DE1901389C3 - Vorrichtung zum dauernden Straffhalten einer Leine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dauernden Straffhalten einer Leine, insbesondere eines Seils zum Festmachen eines Schiffes, bestehend aus einer Winde, mit der das Seil verbunden ist, einem elektrischen Windenmotor, der dauernd angeschlossen ist, um der Winde kontinuierlich eine mechanische Drehlcistung zu geben, einem Generator als elektrische Kraftquelle, der während der Verläuung des Schiffes dauernd mit dem Windenmotor verbunden ist, um kontinuieilich einen elektrischen Strom zur Erzielung der mechanischen Drehleistung an der Winde zu haben.

und Mitteln, die automatisch die Ausgangscharakteristik der elektrischen Kraftquelle bei Änderung der Seilbelastung ändern.

Es ist bereits eine derartige Vorrichtung zum dauernden Straffheiten eines Schiffsseilcs bekannt, bei

J5 der zur Steuerung des Windenmolors eine Meßvorrichtung vorgesehen ist, die aus einer Dehnungsmeßstreifenanordnung oder einem elektrischen Vcrformungsfühler besteht, der das dem Seilzug entsprechende Drehmoment an der Trommelwelle der Winde mißt.

Das Steuersignal der Meßeinrichtung wird über einen Verstärker einem Transduktor zugeführt, dessen Ausgangssignal der Erregermaschine eines als Kraftquelle dienenden Generators zugeführt wird.

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist es daher notwendig, eine Messung des Drehmomentes der Windentrommel vorzunehmen und die aus der Messung gewonnenen Werte zur Steuerung der Ausgangscharakteristik der elektrischen Kraftq'ielle mit Hilfe mehrerer Zusatzvorrichlungen zu übertragen. Daher befriedigt eine solche Vorrichtung nicht, da sich ein Hin- und Herschwingen des Seils in geringen Grenzen nicht ausschließen läßt.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung zur elektrischen Steuerung einer Winde bekannt, die einen die Winde antreibenden Gleichstrommotor aufweist, der von einem Gleichstromgenerator versorgt ist. Bei dieser Vorrichtung sind zwischen Generator und Windenmotor elektrische Steuermittel zur Veränderung der Charakteristiken sowohl des Generators als auch des Motors angeordnet, wobei jedoch keine selbsttätige Änderung der Ausgangscharakteristik des als elektrische Kraftquelle anzusehenden Generators vorgesehen ist.

Bei einer anderen Vorrichtung zur Steuerung der Drehzahl eines Motors ist der Motor elektrisch mit einer vom Drehstromnetz gespeisten Frequenzumformermaschine verbunden. Die Welle der Frequenzumformermaschine ist mit einer Bremskupplung verbun-

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den, deren Bremskraft von einer auf der Molorwelle angeordneten Regelmaschine in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors gesteuert ist Bei dieser Vorrichtung ist ein Drehzahlabfall des Motors hei Vergrößerung der Leistung verhindert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfache und betriebssichere Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der auf das Seil ein ständiger Zug ausgeübt wird, so daß das Seil ständig eine konstante Spannung hat und ein Hin- und Herschwingen des Seils völlig vermieden wird.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine den Generator antreibende, lastabhängige, drehzahlveränderliche Antriebsvorrichtung, deren Drehzahl durch Änderung der Drehzahl des Generators automatisch in Abhängigkeit des elektrischen Laststromes veränderbar ist, der dem Generator durch den Windenmotor auferlegt ist und aus dem mechanischen Drehmoment resultiert, das der Windenmotor auf die Winde ausübt, um eine im wesentlichen konstante Spannung in dem Vertäuseil aufrecht zu halten, sowohl wenn sich die Winde in Seileinzugsrichtung als auch wenn sie sich in Seilauslaßrichtung dreht.

Die vorgeschlagene Lösung weist den Vorteil einer einfachen Steuerung auf, da die an der Winde auftretende Belastung unmittelbar und ohne zusätzliche Steuervorrichtungen zur konstant bleibenden Spannung des Seils führt. Außerdem weist die vorgeschlagene Vorrichtung ein besonders gutes dynamisches Verhalten auf, so daß Spannungsänderungen des Seils ohne große Verzögerung ausgeregelt werden.

Vorteilhaft ist der Generator ein Wechselstromgenerator mit variabler Frequenz, dessen Ausgangsfrequenz abhängig von der Geschwindigkeit der Antriebsvorrichtung veränderbar ist. J5

Die AusgangslYequenz eines weiteren Generators mit variabler Frequenz ist vorteilhaft infolge Änderung der mechanischen Drehleistung veränderbar, die durch den Windenmotor auf die Winde ausgeübt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die lastabhängige Antriebsvorrichtung ein Drehstrommotor mit Schleifringläufer, ist im Läuferbtromkreis des Motors ein Stcllwiderstand angeordnet und sind elektrische Steucrorgane vorgesehen, die bei einer Erhöhung des Kraftbedarfs des Windenmotors am Generator beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes den elektrischen Widerstand im Läufersiromkreis des Motors verringern.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsfonn ist die Antriebsvorrichtung ein Gleichstrommotor mit veränderlicher Drehzahl.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsfonn ist die lastabhängige Antriebsvorrichtung ein Motor mit einer lastabhängigen Kupplung.

