DE2054049A1 - Regeleinrichtung zum Stabilisieren von Schiffen mit Hilfe aktiver Flossen - Google Patents

Description

Es sind bereits zahlreiche Einrichtungen zum Stabilisieren von Schiffen bekannt. Davon hat sich die Stabilisierung mit aktiven Flossen weitgehend durchgesetzt. Der Grund hierfür besteht darin, daß die meisten in Gebrauch befindlichen Stabilisierungseinrichtungen in Kriegsschiffe, Fahrgastschiffe und Fährschiffe eingebaut sind, bei denen ein Stabilisieren bei langsamer Fahrt nur selten erforderlich ist, und daß sich aktive Flossen in diesen Fällen hervorragend bewähren. Die in einem oder mehreren Paaren vorsehenen aktiven Flossen ragen gegenüber den Seitenwänden des Schiffskörpers nach außen und erzeugen zu ihrem Anstellwinkel proportionalen Auftrieb in Form hydrodynamischer Kräfte. Die Flossen werden durch eine hydraulische Servoeinrichtung verstellt bzw. gesteuert, dessen Bewegungen durch ein Signal geregelt werden, welches aus dem Schlinger- oder Rollwinkel und seinen Ableitungen berechnet wird. Bei einer ideal arbeitenden Einrichtung wirkt das durch die Flossen erzeugte Stabil isierungsraoment dem Schlingermoment entgegen, und die restliche Schlingerbewegung strebt dem Wert Null zu.

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j Bei einer bekannten Stabilisierungseinrichtung wird der 'Rollwinkel von einem die senkrechte Stellung anstrebenden Kreisel gefühlt, dessen Kardanring mit einem TMeßwandler geikuppelt ist, der ein zum Rollwinkel proportionales Signal erzeugt. Die Rollgeschwindigkeit wird durch einen Wendekreisel mit einer querschiffs verlaufenden Achse gemessen, wobei |äas Gehäuse des Kreisela durch eine Jeder gehemmt ist und keine Bewegungen durch einen viskosen Dämpfer gedämpft werden. Die jeweilige Stellung des Gehäuses ist zur Rollgeschwinqigkeit proportional, und diese Größe wird durch einen Meß-•landler gemessen. Die Rollbeschleunigung wird aus der Rollgeschwindigkeit mittels eines mechanischen Filters und eines viskosen Dämpfers dadurch abgeleitet, daß eine Motor- und Tachogenerator-Andrdnung durch ein zur Rollgeschwindigkeit proportionales Signal erregt wird. Das Ausgangssignal des Tachogenerator ist proportional zur Änderungsgeschwindigkeit der Rollgeschwindigkeit, d.h. zur Rollbeschleunigung...

I Die drei Signale (Rollwinkel, Rollgeschwindigkeit und Rollbeschlaunigung) werden in einem Summierungsnetzwerk vektoriell entsprechend den Verhältnissen addiert, die erforderlich sind, um sie den dynamischen Eigenschaften des ^chiffs anzupassen. Dieses kombinierte Signal wird dann verstärkt, bevor es der Plossen-Servobetätigungsvorrichtung als Flossenbefehlssignal zugeführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer einfacheren Regeleinrichtung zum Stabilisieren von Schiffen, welche nur ein Rollwinkel- oder ein Rollgeschwindigkeits-Eingangssignal benötigt.

> Ausgehend von einer Regeleinrichtung zum Stabilisieren eines Schiffs mit Hilfe mindestens einer aktiven Flosse, die ,. vom Schiff unterhalb der Wasserlinie nach außen ragt und in Abhängigkeit von einem Flossenstellsignal durch einen Stellantrieb um ihre Achse geschwenkt wird,; ist die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe gekennzeichnet durch einen unmittelbar auf Rollbewegungen des Schiffs ansprechenden Meßaufnehner und durch eine dessen Ausgangssignal verarbeitende Anordnung von Rechenverstärkern, die derart ausgebildet ist, daß sie ein Flossenstellsignal mit dem.fJLir die Verstellung der Flosse im

