EP0826595B1 - Submarine sailing state monitoring system - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Überwachungssystem für den Fahrzustand eines U-Bootes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a monitoring system for the Driving state of a submarine according to the preamble of the claim 1.

Ein solches Überwachungssystem enthält eine für eine X-förmig aufgebaute, hintere Ruderanlage eines U-Bootes gedachte Anzeigeeinrichtung, wie sie in der DE-38 43 630 C1 dargestellt und beschrieben ist. Diese Anzeigeeinrichtung umfaßt eine Anzeigetafel mit vier kreuzförmig angeordneten, rechteckigen Anzeigefeldern, die je in eine Vielzahl von Teilfeldern aufgegliedert sind. Die kreuzförmige Anordnung der Anzeigefelder, d. h. je zwei Felder sich in horizontaler und in vertikaler Richtung gegenüberliegend, entspricht den Wirkungskomponenten der einzelnen Ruderblätter in Tiefen- und in Seitenrichtung des U-Bootes. Die Aufgliederung der Anzeigefelder in kleinere Teilfelder ist derart getroffen, daß jedes Anzeigefeld vier Längsreihen aufweist, die den einzelnen Ruderblättern der Ruderanlage entsprechen, wobei die Längsreihen durch eine Winkelgradskalierung, durch welche die tatsächliche Auslenkungsstellung der einzelnen Ruderblätter ablesbar ist, in die genannten Teilfelder aufgegliedert sind. Je nachdem, welches Ruderblatt um wieviel Winkelgrade ausgelenkt ist, leuchten die entsprechenden Teilfelder in den entsprechenden Längsreihen auf.Such a monitoring system contains one for an X-shaped built-up rear rudder system of a submarine, as shown in DE-38 43 630 C1 and is described. This display device comprises a display panel with four cross-shaped, rectangular display fields, which are each divided into a large number of subfields. The cruciform arrangement of the display fields, i. H. two each Fields opposite each other in horizontal and vertical direction, corresponds to the components of action of the individual Rudder blades in the depth and lateral direction of the submarine. The The display fields are broken down into smaller sub-fields taken that each display field has four longitudinal rows, the correspond to the individual rudder blades of the steering gear, whereby the longitudinal rows by an angular scale, by which the actual deflection position of the individual rudder blades is legible, broken down into the sub-fields mentioned. ever after which rudder blade is deflected by how many degrees the corresponding subfields light up in the corresponding ones Longitudinal rows on.

