ITRM20100221A1 - STEERING SYSTEM FOR VESSELS - Google Patents

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ITRM20100221A1
ITRM20100221A1 IT000221A ITRM20100221A ITRM20100221A1 IT RM20100221 A1 ITRM20100221 A1 IT RM20100221A1 IT 000221 A IT000221 A IT 000221A IT RM20100221 A ITRM20100221 A IT RM20100221A IT RM20100221 A1 ITRM20100221 A1 IT RM20100221A1
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IT
Italy
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directional
axis
controller
angle
psi
Prior art date
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IT000221A
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Italian (it)
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Brunello Acampora
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Flexitab S R L
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06Steering by rudders
    • B63H25/08Steering gear
    • B63H25/14Steering gear power assisted; power driven, i.e. using steering engine
    • B63H25/18Transmitting of movement of initiating means to steering engine
    • B63H25/24Transmitting of movement of initiating means to steering engine by electrical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B39/00Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
    • B63B39/06Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by using foils acting on ambient water
    • B63B39/061Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by using foils acting on ambient water by using trimflaps, i.e. flaps mounted on the rear of a boat, e.g. speed boat
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06Steering by rudders
    • B63H25/38Rudders
    • B63H25/382Rudders movable otherwise than for steering purposes; Changing geometry

Description

SISTEMA DI TIMONERIA PER NATANTI STEERING SYSTEM FOR BOATS

Descrizione Description

La presente invenzione si riferisce a un sistema di timoneria per natanti che comprende almeno due superfici direzionali o timoni. The present invention relates to a steering system for boats which comprises at least two directional surfaces or rudders.

Per superficie direzionale si intende, nel seguito, una qualunque superficie idrodinamica mobile di controllo, quindi una pala di timone, un flap, una qualsiasi appendice di carena o simili. By directional surface we mean, in the following, any mobile hydrodynamic control surface, therefore a rudder blade, a flap, any hull appendage or the like.

Sono noti sistemi di timoneria come sopra specificati. Steering systems as specified above are known.

Il brevetto USA No. 4,388,889 descrive un sistema di timoneria a controllo idraulico delle pale di timone, in cui l’inclinazione e la velocità di rotazione delle pale sono limitate, in relazione alla velocità di avanzamento del natante, per limitare il rollio, in particolare per facilitare l’atterraggio di velivoli sul ponte superiore. US Patent No. 4,388,889 describes a steering system with hydraulic control of the rudder blades, in which the inclination and rotation speed of the blades are limited, in relation to the forward speed of the vessel, to limit the roll, in particular to facilitate the landing of aircraft on the upper deck.

Il brevetto USA No. 5,488,919 descrive un sistema di timoneria a doppio timone, in cui le due pale sono inclinate e ruotate in modo asincrono per migliorare il controllo di rollio e beccheggio dell’imbarcazione. US Patent No. 5,488,919 describes a dual rudder steering system, in which the two blades are tilted and rotated asynchronously to improve the roll and pitch control of the boat.

Tuttavia, i sistemi noti in arte non consentono un controllo preciso di rollio e beccheggio durante tutta la gamma di manovre che sono previste per un natante, in questo modo riducendo il confort a bordo del natante stesso. However, the systems known in the art do not allow precise control of roll and pitch during the whole range of maneuvers that are foreseen for a vessel, thus reducing the comfort on board the vessel itself.

L’obiettivo dell’invenzione à ̈ quello di imprimere, mediante un ottimale controllo del movimento dei timoni, un sistema di forze al natante tale da migliorare le caratteristiche di marcia, in particolare la rapidità di accostata e/o diminuzione della resistenza al moto in fase di accostata stessa, allo stesso tempo controllando rollio e beccheggio, ottimizzando così le virate e generando anche un freno idrodinamico all’avanzamento del natante. The aim of the invention is to impart, by means of an optimal control of the movement of the rudders, a system of forces to the vessel such as to improve the running characteristics, in particular the speed of approach and / or decrease in resistance to motion in the approach phase itself, at the same time controlling roll and pitch, thus optimizing turns and also generating a hydrodynamic brake as the vessel moves forward.

