DE2245550B2 - System zur automatischen stabilisierung von tragfluegelschiffen - Google Patents
System zur automatischen stabilisierung von tragfluegelschiffenInfo
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
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- B63B1/24—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type
- B63B1/28—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type with movable hydrofoils
- B63B1/285—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type with movable hydrofoils changing the angle of attack or the lift of the foil
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur automatischen Stabilisierung von Tragflügelschiffen
bezüglich des Krängungs- und Trimmwinkels mit Hilfe von Kreiseln, deren Signale weiterverarbeitet werden
zu Befehlssignalen, die die hydrodynamischen Steuerflächen der Tragflügel bewegen, wobei ein Ausfall im
System eine Positionierung der Steuerflächen in ihrer Neutrallage bewirkt. Ein solches System ist aus der
Zeitschrift »Hoveringcraft & Hydrofoil« vom Dezember 1967, Seiten 20 ff., bekannt.
Es wird hier ein ausfallneutrales Steuersystem beschrieben, welches in dem Sinne wirkt, daß bei einem
Ausfall des Systems dessen Einwirkung auf die Steuerflächen neutralisiert wird. Dabei sind Kreiselgeber
für die Bewegung des Schiffes um die verschiedenen Achsen vorhanden, deren Signale auf einen zentralen
Prozeßrechner gegeben werden, von wo Befehle für die Betätigung für die hydrodynamischen Steuerflächen
ausgegeben werden. Nachteilig ist dabei, daß ein Ausfall der zentralen Rechnereinheit nicht nur den Normalbetrieb
der Steuerung und Stabilisierung, sondern auch seine ausfallneutrale Funktion in Frage stellt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein ausfallneutrales Steuersystem so auszubilden, daß es
sich durch eine besondere Sicherheit und Zuverlässigkeit seiner Funktion auszeichnet.
Ausgehend von der eingangs beschriebenen Ausbildung wird zur Lösung dieser Aufgabe gemäß der
Erfindung eine automatische Verriegelungseinrichtung vorgeschlagen, die aus einem von einem externen
Kreisel gesteuerten Grenzwertgeber besteht, der bei Oberschreiten vorgegebener Werte der Krängungsund
Trimmwinkel auf ein hydraulisches Steuerventil eines Hydraulikzylinders wirkt, der seinerseits eine
mechanische Arretiervorrichtung der Steuerflächen der Tragflügel betätigt
Auf diese Weise ist ein vom eigentlichen Steuerungssystem unabhängiger Wirkungskanal für die Neutralisierung
der Steuerungsflächen im Havariefall vorhanden, der durch die Einfachheit seines Aufbaus und seine
Unabhängigkeit von komplizierten Systemen eine besonders große Sicherheit der ausfallneutralen Funktion
gewährleistet
In einer zweckmäßigen weiteren Ausbildung der Erfindung weist jede Arretiervorrichtung einen in
ortsfesten Führungen verschieblichen Keil auf, der in eine entsprechend ausgebildete Aufnahmeöffnung in
der Betätigungsstange der jeweiligen Steuerfläche einschiebbar ist. Bei einer solchen Ausbildung können
die Steuerflächen aus beliebigen Lagen in die Neutrallage gezwungen und dort arretiert werden.
Es kann ebenso zweckmäßig sein, wenn jede Arretiervorrichtung einen doppelseitigen Drehnocken
mit ortsfester Drehachse aufweist, der in einer entsprechend ausgebildeten Nut in der Betätigungsstange
der jeweiligen Steuerfläche zwischen einer unwirksamen und einer die Betätigungsstange sperrenden
Stellung verdrehbar angeordnet ist. Diese Arretiervorrichtung hat den Vorteil einer geringen Reibung.
Verschiedenartige Ausfälle im automatischen Stabilisierungssystem, die das Schiff zur maximal vorgegebenen Ablenkung bringen, werden das Auslösen der automatischen Verriegelungsvorrichtung hervorrufen, die die steuerbaren Flügelteile in Jie Nullagen führt und arretiert. Die Anwendung eines solchen Systems sichert dem Schiff einen havarielosen Betrieb, da beliebige Ausfälle im Stabilisierungssystem nicht zu einer Krängungs- und Trimmlage führen werden, die für Fahrgäste und das Schiff selbst gefährlich wären.
Das vorgeschlagene automatische Stabilisierungssystem gewährleistet einen havarielosen Betrieb, hat eine einfache Struktur, ein geringes Gewicht, niedrigen Preis und ist einfach zu bedienen.
