DE2444178C2

DE2444178C2 - Steuersystem für ein Tragflächenboot

Info

Publication number: DE2444178C2
Application number: DE2444178A
Authority: DE
Inventors: Irving Alfred Bellevue Wash. Hirsch
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1974-01-23
Filing date: 1974-09-16
Publication date: 1982-07-08
Also published as: US4178871A; DE2444178A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für ein Tragflächenboot nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind Steuersysteme bekannt, bei denen jeweils zwei parallel arbeitende Systeme vorgesehen sind, wobei das eine redundante System die Steuerung übernimmt, wenn das andere System ausgefallen ist. In der DE-AS 18 08 274 ist eine Überwachungsschaltung für ein solches redundantes Steuersystem beschrieben, das insbesondere für eine redundante Flugsteuereinrichtung gedacht ist. Dabei wird eine Alarmeinrichtung dann automatisch betätigt, wenn das Ausgangssignal eines Differenzverstärkers einen vorgegebenen Grenzwert erreicht. Durch das Ansprechen der Alarmeinrichtung wird angezeigt, daß das redundante System fehlerhaft äst.

Bei Tragflächenbooten wird der Bootskörper durch Tragflächen aus dem Wasser herausgehoben, die von Streben getragen werden und gewöhnlich durch das Wasser unter der Oberfläche bewegt werden. Unter der Annahme, daß eine ausreichende Geschwindigkeit erzielt worden ist, erzeugen die Tragflächen bei der Vorwärtsbewegung durch das Wasser genug Auftrieb, um den Bootskörper aus der Wasseroberfläche herauszuheben und somit den normalen Widerstand zu eliminieren, der üblicherweise auf ein durch das Wasser bewegtes Schiff wirkt

Üblicherweise sind vordere und hintere Tragflächen vorgesehen, die beide mit Steuerklappen versehen sind ähnlich denen, die bei Flugzeugen verwendet werden, obwohl in manchen Fällen die gesamten Tragflächen

ίο drehbar sind und als Steuerflächen benutzt we, den. Ein weiteres wesentliches Steuerelement ist das Ruder, das in die Wasseroberfläche einsticht und unterhalb der Wasseroberfläche eingetaucht ist und entweder vorne oder hinten an dem Tragflächenboot angeordnet ist, je

!5 nach Art und Ausführung desselben. Bei den meisten Tragflächenbooten werden die Klappen oder Steuerflächen hauptsächlich dazu benutzt, das Boot zum Steigen oder Sinken zu veranlassen und um die Quer- und Längsachse zu steuern. Sie können jedoch auch im Zusammenhang mit dem Ruder verwendet werden, um das Schiff bei einer Richtungsänderung um die Längsachse zu krängen. Die Klappen werden auch dazu verwendet, das Schiff während seiner Vorwärtsbewegung durch das Wasser zu stabilisieren, so daß RoIl- oder Stampfbewegungen durch geeignete Gegenbewegungen der Klappen auf ein Minimum beschränkt werden können.

Bei Steuersystemen für Tragflächenboote hat die Sicherheit den höchsten Vorrang. Bei den oben beschriebenen Arten von Steuersystemen weist das Längssteuersystem Fühleinrichtungen zum Abfühlen von Bootsbewegungen um die Längsachse der Einrichtungen auf, die auf die von diesen Abfühleinrichtungen erzeugten Signale ansprechen, um die gewünschte Bewegung der Steuerflächen zu erzeugen, und um einer Rollbewegung entgegenzuwirken und das Boot um die Längsachse zu stabilisieren. Falls dieses Längssteuersystem nicht richtig funktioniert oder versagt, kann sich ein Zustand einstellen, bei dem die Bewegungen des Bootes unstabil werden und da.« Boot zunehmend stärkere Bewegungen ausführen kann, so daß es mit Geschwindigkeiten oder Winkelgeschwindigkeiten auf das Wasser aufschlagen kann, die das Personal oder das Boot gefährden oder möglicherweise Beschädigungen am Boot verursachen können. Es ist deshalb wünschenswert, das Auftreten eines solchen Fehlers sofort aufzuspüren und das Boot zum Absteigen zu veranlassen, d. h. vom herausgehobenen Zustand in den Verdrängungszustand übergehen zu lassen, bevor sich dieser mögliche, gefährliche Zustand voll auswirken kann.

