DE840033C

DE840033C - Method and device for regulating constant pressure gas turbines for screw vehicles

Info

Publication number: DE840033C
Application number: DEB5554D
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl-Ing Senger
Original assignee: BROWN
Current assignee: BROWN
Priority date: 1943-02-02
Filing date: 1943-02-02
Publication date: 1952-05-26

Description

Verfahren und Einrichtung zur Regelung von Gleichdruckgasturbinen für Schraubenfahrzeuge plan hat bereits vorgeschlagen, Schiffe, die durch (;asturbiiienaiilageti mit Gleichdruckverbrennung angetrieben werden, mit Verstellpropellern auszurüsten und dabei Schraubenwinkel, Brennstoff und Drehzahl so zu regeln, claß bei jeder Schiffsgeschwindigkeit sich die für die Gasturbine günstigste Drehzahl und Temperatur einstellt. Dabei wird die Schraube bei höheren Drehzahlen auf einen größeren gegenüber der Drehebene (Schraubeinvinkel) eingestellt als bei kleinen Drehzahlen.Method and device for regulating constant pressure gas turbines for screw craft plan has already proposed ships passing through (; asturbiiienaiilageti are driven with constant pressure combustion, equipped with controllable pitch propellers and to regulate the propeller angle, fuel and speed in such a way, that's great for everyone Ship speed is the most favorable speed and temperature for the gas turbine adjusts. In doing so, the screw is opposed to a larger one at higher speeds the plane of rotation (screw angle) than at low speeds.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelverfahren und eine -Einrichtung zur Steuerung und lZegelung von Gasturbinenanlagen für Fahrzeuge, also auch Flugzeuge, mit Verstellschrauben, bei denen Turbine, Verdichter und Verstellschraube miteinander gekuppelt sind und nach welchen die für den Betrieb maßgebenden Größen, in ihrer gegenseitigen Abhängigkeit auf zweckmäßige, den besonderen Eigenschaften des Gasturbinen- und Verstellschraubenantriebes angepaßte Weise geregelt werden. Nach der Erfindung wird die Verstellung bzw. Regelung der drei für den Betrieb maßgebenden Größen, nämlich .der Drehzahl, des Schraubenwinkels und der Brennstoffzufuhr, in der Weise miteinander verbunden, daß jeweils zwei davon, nämlich der Sollwert der Drehzahl und eine der beiden anderen Größen, primär vom Manövrierorgan eingestellt und die dritte sekundär vom Drehzahlregler geregelt wird. Entweder wird also primär vom Manövrierorgan der Sollwert der Drehzahl und der Anstellwinkel der Schraubenflügel eingestellt, während die Brennstoffzufuhr sekuti@är vom Drehzahlregler geregelt wird (Verfahren I) oder es wird primär vom Manöv rierorgan neben dem Sollwert der Drehzahl die Brennstoffzufuhr eingestellt und der Anstellwinkel der Schraubenflügel vom Drehzahlregler sekundär geregelt (Verfahren 1I).The present invention relates to a control method and a device for controlling and regulating gas turbine systems for vehicles, including aircraft, with adjusting screws, where the turbine, compressor and adjusting screw are connected to each other are coupled and according to which the quantities relevant for the operation, in their mutual dependence on appropriate, the special properties of the gas turbine and adjusting screw drive adapted manner are regulated. According to the invention the adjustment or regulation of the three variables that are decisive for the operation, namely .the speed, the propeller angle and the fuel supply, in the way connected to each other that two of them, namely the setpoint of the speed and one of the other two quantities, primarily set by the maneuvering organ, and the third is controlled secondary by the speed controller. So either will primary from the maneuvering organ, the setpoint of the speed and the angle of attack of the propeller blades set while the fuel supply is controlled by the speed controller sekuti @ är is (method I) or it is primarily from the maneuvering organ in addition to the setpoint of the Speed set the fuel supply and the angle of attack of the propeller blades Secondary regulated by the speed controller (procedure 1I).

