WO2010112391A2 - Method for steering a ship and steering assembly - Google Patents

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WO2010112391A2
WO2010112391A2 PCT/EP2010/053890 EP2010053890W WO2010112391A2 WO 2010112391 A2 WO2010112391 A2 WO 2010112391A2 EP 2010053890 W EP2010053890 W EP 2010053890W WO 2010112391 A2 WO2010112391 A2 WO 2010112391A2
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control
electronic control
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Adriano Zanfei
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/02—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/02—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring
    • B63H25/04—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring automatic, e.g. reacting to compass

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a ship and a control arrangement according to the closer defined in the preamble of claim 1 and 6, respectively.
  • inboard and outboard propulsion systems are known for ships.
  • An inboard propulsion system consists of a motor located in the hull.
  • a drive shaft is connected via a reduction gear to the engine, wherein the drive shaft is guided through the hull and at the end has a drivable propeller for driving the ship.
  • the propeller flows into a rudder.
  • the rudder is controlled via a control arrangement for carrying out desired maneuvers, usually involving a plurality of rudders, e.g. relative to the longitudinal axis of the ship, a starboard-side arranged rudder and a port-side arranged rudder are provided.
  • a hydraulic control arrangement for ships which comprises a hydraulic cylinder which is connected to a rudder post of a first rudder for setting a desired control angle.
  • the rudder stick of the first rudder is connected via a connecting rod with a rudder stick of the second rudder, so that the two rudders always perform the same control movement.
  • this has the disadvantage that thereby high hydrodynamic forces occur at the rudders and thus a higher resistance in the water is generated.
  • a mechanical control arrangement in a ship is known for example from the document GB 457 051.
  • the known control arrangement is used for simultaneous control of three oars, with a central rudder, a port-side rudder and a starboard-sided rudder are provided.
  • the rudders of the individual rudders are actuated via a common connecting rod.
  • a disadvantage of this known control arrangement is that the Ratio between the control angles of each rudder can not be changed in relation to the speed of the ship.
  • individual sea tests and corresponding evaluations are required to set up the control system.
  • an electronically controllable control arrangement as a so-called steer-by-wire system is known.
  • the mechanical or hydraulic connection between the steering wheel and the rudders is replaced by an electronic control device and a corresponding network.
  • the electronic controller receives signals from a sensor which detects the position of the steering wheel and converts it into corresponding output signals to drive the electric actuator of each rudder coupled to the rudder to set a corresponding control angle.
  • the control arrangement may preferably be used on ships with a hull for gliding, using at least two inboard propulsion systems, with a first on the starboard side and a second on the port side of the ship.
  • control arrangements for ships and methods for controlling the ships which use the so-called Ackermann method.
  • the cited references relate only to outboard-end propulsion systems which comprise propulsion means arranged in the form of rotatable propeller drive arrangements arranged outside the ship's hull and which generate a driving force in a desired direction, depending on the steering angle.
  • the control assemblies include electronic controllers that adjust the steering angle of the rotary propeller drive assemblies.
  • the electronically controlled control devices can adjust the steering angle to the speed of the boat and the hull with different characteristics by changing the software parameters.
  • the object of the present invention is to propose a method for controlling a ship and a control arrangement for a ship of the generic types described above, with which an improved control is made possible, so that the driving comfort is increased.
  • the object underlying the invention is achieved by a method for controlling a ship in which the control angle of at least one port arranged on the rudder and in which the control angle of at least one starboard arranged rudder is adjusted by means of an electronic control device for performing a maneuver, wherein the respective control angle of the rudder is adjusted in dependence of the determined during the maneuver roll angle of the ship.
  • the roll angle of the ship can be used as an additional input to determine the optimum relative position of the rudders. Consequently, during the control maneuver the roll angle of the ship can be limited and thus also the resistance of the ship can be reduced.
  • control angle of the outer rudder during cornering during the maneuver is reduced when the speed of the boat above the sliding speed and the roll angle of the ship are above a predetermined limit.
  • control angle of the outer rudder is reduced in such a way that it is ensured that the roll angle of the ship is again below a predetermined one Limit value decreases. At the same time, this reduces the mechanical load on the steering wheel and thus also avoids or reduces unnecessary resistance on the steering wheel.
  • control angle of the outer rudder relative to the cornering can only be lowered to a predetermined minimum value. This advantageously ensures that the required curve radius or turning circle of the ship always remains below a predetermined maximum value.
  • the proposed method for controlling a ship can preferably be used in a ship that uses at least two inboard drive systems arranged, each driving propellers, which are respectively assigned to the rudder on the port side and the rudder arranged on the steering side. It is also possible that further drive systems and corresponding associated rudders are used. It is also possible that the proposed method is used in a ship with outboard-mounted drive systems, in which case the electronic control device in each case directly controls the rotatable propeller drive arrangement in order to be able to set the respective control angles.
