EP4257476A1 - Steuerverfahren für ein schiff mit einem verstellpropeller - Google Patents

Steuerverfahren für ein schiff mit einem verstellpropeller Download PDF

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Publication number
EP4257476A1
EP4257476A1 EP23164586.2A EP23164586A EP4257476A1 EP 4257476 A1 EP4257476 A1 EP 4257476A1 EP 23164586 A EP23164586 A EP 23164586A EP 4257476 A1 EP4257476 A1 EP 4257476A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
driving curve
ship
speed
mission
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23164586.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Druckenbrod
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Marine Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Marine Systems GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP4257476A1 publication Critical patent/EP4257476A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H3/00—Propeller-blade pitch changing
    • B63H3/10—Propeller-blade pitch changing characterised by having pitch control conjoint with propulsion plant control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/21—Control means for engine or transmission, specially adapted for use on marine vessels

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a ship with a variable-pitch propeller, i.e. a propeller in which the blades of the propeller can be rotated.
  • variable-pitch propeller is a propeller in which the individual blades of the propeller are rotatably arranged on the hub. This allows the pitch of the wings to be changed. In this way, for example, very different continuous speeds can be achieved. Maneuverability can also be increased.
  • variable-pitch propellers are more complex than fixed-pitch propellers, which are usually made in one piece. The pitch ratio therefore indicates the "angle" at which the blades are relative to a surface passing through the axis, the angle often depending on the distance from the axis, since propellers often have a pitch, for example to minimize cavitation.
  • a driving curve is stored in the ship's control system, which assigns a value pair consisting of the speed of the traction motor and the pitch of the variable-pitch propeller to the respective current drive lever level.
  • This driving curve is optimized according to the typical requirements in the different speed ranges. At full speed, i.e. the highest lever level, the speed is optimized. For low speeds, for example around 10% of the maximum speed, and the resulting drive lever level, it can be assumed that an optimization of noise development is carried out, since such slow driving generally occurs in use and a reduction in the acoustic signature can then be helpful .
  • the JP S60-25 883 A relates to a method for controlling a variable-pitch propeller, in which the blade angle (pinch) can be changed by rotating the propeller blades about the propeller axis
  • the object of the invention is to provide a control that can respond more flexibly to specific mission requirements.
  • the method according to the invention is used to operate a ship with a traction motor, a variable-pitch propeller, a ship control center and a control system.
  • the ship is particularly preferably a military ship, for example a corvette, a frigate, a destroyer, a cruiser, a utility, a minesweeper, a minehunter, a torpedo boat, a carrier, for example an aircraft carrier or a helicopter carrier, a landing ship , a submarine or something similar.
  • a military ship for example a corvette, a frigate, a destroyer, a cruiser, a utility, a minesweeper, a minehunter, a torpedo boat, a carrier, for example an aircraft carrier or a helicopter carrier, a landing ship , a submarine or something similar.
  • civil ships there is usually only one requirement that is constantly in the foreground (efficiency in cargo ships, performance in pleasure boats, ...), military ships often have a wide range of requirements,
  • a speed specification is set via the ship's control center and passed on to the control system.
  • the ship control station is the input station at which a user controls the ship, i.e., for example and in particular, specifies speed, direction of travel (if necessary via rudder position) and optionally diving depth (also if necessary via rudder position).
  • the ship control center can therefore be designed in particular in the form of a computer console with suitable input means.
  • the speed specification is specified by an operator using a drive lever.
  • the control system is an IT system that receives the commands entered at the ship's control center and controls the corresponding ship systems, for example the traction motor for speed or a control motor for adjusting the position of a rudder.
  • the control system can, even partially, be integrated into the ship's control center.
  • the control system determines the speed of the traction motor and the pitch ratio of the variable pitch propeller and controls the traction motor and the variable pitch propeller with the determined values.
  • the pitch ratio of the variable-pitch propeller is adjusted by the rotation of the blades.
  • the rotation to adjust the angle specified by the guidance system in accordance with the pitch ratio can preferably be carried out hydraulically or electrically. This is usually done with the help of the driving curve stored in the control system.
  • the speed that can be achieved in a stationary state results from the speed and pitch ratio, whereby the ship can initially be faster or slower, then the speed only returns to a new stationary state.
  • the stationary speed resulting from the speed and pitch ratio is individual and known.
  • the speed requirement can either be a specific specification or, as historically, be relative (e.g. “half speed ahead” and “full speed ahead”). It should also be taken into account that a speed can only be achieved if the engine can generate and therefore provide sufficient power for it.
  • the performance of an engine is usually dependent on the torque, especially in the case of internal combustion engines.
  • the guidance system has at least a first driving curve and a second driving curve.
  • a driving curve is the relationship between speed and power.
  • the control system therefore has at least one more driving curve than is usual in the prior art.
  • the first driving curve is optimized for one of the requirements selected from the list including efficiency, power reserve, acoustic signature.
  • the second driving curve is optimized for requirements that differ from the first driving curve, selected from the list including efficiency, power reserve, acoustic signature.
  • a mission requirement is specified, which is selected from the list including efficiency, power reserve, and acoustic signature.
  • the slow driving range (low speed) is optimized for the acoustic signature
  • the middle range is optimized for efficiency
  • the high speed range is optimized for performance.
  • the mission requirement therefore represents the selection of the driving curve to be used based on the properties for which the corresponding driving curve has been optimized. For example, if the mission is a reconnaissance trip, detection must primarily be avoided. Therefore, the mission requirement on such a mission would be the acoustic signature to avoid noise emissions as much as possible and thereby avoid detection as much as possible. Therefore, by specifying the acoustic signature mission requirement, the driving curve optimized for the acoustic signature is used.
  • the resulting mission requirement would be efficiency, i.e. driving as economically as possible. So by specifying this mission requirement, the on The efficiency-optimized driving curve is selected.
  • the mission requirement can be specified, for example, by entering it into the system.
  • a mission can be specified to the system, with mission requirements belonging to the various missions (as shown in the two examples mentioned above) being stored in the system.
  • the first driving curve is optimized for the acoustic signature. Accordingly, the value pairs of speed and pitch ratio of the variable-pitch propeller taken from this first driving curve will lead to a particularly low acoustic signature. This makes it possible to drive particularly quietly, minimizing the risk of being located using sonar.
  • the second driving curve is optimized for power reserve.
  • the acoustic signature would probably be specified as a mission requirement during crawl speed and the control system would regulate accordingly according to the first driving curve.
