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Selbststeuereinrichtung für Schiffe und Flugzeuge Es sind Selbststeuereinrichtungen
für Schiffe und Flugzeuge bekannt, die als reine Kurssteuerungsanlagen ausgebildet
sind. Bei der Einstellung dieser Anlagen werden die augenblicklich herrschenden
Wetterverhältnisse, die augenblicklichen einseitigen Einflüsse usw. berücksichtigt,
so daß die Einrichtungen unter diesen Voraussetzungen den Kurs halten. Sobald sich
das Wetter ändert oder z. B. Wind und Strömung andere Werte und Richtungen annehmen,
müssen diese Einrichtungen von Hand auf andere Werte eingestellt werden. Wird die
Nachstellung , nicht vorgenommen, so steuert das Schiff oder das Flugzeug nicht
mehr um den eingestellten Kurs, sondern mit z. B. 5° Fehlkurs. Diese Einrichtungen
setzen also voraus, daß sie zeitweilig durch Menschen beobachtet und bei Steuerfehlern
von Hand korrigiert werden müssen.
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Es ist ferner bekannt, die Rudermittellage (Ausgangs- oder Grundlage),
aus der das Ruder nach Steuerbord oder Backlord gelegt wird, aus der Mittellinie
des Schiffes zu verlegen, um die Wirkung einseitiger Einflüsse auszuschalten. Diese
Verlegung erfolgt mittels eines langsam laufenden Motors,
und ,die
selbsttätige Steuerung -würde daher bei ungünstigen Witterungseinflüssen und den
dann auftretenden periodischen,. nach Steuerbord und Backbord erfolgenden Kursabweichungeridas
Ruder ständig' nachlegen, was eine erhebliche Beanspruchung der Rudermaschine- zur
Folge hätte. Auch sind Integratoren bekannt, die die Mittellage des Ruders in Abhängigkeit
von der Abweichung und der Zeitdauer der Abweichung vorübergehend verstellen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Selbststeuereinrichtung für Schiffe
und Flugzeuge mit einer zusätzlichen, als Integrator ausgebildeten Einrichtung,
die die Mittellage des Ruders den auf das Fahrzeug einseitig wirkenden äußeren Einflüssen
' und deren. Zeitdauer anpaßt, und, besteht darin, daß außer dem Integrator ein
Impulsspeicher vorgesehen ist, der die vom Integrator abgegebenen Impulse speichert
und einen Steuervorgang erst dann auslöst, wenn in der einen oder anderen Richtung
wirkende Steuerimpulse überwiegen. Bei Verwendung eines solchen Impulsspeichers
wird eine Verbesserung der Rudermittellage nur in bestimmten Zeitabständen vorgenommen.
Der Grundgedanke der Erfindung läßt sich mit einfachen Mitteln verwirklichen urid
bietet erhebliche Vorteile, insbesondere den, daß die Rudermaschine nicht überbeansprucht
wird, da sich die einseitigen Einflüsse nur sehr langsam ändern.
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Die Zeichnung zeigt vier Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer
Darstellung.
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Nach Fig. i wird die Kontaktanordnung io, ii, 12 durch den Ausgangskompaß
der Selbststeuereinrichtung betätigt, also entweder durch einen Kreisel- oder einen
Magnetkompaß. .
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Fährt das Schiff genau auf dem Kurs, so ist der Kontakt io geöffnet..
Weicht das Schiff z. B. nach Backbord vom Kurs ab, so berührt der Kontakt io den
Kontakt i i und bewirkt eine Aufladung des Kondensators 13. Die Schnelligkeit der
Ladung hängt dabei von der Auslegung des Kondensators 13 und der Widerstände 14
und 15 ab. Ist die Selbststeuereinrichtung für die :augenblicklichen. einseitigen
Einflüsse richtig eingestellt, so steuert das Schiff mit ungefähr gleichen Kursabweichungen
nach Backbord und Steuerbord, die periodisch wechseln. Der bewegliche Kontakt 1o
in Fig. i berührt daher abwechselnd den Kontakt i i und 12 in einer der Kursabweichung
entsprechenden Zeit.
