DE2903297C2 - Verfahren zum Regeln der Differenzdrehzahl und des Differenzdrehwinkels mindestens zweier Wellen - Google Patents
Verfahren zum Regeln der Differenzdrehzahl und des Differenzdrehwinkels mindestens zweier WellenInfo
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D13/00—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
- G05D13/64—Compensating the speed difference between engines meshing by a differential gearing or the speed difference between a controlling shaft and a controlled shaft
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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- B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
- B63H23/28—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with synchronisation of propulsive elements
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Description
35
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach den Merkmaien des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Bei Schiffen mit zwei Propellern, von denen jeder mit einem Antriebsaggregat verbunden ist, kann es
vorkommen, daß mechanische Schwingungen auftreten, die entweder durch Ungleichheiten der beiden zusammenwirkenden
Anlagen oder durch äußere Störeinflü*- se — wie zum Beispiel Ladezustand des Schiffes —
hervorgerufen werden. Liegen die Frequenzen der Schwingungen nahe genug beieinander, so können
Schwebungen einsetzen, die zu einer Gefährdung des mechanischen Aufbaus und damit des Schiffes und der
Ladung führen können.
Es ist daher zur Verhinderung von Schwebungen und zur Kompensation derartiger Schwingungen notwendig,
beide Propelleranlagen eines Doppelschraubenschiffes auf gleiche Drehzahl und eine vorgegebene
Winkeidifferenz zu regeln. Auf eine solche Regelung können als Störfunktionen Seegangseinflüsse auf die
Propeller, unterschiedliche Drehmomente durch Rudermanöver, ungünstiger Ladezustand des Schiffes und
dergleichen einwirken.
Es ist eine Schaltungsanordnung bekannt, die mittels an jeder Welle angeordneten elektronischen Impulsaufnehmern
die benötigten Meßwerte gewinnt und in einer elektronischen Logikschaltung mit einem Sollwert
vergleicht und auswertet und das gewonnene Differenzsignal zur Verstellung der Leistung der Antriebsmaschine
verwendet. Dabei sind aber ständig Eingriffe in die Fiillungsregelung der Antriebsmaschine erforderlich,
was einerseits sehr umständlich sein kann, andererseits sogar zu Schaden an der Antriebsmaschine führen kann
(DE-AS 26 20 740).
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches in einfacher und sicherer
Weise eine Regelung der Propellerwellen eines Zweioder Mehrschraubenschiffes auf gleiche Drehzahlen
zwecks Kompensierung mechanischer Schwingungen gewährleistet
Zur Lösung der Aufgabe werden die in den Kennzeichen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 2
angegebenen Merkmalen angewendet
Der wesentliche Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Reaktion der
Maschinenanlage auf Änderungen des Lastmomentes durch den Regler erheblich schneller erfolgt als bei
Eingriffen in die Brennstoffzufuhr. Durch das Fahren mit festvorgegebener Leistungsabgabe ergeben sich
günstigere Verbrennungsverhältnisse. Außerdem ist damit zu rechnen, daß Brennstoffeinsparungen erreicht
werden können, die den Betrieb einer derartigen Fahranlage wirtschaftlicher gestalten.
Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbcispiele sollen weitere Erläuterungen
gegeben werden. Fig.! zeigt im Prinzip den Regelkreis
für zwei Propellerwellen.
Gemäß der F i g. 1 treiben Antriebsmaschinen (Motoren oder Turbinen) 1/9 über Wellen 2/10 Verstellpropeller
3/11 eines Doppelschraubenschi/ies an. Auf jeder
Welle 2/10 ist eine Zahnscheibe 5/13 eines Impulsaufnehmers
fest angeordnet Jede Zahnscheibe weist eine Vielzahl von Zähnen auf, von denen jeder beim
Vorbeilauf an dem induktiven Impulsaufnehmer 6/14 die Abgabe eines Impulses bewirkt Auf jeder
Zahnscheibe ist ein vergrößerter Zahn 7/15 angebracht, der bei jeder vollen Umdrehung zur Abgabe eines
Synchronisierimpuises führt Die Impulse werden einer Schaltungsanordnung 17 zugeführt, welche die Signale
auswertet und in analoge Meßspannungen umformt.
Mittels einer Regeleinrichtung 8/16 wird die Leistungsabgabe
der Antriebsmaschinen 1/9 auf einen festen Wert eingestellt (PsoM =- fest). Die in der
Schaltungsanordnung 17 gewonnenen Meßspannungen werden einer Vergleichsstelle 19 zugeführt Diese
Meßspannungen entsprechen den Winkeln der Wellen 2/10. An der Vergleichsstelle 19 wird mittels eines
Sollwertstellers 18 ein Winkelsollwert vorgegeben, weicher nach Subtraktion der beiden analogen Signale
zum Differenzwert hinzuaddiert wird. Das so erhaltene Signal wird einer Schaltungseinheit 20 zugeführt,
welche aus dem Winkeldifferenzsignal ein Ausgangssignal formt welches nun über eine Stelleinrichtung 4/12
das Wellenlastmoment verändert im Sinne eines Ausgleiches der Winkeldifferenz der beiden Wellen.