Zwar kann also die die Ruderanlage bedienende Person erkennen, ob und wenn ja, in welcher Richtung und mit wieviel Grad die Ruderblätter eingestellt sind, jedoch vermittelt die Darstellung der aufleuchtenden Teilfelder keinen Eindruck über den momentanen Verlauf der Fahrrichtung des U-Bootes nach Einstellung der relevanten, vom Leitstand des U-Bootes gegebenen Daten. Die Bedienungsperson muß daher andere Anzeigemittel, z. B. für den Trimmwinkel, den Kurswinkel, die Kurswinkeländerungsrate, die Stellung des gegebenenfalls vorhandenen vorderen Tiefenruder, die effektive Wirkung der Auslenkungsstellung der hinteren Ruderblätter usw., in Form von Einzelinstrumenten mitüberwachen oder, falls einige der genannten Parameter nur im Gedächtnis der Bedienungsperson festgehalten sind, sich entsprechend erinnern, um die tatsächliche momentane Bewegung des U-Bootes aufgrund der wirklichen Stellung der Ruderblätter der X-Ruderanlage abschätzen und gegebenenfalls Korrekturdaten einstellen zu können. Die Einstellung von Steuerdaten für das U-Boot und die gleichzeitige Beobachtung der Auswirkungen dieser Daten an den verschiedenen einzelnen Anzeigeeinrichtungen und Instrumenten setzt eine hohe Befähigung und Erfahrung der Bedienungsperson für die X-Ruderanlage voraus, um das U-Boot gemäß den Angaben des Kommandanten richtig zu steuern.So the person operating the steering gear can recognize if and if so, in which direction and with how many degrees Rudder blades are set, however, the representation of the illuminating subfields no impression of the current Course of the direction of travel of the submarine after setting the relevant data given by the control center of the submarine. The Operator must therefore have other display means, e.g. B. for the Trim angle, the heading angle, the heading angle change rate, the Position of the existing front rudder, if any, the effective effect of the deflection position of the rear rudder blades etc., in the form of individual instruments or, if some of the parameters mentioned only in the memory of the Operator are held, remember accordingly, the actual momentary movement of the submarine estimate the actual position of the rudder blades of the X rudder system and to be able to set correction data if necessary. The setting of control data for the submarine and the simultaneous Observing the impact of this data on the various individual display devices and instruments high level of skill and experience of the operator for the X rudder system advance to the submarine according to the instructions of the To command commanders properly.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung eines Überwachungssystems der einleitend angeführten Art für den Fahrzustand eines U-Bootes, wobei das System der Bedienungsperson der Ruderanlage des U-Bootes aufgrund von Angaben aus dem Bootsleitstand die Steuerung des U-Bootes einschließlich deren Kontrolle wesentlich erleichtert. The object of the invention is to improve one Surveillance system of the type mentioned for the Driving state of a submarine, the system of the operator the rudder system of the submarine based on information from including the control of the submarine their control is much easier.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben.The solution to this problem is in the characterizing part of the claim 1 specified.

