder die Gierun_osstellung v/erden den ]funktionsverst"rkern 68 und 63 zugeführt.

Die Prozessregler 43, 60 und 70 liefern Ausgangssignale, bei denen es sich um eine negative oder eine positive Spannung handelt, wobei die Polarität des Signals die .Richtung angibt, in der der Antriebsmotor umlaufen muß, während die Größe des Signals die Drehzahl bestimmt, mit der der iviOtor arbeiten muß. Somit ist es auf einfache Weise möglich, das Ausgangssignal der Prozessregler zu benutzen, um eine kotorsteuereinrichtung zu verstellen und so denStrom zu regeln, der den Feldwicklungen der Antriebsmotoren zugeführt wird. Wie weiter oben erläutert, ist es-bei der Verwendung von Gleichstrommotoren als Antriebsmotoren möglich, sowohl die Drehzahl als auch die Drehrichtung der Motoren dadurch zu regeln, daß man die Felderregungsströme entsprechend regelt. Die Beziehung zwischen den Ausgangsspannungssi&nalen der iunktionsverstärker und der Drehzahl und Drehrichtung der Antriebsmotoren ist in ΐ^Λΐ£. 5> dargestellt. In Fi^. bezeichnet die Größe -T die bei einer Drehrichtung erzeugte Schubkraft, während +T die bei der entgegengesetzten Drehrichtung erzeugte schubkraft γ/iedergibt. Auf der waagerechten Achse sind die Ausgangsspaiinun^ssigiiale V des xrozesr-re^lers aufgetragen, und man erkennt, daß die Beziehung zwischen den Ausgangsspannungssignalen und der öcliubkraft der Antriebsmotoren im wesentlichen linear ist. Somit ermöglicht das erfindungs-

909812/0538

gemäße Steuersystem eine zügige Steuerung, bei der es möglich ist, von einer maximalen Schubkraft in einer bestimmten Biohtung über den Schubkraftwert lull auf eine maximale Sohub -.-kraft in der entgegengesetzten Richtung überzugehen, ohne daß hierbei eine Unterbrechung eintritt, und wobei dieser Vorgang nur eine minimale Zeit in .Anspruch nimmt.

Patentansprüche;
909812/0538

2A ORIGINAL

Claims (5)

1. I- · PATENTANSPRÜCHE

   1, Einrichtung zum Festlegen der Position eines WasserfahrEtugB, gekennzeichnet' durch mehrere in da's Fahrzeug ortsfest eingebaute Antriebsaggregate unter Einschluß von mindestens zwei quer zur Fahrzeugläiigsachse wirkenden Antriebsaggregat^n, die so angeordnet sind, daß sie das-Fahrzeug entlang seiner Querachse antreiben können, wobei diese I Antriebsaggregate {jeweils in einem Abstand _von &_em Drehungs-I Mittelpunkt des Fahrzeugs angeordnet sind, so daß sie ein um ρ den Drehungsmittelpunkt wirkendes Kjpäftepaar aufbringen können,

   I sowie unter Einschluß mindestens ein^a in Richtung der Fahrzeug-1 Jtängsaohse wirksamen Antriebsaggregate, das eo angeordnet ist, I daß es das Fahrzeug entlang seiner Längsachse antreiben kann, I ferner durch Positionsfühlmittel, die auf dem Fahrzeug angeln ordnet und geeignet sind, die Verlagerung des Fahrzeugs gegenüber der gewünschten Position in ewei unter einem Winkel zueinander verlaufenden Ebenen zu messen und die gernessenenVer-I lagerungswerte in i.Ießfjrößen bzw. Signal» zu verwandeln, die auf I die Längsachse bzw. die Querachse des Fahrzeugs bezogen sind, \ einen Längsantriebsregler, der mit den Positionsfühlmitteln ; verbunden ist, und dazu dient, das die-Verlagerung entlang der

   Langsachse repräsentierende Signal mit-einem eingestellten ; tfert zu vergleichen und ein auf die Längsachse bezogendes Korrek- ; tursignal zu erzeugen, Steuermittel für dae Liingsantriebsaggref J.at, die nit der !steuereinrichtung für das Längsantriebsaggre-I r;at und dem L.vn^sa itriebsaggregat verbunden sind, um das Längs-I aatriebsa^greijat in Abhän^i -,keit von dem Iiängeantriebs-Korrekturi si_oi,al zu steuern, eiae der Querachse des Falirzeugs zugeordnete