  • the object underlying the invention is also achieved by a control arrangement for a ship with at least one rudder arranged on the port side with at least one rudder on the starboard side and with at least one electronic control device for adjusting the respective control angle of the rudder via at least one actuator for executing a maneuver, wherein the electronic control device is coupled to at least a tachometer or the like for determining the speed of the ship, and wherein the control signals for executing a maneuver via a steering wheel or the like are transmitted to the electronic control device.
  • at least one inclination angle sensor or the like may be provided for determining the respectively present roll angle of the ship as a further input variable.
  • the electronic control device can use both the input signals from the steering wheel, the tachometer and also from the tilt angle sensor to output corresponding output signals to the rudder actuators in order to set the desired control angle at the rudders can.
  • the speed signal of the speedometer indicates a speed higher than the glide speed of the ship
  • the inclination angle sensor indicates a value for the roll angle of the boat or ship above a predetermined comfort level
  • control arrangement the method also proposed may preferably be used.
  • control arrangement according to the invention may be provided in a ship with at least two drive systems arranged inboard. Again, it is possible that the control arrangement is used in ships that have outboard arranged propeller drive arrangements, so-called pod drives.
  • Fig. 1 is a schematic view of a possible embodiment of a control arrangement according to the invention for controlling a ship;
  • Fig. 2 is a table with the combined results of two to be compared cornering as a maneuver of a ship.
  • FIG. 1 shows a possible embodiment of a control arrangement according to the invention for a ship is shown only schematically, so that the simplified view does not show all components explicitly.
  • the ship has one Hull 1 on, are provided in the inboard not shown drive systems.
  • a rudder 2 arranged on the port side and a rudder 3 arranged on the starboard side are provided, which are actuated via a respectively assigned rudder actuator 4, 5 in order to set a desired control angle.
  • Each rudder actuator 4, 5 z. B. in each case an electronic control device 6, 7, which is each coupled to a steering wheel 8.
  • z. B. the control devices and the rudder actuators and other components of the control arrangement are combined in each case to form a component.
  • a desired by the driver maneuver can be transmitted via the steering wheel 8 as an input signal to the control devices 6, 7.
  • each control device 6, 7 is coupled to a tachometer 9. In this way, the respective current speed of the ship can be transmitted to the electronic control devices 6, 7 as input signals.
  • the electronic control devices 6, 7 are coupled to at least one inclination angle sensor 10. In this way, the control devices 6, 7 can be transmitted as a further input variable of the current roll angle of the ship.
  • the roll angle is the respective movement of the ship around the longitudinal axis.
  • the proposed control arrangement can receive as input signals, inter alia, the signals of the steering wheel 8, the inclination angle sensor 10 and the tachometer 9 to output as output signals for the rudder actuators 6, 7, the corresponding control angle.
  • the electronic control device 6 or 7 of the outboard cornering 2 or 3 can reduce the steering angle until the ship's roll angle drops below a certain limit again, if the ship's speed is above the slip speed and the roll angle above a predetermined comfort level, which is transmitted by appropriate input signals of the tachometer 9 and the inclination angle sensor 10 to the electronic control devices 6, 7.
  • 2 shows a table with the combined results of two test drives # 1, # 2 with a ship with a Gleitfahrtrumpf shown as an example.
  • the turning circle or the curve diameter in test run # 2 increases by about 32% relative to test run # 1.
  • the minimum speed or the cornering speed can be increased during the test drive # 2 during the maneuver by 13% based on the test drive # 1.
  • the moment acting on the inner rudder 2 or 3 during cornering increases by about 16% in test drive # 2 compared to test drive # 1.
  • a substantial reduction in the torque acting on the outer rudder 2 or 3 can be achieved during test drive # 2.
  • the torque at the outer rudder 2 or 3 is reduced by 60% during test drive # 2.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for steering a ship, according to which the steering angle of at least one port side rudder (2) and the steering angle of at least one starboard side rudder (3) is set by means of at least one electronic control unit (6, 7) for executing a manoeuvre. According to the invention, the respective steering angle of at least one rudder (2, 3) is set in accordance with the roll angle of the ship that is determined during the manoeuvre. The invention also discloses a steering assembly for a ship comprising at least one port side rudder (2), at least one starboard side rudder (3) and at least one electronic control unit (6, 7) for setting the respective steering angle of the rudder (2, 3) by means of at least one actuator (4, 5) for executing a manoeuvre. The electronic control unit (6, 7) is coupled to at least one tachometer (9) for determining the speed of the ship and the control signals for executing a manoeuvre are determined by means of a steering wheel (8) of the electronic control unit. According to the invention, at least one angle of inclination sensor (10) is provided for determining the roll angle of the ship.

Description

Verfahren zum Steuern eines Schiffes und Steuerunqsanordnunq Method for controlling a ship and control system
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Schiffes und eine Steuerungsanordnung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beziehungsweise 6 näher definierten Art.The present invention relates to a method for controlling a ship and a control arrangement according to the closer defined in the preamble of claim 1 and 6, respectively.