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Sinne einer Verkleinerung des Rollmoments des Schiffs erforderlichen Frequenzgang erzeugt. Bei dieser Regeleinrichtung wird das Ausgangssignal des Meßaufnehmers analog umgerechnet, um eine Übertragungsfunktion der Hegeleinrichtung abzuleiten, die den Rollwinkel, die Rollgeschwindigkeit und die Rollbeschleunigung berücksichtigte

j Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sinp. im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschema einer idealisierten Stabilisie rungseinrichtung in Form eines Regelkreises,

Fig. 2 zeigt in einem Blockschema die der Flosse zugeordnete Servoeinrichtung zum Verstellen der Flosse,

Fig, 3 zeigt das Flußdiagramm eines Rechners zum Erzeugen der benötigten Übertragungsfunktion der Regeleinrichtung.

Fig. 4-zeigt das Rechnerflußdiagramm der Stabilisator-Regeleinrichtung.

Die allgemeine lineare Gleichung, die die Bewegung eines
nicht stabilisierten'Schiffs beschreibt, lautet wie folgt:

/-(ι + <fi) Q₀ + 2N0_O + Wi&$₀J + /Ti<L> + 2NdC₂ + K(H₂J (D

Diese Gleichung berücksichtigt den Kurs des Schiffs gegenüber der Laufrichtung der Wellen, und dies hat zur Folge, daß
die Frequenz und der Anstieg der Wellen, auf die das Schiff
trifft, variiert werden. Wenn man die Untersuchung auf die quer zum Schiff laufenden sinusförmigen Wellen innerhalb des Frequenzbandes T~ bis 2 Cu beschränkt, wobei to die natürliche Schlingerfrequenz des Schiffs bezeichnet, kann man die Gleichung (1) wie folgt beschreiben:

t: . _m

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[(I +<Γΐ)#_ο + 2Ν0_Ο + GlA^f₀J + C«fl<£+ 2Ν*- + ΚσΟ .· (2)

Hierin bezeichnet oC den effektiven Wellenanatieg, d.h. eine Punktion dea maximalen Wellenanstiegs und des !Tiefgangs des Schiffs. Der erste.Teil von Gleichung (2) gibt die als Rollwinkel 0 gemessene Bewegung des Schiffs an, während der zwei te Teil die durch den Anstieg eC der Wellen gegebene Erregerkraft yngibt.

Wenn ML das durch die Wellen auf das Schiff ausgeübte Störmoment bezeichnet, kann man die flir ein offenes System geltende übertragungsfunktion des Schiffs wie folgt schreiben: . ·

⁸ ~ \ fffi + «TlJ -+ 2N + 1Δ

Somit handelt es sich bei der übertragungsfunktion des Schiffs um eine quadratische Verzögerung bzw. eine Nacheilung zweiten Grades, bei der die Eigenfrequenz durch GM und Λ bestimmt ist und der hydrodynamische Dämpfungsbeiwert den Wert 2N hat.

Hierbei ist

I « Trägheit des Schiffs um die Rollachse

£ I = auf mitgerissenes Wasser zurückzuführende zusätzliche Trägheit

N =a hydrodynamischer Dämpfungsbeiwert = metazentrische Höhe
β Verlagerung des Schiffs

, 0 und$ = Roilwinkel, Rollgeschwindigkeit und Rollbeschleunigung

*= Wellenanstieg
d

M e von den Wellen herrührendes Störmoment

Im folgenden sei nunmehr ein idealisiertes System betrachtet, bei dem a) die Schiffegleichung linear ist, b) der Ploesenauftrieb proportional zum Anstellwinkel ist, c) die Dynamik der Servoeinrichtung ideal ist und d) das Steuersignal auf ideale Weise erzeugt wird, so daß man ein unverfälschtes Signal erhält, das zum Roilwinkel, zur Rollge-

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schwindigkeit und zur Rollbeschleunigung proportional ist. Diese Annahmen führen zu den folgenden für die offenen Systeme geltenden Übertragungsfunktionen für das Schiff, die Regeleinrichtung und die Flossen:

Schiff: '&- = J —- (4)

^W (I + <fl)p + 2Ή + GMA

Regelein-richtung: ■& = Ap + B + C (5)