  • the weather deteriorates dramatically, it may make sense to change the mission requirement to power reserve while maintaining the same low speed, in order to have sufficient power reserve available, for example in heavy seas.
  • a deterioration in the acoustic signature is accepted by selecting the changed mission requirement, which is no longer relevant in heavy seas.
  • a driving curve is therefore created which, for example, is optimized for the acoustic signature when driving slowly, for efficiency at medium speeds and for power reserves at high speeds, which, in a first approximation, corresponds to various operational scenarios (creep driving, transfer driving, combat driving).
  • the guidance system has a third driving curve.
  • the third driving curve is optimized for requirements that differ from the first driving curve and the second driving curve, selected from the list including efficiency, power reserve, acoustic signature.
  • the third driving curve can be optimized for efficiency, for example. If the ship is now on a mission, also at low speed, in which the acoustic signature or the power reserve are not so relevant, for example during a control trip, the efficiency and thus the downtime at sea can be specified as a mission requirement. Since the presence of such a ship is usually known anyway and should be known, the acoustic signature is irrelevant in this case, for example.
  • the driving curve can be optimized much better to meet the mission requirement.
  • the mission requirement is specified in the form of a mission.
  • the mission includes a task described in terms of time and place that the ship and its crew have to complete.
  • Technical mission requirements for the ship are determined from the mission, which in turn provide a selection of requirements for the control system. This can be done automatically by adding a mission or mission requirements
  • Ship control center can be entered and the ship control center passes on a suitable request to the control center. The control system then sets a driving curve according to the requirement.
  • a mission can also have parts that are located one after the other in terms of time or location, each of which has different mission requirements. It can also be provided that the ship's control center automatically passes on requirements to the control system or changes them at a specific time or when it reaches a specific location.
  • a person can specify a transit trip as a mission.
  • the control system then connects the transit trip requirement directly with the mission requirement for efficiency.
  • the main focus here is on saving fuel and choosing the right driving curve.
  • the person can specify submarine hunting as a mission.
  • the guidance system then automatically connects the submarine hunt with the mission requirement of optimizing the acoustic signature and selects the appropriate driving curve. By reducing your own sound emissions, the probability of detecting submarines is increased.
  • a battle can be specified as a mission.
  • the control system then directly connects the mission requirement for power reserve with the combat specification and selects the appropriate driving curve.
  • the control system can either have a predetermined list which assigns mission requirements to missions or mission parts, whereby a weighting of mission requirements can also be specified (for example 80% efficiency and 20% performance reserve).
  • the weighting of mission requirements results in an operating point between two driving curves being interpolated.
  • the relative mission requirement can be particularly useful when transitioning from one mission requirement to a second, different mission requirement, in order to enable a harmonious transition and at the same time carry out a transition from one driving curve to the other.
  • the control system can be equipped with a self-learning program that was made by the crew based on past assignments. It is therefore possible to automatically switch between the ship's driving curves in terms of location or time using a predeterminable profile of mission requirements.
  • a relative mission requirement is specified. Compared to the previous absolute specifications, which are optimized exclusively according to a mission requirement, a relative specification can also be made, for example 70% optimized for acoustic signature and 30% for power reserve. This allows for an even more balanced driving style.
  • optimization is carried out separately according to the two driving curves in question and then weighted according to the weighting between the two values taken from the separate driving curves, so that a new operating point that cannot be taken from a specific driving curve is controlled.
  • the control system is designed to be self-learning.
  • the control system can independently specify the mission requirements.
  • the control system can preferably access other ship systems in order to obtain further information.
  • the guidance system can detect a deployed towed sonar and then specify the mission requirement for an acoustic signature, since the ship is clearly hunting submarines.
  • the self-learning embodiment is preferred for specifying a relative mission requirement.
  • the weighting between acoustic signature and power reserve can be adjusted from corresponding weather forecasts.
  • the control system can subsequently determine whether the power reserve provided in this way was needed, was too small or was too high, which in turn means that the acoustic signature was not optimal.
  • This means that self-learning execution can learn from past mistakes.
  • the self-learning execution can also or alternatively, for example, learn the assignment of mission requirements by the crew during previous missions.
  • the control system will first be given a list which specifies mission requirements for various missions or mission parts.
  • the driving curves are used to specify to the control system how the relationship between speed and pitch of the propeller blades is for a specific mission requirement.
  • the control system can then make variations, for example a rotation of the propeller blades Vary the gradient ratio and then use the ship's sensors, for example the sonar sensors, to determine whether and how this affects the acoustic signature, for example.
  • This can be done analogously, for example, with the mission requirement of efficiency, which is particularly easy with an electric traction motor, since the power consumption can be determined easily and precisely.
  • a ship 10 is shown. This has a traction motor 20 and an adjustable propeller 30 connected to the traction motor 20 via a shaft.
  • the traction motor can either be an internal combustion engine, for example a diesel engine or a gas turbine, or an electric motor, which is powered, for example, by a diesel generator and / or a battery .
  • the ship 10 also has a ship control center 40. Using the ship's control panel 40, the crew sets a speed specification, for example full speed or slow speed.
  • This speed specification is transferred to the control system 50, which then determines the specification for the speed f of the traction motor 20 and the pitch ratio of the variable-pitch propeller 30 from the at least two driving curves 120 and controls these accordingly, so that the speed corresponds to a variation of the parameters along the driving curve is achieved.
  • a mission requirement for example efficiency
  • the driving curve for efficiency is used and the speed and the gradient ratio are determined from this.
  • the ship is then accelerated particularly efficiently according to the driving curve until the specified operating point is reached. This would be the case, for example, for a transit trip (mission transit) with the mission requirement efficiency.
  • a second mission requirement is also stored in the control system 50, which determines a second driving curve to determine the specification of the speed f of the traction motor and the pitch ratio of the variable pitch propeller 30. If the second mission requirement is selected, the operating point is determined and controlled according to the second travel curve at the same speed specification. If this second mission requirement is, for example, an acoustic signature, the acceleration occurs along the corresponding driving curve, for example slower than with the mission requirement efficiency. It is possible that with a relative specification such as "full speed" the maximum speed that can be specified is different than with "efficiency".
  • the mission requirements specified in the control system 50 can also be stored in terms of location and time, so that when a specified location is reached or a specified time has elapsed, the mission requirements are changed automatically, so that manual selection of the mission requirements is not necessary.