In Abb. i ist eine hydraulische Steuereinrichtung gezeigt, die zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise für Schiffsantrieb dient. Es bedeuten: i den Verdichter, 2 die Gasturbine, 3 die Brennkammer. Die Verstellschraube 4 wird durch den Verstellmotor 5 eingestellt, der schematisch als von beiden Seiten federbelasteter Ölkolben gezeichnet ist, der von den beiden Öldrücken plo und P,b betätigt wird. Diese sind über die Blenden i o" und 1 ob an der Ölpumpe i i angeschlossen. Steigendem Öldruck p1" entspricht ein zunehmender Abstellwinkel a der Schrauben für Vorwärtsfahrt, steigendem Öldruck plb ein solcher für Rück«-ärtsfahrt, und zwar ist jeweils einem bestimmten Öldruck ein bestimmter Winkel der Schraubenflügel zugeordnet. Sind beide Öldrücke gleich Null, so stehen die Flügel der Schrauben in Mittelstellung in der Drehebene, entsprechend einer Vortriebskraft gleich Null (Leerlaufstellung). Die Drücke p1" und pib werden von dem Manövrierventil9 eingestellt, das schematisch als Doppelventil gezeichnet ist, das bei Bewegung nach oben von der tiefsten Stellung angefangen, zunächst den Ülabfluß aus dem System p1" öffnet und dadurch den Druck p, von einem Höchstwert bis auf Null absenkt und das dann bei weiterer Bewegung nach oben den bisher voll geöffneten Ölabfluß aus dem Ölsystem P,b abschließt und dadurch den Druck plb ansteigen läßt. Hierdurch wird die Schraube von der steilsten Winkelstellung für Vorwärtsfahrt über Nullstellung auf die steilste Winkelstellung für Ilückwärtsfahrt verstellt. Die Drücke p1" und P,b werden über die Rückschlagklappen 13 und 14, die in Pfeilrichtung öffnen, auf den federbelasteten Olkolben 8 geleitet, der über eine Kurvenscheibe 12 die I)rehzahlverstellbüchse 16 des - Drehzahlreglers 7 verstellt. Jedem Öldruck und damit jeder Stellung de: Kolbens 8 entspricht dann eine bestimmte Stellun- der Drehzahlverstellbüchse 16 und so ein bestimmter Sollwert der Drehzahl. Damit die Drehzahl diesem Soll-Nvert tatsächlich entspricht, läßt der Drehzahlregler 7 in an sich bekannter «'eise, z. B. bei zu hoher Drehzahl, 01 aus dein Ölsystem p, abfließen, das über Blende io, an (las S\.stein der Ölpumpe i i angeschlossen ist. Dieser 6druck p2, der also bei zu kleiner Drehzahl steigt, bei zu großer Drehzahl abfällt, ist zum federbelasteten Ölkolben des Brennstoffventils 6 geführt, wobei abnehmender Öldruck p. abnehmender Brennstoffmenge entspricht. Der Drehzahlregler 7 regelt also durch Öffnen oder Schließen <les Brennstoffventils 6 die Drehzahl auf den durch Kolben 8 eingestellten Sollwert. Die Rückschlagklappen i4 und 13 sorgen dafür, daß nur der höhere der beiden Drücke pla und pib auf den Ölkolben 8 wirkt. Die Abflußblende 15 läßt bei Absenkung des Öldruckes das Öl unter den Kolben 8 abfließen, da hierbei zeitweilig beide Rückschlagklappen 13 und 14 schließen.In Fig. I a hydraulic control device is shown, which is used to carry out the method according to the invention, for example for ship propulsion. The symbols are: i the compressor, 2 the gas turbine, 3 the combustion chamber. The adjusting screw 4 is set by the adjusting motor 5, which is shown schematically as an oil piston spring-loaded from both sides, which is actuated by the two oil pressures plo and P, b. These are connected to the oil pump ii via the diaphragms io "and 1 ob. Rising oil pressure p1" corresponds to an increasing angle a of the screws for forward travel, and increasing oil pressure plb to a certain oil pressure for reverse travel Associated angle of the screw wing. If both oil pressures are equal to zero, the blades of the screws are in the middle position in the plane of rotation, corresponding to a propulsive force equal to zero (idle position). The pressures p1 ″ and pib are set by the maneuvering valve9, which is shown schematically as a double valve, which, when moving upwards from the lowest position, first opens the oil outlet from the system p1 ″ and thereby the pressure p, from a maximum value up to Zero lowers and then with further upward movement closes the previously fully open oil drain from the oil system P, b and thereby increases the pressure plb. As a result, the screw is adjusted from the steepest angular position for forward travel via the zero position to the steepest angular position for reverse travel. The pressures p1 ″ and P, b are passed through the non-return flaps 13 and 14, which open in the direction of the arrow, to the spring-loaded oil piston 8, which adjusts the I) speed adjustment bushing 16 of the speed controller 7 via a cam disk 12. Every oil pressure and thus every position de: Piston 8 then corresponds to a certain position of the speed adjustment sleeve 16 and thus a certain setpoint value for the speed Speed 01 flow out of your oil system p, which is connected to the oil pump ii via orifice io. This 6 pressure p2, which increases if the speed is too low, drops if the speed is too high, is the spring-loaded oil piston of the fuel valve 6, with decreasing oil pressure p. corresponding to a decreasing amount of fuel. The speed controller 7 regulates the speed to the value indicated by col Ben 8 set target value. The check valves i4 and 13 ensure that only the higher of the two pressures pla and pib acts on the oil piston 8. When the oil pressure drops, the drainage diaphragm 15 allows the oil to flow under the piston 8, since both non-return valves 13 and 14 close at this time.

Der Kolben 8 oder die Büchse 16 sind nun durch die Anschlagkante 17 so begrenzt, daß die Drehzahl der Turbinen bei Öldruck p1" oder plb gleich Null nur auf einen bestimmten kleinsten Leerlaufwert abgesenkt wird, bei dem die Gasturbine bei noch zulässiger Gastemperatur gerade etwa die Verdichterleistung und die Leerlaufverluste der Schraube 4 deckt, ohne Nutzleistung an das Schiff abgeben zu können. Unter diesen Wert darf die Drehzahl der Gasturbine nicht abgesenkt werden, da sie sonst labil abfällt.The piston 8 or the sleeve 16 are now through the stop edge 17 limited so that the speed of the turbines at oil pressure p1 "or plb is zero is only lowered to a certain smallest idle value at which the gas turbine if the gas temperature is still permissible, roughly the compressor output and idling losses the screw 4 covers without being able to deliver useful power to the ship. Under these Value, the speed of the gas turbine must not be reduced, otherwise it will be unstable falls off.

Die Wirkungsweise nach Abb. i ist nun folgende: In Stoppstellung steht das Manövrierventil 9 in Mittelstellung, wobei beide Öldrücke pla und plb gleich Null sind. Die Schraube 4 steht dabei in Mittelstellung und gibt keine Vortriebsleistung ab. Der Kolben 8 steht in seiner linken Grenzlage und stellt die Drehzahl der Gasturbine auf die untere Grenzdrehzahl ein, indem der vom Drehzahlregler 7 geregelte Steueröldruck p, das Brennstoffventil 6 gerade so weit öffnet, wie notwendig ist. Soll das Schiff vorausfahren, so wird das Manövrierventil 9 nach unten verstellt, wodurch der Ülabfluß des Systems pla gedrosselt und dieser Druck gesteigert wird. Dadurch wird primär die Schraube 4 auf steilere Stellung für Vorausfahrt eingestellt und gleichzeitig die Drehzahlverstellvorrichtung 8-12-i6 auf höheren Drehzahlsollwert verstellt. Der Drehzahlregler 7 erhöht nunmehr den Öldruck p2 und dadurch die Öffnung des Brennstoffventils 6 und die Brennstoffmenge so lange, bis die Solldrehzahl entsprechend der Stellung des Kolbens 8 erreicht ist. Der Kolben 8 steht dabei unter dem Einfluß des Öldruckes p1", wobei die Rückschlagklappe 13 offen .und 14 geschlossen ist.The mode of operation according to Fig. I is now as follows: Is in the stop position the maneuvering valve 9 in the middle position, with both oil pressures pla and plb equal Are zero. The screw 4 is in the middle position and does not provide any propulsive power away. The piston 8 is in its left limit position and sets the speed of the gas turbine to the lower limit speed by the control oil pressure regulated by the speed controller 7 p, the fuel valve 6 opens just as far as is necessary. Should the ship drive ahead, the maneuvering valve 9 is adjusted downwards, whereby the Ülabfluß of the system pla is throttled and this pressure is increased. This becomes primary the screw 4 is set to a steeper position for driving ahead and at the same time the speed adjustment device 8-12-i6 adjusted to a higher speed setpoint. The speed controller 7 now increases the oil pressure p2 and thereby the opening of the fuel valve 6 and the amount of fuel until the target speed corresponds to the position of the piston 8 is reached. The piston 8 is under the influence of the oil pressure p1 ", the non-return valve 13 open .and 14 is closed.

Soll dagegen das Schiff rückwärts fahren, so wird das Manövrierventil9 aus der Mittelstellung nach oben gedreht, wobei der Öldruck P,b entsprechend ansteigt und primär die Schraube 4 auf steilere Stellung der Rückwärtsfahrt sowie gleichzeitig die Drehzahlverstellvorrichtung 8-12-16 auf höheren Drehzahlsollwert einstellt. Hierbei ist die Rückschlagklappe 14 offen und 13 geschlossen. Der Drehzahlregler 7 erhöht dabei wieder den Öldruck p2 und die Brennstoffmenge so lange, bis der neue Sollwert erreicht ist.If, on the other hand, the ship is to drive backwards, the maneuvering valve 9 rotated upwards from the middle position, the oil pressure P, b increasing accordingly and primarily the screw 4 on the steeper position of the reverse drive as well as at the same time the speed adjustment device 8-12-16 sets to a higher speed setpoint. Here, the non-return valve 14 is open and 13 is closed. The speed controller 7 again increases the oil pressure p2 and the amount of fuel until the new Setpoint is reached.

In Abb. 2 sind die Abhängigkeit der Flügelstellung (Kurve a), der Turbinendrehzähl (Kurve b), der Geschwindigkeit des Schiffes c sowie der Steueröldruck p, und plb von der Stellung des Manövrierschiebers 9, die zweckmäßig auf einer Skala angezeigt wird, dargestellt. Wie aus Abb. 2 ersichtlich ist, kann es, abweichend von der bisherigen Erkenntnis, zweckmäßig sein, oberhalb einer bestimmten Drehzahl, also vor allem im Überlastbereich, den Schaufelwinkel nach Kurve a mit steigender Geschwindigkeit nicht mehr ansteigen zu lassen, sondern eher sogar wieder zu verkleinere. nämlich dann, wenn der Wirkungsgrad von Turbine und Verdichter wieder abnimmt (1.7l)erlastltereicli).In Fig. 2 are the dependence of the wing position (curve a), the Turbine rev counter (curve b), the speed of the ship c and the control oil pressure p, and plb of the position of the maneuvering slide 9, which is expedient on a scale is displayed. As can be seen from Fig. 2, it can deviate from the previous knowledge, be expedient above a certain speed, So especially in the overload range, the blade angle according to curve a with increasing Not to let the speed increase, but rather to reduce it again. namely when the efficiency of the turbine and compressor decreases again (1.7l).

Bei dein Verfahren I wird primär in Abhängigkeit voni Nlaniivrierventil g der Schraubenwinkel und die Solliverteinstellung 8-12-r6 des Drehzahlreglers bneinflußt, sekundär in Abhängigkeit vom Drehzahlregler <las Brennstoffventil 6 geregelt. Wie bereits erwähnt, kann statt dessen die Regelung der drei maßgebenden Größen gemäß der vorliegenden I?rfindung auch so miteinander verbunden werden, (laß primär in Abhängigkeit vom \Ian@ivrierventil g das Brennstoffventil 6 und die Sollwerteinstellung 8-12-16 des Drehzahlreglers sekundär abhängig vorn Drehzahlregler 7 der Schraubenwinkel geregelt werden (Verfahren 1I). 1)alwi wird. falls eine zu hohe Drehzahl auftritt, der Schraubenwinkel vergrößert, so daß die Drehzahl der Anlage durch das vergrößerte Lastmoment der Schraube wieder auf den Sollwert herabgesenkt wird. 1)a sich hierbei die Schraubenwinkel selbsttiitig entsprechend der Drehzahl einstellen, wird eine I:inriclittnig zur Ausübung des Verfahrens l1 von selbst so arbeiten, daß im Cberlastbereich die ScliratilKiiwinkel mit steigender Geschwindigkeit @@eniger steil absteigen oder sogar absinken.In your method I, the leveling valve is primarily a function of i g affects the screw angle and the nominal value setting 8-12-r6 of the speed controller b, Secondary regulated as a function of the speed controller <las fuel valve 6. As already mentioned, the three decisive variables can be regulated instead according to the present invention are also connected to one another in such a way (let primarily depending on the fuel valve 6 and the setpoint adjustment 8-12-16 of the speed controller secondary dependent on the speed controller 7 of the screw angle regulated (procedure 1I). 1) alwi will. if the speed is too high, the screw angle is increased, so that the speed of the system is increased by the The load torque of the screw is lowered back to the nominal value. 1) a here set the screw angle automatically according to the speed, a I: Inriclittnig to carry out the procedure 11 work by yourself so that in the overload range the ScliratilKiiwinkel descend steeply with increasing speed or even sink.

Besonders vorteilhaft ist es nun, wenn nach der weiteren E=rfindung bei größeren Geschwindigkeiten bzw. Maschinendrehzahlen das Verfahren II, bei kleineren Geschwindigkeiten bzw. Maschinendrehzahlen und beim Durchlaufen der Stoppstellung dagegen (las Verfahren I angewendet wird. Hierdurch werden fol@-ende Nachteile vermieden bzw. \-orteile erzielt: Bei hi)Iieren Drehzahlen hat das Verfahren I nach _1111t. t den Nachteil, daß, wenn die Fahrtgeschwindigkeit und Leistung gesteigert werden sollen, zunächst bei noch gleichbleibender Drehzahl bereits (las Drehnionient der Schraube erhöht wird, wodurch die Drehzahl zunächst sogar absinken N v 111. Er # st hierdurch und durch die gleichzeitige Erli(*iliting des Sollwertes der Drehzahl wird vom 1)reliz;tlilregler mehr Brennstoff gegeben, für den alter zuniichst noch nicht mehr Brenn- und Kühl-Itift zur \-erfiigting steht. Vielmehr muß jetzt auch die Drehzahl der Gruppe erhöht werden, und diese Beschleunigungsleistung wird, ebenso wie die \lelirleistuiig der Schraube, zunächst überwiegend durch die erli<ihte Brenngastemperatur gedeckt. Diese I@eschleunigung der Schwungmassen bei bereits steiler gestellter Schraube verursacht also Temperatursteigerungen an der Gasturbine von unerwünschter flöhe und Dauer. Wenn Temperaturwächter iS vorhanden sind, die z. B. nach :11i11. t bei zu hoher Temperatur vor der Gasturbine (las l)rcnnstoltveiitil0 schließen, so kann es vorkoninien, (1a1.1 hierdurch die Ausführung eines solchen \lanövers zur Fahrtsteigerung überhaupt verhindert oder begrenzt wird.It is particularly advantageous if, according to the further invention Process II for higher speeds or machine speeds, for lower ones Speeds or machine speeds and when passing through the stop position on the other hand (process I is used. This avoids the following disadvantages or advantages achieved: At high speeds, the procedure I according to _1111t has. t the disadvantage that when the travel speed and power are increased should, initially at the same speed (read the rotational ionient of the Screw is increased, whereby the speed initially even decrease N v 111. Er # st by this and by the simultaneous achievement of the setpoint of the speed if the 1) reliz; tlil regulator gives more fuel, for the old one still at first no longer burning and cooling equipment is available. Much more must now the speed of the group will be increased, and this acceleration performance will, as well as is the case with the screw, initially mainly through the screw Fuel gas temperature covered. This acceleration of the centrifugal masses at already A steeper set screw therefore causes temperature increases in the gas turbine of unwanted fleas and duration. If temperature monitors iS are available, the z. B. after: 11i11. t at too high a temperature in front of the gas turbine (las l) rcnnstoltveiitil0 conclude, it can preconinize, (1a1.1 thereby the execution of such a \ lanövers to increase the journey is prevented or limited at all.

i\Iaii kann nun z. 13. durch geeignete Maßnahmen dafür sorgen, (laß, wenn eine Fahrtsteigerung beabsichtigt ist, die Schraubenflügel erst dann steiler gestellt werden, wenn die Drehzahl der Ladegruppe gestiegen oder ihr neuer Sollwert erreicht ist. Dies kann man z. B. in einfachster Weise erreichen durch Einbau von Drosselblenden 25, und 25b in die Ölleitungen pta und prb zum Verstellmotor 5 der Schraube, so daß die Flügelverstellung der Verstellung des Manövrierschiebers g und damit auch des Brennstoffventils 6 nur mit erheblicher Verzögerung nacheilt. Man kann z. B. auch den Thermostat zur überwachung der Temperatur vor der Gasturbine auf den Verstellmotor für die Schrauben so einwirken lassen, daß bei zu hoher Temperatur die Schraube flacher gestellt und dadurch die Drehzahl der Turbinengruppe erhöht wird, bis die Luftmenge gestiegen und damit die Temperatur abgesenkt ist. Dies ist in Abb. 1 durch den Thermostat 18' für Vorausfahrt angedeutet. Man kann auch die Thermostaten 18 und 18' nebeneinander verwenden und wird - dann 18 erst bei höherer Temperatur ansprechen lassen. In anderer Weise wird der unerwünschte Temperaturanstieg hei Fahrtsteigerung vermieden, wenn man nach Verfahren II primär den Brennstoff verstellt, also z. B. zum Zweck der Fahrtsteigerung erhöht und gleichzeitig den Sollwert der Drehzahl erhöht, sekundär aber vom Drehzahlregler die Schraube regeln läßt. Dann wird nämlich bei zunächst noch zu niedriger Drehzahl die Schraube kurzzeitig trotz beabsichtigter Fahrtsteigerung flacher gestellt, was in zunächst unerwarteter Weise eher eine momentane Verzögerung des Fahrzeuges zur Folge hat. Erfindungsgemäß ist dies aber beabsichtigt, damit die Drehzahl der Turbine sofort durch-Entlastung der Schraube ansteigt und die erhöhte Brennstoffmenge in kürzester Zeit die erforderliche größere Luftmenge vorfindet. Erst wenn die Gruppe auf den neuen Sollwert der Drehzahl gestiegen ist, wird die Schraube vom Drehzahlregler steiler gestellt und dadurch wieder stärker belastet, bis der neue Beharrungszustand erreicht ist.i \ Iaii can now e.g. 13. Take suitable measures to ensure that (if you intend to increase the speed, the propeller blades are not set steeper until the speed of the loading group has increased or its new setpoint has been reached. This can be achieved in the simplest way by, for example Installation of throttle orifices 25 and 25b in the oil lines pta and prb to the adjusting motor 5 of the screw, so that the wing adjustment lags behind the adjustment of the maneuvering slide g and thus also of the fuel valve 6 with a considerable delay Monitor the temperature in front of the gas turbine on the adjusting motor for the screws so that if the temperature is too high, the screw is made flatter and the speed of the turbine group is increased until the air volume has increased and the temperature has decreased. This is shown in Fig. 1 indicated by the thermostat 18 'for advance travel. The thermostats 18 and 18' can also be placed next to one another turn and will - then let 18 respond only at a higher temperature. In another way, the undesirable temperature rise is avoided when driving increase is avoided if you primarily adjust the fuel according to method II, so z. B. increases for the purpose of increasing the speed and at the same time increases the setpoint of the speed, but secondarily allows the speed controller to regulate the screw. In that case, when the speed is initially still too low, the screw is set flatter for a short time despite the intended increase in speed, which in an initially unexpected manner tends to result in a momentary deceleration of the vehicle. According to the invention, however, this is intended so that the speed of the turbine increases immediately by relieving the load on the screw and the increased amount of fuel finds the required larger amount of air in the shortest possible time. Only when the group has risen to the new setpoint of the speed, the screw is set steeper by the speed controller and thus more heavily loaded again until the new steady state is reached.

Umgekehrt wird bei Übergang auf kleinere Fahrtstufen zunächst mit Verringerung der Brennstoffzufuhr und Tieferstellung des Drehzahlsollwertes die Schraube vom Drehzahlregler zeitweise steiler gestellt, wodurch die Turbine wirksam abgebremst wird, bis sie die neue tiefere Solldrehzahl erreicht hat, worauf dann eine weitere Drehzahlabsenkung durch Flacherstellen der Schraube verhindert wird. Dieses Verfahren 11 hat also den Vorzug, daß der Übergang zu der neuen Drehzahl sehr viel rascher und unter weitgehender Vermeidung unzulässig hoher langdauernder Temperatursteigerungen erfolgt. Es wird daher erfindungsgemäß in dem Bereich mittlerer und hoher Geschwindigkeiten angewendet. Bei kleinen Geschwindigkeiten und beim Umsteuern hat dagegen das Verfahren 1I folgenden Nachteil: Nach Alb. 2 verläuft die Kurve b der Turbinendrehzahl bei kleinerer Schiffsgeschwindigkeit sehr flach und darf nicht unter einen bestimmten Kleinstwert mit Rücksicht auf das labile Verhalten der Gasturbine abgesenkt werden. Bei Stoppstellung und kleinen Fahrten voraus und zurück läuft die Turbine daher mit praktisch gleichbleibender Drehzahl. Die Erfindung beruht nun weiter auf der Erkenntnis, daß man in diesen Fahrtbereich die Schraube nicht mehr in Abhängigkeit von dieser Drehzahl, d. h. erst vom Drehzahlregler aus so regeln kann, daß sie in gewünschter Weise die entsprechenden Flügelstellungen zwischen Vorausfahrt, Stoppstellung und Rückwärtsfahrt durchläuft. Vielmehr muß in diesem Fahrtbereich primär vom Manövrierschieber die Schraube verstellt und sekundär die Drehzahl vom Drehzahlregler durch Beeinflussung des Brennstoffventils geregelt werden, wie es dem Verfahren I entspricht.Conversely, when switching to lower speed levels, initially with Reduction of the fuel supply and lowering of the speed setpoint The screw of the speed controller is temporarily set steeper, which makes the turbine more effective is braked until it has reached the new lower target speed, whereupon a further reduction in speed is prevented by flattening the screw. This method 11 thus has the advantage that the transition to the new speed much faster and, while largely avoiding, inadmissibly high long-term Temperature increases occur. Therefore, according to the invention, it becomes middle in the range and high speeds applied. At low speeds and when reversing on the other hand, method 1I has the following disadvantage: According to Alb. 2 runs the curve b the turbine speed at lower ship speed is very flat and may not below a certain minimum value with regard to the unstable behavior the gas turbine can be lowered. In the stop position and small journeys ahead and The turbine therefore runs backwards at a practically constant speed. the The invention is now based on the knowledge that in this driving area the The screw is no longer dependent on this speed, i.e. H. only from the speed controller can regulate out so that they can adjust the appropriate wing positions in the desired manner between driving ahead, stopping position and driving backwards. Rather, must In this travel area, the screw is primarily adjusted by the maneuvering slide and secondarily the speed is controlled by the speed controller by influencing the fuel valve as it corresponds to procedure I.

Abb. 3 zeigt eine Steuereinrichtung, die die Vereinigung der beiden Regelverfahren I und II ermöglicht. Die Zahlen bedeuten wieder die gleichen Teile wie in Abb. i. Der Manövrierschieber 9 enthält hier vier Kolben 19, 20, 21 und 22. Die Kolben i9 und 2o steuern dabei mit den Kanten a1 (unten am Kolben i9) für Vorausfahrt und b1 (oben am Kolben 20) für Rückwärtsfahrt bei mittleren und hohen Drehzahlen primär den Öldruck p1, der hier einerseits auf die Verstellvorrichtung 8, 12 und 16 des Drehzahlreglers 7 wirkt, andererseits auf das Brennstoffventil 6. Der Drehzahlregler 7 regelt mit seiner Steuerkante c sekundär den Öldruck p2, und zwar bei Vorwärtsfahrt und geöffneter Rückschlagklappe 13 den Öldruck p2", der die Flügel der Schraube auf Vorwärtsfahrt einstellt, wobei P2b gleich Null und Rücksrhlagklappe 14 geschlossen ist. Bei Rückwärtsfahrt wird der Öldruck P2b vom Drehzahlregler wieder mit Steuerkante c geregelt, wobei Rückschlagklappe 14 offen und 13 zu sowie der Öldruck p2, gleich Null ist. Abweichend von Abb. i ist der Drehzahlregler 7 in der Büchse 16 mit umgekehrter Steuerkante c ausgeführt, d. h. so, daß z. B. bei zu hoher Drehzahl gegenüber dem Sollwert der Druck p2 ansteigt, damit sinngemäß die Schraubenflügel steiler gestellt werden. An derselben Steuermuffe des Drehzahlreglers 7 sitzt eine zweite Steuerkante d, die Öl aus dem Ölsystem p1 abfließen läßt, und damit das Brennstoffventil 6 schließt, wenn die Drehzahl trotz vollständig geschlossener Abflußkante c den eingestellten Sollwert übersteigt. Diese Steuerkante d dient also zur oberen Drehzahlbegrenzung. Der Drehzahlregler hat ferner eine zweite Regelmuffe mit fest einstellbarer Regelbüchse 23, die an der Steuerkante e den Durchfluß des Ölsystems p1 zum Manövrierventil regelt, und zwar so, daß dieser Durchfluß bei mittleren und hohen Drehzahlen ungedrosselt freigegeben wird, bei Erreichen einer bestimmten Mindestdrehzahl aber gedrosselt wird, so daß der Druck p1 nicht weiter absinken kann. Hierdurch wird auch verhindert, daß das Brennstoffventil 6 zu weit schließt, und die Turbinendrehzahl kann auf dem gewünschten Kleinstwert gehalten werden. Diese Steuerkante a dient also zur unteren Drehzahlbegrenzung.Fig. 3 shows a control device that combines the two Control procedures I and II enabled. The numbers mean the same parts again as in Fig. i. The maneuvering slide 9 here contains four pistons 19, 20, 21 and 22. The pistons i9 and 2o control with the edges a1 (at the bottom of the piston i9) for advance travel and b1 (on top of piston 20) for reverse travel at medium and high speeds primarily the oil pressure p1, which is here on the one hand on the adjustment device 8, 12 and 16 of the speed controller 7 acts, on the other hand on the fuel valve 6. The speed controller 7 regulates the oil pressure p2 with its control edge c secondary, namely when driving forward and open non-return valve 13 the oil pressure p2 ", which the wing of the screw sets to forward travel, with P2b equal to zero and Rückrhlagklappe 14 closed is. When reversing, the oil pressure P2b from the speed controller is again with the control edge c regulated, with check valve 14 open and 13 closed and the oil pressure p2, the same Is zero. Notwithstanding Fig. I, the speed controller 7 in the sleeve 16 is reversed Control edge c executed, d. H. so that z. B. at too high a speed compared to the The nominal value of the pressure p2 rises so that the propeller blades are set more steeply will. A second control edge is seated on the same control sleeve of the speed controller 7 d, which allows oil to flow out of the oil system p1, and thus closes the fuel valve 6, if the speed is the set one despite the completely closed discharge edge c Exceeds setpoint. This control edge d is therefore used to limit the upper speed. The speed controller also has a second control sleeve with a fixed adjustable control sleeve 23, which at the control edge e the flow of the oil system p1 to the maneuvering valve regulates, in such a way that this flow is unthrottled at medium and high speeds is released, but throttled when a certain minimum speed is reached so that the pressure p1 cannot drop any further. This also prevents that the fuel valve 6 closes too far, and the turbine speed can on the desired minimum value can be kept. This control edge a is therefore used for the lower one Speed limitation.

Die beiden Kolben 21 . und 22 des _Manövrierschiebers 9 dienen zur Steuerung der Öldrucke p2" und P2b bei kleinen Fahrtstufen und Durchgang durch die Stoppstellung, und zwar Kolben 21 mit Steuerkante a2 (unten) für Vorwärtsfahrt und Kolben 22 mit Steuerkante b2 (oben) für Rückwärtsfahrt. Die Abstufung der Steuerkanten a1, bi und a2 und b2 ist dabei so gewählt, @daß z. B. bei höchster Vorausfahrt, für die die Stellung des Schiebers in Abb.3 gezeichnet ist (tiefste Stellung), die Kante a1 den Abfluß aus dem Ölsystem p1 fast vollständig abdrosselt, während Kante bi und b2 vollständig offen, Kante a2 geschlossen sind, so daß der Druck p2, nur unter dem Einfluß des Drehzahlreglers steht.The two pistons 21. and 22 of the _maneuvering slide 9 are used to control the oil pressures p2 "and P2b at low speed levels and passage through the stop position, namely piston 21 with control edge a2 (below) for forward travel and piston 22 with control edge b2 (above) for reverse travel Control edges a1, bi and a2 and b2 are selected in such a way that e.g. at the highest advance, for which the position of the slide is shown in Fig. 3 (lowest position), the edge a1 almost the outflow from the oil system p1 completely throttled, while edge bi and b2 are completely open, edge a2 are closed, so that the pressure p2 is only under the influence of the speed controller.

Bei Aufwärtsbewegung des Schiebers 9 gibt zunächst Kolben i den Abfluß an Kante a1 frei, wodurch p1 und damit die Drehzahl sinkt. Bei Annäherung an die zulässige Mindestdrehzahl greift die zweite Muffe 23 des Drehzahlreglers als unterer Drehzahlbegrenzer ein und schließt den Durchfluß des Ölsystems p1 zum Manövrierschieber 9. Auch bei weiterer Auswärtsbewegung des Schiebers 9 kann daher die Turbinendrehzahl nicht weiter absinken. Nunmehr wird am Kolben 2i die Abflußkante a2 geöffnet und der Druck p21 weiter bis auf Null abgesenkt, die Schraube also flacher gestellt und die Schiffsgeschwindigkeit entsprechend bis zur Stoppstellung verringert. Wird nun der Manövrierschieber 9 noch weiter nach oben verstellt, so beginnt der Kolben 22 mit der oberen Steuerkante b2 den bisher voll geöffneten Ablauf aus dem Ölsystem P2b zu drosseln, und diesen Druck zu steigern, so daß die Flügel auf Rückwärtsfahrt verstellt werden. Hierbei ist die Drehzahl der Gruppe immer hoch praktisch konstant, da der Drehzahlregler mit seiner zweiten Reglermuffe 23 den Öldruck p1 und damit die Brennstoffzufuhr einregelt. Wird nun .der Schieber 9 zwecks weiterer Steigerung der Rückwärtsfahrt noch weiter nach oben verstellt, so beginnt der Kolben 2o an der oberen Steuerkante b1 den Abfluß von p1 zu drosseln., wodurch die Brennstoffzufuhr und die Drehzahl der Turbine wieder gesteigert wird. Die zweite Steuermuffe 23 gibt dadurch den Durchfluß für das Ölsystem p1 zum Schieber 9 wieder frei und die Regelung erfolgt wieder wie bei hoher Vorausfahrt, mit dem Unterschied, daß die Einstellung des Druckes p1 und damit des Brennstoffes und der Solldrehzahl nunmehr an der Steuerkante bi erfolgt. Die Verstellvorrichtung 5 der Schraube 4 steht dabei unter dem Einfluß des Öldruckes p2b, wobei Rückschlagklappe 14 offen und 13 geschlossen ist. Der Thermostat 18 läßt bei zu hoher Temperatur vor Gasturbine Öl aus dem System p2 ablaufen und wirkt dadurch auf Entlastung der Schraube und Erhöhung der Drehzahl sowie der Luftmenge. Man kann den Thermostat i9 natürlich auch auf das Ölsystem p1 oder direkt auf die Brennstoffzufuhr einwirken lassen.When the slide 9 moves upwards, first piston i is the drain Free at edge a1, whereby p1 and thus the speed decrease. When approaching the permissible minimum speed engages the second sleeve 23 of the speed controller as the lower A speed limiter and closes the flow of the oil system p1 to the maneuvering slide 9. Even with further outward movement of the slide 9, the turbine speed can therefore do not sink any further. Now the outflow edge a2 is opened on the piston 2i and the pressure p21 is further reduced to zero, i.e. the screw is flattened and the ship's speed reduced accordingly to the stop position. Will now the maneuvering slide 9 is adjusted further upwards, the piston begins 22 with the upper control edge b2 the previously fully open drain from the oil system To throttle P2b, and to increase this pressure, so that the wing moves backwards adjusted. The speed of the group is always highly practically constant, since the speed regulator with its second regulator sleeve 23 controls the oil pressure p1 and thus regulates the fuel supply. If now .the slide 9 for the purpose of further increase the backward movement is adjusted further upwards, the piston 2o begins the upper control edge b1 to throttle the outflow of p1., whereby the fuel supply and the speed of the turbine is increased again. The second control sleeve 23 is there thereby the flow for the oil system p1 to the slide 9 again free and the control takes place again as with high advance, with the difference that the setting the pressure p1 and thus the fuel and the target speed are now at the control edge bi takes place. The adjusting device 5 of the screw 4 is under the influence of the oil pressure p2b, the non-return valve 14 being open and 13 being closed. The thermostat 18 allows oil to drain from system p2 in front of the gas turbine if the temperature is too high acts to relieve the screw and increase the speed and the amount of air. You can of course also use the thermostat i9 on the oil system p1 or directly on the Let the fuel supply take effect.