^MF 2
Flossen: γ^ = Kj₁V

Hierin ist

A = Beschleunigungs- Regel glied-Empfindlichkeit C = Winkel-Regel glied-Empfindlichkeit ^rUB- = Geschwindigkeits- Regel glied-Empfindlichkeit

V = Reglerausgangssignal für Flossen-Servoeinrichtung

Mj₁ = durch die Flossen aufgebrachtes Stabilisierungsmoment K™ = Flossenmoment je Einheit der Schiffsgeschwindigkeit

V = Schiffsgeschwindigkeit bzw. Fahrt

Fig. 1 veranschaulicht die Gleichungen (4)ι (5) und (6) in einem Blockschema, und die für eine geschlossene Schleife geltende Übertragungsfunktion dieses Systems kann wie folgt abgeleitet werden:

Übertragungsfunktion für geschlossene Schleife

_ Vorwärtsübertragun^sfunktion

~ 1 + Ubertragungsfunktionen für offene Systeme

Hieraus folgt:

0 _ fts _ β.« ( 1 \ (n\

ST - 1 + Gs Gc Gf ^⁸ M + Gs Gc Gf^{; KU}

Nach Substitution kann diese Übertragungsfunktion für eine geschlossene Schleife wie folgt geschrieben werden:

¹W £"(! + Sl) + AKj₁V²J -ρ² + (2N + BKyV²Jp + j

Gleichung (8) läßt einige bemerkenswerte Tatsachen bezüglich des dynamischen Verhaltens dieser idealisierten Stabilisatorsteuereinrichtung erkennen.

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Die Einrichtung ist grundsätzlich stabil, und wenn man die Empfindlichkeit der Beschleunigungs-, Geschwindigkeitsund Winkelglieder erhöht, wird der Rollwinkel verkleinert. Vergrößert man das Beschleunigungsglied (A), nimmt die scheinbare Trägheit zu. Vergrößert man das Geschwindigkeitsglied, (B), verstärkt sich die scheinbare hydrodynamische Dämpfung. Vergrößert man das Winkelglied (C), ergibt sich ein größeres scheinbares Rückstellmoment. Die Empfindlichkeit der Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- und Winkelglieder nimmt mit dem Quadrat der Fahrgeschwindigkeit (V ) des Schiffs zu.

Leider läßt sich diese idealisierte Einrichtung in der ι
Praxis nicht verwirklichen, und insbesondere das Verfahren . zum Erzeugen des Steuersignals und das dynamische Verhalten der Flossen erreichen beide nicht den Idealzuetand.

Bei der Stabilisierungseinrichtung handelt es sich um

einen großen Regelkreis, der a) das Schiff b) die Regeleinrichtung und c) die Servoeinrichtung zur Veostellirg <3ecELosaen umfaßt. Als Stabilisierungseinrichtung muß die Einrichtung die Rollwinkel nahezu auf Null reduzieren, und zwar trotz des auf die See zurückzuführenden Störmoments. Zu diesem Zweck wird ein relativ sohwaches elektrisches Steuersignal verwendet, um die leistungsstarke Servoeinrichtung für die Flossen zu steuern, wobei die Flossen die Vortriebskraft des Schiffs ausnutzen, um das benötigte Stabilisierungsmoment zu erzeugen.

Die Energie zum Verstellen der Flossen wird gewöhnlich einer mit variabler Verdrängung arbeitenden hydraulischen Pumpe entnommen, deren Energie den Flossen durch Änderungen des Floseenanstellwinkels zugeführt wird, die dem Fehlersignal der die Flossen betätigenden Servoeinrichtung proportional sind, und ein dem Flossenanstellwinkel entsprechendes Signal wird als Rückkopplungseignal dem Eingang der Servoeinrichtung zugeführt, so daß man einen geschlossenen Regelkreis erhält. Fig. 2 zeigt als Blockschema einen typischen Servoregler für Stabilisierungsflossen. Gewöhnlich ist dafür gesorgt, daß die Eigenfrequenz (Wj₁) des Flossenservokreises erheblioh höher liegt als die Eigenfrequenz (lü_e) des Schiffs.