  • a mission requirement that, for example, weights the acoustic signature 80% and the power reserve 20%, for example if the weather is about to deteriorate dramatically during a submarine hunt.
  • a first pair of values of speed and gradient ratio would be determined from the driving curve for the acoustic signature and a second pair of values of speed and gradient ratio would also be determined from the driving curve for the power reserve.
  • the first pair of values is now taken into account with a weighting of 80% and the second pair of values with a weighting of 20%, so that the optimal driving point for the current requirements is determined and controlled.
  • the process is in Fig. 2 shown.
  • the ship control center 40 has two input options. On the one hand, a speed such as 2 kn, 12 kn or “full speed” is specified via speed specification 41.
  • the ship control center 40 has a mission requirement specification 42. For example, together with the specification 2 kn, "Acoustic Signature” is specified as the mission requirement, at 12 kn “efficiency” is specified as the mission requirement and at “full speed”""powerreserve” is specified as the mission requirement.
  • a first driving curve 61 is now selected for the mission specification acoustic signature, which is based on the acoustic signature is optimized, with the mission specification efficiency a second driving curve 62 is selected, which is optimized for efficiency, and with the mission specification power reserve the third driving curve 63 is selected, which is optimized for efficiency.
  • the traction motor 20 is then controlled in accordance with the selected driving curve 61, 62, 63.
  • the system shown has an adaptation element 70.
  • the mission requirement is not simply selected, but is selected relatively weighted between the options and specified via the mission requirement specification 42.
  • the mission requirement specification 42 For example, during surveillance while driving at slow speed, there should be the possibility of a quick escape because, for example, there is a higher probability of detection.
  • a speed of 3 kn can be specified via the speed specification 41 and a weighting of 70% acoustic signature and 30% power reserve.
  • the operating points for 3 kn can now be determined from the first driving curve 61 (acoustic signature) and from the third driving curve 63 (power reserve).
  • the operating point of the first driving curve 61 is now weighted with 70% and the operating point of the third driving curve 63 is weighted with 30% and so a new averaged operating point consisting of speed D and gradient ratio S is determined and this is transferred to the traction motor 20.
  • Fig. 3 and Fig. 4 show a purely schematic representation of a driving curve 120, for simplification as two two-dimensional curves. In fact, it is a curve in three-dimensional space, so that in Fig. 3 and Fig. 4 In each case the image of this curve is shown on a two-dimensional surface.
  • the speed D is given, in Fig. 4 the pitch ratio S.
  • the pitch ratio S of the variable pitch propeller 30 shown in Fig. 4
  • the driving curve can now be 120 in Fig. 3 can be moved, both driving curves 120 belong directly together and influence each other.
  • Each position of the drive lever f is assigned a value for the speed D (according to Fig. 3 ) and a slope ratio S (according to Fig. 4 ) tied together.
  • a travel curve 120 is therefore created for each requirement, with each travel curve having two speed D values for each position of the drive lever f (x value). and slope ratio S (y values).
  • the maximum load 110 represents an absolute limit. No operation is possible to the left and above this line; this represents the maximum power P that the traction motor is able to provide depending on the speed f. Consequently, the area above the driving curve 120 up to the maximum load 110 is the power reserve 130, i.e. the power P, which is still available, for example, to accelerate the ship.
  • the efficiency 140 runs in the indicated direction, the efficiency 140 thus increases as it approaches the maximum load 110, with an increase usually occurring again shortly before the maximum load 110 is reached. It should be taken into account that the propeller also has an efficiency depending on the pitch. It can therefore be roughly seen how the driving curve 120 can be optimized in terms of efficiency 140, power reserve 130 or acoustic signature. You can therefore also represent the driving curve 120 in a diagram with three orthogonal axes as a line in space, of which the one shown Fig. 3 and Fig. 4 each show the projection of this line in space onto a two-dimensional representation.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schiffes 10 mit einem Fahrmotor 20, einem Verstellpropeller 30, einem Schiffsleitstand 40 und einem Leitsystem 50, wobei über den Schiffsleitstand 40 eine Geschwindigkeitsvorgabe vorgegeben und an das Leitsystem 50 übergeben wird, wobei das Leitsystem 50 die Drehzahl des Fahrmotors 20 und das Steigungsverhältnis des Verstellpropellers 30 ermittelt und ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitsystem 50 wenigstens eine erste Fahrkurve 61, 120 und eine zweite Fahrkurve 62, 120 aufweist, wobei die erste Fahrkurve 61, 120 optimiert ist auf eines der Anforderungen ausgewählt aus der Liste umfassend Effizienz 140, Leistungsreserve 130, akustische Signatur, wobei die zweite Fahrkurve 62, 120 optimiert ist auf eine sich von der ersten Fahrkurve 61, 120 unterscheidenden Anforderungen ausgewählt aus der Liste umfassend Effizienz 140, Leistungsreserve 130, akustische Signatur, wobei zusätzlich eine Missionsanforderung vorgegeben wird ausgewählt aus der Liste umfassend Effizienz 140, Leistungsreserve 130, akustische Signatur.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schiffes mit einem Verstellpropeller, also einem Propeller, bei dem die Blätter des Propellers gedreht werden können.
  • Ein Verstellpropeller ist ein Propeller, bei dem die einzelnen Blätter des Propellers drehbar an der Nabe angeordnet sind. Hierdurch kann die Steigung der Flügel verändert werden. Hierdurch können beispielsweise sehr unterschiedliche Dauergeschwindigkeiten erzielt werden. Ebenso kann die Manövrierfähigkeit gesteigert werden. Dafür sind Verstellpropeller natürlich aufwändiger als Festpropeller, die üblicherweise aus einem Stück gefertigt sind. Das Steigungsverhältnis gibt somit an, in welchem "Winkel" die Flügel zu einer durch die Achse gehenden Fläche stehen, wobei der Winkel oftmals vom Abstand von der Achse abhängig ist, da Propeller oftmals eine Steigung aufweisen, beispielsweise um Kavitation zu minimieren.
