DE3903439A1 - Arrangement for neutralising magnetic-field distortion - Google Patents

Arrangement for neutralising magnetic-field distortion

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Abstract

An arrangement for neutralising magnetic-field distortion which is caused by ships in the harbour is proposed, the required compensation being automatically controlled by means of a computer. The control functions determined for this purpose by the computer can be stored temporarily completely or in abbreviated form in a memory which at its output controls controllable current amplifiers for generating appropriate exciter currents.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Neutralisie­ rung von Magnetfeldverzerrungen gemäß der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to an arrangement for neutralization tion of magnetic field distortions according to the genus of Main claim.

Magnetfeldverzerrungen, die von im Hafen liegenden Schiffen hervorgerufen werden, können durch externe, im Hafen befindliche Spulen so ausgeglichen werden, daß der Raum, in dem sich das Schiff befindet, als magne­ tisch neutral angesehen werden kann. Es wird hierzu ein Magnetfeld aufgebaut, das dem Magnetfeld des Schiffes entgegenwirkt. Die zur Erzeugung des Magnetfeldes er­ forderlichen Feldspulen befinden sich außerhalb und/oder innerhalb des Schiffes. Dabei ist es notwendig, wenn das Schiff in Nord-Süd-Richtung steht, daß sich eine Magnetfeldspule links und rechts des Schiffes befindet, während die zweite Spule oberhalb und unterhalb des Schiffes verläuft. Die Spulen links und rechts oder oben und unten werden immer gleichmäßig angesteuert und sind gegeneinander geschaltet. Mittels mehrerer Magnetometer kann die Messung des verbleiben­ den Restfeldes vorgenommen werden und eine Kompensation durch entsprechende Ansteuerung der Spulen erfolgen.Magnetic field distortions from those in port Ships can be caused by external, in Coils located in port are compensated so that the space in which the ship is located as magne can be viewed as neutral. It will do this Magnetic field built up, the magnetic field of the ship counteracts. He to generate the magnetic field required field coils are outside and / or inside the ship. It is necessary if the ship is in a north-south direction, that a magnetic field coil to the left and right of the Ship is located while the second coil is above and runs below the ship. The coils on the left and right or top and bottom will always be even controlled and are switched against each other. Means measurement of several magnetometers can remain the remaining field and compensation  by appropriate control of the coils.

Die Anordnung von Magnetfeldsensoren ist in der DE-C 25 52 397 beschrieben.The arrangement of magnetic field sensors is in DE-C 25 52 397.

Es ist bekannt, die Kompensation des vorgesehenen Raums zunächst ohne Schiff durchzuführen. Nach Einfahren des Schiffes werden dann die externen Spulen so angesteuert, daß die Magnetometer wieder "Null" anzeigen. Die Sonden besitzen bekanntlich eine Gegenwicklung, damit das Magnetfeld der Spulen die Son­ den nicht beeinflußt.It is known to compensate for the space provided to be carried out first without a ship. After retracting the Then the external coils become ship controlled that the magnetometer again "zero" Show. As is well known, the probes have one Counter winding so that the magnetic field of the coils the Son that doesn't affect.