Mit dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem ist es der Bedienungsperson für den Steuerstand des U-Bootes wesentlich erleichtert, das U-Boot gemäß den Angaben des Kommandanten sicher und richtig in die neue Fahrrichtung zu steuern, weil die genaue Bewegungsdarstellung des U-Bootes mit Symbolen und Zahlenwerten auf dem Anzeigenmonitor außer den Ruderanlage-Parametern auch auf der Darstellung von weiteren, im wesentlichen paarweisen, wertbezogenen Symbolen auf der Grundlage weiterer Einstellungs- und Kontrollparameter basiert. Hierbei beobachtet und vergleicht die Bedienungsperson der Ruderanlage auf dem Monitor die entsprechenden und angezeigten Momentanwerte (erstes Symbol) für die Bootsbewegung mit zugehörigen vorbestimmten und gleichzeitig angezeigten Endwerten (zweites, gleiches Symbol) für die Bootsbewegung bei Erreichen eines gewünschten gleichförmigen Fahrzustandes, der von den Ruderblattlagen, der Propellerdrehzahl und des Trimm- und des Gewichtszustandes abhängig ist. Ein besonderer Vorteil liegt darin, daß die Ruderblattdaten und die anderen Bewegungsdaten des U-Bootes gemeinsam auf dem Monitor angezeigt werden. Außer der Anzeige der relevanten Momentanwerte ist es des weiteren ein großer Vorteil für die Bedienungsperson der Ruderanlage, im voraus auch die relevanten, vorbestimmten Endwerte für den angestrebten gleichförmigen Bewegungszustand auf demselben Monitor angezeigt zu bekommen, wobei die Endwerte eine verläßliche Aussage über den angestrebten gleichförmigen Bewegungszustand bzw. den entsprechenden Fahrzustand des U-Bootes geben. Obwohl die Momentanwerte, die den augenblicklichen Bewegungszustand des U-Bootes darstellen, in der Regel von den stationären Endwerten zunächst erheblich abweichen, kann die Bedienungsperson an der Wanderung bzw. Größenangleichung der Momentanwerte auf dem Monitor in Richtung zu den Endwerten bzw. an diese Endwerte erkennen, daß die kommandierten und eingestellten Parameter richtig sind, so daß unsinnige Zwischeneinstellungen entfallen und das U-Boot schneller und sicherer als bisher seinen neuen gleichförmigen Fahrzustand erreicht. Die Vorbestimmung und/oder Errechnung und sofortige Anzeige der Endwerte hat den Vorteil, daß die errechnete und nach diesen Daten bei Festhalten aller Stellglieder tatsächlich eintretende, neue gleichförmige Bewegung des U-Bootes im wesentlichen nur von der Auslenkung der Ruderblätter, der Propellerdrehzahl sowie dem Trimm- und dem Gewichtszustand des U-Bootes abhängig ist und nicht von anderen, zwischenzeitlich wirkenden Faktoren wie z. B. Beschleunigungs- oder Verzögerungskräfte. Aufgrund dessen treten häufig völlig identische, direkt an die Ruderauslenkung und die Propellerdrehzahl gekoppelte Werte auf, so daß das Verhalten des U-Bootes nach Einstellung von Steuerdaten für den Rudergänger insgesamt leichter ermittelbar und leichter erlernbar ist.With the monitoring system according to the invention, it is the operator much easier for the steering position of the submarine, the submarine according to the commandant's instructions steer safely and correctly in the new direction of travel because the exact representation of movement of the submarine with symbols and Numerical values on the display monitor apart from the steering gear parameters also on the representation of others, essentially paired, value based symbols based further setting and control parameters based. Observed here and compares the rudder operator the corresponding and displayed instantaneous values on the monitor (first symbol) for the boat movement with associated predetermined and simultaneously displayed final values (second, same symbol) for the boat movement when reaching a Desired uniform driving condition, from the rudder blade positions, the propeller speed and the trim and weight condition is dependent. A particular advantage is that the rudder blade data and the other submarine movement data displayed together on the monitor. Except for the It is also a display of the relevant instantaneous values great advantage for the operator of the steering gear, in advance also the relevant, predetermined final values for the target uniform state of motion on the same monitor to get displayed, the final values being a reliable one Statement about the desired uniform state of motion or give the corresponding driving status of the submarine. Even though the instantaneous values representing the current state of motion of the submarine, usually from the stationary The operator can deviate significantly from the final values at the hike or size adjustment of the instantaneous values on the monitor towards the final values or on these end values recognize that the commanded and set Parameters are correct so that nonsensical intermediate settings eliminated and the submarine faster and safer than before reached its new uniform driving condition. The predestination and / or calculation and immediate display of the final values has the advantage that the calculated and based on this data Retaining all actuators actually entering, new uniform Movement of the submarine essentially only from the Deflection of the rudder blades, the propeller speed and the Trim and the weight of the submarine is dependent and not by other factors that have an impact in the meantime, e.g. B. Acceleration or deceleration forces. Because of that kick often completely identical, directly to the rudder deflection and the Propeller speed coupled values, so that the behavior of the Submarines after setting control data for the helmsman overall is easier to determine and easier to learn.