  • Während es bei einem Festpropeller immer nur eine Motordrehzahl gibt, die im eingeschwungenem Zustand (beschleunigungsfreie Fahrt) zu einer Geschwindigkeit führt, kann bei einem Schiff mit einem Verstellpropeller insbesondere im mittleren Geschwindigkeitsbereich die gleiche Geschwindigkeit über verschiedene Kombinationen von Drehzahl des Motors und Steigung des Verstellpropellers erzielt werden. Um dieses zu regeln wird im Leitsystem des Schiffs ein Fahrkurve hinterlegt, welche der jeweiligen aktuellen Fahrhebelstufe ein Wertepaar aus Drehzahl des Fahrmotors und Steigung des Verstellpropellers zuordnet. Diese Fahrkurve ist entsprechend der typischen Anforderungen in den verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen optimiert. Bei voller Fahrt, also der höchsten Fahrhebelstufe, ist eine Optimierung auf die Geschwindigkeit gegeben. Für geringe Geschwindigkeiten, beispielsweise um 10 % der Höchstgeschwindigkeit, und der sich daraus ergeben Fahrhebelstufe ist eher davon auszugehen, dass eine Optimierung auf die Geräuschentwicklung vorgenommen wird, da derartige langsame Fahren im Allgemeinen im Einsatz erfolgen und eine Reduzierung der akustischen Signatur dann hilfreich sein kann.
  • Es hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Optimierungen der Fahrkurve zwar im Regelfall zu einem guten Ergebnis führen, in einzelnen Situationen jedoch Schwächen aufweisen können. Beispielsweise kann es in einer Situation erforderlich sein, zwar langsam und leise zu sein, dennoch eine möglichst hohe Leistungsreserve zu haben, um beispielsweise schnell ein Ausweichmanöver vornehmen zu können.
  • Die JP S60- 25 883 A betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Verstellpropellers, bei dem der Blattwinkel (Pinch) durch Drehen der Propellerblätter um die Propellerachse verändert werden kann
  • Als weitere Stand der Technik sind VAN BEEK, Teus. Technology guidelines for efficient design and operation of ship propulsors. Marine News, Wärtsilä Propulsion Netherlands BV, 1-2004, S. 14-19 und 2021 Guidelines on the shaft / engine power limitation system to comply with the EEXI requirements and use of a power reserve, MEPC 76/15/Add.2, Annex 9 bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerung bereitzustellen, die flexibler auf die konkreten Missionsanforderungen eingehen kann.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines Schiffes mit einem Fahrmotor, einem Verstellpropeller, einem Schiffsleitstand und einem Leitsystem. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Schiff um ein militärisches Schiff, beispielsweise eine Korvette, eine Fregatte, einen Zerstörer, einen Kreuzer, einen Versorger, ein Minensuchboot, ein Minenjagdboot, ein Torpedoboot, einen Träger, beispielsweise einen Flugzeugträger oder einen Hubschrauberträger, ein Landungsschiff, ein Unterseeboot oder dergleichen. Während bei zivilen Schiffen meist nur eine Anforderung konstant im Vordergrund steht (Effizienz bei Frachtschiffen, Leistung bei Sportbooten, ...) ist bei militärischen Schiffen oft eine breite Bandbreite an Anforderungen zu finden, ja nach derzeit ausgeführter Mission. Daher kann die Erfindung bei militärischen Schiffen einen größeren Effekt erzielen. Über den Schiffsleitstand wird eine Geschwindigkeitsvorgabe vorgegeben und an das Leitsystem übergeben. Der Schiffsleistand ist die Eingabestation, an der ein Benutzer die Steuerung des Schiffes vornimmt, also beispielsweise und insbesondere Geschwindigkeit, Fahrrichtung (gegebenenfalls über Runderlage) und optional Tauchtiefe (ebenfalls gegebenenfalls über Ruderlage) vorgibt. Der Schiffsleitstand kann daher insbesondere in Form einer Computerkonsole mit geeigneten Eingabemitteln ausgebildet sein. Beispielsweise wird die Geschwindigkeitsvorgabe über einen Fahrhebel durch einen Bediener vorgegeben. Das Leitsystem ist ein EDV-System, welches die an dem Schiffsleitstand eingegebenen Befehle aufnimmt und die Ansteuerung der entsprechenden Schiffssysteme vornimmt, beispielsweise des Fahrmotors für die Geschwindigkeit oder eines Steuermotors zur Verstellung der Lage eines Ruders. Das Leitsystem kann, auch teilweise, in den Schiffsleitstand integriert sein. Das Leitsystem ermittelt die Drehzahl des Fahrmotors und das Steigungsverhältnis des Verstellpropellers und steuert den Fahrmotor und den Verstellpropeller mit den ermittelten Werten an. Rein praktisch wird das Steigungsverhältnis des Verstellpropellers durch die Drehung der Flügel eingestellt. Die Drehung zur Einstellung des durch das Leitsystem vorgegebenen Winkels entsprechend dem Steigungsverhältnis kann bevorzugt hydraulisch oder elektrisch erfolgen. Dieses geschieht herkömmlich mit Hilfe der im Leitsystem hinterlegten Fahrkurve. Aus Drehzahl und Steigungsverhältnis ergibt sich die im stationären Zustand erreichbare Geschwindigkeit, wobei das Schiff zunächst schneller oder langsamer sein kann, sich dann die Geschwindigkeit erst wieder in einem neuen stationären Zustand einstellt. Für jedes Schiff ist die sich aus Drehzahl und Steigungsverhältnis ergebende Geschwindigkeit im stationären Zustand individuell und bekannt. Hierbei kann die Geschwindigkeitsvorgabe entweder in einer konkreten Vorgabe bestehen oder wie historisch relativ erfolgen (Beispielsweise "halbe Fahrt voraus" und "volle Fahrt voraus"). Weiter ist zu berücksichtigen, dass eine Drehzahl nur erreichbar sein kann, wenn der Motor ausreichend Leistung dafür erzeugen und damit bereitstellen kann. Die Leistung eines Motors ist jedoch zumeist, insbesondere bei Verbrennungsmotoren, von dem Drehmoment abhängig.
  • Erfindungsgemäß weist das Leitsystem wenigstens eine erste Fahrkurve und eine zweite Fahrkurve auf. Eine Fahrkurve ist der Zusammenhang zwischen Drehzahl und Leistung.