Il problema tecnico che à ̈ alla base della presente invenzione à ̈ di fornire un sistema di timoneria che consenta di ovviare all’inconveniente menzionato con riferimento alla tecnica nota. The technical problem underlying the present invention is to provide a steering system which allows to overcome the drawback mentioned with reference to the known art.

Tale problema viene risolto da un sistema come sopra specificato che si caratterizza per il fatto di comprendere: This problem is solved by a system as specified above which is characterized by the fact that it includes:

• due o più superfici direzionali comandati da rispettivi motori elettrici indipendenti tra loro su corrispondenti assi di rotazione; â € ¢ two or more directional surfaces controlled by respective independent electric motors on corresponding rotation axes;

• mezzi per identificare, per ciascuna superficie direzionale, la posizione di minor coppia in corrispondenza di ciascun asse di rotazione; e â € ¢ means for identifying, for each directional surface, the position of least torque in correspondence with each axis of rotation; And

• mezzi per comandare la rotazione di dette superfici direzionali di un angolo prestabilito rispetto a detta posizione di minor coppia. means for controlling the rotation of said directional surfaces by a predetermined angle with respect to said position of least torque.

Il principale vantaggio del sistema di timoneria secondo la presente invenzione risiede nel consentire un controllo dinamico continuo della posizione di ciascun timone, regolandola in modo ottimale. The main advantage of the steering system according to the present invention resides in allowing a continuous dynamic control of the position of each rudder, adjusting it in an optimal way.

La presente invenzione verrà qui di seguito descritta secondo un suo esempio di realizzazione preferita, fornito a scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni annessi in cui: The present invention will be described below according to an example of its preferred embodiment, provided by way of non-limiting example with reference to the attached drawings in which:

• la figura 1 mostra una vista prospettica e schematica della poppa di un’imbarcazione con un sistema di timoneria secondo la presente invenzione; â € ¢ Figure 1 shows a perspective and schematic view of the stern of a boat with a steering system according to the present invention;

• la figura 2 mostra uno schema a blocchi che illustra visivamente le varie componenti del sistema di timoneria di figura 1; â € ¢ Figure 2 shows a block diagram which visually illustrates the various components of the steering system of Figure 1;

• la figura 3 mostra uno schema a blocchi che illustra la logica di funzionamento del sistema di timoneria di figura 1. â € ¢ figure 3 shows a block diagram illustrating the operating logic of the steering system in figure 1.

La presente invenzione consiste in sintesi in un sistema direzionale per mezzi navali di tipo elettromeccanico ed elettronico, comandato da una procedura software atta a movimentare una serie di timoni o, in generale, un qualunque tipo di superficie direzionale. The present invention consists in synthesis in an electromechanical and electronic directional system for naval means, controlled by a software procedure suitable to move a series of rudders or, in general, any type of directional surface.

Il principio fondamentale dell’innovazione à ̈ quello di gestire con velocità, precisione e ripetibilità il movimento indipendente di almeno due timoni per veicoli marini. The fundamental principle of the innovation is to manage the independent movement of at least two rudders for marine vehicles with speed, precision and repeatability.

Con riferimento alle figure, un’imbarcazione à ̈ indicato con 1 e, in corrispondenza della sua parete di poppa, à ̈ descritto un sistema di timoneria che comprende, nel presente esempio, due pale di timone 2 il cui rispettivo asse à ̈ collegato direttamente a un motore elettrico 3 accoppiato a un motoriduttore 4 caratterizzato da un grande rapporto di riduzione, al fine di avere un elevato controllo dei movimenti delle pale. With reference to the figures, a boat is indicated by 1 and, in correspondence with its stern wall, a steering system is described which includes, in the present example, two rudder blades 2 whose respective axis is connected directly to an electric motor 3 coupled to a gearmotor 4 characterized by a large reduction ratio, in order to have a high degree of control of the movements of the blades.