Es ist ein automatisches Schiffslandesystem entwikkelt worden, bei dem die beiden von den zwei Langskreiseln erzeugten Signale verglichen werden.

Wenn diese nicht gleich sind, wird ein Signal erzeugt, um den Landevorgang einzuleiten, indem die Vorwahlklappe oder Steuerfläche gedreht wird, um das Boot schnell zu landen. Die übrigen Steuerflächen werden aber während des Landevorgangs nicht beeinflußt. Obwohl ein solches System zufriedenstellend sein mag, hat es doch gewisse Nachteile, insbesondere für militärische Boote. Zum einen wird bei jenem System kein Versuch gemacht, die Ursache des unsicheren Zustands ins Gegenteil zu verkehren und in gewesen Fällen werden unkontrollierte Rollbewegungen verstärkt. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Boot Rollwinkcl von mehr als 20° und Rollgesciiwindigkeiten von mehr als 15° pro Sekunde ausgesetzt sein kann, weil die hinteren

Steuerklappen, die die Rollbewegungen kompensieren, noch immer der Steuerung durch die Signale unterworfen sind, die von den Längskreiseln abgeleitet werden. Zum zweiten wird ein Tragflächenboot, das in sehr seichtem Gewässer operiert, den Bootskörper besonders weit herausgehoben haben und das Boot kann beim Auftreten von Rollfehlern potentiell gefährdet sein. Zum dritten wird bei einem solchen System das Boot so schnell wie möglich zur Landung gebracht Demzufolge wird der Bootsrumpf sehr hart auf dem Wasser ₎₀ aufschlagen. Dies ist für die Passagiere sehr unangenehm und kann möglicherweise Verletzungen hervorrufen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Steuersystem für Tragflächenboote anzugeben, bei dem der Landevorgang sicherer ausgeführt werden kann, als dies bei dem vorgenannten System der Fall ist

Diese Aufgabe wird durch ein Steuersystem für Tragflächenboote gelöst, das durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gekennzeichnet ist.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Boot durch das sekundäre Servo-Rückkopplungssystem durch Einstellen der vorderen Klappen nach oben und der hinteren Klappen nach unten weich und schnell zur Landung gebracht werden kann.

Gemäß dem Anspruch 2 umfaßt eine Weiterbildung der Erfindung eine Einrichtung, mit der vorteilhafterweise verhindert werden kann, daß der Landevorgang bei großen, kurz andauernden vorübergehenden Zuständen, die in beiden Rollsystemen auftreten können, eingeleitet wird.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Weiterbildungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines typischen Tragflächenbootes, bei dem das Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;

F i g. 2 eine Ansicht des Tragflächenbootes der F i g. 1 von unten;

F i g. 3 ein schematisches Blockdiagramm des gesamten Steuersystems nach der vorliegenden Erfindung; und

F i g. 4 ein detailliertes Blockdiagramm des ersten und zweiten Servosyste-ns für jede der b·; iden Steuerflächen des Tragflächenbootes, wobei die Art und Weise deutlich wird, in der der erste Steuerkreis unwirksam gemacht wird, um einen automatischen Landevorgang zu bewirken.

Das in Fig. 1 dargestellte Tragflächenboot besitzt einen konventionellen Pumpf 10, der mit einem Propeller oder dergleichen und einem eingebauten Molor versehen sein kann, so daß es sich auf der γ, Wasseroberfläche wie ein konventionelles Verdrängungsschiff bewegen kann. Mit dem Rumpf iO schwenkbar verbunden ist eine vordere Verstrebung oder ein Ruder 12, das um eine vertikale Achse drehbar isi., um das Boot im herausgehobenen Betriebszustand m zu steuern. Das Ruder 12 kann auch nach oben in Richtung des Pfeiles 14 verschwenkt werden, um nicht in das Wasser einzutauchen, wenn das Boot als normales Verdrängungsschiff benutzt wird. Am unteren Ende des Ruders 12 ist eine vordere Tragfläche 16 (Fig. 2) h-, angeordnet, die an ihrem rückwärtigen Ende Steuerflächen oder Klappen 18 trägt, die untereinander verbunden sind, um synchron zu arbeiten. Andererseits ist es auch möglich, die gesamte vordere Tragfläche für Steuerzwecke zu drehen. Somit ist eine einzige Steuerfläche vorgesehen, die entweder eine Klappe oder die gesamte Tragfläche sein kann.