  • Für einen Festpropeller ist dies für einen eingeschwungenen Zustand eine einfache, direkte Beziehung, es ergibt sich eine Linie. Soll nun abweichend vom eingeschwungenen Zustand eine Veränderung vorgenommen werden, so kann beispielsweise durch den Motor die Leistungsreserve verwendet werden (Bereich oberhalb der Fahrkurve bis zur Leistungsgrenze des Systems) und dadurch dann in Folge die Drehzahl und damit auch die Geschwindigkeit gesteigert werden. Das obere Ende der Fahrkurve ist der Punkt höchster Leistung und damit die höchste konstant erreichbare Geschwindigkeit. Bei einem Verstellpropeller kommt als zusätzliche Variable die Neigung der Flügel dazu. Durch die Drehung der Flügel an der Nabe wird das Steigungsverhältnis des Propellers und damit die Fahrkurve gezielt beeinflusst, sodass bei herkömmlicher Fahrweise jeder Drehzahl genau ein bestimmtes Steigungsverhältnis des Verstellpropellers festgelegt ist, sodass nach dem Stand der Technik eben genau eine Fahrkurve vorgegeben ist. Somit weist das Leitsystem erfindungsgemäß wenigstens eine Fahrkurve mehr auf als nach dem Stand der Technik üblich. Die erste Fahrkurve ist optimiert auf eines der Anforderungen ausgewählt aus der Liste umfassend Effizienz, Leistungsreserve, akustische Signatur. Die zweite Fahrkurve ist optimiert auf eine sich von der ersten Fahrkurve unterscheidenden Anforderungen ausgewählt aus der Liste umfassend Effizienz, Leistungsreserve, akustische Signatur. Zusätzlich wird eine Missionsanforderung vorgegeben, welche ausgewählt ist aus der Liste umfassend Effizienz, Leistungsreserve, akustische Signatur. Dieses unterscheidet sich vom Stand der Technik, bei dem beispielsweise der Bereich für langsame Fahrt (niedrige Drehzahl) auf die akustische Signatur, der mittlere Bereich auf Effizienz und der Bereich für hohe Geschwindigkeit (hohe Drehzahl) auf Leistung optimiert ist. Die Missionsanforderung stellt also somit die Auswahl der zu verwendenden Fahrkurve anhand der Eigenschaften dar, auf welche die entsprechende Fahrkurve optimiert wurde. Ist also beispielsweise die Mission eine Aufklärungsfahrt, so ist primär eine Entdeckung zu vermeiden. Daher wäre die Missionsanforderung auf einer solchen Mission die akustische Signatur, um Geräuschemissionen so weit wie möglich zu vermeiden und dadurch die eigene Entdeckung weitmöglichst zu vermeiden. Daher wird durch die Vorgabe der Missionsanforderung akustische Signatur die auf die akustische Signatur optimierte Fahrkurve verwendet. Wäre in einem anderen Beispiel die Mission eine Transferfahrt, so wäre die sich daraus ergebende Missionsanforderung die Effizienz, also eine möglichst sparsame Fahrweise. Durch die Vorgabe dieser Missionsanforderung wird also die auf die Effizienz optimierte Fahrkurve ausgewählt. Die Vorgabe der Missionsanforderung kann beispielsweise durch eine Eingabe in das System erfolgen. Alternativ kann eine Mission dem System vorgegeben werden, wobei im System zu den verschiedenen Missionen gehörenden Missionsanforderungen (wie in den beiden oben genannten Beispielen gezeigt) hinterlegt sind.
  • Beispielsweise ist die erste Fahrkurve auf die akustische Signatur optimiert. Entsprechend werden die dieser ersten Fahrkurve entnommenen Wertepaare aus Drehzahl und Steigungsverhältnis des Verstellpropellers zu einer besonders geringen akustischen Signatur führen. Damit ist es also möglich, besonders leise zu fahren, somit wird das Risiko mittels Sonar geortet zu werden, minimiert. Weiter beispielsweise ist die zweite Fahrkurve auf Leistungsreserve optimiert. Während eines normalen Missionseinsatzes würde dann vermutlich als Missionsanforderung während der Schleichfahrt die akustische Signatur vorgegeben werden und entsprechend wird das Leitsystem entsprechend der ersten Fahrkurve regeln. Verschlechtert sich aber beispielsweise das Wetter dramatisch, so kann es bei weiterhin gleicher geringer Geschwindigkeit aber sinnvoll sein, die Missionsanforderung auf Leistungsreserve umzustellen, um beispielsweise bei schwerer See ausreichend Leistungsreserve zur Verfügung zu haben. Eine Verschlechterung der akustischen Signatur wird durch die Auswahl der geänderten Missionsanforderung entsprechend in Kauf genommen, was bei schwerer See auch nicht mehr relevant ist.
  • Üblicherweise weist ein Schiff eben nur eine einzige Fahrkurve auf. Bei einem Frachtschiff wird diese vollständig auf Effizienz optimiert sein. Bei einem Unterseeboot kann diese vollständig auf die akustische Signatur optimiert sein. Es gibt aber auch Fahrkurven, die nicht nur auf eine einzige Vorgabe optimiert sind, sondern den Geschwindigkeits- oder Leistungsbereich in mehrere Abschnitte unterteilen, welche dann nach verschiedenen Kriterien optimiert werden. Es wird also eine Fahrkurve erstellt, welche beispielsweise bei langsamer Fahrt auf die akustische Signatur optimiert ist, bei mittleren Geschwindigkeiten auf Effizienz und bei hohen Geschwindigkeiten auf Leistungsreserve, was in erster Näherung verschiedenen Einsatzszenarien entspricht (Schleichfahrt, Transferfahrt, Gefechtsfahrt). Dieses beschränkt aber die für gewisse Missionen wählbare Geschwindigkeit auf die vordefinierten Fenster. Erst durch die erfindungsgemäße Verwendung von zwei Fahrkuren auf einem Schiff und somit die gezielte Auswählbarkeit der geeigneten Fahrkurve kann diese Beschränkung aufgehoben werden. Es ist somit erfindungswesentlich, dass eben auf einem Schiff eben nicht nur eine, sondern eben erfindungsgemäß wenigstens zwei Fahrkurven vorgehalten werden, was bisher nicht der Fall war. Ausschließlich durch das Vorhandensein von zwei verschiedenen Fahrkurven ist es möglich, die Geschwindigkeit unabhängig von der Missionsanforderung zu wählen. Es ergibt sich somit eine größere Breite von Fahrweisen für das Schiff.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Leitsystem eine dritte Fahrkurve auf. Die dritte Fahrkurve ist optimiert auf eine sich von der ersten Fahrkurve und der zweiten Fahrkurve unterscheidenden Anforderungen ausgewählt aus der Liste umfassend Effizienz, Leistungsreserve, akustische Signatur.