Vorteilhaft ist eine Gleichstromquelle, an die der Erregerstromkreis des Generators angeschlossen ist, und ein Stellwiderstand im Erregerstromkreis, der durch die elektrischen Sleuerorgane veränderbar ist, vorgesehen, die infolge des Anwachsens des Kraftbedarfs des Windenmoiors am Generator beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes den elektrischen Widerstand des Stellwiderstandes verringcni jmu den Erregerstrom des Generators vergrößern.

Vorzugsweise ist eine Wechselstromquelle mit konstanter Frequenz und Schaltern vorgesehen, die betätigbar sind, um den Windenmotor wahlweise an den weiteren Generator mit der variablen Frequenz und an die Wechselstromquelle mit der konstanten Frequenz

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bO anzuschließen.

Der Windenmotor ist vorteilhaft ein Drehstromasynchronmotor. Vorteilhaft sind die verstellbaren elektrischen Widerstände im Läuferstromkreis des Windenmotors angeordnet

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Ausbildung gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Draufsicht auf ein Schiff und eine Kaimauer, an der das Schiff vertäut ist, in Verbindung mit einem Schaltplan des Antriebsmotors der Schiffswinde,

Fig.2 einen Schallplan einer bevorzugten Art der Stromzufuhr für den Windenantriebsmechanismus nach Fig. 1,

F i g. 3 ein Diagramm, das das Verhältnis von und die Verbindung zwischen den verschiedenen Teilen des Steuermechanismus aufweist,

F i g. 4 mehrere Kurven in graphischer Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit und der Motordrehleistung oder den Seilzug bei verschiedenen Stellungen der Seilzugvorrichtung wiedergeben.

Die Vorrichtung nach der Erfindung übt auf ein Seil zum Festmachen eines Schiffes eine ausgewählte, im wesentlichen konstante Spannung aus und betrifft eine Seilzugvorrichtung, die so gesteuert werden kann, daß der Zug des Seils geändert werden kann, um das Seil einzuholen oder mehr Seil auszulassen, was durch die Arbeitsgeschwindigkeit oder Drehleistung der Seilwinde geändert werden kann. Dementsprechend ist auf der Zeichnung das Vorderdeck eines Schiffes 1 gezeig!, von dem ein Seil 2 /u einem Poller 3 an einem Kai geht.

Das Seil 2 wird durch eine Windenvorrichtung gezogen, die als Deckwinde 4 gezeigt und mit der ein Windenmotor 5 verbunden ist. Wenn der Windenmotor nicht arbeitet, ist die Windentrommel durch eine Bremse 6. wie sie in F i g. 3 gezeigt ist, gegen Drehung gesichert. Die Bremse kann als Trommelbremse oder Bandbremse ausgebildet sein, wobei das Bremsband durch Druckfedern in der Stellung zum Festklemmen der Bremstrommel gehalten wird. Das Festklemmen der Bremstrommel wird automatisch durch eine elektrische Magnetspule freigegeben, die im Stromkreis mit dem Windenmotor 5 verbunden ist, so daß, wenn der Windenmotor erregt ist. die Brernsrnagnetspule gleichzeitig erregt wird, um die Bremswirkung aufzugeben. Dementsprechend wird, wenn der Windenanlriebsmotor nicht erregt wird, die die Bremse freigebende Magnetspule ebenfalls nicht erregt, so daß das Bremsband durch seine Feder gegen die Bremstrommel gedrückt wird, um so die Windentrommel gegen Drehung zu sichern.

Der Windenmotor 5 ist als mehrphasiger Drehstrommotor mit einer im Stern geschalteten Dreiphasenstatorwicklung 7 ausgebildet. Während des Vertäuens kann die Wicklung an eine Wechselstromquelle 8 mit konstanter Frequenz angeschlossen werden, die die Wechselstromzufuhr des Schiffes sein kann. Die Stromzufuhr kann z. B. Dreiphasenstrom mit 60 Hertz und 440 Volt haben. Die Wechselstromquelle kann über einen Anlaßschalter 9 mit den Phasenleitern der Statorwicklung 7 verbunden sein, um den Motor zu erregen und ihn in Antriebsrichtung für die Windentrommel 4 zu drehen, um das Tau einzuholen. Umgekehrt kann die Wechselstromquelle 8 in anderer Phasenbeziehung durch einen Drehrichtungsumschalter 10 an der Statorwicklung 7 des Motors angeschlossen sein, um ein Drehen des Rotors des Motors in eine Richtung zu bewirken, bei der die Windentrommel 4 das

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Seil 2 ausläßt.