Im hinteren Bereich des Bootes sind Streben 20 und 22 um die Achse 21 verschwenkbar mit dem Rumpf 10 verbunden. Die Streben 20 und 22 können nach unten in die mit vollen Linien ausgezeichnete Stellung der F i g. 1 für den herausgehobenen Betriebszustand geschwenkt werden, oder sie können nach rückwärts in Richtung der Pfeile 24 in die in gestrichelten Linien gezeichnete Position geschwenkt werden, wenn das Schiff als normales Verdrängungsschiff arbeitet Zwischen den unteren Enden der Streben 20 und 22 erstreckt sich eine rückwärtige Tragfläche 26, die an ihren rückwärtigen Enden zwei Steuerbordklappen 28 und 30 und zwei Backbordklappen 32 und 34 trägt Andererseits können auch die gesamten Steuerbord- und Backbordtragflächen gedreht werden, um als Steuerflächen zu dienen. Wie ersichtlich werden wird, arbeitet jeder Satz von Steuerbordklappen und jeder Satz von Backbordklappen normalerweise synchron.

Zwischen den Streben 20 und 22 ist tin Gasturbinen-Wasserrückstoßvcrtriebssystem 33 angeordnet und verschwenkbar um die Achse 21 mit dem Rumpf 10 verbunden. Das System 33 Hefen den Vorwärtsschub für das Boot während dem herausgehobenen Betriebszustand. Es kann jedoch auch ein Propeller oder eine andere Vortriebsvorrichtung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung benutzt werden.

Wenn das Ruder 12 und die Streben 20 und 22 zurückgezogen sind, kann das Boot als normales Verdrängungsschiff betrieben werden. Für den herausgehobenen Betriebszustand werden sowohl das Ruder 12 und seine Tragfläche 16 als auch die Streben 20 und 22 mit der Tragfläche 26 nach abwärts gedreht in die durch ausgezogene Linien gezeigte Stellung der Fig. 1, in der sie verriegelt werden. Um in den herausgehobenen, von den Tragflächen getragenen Zustand überzugehen, stellt der Pilot die erwünschte Tragllächenliefe in einer Weise ein, die im Nachfolgenden beschrieben wird, und die Vorschubregelung wird vorgeschoben. Das Boot wird deshalb beschleunigt und der Rumpf hebt sich aus dem Wasser heraus und steigt solange, bis er sich bei der eingestellten Tragflächentiefe stabilisiert. Der normale Landevorgang besteht darin, daß die Vorschubregelung verringert wird, so daß das Boot sich auf den Rumpf absenkt, während die Geschwindigkeit abnimmt.

Auf dem Rumpf sind gemäß Fig. 2 Sensoren oder Fühleinrichtungen angeordnet, um elektrische Signale zu erzeugen, die Bewegungen des Bootes anzeigen. So ist am Bug des Bootes ein Höhensensor 36 angeordnet, der ein elektrisches Signal erzeugt, das beim herausgehobenen Betriebszustand proportional ist der Höhe des Bugs über der Wasseroberfläche. An dem Bug des Boots ist auch ein vordeier senkrechter Beschleutiigungsmes ser 35 vorgesehen, der ein Signal erzeugt, das proportional ist der senkrechten Beschleunigung. An dem Ruder 12 ist ein seitlicher Beschleunigungsmesser 38 angeordnet, der ein Signal erzeugt, das proportional ist der seitlichen Beschleunigung des Bootes. Am oberen Ende der Steuerbordstrebe 20 ist ein hinterer steuerbordseitiger senkrechter Beschleunigungsmesser 40, und am oberen Ende der Backbordstrebe 22 ist ein hinterer backbords i'iger senkrechter Beschleunigungsmesser 42 angeordnet. Es sind auch Einrichtungen zum Abfühlen der Bewegung des Boots um die Längs- und

Rollachse vorgesehen, gemäß der vorliegenden Erfindung sind zwei solche Sensoren vorgesehen. Zu diesem Zweck sind zwei senkrechte Kreisel 44 und 45 in dem Boot angeordnet, die Signale erzeugen, die proportional sind dem Winkel des Bootes bezüglich der Senkrechten um die Quer- und Längsachse. Die Vorrichtungen 44 und 45 sind vorzugsweise identisch und erzeugen normalerweise im wesentlichen identische Signale. Schließlich ist noch ein Gierungskreisel 46 vorgesehen. Die beschriebenen Beschleunigungsmesser und Kreisel messen demzufolge die Bewegungen des Bootes um seine I angsachse. seine Querachse, und seine I lochach se.