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Die durch eine einzelne Flosse erzeugte Auftriebskraft (L) ergibt sich wie folgt:

V²
. L = £ A-y- Kt je Einheit des Anstellwinkels. Das durch

ein Flossenpaar erzeugte, an einem effektiven Radius (R) wirkende Moment ist wie folgt gegeben:

Μ™ = 21R je Einheit des Anstellwinkels, oder

M_p = SARK₁Y²Q (9)

Hierin ist

<> = spezifisches Gewicht des Arbeitsmediums A = Flächeninhalt der Flossen ^! K-r = Auftriebsbeiwert

R = effektiver Flossenradius ¹ V = Fahrt des Schiffs

Mj₁ = das durch die Flossen erzeugte Moment β = Anstellwinkel der Flossen

i Gleichung (·9) zeigt, daß das durch die Flossen erzeugte Mioment (M™) zum Anstellwinkel (Q) proportional ist und außerdem Quadrat der Fahrt (V ) des Schiffs zunimmt. Die lineare Beziehung zwischen dem Flossenmoment und dem Anstellwinkel gilt nur bis zu einem bestimmten Grenzwert des Anstellwinkels, jenseits dessen sie abfällt, was auf das Auftreten von Hohlsog an den Flossen zurückzuführen ist. Ferner verkleinert sich dar Flossenanstellwinkel, bei dem die Kavitation einsetzt, mit zunehmender Fahrt des Schiffs, und wenn eine Stabilisierung über einen großen Fahrtgeschwindigkeitsbereich erzfeffilt werden soll, muß der Anstellwinkel bei zunehmender Fahrt des Schiffs fortschreitend verkleinert werden.

Vorstehend wurde gezeigt, daß die ideale Übertragungsfunktion für die Stabilisator-Regeleinrichtung durch eine Voreilung zweiter Ordnung gemäß Gleichung (5) gekennzeichnet ist. Wenn es möglich ist, eine Voreilung/Nacheilung zu erzeugen, bei der die Nacheilungskomponente im Vergleich zur Voreilung klein ist, approximiert die Übertragungsfunktion eine Voreilung zweiter Ordnung. Wenn es außerdem gelingt, dafür zu sorgen, daß zwischen den Empfindlichkeitsgliedern keine Wechselwirkungen auftreten, vereinfacht sich

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die Aufgabe, die Empfindlichkeiten bei der Steuerung zu optimieren. Wenn man die Nacheilungsbeiwerte mit D, E und F bezeichnet, nimmt die beschriebene Übertragungsfunktion die folgende Form an:

² + Bp + C)

+ E_p + F

Die Erzeugung dieser Übertragungsfunktion mit Hilfe von Gleichspannungsrechenverstärkem bildet die Grundlage der erfindungsgemäßen Anordnung zum Ausgleichen der Schlingerbewegungen eines Schiffs.

Die Gleichung (10) läßt sich mit Hilfe des in Fig. 3 . gezeigten Rechennetzwerks verwirklichen, und wenn die einfachste mögliche Anordnung ausreicht, erzeugt dieses Netzwerk in Verbindung mit Eingangs- und Ausgangsstufen das erforderliche Signal zum Regeln der Schwimmiage eines. Schiffs. Wenn zusätzliche Möglichkeiten gefordert sind, z.B. eine Stabilisierung bei einer Krängungslage, erzwungenes Schlingern, automatischer Fahrtausgleich usw., wird der Signalerzeugungsvorgang komplizierter. Auf die Hinzunahme dieser Möglichkeiten zu der grundsätzlichen Anordnung wird weiter unten näher eingegangen.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Netzwerk für ein Voreilungs/ Nacheilungssignal zweiter Ordnung, das Rechenverstärker 5, 6, 7, 8 und 10 umfaßt, benötigt man als Eingangssignal nur ein Rollwinkelsignal, und hieraus werden Funktionen des Rollwinkels, der Rollgesohwindigkeit und der Rollbeschleunigung berechnet uijid so in ein maßstäbliches Verhältnis zueinander gebracht, daß sie den dynamischen Charakteristiken des Schiffs angepaßt wind. Gemäß Fig. 3 dienen Potentiometer A, B und C dazu die Rollbeschleunigungs-, die Rollgeschwindigkeits- und die Rollwinkel-Empfindlichkeit einzustellen. Ein Potentiometer F dient zum Einstellen der Eigenfrequenz, während ein Potentiometer E dazu dient, die Dämpfung des Naoheilungsanteils der Übertragungsfunktion einzustellen.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Stabilisierungsanordnung in einem RechnerflußdJagramm. Die Rechenverstärker 5, 6,