Verschiedenartige Ausfälle im automatischen Stabilisierungssystem, die das Schiff zur maximal vorgegebenen Ablenkung bringen, werden das Auslösen der automatischen Verriegelungsvorrichtung hervorrufen, die die steuerbaren Flügelteile in Jie Nullagen führt und arretiert. Die Anwendung eines solchen Systems sichert dem Schiff einen havarielosen Betrieb, da beliebige Ausfälle im Stabilisierungssystem nicht zu einer Krängungs- und Trimmlage führen werden, die für Fahrgäste und das Schiff selbst gefährlich wären.
Das vorgeschlagene automatische Stabilisierungssystem gewährleistet einen havarielosen Betrieb, hat eine einfache Struktur, ein geringes Gewicht, niedrigen Preis und ist einfach zu bedienen.
Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen
weiter erläutert. Es zeigt
F i g. 1 grundsätzliches Schema des automatischen Stabilisierungsystems gemäß der Erfindung,
F i g. 2 eine Variante der Arretiervorrichtung mit beweglichem profiliertem Keil (Längsschnitt),
F i g. 3 eine Variante der Arretiervorrichtung mit doppelseitigem Drehnocken (Längsschnitt).
Der bequemeren Beschreibung halber ist das automatische Stabilisierungssystem, das in F i g. 1
dargestellt ist, nur für einen steuerbaren Flügelteil gezeigt, der als eine steuerbare Flügelklappe ausgebildet
ist.
Eine Einheit (F i g. 1) der Fühlelemente, bestehend aus einem externen Kreisel 1, ist mit einem elektronischen
Verstärker 2 verbunden, der aus einer Reihe \on funktionalen Verstärkern bestehen kann und seinerseits
mit einem hydraulischen Verteiler 3 (einem elektrohydraulischen schiebergesteuerten Verteiler) verbunden
ist.
Der hydraulische Verteiler 3 steht mit einem Hydrauliksystem (nicht mit abgebildet) und mit den
Hohlräumen eines hydraulischen Kraftzylinders 4 in Verbindung, dessen Kolbenstange 4a über eine mecha-
nische Zugstange 4b als Betätigungsstangen auf den steuerbaren Teil eines Tragflügels 5 einwirkt, welcher
Teil als Steuerfläche 6 (mit dem Zeichen »ό« ist in F i g. 1
die Ablenkung der Steuerfläche 6 gekennzeichnet) ausgebildet ist
Ein Rückführungsgeber 7 ist it. U der Steuerfläche 6
mechanisch und mit dem Eingang des elektronischen Verstärkers 2 elektrisch verbunden.
Eine automatische Verriegelungsvorrichtung β ist am Ausgang der Einheit 1 der Fohlelemente angeordnet
und besteht aus elektronischen Relais 9 mit dem vorgegebenen Einstellwert O1. bei dem es ausgelöst
wird, sowie einer Arretiervorrichtung 10, die von einem Hydraulikzylinder 11 betätigt wird, der mit einem
hydraulischen Steuerventil 12 eines autonomen Hydrauiiksystems (nicht abgebildet) hydraulisch verbunden ist.
Die Arretiervorrichtung 10, die in Fig.2 und 3 dargestellt ist, kann konstruktiv in zwei Varianten
ausgeführt werden.
In F i g. 2 ist die erste Variante dieser Arretiervorrichtung
10 dargestellt Sie besteht aus einem verschieblichen profilierten Keil 13, der sich in mit dem
Schiffsrumpf 14 starr verbundenen Führungen »M-Mu
verschiebt und mit einer profilierten Aufnahmeöffnung
15 zusammenwirkt, die in der Kolbenstange 4a des hydraulischen Kraftzylinders 4 der Steuerfläche 6
ausgeführt ist.
In der Variante, die in F i g. 3 dargestellt ist, besteht die Arretiervorrichtung 10 aus einem zweheitigen
Drehnocken 16 mit in bezug auf den Schiffsrumpf 14 fixierter Drehachse Oi, der mittels eines Hebels 17 mit
dem Hydraulikzylinder 11 verbunden ist.
Der Drehnocken 16 ist in einer profilierten Nut 18 angeordnet, die in der als Betätigungsstange wirkenden
Kolbenstange 19 des Hydraulikzylinders 4 der Steuerfläche 6 ausgeführt ist.
Die Aufnahmeöffnung 15 (Fig.2) oder die Nut 18
(F i g. 3) kann sowohl in der Kolbenstange 4a (oder 19) des hydraulischen Kraftzylinders 4, wie auch in der sie
fortsetzenden und mit ihr starr verbundenen Konstruktion, beispielsweise der mechanischen Zugstange Ab der
Steuerfläche 6 (F i g. 2), oder in der die Kolbenstange 19 fortsetzenden Konstruktion (F i g. 3) ausgeführt werden.