Beispielsweise sind für Schiffe innenbordseitige und außenbordseitige Antriebssysteme bekannt. Ein innenbordseitiges Antriebssystem besteht aus einem Motor, der in dem Schiffsrumpf angeordnet ist. Eine Antriebswelle ist über ein Untersetzungsgetriebe mit dem Motor verbunden, wobei die Antriebswelle durch den Schiffsrumpf geführt ist und am Ende einen antreibbaren Propeller zum Antrieb des Schiffes aufweist. Der Propeller strömt ein Ruder an. Das Ruder wird über eine Steuerungsanordnung zum Ausführen von gewünschten Manövern angesteuert, wobei üblicherweise mehrere Ruder, z.B. bezogen auf die Längsachse des Schiffes ein steuerbordseitig angeordnetes Ruder und ein backbordseitig angeordnetes Ruder, vorgesehen sind.For example, inboard and outboard propulsion systems are known for ships. An inboard propulsion system consists of a motor located in the hull. A drive shaft is connected via a reduction gear to the engine, wherein the drive shaft is guided through the hull and at the end has a drivable propeller for driving the ship. The propeller flows into a rudder. The rudder is controlled via a control arrangement for carrying out desired maneuvers, usually involving a plurality of rudders, e.g. relative to the longitudinal axis of the ship, a starboard-side arranged rudder and a port-side arranged rudder are provided.
Beispielsweise ist eine hydraulische Steuerungsanordnung für Schiffe bekannt, welche einen Hydraulikzylinder umfasst, der mit einem Ruderstock eines ersten Ruders zum Einstellen eines gewünschten Steuerwinkels verbunden ist. Der Ruderstock des ersten Ruders ist über eine Verbindungsstange mit einem Ruderstock des zweiten Ruders verbunden, so dass die beiden Ruder immer die gleiche Steuerbewegung ausführen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass dadurch hohe hydrodynamische Kräfte an den Rudern auftreten und somit auch ein höherer Widerstand im Wasser erzeugt wird.For example, a hydraulic control arrangement for ships is known, which comprises a hydraulic cylinder which is connected to a rudder post of a first rudder for setting a desired control angle. The rudder stick of the first rudder is connected via a connecting rod with a rudder stick of the second rudder, so that the two rudders always perform the same control movement. However, this has the disadvantage that thereby high hydrodynamic forces occur at the rudders and thus a higher resistance in the water is generated.
Eine mechanische Steuerungsanordnung bei einem Schiff ist beispielsweise aus der Druckschrift GB 457 051 bekannt. Die bekannte Steuerungsanordnung dient zur gleichzeitigen Ansteuerung von drei Rudern, wobei ein zentrales Ruder, ein backbordseitiges Ruder und ein steuerbordseitiges Ruder vorgesehen sind. Die Ruderstöcke der einzelnen Ruder sind über eine gemeinsame Verbindungsstange betätigbar. Nachteilig bei dieser bekannten Steuerungsanordnung ist es, dass das Verhältnis zwischen den Steuerwinkeln der einzelnen Ruder nicht in Bezug auf die Geschwindigkeit des Schiffes verändert werden kann. Zudem sind mit jedem Schiffsrumpf individuelle Seetests und entsprechende Auswertungen zur Einstellung der Steuerungsanordnung erforderlich.A mechanical control arrangement in a ship is known for example from the document GB 457 051. The known control arrangement is used for simultaneous control of three oars, with a central rudder, a port-side rudder and a starboard-sided rudder are provided. The rudders of the individual rudders are actuated via a common connecting rod. A disadvantage of this known control arrangement is that the Ratio between the control angles of each rudder can not be changed in relation to the speed of the ship. In addition, with each ship's hull, individual sea tests and corresponding evaluations are required to set up the control system.
Ferner ist auch eine elektronisch ansteuerbare Steuerungsanordnung als so genanntes Steer-by-Wire-System bekannt. Bei diesem System wird die mechanische oder hydraulische Verbindung zwischen dem Steuerrad und den Rudern durch eine elektronische Steuereinrichtung und durch ein entsprechendes Netzwerk ersetzt. Die elektronische Steuereinrichtung empfängt Signale von einem Sensor, der die Position des Steuerrades erfasst und in entsprechende Ausgangssignale umwandelt, um den elektrischen Aktuator jedes Ruders anzusteuern, der mit dem Ruder gekoppelt ist, um einen entsprechenden Steuerwinkel einzustellen. Die Steuerungsanordnung kann vorzugsweise bei Schiffen mit einem Schiffsrumpf zur Gleitfahrt eingesetzt werden, wobei wenigstens zwei innenbordseitige Antriebssysteme verwendet werden, wobei ein erstes an der steuerbordseitig und ein zweites an der backbordseitig des Schiffes angeordnet sind.Furthermore, an electronically controllable control arrangement as a so-called steer-by-wire system is known. In this system, the mechanical or hydraulic connection between the steering wheel and the rudders is replaced by an electronic control device and a corresponding network. The electronic controller receives signals from a sensor which detects the position of the steering wheel and converts it into corresponding output signals to drive the electric actuator of each rudder coupled to the rudder to set a corresponding control angle. The control arrangement may preferably be used on ships with a hull for gliding, using at least two inboard propulsion systems, with a first on the starboard side and a second on the port side of the ship.
