-
Anlage zur Steuerung eines Schiffsantriebes Bei Schiffsantrieben mit
Verstellschrauben ist es bekannt, die Drehzahl des Antriebsmotors selbsttätig zu
Kegeln, indem eine Drehzahlmeßeinrichtung ein Regelstellgl,ied für die Energiezufuhr
zum Antriebsmotor in dem Sinn verstellt, daß die Energiezufuhr beim Absinken der
Drehzahl unter den Sollwert erhöht und beim Ansteigen der Drehzahl über den Sollwert
erniedrigt wird. Die Energiezufuhr wird bei den zu einem Schiffsantrieb meistens
verwendeten Dieselmotoren durch Änderung des Zylinder-Füllungsgrades verändert.
Durch eine solche Anordnung wird erreicht, daß der Schiffsantriebsmotor stets mit
einer Drehzahl arbeitet, die seinem optimalen Wirkungsgrad entspricht. Die Höhe
der sich jeweils einstellenden Energiezufuhr hängt einerseits von dem jeweiligen
Fahrwiderstand des Schiffes ab, der durch die Schiffsladung, etwaige Wasserströmungen,
Wind und Seegang bestimmt wird, andererseits von dem gewählten Flügelanstellwinkel
der Schiffsschraube.
-
Das zur Verstellung des Flügelanstellwinkels der Schiffsschraube dienende
mechanische Getriebe wird bei bekannten Anordnungen vom Befehlsstand des Schiffes
aus über Seilzüge oder eine Hebelübertragung betätigt; es ist aber auch schon bekanntgeworden,
das mechanische Getriebe durch einen elektrischen Stellmotor verstellen zu lassen,
der vom Steuerungsbefehlsgeber auf dem Befehlsstand mittels einer elektrischen Fernübertragungseinrichtung
gesteuert wird. Hierbei wird der Istwert des Anstellwinkels von einem an das Getriebe
angekoppelten Fernübertragungsgeber abgenommen und über Leitungen an einen Fernübertragungsempfänger
übertragen, der eine Vergleichskontakteinrichtung einstellt, die den so übertragenen
Istwert mit dem vom Stenerungsbefehlsgeber an ihr eingestellten Sollwert vergleicht
und bei Abweichung der beiden Werte einen Kontakt betätigt, wodurch der elektrische
Stellmotor je nach dem Vorzeichen der Ab-
weichung für die eine oder
andere Drehrichtung an Spannung gelegt wird, bis Istwert und Sollwert übereinstimmen.
-
Außer der beschriebenen Steuerungsart ist noch eine zweite Steuerungsart
bekannt, bei der durch den Steuerungsbefehlsgeber nicht der Flügelanstellwinkel
der Schiffssehraube, sondern die Energiezufuhr zum Schiffsantriebsmotor
- bei Dieselmaschinen also der Füllungsgrad - eingestellt und die
Energiezufuhr auf den eingestellten Wert selbsttätig eingeregelt wird, indem bei
Abweichungen ein selbsttätiges Regelorgan den Flügelanstellwinkel der Schiffsschraube
entsprechend verstellt. Zu dieser Steuerungsart wurden ausschließlich mechanisch
oder hydromechanisch arbeitende Einrichtungen verwendet.
-
Schließlich ist auch bekannt, die beiden Steuerungsarten in der Weise
zu kombinieren, daß, wenn der Steuerungsbefehlsgeber in eine der beiden Extremstellungen
(»alle Kraft voraus« oder »alle Kraft rückwärts«) gebracht wird oder sich einer
solchen Stellung annähert, die erste Steuerungsart angewandt wird, bei der ohne
Rücksicht auf die Energiezufuhr bzw. die Belastung des Antriebsmotors nur der Flügelanstellwinkel
der Schiffsschraube eingestellt wird, während in den Zwischenstellungen des Steuerungsbefehlsgebers
mit der zweiten Steuerungsart gefahren wird, bei der die Energiezufuhr und damit
die Belastung des Antriebsmotors unter selbsttätiger Verstellung des Flügelanstellwinkels
der Schiffsschraube konstant gehalten wird. Eine gleichzeitige Regelung der Energlezufuhr
in dem Sinn, daß der Antriebstnotor hierbei auch stets mit seiner optimalen Drehzahl
arbeitet, konnte hierbei nicht vorgesehen werden. Auch bei der Verwirklichung dieser
Kombination der beiden Steuerungsarten wurden ausschließlich mechanisch und hydromechanisch
arbeitende Einrichtungen verwendet.
-
Die Erfindung befaßt sich mit einer Anlage zur Steuerung eines Schiffsantriebes
mit einer Verstellschraube, bei der die beiden erwähnten Steuerungsarten ebenfalls
kombiniert sind. Sie vervollkommnet und vereinfacht sie jedoch gleichzeitig, indem
sie eine vollelektrisch arbeitende Steuerung vorschlägt, wobei sie auf der eingangs
an zweiter Stelle als bekannt vorausgesetzten Fernsteuerung des Flügelanstellwinkels
der Schiff sschraube mittels eines durch eine elektrische Fernübertragungseinrichtung
gesteuerten elektrischen Stellmotors aufbaut und diese ergänzt. Infolge Vermeidung
jeglichen Hebelgestänges zur Einstellung entfernt angeordneter Vorrichtungen schafft
sie eine große Freizügigkeit in der Aufstellung des S teuerungsbefehlsgebers,
ja, die Steuerung kann sogar wahlweise von verschiedenen Orten aus dem Schiff aus
vorgenominen
werden, wenn mehrere Steuerungsbefehlsgeber aufgestellt
sind, auf welche die Steuerleitungen umgeschaltet werden können. Vor allem auch
gestattet der Erfindungsgegenstand bei beiden Steuerungsarten die Anwendung der
bekannten Einrichtung, durch welche die Drehzahl des Antriebsmotors stets auf ihren
optimalen Wert eingeregelt wird, ja, sie setzt sogar deren Vorhandensein voraus.
Weitere Vorteile der Erfindung sind aus dem weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiel
ersichtlich. Auch bei dem Erfindungsgegenstand wird zur wahlweisen Ausübung beider
Steuerungsarten derselbe Steuerungsbefehlsgeber benutzt; es bedarf hierzu nur einer
einfachen elektrischen Umschaltung, wobei die Umschalteinrichtung sogar noch mit
dem Steuerungsbefehlsgeber gekuppelt sein kann.
-
Für eine Anlage zur Steuerung eines Schiffsntriebes mit Verstellschraube,
bei der eine selbsttätige Regeleinrichtung vorgesehen ist, die durch Betätigung
eines Regelstellgliedes die Energiezufuhr zum Schiffsantriebsmotor so verstellt,
daß dessen Drehzahl bei Belastungsänderung konstant bleibt, und bei der zwei Steuerungsarten
wahlweise zur Verfügung stehen, nämlich eine erste Steuerungsart, nach welcher durch
Betätigung eines Steuerungsbefehlsgebers der Flügelanstellwinkel der Schiffsschraube
mittels eines fernsteuerbaren elektrischen Stellmotors auf einen willkürlich wählbaren
Wert fest einstellbar ist, und eine zweite Steuertingsart, nach welcher durch einen
Steuerungsbefehlsgeber die Energiezufuhr zum Schiff santriebsmotor vorgegeben und
durch eine selbsttätig arbeitende Verstelleinrichtung für den Flügelanstellwinkel
der Schiffsschraube konstant gehalten wird, wird erfindungsgernäß vorgeschlagen,
zwecks Ausübung der ersten Steuerungsart zur Steuerung des elektrischen Stellmotors
elektrische Drehmelder zu verwenden, indem in an sich bekannter Weise der Istwert
des Flügelanstellwinkels mittels eines Drehmeldegebers und eines Istwertempfängers
an eine Vergleichskontakteinrichtung übertragen wird, die von dem Steuerungsbefehlsgeber
gemäß dem Sollwert eingestellt wird, den Istwert mit dem Sollwert vergleicht und
bei Abweichung beider Werte den elektrischen Stellmotor für eine die Abweichung
beseitigende Drehrichtung an Spannung legt, und zwecks Ausübung der zweiten Steuerungsart
mittels desselben Steuerungsbefehlsgebers noch einen zweiten Drehmeldegeber anzuordnen,
der mit dem Regelstellglied für die Energiezufuhr zum Schiffsantriebsmotor gekoppelt
ist und sich entsprechend dem Istwert dieser Energiezufuhr verstellt, und ferner
eine Umschalteinrichtung vorzusehen, mit welcher zum Wechsel der Steuerungsart der
Istwertempfänger von dem ersten Istwertgeber auf den zweiten Istwertgeber urnschaltbar
ist.
-
Die Erfindung wird an Hand der schematischen Zeichnung zusammen mit
weiteren Erfindungsmerkmalen näher erläutert.
-
In der Zeichnung bedeutet M den Schiffsantriebsmotor, also beispielsweise
einen Dieseltnotor. S ist die Schiffssehraube und W die Schiffswelle.
R ist die Regelwelle für den Motor M, durch deren Verstellung die Energiezufuhr
zum Motor M geänÜrt wird. Die Regelwelle R, die durch eine nicht weiter dargestellte
selbsttätige Regeleinrichtung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl so verstellt
wird, daß der Motor mit nahezu konstanter Drehzahl läuft, stellt somit das Regelstellglied
für die Drehzahlregelung dar. Die Verstellung des Flügelanstellwinkels der Schiffsschraube
S bewerkstelligt ein bekanntes in das Gehäuse G eingebautes Getriebe,
das bei Verdrehung des Hebels H uni die Achse 0 durch die Schraubenwelle
W hindurch die Schraubenflügel um ihreLängsachse verdreht. Zur Verdrehung des Hebels
H dient ein durch den Elektromotor E.,w angetriebenes Hubgetriebe Hb-Der Elektromotor
EM erhält über die zweifach ausgeführt zu denkende Steuerleitung Si wahlweise Spannung
für Rechts- oder Linkslauf. Die durch das Hubgetriebe Hb bewirkte Verdrehung des
Hebels H (und damit die Größe des jeweiligen Flügelanstellwinkels) wird über das
Hebelgestänge Hj, H2 auf den benachbarten Drehmeldeübertragungsgeber Ig,
ge-
geben, nachdem die Hubbewegung vorher in eine Drehbewegung verwandelt
wurde. Ig, ist somit der Istwertgeber für den Flügelanstellwinkel der Schiffsschraube.
An das Regelstellglied R ist ein Drehmeldeübertragungsgeber Ig. angekoppelt, der
den Istwertgeber für die Energiezufuhr zum Motor M darstellt. Durch die als Mehrfachk-Qntakt
ausgebildete Umschalteinrichtung U werden wahlweise entweder der Istwertgeber Ig,
oder der Istwertgeber 92 über die mehradrigen FernübertragunIgsleitungen F, (bzw.
F.) und F, an den Istwertempfänger Iel angeschlossen. Vg ist eine Vergleichskontakteinrichtung,
die in bekannter Weise aus zwei relativ zueinander verdrehbaren Teilen besteht,
von denen der eine entsprechend dem Istwert und der andere entsprechend dem Sollwert
der zu regelnden Größe eingestellt wird, und die bei Abweichung beider Größen
je nach dem Richtungssinn dieser Abweichung eine der beiden Steuerleitungen
Si an die Spannungsquelle V anschließt, wodurch der Elektromotor Ein des Hubgetriebes
Hb in Drehung versetzt wird. Der eine der drehbaren Teile der Vergleichskontakteinrichtung
besteht beispielsweise aus einer Kontaktbahn, auf der eine mit dem anderen drehbaren
Teil umlaufende Kontaktrolle abrollt. Der eine dieser Teile wird von dem Istwertempfänger
IeP der andere durch den Steuerungsbefehlsgeber St entsprechend dem Sollwert eingestellt.
Im Ausführungsbeispiel wird zur Übertragung des am Steuerungsbefehlsgeber St eingestellten
Sollwertes an die Vergleichskontakteinrichtung Vg ebenfalls eine Drehmeldeübertragungseinrichtung,
bestehend aus dem Sollwertgeber Sg und dein Sollwertempfänger Se, benutzt, was für
eine noch zu beschreibende Erweiterung der Anlage von Vorteil ist; an die Fernübertragungsleitungen
F, und F2 sind außerdem noch die Istwertempfänger Ie2 bzw. Ie. angeschlossen, die
mit Anzeigeeinr#ichtungen versehen sind und sich in der Nähe des Steuerungsbefehlsgebers
St befinden, so daß der Bedienende sich jederzeit von den tatsächlich bestehenden
Werten des Flügelanstellwinkels und der Energiezufuhr überzeugen kann.
-
Die bis dahin beschriebene Anlage arbeitet in folgender Weise: Ist
die Umschalteinrichtung 1-1 in die Stellung I gelegt, in der sie den Istwertgeber
Ig, für den Flügelanstellwinkel mit dem Istwertempfänger Iel der Vergleichskontakteinrichtung
Vg verbindet, so liegt die erste Steuerungsart vor, bei der vom Befehlsstand aus
durchEinstellungdesSteuerungsbefehlsgeberslediglich der Flügelanstellwinkel eingestellt
wird, während sich die Energiezufuhr zum Antriebsmotor M so, wie zur Erreichung
der optimalen Drehzahl erforderlich, selbsttätig einstellt. Daß sich hierbei auch
der Istwertgeber 92 Mit verstellt, ist für die Steuerung als solche belanglos; jedoch
kann an dem Istwertempfänger Ie. die jeweils bestehende Energiezufuhr zum Schiffsantriebsmotor
abgelesen werden. Wird der Flügelanstellwinkel durch Betätigung des Steuerungsbefehlsgebers
St neu eingestellt, so verstellt sich der Sollwertgeber
Sg und
mit ihm der Sollwertempfänger Se und verändert die Sollwerteinstellung der Vergleichskontakteinrichtung
Vg, Dadurch stimmt der von, dem Istwertempfänger Ie, an die Vergleichskontakteinrichtung
Vg übertragene Istwert nicht mehr mit dem Sollwert überein, und der Elektromotor
Ein erhält Strom für die entsprechende Drehrichtung, wodurch der Flügelanstellwinkel
so lange verändert wird, bis an der Vergleichskontakteinrichtung Vg Istwert und
Sollwert übereinstimmen und der Motor Ein stromlos wird.