  • Zur Ergänzung des oben beschriebenen Beispiels kann die dritte Fahrkurve beispielsweise auf Effizienz optimiert sein. Befindet sich das Schiff nun auf einer Mission ebenfalls bei geringer Fahrt, bei der die akustische Signatur oder die Leistungsreserve nicht so relevant sind, beispielsweise bei einer Kontrollfahrt, so kann hier als Missionsanforderung die Effizienz und damit über den Verbrauch die Standzeit auf See vorgegeben werden. Da die Anwesenheit eines solchen Schiffes meist ohnehin bekannt ist und auch bekannt sein sollte, ist die akustische Signatur in diesem Fall beispielsweise unbeachtlich.
  • Somit kann durch die neuartige Vorgabe einer Missionsanforderung bei sehr unterschiedlichen Missionen aber bei ansonsten gleicher Geschwindigkeit eine viel bessere Optimierung der Fahrkurve auf die Missionsanforderung erfolgen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Missionsanforderung in Form einer Mission vorgegeben. Die Mission umfasst dabei eine zeitlich und örtlich beschriebene Aufgabe, die das Schiff und seine Mannschaft zu erledigen hat. Aus der Mission werden technische Missionsanforderungen an das Schiff ermittelt, welche wiederum eine Auswahl an Anforderungen für das Leitsystem stellen. Dieses kann automatisch erfolgen indem eine Mission oder Missionsanforderungen in den Schiffsleitstand eingegeben werden und der Schiffsleitstand eine passende Anforderung an den Leitstand weitergibt. Das Leitsystem stellt dann eine Fahrkurve entsprechend der Anforderung ein. Insbesondere kann eine Mission auch zeitlich oder örtlich nacheinander liegende Teile aufweisen, welche jeweils unterschiedliche Missionsanforderungen aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Schiffsleitstand zu einer bestimmten Zeit oder bei Erreichen eines bestimmten Ortes automatisch Anforderungen an das Leitsystem weitergibt oder diese ändert. Beispielsweise kann von einer Person als Mission beispielsweise Transitfahrt vorgegeben werden. Das Leitsystem verbindet dann die Vorgabe Transitfahrt direkt mit der Missionsanforderung Effizienz. Hierbei geht es vor allem um die Einsparung von Treibstoff und wählt die passende Fahrkurve aus. In einem weiteren Fall kann beispielswiese die Person die Unterseebootjagd als Mission vorgeben. Das Leitsystem verbindet dann automatisch die Unterseebootjagd mit der Missionsanforderung der Optimierung der akustischen Signatur und wählt die passende Fahrkurve aus. Durch die Verringerung der eigenen Schallemissionen wird die Wahrscheinlichkeit der Entdeckung von Unterseebooten erhöht. Weiter beispielsweise kann als Mission Gefecht vorgegeben werden. Das Leitsystem verbindet dann mit der Vorgabe Gefecht direkt die Missionsanforderung Leistungsreserve und wählt die passende Fahrkurve aus. Hierzu kann dem Leitsystem entweder eine vorgegebene Liste aufweisen, welche Missionen oder Missionsteilen Missionsanforderungen zuordnet, wobei auch eine Gewichtung von Missionsanforderungen vorgegeben werden kann (beispielsweise 80 % Effizienz und 20 %Leistungsreserve). Die Gewichtung von Missionsanforderungen führt dazu, dass zwischen zwei Fahrkurven ein zwischen den Fahrkurven liegender Arbeitspunkt interpoliert wird. Die relative Missionsanforderung kann insbesondere beim Übergang von einer Missionsanforderung auf eine zweite, andere Missionsanforderung sinnvoll sein, um dadurch einen harmonischen Übergang zu ermöglichen und gleichzeitig eine Überleitung von einer Fahrkurve in die andere durchzuführen. Alternativ kann das Leitsystem mit einem selbstlernenden Programm ausgestattet sein, welches aus den Zuordnungen der Vergangenheit durch die Besatzung getroffen wurde. Es ist damit also möglich automatisch über ein vorgebbares Profil von Missionsanforderungen örtlich oder zeitlich zwischen Fahrkurven des Schiffs umzuschalten.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine relative Missionsanforderung vorgegeben. Gegenüber den bisherigen absoluten Vorgaben, dass ausschließlich nach einer Missionsanforderung optimiert wird, kann auch beispielsweise eine relative Vorgabe erfolgen, also beispielsweise 70 % optimiert auf akustische Signatur und 30 % auf Leistungsreserve. Hierdurch kann eine noch ausbalanciertere Fahrweise erfolgen. Hierbei wird beispielsweise entsprechend der beiden betreffenden Fahrkurven getrennt optimiert und dann entsprechend der Gewichtung zwischen den beiden aus den getrennten Fahrkurven entnommenen Werten gewichtet, sodass ein neuer, keiner konkreten Fahrkurve zu entnehmender Betriebspunkt angesteuert wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Leitsystem selbstlernend ausgebildet. Dieses führt dazu, dass das Leitsystem selbständig die Missionsanforderung vorgegeben kann. Hierzu kann das Leitsystem bevorzugt auf weitere Schiffssysteme zugreifen, um weitere Informationen zu erhalten. Beispielswiese kann das Leitsystem so ein ausgebrachtes Schleppsonar feststellen und dann die Missionsanforderung akustische Signatur vorgeben, da das Schiff sich erkennbar auf Unterseebootjagd befindet. Insbesondere ist die selbstlernende Ausführungsform zur Vorgabe einer relativen Missionsanforderung bevorzugt. Beispielsweise kann aus entsprechenden Wettervorhersagen die Gewichtung zwischen akustischer Signatur und Leistungsreserve angepasst werden. Insbesondere kann das Leitsystem nachträglich feststellen, ob die so bereit gestellte Leistungsreserve benötigt wurde, zu klein war oder zu hoch war, was wiederum bedeutet, dass die akustische Signatur nicht optimal war. Somit kann die selbstlernende Ausführung aus Fehlern der Vergangenheit lernen. Die selbstlernende Ausführung kann aber auch oder alternativ beispielsweise über die während vorhergehenden Missionen die Zuordnung der Missionsanforderungen durch die Besatzung lernen.
  • Bevorzugt wird zunächst dem Leitsystem eine Liste vorgegeben werden, welche verschiedenen Missionen oder Missionsteilen Missionsanforderungen vorgibt. Weiter wird dem Leitsystem über die Fahrkurven vorgegeben, wie bei einer konkreten Missionsanforderung der Zusammenhang zwischen Drehzahl und Steigung der Propellerflügel ist. Von diesem Punkt ausgehend kann das Leitsystem beispielsweise dann Variationen vornehmen, beispielsweise eine Drehung der Propellerflügel das Steigungsverhältnis variieren und dann über die Schiffssensoren, beispielsweise die Sonarsensoren feststellen, ob und wie sich das beispielsweise auf die akustische Signatur auswirkt. Analog kann dieses beispielsweise bei der Missionsanforderung Effizienz erfolgen, was besonders einfach bei einem elektrischen Fahrmotor möglich ist, da hier die Leistungsaufnahme einfach und präzise bestimmbar ist.
  • Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Schiff anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
    • Fig. 1
    Schiff
    Fig. 2
    Ablauf
    Fig. 3
    Fahrkurve Teil 1
    Fig. 4
    Fahrkurve Teil 2
  • In Fig. 1 ist ein Schiff 10 dargestellt. Dieses weist einen Fahrmotor 20 und einen mit dem Fahrmotor 20 über eine Welle verbundenen Verstellpropeller 30. Der Fahrmotor kann entweder ein Verbrennungsmotor, beispielsweise ein Dieselmotor oder eine Gasturbine sein, oder ein Elektromotor sein, welcher beispielsweise durch einen Dieselgenerator und/oder eine Batterie gespeist wird. Weiter weist das Schiff 10 einen Schiffsleitstand 40 auf. Über den Schiffsleistand 40 gibt die Besatzung eine Geschwindigkeitsvorgabe vor, beispielsweise volle Fahrt oder Schleichfahrt. Diese Geschwindigkeitsvorgabe wird an das Leitsystem 50 übergeben, welches dann aus den wenigstens zwei Fahrkurven 120 die Vorgabe für die Drehzahl f des Fahrmotors 20 und das Steigungsverhältnis des Verstellpropellers 30 ermittelt und diese entsprechend ansteuert, so dass die Geschwindigkeit entsprechend einer Variation der Parameter entlang der Fahrkurve erreicht wird. Hierzu gibt es zwei Optionen. Wird eine Missionsanforderung vorgegeben, beispielsweise Effizienz, so wird aus der Fahrkurve für Effizienz verwendet und aus dieser die Drehzahl und das Steigungsverhältnis ermittelt. Die Beschleunigung des Schiffes erfolgt dann besonders Effizient gemäß der Fahrkurve bis der vorgegebene Betriebspunkt erreicht ist. Dieses wäre zum Beispiel für eine Transitfahrt (Mission Transit) mit der Missionsanforderung Effizienz der Fall.
  • Im Leitsystem 50 wird aber auch eine zweite Missionsanforderung hinterlegt, die eine zweite Fahrkurve zur Ermittlung der Vorgabe der Drehzahl f des Fahrmotors und des Steigungsverhältnisses des Verstellpropellers 30 ermittelt. Ist die zweite Missionsanforderung ausgewählt, so wird bei der gleichen Geschwindigkeitsvorgabe der Betriebspunkt gemäß der zweiten Fahrtkurve ermittelt und angesteuert. Ist diese zweite Missionsanforderung zum Beispiel akustische Signatur, so erfolgt die Beschleunigung entlang der entsprechenden Fahrkurve, beispielsweise langsamer als bei der Missionsanforderung Effizienz. Möglicherweise ist bei einer relativen Vorgabe, wie "volle Fahrt" die damit vorgebbare Höchstgeschwindigkeit auch eine andere als bei "Effizienz".
  • Die im Leitsystem 50 vorgegebenen Missionsanforderungen können auch örtlich und zeitlich hinterlegt sein, sodass bei Erreichen eines vorgegebenen Ortes oder Ablauf einer vorgegebenen Zeit, die Missionsanforderungen automatisch geändert werden, sodass eine manuelle Auswahl der Missionsanforderungen nicht notwendig ist.
  • Es kann aber auch eine Missionsanforderung bestehen, welche zum Beispiel zu 80 % die akustische Signatur gewichtet und zu 20 % die Leistungsreserve, beispielsweise, wenn bei einer Unterseebootjagd das Wetter davorsteht, sich dramatisch zu verschlechtern. In diesem Fall würde aus der Fahrkurve für die akustische Signatur ein erstes Wertepaar aus Drehzahl und Steigungsverhältnis ermittelt und ebenso aus dem der Fahrkurve für die Leistungsreserve ein zweites Wertepaar aus Drehzahl und Steigungsverhältnis. Das erste Wertepaar wird nun mit einer Gewichtung von 80 % und das zweite Wertepaar mit einer Gewichtung von 20 % berücksichtigt und so der optimale Fahrpunkt für die aktuellen Anforderungen ermittelt und angesteuert.
  • Der Ablauf ist in Fig. 2 dargestellt. Der Schiffsleitstand 40 verfügt über zwei Eingabemöglichkeiten. Zum einen wird über Geschwindigkeitsvorgabe 41 beispielsweise eine Geschwindigkeit wie 2 kn, 12 kn oder "volle Fahrt" vorgegeben. Zusätzlich weist der Schiffsleitstand 40 eine Missionsanforderungsvorgabe 42 auf. Beispielsweise wird zusammen mit der Vorgabe 2 kn "Akustische Signatur" als Missionsanforderung vorgegeben, bei 12 kn "Effizienz" als Missionsanforderung vorgegeben und bei "volle Fahrt" "Leistungsreserve" als Missionsanforderung vorgegeben. Es wird nun bei der Missionsvorgabe akustische Signatur eine erste Fahrkurve 61 ausgewählt, welche auf die akustische Signatur optimiert ist, bei der Missionsvorgabe Effizienz eine zweite Fahrkurve 62 ausgewählt, welche auf Effizienz optimiert ist, und bei der Missionsvorgabe Leistungsreserve die dritte Fahrkurve 63 ausgewählt, die auf Effizienz optimiert ist. Entsprechend der ausgewählten Fahrkurve 61, 62, 63 wird dann der Fahrmotor 20 angesteuert.