Beispielsweise aus den Druckschriften US 7 033 234 B2, US 2008 0 171 479 A1 und WO 2008/ 030 149 A1 sind Steuerungsanordnungen für Schiffe und Verfahren zum Steuern der Schiffe bekannt, welche das so genannte Ackermann- Verfahren verwenden. Die genannten Druckschriften beziehen sich nur auf außenbordseitige Antriebssysteme, welche außerhalb des Schiffsrumpfs angeordnete Antriebseinrichtungen in Form von drehbaren Propellerantriebsanordnungen umfassen, welche je nach Steuerwinkel eine Antriebskraft in eine gewünschte Richtung erzeugen. Die Steuerungsanordnungen umfassen elektronische Steuereinrichtungen, welche den Steuerwinkel der drehbaren Propellerantriebsanordnungen einstellen. Die elektronisch angesteuerten Steuereinrichtungen können im Rahmen der Ackermann-Korrektur den Steuerwinkel an die Geschwindigkeit des Bootes und den Schiffsrumpf mit unterschiedlichen Eigenschaften durch Veränderungen der Softwareparameter anpassen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Steuern eines Schiffes und eine Steuerungsanordnung für ein Schiff der eingangs beschriebenen Gattungen vorzuschlagen, mit denen eine verbesserte Ansteuerung ermöglicht wird, so dass der Fahrkomfort erhöht wird.For example, from the documents US 7 033 234 B2, US 2008 0171 479 A1 and WO 2008/030 149 A1 control arrangements for ships and methods for controlling the ships are known which use the so-called Ackermann method. The cited references relate only to outboard-end propulsion systems which comprise propulsion means arranged in the form of rotatable propeller drive arrangements arranged outside the ship's hull and which generate a driving force in a desired direction, depending on the steering angle. The control assemblies include electronic controllers that adjust the steering angle of the rotary propeller drive assemblies. As part of the Ackermann correction, the electronically controlled control devices can adjust the steering angle to the speed of the boat and the hull with different characteristics by changing the software parameters. The object of the present invention is to propose a method for controlling a ship and a control arrangement for a ship of the generic types described above, with which an improved control is made possible, so that the driving comfort is increased.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 beziehungsweise 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und den Zeichnungen.This object is achieved by the features of claim 1 and 6 respectively. Further advantageous embodiments will be apparent from the respective dependent claims and the drawings.
Demnach wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zum Steuern eines Schiffes gelöst, bei dem der Steuerwinkel zumindest eines backbordseitig angeordneten Ruders und bei dem der Steuerwinkel zumindest eines steuerbordseitig angeordneten Ruders mittels einer elektronischen Steuereinrichtung zum Ausführen eines Manövers eingestellt wird, wobei der jeweilige Steuerwinkel der Ruder in Abhängigkeit des während des Manövers ermittelten Rollwinkels des Schiffes eingestellt wird. Somit kann der Rollwinkel des Schiffes als zusätzliche Eingangsgröße zum Ermitteln der optimalen Relativposition der Ruder verwendet werden. Folglich kann während des Steuermanövers der Rollwinkel des Schiffes begrenzt und somit auch der Widerstand des Schiffes reduziert werden.Accordingly, the object underlying the invention is achieved by a method for controlling a ship in which the control angle of at least one port arranged on the rudder and in which the control angle of at least one starboard arranged rudder is adjusted by means of an electronic control device for performing a maneuver, wherein the respective control angle of the rudder is adjusted in dependence of the determined during the maneuver roll angle of the ship. Thus, the roll angle of the ship can be used as an additional input to determine the optimum relative position of the rudders. Consequently, during the control maneuver the roll angle of the ship can be limited and thus also the resistance of the ship can be reduced.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Steuerwinkel des bei einer Kurvenfahrt außenliegenden Ruders während des Manövers reduziert wird, wenn die Geschwindigkeit des Bootes oberhalb der Gleitgeschwindigkeit und der Rollwinkel des Schiffes oberhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegen. Durch die Reduzierung des Steuerwinkels bei dem bezogen auf die Kurvenfahrt des Schiffes außenliegenden Ruders kann das auf das Ruder wirkende Moment erheblich reduziert werden. Ferner kann durch die Verringerung des Steuerwinkels insgesamt eine höhere Kurvengeschwindigkeit erreicht werden kann.In a preferred embodiment of the invention can be provided that the control angle of the outer rudder during cornering during the maneuver is reduced when the speed of the boat above the sliding speed and the roll angle of the ship are above a predetermined limit. By reducing the control angle with respect to the cornering of the ship outer rudder acting on the rudder moment can be significantly reduced. Further, by reducing the control angle, overall, a higher cornering speed can be achieved.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Steuerwinkel des äußeren Ruders derart reduziert wird, dass sichergestellt wird, dass der Rollwinkel des Schiffes wieder unterhalb eines festgelegten Grenzwertes absinkt. Gleichzeitig wird dadurch die mechanische Belastung auf das Steuerrad reduziert und somit auch ein unnötiger Widerstand an dem Steuerrad vermieden beziehungsweise verringert.According to an advantageous development of the invention, it may be provided that the control angle of the outer rudder is reduced in such a way that it is ensured that the roll angle of the ship is again below a predetermined one Limit value decreases. At the same time, this reduces the mechanical load on the steering wheel and thus also avoids or reduces unnecessary resistance on the steering wheel.
