DE1756473C - Anordnung zur selbsttätigen Drehzahl regelung von Schiffsantriebsmaschinen in Abhängigkeit von der Fahrwassertiefe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zwr selbst- wd dem TaktimpwlsgeneratPF vorzugsweise ein

tätigen Drehzahlregelung von Schiffsantriebsmaschi- JFqnktiansumfarmer vorgesehen,

pen in Abhängigkeit van der Fahrwassertiefe, Sie Zwischen dem Echolot und dem Relaisverstarker

kann eingesetzt werden, um bei beschränkten Fahr- ist ein spezieller Umschalter zwr Herabsetzung der

wassertiefen optimale Schiffsgeschwindigkeiten zu 5 Antriebsleistung des Schiffes bei extrem niedrigen

erreichen. Dabei ist unter der optimalen Geschwin- Wassertiefen vorgesehen,

digkeit diejenige Geschwindigkeit zu verstehen, bei Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausfüh-

der ein wirtschaftlich optimaler Ablauf des Güter- rungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung

transportes gewährleistet ist, " näher erläutert.

Es ist eine Anordnung zur Drehzahlregelung von io "-. Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild einer er-Schiffsantriebsmaschinen in Abhängigkeit von der findungsgemäßsn Anordnung zur selbsttätigen Dreh-Fahrwassertiefe bekannt, bei der ein Echolot an zugregelung einer Schiffsantriebsmaschine,
einem Funktionsumformer angeschlossen ist, dem die ' Eine Anordnung zur selbsttätigen Drehzahlregeerforderliche Gesetzmäßigkeit zwischen der Fahr- lung einer Schiffsantriebsmaschine in Abhängigkeit wassertiefe und der Drehzahl der Schiffsantriebs- 15 yon der mit einem Echolot gemessenen Fahrwassermaschine eingegeben ist. Die so errechnete Führungs- tiefe enthält ein die Fahrwassertiefe erfassendes-Echogröße gelangt üb*.- ein Additionsglied und einen lot 2, ein Additionsglied 3, einen Relaisverstärker 4 Relaisverstärker an einen Stellmotor, der den Soll- und einen Stellmotor 5 zur Sollwerteinstellung der wert für die Drehzahl des Hauptmotors verstellt. Der Drehzahl der Schiffsantriebsmaschine. Zwischen dem Istwert der Drehzahl wird von einem Tachogenerator 20. Echolot 2 und dem Additionsglied 3 liegt ein Fumcerfaßt und über eine Rückführung auf das Additions- tionsumformer 6. Der Verstärker 4 und der Stellglied gegeben (s. beispielsweise das Buch » Sistemij motor 5 haben eine gemeinsame Rückführung, in der avlomaticeskogo sudovozdenija na rekach« von ein Tachogenerator 7 liegt, der die Drehzahl des A. Cernich, Verlag der Akademie der Wissen- Hauptmotors mißt. Die Regelanordnung enthält dar schäften der UdSSR, Ausgabe 1963, S. 1 bis 46). 25 über hinaus zwischen dem Echolot 2 und dem Addi-

Diese bekannte Regelanordnung bewirkt jedoch tionsglied 3 ein Rechenglied 8 zur Extrapolation der

keine optimale Geschwindigkeit des Schiffes, da der Bodenneigung und zwischen dem Additionsglied 3

jeweils vorgegebene ueschwindigkeilssollweit infolge und dem Extrapolator 8 einen Maßstabsumwandler 9.

beträchtlicher Signalverzögt" rungei im Regelkreis Der Extrapolator 8 weist ein Additionsglied 10

durch die endliche Stellgeschwindigkeit des Stell- 30 und Speicherzellen Ii', 11" ... ll^m zur Speicherung

motors und die Massenträgheit des Schiffskörpers erst der vorhergehenden Fahrwassertiefenwerte auf. Die

mit beträchtlicher Zeitverzögerung oder überhaupt Speicherzellen liegen über Umformer 12', 12" .. . 12"'

nicht erreicht wird. Darüber hinaus kann die und 13', 13" .. . 13^m zum Formieren von Extrapola-

Maschine in besonders flachen Gewässern, in denen tionskoetfizienten am Additionsglied 10. Die Ein-

der Abstand zwischen dem Schiffsboden und dem 35 speicherung der momentanen Fahr-vRssertiefenwerte

Grund nur 10 cm beträgt und das Echolot infolge wird von einem Zähler 14 bewirkt, der über einen

Aufwühlung des Bodenschlamms versagt, durch die Umformer 15 und einen Verstärker 16 ebenfalls am

bekannte Regelanordnung fälschlicherweise auf eine Additionsglied 10 liegt. Die Speicherzellen 11', 11"

zu hohe Drehzahl gebracht werden. .. . ll^m und der Zähler 14 sind über Torschaltungen

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 40 17', 17" . . 17^m in Reihe miteinander verbunden. Die

Anordnung zur selbsttätigen Drehzahlregelung von Tore sind als logische UND-Glieder "umgebildet.