Unter Beibehaltung der momentanen Ruderblattstellung der hinteren X-Ruderanlage und, zum leichteren Verständnis, der Propellerdrehzahl des U-Bootes stellt sich der angestrebte gleichförmige Bewegungszustand des U-Bootes bzw. der angestrebte Fahrzustand desselben relativ schnell ein. Auf der Anzeigeeinrichtung ist dies dadurch erkennbar, daß die für die entsprechenden Anzeigewerte gewählten graphischen Symbole gleicher Art für die Momentanwerte und Endwerte die gleiche Größe annehmen bzw. zusammenfallen. Sollte dies nicht der Fall sein, so liegt ein Trimm- und/oder Gewichtsfehler des U-Bootes vor. Dieser Fehler und seine Größe können sofort von einem Rechenprogramm angegeben werden. Durch Trimmen des U-Bootes und durch andere Regelvorgänge ergeben sich Berichtigungswerte für den einen oder anderen Endwert, so daß schließlich die gleiche Größe bzw. die Deckung der angezeigten Momentanwerte und Endwerte erreicht wird. Ein entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen Überwachungssystemes liegt also darin, daß neben den Ruderblattstellungen der hinteren Ruderanlage der Fahrzustand des U-Bootes für zwei Zeitpunkte (momentan und später) gleichzeitig angezeigt wird, so daß die Bedienungsperson des Steuerstandes des U-Bootes die Momentanwerte mit größerer Sicherheit beurteilen kann, obwohl diese zunächst noch von den vorbestimmten Endwerten mehr oder weniger erheblich abweichen. Durch das neue Überwachungssystem ist die Steuerung des U-Bootes folglich wesentlich leichter erlernbar bzw. durchführbar.Maintaining the current rudder blade position of the rear X-rudder system and, for easier understanding, the propeller speed of the submarine turns the desired uniform Movement state of the submarine or the desired driving state the same one relatively quickly. This is on the display device recognizable by the fact that for the corresponding display values selected graphic symbols of the same type for the instantaneous values and final values assume the same size or coincide. If this is not the case, there is a trim and / or Weight error of the submarine. This mistake and its Size can be specified immediately by a computer program become. By trimming the submarine and by other control processes there are correction values for one or the other other end value, so that ultimately the same size or Coverage of the displayed instantaneous values and final values reached becomes. A decisive advantage of the monitoring system according to the invention is that in addition to the rudder blade positions the rear rudder system the driving state of the submarine displayed for two points in time (currently and later) at the same time is so that the operator of the control station of the submarine assess the instantaneous values with greater certainty can, although initially from the predetermined final values deviate more or less significantly. With the new Monitoring system is therefore the control of the submarine much easier to learn or to carry out.

Eine einfache Darstellungsweise für die vorbestimmten Endwerte und die wichtigsten Momentanwerte besteht in der Verwendung von graphischen Symbolen in Verbindung mit entsprechenden Skalierungen. Hierbei gleichen sich die graphischen Symbole für die Endwerte und die Momentanwerte desselben Einstellungsparameters. Als Skalierungen können rechtwinklige Koordinatensysteme gewählt werden.A simple representation for the predetermined final values and the most important instantaneous values are in use of graphic symbols in connection with corresponding Scaling. The graphic symbols for the final values and the instantaneous values of the same setting parameter. Right-angled coordinate systems can be used as scaling to get voted.

Für die X-Ruderanlage wird ein rechtwinkliges Koordinatensystem, in dem die effektive Gesamtwirkung der tatsächlichen Ruderblattauslenkungen in Verbindung mit einem graphischen Symbol in Tiefen- und in Seitenrichtung des U-Bootes darstellbar und ablesbar ist, und vier Anzeigefelder für die tatsächlichen Ruderblattauslenkungen verwendet, wobei in jedem Quadranten des rechtwinkligen Koordinatensystemes ein Anzeigefeld für jeweils ein Ruderblatt vorgesehen ist. Somit ist einmal die tatsächliche Auslenkstellung eines jeden Ruderblattes darstellbar und ablesbar wie auch die tatsächliche Gesamtwirkung der ausgelenkten Ruderblätter in Tiefen- und Seitenrichtung des U-Bootes. For the X-rudder system, a right-angled coordinate system, in which the effective overall effect of the actual rudder blade deflections in connection with a graphic symbol in Depth and lateral direction of the submarine can be displayed and read and four display fields for the actual rudder blade deflections used, being rectangular in each quadrant Coordinate system one display field for each Rudder blade is provided. This is the actual deflection position each rudder blade can be displayed and read like also the actual overall effect of the deflected rudder blades in the depth and lateral direction of the submarine.