Vorzugsweise kann der Steuerwinkel des bezogen auf die Kurvenfahrt äußeren Ruders nur bis zu einem vorbestimmten minimalen Wert abgesenkt werden. Dadurch wird in vorteilhafter weise sichergestellt, dass der benötigte Kurvenradius beziehungsweise Wendekreis des Schiffes immer unter einem vorbestimmten maximalen Wert bleibt.Preferably, the control angle of the outer rudder relative to the cornering can only be lowered to a predetermined minimum value. This advantageously ensures that the required curve radius or turning circle of the ship always remains below a predetermined maximum value.
Das vorgeschlagene Verfahren zum Steuern eines Schiffes kann bevorzugt bei einem Schiff zum Einsatz kommen, dass zumindest zwei innenbordseitige angeordnete Antriebssysteme verwendet, welche jeweils Propeller antreiben, die jeweils dem backbordseitig angeordneten Ruder beziehungsweise dem steuer- bordseitig angeordneten Ruder zugeordnet sind. Es ist auch möglich, dass weitere Antriebssysteme und entsprechend zugeordnete Ruder verwendet werden. Ebenso ist es möglich, dass das vorgeschlagene Verfahren bei einem Schiff mit außen- bordseitig angeordneten Antriebssystemen verwendet wird, wobei dann die elektronische Steuereinrichtung jeweils direkt die drehbare Propellerantriebsanordnung ansteuert, um die jeweiligen Steuerwinkel einstellen zu können.The proposed method for controlling a ship can preferably be used in a ship that uses at least two inboard drive systems arranged, each driving propellers, which are respectively assigned to the rudder on the port side and the rudder arranged on the steering side. It is also possible that further drive systems and corresponding associated rudders are used. It is also possible that the proposed method is used in a ship with outboard-mounted drive systems, in which case the electronic control device in each case directly controls the rotatable propeller drive arrangement in order to be able to set the respective control angles.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Steuerungsanordnung für ein Schiff mit zumindest einem backbordseitig angeordneten Ruder mit zumindest einem steuerbordseitig angeordneten Ruder und mit zumindest einer elektronischen Steuereinrichtung zum Einstellen der jeweiligen Steuerwinkel der Ruder über zumindest einen Aktuator zum Ausführen eines Manövers gelöst, wobei die elektronische Steuereinrichtung zumindest mit einem Tachometer oder dergleichen zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Schiffes gekoppelt ist, und wobei die Steuersignale zum Ausführen eines Manövers über ein Steuerrad oder dergleichen an die elektronische Steuereinrichtung übermittelt werden. Erfindungsgemäß kann zumindest ein Neigungswinkelsensor oder dergleichen zum Bestimmen des jeweils vorliegenden Rollwinkels des Schiffes als weitere Eingangsgröße vorgesehen sein. Auf diese Weise kann die elektronische Steuereinrichtung sowohl die Eingangssignale von dem Steuerrad, dem Tachometer und auch von dem Neigungswinkelsensor verwenden, um entsprechende Ausgangssignale an die Ruder- Aktuatoren auszugeben, um die gewünschten Steuerwinkel an den Rudern einstellen zu können. Bezogen auf ein Kurvenmanöver des Schiffes kann somit, wenn das Geschwindigkeitssignal des Tachometers eine Geschwindigkeit angibt, die über der Gleitgeschwindigkeit des Schiffes liegt, und der Neigungswinkelsensor einen Wert für den Rollwinkel des Bootes beziehungsweise Schiffes oberhalb eines vorbestimmten Komfortsniveaus angibt, den Steuerwinkel des in der Kurvenfahrt außenliegenden Ruders verringern, bis der Rollwinkel des Schiffes unter ein vorbestimmtes Niveau wieder absinkt.The object underlying the invention is also achieved by a control arrangement for a ship with at least one rudder arranged on the port side with at least one rudder on the starboard side and with at least one electronic control device for adjusting the respective control angle of the rudder via at least one actuator for executing a maneuver, wherein the electronic control device is coupled to at least a tachometer or the like for determining the speed of the ship, and wherein the control signals for executing a maneuver via a steering wheel or the like are transmitted to the electronic control device. According to the invention, at least one inclination angle sensor or the like may be provided for determining the respectively present roll angle of the ship as a further input variable. In this way, the electronic control device can use both the input signals from the steering wheel, the tachometer and also from the tilt angle sensor to output corresponding output signals to the rudder actuators in order to set the desired control angle at the rudders can. Thus, with respect to a turn maneuver of the ship, when the speed signal of the speedometer indicates a speed higher than the glide speed of the ship, and the inclination angle sensor indicates a value for the roll angle of the boat or ship above a predetermined comfort level, the steering angle of the cornering on the outer rudder until the roll angle of the ship drops below a predetermined level.