Schiffsantriebsmaschinen anzugeben, die eine Dreh- Der Bodenneigungsextrapolator ist also auswzStan-

zahlregelung nach vorausbestimmten Fahrwasser- dardbausteinen aufgebaut, von denen jeder eine

tiefenwerten ermöglicht und eine Drehzahlerhöhung Speicherzelle, einen Umformer und einen Verstärker

in gefährlich flachen Gewässern vermeidet. 45 enthält. Er ermöglicht eine Vorausbestimmung der

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung zur nachfolgenden Fahrwassertiefen durch Auswertung selbsttätigen Drehzahlregelung einer Schiffsantriebs- der m einzelnen vorhergehenden Werte,
maschine in Abhängigkeit von der mit einem Echo- Der Extrapolator 8 weist ferner einen Taktimpulslot gemessenen Fahrwassertiefe, das über ein Addi- generator 18 auf. Die Folgefrequenz der Steuertionsglied und einen Relaisverstärker mit einem Stell- 50 impulse wird von einem Funktionsumformer 19 bemotor verbunden ist, erfindungsgemäß dadurch ge- stimmt, der dem Echolot 2 nachgeschaltet ist.
löst, daß zur stochastischen Vorausbestimmung der Das Additionsglied 10 liegt über dem Meßstabskommenden Fahrwassertiefen dem Echolot ein umwandler 9 am Eingang des Additionsgliedes 3.
Bodenncigjngsextrapolator nachgeschaltet ist und Die Regelanordnung besitzt weiter einen speziellen daß zwischen dem Extrapolator und dem Additions- 55 Umschalter 20, der bei extrem kleinen Fahrwasserglied ein Maßstabsumwandler vorgesehen ist. tiefen eine Herabsetzung der Antriebsleistung des

Der Bodenneigungsextrapolator enthält vorteilhaft Schiffes bewirkt, Der spezielle Umschalter liegt zwi-

ein Additionsglied, Speicherzellen zur Speicherung sehen dem Echolot 2 und dem Verstärker 4.

der vorhergehenden Fahrwassertiefenwerte mit Ver- Die Regelanordnung hat folgende Wirkungsweise:

stärkern zur Formierung der Extrapolatiönskoeffi- 60 Das Echolot 2 erfaßt ununterbrochen die Fahrwasser-

zienteii und einen an den Speicherzellen liegenden tiefe h und formt sie in eine elektrische Größe um,

Taktimpulsgenerator, wobei die Speicherzellen und die dem momentanen Wert der Fahrwassertiefe

die Verstärker Reihenschaltungen aus je einer proportional ist.

Speicherzelle und einem Verstärker bilden, die Die elektrische Ausgangsgröße des Echolots wird

alle parallel am Eingang des Additionsgliedes 65 im Funktionsumformer 6 in eineti Sollwert der Dreh*

liegen, zahl umgeformt, der auf einen Eingang des Additions-

Zur Änderung der Taktfrequenz in Abhängigkeit gliedes 3 gegeben wird. Am anderen Eingang des

Vöft rjrr Fahrwasserliefe ist zwischen dem Echolot Additionsgliedes kommt die Rückführungsgröße

arator 7 an, die clem Istwert der Maahl n' proportional ist, Pie Abweichung BHf den Verstärker 4, eier den Stell-Sinne einer Vergrößerung oder VeriS Drehzahlsollwertes der Schiffsantriebs- S leeinflußt. Der Drehsahlbereich, in dem I selbsttätig geregelt wird, wird durch [in der Zeichnung nicht dargestellt) ein-

is Schiff in Gewässer von gefährlich ge- ίο (bei der der Abstand zwischen Schiffsjrund kleiner als 10 ern ist), so spricht Umschalter 20 an und bewirkt eine Her- * r Antriebsleistung des Schiffes,
halter 20 ist ein Minimalspannungsrelais Jr und Stellglied (in der Zeichnung nicht Das Stellglied beeinflußt den Relaisin dem Sinne, dab die Drehzahl der smaschine 1 auf ihren mir-malen Wert dem löst der Umschalter 20 ein Signal ao Schiffsführung die Gefahr meldet.