Ciascun motore elettrico 3 presenta un apposito PLC che à ̈ in grado di registrare continuamente la posizione della rispettiva pala di timone permettendo, mediante un algoritmo, di orientare i timoni stessi in una posizione ottimale per eseguire una manovra desiderata come sarà evidente nel seguito. Each electric motor 3 has a special PLC which is able to continuously record the position of the respective rudder blade allowing, by means of an algorithm, to orient the rudders themselves in an optimal position to perform a desired maneuver as will be evident in the following.

Il sistema di timoneria comprende inoltre un’interfaccia di azionamento dei timoni e delle istruzioni ai timoni, che potrà essere di tipo meccanico e/o elettronico per gestire il movimento semplice e le funzioni avanzate dei timoni. The steering system also includes an interface for operating the rudders and instructions to the rudders, which can be mechanical and / or electronic to manage simple movement and advanced rudder functions.

Nel dettaglio il sistema di timoneria del presente esempio comprende un’unità di controllo (controller) a cui sono collegati mezzi per la rilevazione di dati sensibili utili alla manovra delle superfici direzionali. In detail, the steering system of this example comprises a control unit (controller) to which means are connected for the detection of sensitive data useful for the maneuvering of the directional surfaces.

In particolare, il controller (figura 2) à ̈ collegato a una piattaforma inerziale convenientemente costituita da sensori per determinare l’angolo di inclinazione del natante in senso trasversale (rollio) e longitudinale (beccheggio). In sensori possono essere di tipo resistivo. In particular, the controller (figure 2) is connected to an inertial platform conveniently made up of sensors to determine the angle of inclination of the vessel in a transverse (roll) and longitudinal (pitch) direction. In sensors they can be of the resistive type.

Opzionalmente, detta piattaforma può anche comprendere un’insieme di accelerometri per la determinazione delle varie accelerazioni su due o tre assi. Optionally, said platform can also include a set of accelerometers for determining the various accelerations on two or three axes.

Inoltre, il controller à ̈ collegato a una bussola elettronica e a un sistema di posizionamento globale (GPS). In addition, the controller is connected to an electronic compass and a global positioning system (GPS).

Il controller à ̈ collegato quindi a detta interfaccia elettromeccanica/elettronica, in particolare del tipo “steer by wire†, in cui i tradizionali tiranti sono sostituiti da un sistema filare di comandi elettrici, collegati agli attuatori delle superfici direzionali attraverso il controller. The controller is therefore connected to said electromechanical / electronic interface, in particular of the â € œsteer by wireâ € type, in which the traditional tie rods are replaced by a wire system of electric controls, connected to the actuators of the directional surfaces through the controller.

I comandi possono essere impartiti attraverso un volante, una cloche, un joystick e simili. Controls can be given via a steering wheel, joystick, joystick and the like.

Infine, à ̈ presente un’interfaccia di controllo, per esempio per l’impostazione del sistema di timoneria. Finally, there is a control interface, for example for setting up the steering system.

Attraverso il controller, Ã ̈ possibile impiegare leggi preimpostate al moto dei timoni, attraverso un apposito software e con un algoritmo atto ad elaborare le informazioni di carico dei singoli timoni ed elaborare le conseguenti azioni. Through the controller, it is possible to use preset laws to the motion of the rudders, through a special software and with an algorithm designed to process the load information of the individual rudders and process the consequent actions.

La struttura dell’algoritmo si può riassumere come di seguito. The structure of the algorithm can be summarized as follows.

Rotta rettilinea: Straight course:

I timoni durante una navigazione in moto rettilineo sono mossi intorno alla posizione inizialmente identificata dall’operatore, fino a che il sistema identifica la condizione di minore coppia sugli assi di entrambi i timoni. The rudders during a straight-line navigation are moved around the position initially identified by the operator, until the system identifies the condition of lower torque on the axes of both rudders.