Während die Anlaßschalter 9 und 10 bestimmen, in welche Richtung der Windenmotor 5 und die Windentrommel 4 gedreht werden, wird die Geschwindigkeit und Drehleistung des Motors in jeder Richtung dadurch bestimmt, daß die Phasenwicklungen des Rotors 11 miteinander verbunden sind. Die Rotorwicklungen sind durch Drähte 12 miteinander verbunden, aber die Drähte schließen Schleifdrahtwiderstände 12' ein, die an verschiedenen Stellen durch einen Satz von einstellbaren Unterbrecherbürsten 12" überbrückt werden können. Die Bürsten können gemeinsam entlang der Schleifdrähte 12' in entsprechende Stellungen bewegt werden oder die Verbindungen zu den Widersländen können als Stromabnehmer ausgebildet sein und Anschlußklemmen können zum Anschluß der entsprechenden Stromabnehmer der Widerstände 12' vorgesehen sein, um eine gleichmäßige Änderung des Widerstandes hervorzurufen.

Um die Winde 4 bei normaler Tätigkeit zu bedienen und ein Schiff zu vertäuen, kann der Schalter 9 geschlossen werden, um den Motor 5 zum Einholen des Seils 2 zu erregen, oder der Schalter 10 kann geschlossen werden, um den Motor 5 zum Antreiben der Winde 4 zu erregen, damit das Seil 2 ausgelassen wird. Die Überbrückungsschaltung 12" kann eingestellt werden, um den elektrischen Widerstand in den Rotorverbindungen zur Zunahme der Geschwindigkeit und/oder Drehleistung des Motors auf einen gewünschten Wert innerhalb der Kapazität des Motors zu verringern. Wenn das Schiff in eine gewünschte Vertäustellung gebracht ist, werden die Schalter 9 und 10 geöffnet und der Schalter 9' geschlossen, um die Statorwicklung 7 des Windenmotors 5 kontinuierlich an eine laslabhängige Wechselstromquelle 8' mit variabler Frequenz anstelle der Wechselstromquelle 8 mit konstanter Frequenz, an die der Motor durch den Schalter 9 oder Schalter 10 angeschlossen war, anzuschließen, um das gewünschte Festhalten des Schiffes in Vertäusteilung zu erreichen.

Es soll zunächst erwähnt werden, daß die Wicklung 7 des Windenmotors 5 an die Wechselstromquelle 8' mit variabler Frequenz nur durch den Schalter 9' zur Drehung des Motors der Winde 4 in die einholende Richtung angeschlossen werden kann. Der Motor kann jedoch nicht an die Wechselstromquelle mit variabler Frequenz in die das Seil auslassende Richtung angeschlossen werden, obgleich, wie anschließend ausgeführt wird, die Winde 4 und der Windenmotor 5 nicht nur angehalten werden können, sondern auch durch die Spannung des Seils in eine umgekehrte oder das Seil auslassende Richtung gedreht werden kann, um zu ermöglichen, daß das Seil von der Windentrommel 4 abgegeben wird, obgleich dauernd eine Drehkraft anliegt, um den Motor 5 so zu drehen, daß das Seil eingeholt wird, wenn eine merkliche Spannung auf das Seil 2 einwirkt.

Entweder wird der Motor 5, wenn der Schalter 9' geschlossen ist die Winde 4 in eine Richtung zum Einholen des Seils 2 drehen oder er wird gestoppt oder er wird umgekehrt gedreht, so daß die Winde 4 das Seil 2 ausläßt, abhängig von dem Grad der Drehkraft, die durch den Motor auf die Windentrommel ausgeübt wird. Das Drehmoment hängt von der Kraft ab, die durch den Motor verbraucht wird, und der Betrag der verbrauchten Kraft wird durch den Betrag des Widerstandes 12' in den Leitungen zwischen den Wicklungen des Rotors 11 gesteuert. Je größer der Widerstand ist, um so geringer wird der Strom fließen, und je geringer die Kraft ist, die durch den Motor aufgenommen wird, um so kleiner wird die Drehleistung sein, die durch den Motor entwickelt wird.

Wie bei der Tätigkeit des Motors 5, wenn er an die Wechselstromquelle 8 mit konstanter Frequenz angeschlossen ist, ist es wünschenswert, den Widerstand in den Leitungen des Rotors 11 ändern zu können, wenn der Motor an die Wechselstromquelle 8' mit variabler Frequenz angeschlossen ist. Daher kann die gleiche Stellwiderstand-Anordnung zur Änderung der Widerstände 12' zwischen den Rotorwindungen 11 und den Überbrückungsdrähten 12" verwendet werden, wenn der Strom von der Stromquelle 8' zu dem Motor geführt wird. Die Änderung des wirklichen Widerstandes in den Leitungen zwischen der Rotorwicklung wird jedoch keine so große Wirkung auf die Drehleistung des Windenmotors haben, wenn er an die Stromquelle 8' mit der variablen Frequenz angeschlossen ist, wie wenn der Motor an die Stromquelle 8 mit der konstanten Frequenz angeschlossen ist, da die Kraft, die durch den Motor verbraucht wird, nicht nur von dem Widerstand im Rotorstrom abhängt, sondern auch von der Frequenz und Spannung, die an der Statorwicklung 7 anliegt.

Wie in der Fig. 1 angegeben, ist es wünschenswert, die Frequenz der Wechselstromquelle 8' im Bezug auf die mechanische Drehleistungsbelastung am Motor 5, die in den Strom zurückgeleitet wird, der die Statorwicklung 7 speist, variabel auszubilden. Wenn die mechanische Drehleistungsbelastung am Motor wächst und der Statorstrom zunimmt, soll die Frequenz des Stromes, der den Motor speist, abfallen, so daß der Motor 5 gewünschte Arbeitseigenschaften hat, insbesondere die Eigenschaft einer hohen Drehleistung bei niedriger Geschwindigkeit.

Dementsprechend soll die Maximalfrequenz der Stromquelle 8' mit der variablen Frequenz beträchtlich niedriger als die Frequenz der Stromquelle 8 mit der konstanten Frequenz sein. Anstelle von 60 Hz kann daher die Maximalfrequenz der Stromquelle 8' halb so groß, nämlich 30 Hz betragen. Wenn die mechanische Drehleistungsbelastung an der Vertäuwinde und dem Motor ansteigt, kann die Frequenz progressiv mit dem Ansteigen der Last auf einen Wert in der Größenordnung von 15 bis 20 Hz reduziert werden, und die Eingangsspannung kann beispielsweise von 220 V auf 120 bis 130 V abfallen, während die Stromstärke wächst. Obgleich die Stromquelle 8' für die der Last entsprechenden variablen Frequenz von verschiedener Art sein kann, zeigt F i g. 2 eine Kraftquelle, die sich als recht geeignet erwiesen hat. Diese Stromquelle ist eine Motor-Generator-Anordnung, die einen mehrphasigen Drehstrommotor 13 aufweist, der einen Wechselstromgenerator 14 antreibt. Die Statorwicklungen 15 des Motors können durch einen Schalter 16 mit der Kraftzufuhr 8 des Schiffes verbunden sein, die dreiphasigen Strom mit 60 Hz und 440 V liefert. Die Wicklungen des Rotors 17 sind durch Drähte 18 miteinander verbunden, die Widerstände 18 einschließen. Der Grad des wirklichen Widerstands kann ausgewählt oder zur Eichung durch Überbrückungsdrähte 18" verstellt werden, die so gestellt werden können, daß der nicht unter Last stehende Wechselstromgenerator 14 bei einer Geschwindigkeit von 600

Umdrehungen je Minute gedreht wird, um 30 Hz Wechselstrom zu erzeugen.

Die Wicklungen des Wechselstromgeneratorrotors 19 müssen erregt werden, so daß der Motor

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magnetisiert wird, um Elektrizität in den Statorwicklungen 20 zu entwickeln, die mit der Auslaßleitung 21 verbunden sind. Der Erregerstrom wird zu den Wicklungen des Wechselstromgeneratorrotors 19 von einer Gleichstromquelle 22 zugeführt, die in bekannter Weise Wechselstrom gleichrichten kann. Ein Stellwiderstand 23 im Rotorstromkreis kann eingestellt werden, um einen gewünschten Stromausgang bei einer bestimmten Geschwindigkeit des Wechselstromgenerators vorzusehen. Das Anwachsen wird durch Anwachsen des Stromes, der durch die Auslaßleitung 21 zu dem Windenmotor 11 geht, zurückgeführt, da das Anwachsen der mechanischen Drehleistungsbelastung an dem Motor und der Winde 4 dazu neigt, die Geschwindigkeit des Wechselstromgeneralors zu reduzieren. Die Rediiktion der Geschwindigkeit des Wechselstromgenerator wird ein Verringern der Ausgangsspannung und eine Reduktion der Frequenz ergeben. Die Reduktion der Frequenz wird direkt der Reduktion der Geschwindigkeit des Wechselstromgenerator entsprechen.