System der Notumschaltung wird von eil.

ingang des Additionsgliedes 3 trifft auch ssignal des Extrapolators 8. Die Extra-Rechenglied 8 erfolgt nach folgender

h„ = kh„

, + ··· + k_mh„

It_n, h_n , .../;„ _m sind hier die Fahrrerte im nächsten, im gegebenen und in :nen Zeitpunkten bezeichnet. Diese Zeitn in gleichem Abstand voneinander. ... k_m sind Extrapolationskoeffizienten >ie werden durch die gewählte Optilode bestimmt, die einen minimalen idratischen Fehler für einen vorgegebelfigsten auftretenden Bodenverlauf gel/i ist der vorausberechnete Wert der :unahme.

>au des Extrapolators eignen sich am Ie Bausteine, da die Information über r in den Speicherzellen 11', 11" ... 11"' ind gleichzeitig abgefragt und erneuert Die digitalen Bausteine sind auch aus vorteilhaft, da die Echolote üblicherirbeitende Geräte sind,
ig des Extrapolators 8 kommt vom Echoilektrisches Ausgangssignal an, das dem :ss?nen Wert der Fahrwassertiefe pro-Dieses Signal, das impulsbreitenmodungt mit konstanter Impulsfolgefrequenz ktionsumformer 19 auf den Taktimpuls- und über einen Zählimpulsgenerator 21 sr 14. Im Zählimpulsgenerator wird das pulsgruppen umgeformt) deren Impulssite der Echolotausgangsimpulse pro-Der Zähler 14 erfaßt die Impulszahl der bei die Häufigkeit der Zählzyklen gleich :quenz der ankommenden Impuls-

ßp des Zählers 14 wird im Umigeformt, im Verstärker 16 /r-fach ver-1 auf den Eingang des Additionsgliedes dukt k · h„ proportionale Größe gelangt.

Die übertragung iler den einzelnen Werten der FaJmvassertiefe proportionalen Ausgangsgrößen des Wählers in die Speicherzellen 11', 11",,, ll"¹ erfolgt Ufaer Torschaltungen 17', 17",,, 17^m, die von den vom Generator 18 erzeugten Steuerimpulsen geöffnet werden. Die Folgefrequenz dieser Impulse ist direkt proportional der Schiffsgeschwindigkeit V, Diese Abhängigkeit wird durch den Funktionsumforrner 19 be-Wirkt, Die Schiffsgeschwindigkeit wird dabei mittelbar durch die Wassertiefe bestimmt, weshalb der Umformer 19 am Ausgang des Echolots 2 angeschlossen ist.

Das am Ausgang des Additionsgliedes 10 erscheinende Signal, das der vorausbestimmten Zunahme Ah der Fahrwassertiefe proportional ist, gelangt über den Maßstabsumwandler 9 an den Eingang des Additionsgliedes 3 als zt/ "itzliche Drehzahlsollwertvorgabe An.

Die beschriebene Regelanordnung ermöglicht eine Schiffahrt in flachen Gewässern mit großer Kraftstoffersparnis.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur selbsttätigen Drehzahlregelung einer Schiffsantriebsmaschine in Abhängigkeit von der mit einem Echolot gemessenen Fahrwassertiefe, das über ein Additionsglied und einen Relaisverstärker mit einem Stellmotor zur Sollwerteinstellung der Drehzahl der Schiffsantriebsmaschine verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur stochastischen Vorausbestimmung der kommenden Fahrwassertiefen dem Echolot (2) ein Bodenneigungsextrapolator nachgeschaltet ist und daß zwischen dem Extrapolator (8) und dem Additionsglied (3) ein Maßstabsumwandler (9) vorgesehen ist.

2. Anordnung zur selbsttätigen Drehzahlregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenneigungsextrapolator (8) ein Additionsglied (10), Speicherzellen (H', 11" ... ll^m) zur Speicherung der vorhergehenden Fahrwassertiefenwerte mit Verstärkern (13', 13" ... 13"') zum Formieren der Extrapolationskoeffizienten und einen an den Speicherzellen (H', 11" ... ll^m) liegenden Taktimpulsgenerator (18) enthält, wobei die Speicherzellen (H', 11" ... ll^m) und die Verstärker (13', 13" ... 13^m) Reihenschaltungen aus je einer Speicherzelle und einem Verstärker bilden, die alle parallel am Eingang des Additionsgliedes (10) liegen.

3. Anordnung zur selbsttätigen Drehzahlregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der Taktfrequenz in Abhängigkeit von der Fahrwassertiefe zwischen dem Echolot (2) und dem Taktimpulsgenerator (18) ein Funktionsumformer (19) eingeschaltet ist.

4. Anordnung zur selbsttätigen Drehzahlregelung nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung der Antriebsleistung des Schiffes bei extrem niedrigen Wapsertiefen zwischen dem Echolot (2) Und dem Relaisverstärker (4) ein spezieller Umschalter (20) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen