DE2042753C3

DE2042753C3 - Selbststeuereinrichtung für Schiffe

Info

Publication number: DE2042753C3
Application number: DE2042753A
Authority: DE
Inventors: Yoichi Hirokawa; Kanagawa Kamakura; Isao Masuzawa
Original assignee: Tokyo Keiki Seizosho Co Ltd
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1969-08-30
Filing date: 1970-08-28
Publication date: 1974-11-21
Also published as: DK133025B; DE2042753B2; SE366705B; JPS5030915B1; GB1315506A; US3696282A; DE2042753A1; DK133025C

Description

(24) auf einen neuen SoHkurs betätigbarer erster 15 verschieden großen Kursänderungen.

Schalter (26) zugeordnet ist, mit dem ein Speicher Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

(32) verbunden ist, an den ein einstellbares Zeit- löst, daß dem Kurseinstellelement ein bei Einstellung

glied (33) angeschlossen ist, das einen mit dem des Kurseinstellelements auf einen neuen Zollkurs

komparator (28, 23, 25) verbundenen Steuerein- betätigter erster Schalter zugeordnet lsi. mit dem ein

gang aufwei&i, so daß die Zeitspanne zwischen so Speicher verbunden ist, an den ein einstellbares Zeit-

dem Eingangssignal des Zeilgliedes und dem den glied angeschlossen ist, das einen mit dem Kompa-

Speicher(32) löschenden Ausgangssignal des Zeil- rator verbundenen Steuereingang aufweist, so daß die

gliedes durch das Kursabweichungssignal (</',,) des Zeitspanne zwischen dem Eingangssignal des Zeit-

Komparators gesteuert ^t, daß ferner parallel zur gliedes und dem den Speicher löschenden Ausgangs-

Wettereinstelleinrichtung (2) ein zweiter Schalter 25 signal des Zeitgiiedes durch das Kursabweichungs-

(M₁) angeordnet und mit derc· Integrator (3) ein signal des Komparators gesteuert ist. daß ferner par-

dritter Schalter (M.,) verbunden ist und daß ailel zur Wettereinsieüeinrichtung ein zweiter Schalter

schließlich eine vom Ausgangssignal des Speichers angeordnet und mit dem Integrator ein dritter Schal-

(32) gesteuerte Einrichtung (34) zur Betätigung ter verbunden ist und daß schließlich eine vom Aus-

des zweiten U''d dritten Schalters (M₁, M.,) vorge- 30 »angssignal des Speichers gesteuerte Einrichtung zur

sehen ist. " Betätigung des zweiten und dritten Schalters vorge-

2. Selbstsfeuereinrkhtung nach Anspruch 1, sehen ist.

enthaltend eine Differei.zicrsc^altung zur Diffe- Auf diese Weise werden die Eigenschaften und rentation des der Kursabweichung entsprechen- Funktionen der Wettereinstelleinrichtung und des den Signals, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei 35 Integrators während einer Kursänderung so geändert. Einstellung eines neuen Sollkurses betätigter, zur daß Funktionen, di^ lediglich für die Kurshaltung erVergrößerung der Zeitkonstante der Differenzier- forderlich sind, nicht dagegen für eine Kursänderung, schaltung (5) während der Kursänderung dienen- zeilweise — nämlich während der automatischen der weiterer Schalter (M.,) vorgesehen ist. Kursänderung — außer Kraft gesetzt werden. Dabei

3. Selbststeuereinrichtung nach Anspruch 1, 40 ist von besonderer Bedeutung, daß dieses Außerkraftenthaltend e^;ne Schaltung zur Begrenzung des setzen von Funktionen, die für eine Kursänderung Ruderwinkels, dadurch gekennzeichnet, daft ein nicht erforderlich sind, gerade so iange erfolgt, wie bei Einstellung eines neuen Sollkurses betätigter, die Kursänderung dauert. Zu diesem Zweck wird erdie Schaltung (16) zur Begrenzung des Ruder- findungsgemäß das Zeitglied, das über die Löschung winkeis während der Kursänderung überbrücken- 45 des Speichers die Betätigung des zweiten und dritten der weiterer Schalter (W₄) vorgesehen ist. Schalters beeinflußt, durch den Ausgang des Kom-

4. Selbststeuereinrichtung nach Anspruch 1, parators. d.h. durch das Kursabweichungssignal geenthaltend eine Einrichtung zur Alarmauslösung steuert. Liegt kein solches Kursabweichungssignal beim Auftreten eines bestimmten Kursab- mehr vor. ist also die gewünschte Kursänderung weichungssignals, dadurch gekennzeichnet, daß 50 durchgeführt, so wird der Speicher gelöscht, und es ein bei Einstellung eines neuen Sollkurses betä- werden der zweite und dritte Schalter zurückgestellt, tigter, die Alarmeinrichtung (15) während der so daß die Selbststeuereinrichtung wieder die Funk-Kursänderung abschaltender weiterer Schalter (ß) tion der Kurshaltung erfüllt.

vorgesehen ist. Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind

55 in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 eine Prinzipschaltung einer bekannten

Selbststeuereinrichtung,

Fig. 2 eine Prinzipschaltung eines ersten Ausfiih-

Die Erfindung betrifft eine Selbststeuereinrichtung rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Selbststeuerein-

ir Schiffe mit einem Komparator, dem ein durch ein 60 richtung,

urseinstellelemcnt vorgegebenes Sollkurssignal und Fi g. 3 eine Schemadarstellung zur Selbststeuerein-

n Istkurssignal zugeführt werden, ferner mit einem richtung gemäß Fig. 2.

as Schiffsruder steuernden Servomotor, dem das der F i g. 4 Λ und 4 B Schaltbilder von zwei Varianten,

ursabwcichung entsprechende Ausgangssignal des Fig. 5 Prinzipschaltung eines weiteren Ausfüh-

omparators über eine Schaltung zugeführt wird, die 65 rungsbeispiels der Erfindung.

enigstcns eine Wettereinstcllcinrichtung und einen Zum besseren Verständnis der Erfindung sei zu-

itegrator enthält. nächst an Hand von Fig. 1 eine bekannte Sclbst-

Eine Selbststeuereinrichtung für Schiffe muß einer- steuereinrichtung für Schiffe erläutert. Ein Istkurs-

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2 042Λ53

signal Φ eines Schiffes 12, das von einem Kompaß 13 geliefert wird, wird in einem Komparator I mit einem Sollkurssignal 0_f verglichen. Besteht eine Abweichung zwischen beiden Signalen, so liefert der Komparator 1 ein der Kursabweichung entsprechendes Ausgangs- S signal (Fehlersignal) </>,, das über eine Wettereinstelleinrichtung2 einem Integrator 3, einem Proportionalverstärker 4 und einer Differenzierschaltung S zugeführt wird. Die resultierenden Signale gelangen zu einer Additionsstufe 6.

Das auf diese Weise enthaltene Operationssignal K (/ Φ, + Φ₍ + &r) wird über eine den Ruderwinkel begrenzende Steuerschaltung 16, eine Additionsstufe 7 und einen Verstärker 8 einem Motor 9 zugeführt, der über ein Getriebe 10 das Ruder 14 des Schiffes 12 betätigt. Über einen Rückkopplungssignalgeber 11 wird ein dem Ruderwinkel proportionales Siginal rar Atldition<!stufe7 zurückgeführt.

F.ine Alarmeinrichtung 15 löst einen Alarm aus, wenn der SchifTskurs über einen bestimmten Wert vom Sollkurs abweicht.

Fig. 2 veranschaulicht eine ^rfindungsgemäße Selbststeuereinrichtung. Soweit die Schaltung dieselben Bauteile wie die Anordnung gemäß F i g. 1 enthält, sind auch die gleichen Bezugszeichen ver- af νendet.

Die Selbststeuereinrichtun» gemäß F i g. 2 enthält Schalter M₁ bis M₄ zum Kurzschließen der Wettereinstelleinrichtung 2, des Integrators 3, der Differenzierschaltung 5 und der Steuerschaltung 16. Weiterhin ist ein Unterbrecherschalter B in der Anschlußkitung der Alarmeinrichtung 15 vorgesehen.

Der Schalter M₁ dient bei einer Kursänderung zum Kurzschließen der Wettereinstelleinrichtung 2. da während der verhältnismäßig kurzen Zeitspanne, in der eine Kursänderung erfolgt, eine leichte Steigerung der Zahl der Steuervorgänge ohne Bedeutung ist."

Der SchalterM., dient zum Rückstellen des Integrators 3. Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 2 wird der Integrator3 von einem Opeiationsverstärker 3, lind einem Rückkopplungskondensator 3., gebildet. Indem der Schalter Λ/., beim Schließen den Kondensator 3., entlädt, wird dafür gesorgt, daß nach einer Kursänderung (wenn der Schalter M., wieder geöffnet wird) die Integrationsfunktion erneut von Null einsetzt.

Der Schalter .V_;1 wird zur Änderung der Zeitkon-Siiante der Differenzierschaltung 5 benutzt. Beim Schließen des Schalters Λ/., werden die beiden Konilensatoren 5., und 5₄ parallel geschaltet, wodrrcl· während der Kursänderung die Zeitkonstante erhöht uird. Mit S₁ ist ein Operationsverstärker der Differenzierschaltung 5 bezeichnet.

Der Schalter M, dient zum Kurzschließen der den Rudcrwinkel begrenzenden Steuerschaltung 16, da bei einer Kursänderung ein größerer Ruderwinkel als während der Kurshaltung erforderlich ist.

Durch den Schalter B wird während der Kursänderung die Alarmeinrichtung 15 kurzzeitig abgeschaltet.

F" i g. 3 zeigt weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßcn Sclbststeuereinrichtung. Fin Drehmelder 21 eines auf dem SchiiT angebrachten Kreiselkompasses liefert über einen weiteren Drehmelder 22 ein Istkurssignal Φ an ein Differentialgetriebe 28. dem außerdem ein Sollkurssign;·! Φ, zugeführt wird. Ein Drehmelder 23 liefert ein Fehlcrsignal Φ/, aus dem über einen Modulator 25 ein der Kursabweichung entsprechendes Gleichstromsignal Φ, gebildet wird, das der Schaltung 30 der Selbststeuereinrichtung zugeführt wird.

Wird zur Einstellung eines Sollkurses der Knopf 24 gedrückt, so kommt die Kupplung 27 in Eingriff. Durch Drehen des Knopfes 24 läßt sieb dann das Differentialgetriebe 28 einstellen. Eine Feder 29, die sich an einer Halterung 31 abstützt, sucht den Knopf 24 ständig nach oben zu drücken und löst damit beim Loslassen des Knopfes den Eingriff der Kupplung 27. Beim Loslassen des Knopfes 24 erzeugt ein Mikroschalter 26 einen Impuls, der über einen Speicher 32 einem «instellbaren Zeitglied 33 zugeführt wird. Nach eiaer bestimmten Einstellzeit erzeugt das Zeitglied 33 ein Rückstellsignal, das den Speicher 32 löscht. In der Zwischenzeit betätigt das Ausgangssignal des Speichers 32 einen Schalter 34. Das der Kursabweichung entsprechende Signal Φ, gelangt über einen Verstärker 35 zu einem eins'ellbaren Widerstand 33, des Zeitg'^:-;des33.

Solange sich das Ausgangssignal Φ/ des Drehmelders 23 noch nicht im Sättigungsbereich befindet, ist das Fehlersignal </·>,, proportional zum Kursänderungswinkel. Bei einer Vergrößerung des Kursänderungswinkels vergrößert sich zugleich die einstellbare Zeitdauer des Zeitgliedes 33. Auf diese Weise wird der Sehalter 34 gerade für die Zeit betätigt, die für die jeweils gewünschte Kursänderung erforderlich ist.

F" ig. 4 A zeigt ein Schallungsbeispiel der in Fig. 3 veranschaulichten Prinzipanordnung. Ist der gewünschte neue Kurs mit Hilfe des Knopfes 24 eingestellt und wird der Knopf 24 losgelassen, so wird der Schalter 26 hierdurch betätigt, so daß der Speicher 32 (beispielsweise eine Flip-Flop-Schaltung) betätigt wird. Das Ausgangssignal des Speichers 32 betäiigt die Schaltung 34 (Relaiseinrichtung mit den Kontakten 34,, 34.,, 34_a ..., welche die an Hand von Fig. 2 erwähnten Schalter/V/, bis M₁ sowie ß bilden, durch deren Betätigung die Selbststeucreinrichlung das für eine Kursänderung optimale Verhalten annimmt). Das Ausgangssigna] des Speichers 32 gelangt ferner über einen veränderlichen Widerstand /?., in einen Widerstand R_t zum Verstärker 36, des Integrators 36. an dessen Ausgang eine Diode D. und ein Widerstand/?, angeschlossen sind. Die Diode /)_s wird leitend, wenn ihr vom Integrator36 eine bestimmte Spannung zugeführt wird. In diesem Falle tritt dann am Widerstand R. eine Spannung auf, die das I.ösdisignal für den Speicher 32 bildet. Durch den einstellbaren Widerstand /?., läßt sich die InIcgrations-Zcitkonstante ändern und damit die Zeit, in der die Schaltung 34 betätigt ist. auf die Größe und die Art dos Schiffes einstellen.

FJn Transistor Q., wird mit eiern vom Eingang 37 zugeführten Signal Φ,. gespeist. Das bipolare Signal Φ, wir! über eine lJmformerschaltung38 zu einem vnipolarcn Signal umgeformt. 1st das Signal Φ,. positiv, so gelangt es über einen Widerstand R₁ und eine Diode/), zur Basis B₂ des Transistors ß,. Wird auf diese Weise der Transistor ^λ, leitend gemacht, so wird ein Teil des vom Speicher 32 zugeführten Eingangssignals über die Diode D_A und die Kollektor iC,)-nmitter(£_:,)-Strcckc des Transistors Q., abgeleitet. Entsprechendes gilt, wenn ein negatives Signal '/», auftritt, das nach Polaritätsumkehr in der Umformersclialtung38 gleichfalls den TransistorQ₂ leitend macht. Auf diese Weise wird somit erreicht, daß erst dann, wenn die Kursänderung durchgeführt und das

Signal </', somit wcggcl allen ist, der Integrator 36 den Speicher 32 löscht und damit die Schaltung 34 wieder in den für die Kurshaltung geeigneten Schaltzustand bringt.

Fi g. 4 B zeigt eine Variante, bei der die Schaltung 34 Halbleiterclcmente statt mechanischer Rclaiskontakte enthält. Die Schalter Λ/, und M₁ (zum Kurzschließen der Wettereinstellcinrichtung 2 und des Integrators 3; vgl. F i g. 2) werden hierbei durch Feldeffekttransistoren MOS₁ und MOS₁ (mit isolierter Basis) gebildet. Das Ausgangssignal des Speichers 32 wird der Basis MOS, _fi und MOS.,_(i der Transistoren MOS₁ bzw. MOS₂ zugeleitet. Die Wettereinstelleinrichtung 2 und der Integrator 3 sind zwischen dem EmilteiansehluBMOS₁ _s und dem Kollektoranschluü AfO.S'_lf, des Transistors MOS₁ bzw. zwischen dem Kmittcranschlul3A/O.V_sS und dem Kollckloranschluß MOS., α des Transistors MOS., angeordnet.

F i g. 5 veranschaulicht eine Variante, bei der für gleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen wie in F i g. 3 verwendet sind. Das Ausgangssignal Φ,.' des Drehmelders 23 wird einem Demodulator 25 zugeführt, dessen Ausgangssignal '/>_r zu einem Kompa-

ίο rator 45 gelangt, der dann ein Ausgangssignal liefert wenn sein Eingancssginal einen gewissen Schwcllwer übersteigt. Dieses Ausgangssignal des Komparator! 45 triggert den Speicher 32, der in der crläutertei Weise das Zcitglied 33 und die Schaltung 34 speist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

suits die Funktionen der Kurshaltung und anderer- Palentansprüche: seits die Funktionen der Kursänderung erfüllen können. Beide Funktionen bedingen ein grundsätzlich

1. Selbststeuereinrichtung für Schiffe mit einem unterschiedliches Verhalten der Selbststeuereinrich-Komparator, dem ein durch ein Kurseinstellele- 5 tung. Dabei soll eine Kursänderung grundsätzlich mente vorgegebenens Sollkurssignal und ein Ist- möglichst rasch (selbstverständlich unter Berücksicbkurssignal zugeführt werden, ferner mit einem das tigung vorgegebener Grenzwerte von Regelgrößen) Schiffsruder steuernden Servomotor, dem das der durchgeführt werden. Nach erfolgter Kursänderung Kursabweichung entsprechende Ausgangssignal soll die Selbststeuereinrichtung andererseits sofort des Komparators über eine Schaltung zugeführt »o wieder die Funktion der Kurshaltung erfülle,».

wird, die wenigstens eine Wettereinstelleinrich- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

tung und einen Integrator enthält, dadurch ge- Selbststeuereinrichtung der eingangs genannten Art

kennzeichnet, daß dem Kurseinstellelement so auszubilden, daß die vorstehend genannten Forde-

(24) ein bei Einstellung des Kurseinstellelements rungen erfüllt sind, und zwar insbesondere auch bei