Diese Stelleinrichtung kann z. B. ein hydraulisches Stellventil sein, welches die Steigung der Flügel der
Propeller 3/11 verstellt.
Die Anlage kann so konzipiert sein, daß beide Wellen im Sinne eines Ausgleiches beeinflußt werden. Es ist
aber auch vorstellbar, daß eine Welle als Leitwelle gilt und die andere Welle der Leilwe'le folgen muß.
In Fig.2 ist ein anderes Fahranlagenkonzept dargestellt. Auf den Propellerwellen 2/10 ist jeweils ein
Wellengenerator 21/23 angeordnet, welcher über einen Gleichstromzwischenkreis mit nachgeschaltetem
Wechselrichter 22/24 ein Bordnetz 25 versorgt. Es ist aber auch möglich, daß nur ein Wellengenerator
vorgesehen ist. Dann wird zweckmäßig die Welle ohne Wellengenerator als Leitwelle gewählt, während die
Welle mit Wellengenerator der Leitwelle folgt durch Leistungsverstellung des Wellengenerators.
Da« von der Schalte bsHnheit 20 ausgegebene Signal
wirrt bei dieser Fahranlage benutzt, um eine Leistungsverstellung des oder der We|lengenerator(s)en zwecks
Verstellung des Wellenlastmomentes zu erreichen.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Wellengenerator zu beeinflussen. So kann beispielsweise die Erregung
der Wellengeneratoren verstellt werden. Dann wird der Wellengenerator mit der höheren Erregung den
Wellengenerator mit der geringeren Erregung wie einen elektrischen Verbraucher motorisch beschleunigen
im Sinne eines Ausgleiches der Wellenwinkeldifferenz.
Es wäre auch denkbar, daß das von der Schaltungseinheit 20 geformte Ausgangssignale den
Zündgeräten der Wechselrichtereinheiten 22/24 zur Verstellung der Zündwinkel zugeführt wird. Ebenso
wäre es möglich, einen im Gleichstromzwischenkreis 22/24 vorgesehenen elektronischen Schalter, der dem
Kurzschlußschutz dient, für eine Leistungsverstellung zu nutzen. Mit ihm könnten ohmsche Bürden in den
Gleichstromzwischenkreis eingekoppelt werden, um Wirkstrom zu vernichten.
Aus Fig. 3 ist ein weiteres Fahranlagenkonzept ersichtlich. Der Propeller 3/tl ist über die Prope'Ierwe!-
Ie 2/10 mit einem Fahrmotor 33/36 verbunden. Der Fahrmotor seinerseits ist über Leitungen 32/37 mit
einem Fahrgenerator 30/34 elektrisch gekoppelt. Der Fahrgenerator 30/34 wird von einem Primärantrieb 1/9
über eine Welle 31/35 angetrieben. Dabei kann der Primärantrieb ein Motor oder eine Turbine sein. Bei
einer Gleichstromfahranlage ist es aber auch denkbar, den Fahrmotor aus einer oder mehreren Batterien zu
versorgen.
Fahrgeneratoren und Fahrmotoren können also Gleichstrommaschinen sein. Ebenso möglich ist aber
auch das Konzept einer Drehstromfahranlage, wobei der Fahrgenerator eine Synchronmaschine ist, der
Fahrmotor eine Synchron- oder Asynchronmaschine sein kann. Eine Stromrichtermaschine als Fahrmotor ist
ebenfalls einsetzbar.
Sind als Fahrmotoren Gleichstrommaschinen 33/36 vorgesehen, so kann das von der Schaltungseinheit 20
geformte Korrektursignal der Stelleinrichtung 4/12 zur Spannungsverteilung des Fahrmotors 33/36 zugeführt
werden. Dabei besteht die Möglichkeit, eine Spannungsverstellung dadurch zu erreichen, daß die oft vorhandenen
Anfahr- oder Bremswiderstände auch hier bei der Wellenwinkelkorrektur benutzt werden, indem sie
kurzzeitig und teilweise entsprechend der Größe der Abweichung in den Motorankerkreis geschaltet werden.
Da die Motordrehzahl bei konstanter Spannung dem magnetischen Fluß umgekehrt proportional ist, kann
auch die Moforerregung verstellt werden.
Bei Konzipierung einer Drehstromfahranlage mit Synchronfahrmotoren mittels des Korrektursignals der Phasenwinkel φ über die Erregung des Motors derart verstellt, daß durch die Blindstromerhöhung eine erhöhte Verlustleistung der ohmschen Netz- und
Bei Konzipierung einer Drehstromfahranlage mit Synchronfahrmotoren mittels des Korrektursignals der Phasenwinkel φ über die Erregung des Motors derart verstellt, daß durch die Blindstromerhöhung eine erhöhte Verlustleistung der ohmschen Netz- und
ίο Maschinenwiderstände erreicht wird.
Bei einer Asynchronmaschine als Fahrmotor 33/36 wird das Korrektursignal dahingehend genutzt, daß
über die Erregung des Fahrgenerators der Schlupf des Asynchronfahrmotors verstellt wird. In beiden Fällen
wäre es denkbar, ohmsche Widerstände in den elektrischen Kreis einzukuppeln zur Vernichtung von
Wirkstrom. Bei einer Stromrichtermaschine wird wieder eine Verstellung der Zündwinkel vorgenommen.