Bei der Beschreibung der Arbeitsweise der Stromquelle 8' mit der lastabhängigen variablen Frequenz wurde von der Annahme ausgegangen, daß die Vorrichtung, die in Fig. 2 gezeigt ist, eine Wechselstromquelle 8' nach F i g. 1 aufweist, so daß die Ausgangsleitungen 21 von dem Wechselstromgenerator 14 nach Fig. 2 die Eingangsleitungen 21 zu dem Windenmotor 5 nach Fig. 1 sind. Ein Anwachsen der Belastung des Seils 2 infolge der Neigung des Schiffes, sich von dem Vertäupoller 3 fortzubewegen, führt zu der mechanischen Drehleistungsbelastung an der Winde 4 und am Windenmotor 5, so daß der Bedarf des Stromflusses durch die Statorwicklungen des Motors steigt, der an der Stromquelle 8' mit der variablen Frequenz angeschlossen ist, während das Schiff in vertäuter Stellung bleibt. Der Zuwachs des Stromes muß von den Auslaßleitungen 21 zugeführt werden, die an den Statorwicklungen 20 des Wechselstromgenerators 14 angeschlossen sind, so daß die elektrische Last an dem Wechselstromgenerator zunimmt. Da die Ausgangsstromlast wächst, soll die Ausgangsfrequenz des Wechselstromgenerators 14 abnehmen, was nur durch eine Verringerung der Geschwindigkeit des Wechselstromgenerators erfolgen kann. Die Verringerung der Geschwindigkeit des Wechselstromgenerators kann nur durch Verringerung der Geschwindigkeit des den Generator antreibenden Motors, der im Fall der Fig. 2 der Motor 14 ist, erfolgen, was durch ein Wachsen der mechanischen Drehleistungsbelastung des Motors als Folge der zunehmenden elektrischen Last des Wechselstromgeneralors 14 veranlaßt wird.

Eine Eigenschaft des !mehrphasigen Drehstrommotors ist es, daß seine Geschwindigkeit reduziert wird, wenn die mechanische Drehleistungsbelastung an diesen zunimmt. Daher ist ein solcher Motor zum Antrieb des Wechselstromgenerators 14 geeignet. Alternativ kann der Motor 13 ein Gleichstrommotor sein, der auch diese Eigenschaft hat. Eine andere Wechselstromgeneratora ntriebsanordnung, die lastabhängig in dem Sinne :ist, daß eine Zunahme der mechanischen Drehleistungsbelastung eine Reduktion ihrer Geschwindigkeit verursacht, ist eine, bei der der Motor 13 ein Kurzschlußankermotor ist und die Kupplung 29, die in Fig.3 gezeigt ist, zwischen dem Motor und dem Wechselstromgenerator eine Rutschkupplung ist, deren Schleifen durch Zunahme der mechanischen Drehleistungsbelastung des Wechselstromgenerators zunimmi- Die Kupplung kann z. B. eine Wirbelstromkupplung sein.

Obgleich die Fig. 1 und 2 ein repräsentatives Schaltbild zeigen, sind die Beziehungen der physikalischen Komponenten des Systems zur besseren Veranschaulichung in Fig.3 bildlich dargestellt. Die Kraftzu-, fuhr 8 des Schiffes kann an einer Hauptsteuerschalttafel 24 angeschlossen sein, die geeignete Sicherungen und natürlich Schalter 9 und 10 aufweist. Eine automatische Steuerschalttafel 25 kann mit der Hauptsteuerschalttafel verbunden sein, die auch mit dem.Windenmotor 5 und der Bremse 6 verbunden ist. Die automatische Steuerschalttafel ist durch eine Leitung 21 mit dem Wechselstromgenerator 14 verbunden. Eine Steuerschalttafel 26 ist mit dem Motor 13 verbunden und weist einen Schalter 16 auf. Die in Reihe geschalteten Widerstände 12' des Windenmotors sind mit der automatischen Steuerschalttafel 25 und die in Reihe geschalteten Eichwiderstände 18' für den Wechselstromgeneratorantriebsmotor sind, wenn dieser ein Drehstrommotor ist, mit der Wechselstromgeneratorantriebssteuertafel 26 verbunden.

Der Windenantriebsmotor 5 soll von Standorten gesteuert werden, die von den Steuerschalttafeln 24, 25 und 26 entfernt sind. Dementsprechend müssen die Steuerschalttafeln mit Schaltrelais für die verschiedenen Schalter 9, 10, 16 und 9' ausgerüstet sein, um die Steuerleitungen zu den geeigneten Steuerstellen zu bringen. Zwei solcher entfernt angeordneten Steuerstellen sind in F i g. 3 gezeigt, wobei jede einen Griff 27 zum Betätigen des Schalters 9 oder des Schalters 10 und zum stufenweisen Einstellen der Werte der Widerslände 12' aufweist, die mit den Wicklungen des Rotors 11 über die Überbrückungsschaltung 12" wirksam verbunden sind. Jede der Steuerstellen hat einen Griff 28, der betätigbar ist, um die Schalter 16 und 19' nacheinander zu schließen. Die Hauptsteuerschalttafel 24, die automatische Steuertafel 25 und die Wechselstromgeneratorantriebssteuertafel 26 haben Verbindungsanschlüsse, so daß eine der entfernten Steuerstellen nicht die andere der entfernt liegenden Steuerstellen übergehen kann, ausgenommen zum Öffnen der Schalter und zum Abschalten der Anlage.