Bei der vorgeschlagenen Steuerungsanordnung kann vorzugsweise das ebenfalls vorgeschlagene Verfahren zum Einsatz kommen. Es sind jedoch auch andere Ansteuerungsmöglichkeiten denkbar. Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Steuerungsanordnung bei einem Schiff mit zumindest zwei innenbordseitig angeordneten Antriebssystemen vorgesehen sein. Auch hier ist es möglich, dass die Steuerungsanordnung bei Schiffen eingesetzt wird, die außenbordseitig angeordnete Propellerantriebsanordnungen aufweisen, so genannte Pod-Antriebe.In the proposed control arrangement, the method also proposed may preferably be used. However, other control options are conceivable. Preferably, the control arrangement according to the invention may be provided in a ship with at least two drive systems arranged inboard. Again, it is possible that the control arrangement is used in ships that have outboard arranged propeller drive arrangements, so-called pod drives.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Steuerungsanordnung zum Steuern eines Schiffes; undFig. 1 is a schematic view of a possible embodiment of a control arrangement according to the invention for controlling a ship; and
Fig. 2 eine Tabelle mit den zusammengefassten Ergebnissen von zwei zu vergleichenden Kurvenfahrten als Manöver eines Schiffes.Fig. 2 is a table with the combined results of two to be compared cornering as a maneuver of a ship.
In Figur 1 ist eine mögliche Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Steuerungsanordnung für ein Schiff nur schematisch dargestellt, so dass die vereinfachte Ansicht nicht sämtliche Bauteile explizit zeigt. Das Schiff weist einen Schiffsrumpf 1 auf, in dem innenbordseitig nicht weiter dargestellte Antriebssysteme vorgesehen sind. Außenbordseitig ist ein backbordseitig angeordnetes Ruder 2 und ein steuerbordseitig angeordnetes Ruder 3 vorgesehen, die zum Einstellen eines gewünschten Steuerwinkels über jeweils zugeordnete Ruder-Aktuatoren 4, 5 betätigt werden. Jedem Ruder-Aktuator 4, 5 ist z. B. jeweils eine elektronische Steuereinrichtung 6, 7 zugeordnet, die jeweils mit einem Steuerrad 8 gekoppelt ist. Es ist jedoch möglich, dass z. B. die Steuereinrichtungen und die Ruder-Aktuatoren sowie weitere Komponenten der Steuerungsanordnung jeweils zu einem Bauteil zusam- mengefasst werden.1 shows a possible embodiment of a control arrangement according to the invention for a ship is shown only schematically, so that the simplified view does not show all components explicitly. The ship has one Hull 1 on, are provided in the inboard not shown drive systems. On the outboard side, a rudder 2 arranged on the port side and a rudder 3 arranged on the starboard side are provided, which are actuated via a respectively assigned rudder actuator 4, 5 in order to set a desired control angle. Each rudder actuator 4, 5 z. B. in each case an electronic control device 6, 7, which is each coupled to a steering wheel 8. However, it is possible that z. B. the control devices and the rudder actuators and other components of the control arrangement are combined in each case to form a component.
Ein vom Fahrer gewünschtes Manöver kann über das Steuerrad 8 als Eingangsignal an die Steuereinrichtungen 6, 7 übermittelt werden. Zudem ist jede Steuereinrichtung 6, 7 mit einem Tachometer 9 gekoppelt. Auf diese Weise können den elektronischen Steuereinrichtungen 6, 7 als Eingangssignale die jeweils aktuelle Geschwindigkeit des Schiffes übermittelt werden.A desired by the driver maneuver can be transmitted via the steering wheel 8 as an input signal to the control devices 6, 7. In addition, each control device 6, 7 is coupled to a tachometer 9. In this way, the respective current speed of the ship can be transmitted to the electronic control devices 6, 7 as input signals.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die elektronischen Steuereinrichtungen 6, 7 mit zumindest einem Neigungswinkelsensor 10 gekoppelt sind. Auf diese Weise können den Steuereinrichtungen 6, 7 als weitere Eingangsgröße der jeweils aktuelle Rollwinkel des Schiffes übermittelt werden. Mit dem Rollwinkel wird die jeweilige Bewegung des Schiffes um die Längsachse bezeichnet.According to the invention, it is provided that the electronic control devices 6, 7 are coupled to at least one inclination angle sensor 10. In this way, the control devices 6, 7 can be transmitted as a further input variable of the current roll angle of the ship. The roll angle is the respective movement of the ship around the longitudinal axis.