Bei Wellengang wird durch die damit verbundene Bewegung des Schiffes eine oszillierende Beeinflußung des Erd­ magnetfeldes bewirkt, die durch eine entsprechende An­ steuerung der Kompensationsspulen kompensiert werden kann. Die Ansteuerung der Kompensationsspulen kann von Hand variiert werden, was jedoch ungenau und arbeitsin­ tensiv ist.When there is a swell, the movement involved of the ship an oscillating influence on the earth magnetic field caused by a corresponding to control of the compensation coils can be compensated can. The control of the compensation coils can be from Hand can be varied, but this is imprecise and laborious is intensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei Wel­ lengang auftretenden Magnetfeldverzerrungen, hervorge­ rufen durch eine entsprechende Schiffsbewegung, selb­ sttätig mittels einer computergesteuerten Anordnung zu neutralisieren.The invention is based, which at Wel magnetic field distortions that occur call by a corresponding ship movement, same constantly by means of a computer-controlled arrangement neutralize.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Hauptan­ spruch angegebenen Merkmale erhalten. Die von Magnet­ feldsensoren ermittelten Magnetfeldverzerrungen werden einem Rechner übermittelt, der die Größe eines Perso­ nalcomputers haben kann. Der Computer wertet die Meß­ signale aus und berechnet die erforderliche Steuerfunktion, die zur Ansteuerung von Kompensations­ spulen erforderlich ist. Um die den Magnetspulen vorge­ schalteten Stromverstärker in der erforderlichen Weise zu steuern, überträgt der Computer die erforderlichen Steuerinformationen zu einem Speicher, aus dem die Steuerinformation ständig abfragbar ist. Die Steuerin­ formationen können somit ständig vom Speicher zu den für die Steuerung der Stromverstärkung erforderlichen Einrichtungen übertragen werden, ohne daß dabei der Computer Rechnerzeit zur Verfügung stellen muß. Der Computer kann in dieser Zeit andere Aufgaben wahrnehmen und insbesondere Anderungen der Magnetfeldverzerrungen sehr schnell erkennen, um gegebenenfalls eine Korrektur der Steuerinformation vorzunehmen. Dadurch wird der ganz wesentliche Vorteil erreicht, daß ein Rechner mit verhältnismäßig kleiner Rechnerkapazität verwendbar ist, wobei dennoch eine selbsttätige Regelung erzielt wird, die schnell auf geänderte Magnetfeldbeeinflußun­ gen reagiert.The solution to this problem is given by the main one received specified characteristics. Magnet's field sensors determined magnetic field distortions a computer that is the size of a person nalcomputers can have. The computer evaluates the measurement signals and calculates the required Control function for controlling compensation spools is required. To the pre-selected the solenoids switched current amplifiers in the required manner to control, the computer transmits the necessary  Control information for a memory from which the Tax information is constantly available. The tax lady Formations can thus move continuously from the storage to the required to control the current gain Facilities are transferred without the Computer must provide computer time. The Computers can perform other tasks during this time and especially changes in magnetic field distortions recognize very quickly to make a correction if necessary the tax information. This will make the achieved a very significant advantage that a computer with relatively small computing capacity can be used is, although an automatic regulation is achieved that will quickly affect magnetic field changes gene reacts.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß jedem Stromverstärker ein Funktionsgenerator vorgeschaltet ist, der den Funktionsverlauf zur Steue­ rung der Stromverstärkung erzeugt, wobei der Computer den erforderlichen Funktionsverlauf ermittelt und dem Funktionsgenerator mitteilt. Es genügt hierbei also, daß der Computer den Funktionsgenerator auf eine ent­ sprechende Funktion einstellt, die der Funktionsgenera­ tor dann selbsttätig beibehält, bis eine geänderte Steuerfunktion vom Computer bestimmt wird.A preferred embodiment of the invention provides before that each current amplifier has a function generator is connected upstream, the function course to control tion of the current gain is generated by the computer the required course of function determined and the Function generator announces. So it’s enough that the computer ent the function generator on a speaking function that the functional genera gate then automatically maintains until a changed one Control function is determined by the computer.