Virata: Turn:

Il pilota aziona il volante per impostare la virata; il sensore trasmette l’angolo di virata al controller il quale calcola la derivata rispetto al tempo dell’angolo. Con questi dati, il controller decide se azionare la modalità virata rapida o virata efficiente. Quindi, invia ai timoni l’angolo di rotazione che dovranno raggiungere. Sul timone esterno alla virata sarà effettuato dal sistema un controllo di minima coppia, al fine di disporre il timone stesso ad un angolo prestabilito rispetto a quello, appunto, di minima coppia. The pilot operates the steering wheel to set the turn; the sensor transmits the angle of tack to the controller which calculates the derivative with respect to the time of the angle. With this data, the controller decides whether to operate the quick turn or efficient turn mode. Then, it sends to the rudders the angle of rotation they will have to reach. The system will perform a minimum torque control on the rudder outside the turn, in order to place the rudder itself at a predetermined angle with respect to that of the minimum torque.

Frenata: Braking:

un comando proporzionale azionato manualmente dal pilota attiva la funzione che permette di orientare in timoni in modo da intercettare il flusso proveniente dalle eliche al fine di deviarlo e generare l’azione di freno. E’ implicito che il controllo di rotta rilassa il vincolo sull’intensità della frenata. a proportional control operated manually by the pilot activates the function that allows the rudders to be steered in order to intercept the flow coming from the propellers in order to divert it and generate the brake action. It is implied that course control relaxes the constraint on braking intensity.

Inversione marcia: Reverse gear:

un comando manuale permetterà al controller di attivare la funzione marcia indietro. I timoni ruoteranno di 180° ed il volante comanderà, con le medesime leggi della marcia in avanti i timoni ma partendo da questo nuovo “zero†. a manual command will allow the controller to activate the reverse function. The rudders will rotate 180 ° and the steering wheel will control the rudders with the same laws of forward gear but starting from this new â € œzeroâ €.

In figura 3 si riporta uno schema della struttura dell’algoritmo implementato con il controllo di stabilità. Nello schema sono illustrati, per brevità le principali variabili, le altre hanno il medesimo schema logico e possono essere considerate solo come una ripetizione di n funzioni. L’algoritmo considererà la somma degli effetti ed una serie di coefficienti “k†, calcolati sperimentalmente, correggeranno i fenomeni che non possono essere modellati con la semplice sovrapposizione degli effetti. Figure 3 shows a diagram of the structure of the algorithm implemented with the stability control. The diagram illustrates, for the sake of brevity, the main variables, the others have the same logic scheme and can only be considered as a repetition of n functions. The algorithm will consider the sum of the effects and a series of coefficients â € œkâ €, calculated experimentally, will correct the phenomena that cannot be modeled with the simple superposition of the effects.

Di seguito si riporta la legenda dei segnali di input-output Below is the legend of the input-output signals

INPUT: INPUT:

Unità Unit

Nome Tipo di Descrizione Name Type of Description

misura measure

Unità Unit

Nome Tipo di Descrizione misura Name Type of Measure description

Riferimento di rotta (determinato dal sensore del volante o da phi_d float gradi algoritmo preimpostato e comandato attraverso sistema di interfaccia uomo/macchina ) Angolo di imbardata misurato (dalla bussola phi_m float gradi Course reference (determined by the steering wheel sensor or by phi_d float degrees preset algorithm and controlled through the human / machine interface system) Measured yaw angle (from the compass phi_m float degrees

elettronica o dalla piattaforma inerziale) Derivata dell’angolo di imbardata (derivato d/dt(phi) float gradi/s dalle misure dalla bussola elettronica o della piattaforma) Angolo di rollio e/o beccheggio misurato psi_m float gradi (dalla piattaforma inerziale o dai sensori d’angolo ) or from the inertial platform) Yaw angle derivative (derived d / dt (phi) float degrees / s from the measurements from the electronic compass or platform) Roll and / or pitch angle measured psi_m float degrees (from the inertial platform or from the angle sensors)

Unità Unit

Nome Tipo di Descrizione misura Name Type of Measure description

Derivata dell’angolo dei moti (dalla piattaforma d/dt(psi) float gradi/s Derivative of the angle of the motions (from the platform d / dt (psi) float degrees / s

inerziale o dai sensori d’angolo) OUTPUT: inertial or angle sensors) OUTPUT:

Unità Unit

Nome Tipo di Range Descrizione misura Name Type of Range Description of measure

- -

alpha float gradi Angolo del timone alpha float degrees Rudder angle

90°,90° 90 °, 90 °

L’algoritmo di controllo deve essere eseguito con periodo di campionamento TS. In considerazione delle dinamiche attese si prevede TS ≈ 0.1s. The control algorithm must be performed with TS sampling period. In consideration of the expected dynamics, TS â ‰ ˆ 0.1s is expected.