-
Wird die Umschalteinrichtung U in die Stellung II ,gebracht
und damit an Stelle des Istwertgebers Ig, der Istwertgeber Ig2 an den Istwertempfänger
Ie, angeschlossen, so liegt die zweite Steuerungsart vor, bei der sich die Energiezufuhr
zum Schiffsantriebsmotor selbsttätig auf einen Wert einregelt, der durch die Stellung
des Steuerungsbefehlsgebers St bestimmt wird. Der Istwertempfänger Iel überträgt
jetzt nämlich den an dem Istwertgeber Ig eingestellten Wert - also
b 2 den Istwert der Energiezufuhr zum Antriebsmotor an die Vergleichskontakteinrichtung
Vg. Stimmen Ist-und Sollwert nicht überein, so erhält wieder der Elektromotor Ein
Strom und verstellt die Flügel so lange in der einen oder anderen Richtung, bis
die von der Schiffsschraube S abgegebene Leistung bei optimaler Drehzahl
des Motors M gerade die Energiezufuhr voraussetzt, die am Steuerbefehlsgeber St
eingestellt ist, womit der von dem Istwertempfänger Iel an der Vergleichskontakteinrichtung
Vg eingestellte Istwert mit dem vom Sollwertempfänger Se eingestellten Sollwert
übereinstimmt und der Motor Ein wieder stromlos wird. Steigt beispielsweise infolge
Erhöhung des Fahrw#iderstandes des Schiffes das von der Schiffsschraube abgegebene
Drehmoment, so sinkt zunächst die Drehzahl des Antriebsmotors 31, und der
selbsttätige Drehzahlregler verstellt das Regelstellglied R im Sinne einer Erhöhung
der Energiezufuhr. Dadurch stimmen aber Istwert und Sollwert an der Vergleichskontakteinrichtung
nicht mehr überein, und der Elektromotor Ein wird in einer solchen Richtung in Lauf
gesetzt, daß er die Flügel der Schiffsschraube flacher stellt, und zwar so lange,
bis die Drehzahl des Antriebsmotors wieder auf den Wert angestiegen ist, bei dem
die sich einstellende Energiezufuhr dem an der Vergleichskontakteinrichtung durch
den Steuerbefehlsgeber eingestellten Sollwert entspricht, wobei gleichzeitig der
Antriebsmotor seine optimale Drehzahl erreicht hat; alsdann wird der Motor Ein stillgesetzt.
-
Bei der baulichen Verwirklichung der Erfindung werden zweckmäßig an
dem Steuerungsbefehlsgeber St zwei Einstellskalen angebracht; die eine für
die Einstellung des Flügelanstellwirikels der Schiffsschraube und die andere für
die Einstellung der Energiezufuhr zum Schiffsantriebsmotor. Vorteilhafterweise sind
die Anzeigemittel mit der Umschalteinrichtung U gekoppelt, so daß bei Betätigung
der Umschalteinrichtung die Anzeige von der einen auf die andere Einstellskala umgelegt
wird. Dies läßt sich in verschiedener Weise verwirklichen. Beispielsweise ist der
Einstellhebel des Steuerungsbefehlsgebers quer zu seiner Einstellbewegung verschiebbar
ausgebildet und betätigt bei einer solchen Verschiebung die Unischalteinrichtung
U und legt gleichzeitig den für zwei nebeneinander angeordnete Profilskalen
gemeinsamen Ablesezeiger von der einen auf die andere Skala um. Die beschriebene
Kopplung des SteuerungsbefehlsgebersSt mit der Umschalteinrichtung U kann
unabhängig davon angewandt werden, ob zwischen den Steuerungsbefehlsgeber St und
die Vergleichskontakteinrichtung Vg - wie in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel
-
eine Fernübertragungseinrichtung eingeschaltet ist, oder ob der Steuerungsbefehlsgeber
St den Sollwert an der dann unmittelbar benachbart angeordneten Vergleichskontakteinrichtung
Vg durch rein mechanische Kopplung einstellt. Wird indessen zur übertragung des
Sollwertes an die Vergleichskontakteinrichtung eine Fernübertragungseinrichtung
benutzt, so ergibt sich der Vorteil, daß der Sollwertempfänger Se durch Umschaltung
der Fernübertragungsleitung F4 an einen anderen Sollwertgeber angeschlossen und
damit die Steuerung wahlweise von verschiedenen Orten auf dem Schiff vorgenommen
werden kann. Dies soll durch die Verzweigung der Fernübertragungsleitung F4 am Punkt
A angedeutet sein. Ebenso kann man durch einen einzigen Sollwertgeber Sg
gleichzeitig oder wahlweise mehrere Schiffsmotoren in der beschriebenen Weise steuern,
wenn man die FernübertragungsleitungF 41 wie im Punkt B angedeutet, sich verzweigen
läßt und an jeden Zweig einen Sollwertempfänger Se anschließt, von denen jeder eine
Vergleichskontakteinrichtung Vg einstellt, über die ein Antriebsmotor für eine Schiffsschraube
bzw. der Flügelanstellwinkel dieser Schiffsschraube in der beschriebenen Weise gesteuert
wird.