Somit kann die vorgeschlagene Steuerungsanordnung als Eingangssignale unter anderem die Signale des Steuerrads 8, des Neigungswinkelsensors 10 und des Tachometers 9 empfangen, um als Ausgangssignale für die Ruder-Aktuatoren 6, 7 die entsprechenden Steuerwinkel auszugeben. Bezogen auf ein Kurvenmanöver kann die elektronische Steuereinrichtung 6 bzw. 7 des in der Kurvenfahrt außenliegenden Ruders 2 bzw. 3 den Steuerwinkel reduzieren, bis der Rollwinkel des Schiffes unter einen bestimmten Grenzwert wieder absinkt, wenn die Geschwindigkeit des Schiffes über der Gleitgeschwindigkeit und der Rollwinkel oberhalb eines vorbestimmten Komfortniveaus liegt, welches durch entsprechende Eingangssignale des Tachometers 9 und des Neigungswinkelsensors 10 an die elektronischen Steuereinrichtungen 6, 7 übermittelt wird. In Figur 2 ist eine Tabelle mit den zusammengefassten Ergebnissen von zwei Testfahrten #1 , #2 mit einem Schiff mit einem Gleitfahrtrumpf exemplarisch dargestellt. Bei beiden Testfahrten #1 , #2 wird eine Kurvenfahrt von 360° durchgeführt. Bei der Testfahrt #1 wird im Rahmen von bekannten Verfahren und bekannten Steuerungsanordnungen eine parallele Ruderstellung der beiden Ruder 2, 3 vorgesehen. Im Unterschied dazu wird bei der Testfahrt #2 die 360° Kurvenfahrt im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahren mit der vorgeschlagenen Steuerungsanordnung derart durchgeführt, dass z. B. bei dem in der Kurvenfahrt außenliegenden Ruder 2 bzw. 3 nur ein halb so großer Steuerwinkel eingestellt wird, als bei dem in der Kurvenfahrt innenliegenden Ruder 2 bzw. 3. Die Geschwindigkeit des Schiffes beträgt bei beiden Testfahrten #1 und #2 zu Beginn 29 Knoten.Thus, the proposed control arrangement can receive as input signals, inter alia, the signals of the steering wheel 8, the inclination angle sensor 10 and the tachometer 9 to output as output signals for the rudder actuators 6, 7, the corresponding control angle. Based on a curve maneuver, the electronic control device 6 or 7 of the outboard cornering 2 or 3 can reduce the steering angle until the ship's roll angle drops below a certain limit again, if the ship's speed is above the slip speed and the roll angle above a predetermined comfort level, which is transmitted by appropriate input signals of the tachometer 9 and the inclination angle sensor 10 to the electronic control devices 6, 7. 2 shows a table with the combined results of two test drives # 1, # 2 with a ship with a Gleitfahrtrumpf shown as an example. In both test drives # 1, # 2 a cornering of 360 ° is performed. In the test drive # 1, a parallel rudder position of the two rudders 2, 3 is provided in the context of known methods and known control arrangements. In contrast, in the test drive # 2, the 360 ° cornering is performed in the context of the inventive method with the proposed control arrangement such that z. B. in the cornering outer rudder 2 or 3 is set only half as large control angle, as in the inner cornering 2 or 3. The speed of the ship is at both test runs # 1 and # 2 at the beginning 29 knots.