Ad ogni istante di campionamento Ts, l’algoritmo di controllo determina il nuovo valore dell’angolo desiderato del timone (alpha), sulla base degli angoli misurati e della strategia di controllo implementata: At each sampling instant Ts, the control algorithm determines the new value of the desired rudder angle (alpha), on the basis of the angles measured and the control strategy implemented:

alpha(k+1) = f(psi_d(k)- phi_m(k), psi_m(k), d/dt[psi(k)], d/dt[psi(k)]) L’angolo alpha sarà calcolato, in linea di principio, come la somma di due contributi: alpha (k + 1) = f (psi_d (k) - phi_m (k), psi_m (k), d / dt [psi (k)], d / dt [psi (k)]) The alpha angle will be calculated, in principle, as the sum of two contributions:

1. Contributo derivante dallo Steering controller (per eseguire la rotta desiderata, ovvero effettuare le virate); 1. Contribution deriving from the Steering controller (to execute the desired route, or to make the turns);

2. Contributo derivante dallo Stabilizer Controller (per lo smorzamento delle oscillazioni). E’ implicito che l’esigenza di smorzare i moti rilassa il vincolo sulla precisione dell’inseguimento della rotta. 2. Contribution from the Stabilizer Controller (for damping the oscillations). It is implied that the need to dampen the motions relaxes the constraint on the accuracy of the tracking of the route.

Si noti che il sistema di sensoristica atta a rilevare i moti della nave e trasferire le informazioni al sistema elettronico non essenziale per la presente invenzione, ma à ̈ necessario per implementazioni aggiuntive. It should be noted that the sensor system designed to detect the movements of the ship and transfer the information to the electronic system is not essential for the present invention, but is necessary for additional implementations.

Il sistema elettromeccanico di movimentazione dei timoni associato ad un controllo elettronico permette di controllare con estrema precisione, rapidità e ripetitibilità i movimenti dei timoni. Grazie a questa caratteristica à ̈ possibile imprimere una serie di leggi di movimento ai timoni che permettono di: The electromechanical rudder movement system associated with an electronic control allows the rudder movements to be controlled with extreme precision, speed and repeatability. Thanks to this feature it is possible to give a series of motion laws to the rudders that allow to:

• Posizionare i timoni all’angolo ottimale, quindi di minima resistenza, per ogni condizione di moto; â € ¢ Position the rudders at the optimal angle, therefore of minimum resistance, for all conditions of motion;

• eseguire virate con raggio di evoluzione particolarmente ridotto (il timone interno raggiunge angoli molto maggiori di quello esterno al fine di generare una resistenza elevata e di conseguenza una coppia di imbardata elevata) â € ¢ to perform turns with a particularly small turning radius (the internal rudder reaches much greater angles than the external one in order to generate a high resistance and consequently a high yaw torque)

• eseguire virate a raggio largo ma offrendo ridotta resistenza al moto dell’imbarcazione (i timoni si orientano rispetto al flusso raggiungendo ognuno un angolo di attacco ottimale; infatti tale angolo à ̈ funzione anche della posizione dei timoni rispetto al centro della virata. â € ¢ perform wide radius turns but offering reduced resistance to the boatâ € ™ s motion (the rudders orient themselves with respect to the flow, each reaching an optimal angle of attack; in fact this angle is also a function of the position of the rudders with respect to the center of the turn .