Die Verwendung einer elektromagnetischen Schlupfkupplung oder einer Wirbelstrombremse läßt eine
Schlupfversttllung zu durch Änderung des Flusses.
Es hat sich durch Messungen herausgestellt, daß bei
einem Zwei- oder Mehrschraubenschitt di-; Schwebungen
in Abhängigkeit vom Ladezustand des Schiffes an den verschiedenen Punkten des Schiffes verschieden
stark auftreten. Handelt es sich bei einem solchen Schiff z. B. um ein Autofährschiff, so ist sicher das Autodeck
bei den einzelnen Fahrten unterschiedlich bestückt So kann es vorkommen, wie Messungen ergeben haben,
daß einmal beispielsweise in einem der Restaurants stärkere Vibrationen auftreten als in einet-Bar an einem
anderen Punkt des Schiffes, während es bei einem anderen Bestückungszustand des Autodecks gerade
umgekehrt war.
Zur Mittagszeit wird die Bar schwach besetzt sein, wohingegen abends wohl die Restaurants weniger
besetzt oder gar geschlossen sind. Daher ist die Höhe des Korrektursignals mittels des Korrektursollwertstellers
18 optimal einstellbar derart, daß z. B. zur Mittagszeit die Vibrationen in den Restaurants stark
herabgesetzt und die Vibrationen an anderen Stellen des Schiffes hingenommen werden, während die Höhe
des Korrektursignals in den Abendstunden so eingestellt wird, daß in den Barräumen eine Vibration so
weitgehend als möglich vermieden wird. Weiterhin können die Messungen und deren Auswertung zeigen,
welcher Wert der günstigste Mittelwert ist, um danach das Korrektursignal einzustellen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zum Regeln der Differenzdrehzahl und des Differenzdrehwinkels mindestens zweier
Schiffsantriebswellen mit Propellern, die von je einem Antriebsaggregat angetrieben werden, wobei
mittels mechanisch auf jeder Welle angeordneten elektronischen Impulsaufnehmern die Meßwerte
gewonnen und zur Auswertung einer elektronischen Meß- und Regeleinrichtung zugeführt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Verstellpropellern und einer fest vorgegebenen
Leistungsabgabe der Antriebsaggregate mit dem gewonnenen Differenzsignal das Wellenlastmoment
durch Änderung der Steigung der Pro- is pellerflügel verstellt wird.
2. Verfahren zum Regeln der Differenzdrehzahl und des Differenzdrehwinkels mindestens 2weier
Schiffsantriebswellen mit Propellern, die von je einem Antriebsaggregat angetrieben werden, wobei
mittels mechanisch auf jeder Welle angeordneten elektronischen Impulsaufnehmern die Meßwerte
gewonnen und zur Auswertung einer elektrischen Meß- und Regeleinrichtung zugeführt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Festpropellern und einem Wellengenerator zur
Bordnetzversorgung und einer fest vorgegebenen Leistungsabgabe der Antriebsaggregate mit dem
gewonnenen Differenzsignal die Leistung des Wellengenerators zur Verstellung des Wellenlastmomentes
verändert wird.
Priority Applications (2)
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DE19792903297 DE2903297C2 (de) | 1979-01-29 | 1979-01-29 | Verfahren zum Regeln der Differenzdrehzahl und des Differenzdrehwinkels mindestens zweier Wellen |
Publications (2)
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DE2903297A1 DE2903297A1 (de) | 1980-07-31 |
DE2903297C2 true DE2903297C2 (de) | 1983-02-03 |
Family
ID=6061627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792903297 Expired DE2903297C2 (de) | 1979-01-29 | 1979-01-29 | Verfahren zum Regeln der Differenzdrehzahl und des Differenzdrehwinkels mindestens zweier Wellen |
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SE (1) | SE446783B (de) |
Cited By (1)
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DE3808524A1 (de) * | 1988-03-15 | 1989-09-28 | Licentia Gmbh | Regeleinrichtung fuer einen pruefstand |
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CN103241355B (zh) * | 2013-04-26 | 2015-11-18 | 武汉船用机械有限责任公司 | 对调距桨推进器驱动柴油机进行负荷保护的方法和装置 |
DE102014014734A1 (de) * | 2014-10-09 | 2016-04-14 | Aventics Gmbh | Antriebssystem für ein Schiff und Verfahren zum Betreiben des Antriebssystems |
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1979
- 1979-01-29 DE DE19792903297 patent/DE2903297C2/de not_active Expired
-
1980
- 1980-01-28 SE SE8000653A patent/SE446783B/sv not_active IP Right Cessation
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DE3808524A1 (de) * | 1988-03-15 | 1989-09-28 | Licentia Gmbh | Regeleinrichtung fuer einen pruefstand |
Also Published As
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DE2903297A1 (de) | 1980-07-31 |
SE446783B (sv) | 1986-10-06 |
SE8000653L (sv) | 1980-07-30 |
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