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7, 8 und 10 bilden in Verbindung mit den ihnen zugeordneten Schaltungselementen das in Fig« 3 gezeigte. Regel-Übertragungsfunktion -Rechennetzwerk:; hierbei bildet der Rechenverstärker 4 einen als Eingangsstufe vorgesehenen Trennverstärker, der vorgesehen ist., um das Rollwinkel-Eingangssignal dem Rechenverstärker 5 anzupassen. Um eineÜbeisteuerung der Verstärker des Rechennetzwerks beim Auftreten sehr großer Rollwinkel-Eingangssignale zu verhindern, ist die Eingangsstufe so ausgebildet, daß sie in einen Sättigungszustand kommt, wenn der Rollwinkel eine vorbestimmte Amplitude überschreitet. Man kann zusätzliche Maßnahmen gegen ein Übersteuern treffen, indem man bei bestimmten Verstärkern die Ausgangsspannung dadurch begrenzt, daß man Paare von Dioden im Riiclckopplungsweg anordnet.

Theoretisch ist das durch die aktiven Flossen erzeugte Stabilisierungsmoment proportional zum Quadrat der Fahrt des Schiffs, und da die Flossen einen Bestandteil eines geschlossenen Regelkreises bilden, nimmt der Verstärkungsgrad des geschlossenen Regelkreises mit dem Quadrat der Fahrt des Schiffs zu. Wenn diese Änderung des Verstärkungsgrades nicht ausgeglichen wird, besteht die Gefahr, daß der Regelkreis bei schneller Fahrt des Schiffs unstabil arbeitet. Um den Verstärkungsgrad des Regelkreises über den Bereich der Fahrgeschwindigkeit des Schiffs konstant zu halten, muß der Verstärkungsgrad entsprechend dem Kehrwert des Quadrat der Fahrt (1/V ) verringert werden.

Um den Verstärkungsgrad so zu ändern, daß die Stabilität des Regelkreises erhalten bleibt, wird ein Signal des Schiffslogs, das zur Fahrt des Schiffs proportional ist, in einem Rechennetzwerk geformt, das gemäß Fig. 4 zwei Rechenverstärker 2 und 3 umfaßt. Dieses charakterisierte Fahrtsignal V₀ wird dann einer Multiplizierschaltung M zusammen mit dem Flossenbefehlssignal V_Q zugeführt, so daß die beiden signale miteinander multipliziert werden. Auf diese Weise wird der Verstärkungagrad des Regelkreises für die Flossen mit Hilfe der Multiplizierechaltung durch daa oharakterieierte Fahrtsignal modifiziert, und hierduroh wird der

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Verstärkungsgrad des Stabilisierungskreises in Abhängigkeit von der Fahrt des Schiffs automatisch kompensiert.

Wenn das die Fahrt des Schiffs anzeigende Signal ausbleiben sollte, kann man gemäß Fig. 4 mit Hilfe zweier Potentiometer RVH und RV15 ein^Signal für eine langsame Fahrt von 10 bis 20 Knoten bzw. ein Signal für schnelle Fahrt mit 20 bis 30 Knoten wählen und es der Multiplizierschaltung M anstelle des charakterisierten Fahrtsignals zuführen. Der Rechenverstärker 1 · ist ein eine Eingangsstufe bildender Trennverstärker zum Anpassen des Fahrt-Eingangssignals an das Rechennetzwerk. Ein Potentiometer RV20 dient zum Einstellen des Gesamtverstärkungsgrades des Regelkreises, so daß die . Größe des Flossenbefehlssignals variiert werden kann, und ein Keohenverstärker 11 paßt dieses Signal der Servoeinrichtung zum Betätigen der Flossen an.