|ede Bewegung um die Längsachse wird durch die vertikalen Kreisel 44 und 45 und die hinleren Beschleunigungsmesser 40 und 42 erfühlt. Die Kreisel 44 und 45 werden identische Aiisgangssignale er/engen, die proportional sind der Starke des Rollens, während die Beschleunigungsmesser 40 und 42 Signale cr/c.uncn '.•.erden, die proportional sind der /weiten Änderungsgeschw indigkeit in der Position um die Längsachse. |cde Bewegung um die Querachse wird durch die vertikalen Kreisel 44 und 45 als auch durch die beiden vorderen iind hinteren Beschleunigungsmesser 35, 40 und 42 ,ibgefuhlt. Schließlich wird jede Bewegung um die Hrih.ichse durch den Gierungskreisel 46 und auch durch die seitlichen Beschleunigungsmesser 38 abgefiihl·

Beim normalen Betrieb des beschriebenen Tragflächenboots wird die Höhenänderung des Rumpfs über 'lern Wasser allein durch die vordere Klappe 18 t^Tes:etic"t '. m den Rumpf im herausgehobenen Betriebszustand entweder weiter anzuheben oder abzusenken wird die vordere Klappe nach abwärts gedreht, wodurch der Hub an der vorderen Tragfläche 16 erhöh! wird und der Rumpf dadurch weiter aus dem Wasser herausgehoben wird. Um Stampfbewegungen :m die Querachse zu eliminieren oder auf einem '■.!iri.ü'.urn /u hallen werden sowohl die vorderen als ,tuch die hinteren Steuerflächen benutzt. Die vorderen ind hinteren [lachen arbeiten jedoch in entgegengesetzten Richtungen, um Stampfbewegungen zu berichtigen. F.me Kompensation für Bewegungen um die Längsachse wird aNein durch die hinteren [lachen 28. 30. 32 und 34 erzielt. In diesem Fall arbeiten jedoch die Steuerh""'-dk!appen in einer entgegengesetzter, Richtung zu den Backbordklappen, um jede unerwünschte Rolibewegcng zu korngieren. Bei der Richtungsänderung des Tragflächenboots werden die rückwärtigen Klappen anfänglich so eingestellt, daß da¹· Boot um die Längsachse gekrängt wird, und das Ruder 12 wird dann gedreht, um den Vorgang abzuschließen. Dies erzeug-, einen wesentlich besseren und ruhigeren Wendevorgang weil eine richtige Neigung erzielt wird, bevor eine wesentliche Richtungsänderung des Bootes mit Hilfe des Ruders vorgenommen wird.

Die vorliegende Erfindung kann bei jedem Tragfiächenbootsteuersystem verwendet werden, das eine Rollsteuerung besitzt mit Abfühleinrichtungen zum Abfühlen der Bewegung um die Längsachse und mit Steuerflächen, die unter dem Einfluß von Signalen betätigt werden, die durch derartige Abfühlvorrichtungen erzeugt werden.

Das Steuersystem ist in Gestalt eines Blockdiagramms in F i g. 3 gezeigt. Wie dort dargestellt ist. wird däS Signa! öü5 ucffi ϊ iöncnScnaOr jy, vj35 proportional Ϊ5Ϊ der tatsächlichen Höhe des Bootes über der Wasseroberfläche, mit einem Höhensignai von der Tiefeneinstellung 50 in der Pilotenkanzel in einem Tiefenabweichungsverstärker 52 verglichen. Falls die beiden in dem Verstärker 52 eingegebenen Signale nicht gleich sind, wird ein Abweichungssignal an der Leitung 54 erzeugt und auf ein Servosystem 56 für die vordere Klappe gegeben, das die vordere Klappe 18 veranlaßt, nach abwärts oder aufwärts zu drehen, und zwar in Abhängigkeit davon, ob der Rumpf steigen oder sinken soll.

in Der vordere Beschleunigungsmesser 35 mißt am Bug eine entweder nach oben oder nach unten gerichtete Beschleunigung und erzeugt ein elektrisches Signal zum Steuern der vorderen Klappe 18. um einer Bewegung um die Querachse des Bootes entgegenzuwirken. Das

ι ί Ausgangssignal aus dem vorderen Beschleunigungsmesser 35 wird jedoch in einem integrierenden Verstärker 58 mit einem Signal kombiniert, das proportional ist dem Quadrat des Rollbewegungs-Signals. das bevor das kombinierte Signal auf den Servoantrieb 56 für die

_"i vordere Klappe gegeben wird wie im folgenden beschrieben erhalten wird. Dies wird aus dem Grunde getan, weil während normaler Rollbewegungen oder während das Boot bei einer Richtungsänderung gekrängt wird, die Rollbcwegung eine Komponente

.ι einer vertikalen Beschleunigung erzeugt, die in Betracht gezogen werden muß.