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Der Kondensator 13 wird bei gleichen Kursabweichungen nach Backbord
und Steuerbord nur geringfügig aufgeladen und wieder entladen. Die -Zündspannung
der Glimmlampen 1.6 und--:i7 wird von der Ladespannung des Kondensators
13 noch nicht erreicht, so daß eine Entladung des Kondensators 13 über die
Glimmlampen i6, 17 noch nicht erfolgt. Erst wenn durch Veränderung der einseitigen
Einflüsse die-->Kursabweichungen nach Backbord und Steuerbord verschieden groß werden,
erfolgt eine entsprechende einseitige Aufladung des Kondensators 13. Sobald die
Spannung des Kondensators 13 die Zündspannung der Glimmröhre 16-bzw. 17 erreicht
hat, wird der Kondensator 13 über die der Ladungseinrichtung entsprechende Glimmröhre
entladen. Durch diesen Entladungsstrom wird der Elektromagnet 18 oder i9 erregt
und das mechanische Schrittschaltwerk 2o um einen Schritt in die 'entsprechende
Richtung gedreht.. Die vom Schrittschaltwerk angetriebene Welle 21 kann z. B. mit
einem P.otentiometer verbunden sein, welches die Mittellage des Ruders bestimmt.
Die Welle 21 kann aber auch direkt auf mechanisch arbeitende Selbststeuereinrichtungen
einwirken und über ein Differential. die Mittellage des Ruders beeinflussen.
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Die Anordnung nach Fig. i vergleicht also die Zeitdauer . der Kursabweichungen
nach Backbord und Steuerbord miteinander, wobei das Korrektursignal der Welle 2i
um so häufiger gegeben wird, je größer die Differenzen der Kursabweichungen sind.
Durch ein veränderlich einstellbares Zwischengetriebe in Welle 2i kann gegebenenfalls
zusätzlich die Größe des Korrektursignals verändert werden.
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Die Einrichtung kann auch so ausgeführt sein, daß nicht die Zeitdauer
der Kursabweichung nach Backbord und Steuerbord verglichen, sondern das Integral
der Kurslinie, bezogen auf den Sollkurs, gemessen wird. Diese Einrichtung besitzt
eine größere Genauigkeit und kann z. B. so ausgeführt sein, daß Kondensatoren veränderlich
aufgeladen oder ein Motor entsprechend der Richtung und der Größe der Kursabweichung
betrieben wird.
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Die Anordnung nach Fig.-2 kann mit der Aiordnung nach Fig. i verglichen
werden, nur mit dem Unterschied, daß der Ladestrom des Kondensators 34 veränderlich
und von der Größe der Kursabweichung abhängig ist. Die Kontaktfahne 30 wird
wieder vorn Ausgangskompaß der Selbststeueranlage betätigt und liegt, wenn das Schiff
genau auf dem eingestellten Kurs fährt, auf dem Isolierstück 33. Erfolgt z. B. eine
Kursabweichung nach Backbord oder Steuerbord, so berührt die Kontaktfahne 3o den
Widerstand 31 bzw. 32 und verringert diesen, je größer die Kursabweichung wird.
Hierdurch wird der Kondensator 34 mehr oder weniger schnell aufgeladen, je größer
oder kleiner die Kursabweichung ist.
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Bei gleichmäßigen Kursabweichungen nach Backbord oder Steuerbord erfolgt
daher; wie bei der Anordnung nach Fig. i, kein Ansprechen des Schrittschaltwerkes
37. Erst bei unterschiedlich großen Kursabweichungen nach Backbord und Steuerbord
schaltet das 5&haltwerk 37 einen Schritt, wenn der Kondensator 34 die entsprechende
Glimmlampe 35 oder 36 zündet. Die Anordnung nach Fig. 2 bewirkt also, daß nicht
nur die Differenz der Zeitdauer der Kursabweichungen, sondern zusätzlich die Größe
der Kursabweichungen die Häufigkeit des_ Körrektursignals der Welle 38 beeinflußt.
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Eine grundsätzlich abweichende Lösung ist in Fig. 3 und 4 wiedergegeben.
Hier gibt nicht mehr ein Schrittschaltwerk, sondern ein Motor mit einer veränderlich
einstellbaren mechanischen Kupplung das Korrektursignal für die Veränderung der
Mittellage des Ruders. Grundsätzlich erhält hier der Motoranker bei einer Kursabweichung
eine
entsprechende Spannung, die einen Links- oder Rechtslauf zur Folge hat.
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Nach Fig. 3 wird die Drehzahl des Motors M im Getriebe 44 untersetzt,
so daß die Welle 40 eine entsprechend geringere Drehbewegung ausführt. Mit dieser
Getriebewelle 40 ist die Kupplungshälfte 41 verbunden, die mit veränderlich einstellbarer
Lose mit der Kupplungshälfte 42 im Eingriff ist. Die Kupplungshälfte 42 ist ihrerseits
mit der abgehenden Welle 43 verbunden, die das jeweilige Korrektursignal für die
Veränderung der Mittellage des Ruders auf die Selbststeueranlage gibt. Die Kupplungshälfte
41 kann nun entsprechend der eingestellten Lose der Kupplung um einen bestimmten
Winkel nach beiden Richtungen drehen, ohne daß die Kupplungshälfte 42 und die Welle
43 mitgenommen werden. Erst bei Überdrehung der eingestellten Lose wird die Kupplungshälfte
42 niitgenommen.
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Die Anordnung nach Fig. 3 hat folgende Wirkungsweise: Fährt das Schiff
auf dem an der Selbststeuereinrichtung angestellten Sollkurs, so liegt die vom Kompaß
betätigte Kontaktanordnung in Nullstellung, und sämtliche Kontakte 45, 46, 47, 50,
5 i sind geöffnet. Bei kleinen Kursabweichungen berührt der Kontakt 45 den Kontakt
46 bzw. 47 und läßt den Motor M über den Vorwiderstand 48 bzw. 49 eine langsame
Links- bzw. Rechtsdrehzahl ausführen. Bei einer größeren Kursabweichung läuft der
Motor M mit einer größeren Drehzahl, sobald auch der Kontakt 5o bzw. 51 geschlossen
wird.
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Wird das Schiff mit gleichmäßigen Kursabweichungen nach Backbord und
Steuerbord automatisch gesteuert, so läuft der Motor M mit einer entsprechenden
Anzahl Umdrehungen links und rechts herum. Die Kupplungshälfte 41 berührt hierbei
die Kupplungshälfte 42 noch nicht, sondern dreht innerhalb der eingestellten Lose.
Erst bei Veränderung der einseitigen Einflüsse, die durch unterschiedlich große
Kursabweichungen nach Backbord und Steuerbord bemerkbar werden, ist auch die Anzahl
der Umdrehungen des Motors in beiden Richtungen verschieden groß, wodurch die Kupplungshälfte
41 die Kupplungshälfte 42 in eine andere Lage dreht. Durch diese Veränderung kommt
ein Korrektursignal über die Welle 43 zur Berichtigung der Mittellage des Ruders
zustande. Nachdem die Mittellage des Ruders ausreichend berichtigt ist, treten wieder
gleich große Kursabweichungen nach Backbord bzw. Steuerbord auf, wobei die Kupplungshälfte
41 innerhalb der eingestellten Lose dreht und die Kupplungshälfte 42 und Welle 43
in Ruhe ist.
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Die Einrichtung nach Fig. 4 kann mit der Einrichtung nach Fig.3 verglichen
werden, bis auf den Unterschied, daß die Motordrehzahl nicht von der Größe der Kursabweichung
unabhängig ist oder in Stufen geregelt wird, sondern entsprechend der Größe der
Kursabweichung verschiedene Werte annimmt. Die Kontaktanordnung 6o, 61, 62, 63 ist
dabei in der gleichen Weise wie bei der Ausführung der Fig. 2 ausgebaut, während
Motor M, Getriebe G, Welle 64, Kupplung 65, 66 und Welle 67 der Ausführung der Fig.
3 entsprechend angeordnet sind.
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Bei einer kleinen Kursabweichung wird der Motor M mit kleiner Umdrehungszahl
drehen und bei größeren Kursabweichungen mit entsprechend größeren Drehzahlen. Der
Vorteil der Anordnung nach Fig. 4 liegt gegenüber der nach Fig. 3 darin, daß die
Mittellage des Ruders nicht nur der Abweichung angemaßt wird. Bei richtiger Mittellag
des Ruders ist die abgehende Welle 67 in Ruhelage, was bedeutet, daß nicht nur die
Zeitdauer, sondern auch die Größe der Kursabweichungen nach Backbord und Steuerbord
gleich ist.
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In den Einrichtungen nach Fig. -2 und 4 ist eine Widerstandsschaltung
für die Berücksichtigung der verschiedenen Größen der Kursabweichung-angegeben.
Diese Schaltung kann durch einen Röhren- öder Magnetverstärker ersetzt werden, dein
den jeweiligen Kurs weitergibt und die prinzipiell gleiche Wirkungsweise besitzt.
Auch bei den Anordnungen der Fig.i und 3 können die Steuerkontakte z. B. über einen
Vorverstärker vom Kompaß betätigt werden. Grundbedingung ist bei allen diesen Schaltungen,
daß die Steuerglieder einerseits vom Kompaß betätigt werden und andererseits mit
der Selbststeuereinrichtung verbunden sein müssen, damit beim Anliegen des am Selbststeuer
eingestellten Sollkurses diese Anordnung auf Null steht.
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Die vorstehend beschriebenen Einrichtungen sind nicht nur für Schiffe,
sondern mit gleichem Vorteil für Flugzeuge geeignet.