Bei der konstruktiven Ausführung wird zweckmäßigerweise der Unterschied zwischen der Größe »a« der
Eingangsseite der Aufnahmeöffnung 15 (Fig.2) und
dem Spitzenteil »ix< des profilierten verschieblichen Keils 13 etwas größer als maximale Ablenkung »<5« der
Steuerfläche 6 gewählt, die an der Anordnungsstelle der Arretiervorrichtung gemessen wird, was es gestattet,
die Steuerfläche 6 in die Nullage längs der Sehne »L-L«
aus einem beliebigen Abweichungswinkel »ö« herauszuführen.
Der Winkel »α« der profilierten Nut 18 (Fig.3) seinerseits muß die Einstellmöglichkeit des Drehnokkens
16 bei einem beliebigen Winkel »<5« der Steuerflächen gewährleisten.
Sind mehrere Steuerflächen 6 vorhanden, so nimmt demen »sprechend die Anzahl der elektronischen
Verstärker 2, der hydraulischen Verteiler 3, der hydraulischen Kraftzylinder 4 und der Arretiervorrichtungen
10 mit den Hydraulikzylindern U und den Steuerventilen 12 zu.
Die Arbeit des automatischen Stabilisierungssystems geht auf die folgende Weise vor sich.
Die Einheit der Fühlelemente bestimmt mit Hilfe einer kreiselstabilisierten Vertikale die Abweichung des
Schiffes von der vorgegebenen Krängungs- und Trimmlage.
Nachdem die Signale von diesen Elementen im Verstärker 2 angekommen sind, formieren diese Signale
zusammen mit den Signalen von den übrigen Gebern und dem Rückführungsgeber 7 nach dem gewählten
Steuerungsgesetz das Surnmensignal zum Umlegen der Steuerfläche 6 des Tragflügels 5.
Hierbei wird die Richtung des Umlegens der Steuerfläche 6 hauptsächlich durch die Abweichungsrichtung
des Schiffes von der wirkenden Störung bestimmt, und die Proportionalität des Umlegungswinkels
der Größe der Schiffsabweichung wird mit Hilfe des Rückführungsgebers 7 gewährleistet.
Das vom Verstärker 2 formierte Steuersignal gelangt
iS in den hydraulischen Verteiler 3, der proportional der
Größe dieses Signals die Fläche seiner Arbeitsfenstei öffnet und das Überströmen des Arbeitsmittels in die
Hohlräume des hydraulischen Kraftzylinders 4 durchführt.
Unter Druckeinwirkung des Arbeitsmittels wird die Kolbenstange 4a des hydraulischen Kraftzylinders 4
verschoben, wodurch das Umlegen der Steuerfläche 6 erfolgt.
Der Rückführungsgeber 7 kontrolliert ständig die Größe des Ausschlagwinkels der Steuerfläche 6,
wodurch die Proportionalität des Ausschlagwinkels zur Größe des summarischen Steuersignals gewährleistet
wird.
Die durch die Ablenkung der Steuerfläche 6 des Tragflügels 5 hervorgerufenen hydrodynamischen
Kräfte erzeugen Momente, die die vorgegebene Schiffslage bei einwandfrei arbeitendem automatischem
Stabilisierungssystem stabilisieren.
Gleichzeitig mit der Gewährleistung der Arbeit des Hauptkanals gelangen elektrische Signale von der
Einheit der Fühlelemente zum Eingang des elektronischen Relais 9, wo sie ständig mit der Größe des im
voraus vorgegebenen Einstellwertes (θι) verglichen
werden, der den Grenzabweichungen des Schiffes von der Krängungs- und Trimmlage entspricht.
Beim Auftreten von Störungen im automatischen Stabilisierungssystem entstehen falsche Signale, die im
besonderen zum Festklemmen der Steuerfläche 6 oder Umlegen derselben mit maximaler Geschwindigkeit bis
zu der Endlage führen, was mit einem Auswandern des Schiffes um Winkel begleitet wird, die die Abweichungsgröße bei normaler Arbeit des automatischen Stabilisierungssystems
beträchtlich übersteigen.
In diesem Fall übersteigt das laufende Signal Θ2 der Schiffsabweichung den Einstellwert θι des Relais 9, dieses wird ausgelöst und schaltet das elektrische Steuerventil 12 ein, das den Durchtritt für die Arbeitsflüssigkeit von dem autonomen Hydrauliksystem zum Hydraulikzylinder 11 freigibt. Dieser letztere betätigt die Arretiervorrichtung 10, die die Steuerfläche 6 in die Nullage mit gleichzeitigem Arretieren derselben bringt.