  • Um nun mehr Flexibilität zu erhalten, weist das gezeigte System ein Anpassungselement 70 auf. Die Missionsanforderung wird in diesem Fall nicht einfach ausgewählt, sondern relativ gewichtet zwischen den Möglichkeiten ausgewählt und über die Missionsanforderungsvorgabe 42 vorgegeben. Beispielsweise soll während einer Überwachung bei Schleichfahrt die Möglichkeit einer schnellen Flucht gegeben sein, weil beispielsweise eine höhere Wahrscheinlichkeit der Entdeckung vermutet wird. In diesem Fall kann zum Beispiel eine Geschwindigkeit von 3 kn über die Geschwindigkeitsvorgabe 41 vorgegeben und eine Gewichtung von 70 % akustische Signatur und 30 % Leistungsreserve. Aus der ersten Fahrkurve 61 (akustische Signatur) und aus der dritten Fahrkurve 63 (Leistungsreserve) können nun die Betriebspunkte für 3 kn ermittelt werden. In dem Anpassungselement 70 wird nun der Betriebspunkt der ersten Fahrkurve 61 mit 70 % gewichtet und der Betriebspunkt der dritten Fahrkurve 63 mit 30 % und so ein neuer gemittelter Betriebspunkt bestehend aus Drehzahl D und Steigungsverhältnis S ermittelt und diese an den Fahrmotor 20 übergeben.
  • Fig. 3 und Fig. 4 zeigen eine rein schematische Darstellung einer Fahrkurve 120, zur Vereinfachung als zwei zweidimensionale Kurven. Faktisch handelt es sich um eine Kurve im dreidimensionalen Raum, sodass in Fig. 3 und Fig. 4 jeweils die Abbildung diese Kurve auf eine zweidimensionale Fläche dargestellt ist. Auf der Abszisse ist die Stellung der Fahrhebels f (f = 0 Stillstand, fMax = volle Fahrt) eingetragen. Auf der Ordinate ist in Fig. 3 die Drehzahl D angegeben, in Fig. 4 das Steigungsverhältnis S. Durch das Steigungsverhältnis S des Verstellpropellers 30 (dargestellt in Fig. 4 kann nun die Fahrkurve 120 in Fig. 3verschoben werden, beide Fahrkurven 120 gehören direkt zusammen und beeinflussen sich gegenseitig. Jede Stellung des Fahrhebels f ist mit einem Wert für die Drehzahl D (gemäß Fig. 3) und einem Steigungsverhältnis S (gemäß Fig. 4) verbunden. Für jede Anforderung wird somit eine Fahrkurve 120 erstellt, wobei jede Fahrkurve für jede Stellung der Fahrhebels f (x-Wert) mit zwei Werten Drehzahl D und Steigungsverhältnis S (y-Werte) verbunden ist. Eine absolute Grenze stellt die maximale Last 110 dar. Links und oberhalb dieser Linie ist kein Betrieb möglich, dieses stellt die maximale Leistung P dar, die der Fahrmotor in Abhängigkeit von der Drehzahl f zu leisten in der Lage ist. Folglich ist der Bereich oberhalb der Fahrkurve 120 bis zur maximalen Last 110 die Leistungsreserve 130, also die Leistung P, welche zum Beispiel für eine Beschleunigung des Schiffes noch zur Verfügung steht. Gleichzeit ist der Verbrauch zu berücksichtigen, welcher bei sehr geringer Last und hoher Drehzahl (hier unten rechts) maximal wird. Sehr grob vereinfacht verläuft die Effizienz 140 somit in der angezeigten Richtung, die Effizienz 140 nimmt somit mit einer Annäherung zur maximalen Last 110 zu, wobei es kurz vor dem Erreichen der maximalen Last 110 üblicherweise wieder zu einem Anstieg kommt. Zu berücksichtigen ist, dass auch der Propeller eine Effizienz in Abhängigkeit der Steigung aufweist. Daher ist grob erkennbar, wie die Fahrkurve 120 jeweils bezüglich Effizienz 140, Leistungsreserve 130 oder akustische Signatur optimiert werden kann. Man kann die Fahrkurve 120 somit auch in einem Diagramm mit drei orthogonalen Achsen als eine Linie im Raum darstellen, wovon die dargestellte Fig. 3 und Fig. 4 jeweils die Projektion dieser Linie im Raum auf eine zweidimensionale Darstellung zeigen.
    • Bezugszeichen
    • 10
    Schiff
    20
    Fahrmotor
    30
    Verstellpropeller
    40
    Schiffsleitstand
    41
    Geschwindigkeitsvorgabe
    42
    Missionsanforderungsvorgabe
    50
    Leitsystem
    61
    erste Fahrkurve
    62
    zweite Fahrkurve
    63
    dritte Fahrkurve
    70
    Anpassungselement
    100
    maximale Geschwindigkeit
    110
    maximale Last
    120
    Fahrkurve
    130
    Leistungsreserve
    140
    Effizienz

Claims (4)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Schiffes (10) mit einem Fahrmotor (20), einem Verstellpropeller (30), einem Schiffsleitstand (40) und einem Leitsystem (50), wobei über den Schiffsleitstand (40) eine Geschwindigkeitsvorgabe vorgegeben und an das Leitsystem (50) übergeben wird, wobei das Leitsystem (50) die Drehzahl des Fahrmotors (20) und das Steigungsverhältnis des Verstellpropellers (30) ermittelt und ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitsystem (50) wenigstens eine erste Fahrkurve (61, 120) und eine zweite Fahrkurve (62, 120) aufweist, wobei die erste Fahrkurve (61, 120) optimiert ist auf eines der Anforderungen ausgewählt aus der Liste umfassend Effizienz (140), Leistungsreserve (130), akustische Signatur, wobei die zweite Fahrkurve (62, 120) optimiert ist auf eine sich von der ersten Fahrkurve (61, 120) unterscheidenden Anforderungen ausgewählt aus der Liste umfassend Effizienz (140), Leistungsreserve (130), akustische Signatur, wobei zusätzlich eine Missionsanforderung vorgegeben wird ausgewählt aus der Liste umfassend Effizienz (140), Leistungsreserve (130), akustische Signatur.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitsystem (50) eine dritte Fahrkurve (63, 120) aufweist, wobei die dritte Fahrkurve (63, 120) optimiert ist auf eine sich von der ersten Fahrkurve (61, 120) und der zweiten Fahrkurve (62, 120) unterscheidenden Anforderungen ausgewählt aus der Liste umfassend Effizienz (140), Leistungsreserve (130), akustische Signatur.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Missionsanforderung in Form einer Mission vorgegeben wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine relative Missionsanforderung vorgegeben wird.
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JPS6025883A (ja) 1983-07-25 1985-02-08 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 可変ピツチプロペラの制御装置
US20070134092A1 (en) * 2003-10-28 2007-06-14 Aimbridge Pty Ltd. Control method and control system for a controllable pitch marine propeller
WO2020025745A1 (en) * 2018-08-03 2020-02-06 Kongsberg Maritime CM AS Improving voyage efficiency of a vessel

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