F.ir, Signal, das proportional ist dem Winkel des Boote? um die Querachse wird von den vertikalen Kreiseln 44 und 45 erhalten. Diese beiden Kreisel sind

e> im wesentlichen identisch und die von diesen beiden Kreiseln erhaltenen Signale werden in einer Mittelwert-Schaltung 60 kombiniert und dann auf einen Differentialverstärker 62 gegeben, der ein Ausgangssignal erzeugt, das sowohl als Funktion des Neigungswinkels

(■■' gegenüber der Horizontalen als auch der Änderungsgeschwindigkeit des Neigungswinkels variiert. Das Ausgangssignal vom Verstärker 62 wird auf sämtliche Hilfsantriebe für die rückwärtigen Klappen gegeben und wird auch in einer invertierten Form auf den

ν. Servoantrieb 56 der vorderen Klappe gegeben, um eine Differenzsteuerung zu erhalten. Dieses Signal wird zur Steuerung einer erhöhten Stabilität, einer ruhigen Fahrt in der See und eines automatischen Ausgleichs der Neigung bzw. des Stampfens verwendet.

is Falls das Boot um die Längsachse rollt, werden von den vertikalen Kreiseln 44 und 45 Signale erhalten. Diese Signale sind normalerweise identisch und proportional zu dem Winkel der Vertikalen um die Längsachse. Die beiden Signale werden in der

-o Mittelwert-Schaltung 64 kombiniert und erzeugen ein Signal, das zur Kombination mit dem Signal vcn dem vorderen Beschleunigungsmesser, wie dies oben beschrieben wurde auf die Schaltung 66 gegeben wird. Zusätzlich wird das Signal von dem vertikalen Kreisel

ϊ5 44 auf einen Differenzierverstärker 68 gegeben und das Signal von dem Kreisel 45 wird auf einen Differenzierverstärker 70 gegeben. Die auf diese Verstärker gegebenen Signale werden natürlich in einer Richtung oder mit einer Polarität zunehmen, dann auf Null

ro abnehmen und dann mit der anderen Polarität zunehmen, wenn das Boot von einer Seite auf die andere rollt. An den Ausgängen der Verstärker 68 und 70 werden dabei Signale erzeugt, die als Funktion sowohl des Rollwinkels als auch der Änderungsgeschwindigkeit des Rollwinkels variieren. Das Signal von dem Verstärker 58 wird auf die Servoantriebe 72 und 74 für die hintere Backbordklappen gegeben; das Signal von dem Verstärker 70 wird auf die Hilfsantriebe 76 und 78

für die hinteren Steuerbordklappen gegeben. Die Anordnung ist derart, daß ein Signal einer Polarität auf die Hilfsantriebe für die Backbordklappen gegeben wird, während ein Signal von umgekehrter Polarität auf die Hilfsantriebe für die Steuerbordklappen gegeben wird, um eine Drehung der Backbord- und Stcuerbordklappen in entgegengesetzte Richtungen zu erzielen, um einT Rollbewegung entgegenzuwirken und das Boot um die Längsachse zu stabilisieren.

Der Ausgang aus dem backbordseitigen, vertikalen Beschleunigungsmesser 42 wird auf die Hilfsantriebe 72 und 74 für die Backbordklappe gegeben und der Ausgang aus dem steuerbordseitigen. vertikalen Beschleunigungsmesser 45 wird auf die Hilfsantriebe 7h und 78 der Steuerbordklappen gegeben. Diese Signale wirken in einer Weise, daß sie die Klappenpositiunen verändern, um einer vertikalen Beschleunigung entgegenzuwirken oder um die jeweiligen Seilen des Bootes anzuheben.