Grazie alla possibilità di regolare in modo dinamico l’ottimale angolo di attacco dei timoni, le pale di timone sono installate su un asse inclinato rispetto al tradizionale asse verticale (figura 1). Questa particolare installazione non à ̈ comunemente utilizzata poiché i timoni, così disposti, formano un angolo rispetto al fluido che à ̈ variabile con l’assetto dell’imbarcazione, e quindi impossibile da annullare in modo statico. Il vantaggio di posizionare i timoni inclinati rispetto all’asse verticale à ̈ quello di facilitare il controllo dei moti di rollio e beccheggio oltre che dell’assetto. Thanks to the possibility of dynamically adjusting the optimal angle of attack of the rudders, the rudder blades are installed on an axis inclined with respect to the traditional vertical axis (figure 1). This particular installation is not commonly used because the rudders, arranged in this way, form an angle with respect to the fluid which is variable with the attitude of the boat, and therefore impossible to cancel in a static way. The advantage of positioning the rudders inclined with respect to the vertical axis is to facilitate the control of the rolling and pitching motions as well as the attitude.

Nel presente esempio, il montaggio inclinato si ottiene impiegando apposite staffe di montaggio 5 fissate alla parete di poppa, che sostengono anche il rispettivo motore elettrico e il motoriduttore. L’asse della staffa 5 determina l’inclinazione della pala. In the present example, the inclined assembly is obtained by using suitable mounting brackets 5 fixed to the stern wall, which also support the respective electric motor and the gearmotor. The axis of the bracket 5 determines the inclination of the blade.

Si intende comunque che gli assi delle superfici direzionali potranno essere montati direttamente sullo specchio di poppa o sotto carena a seconda delle specifiche dell’applicazione. However, it is understood that the axes of the directional surfaces can be mounted directly on the transom or under the hull depending on the specifics of the application.

Ulteriori vantaggi correlati all’invenzione sono quelli di effettuare il controllo dinamico dell’assetto e dei moti di rollio e di beccheggio dell’imbarcazione. Mediante l’ausilio di una opportuna rete di sensori, che possano registrare i moti dell’imbarcazione, à ̈ possibile dare ai timoni una legge tale che questi inducano un sistema di forze al veicolo marino capace di opporsi ai moti dell’imbarcazione stessa. Further advantages related to the invention are those of carrying out the dynamic control of the attitude and of the rolling and pitching motions of the boat. With the aid of an appropriate network of sensors, which can record the motions of the boat, it is possible to give the rudders a law such that they induce a system of forces to the marine vehicle capable of opposing the motions of the boat itself.

Le pale dei timoni sono, a differenza delle normali applicazioni, comandati in modo indipendente tra loro. Questa caratteristica rende possibile l’utilizzo di tali appendici per la realizzazione di molteplici funzioni. The rudder blades are, unlike normal applications, independently controlled from each other. This feature makes it possible to use these appendices for the realization of multiple functions.

I timoni, contrariamente a quanto avviene nelle normali applicazioni, sono comandati da un gruppo di motore elettrico e motoriduttore capace di attuare i movimenti richiesti dall’algoritmo, con precisione, velocità e ripetibilità non raggiungibili dai sistemi tradizionali che comprendono solitamente attuatori idraulici. Contrary to what happens in normal applications, the rudders are controlled by an electric motor and gearmotor unit capable of carrying out the movements required by the algorithm, with precision, speed and repeatability that cannot be reached by traditional systems which usually include hydraulic actuators.

Tale innovazione apre la possibilità di usare i timoni in modo tale da ampliare notevolmente le loro funzioni, cosa che con i sistemi di attuazione classici non à ̈ possibile realizzare. This innovation opens up the possibility of using the rudders in such a way as to significantly expand their functions, which is not possible with classic actuation systems.

Le superfici direzionali di controllo idrodinamico prese in considerazione sono semplici pale di timone, ma un effetto simile può essere raggiunto, utilizzando il medesimo impianto logico con l’utilizzo di altre appendici di carena (flap, superfici di controllo idrodinamiche disposte lungo la carena ecc.). The directional hydrodynamic control surfaces considered are simple rudder blades, but a similar effect can be achieved, using the same logic system with the use of other hull appendages (flaps, hydrodynamic control surfaces arranged along the hull etc. .).