   909812/0S38

   'Steuereinrichtung., die rait den Positionsfühlmitteln verbunden ist und dazu dient, das die Verlagerung des Fahrzeugs längs der Querachse repräsentierende Signal mit einem eingestellten . V<ert zu vergleichen und ein auf die Querachse bezogenes Korrektursignal zu erzeugen, auf dem Fahrzeug angeordnete Mittel zum Fühlen des Kuihss bzw. der ülerungsstellung, die geeignet sind, den Kurs des Fahrzeugs zu messen und die gemessene Gierungsstellung in ein dazu in Beziehung stehendes Signal zu verwandeln, eine Gierun^sregeleinrichtung, die mit den Gierungsfühlmitteln verbunden ist und dazu dient, das "die gemessene •Gierungsstellung repräsentierende Signal mit einem eingestellten Wert zu vergleichen und ein Gierungskorrektureignal zu erzeugen, erste Summieruiigsmittel, die mit den Querachsen- und Gierungsregel einrichtungen verbunden und geeignet sind, die Querachsen- und Gieimngs-Korrektursignale zu addieren und ein erstes kombinierte sQuerachsen- und Gierungs-Korrektursignal zu erzeugen, zweite Summierungsmittel, die mit den Querachsen- und Gierurißssteuereinrichtunfen verbunden und geeignet sind, das Gierungskorrektursigaaal von dem. Querachs.en-Korrektursignal abzuziehen und ein zweites kombiniertes Querachsen-"und Gierungskorrektursignal zu erzeugen, erste Mittel zum Steuern der ^uerantriebsaggregate, die mit den ersten Summierungsmitteln und einem der Querantriebsaggregate verbunden sind, um dieses Antriebsaggregat in Abhängigkeit von dem ersten kombinierten ^ueraclisen- und Gierungs-Korrektursignal zu steuern, sowie zweite Iiittel zum,Steuern der Querantriebsaggregate, die mit den zweiten Summierungsmitteln und dem anderen .uerantriebsaggregat verbunden sind, um dieses Antriebsaggregat in Abhängigkeit von dem zweiten kombinierten ^ueracLsen— und ^:Jierun-,s-Korrelrtur- >.u steuern.

   909812/0538 ^ - ~- »

   ziAD ORIGINAL

   -17- ' 4 3 j 3 1 8 ϊα-28
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Längsantriebsar.gregat nahe dem Heck des Fahrzeugs angeordnet ist, daß die Drehachse des Längsantrieb saggregats mit der Lär.gsachse des Fahrzeugs zusammenfällt, daß die ^ueranOriebsaggregate nahe dem Bug bzw. dem Heck des Fahrzeugs angeordnet sind, und daß die l>re laciisen der ^uerantriebsaggregate parallel zur Querachse des Faor^eugs verlaufen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebsaggregate mit Propellern ausgerüstet sind, die sich um ortsfeste Achsen drehen, wobei sowohl die Drehzahl als auch die Drelii'-icltung der Propeller regelbar ist. .
4. 4. Einrichtunri nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Positionsfühlmittel die Verlagerung des Fahrzeugs gegenüber dor gewünschten Position in zwei ebenen messen, die sich in Kichtung der Sjängsac. se bzw. der ^uerachse des Fahrzeugs erstrecken.
5. 5. Verfahren, um ein -,lasserfahrzeug-■ auf einer gewünschten iosition zu licit en, dadurch gekennzeichnet , daß die Position des Fahrzeugs gegenüber der gewUrisc iten losition bezogen auf die Längsachse, die Querachse und die ^iierunjsachse des Fahrzeugs ermittelt wird, da£ eine schubkraft entlang der Längsachse des Fahrzeugs erzeugt wird, die XH>X)ortio.ual zum Unterschied zwischen der nachgewäesenen Position und der gewünschten Position entlang der Längsachse ist, daß eine «schubkraft lan ,s der Querachse an zwei Punkten erzeugt wird,

   909812/0538 ^

   die von dem Drehungamittelpunkt des Fahrzeugs jeweils durch einen Abstand getrennt sind, wobei die insgesamt längs der Querachse erzeugte Schubkraft proportional zum Unterschied zwischen der nachgewiesenen Position und der gewünschten Po-* sition längs der .,-uerachse ist, und daß auf das fahrzeug ein um dessen Drehungsmittelpunkt wirksames Kräftepaar aufgebracht wird, das dem unterschied zwischen der nachgewiesenen G-ierungs- s stellung des i'abi'zeugs und der gewünschten tiierungssteilung proportional ist."

   9098 12/05 38