F.ine Bewegung des Bootes um die Hochachsc oder eine Drehbewegung wird durch das Rollsteuersystem und durch Signale von der Rudcreinstcllung 80 gesteuert. Falls eine Richtungsänderung gewünscht wird während das Boot sich durch ruhiges Wasser bewegt wird beispielsweise ein Signal auf die Leitung 82 von der Rudereinstellung 80 gegeben, und zwar mit einer Größe und einer Polarität, die durch die Richtung und die Größe der Richtungsänderung bestimmt wird. Das Signal wird auf die Steuerbord-Hilfsantriebe 76 und 78 gegeben und in einer invertierten Form auf die B^ckbord-Hilfsantriebe 72 und 74. Die Wirkung ist, daß der Satz rückwärtiger Klappen nach unten dreht während der andere Satz nach oben dreht, um Jas Boot um die Längsachse zu krängen. Dieser Vorgang wird fortgesetzt bis der Rollwinkel, der durch die Kreisel 44 und 45 gemessen wird, so groß ist. daß Signale erzeugt werden, die das Signal von der Rudereinstellung aufheben. Gleichzeitig wird das von der Mittelwert-Schaltung 64 erhaltene Rollwinkelsignal über die Leitung 84 an den Ruderhilfsantrieb 86 gegeben. Dies veranlaßt das Ruder 12 zu drehen und das Boot beginnt um die Längsachse zu krängen, was seinerseits das Boot veranlaßt, seine Fahrtrichtung in die Richtung zu ändern, in die es gekrängt worden ist. Somit wird das Ruder 12 zum Steuern des Bootes nach rechts gedreht, wenn das Boot nach rechts gekrängt wird, infolge eines Signals von der Rudereinstellung 80. Dies ergibt eine sehr ruhige Richtungsänderung bei jedem Wellengang sowie geringstmögliche Beschleunigungskräfte auf Passagiere und Besatzung.

Bei der Richtungsänderung des Bootes erzeugt der Kursabweichungskreisel 46 ein Signal an der Leitung 88. das proportional ist der Drehgeschwindigkeit um die senkrechte Achse. Dieses Signal wird in dem Ruderservoantrieb 86 verwendet um die Geschwindigkeit der Richtungsänderung zu begrenzen. In ähnlicher Weise wird auch das Signal von dem seitlichen Beschleunigungsmesser 38 auf den Ruderservoantrieb 86 gegeben, um die seitliche Beschleunigung zu begrenzen. Nachdem der gewünschte Richtungswechsel durchgeführt worden ist wird die Rudereinstellung 80 wieder auf Mitte bzw. auf Null gestellt und das Signal an der Leitung 82 fällt auf Null. Die Stellungen der hinteren Klappen werden somit unter dem Einfluß der vertikalen Kreisel 44 und 45 umgekehrt um das Boot wieder in die senkrechte Stellung zurückzubringen und das Ruder 12 wieder auf die Mitte einzustellen.

Sämtliche in Fig.3 gezeigten Servoantriebe sind

identisch und demzufolge wird lediglich der außenbords befindliche Servoantrieb 72 für die backbordseitige Klappe im einzelnen beschrieben. Der außenbords befindliche Servoantrieb für die Backbordklappe ist in Fig.4 gezeigt. Er schließt einen der backbordseitigen Klappe zugeordneten Hilfsverstärker 100 ein, der einen Betriebsverstärker aufweist, bei dem fünf zusammengenommene Eingänge auf einen seiner zwei Eingangsklemmen über Widerstände gegeben werden. Im Fall des Servoantriebes 72 umfassen die vier Eingänge in den Betriebsverstärker 100 die Signale an den Leitungen 102, 104,106,108 und 110. Das Signal ander Leitung 102 ist dasjenige von dem Verstärker 62. Das Signal an der Leitung 104 kommt vom Verstärker 68. Das Signal an der Leitung 106 ist dasjenige vom backbordseitigen vertikalen Beschleunigungsmesser 42 und das Signal an der Leitung 108 kommt von der Rudereinstellung 80. Das Signal an der Leitung 110 ist ein Rückkopplungssignal, das proportional ist der talsächlichen Klappenstelking. iJas heißt, daß eine vordere Kiappenbeiäiigungscinrichtung 112 über ein mechanisches Verbindungsglied 114 mit der außenbords befindlichen backbordseitigen Klappe 32 verbunden ist. Dieses gleiche mechanische Verbindungsglied 114 ist mit einem primären .Stellungswandler 116 verbunden, der ein Signal erzeugt, dessen Größe als Funktion der Winkelstellung der Klappe 32 variiert und dessen Polarität davon abhängt, ob die Klappe nach unten oder nach oben aus der mittleren oder Nullstellung herausgedreht wird. Dieses Signal wird über einen Rückkopplungsdemodulator 118 und ein Meß-Netz- \>. <jrk 120 auf die Leitung 110 gegeben und somit auf den Eingang des Hilsverstärkers 100.