Wenn das zu stabilisierende Schiff eine natürliche Schlagseite aufweist, die auf die Trimmung oder die Windverhältnisse zurückzuführen ist, wird die Stabilisierungseinrichtung versuchen, das Schiff in einer genau senkrechten Schwimmlage zu halten, indem sie die Flossen unter dem entsprechenden Winkel einstellt. Infolgedessen arbeiten die Flossen von einem anderen Bezugspunkt aus, der nicht mit dem Nullpunkt übereinstimmt, so daß der Vorwärtsbewegung des Schiffs ein unnötig großer Widerstand entgegengesetzt wird. Um eine vorhandene natürliche Schlagseite auszugleichen, wird gemäß Fig. 4 ein Happtschalter MS in seine Stellung für das "Stabilisieren bei Schlagseite" gebraoht, um ein Stabilisieren um eine der natürlichen Schlagseite entsprechende Bezugslinie anstelle des genauen Lots zu ermöglichen. Um das Schlagseiten-Signal zu berechnen, wird das Rollwinkelsignal gemäß Fig. 4 mit Hilfe eines Rechenverstärkers 9 integriert, der mit einer großen Zeitkonstante (100 see) arbeitet, die im Vergleich zur natürlichen Rollperiode des Schiffs groß ist, und das so erhaltene Signal wird dann mittels eines weiteren Rechenverstärkers vom Rollwinkelsignal abgezogen. Hierdurch wird praktisch eine neue Bezugslinie festgelegt, auf die das Arbeiten der Stabilisierungseihriohtung bezogen ist.

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i In manchen Anwendungsfällen ist es bei der Stabilisierungs-' einrichtung erforderlich, dafür zu sorgen, daß bei ruhiger See mit Hilfe der Stabilisierungsflossen eine erzwungene Roll-,bewegung des Schiffs hervorgerufen werden kann. Zu diesem Zweck wird die Einrichtung nach Fig. 4 in die Stellung für erzwungene Rollbewegungen umgeschaltet, bei der die Verstärker 5, 6, 8 und 10, die normalerweise als Voreil /NacheilungsiNetzwerk arbeiten, einen Sinuswellengenerator bilden. Die Amplitude des Ausgangssignals dieses Generators wird mittels eines Potentiometers RV4 eingestellt, um den Ausgangszustand von zwei Kondensatoren 01 und 02 zu bestimmen, wenn der Betriebfeartenwählschalter in die Stellung für "Primäres erzwungenes Rollen" gebracht wird. Bei der Stellung für "Erzwungenes Rollen" schwingt der Generator mit einer konstanten Amplitude bei einer durch ein Potentiometer RV17 bestimmten Frequenz. Die Frequenz der erzwungenen Rollbewegungen wird gewöhnlich so eingestellt, daß sie gleich der Eigenschlingerfrequenz des Schiffs ist, d.h. daß sie im Bereich von 1/8 bis 1/20 H_? liegt. Das Ausgangssignal des Generators wird durch den Verstärker 10 auf die richtige Größe gebracht, und ein Potentiometer RV21 ermöglicht das Einstellen der Amplitude der erzwungenen Rollbewegungen zwischen Hull und einem Maximum. Beim Erzeugen erzwungener RoIlLeRegungen bleibt die Kompensation bezüglich der Fahrt des Schiffs wirksam, so daß auch bei hoher Fahrt des Schiffs der höchstzulässige Flossenanstellwinkel nicht überschritten wird.

Bei der beschriebenen Regel- bzw. Steuereinrichtung ist dafür gesorgt, daß statische und dynamische Prüfungen durchgeführt werden können, so daß eine Funktionsprüfung und eine Fehlersuche möglich ist, ohne daß man zusätzliche Prüfgeräte benötigt. Eichsignale können den Voreil ./Nacheilungs- und Fahrtkompensations-Netzwerken über vorgespannte Kippschalter zugeführt werden, und das beim eingeschwungenen Zustand vorhandene Ausgangesignal kann bei jedem Rechenveraiärker mit Hilfe eines eingebauten, nicht dargestellen Gleich^pannungsmeesers geprüft werden.