Inoltre, può essere previsto di amplificare gli effetti dell’invenzione descritta, applicando il medesimo principio ad ulteriori superfici di controllo fluidodinamiche. Furthermore, it can be envisaged to amplify the effects of the described invention, applying the same principle to further fluid dynamic control surfaces.

È possibile prevedere uno sviluppo delle pale dei timoni frazionando la loro superficie, al fine di permettere una rotazione relativa delle due parti (timone e flap) rispetto a quella assoluta relativa al veicolo navale. Il frazionamento delle pale dei timoni, se comandato dal sistema elettrico/elettronico, può incrementare le nuove funzionalità dei timoni stessi. It is possible to foresee a development of the rudder blades by dividing their surface, in order to allow a relative rotation of the two parts (rudder and flap) with respect to the absolute one relative to the naval vehicle. The splitting of the rudder blades, if controlled by the electric / electronic system, can increase the new functions of the rudders themselves.

È inoltre possibile prevedere l’utilizzo dei timoni e/o di altri tipi di superfici di controllo idrodinamici (per esempio flap) che azionati dal sistema elettrico/elettronico opportunamente programmato, possano fungere da sistema propulsivo per il veicolo marino sfruttando l’effetto del cosiddetto pinneggiamento. Tale funzione, possibile solo in presenza di un sistema di movimentazione elettrico comandato elettronicamente, permette inoltre di stabilizzare il veicolo marino anche all’ormeggio. It is also possible to foresee the use of rudders and / or other types of hydrodynamic control surfaces (for example flaps) which, activated by the suitably programmed electric / electronic system, can act as a propulsion system for the marine vehicle by exploiting the effect of the so-called kicking. This function, only possible in the presence of an electronically controlled electric movement system, also allows the marine vehicle to be stabilized even at mooring.

La parte saliente dell’invenzione à ̈ la possibilità di agire su superfici di controllo idrodinamiche, dando loro un’opportuna legge di movimento capace di imprimere all’imbarcazione un sistema di forze tale da modificare il proprio equilibrio (moti intorno agli assi di rollio, assetto ed imbardata). È importante puntualizzare che tutti gli effetti positivi derivanti dall’invenzione sono generati dalla semplice movimentazione separata dei timoni e/o generici superfici di controllo fluidodinamiche, ma non à ̈ possibile raggiungere tali vantaggi se non vi à ̈ un sistema elettronico a sovrintendere il sistema elettrico/meccanico ad attuare le movimentazioni stesse. The salient part of the invention is the possibility of acting on hydrodynamic control surfaces, giving them an appropriate law of motion capable of imparting to the boat a system of forces such as to modify its equilibrium (motions around the axes of roll, attitude and yaw). It is important to point out that all the positive effects deriving from the invention are generated by the simple separate movement of the rudders and / or generic fluid dynamic control surfaces, but it is not possible to achieve these advantages if there is no electronic system to supervise the system. electrical / mechanical to implement the movements themselves.