Die Anordnung weist natürlich ein konventionelles Servosystem auf. in dem ein Ausgangssignal aus dem Hilfsverstärker 100 ein der backbordseitigen Klappe zugeordnetes Servoventil 122 und die der backbordseitigen Klappe zugeordnete Betätigungseinrichtung 112 betätigt, um die Stellung der Klappe 32 zu verändern. Wenn die Stellung verändert worden ist. wird ein Rückkopplungssignal am Ausgang des Netzwerkes M6 erzeugt und dieses Signal bleibt bestehen, bis es die kombinierten Eingangssignale auf den anderen Eingangsleitungen 102 bis 110. die den Steuervorgang eingeleitet haben, zu Null macht oder aufhebt.

Zwischen dem der backbordseitigen Klappe zugeordneten Hilfsverstärker 100 und dem Servoventil 122 ist ein Schalter 124 angeordnet, der immer geschlossen ist, ausgenommen wenn ein gefährlicher Zustand infolge von Rollbewegungen auftritt. Eine sekundäre Rückkopplungsschleife ist vorgesehen, die einen sekundären Stellungswandler 126 einschließt, der mit der der backbordseitigen Klappe zugeordneten Betätigungseinrichtung 112 und dem Verbindungsglied 114 verbunden ist. so daß der Ausgang aus dem Stellungswandler 126 ein Signal sein wird, das proportional ist der tatsächlichen Klappenstellung von einem vorgegebenen Zustand, wobei der vorgegebene Zustand derjenige ist. der notwendig ist, um das Tragflächenboot zu landen. Im Fall der rückwärtigen Klappen ist die vorgegebene Stellung eine Neigung nach abwärts, während im Fall des vorderen Klappenhilfsantriebes die vorgegebene Stellung aufwärts ist Der Ausgang aus dem Wandler 126 wird durch das MeB-Netzwerk 128 direkt in das der Backbordklappe zugeordnete Hilfsventil 122 gegeben. Der Befehl vom Wandler 126 wird kontinuierlich an das Hilfsventil 122 gegeben. Während eines normalen Betriebes und wenn der Schalter 124 geschlossen ist.

werden die Befehle vom Verstärker 100 aber dominieren und diejenigen vom Wandler 126 übersteuern. Wenn jedoch der Schalter 124 öffnet und keine anderen Eingangsbefehle auf das Hilfsventil 122 gegeben werden, wird die sekundäre Hilfsschleife die Steuerfläehe 32 so einstellen, daß in der sekundären Stellungsrückkopplung Null erscheint. An diesem Punkt ist die Steuerfläche so eingestellt, daß eine rasche Landung bewirkt werden k .nn, d. h. es ist eine abwärts gerichtete Neigung für die iiinteren Tragflächen vorgesehen, wie dies weiter oben beschrieben wurde.

In F i g. 3 ist zu erkennen, daß die Ausgänge aus den Verstärkern 68 und 70, die auf die zwei identischen Kreisel 44 und 45 ansprechen, auf eine Signalvergleicherschaltung 90 gegeben werden, wo sie miteinander verglichen werden. Unter normalen Bedingungen sind die Signale aus den beiden Kreiseln 44 und 45 im wesentlichen identisch und die Differenz zwischen ihnen wird im wesentlichen Null sein, so daß kein Ausgangssignal aus der Schaltung 90 erscheint. Falls eine Fchlfunktion in einem der beiden Kreisel auftreten sollte oder falls ein Fehler in der Schaltung, etwa ein Kurzschluß oder ein F.rdschluß in einem der Verstärker oder einem der Kreise entstehen sollte, dann werden die von den beiden Kreiseln erhaltenen Signale, (d.h. die Ausgangssignale der Verstärker 68 und 70) nicht mehr identisch sein. Unter der Annahme, daß diese Differenz für eine vorbestimmic Zeitdauer bestehen bleibt und unter der weiteren Annahme, daß die Differenz der Ausgänge aus den beiden Verstärkern 68 und 70 einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird ein Ausgangssignal der Signalvergleicherschaltung 90 erscheinen. Dieses Signal wird über die Leitung 92 zu jedem der Schalter 124 (Fig. 4) von jedem Klappenhilfsantrieb gegeben, um den Schalter zu öffnen. Demzufolge wird das primäre Stellungs-Rückkopplungs-Netzwerk von den Klappenservoventilen 122 abgeschaltet und der sekundäre Stellungswandler 126 übernitiimt die Funktion in jedem Servosystem, wodurch die hinteren Klappen veranlaß! .verden, nach abwärts zu drehen und die vorderen Klappen veranlaßt werden, nach aufwärts zu drehen, um ein schnelles aber vorsichtiges Absinken des Rumpfes auf das Wasser zu veranlassen.