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Wird der Hauptschalter in die Stellung "Dynamische Prüfung" gebracht, werden die Verstärker 5, 6, 8 und 10 so geschaltet, daß sie -einen Sinuswellengenerator bilden, und außerdem wird der Multiplizierschaltung M von dem P otentiometer RV 27 aus anstelle des normalen Ausgangssignals des Fahrtkompensationsnetzwerks ein 10-Volt-Signal zugeführt. Das so erhaltene sinusförmige Flossenbefehlssignal kann allen Flossen nacheinander zugeführt werden, wobei man das dynamische Ansprechen an dem Gleichspannungsmesser beobachtet.

',Befindet sich der Hauptschalter in der Stellung "Stabilisieren", kann man die Bewegung jeder Flosse an dem Gleichspannungsmesser überwachen, indem man einen nicht dargestellten Flossenüberwachungsschalter in die entsprechende Stellung bringt.

Patentansprüche

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Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Regeleinrichtung zum Stabilisieren eines Schiffs mit Cfe mindestens einer aktiven Flosse, die vom Schiff unterhalb der Wasserlinie nach außen ragt und in Abhängigkeit von einem Flossenstellsignal durch einen Stellantrieb um ihre Ach'se geschwenkt wird, gekennzeichnet durch einen unmittelbar auf Rollbewegungen des Schiffs ansprechenden Meßaufnehmer und durch eine dessen Ausgangssignal verarbeitende Anordnung von Rechenverstärkern, die derart ausgebildet ist, daß sie ein Flossenstellsignal mit dem für die Verstellung der Flosse im Sinne einer Verkleinerung des Rollmomentes des Schiffs erforderlichen Frequenzgang erzeugt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anordnung von Rechenverstärkern eine Eingangsstufe zugeordnet ist, die so ausgebildet ist, daß sie in einen Sättigungszustand gebracht wird, wenn die Amplitude des Ausgangssignales des Meßaufnehmers einen vorbestimmten Wert überschreitet.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge k e η η -zeichnet, daß der Rückkopplungsweg mindestens einiger der Rechenverstärker paarweise angeordnete Dioden zur Begrenzung der Ausgangsspannung umfaßt.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsgrad des Flossenstellsignals proportional zur Fahrgeschwindigkeit des Schiffs variierbar let*

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5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Rechenverstärker (1, 2, 3) umfassendes Rechennetzwerk, dem ein zur Fahrgeschwindigkeit des Schiffs proportionales Signal zugeführt wird, um es zu formen, und eine Multiplizierschaltung (M), der das geformte Signal zusammen mit dem Flossenstellsignal zugeführt wird, und mittels derer die beiden Signale miteinander multipliziert werden.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein oder mehrere voreinstellbare Potentiometer (RV14, RV15), an denen das zur Fahrgeschwindigkeit des Schiffs proportionale Signal abgenommen wird, wobei die an jedem dieser Potentiometer liegende Spannung so eingestellt ist, daß ein Signal erzeugt wird, das einem bestimmten Bereich der Fahrgeschwindigkeit des Schiffs entspricht.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rechenverstärker umfassende Anordnung so ausgebildet ist, daß sie es ermöglicht, eine natürliche Schlagseite des Schiffs um seine Rollachse dadurch zu kompensieren, daß von dem erzeugten Rollwinkelsignal ein Signal abgezogen wird, das dadurch erzeugt wird, daß das Rollwinkelsignal durch einen Rechenverstärker (9) integriert wird, der mit einer Zeitkonstante arbeitet, welche im Vergleich zur Eigenschlingerperiode des Schiffs groß ist·
8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Schaltmittel, die es ermöglichen, die Rechenverstärker (5, 6, 8, 10), die normalerweise das Voreil'/Nacheilungsnetzwerk der Anordnung von Rechenverstärkern bilden, so zu schalten, daß sie einen Sinuswellengenerator bilden, so daß ein Flossenstellsignal erzeugt wird, das erzwungene Rollbewegungen des Schiffs hervorruft.

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