Beim Gebrauch kann jeder Griff 27 in eine Richtung gedreht werden, um den Schalter 9 zur Einleitung der Erregung des Windenmotors 5 mit einem Maximalbetrag des Widerstandes 12' im Stromkreis zu schließen. Die fortgesetzte Bewegung des gleichen Griffes 27 in der gleichen Richtung über folgende Stufen wird progressiv den Widerstand der Widerstände 12' im Stromkreis des Rotors 11 wirksam reduzieren, so daß die Geschwindigkeit oder Drehleistung des Motors zunimmt. Wenn der Griff 27 in die entgegengesetzte Richtung hinter der mittleren Stellung bewegt wird, wird der Schalter 9 geöffnet und der Schalter 10 geschlossen, was eine Umkehr der Drehrichtung des Motors 5 bewirkt. Die fortgesetzte Bewegung des Griffes 27 in dieser umgekehrten Richtung wird progressiv den Widerstand der Widerstände 12' im Stromkreis des Motorrotors 11 wirksam verringern, so daß die Geschwindigkeit und Drehleistung des Motors zunimmt.

Nachdem der Griff 27 wieder zu seiner mittleren »geschlossenen« Stellung zurückgekehrt ist, kann jeder der Griffe 28 in eine Stellung bewegt werden, um den Schalter 16 zum Anlassen des Antriebsmotors 13 für den Wechselstromgenerator 14 zu schließen. Wenn der Motor angelassen ist, kann der Griff weiter zur »automatischen« Stellung bewegt werden. Der Griff 27

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kann dann in die erste Stellung entsprechend der Kurve A der F i g. 4 bewegt werden, bei der der Maximalwiderstand 12' in dem Stromkreis des Rotors 11 des Motors 5 angeschlossen ist. Danach kann der Griff Stufe für Stufe nacheinander entsprechend den Kurven B, C und D nach F i g. 4 bewegt werden, wobei der Widerstand der Widerstände 12' in dem Stromkreis des Windenmotorrotors 11 durch Verschieben der Brückenanschlüsse 12' progressiv verringert wird.

Die Auswirkung der Bedienung der Steuerorgane auf die Tätigkeit der Winde 4 bei »automatischer« Einstellung ist durch die Kurven A, B, Cund Din Fig.4 gezeigt. Wenn der Griff 27 in der ersten Stellung steht, wird der Windenmotor 5 die Winde 4 antreiben, um das Seil einzuholen, wenn der Zug weniger als 900 kg bei einer Geschwindigkeit S'on 200 Umdrehungen je Minute beträgt. Wenn der Zug wächst und die mechanische Drehkraft der Winde 4 und des Windenmotors 5 dementsprechend wachsen, verringert sich die Geschwindigkeit des Motors 5 und der Winde 4 bis sie bei einem Zug von 2000 kg und bei einer mechanischen Drehleistung des zum Stillstand gebrachten oder verriegelten Rotors von 5,9 m/kg beträgt. Wenn der Zug über diesen Wert wächst, wird das Seil von der Windentrommel abgelassen, so daß die Windentrommel und der Motor in der umgekehrten Richtung gedreht werden und ihre mechanische Drehleistung wächst, wie durch die Kurve A gezeigt ist. Dieser das Seil auslassende Antrieb wird fortgesetzt bis der Zug an dem Seil auf einen Wert unter 2000 kg reduziert ist und unter die Drehleistung von 5,9 m/kg kommt, worauf der Motor 5 die Trommel sofort wieder antreibt, um das Seil einzuholen.

Wenn der Steuergriff 27 in die zweite Stellung entsprechend der Kurve B nach Fig.4 gebracht ist, vollzieht sich die Arbeitsweise in gleicher Form, mit der Ausnahme, daß der kritische Wert des Zuges 4050 kg bei einer Drehleistung von 12,4 m/kg beträgt. Wenn der Zug an dem Seil 2 unter diesem Wen liegt, wird der Motor 5 die Winde 4 in die seileinholende Richtung drehen, bis der Wert des Zuges erreicht ist. Wenn der Zug über den Wert wachsen sollte, wird das Seil mit einer Geschwindigkeit ausgelassen, die von dem Zug des Seils abhängt, bis der Zug wieder auf 4050 kg reduziert ist und die Drchleistung 12,4 m/kg beträgt. Wenn das Steuerorgan zur dritten Stellung entsprechend der Kurve C gelegt ist. liegt der kritische Wert des Zuges bei 5900 kg und der Drehleistung bei 18,3 m/kg. Wenn der Steuergriff 27 in die vierte Stellung bewegt .vird, wird der kritische Wert des Zuges auf 8000 kg anwachsen, und die Drehleistung wird auf 24,2 m/kf! steigen. In diesem Falle werden der Motor und die Windentrommel gedreht werden, um das Seil auszulassen oder einzuholen, wenn es notwendig ist, den ausgewählten kritischen Zug, für den das Steuerorgan eingestellt ist, wieder herzustellen.