Dem Koordinatensystem für die Ruderanlage kann ein weiteres rechtwinkliges Koordinatensystem parallel zugeordnet sein, und zwar beispielsweise für die Ablesung des Trimmwinkels und der Kurswinkeländerungsrate. Die in Verbindung mit diesem weiteren Koordinatensystem verwendbaren Symbole sind vorzugsweise größenveränderliche Balkensymbole, die sich parallel zu den Ordinaten- und Abzissenzweigen des Koordinatensystemes bewegen.The coordinate system for the steering gear can be another rectangular coordinate system can be assigned in parallel, and for example for reading the trim angle and Course angle change rate. Which in connection with this further Coordinate system usable symbols are preferred Resizable bar symbols that are parallel to the Move ordinate and abscissa branches of the coordinate system.

In dem Fall, daß zwei rechtwinklige Koordinatensysteme auf der Monitorfläche der Anzeigeeinrichtung vorgesehen sind, sind die Ordinaten und Abszissen der Koordinatensysteme mit einem gewissen Abstand voneinander angeordnet. Die graphischen Symbole in Form von größenveränderlichen Balkensymbolen für die Endwerte und die Momentanwerte können dann in dem Zwischenraum zwischen den Ordinaten und/oder Abszissen der Koordinatensysteme erscheinen, wodurch eine leichte Ablesbarkeit der entsprechenden Werte ermöglicht ist.In the event that two rectangular coordinate systems on the Monitor area of the display device are provided Ordinates and abscissas of the coordinate systems with one some distance apart. The graphic symbols in the form of resizable bar symbols for the Final values and the instantaneous values can then be in the space between the ordinates and / or abscissa of the coordinate systems appear, making the corresponding values is enabled.

Ferner können auf der Monitorfläche auch digitale Anzeigewerte erscheinen, beispielsweise für die momentane Tauchtiefe und den momentanen Kurs des U-Bootes.Digital display values can also be displayed on the monitor surface appear, for example for the current diving depth and the current course of the submarine.

Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer, in den anliegenden Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein Ablaufdiagramm zur Ermittlung und Darstellung von Momentanwerten und Endwerten zur Steuerung des U-Bootes aufgrund von Kommandoangaben,

Fig. 2

die Monitoranzeigefläche mit Anzeigemitteln und Darstellung des Beginns eines Abtauchmanövers ohne Kursänderung,

Fig. 3a bis 3e

Kurvenverläufe von bestimmten Kommandoangaben,

Fig. 4

die Monitoranzeigefläche nach Fig. 2 nach Erreichen eines neuen gleichförmigen Bewegungszustandes des U-Bootes,

Fig. 5

die Monitoranzeigefläche mit den Anzeigemitteln nach Fig. 3, jedoch bei einem Auftauchvorgang mit Kursänderung.

The invention is explained below with reference to several exemplary embodiments shown in the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1

a flowchart for determining and displaying instantaneous values and end values for controlling the submarine on the basis of command details,

Fig. 2

the monitor display area with display means and representation of the start of a descent maneuver without changing course,

3a to 3e

Curves of certain command information,

Fig. 4

2 after reaching a new uniform state of motion of the submarine,

Fig. 5

the monitor display area with the display means of Fig. 3, but in an ascending process with course change.

Gemäß Fig. 1 umfaßt das neue Überwachungssystem für den Fahrzustand eines U-Bootes, dessen hintere Ruderanlage aus vier winkelmäßig voneinander beabstandeten und beispielsweise in X-Form oder Kreuzform angeordneten Ruderblättern besteht, eine Anzeigeeinrichtung mit einem Monitor 1, auf dessen Anzeigefläche 2 verschiedene Anzeigemittel vorgesehen sind, wie sie beispielsweise in den Figuren 2, 4 und 5 dargestellt sind und die der Bedienungsperson des Steuerstandes des U-Bootes das Steuern des U-Bootes aufgrund von Kommandoangaben aus dem Leitstand in vereinfachter Weise ermöglichen.1 includes the new monitoring system for the driving state of a submarine, the rear rudder system of four angularly spaced apart and for example in X-shape or cruciform arranged rudder blades, one Display device with a monitor 1, on the display surface 2 different display means are provided, such as are shown in Figures 2, 4 and 5 and the Operator of the control station of the submarine controlling the Submarines based on command information from the control center in enable in a simplified manner.