Al sopra descritto sistema di timoneria un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare ulteriori e contingenti esigenze, potrà apportare numerose ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro comprese nell'ambito di protezione della presente invenzione, quale definito dalle rivendicazioni allegate. In order to satisfy further and contingent needs, a person skilled in the art may make numerous further modifications and variations to the above-described steering system, all of which however fall within the scope of protection of the present invention, as defined by the attached claims.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di timoneria per natanti che comprende almeno due superfici direzionali, caratterizzato dal fatto di comprendere: • due o più superfici direzionali comandati da rispettivi motori elettrici indipendenti tra loro su corrispondenti assi di rotazione; • mezzi per identificare, per ciascuna superficie direzionale, la posizione di minor coppia in corrispondenza di ciascun asse di rotazione; e • mezzi per comandare la rotazione di dette superfici direzionali di un angolo prestabilito rispetto a detta posizione di minor coppia. CLAIMS 1. Steering system for boats that includes at least two directional surfaces, characterized by the fact of including: â € ¢ two or more directional surfaces controlled by respective independent electric motors on corresponding rotation axes; â € ¢ means for identifying, for each directional surface, the position of least torque in correspondence with each axis of rotation; And means for controlling the rotation of said directional surfaces by a predetermined angle with respect to said position of least torque. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui l’asse di dette superfici direzionali à ̈ direttamente collegato a un rispettivo motore elettrico (3) accoppiato a un motoriduttore (4) con un elevato rapporto di riduzione, ciascun motore elettrico (3) presentando un apposito PLC in grado di registrare continuamente la posizione della rispettiva superficie direzionale. 2. System according to claim 1, wherein the axis of said directional surfaces is directly connected to a respective electric motor (3) coupled to a gearmotor (4) with a high reduction ratio, each electric motor (3) presenting a special PLC capable of continuously recording the position of the respective directional surface. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, che comprende un’unità di controllo (controller) a cui sono collegati detti mezzi per identificare, per ciascuna superficie direzionale, la posizione di minor coppia in corrispondenza di ciascun asse di rotazione e detti mezzi per comandare la rotazione di dette superfici direzionali di un angolo prestabilito rispetto a detta posizione di minor coppia. 3. System according to claim 1 or 2, which comprises a control unit (controller) to which said means are connected for identifying, for each directional surface, the position of least torque in correspondence with each axis of rotation and said means to control the rotation of said directional surfaces by a predetermined angle with respect to said position of least torque. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui il controller à ̈ collegato a una piattaforma inerziale. System according to claim 3, wherein the controller is connected to an inertial platform. 5. Sistema secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui il controller à ̈ collegato a sensori per determinare l’angolo di inclinazione del natante in senso trasversale (rollio) e longitudinale (beccheggio). 5. System according to claim 3 or 4, wherein the controller is connected to sensors to determine the angle of inclination of the vessel in the transverse (roll) and longitudinal (pitch) direction. 6. Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui il controller à ̈ collegato a un’interfaccia elettromeccanica/elettronica di tipo “steer by wire†. 6. System according to claim 3, wherein the controller is connected to an electromechanical / electronic interface of the â € œsteer by wireâ € type. 7. Sistema secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui il controller opera secondo un software con cui, ad ogni istante di campionamento Ts, un algoritmo di controllo determina un nuovo valore dell’angolo desiderato del timone (alpha), sulla base degli angoli misurati: alpha(k+1) = f(psi_d(k)- phi_m(k), psi_m(k), d/dt[psi(k)], d/dt[psi(k)]) in cui: phi_d à ̈ il riferimento di rotta determinato attraverso un’ interfaccia; phi_m à ̈ l’angolo di imbardata; psi_m à ̈ l’angolo di rollio e/o beccheggio misurato. 7. System according to claim 4 or 5, in which the controller operates according to a software with which, at each sampling instant Ts, a control algorithm determines a new value of the desired rudder angle (alpha), on the basis of the angles measured: alpha (k + 1) = f (psi_d (k) - phi_m (k), psi_m (k), d / dt [psi (k)], d / dt [psi (k)]) where: phi_d is the route reference determined through an interface; phi_m is the yaw angle; psi_m is the roll and / or pitch angle measured. 8. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui le superfici direzionali sono installate su un asse inclinato. System according to claim 1, wherein the directional surfaces are installed on an inclined axis. 9. Sistema secondo la rivendicazione 8, in cui il montaggio inclinato delle superfici direzionali si ottiene impiegando apposite staffe di montaggio (5) fissate alla parete di poppa, in cui l’asse della staffa (5) determina l’inclinazione dell’asse della superficie direzionale. p.p. Flexitab S.r.l.9. System according to claim 8, in which the inclined assembly of the directional surfaces is obtained by using special mounting brackets (5) fixed to the stern wall, in which the axis of the bracket (5) determines the inclination of the ™ axis of the directional surface. p.p. Flexitab S.r.l.
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