Wenn der Motor und die Winde zum Stillstand gebracht sind, wird Kraft verbraucht. Auch wird, je höher der Zug und die Drehleistung sind, desto größer die Last an der Stromquelle 8' mit der variablen Stromfrequenz und dementsprechend desto niedriger die Frequenz und die Spannung sein. Die Reduktion der Frequenz und der Spannung wird natürlich eine Verringerung der Geschwindigkeit des Motors 13 bei einer Motor-Generator-Anordnung als Wechselstromquelle zur Folge haben.

Die Kraft die verbraucht wird, wenn der Windenmotor und die Winde nicht bewegt werden, erzeugt Hitze, und dementsprechend sollen geeignete Mittel zur Kühlung des Motors 5 der in Reihe geschalteten Widerstände 12' und 18' und natürlich des Motors 13 und des Wechselstromgenerators 14 vorgesehen sein. Die Kühlvorrichtung ist durch ein Gebläse 30 dargestellt, das in Fig. 3 zu sehen ist und das erregt wird, wenn der Schalter 9 geschlossen ist.

Wo ein sehr starker Zug erhalten werden soll, kann die Kurve des Zuges gegen die Motorumdrehungen je

ίο Minute von der Geradlinigkeit plötzlicher abbrechen, als es auf der auslassenden Seite der Mitte der graphischen Darstellung nach Fig.4 erwünscht ist. Unter diesen Umständen soll die Verringerung der Frequenz und der Spannung des Ausgangs des Wechselstromgenrators 14 um einen größeren oder geringeren Betrag verhindert werden. Diese Wirkung kann durch Einschluß eines stromempfindlichen Relais

31 in den Ausgangsstromkreis 21 des Wechselstromgenerators erzielt werden. Dieses Relais kann einen Stellwiderstand 32 im Stromkreis mit der das Gleichstromrotorfeld erzeugenden Stromquelle 22, die mit dem Wechselstromgenerator 19 verbunden ist, regeln. Wenn der Widerstand 32 verringert wird, wird der Erregerstrom im Rotor 19 wachsen, um die Ausgangsspannung in der Leitung 21 zu vergrößern. Es wurde gefunden, daß es vorteilhaft ist, den Stellwiderstand 32 mit zwei Stellungen auszubilden, so daß der Widerstand

32 von seinem normalen Arbeitswert zu einem vorbestimmten Überlastwert reduziert wird, wenn das Relais 31 erregt ist. Andererseits kann das Relais 31 infolge eines Wecliselstromgeneratorausgangsstromes. der über einem vorbestimmten Wert liegt, eine Regelung der Brückenschaltung 18" bewirken, um den Wert des Widerstandes 18' im Rotorstromkreis des Wechselstromgeneratorantriebsmotors zu reduzieren. Die Regelung des Widerstandes wird die Drchleistung steigern, die durch den Antriebsmotor entwickelt wird, so daß die Verringerung der Geschwindigkeit des Wechselstromgenerators unter gegebener Last reduziert wird. Wenn es gewünscht wird, kann das stromabhängige Relais 31 beide betätigen, um den Widerstand !8' im Rotorstromkreis des Wechselstrom generatorantriebsmotors und des Widerstandes im Erregerstromkreis des Wcchselstromgeneratorrotors zu verringern.

Es soll erwähnt werden, daß die Schaltung nach der Erfindung arbeitet, um ein Sei! einzuholen oder auszulassen, wie es notwendig ist, um den Zug so nah wie möglich an einen ausgewählten, von der Seillänge und dem Betrag, um den das Seil eingeholt oder ausgelassen ist, unabhängigen Wert zu halten. Darüber hinaus wird der ausgewählte Zug automatisch über eine unbestimmte Zeit gehalten, ohne daß ein Bediener auf einem Teil achten müßte. Wenn mehr als ein Seil von dem Steuermechanismus gesteuert werden soll, können die Zufuhrleitungen 21 von der Wechselstromquelle 8' mit variabler Frequenz durch Leitungen 33 miteinander oder mit anderen Windenmotoren verbunden werden. In diesem Fall variiert die Wechselstromgeneratorausgangsfrequenz und Spannung oder die Wechselstromquellenfrequenz infolge der kombinierten Last an allen Windenmotoren, die im System angeschlossen sind. Der Windenmotor 5, der Wechselstromgeneratorantriebsmotor 13 und der Wechselstromgenerator 14 sind alle von bekannter Konstruktion, ebenso wie die Schalter 9, 10, 16 und 9'. Kein zusammengesetztes Relais oder Stromunterbrechersystem ist erforderlich, obgleich Relais notwendig sind, um die Fernsteuerung durch die