Um auch für große Schiffe eine sichere Kompensation von Magnetfeldverzerrungen erreichen zu können, sind die Stromverstärker vorzugsweise als steuerbare Gleich­ stromverstärker ausgebildet, die wenigstens in einem Frequenzbereich von 0 Hz bis 1 Hz angesteuert werden können. Insbesondere müssen die verwendeten Stromver­ stärker mit einer Frequenz steuerbar sein, die der Fre­ quenz einer möglichen Schlingerbewegung eines Schiffes entspricht. Die Ausgangsleistung der Stromverstärker muß mehrere tausend Volt-Ampere betragen.In order to ensure safe compensation for large ships as well To be able to achieve magnetic field distortions are Current amplifier preferably as a controllable DC current amplifier formed at least in one Frequency range from 0 Hz to 1 Hz can be controlled can. In particular, the Stromver be more controllable with a frequency that the Fre a possible lurching movement of a ship corresponds. The output power of the current amplifier must be several thousand volts.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung nä­ her erläutert.The invention is based on the drawing ago explained.

Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild der erfindungs­ gemäßen Anordnung, die einen als Personalcomputer aus­ gebildeten Computer 1 mit Tastatur 2 besitzt. Ausgangs­ seitig ist der Computer 1 mit einer Norm-Schnittstelle 3 verbunden, die eine Parallelübertragung von Daten zu einem Sender 4 und einem Speicher 5 ermöglicht. Der Speicher 5 kann vom Computer 1 übermittelte Informatio­ nen zwischenspeichern, die vom Speicher 5 an Funktions­ generatoren 6, 7 übertragen werden können. Die Funkti­ onsgeneratoren 6, 7 werden entsprechend dieser Informa­ tionen eingestellt und steuern mit der erforderlichen Steuerfunktion die ihnen nachgeschalteten Stromverstär­ ker 8, 9. Die als steuerbare Gleichstromverstärker aus­ gebildeten Stromverstärker 8, 9 speisen Magentfeldspu­ len H und Z.The drawing shows a block diagram of the arrangement according to the Invention, which has a computer 1 with keyboard 2 formed as a personal computer. On the output side, the computer 1 is connected to a standard interface 3 , which enables parallel transmission of data to a transmitter 4 and a memory 5 . The memory 5 can cache information transmitted by the computer 1 , which can be transferred from the memory 5 to function generators 6 , 7 . The func onsgenerators 6 , 7 are set according to this informa tion and control the downstream power amplifier 8 , 9 with the required control function. The formed as a controllable DC amplifier from current amplifiers 8 , 9 feed Magentfeldspu len H and Z.

Über den Sender 4 und seine ausgangsseitige Antenne 10 können vom Computer 1 abgegebene Informationen zu einer Empfangsantenne 11 übertragen werden, die über einen Empfänger 12 an den Eingang eines Speichers 13 ange­ schlossen ist. Die Antenne 11, der Empfänger 12, der Speicher 13 und die nachfolgenden Baugruppen befinden sich auf einem Schiff, während die zuvor beschriebenen Baugruppen, die an den Compter 1 angeschlossen sind, sich im Hafen befinden.Via the transmitter 4 and its output-side antenna 10 , information provided by the computer 1 can be transmitted to a receiving antenna 11 , which is connected to the input of a memory 13 via a receiver 12 . The antenna 11 , the receiver 12 , the memory 13 and the subsequent assemblies are on a ship, while the assemblies described above, which are connected to the computer 1 , are located in the port.

Der Speicher 13 ist ausgangsseitig mit Funktionsgenera­ toren 14, 15 verbunden, die nachgeschaltete Stromver­ stärker 16, 17 steuern, wie dies auch bei den Funkti­ onsgeneratoren 6, 7 der Fall ist. Den Stromverstärkern 16, 17 sind Magnetfeldspulen T und V nachgeschaltet, die zusammen mit den im Hafen befindlichen Magnetfeld­ spulen H und Z zur Neutralisierung von auftretenden Magnetfeldzerrungen dienen.The memory 13 is connected on the output side with function generators 14 , 15 which control downstream power amplifiers 16 , 17 , as is also the case with the function generators 6 , 7 . The current amplifiers 16 , 17 are followed by magnetic field coils T and V which, together with the magnetic field coils H and Z located in the port, serve to neutralize magnetic field distortions that occur.