Wie bereits oben beschrieben wurde wird von der Vergleicherschaltung 90 nur dann ein Signal erzeugt, wenn die Differenz der Signale von den Verstärkern 68 und 70 einen vorbestimmten Wert überschreitet und für eine vorbestimmte Zeitdauer andauert. Letztgenannter Effekt kann durch Dämpfen des Ansprechens der Signalvergleicherschaltung 90 erzielt werden. Dies hindert sehr starke aber außerordentlich kurze vorübergehende Werte in jedem Rollsystem daran, die automatische l.andeschaluing zu erregen. Insbesondere ist die Dämpfung derart, daß ein Ausgangssignal von der Signalvergleicherschaltung 90 nicht erzeugt werden wird, bis die Differenz der beiden Rollsignale für mindestens 100 milisec. anhält.

Die Größe der Differenz zwischen den beiden Signalen von den Verstärkern 68 und 70. die ausreich!, um einen automatischen Landevorgang einzuleiten, kann beispielsweise '.ermitteis eines Regelwiderstandcs 94 eingestellt werden. Normalerweise wird der Regelwiderstand 94 so eingestellt, daß die Differenz der Rollsignale größer sein muß als i0^r um das automatische Landesystem zu erregen; dies kann jedoch je nach den Erfordernissen geändert werden.

Die vorliegende Erfindung sieht Einrichtungen bei automatischen Steuersystemen für Tragflächenboote vor, bei denen die normale Stellungsrückkopplungsschaltung von den Steuerflächenhilfsantrieben des Bootes abgeschaltet wird und bei denen sekundäre Rückkopplungsschaltungen veranlaßt werden, die Klappen so einzustellen. daO das Boot schnell und sicher landet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuersystem für ein Tragflächenboot mit wenigstens einer Steuerfläche, mit einer elektrischen Schaltung mit einem primären Servosystem zum Steuern dieser Fläche während des normalen Betriebes des Tragflächenbootes, mit einem elektrischen Hilfskreis mit einem sekundären Servorückkopplungssystem, das voreingestellt ist zum Positionieren der Steuerfläche derart, daß das Tragflächenboot veranlaßt wird, vom herausgehobenen Betriebszustand in den eingetauchten Betriebszustand überzugehen, mit ersten und zweiten Abfühleinrichtungen zum Abfühlen der Bewegung des Bootes um seine Längsachse und zum Erzeugen von entsprechenden Ausgangssignalen, und mit Einrichtungen zum Vergleichen der Ausgangssignale der ersten und der zweiten Abfühleinrichtung, gekennzeichnet durch Einrichtungen(90,124),die auf eine vorbestimmte Differenz zwischen diesen Signalen aR?prechen, um das primäre Servosystem abzuschalten und das sekundäre Servorückkopplungssystem in die Lage zu versetzen, die Steuerflächen so einzustellen, daß das Tragflächenboot veranlaßt wird, von dem herausgehobenen Zustand in den eingetauchten Betriebszustand überzugehen.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (94) zum Verhindern des Abschaltens des primären Servosystems bis die vorbestimmte Differenz zwischen den Signalen für eine vorbestimmte Zeitdauer vorhanden war.

3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Differenz dann existiert, wenn die Diuerenz zwischen den Signalen größer ist als diejenige, die eine Differenz von 10° in den durch die / bfühleinrichtungen abgefühlten Rollwinkeln anzeigt.

4. Steuersystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Signaldifferenz ansprechende Einrichtung einen Schalter (124) einschließt, der durch eine Signalvergleichsschaltung (90) betätigt wird.