Wie erwähnt, bewirkt im oberen Drehzahlbereich der Drehzahlregler bei Fahrtsteigerung eine vorübergehende Flacherstellung und Entlastung der Schraube zwecks rascherer Beschleunigung der Turbinengruppe, bei Fahrtverminderung eine vorübergehende Steilerstellung der Schraube und damit eine momentane Beschleunigung des Schiffes, da die Verzögerungsenergie der Schwungmasse der Turbine in Beschleunigung des Schiffes umgesetzt wird. Im Gefahrfalle kann dies letztere unerwünsclit sein. Die rasche Bremsung der Turbogruppe ist int allgemeinen auch nicht erforderlich. Das llremsventil 24 erlaubt nun, durch Eingriff von Hand iin Gefahrfall für (las Schiff durch Absen-I<tiiig des Druckes p, die Schraube sofort und un-,iI)li;iiigig voni 1)relizalilregler beliebig flach zu stellen, wodurch eine wirksame Bremsung hervorgerufen wird. In diesem Fall würde aber bei gleichbleibender Stellung des Manövrierscbiebers 9 und gleichbleibendem Öldruck pl, d. h. bei gleichbleibender Brennstoffzufuhr die Drehzahl der Gruppe ansteigen. Steigt die Drehzahl um ein bestImmtes -Maß über den durch die Stellung des Kolbens 8 und die Büchse 16 gegebenen augenblicklichen Sollwert, so öffnet die Steuerkante d einen _\lifluß aus dem Ölsystem p1 und verhindert so durch Schließen des iireitnstoffventils einen weiteren l)reliz:tlilanstieg.As mentioned, the speed controller works in the upper speed range a temporary flattening and relief of the screw when the journey increases for the purpose of faster acceleration of the turbine group, a temporary one if the speed is reduced Steepness of the propeller and thus a momentary acceleration of the ship, since the deceleration energy of the flywheel mass of the Turbine in acceleration of the ship is implemented. In the event of danger, this can be undesirable. The rapid braking of the turbo group is also generally not required. The brake valve 24 now allows manual intervention in the event of danger for (read Schiff by Absen-I <tiiig of the pressure p, the screw immediately and un-, iI) li; iiigig voni 1) to flatten the relizalil regulator as desired, thereby providing effective braking is caused. In this case, if the position of the Maneuvering screen 9 and constant oil pressure pl, d. H. with constant Fuel supply increase the speed of the group. If the speed increases by a certain amount -Measure over the given by the position of the piston 8 and the sleeve 16 instantaneous Setpoint, the control edge d opens a flow from the oil system p1 and prevents it so by closing the fuel valve a further l) reliz: oil increase.

Diese I?inrichtungen, die beispielsweise mit rein li\ür.itilisclier l?liertragung der Steuer- und Regel-N()rgiinge lwscliriel)en werden, können sinngemäß auch mit elektrischen oder mechanischen Übertragungen ausgeführt werden.These I? Facilities, for example with purely li \ ür.itilisclier The transfer of the control and regulation parameters can be implemented accordingly can also be carried out with electrical or mechanical transmissions.

Claims

PATENT CLAIMS: i. \ -ert @ ilireti for controlling and regulating Gas turbine systems for vehicles driven by adjusting screws where Turbine, compressor and building cluster are coupled to one another, thereby because (1 the validity of the three for influencing the validity of the status decisive variables, namely the machine speed, the screw angle and the Fuel supply is assigned to each other in such a way that the target value in each case the l) number of reli and one of the other two quantities primarily set by the maneuvering organ and the third variable is regulated secondarily by the 1) relizalili-egler.

Procedure according to Claim i, characterized in that ((aß primarily the helix angle and the nominal value the speed is set and secondary the l @ reinistottzufuhr i in the speed controller is regulated.

3. The method according to claim 2, characterized in that the adjustment of the helix angle follows the change in the fuel supply with a delay.

4. Procedure according to claim i, characterized in that primarily the fuel supply and the The setpoint of the speed is set and, secondarily, the screw angle from the speed controller is regulated.

5. The method according to claim i to 4, characterized in that at medium and high speeds the method according to claim 4, on the other hand at low Speeds and when passing through the stop position, the method according to claim 2 is applied.

6. Device for performing the method according to claim i to 5 using a single adjusting device (maneuvering slide), characterized in that that the speed controller has at least two control sleeves or control edges, of which the one at medium and higher speeds, the speed in each case on that of the maneuvering slide adjusted standstill value by influencing the screw angle, while the second affects the fuel valve in such a way that a generally fixed The minimum value of the turbine speed is not fallen below.

7. Set up after Claim 6, characterized in that a special braking device (24) the wing of the screw regardless of the set target value of the speed the stop position can be adjusted. B.

Device according to claim 6 and 7, characterized in that when passing through the stop position or actuation the braking device an impermissible increase in speed due to a special control edge on the speed controller, which limits the fuel supply.

9. Establishment according to claims i to 8, characterized in that thermostats 18 and 18 'are at Too high a temperature in front of the gas turbine, the screw in the sense of flatter blade position influence.