In diesem Fall übersteigt das laufende Signal Θ2 der Schiffsabweichung den Einstellwert θι des Relais 9, dieses wird ausgelöst und schaltet das elektrische Steuerventil 12 ein, das den Durchtritt für die Arbeitsflüssigkeit von dem autonomen Hydrauliksystem zum Hydraulikzylinder 11 freigibt. Dieser letztere betätigt die Arretiervorrichtung 10, die die Steuerfläche 6 in die Nullage mit gleichzeitigem Arretieren derselben bringt.
Wird die Arretiervorrichtung 10 angewandt, die gemäß F i g. 2 ausgeführt ist, so verschiebt der
Hydraulikzylinder 11 den profilierten Keil 13 in den Führungen »M-M« in die Aufnahmeöffnung 15 in der
Kolbenstange 4a, was hierdurch die Steuerfläche 6 in die Nullage überführt und diese arretiert.
Wird die Konstruktion gemäß F i g. 3 ausgeführt, so dreht der Hydraulikzylinder 11 über den Hebel 17 den
doppelseitigen Drehnocken 16, der, indem er in die Nut 18 in der Kolbenstange 19 hineingeht die Steuerfläche 6
in die NuJlage herausführt und, indem er sich längs der
Achse der Kolbenstange 19 stellt, sie in dieser Lage mechanisch arretiert.
Gleichzeitig mit dem Auslösen des Relais 9 wird das automatische Stabilisierungssystem abgeschaltet und
verriegelt.
Hierzu 2 Blatt 2'eichnungen
Claims (3)
1. System zur automatischen Stabilisierung von Tragflügelschiffen bezüglich des Krängungs- und
Trimmwinkels mit Hilfe von Kreiseln, deren Signale weiterverarbeitet werden zu Befehlssignalen, die die
hydrodynamischen Steuerflächen der Tragflügel bewegen, wobei ein Ausfall im System eine
Positionierung der Steuerflächen in ihrer Neutrallage bewirkt, gekennzeichnet durch eine
automatische Verriegelungseinrichtung, bestehend aus einem von einem externen KreiseJ (1) gesteuerten
Grenzwertgeber (9), der bei Überschreiten vorgegebener Werte der Krängungs- und Trimmwinkel
a.uf ein hydraulisches Steuerventil (12) eines Hydraulikzylinders (11) wirkt, der seinerseits eine
mechanische Arretiervorrichtung (10) der Steuerflächen (6) der Tragflügel betätigt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Arretiervorrichtung (10) einen in
ortsfesten Führungen (M-M) verschieblichen Keil (13) aufweist, der in eine entsprechend ausgebildete
Aufnahmeöffnung (15) in der Betätigungsstange (4a, Ab)der jeweiligen Steuerfläche (6) einschiebbar ist.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Arretiervorrichtung (10) einen
doppelseitigen Drehnocken (16) mit ortsfester Drehachse (O]) aufweist, der in einer entsprechend
ausgebildeten Nut (18) in der Betätigungsstange (19, Ab) der jeweiligen Steuerfläche (6) zwischen einer
unwirksamen und einer die Betätigungsstange sperrenden Stellung verdrehbar angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2245550A DE2245550C3 (de) | 1972-09-16 | 1972-09-16 | System zur automatischen Stabilisierung von Tragflügelschiffen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2245550A DE2245550C3 (de) | 1972-09-16 | 1972-09-16 | System zur automatischen Stabilisierung von Tragflügelschiffen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2245550A1 DE2245550A1 (de) | 1974-03-21 |
DE2245550B2 true DE2245550B2 (de) | 1977-04-07 |
DE2245550C3 DE2245550C3 (de) | 1978-10-19 |
Family
ID=5856540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2245550A Expired DE2245550C3 (de) | 1972-09-16 | 1972-09-16 | System zur automatischen Stabilisierung von Tragflügelschiffen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2245550C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995018742A1 (en) * | 1994-01-10 | 1995-07-13 | Kvaerner Fjellstrand A/S | Device for reduction of wave-induced motion of a vessel |
-
1972
- 1972-09-16 DE DE2245550A patent/DE2245550C3/de not_active Expired
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995018742A1 (en) * | 1994-01-10 | 1995-07-13 | Kvaerner Fjellstrand A/S | Device for reduction of wave-induced motion of a vessel |
GB2300166A (en) * | 1994-01-10 | 1996-10-30 | Kv Rner Fjellstrand A S | Device for reduction of wave-induced motion of a vessel |
GB2300166B (en) * | 1994-01-10 | 1998-04-08 | Kv Rner Fjellstrand A S | Device for reduction of wave-induced motion of a vessel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2245550C3 (de) | 1978-10-19 |
DE2245550A1 (de) | 1974-03-21 |
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