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Griffe 27 und 28 vorzusehen. Normale Sicherungen oder Überlastunterbrecher sollten im System vorgesehen sein, wenn die Leute damit umzugehen wissen. Es wird keine besondere Toleranz oder Variation eines ausgewählten Zuges vorausgesetzt, um die Tätigkeit des Systems hervorzurufen, sondern das System wird einen regelmäßigen Zug auf das Seil haben, auch wenn keine Bedingungen eintreten, die den Zug ändern. Wenn der Zug unter einen ausgewählten Wert fällt, so daß die Last an der 'Wechselstromquelle 8' mit der variablen Frequenz geringer wird, wird die Frequenz wachsen, so daß ein automatisches Wachsen der Kraft dem Windenmotor zur Verfugung steht, um die Drehung der Winde 4 zu beschleunigen und die Spannung des Seils wieder auf den vorbestimmten Wert zurückzubringen.

10 So wird das Schiff ohne ein nennenswertes Rütteln oder übermäßiges Hin- und Herbewegen leicht in die Stellung zurückgebracht.

Die Kraft, die gebraucht wird, ist minimal, da das Antriebsmoment der Vorrichtung nur tätig wird, wenn es notwendig ist, den ausgewählten Zug wieder zu erlangen. Trotz der Tendtnz des automatischen Systems, seine Stabilität zu erhalten, kann der ausgewählte Zug leicht und augenblicklich variiert oder automatisch untätig gestellt werden, und der Windenmotor kann sofort unter Handsteuerung gebracht werden, um eine gewünschte Drehung der Windentrommel in jeder Richtung ohne Rücksicht auf die Spannung des Seils zu erreichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum dauernden Straffhalten einer Leine, insbesondere eines Seils zum Festmachen eines Schiffes, bestehend aus einer Winde, mit der das Seil verbunden ist, einem elektrischen Windenmotor, der dauernd angeschlossen ist, um der Winde kontinuierlich eine mechanische Drehleistung zu geben, einem Generator als elektrische Kraftquelle, der während der Vertäuung des Schiffes dauernd mit dem Windenmotor verbunden ist, um kontinuierlich einen elektrischen Strom zur Erzielung der mechanischen Drehleistung an der Winde zu Haben, und Mitteln, die automatisch die Ausgangscharakteristik der elektrischen Kraftquelle bei Änderung der Seilbelastung ändern, gekennzeichnet durch eine den Generator (14) antreibende, lasiabhängige, drehzahlverändarliche Antriebsvorrichtung (13), deren Drehzahl durch Änderung der Drehzahl des Generators automatisch in Abhängigkeit des elektrischen Laststromes veränderbar ist, der dem Generator durch den Windenmotor (5) auferlegt ist und aus dem mechanischen Drehmoment resultiert, das der Windenmotor auf die Winde (4) ausübt, um eine im wesentlichen konstante Spannung in dem Verläuseil aufrechtzuerhalten, sowohl wenn sich die Winde in Seileinzugsrichtung als auch wenn sie sich in Seilauslaßrichtung dreht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator ein Wechselstromgenerator (14) mit variabler Frequenz ist, dessen Ausgangsfrequenz abhängig von der Geschwindigkeit der Antriebsvorrichtung veränderbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsfrequenz eines weiteren Generators (8') mit variabler Frequenz infolge Änderung der mechanischen Drchleistung, die durch den Windenmotor auf die Winde ausgeübt wird, veränderbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lastabhängige Antriebsvorrichtung (13) ein Drehstrommotor mit Schleifringläufer ist. daß im Läuferstromkreis (18) des Motors ein Stellwiderstand (18') angeordnet ist und daß elektrische Steuerorgane (31) vorgesehen sind, die bei einer Erhöhung des Kraftbedarfs des Windenmotors (5) am Generator beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes den elektrischen Widersland (12') im Läuferstromkreis (12) des Motors verringern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (13) ein Gleichstrommotor mit veränderlicher Drehzahl ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lastabhängige Antriebsvorrichtung (13) ein Motor mit einer lastabhängigen Kupplung (29) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Gleichstromquelle (22), an die der Erregerstromkreis des Generators (14) angeschlossen ist, und durch einen Stellwiderstand (23) im Erregerstromkreis, der durch die elektrischen Steuerorgane (31) veränderbar ist, die infolge des Anwachsens des Kraftbedarfs des Windenmotors (5) am Generator beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes den elektrischen Widerstand des Stellwiderstandes verringern und den Erregerstrom des Generators vergrößern.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 7, gekennzeichnet durch eine Wechselstromquelle (8) mit konstanter Frequenz und Schaltern (9, 9'), die betätigbar sind, um den Windenmotor (5) wahlweise an den weiteren Generator (8') mit der variablen Frequenz und an die Wechselstromquelle (8) mit-der konstanten Frequenz anzuschließen.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Windenmotor (5) ein Drehstromasynchronmotor ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß verstellbare elektrische Widerstände (12') im Läuferstromkreis (12) des Windenmotors (5) angeordnet sind.