Außerhalb des Schiffes befindet sich weiterhin eine Vielzahl von Magnetfeldsensoren 19, deren Meßsignale - die über eine Funkstrecke oder über Kabel übertragen werden können - zum Computer 1 übertragen werden. Der Computer 1 ermittelt daraufhin die erforderliche Steu­ erfunktion zu Kompensation der aufgetretenen Magnetfeldverzerrungen. Das hierfür im Computer gespei­ cherte Programm ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und kann als bekannt vorausgesetzt werden.Outside the ship there is also a large number of magnetic field sensors 19 , the measurement signals of which - which can be transmitted via a radio link or via cable - are transmitted to the computer 1 . The computer 1 then determines the necessary control function to compensate for the magnetic field distortions that have occurred. The program stored for this purpose in the computer is not the subject of the present invention and can be assumed to be known.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird die vom Computer 1 ermittelte Information einem Speicher 5 bzw. 13 zwischengespeichert und kann von dort jederzeit zu Funktionsgeneratoren und zur Steuerung der steuerbaren Gleichstromverstärker 8, 9 bzw. 16, 17 abgerufen werden. In den Speicher 5 bzw. 13 ist zu diesem Zweck eine Information bzw. Kennung abgespeichert, die eine bestimmte Steuerfunktion kennzeichnet, die der jeweils zugehörige Funktionsgenerator selbsttätig erzeugen kann. Bei Verwendung von Funktionsgeneratoren mit einem internen Speicher 51, 52 kann der vorgeschaltete Spei­ cher 5 entfallen. Dabei muß der interne Speicher 51, 52 entsprechend groß sein, um die gesamte Steuerfunktion aufnehmen zu können. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, in den Speicher 5 die tatsächlich erfor­ derlichen Steuerfunktionen abzuspeichern, die dann di­ rekt an den Steuereingang der steuerbaren Stromverstär­ ker angelegt werden. Bei Verwendung eines Stromverstär­ kers mit internem Speicher können die entsprechenden Informationen im internen Speicher abgelegt werden, so daß der Speicher 5 als separater Speicher entfällt. Ein Funktionsgenerator ist dann nicht mehr erforderlich.In the exemplary embodiment shown, the information determined by the computer 1 is buffered in a memory 5 or 13 and can be called up from there at any time to function generators and to control the controllable direct current amplifiers 8 , 9 or 16 , 17 . For this purpose, information or identifier is stored in the memory 5 or 13 , which identifies a specific control function that the respectively associated function generator can generate automatically. When using function generators with an internal memory 51 , 52 , the upstream memory 5 can be omitted. The internal memory 51 , 52 must be large enough to take up the entire control function. However, there is also the possibility of storing the actually necessary control functions in the memory 5 , which are then applied directly to the control input of the controllable current amplifiers. When using a current amplifier with internal memory, the corresponding information can be stored in the internal memory, so that the memory 5 is not required as a separate memory. A function generator is then no longer required.

Die Steuerfunktionen besitzen bei einem schlingernden oder schwankenden Schiff je nach Heftigkeit und Rich­ tung der Schiffsbewegung unterschiedliche Funktionsverläufe, die deutlich von einer Sinusfunktion abweichen können. Die Magnetfeldspulen H, Z bzw. T, V werden mit entsprechend oszillierenden Steuerströmen erregt, wodurch die gewünschte Kompensation von auftre­ tenden Magnetfeldverzerrungen des Erdmagnetfeldes er­ reicht wird.The control functions of a lurching or swaying ship have different function courses depending on the severity and direction of the ship's movement, which can deviate significantly from a sine function. The magnetic field coils H , Z and T , V are excited with correspondingly oscillating control currents, whereby the desired compensation of occurring magnetic field distortions of the earth's magnetic field is sufficient.