Aus der Tabelle ist nun ersichtlich, dass der Wendekreis beziehungsweise der Kurvendurchmesser bei der Testfahrt #2 um etwa 32 % bezogen auf die Testfahrt #1 ansteigt. Die minimale Geschwindigkeit beziehungsweise die Kurvengeschwindigkeit kann bei der Testfahrt #2 während des Manövers um 13 % bezogen auf die Testfahrt #1 erhöht werden. Das auf das innenliegende Ruder 2 bzw. 3 in der Kurvenfahrt wirkende Moment steigt bei der Testfahrt #2 um etwa 16 % gegenüber der Testfahrt #1 an. Mit besonderem Vorteil kann eine wesentliche Verringerung bei dem auf das außenliegende Ruder 2 bzw. 3 wirkende Moment bei der Testfahrt #2 erreicht werden. Bezogen auf die Testfahrt #1 wird das Moment bei dem außenliegenden Ruder 2 bzw. 3 um 60 % bei der Testfahrt #2 reduziert. Durch eine Feineinstellung des Ackermann-Korrekturverhältnisses, d. h., das Verhältnis zwischen den Steuerwinkeln der Ruder 2 bzw. 3, kann eine optimale Anpassung der Eingangsgrößen entsprechend der Schiffswerft und der Benutzerbedürfnisse erhalten werden. BezuqszeichenIt can now be seen from the table that the turning circle or the curve diameter in test run # 2 increases by about 32% relative to test run # 1. The minimum speed or the cornering speed can be increased during the test drive # 2 during the maneuver by 13% based on the test drive # 1. The moment acting on the inner rudder 2 or 3 during cornering increases by about 16% in test drive # 2 compared to test drive # 1. With particular advantage, a substantial reduction in the torque acting on the outer rudder 2 or 3 can be achieved during test drive # 2. Based on the test run # 1, the torque at the outer rudder 2 or 3 is reduced by 60% during test drive # 2. By fine-tuning the Ackermann correction ratio, ie the ratio between the control angles of the rudders 2 and 3, an optimal adaptation of the input quantities according to the shipyard and the user needs can be obtained. REFERENCE CHARACTERS
1 Schiffsrumpf1 ship hull
2 backbordseitiges Ruder2 portside rudder
3 steuerbordseitiges Ruder3 starboard-sided rudder
4 Ruder-Aktuator4 rudder actuator
5 Ruder-Aktuator5 rudder actuator
6 elektronische Steuereinrichtung6 electronic control device
7 elektronische Steuereinrichtung7 electronic control device
8 Steuerrad8 steering wheel
9 Tachometer9 tachometers
10 Neigungswinkelsensor10 tilt angle sensor
#1 erste Testfahrt# 1 first test drive
#2 zweite Testfahrt # 2 second test drive

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Steuern eines Schiffes, bei dem der Steuerwinkel zumindest eines backbordseitig angeordneten Ruders (2) und bei dem der Steuerwinkel zumindest eines steuerbordseitig angeordneten Ruders (3) mittels zumindest einer elektronischen Steuereinrichtung (6, 7) zum Ausführen eines Manövers eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Steuerwinkel zumindest eines Ruders (2, 3) in Abhängigkeit des während des Manövers ermittelten Rollwinkels des Schiffes eingestellt wird.1. A method for controlling a ship, wherein the control angle of at least one port side arranged rudder (2) and in which the control angle of at least one starboard side arranged rudder (3) by means of at least one electronic control device (6, 7) is set to perform a maneuver, characterized in that the respective control angle of at least one rudder (2, 3) is set as a function of the determined during the maneuver roll angle of the ship.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerwinkel des bei der Kurvenfahrt außenliegenden Ruders (2, 3) reduziert wird, wenn die Geschwindigkeit des Schiffes oberhalb der Gleitgeschwindigkeit und der Rollwinkel des Schiffes oberhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegen.2. The method according to claim 1, characterized in that the control angle of the outboard during cornering rudder (2, 3) is reduced when the speed of the ship above the sliding speed and the roll angle of the ship are above a predetermined limit.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerwinkel des äußeren Ruders (2, 3) derart reduziert wird, dass der Rollwinkel des Schiffes wieder unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes absinkt.3. The method according to claim 2, characterized in that the control angle of the outer rudder (2, 3) is reduced such that the roll angle of the ship drops below a predetermined limit again.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerwinkel des äußeren Ruders (2, 3) nur bis zu einem vorbestimmten minimalen Wert abgesenkt wird.4. The method according to any one of claims 2 or 3, characterized in that the control angle of the outer rudder (2, 3) is lowered only up to a predetermined minimum value.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es bei einem Schiff mit zumindest zwei innenbordseitig angeordneten Antriebssystemen verwendet wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is used in a ship with at least two inboard drive systems.
6. Steuerungsanordnung für ein Schiff mit zumindest einem backbordseitig angeordneten Ruder (2), mit zumindest einem steuerbordseitig angeordneten Ruder (3) und mit zumindest einer elektronischen Steuereinrichtung (6, 7) zum Einstellen der jeweiligen Steuerwinkel der Ruder (2, 3) über zumindest einen Aktuator (4, 5) zum Ausführen eines Manövers, wobei die elektronische Steuereinrichtung (6, 7) zumindest mit einem Tachometer (9) zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Schiffes gekoppelt ist, und wobei die Steuersignale zum Ausführen eines Manövers über ein Steuerrad (8) der elektronischen Steuereinrichtung übermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Neigungswinkelsensor (10) zum Bestimmen des Rollwinkels des Schiffes vorgesehen ist.6. Control arrangement for a ship with at least one port side arranged rudder (2), with at least one starboard side arranged rudder (3) and with at least one electronic control device (6, 7) for adjusting the respective control angle of the rudder (2, 3) over at least an actuator (4, 5) for performing a maneuver, wherein the electronic control device (6, 7) at least coupled to a tachometer (9) for determining the speed of the ship, and wherein the control signals for executing a maneuver via a steering wheel (8) of the electronic control device are transmitted, characterized in that at least one inclination angle sensor (10) for determining the roll angle of the ship is provided.
7. Steuerungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei einem Schiff mit zumindest zwei innenbordseitig angeordneten Antriebssystemen vorgesehen ist. 7. Control arrangement according to claim 6, characterized in that it is provided in a ship with at least two inboard drive systems arranged.
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