Claims (6)

1. Anordnung zur Neutralisierung von Magnetfeldverzerrungen, die durch im Hafen liegende Schiffe hervorgerufen werden, wobei ein dem Magnetfeld eines Schiffes entgegenwirkendes Magnetfeld von externen, im Hafen befindlichen Spulen und mittels auf dem Schiff befindlichen Spulen erzeugt wird, deren Er­ regerströme mittels eines Computers in Abhängigkeit von Magnetsonden-Meßsignalen gesteuert werden, da­ durch gekennzeichnet, daß der Compu­ ter (1) den für die Magnetfeldkompensation erforderli­ chen Funktionsverlauf zur Steuerung mehrerer, die Spu­ len (H, Z; T, V) speisenden steuerbaren Stromverstärker (8, 9; 16, 17) ermittelt, und daß die zur Steuerung der Stromverstärker (8, 9; 16, 17) erforderlichen Informa­ tionen über wenigstens eine Datenschnittstelle (3) zu Speichern (5; 13) übertragen und dort zwischengespei­ chert werden, wobei deren Speicherinhalte zur Steuerung der Stromverstärker (8, 9; 16, 17) dienen.1. Arrangement for neutralizing magnetic field distortions caused by ships in port, a magnetic field counteracting the magnetic field of a ship being generated by external coils located in the port and by coils located on the ship, the excitation currents of which are dependent on a computer are controlled by magnetic probe measurement signals, characterized in that the computer ( 1 ) has the function curve required for magnetic field compensation for controlling a plurality of controllable current amplifiers ( 8 , 9 ; 16 ) which feed the coils ( H , Z ; T , V ) , 17 ), and that the information required to control the current amplifier ( 8 , 9 ; 16 , 17 ) is transmitted via at least one data interface ( 3 ) to memory ( 5 ; 13 ) and is buffered there, the memory content of which for control purposes the current amplifier ( 8 , 9 ; 16 , 17 ) serve. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedem Stromverstärker (8, 9; 16, 17) ein Funktionsgenerator (6, 7; 14, 15) vorge­ schaltet ist, der den Funktionsverlauf zur Steuerung der Stromverstärker (8, 9; 16, 17) erzeugt, wobei der Computer (1) den erforderlichen Funktionsverlauf ermit­ telt und dem Funktionsgenerator (6, 7; 14, 15) mitteilt.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that each current amplifier ( 8 , 9 ; 16 , 17 ) a function generator ( 6 , 7 ; 14 , 15 ) is pre-switched, the function of the control of the current amplifier ( 8 , 9 ; 16 , 17 ) generated, the computer ( 1 ) determining the required function course and notifying the function generator ( 6 , 7 ; 14 , 15 ). 3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strom­ verstärker (8, 9; 16, 17) Gleichstromverstärker mit ho­ hen Ausgangsströmen sind, deren Stromverlauf mindestens in einem Frequenzbereich von 0 Hz bis 1 Hz steuerbar ist.3. Arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the current amplifier ( 8 , 9 ; 16 , 17 ) are DC amplifiers with ho hen output currents whose current profile is controllable at least in a frequency range from 0 Hz to 1 Hz. 4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverlauf des Ausgangsstroms der Stromverstärker (8, 9; 16, 17) bei einer Schlingerbewegung des zu neutrali­ sierenden Schiffes mit der Frequenz der Schlingerbewe­ gung oszilliert.4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the current profile of the output current of the current amplifier ( 8 , 9 ; 16 , 17 ) oscillates during a wobble movement of the ship to be neutralized with the frequency of the wobble movement. 5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Stromverstärker (8, 9, 16, 17) eine Ausgangslei­ stung von mehreren tausend Volt-Ampere hat.5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that each of the current amplifiers ( 8 , 9 , 16 , 17 ) has an output line of several thousand volts ampere. 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachregelung während der Schlingerbewegungen des Schif­ fes jederzeit automatisch vorgenommen wird.6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the Readjustment during the luffing movements of the ship fes is carried out automatically at any time.
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