Der Monitor 1 ist an einen Rechner 3 angeschlossen, der aufgrund der Steuertätigkeiten der Bedienungsperson am Steuerstand verschiedene Datensignale erhält und aufgrund eines in ihm installierten Programmes verarbeitet und auswertet und dann an den Monitor 1 weiterleitet, auf dessen Anzeigefläche 2 entsprechende Symbole erscheinen, die der genannten Bedienungsperson eine genaue Beobachtung des Bewegungsverhaltens des U-Bootes ermöglichen. Wie noch erläutert ist, erscheinen auf der Monitorfläche 2 gleichzeitig sowohl Symbole für Momentanwerte als auch Symbole für «Endwerte» über den Bewegungszustand des U-Bootes auf der Grundlage von Angaben aus dem Kommandostand. Die Endwerte sind im voraus bestimmte Werte und betreffen das Erreichen eines angestrebten gleichförmigen Bewegungszustandes des U-Bootes. Die entsprechenden Endwerte geben also den tatsächlichen, jedoch späteren gleichförmigen Bewegungszustand des U-Bootes wieder.The monitor 1 is connected to a computer 3, which is due to the control activities of the operator at the helm various Receives data signals and due to an installed in it Programs processed and evaluated and then to the Monitor 1 forwards on its display surface 2 corresponding Symbols appear that indicate the operator enable accurate observation of the submarine's movement behavior. As explained below, appear on the monitor surface 2 simultaneously symbols for instantaneous values as well Symbols for «final values» about the state of motion of the submarine based on information from the command post. The End values are certain values in advance and concern this Achieving a desired steady state of motion of the submarine. The corresponding end values therefore give the actual, however later uniform state of motion of the Submarines again.

Die wichtigsten veränderlichen Eingabedaten für den Rechner 3 zwecks Einleitung einer Fahrrichtungsänderung des U-Bootes betreffen die momentane Stellung der hinteren Ruderanlage, die Propellerdrehzahl, die Trimmung des U-Bootes einschließlich Trimmwinkel, die gewünschte Tauchtiefe, den Kurswinkel, den Rollwinkel sowie, falls vorhanden, die vordere Ruderanlage.The most important changeable input data for the computer 3 to initiate a change of direction of the submarine concern the current position of the rear steering gear, the Propeller speed, including submarine trim Trim angle, the desired depth, the course angle, the Roll angle and, if available, the front rudder system.

Mit dem Programm des Rechners 3 erfolgt die Berechnung des angestrebten stationären Bewegungszustandes des U-Bootes als Funktion der vorgenannten Parameter, wobei das Programm die sechs, dem Fachmann bekannten Bewegungsgleichungen für den stationären (gleichförmigen) Bewegungszustand des U-Bootes löst. Es handelt sich hierbei um die Lösung von sechs nichtlinearen Gleichungen mit sechs Unbekannten. Für die Praxis reicht es aus, bedingt durch die Empfindlichkeit von Anzeigeinstrumenten bzw. -mitteln, die nach einer gewissen endlichen Zeit Δt, die im Minutenbereich liegt, z. B. 5-10 min., errechneten Endwerte für den, mathematisch gesehen, erst asymptotisch erreichbaren und angestrebten gleichförmigen Bewegungszustand des U-Bootes bei Konstanthaltung der vorgenannten Einstellparameter zu verwenden und anzuzeigen. The program of the computer 3 is used to calculate the desired steady state of motion of the submarine as Function of the above parameters, the program the six motion equations known to the person skilled in the art for the stationary (uniform) state of motion of the submarine triggers. It is the solution of six non-linear ones Equations with six unknowns. In practice, it is sufficient due to the sensitivity of display instruments or -Average after a certain finite time Δt, in the minute range lies, e.g. B. 5-10 min., Calculated final values for the seen mathematically, only asymptotically attainable and striven for uniform state of motion of the submarine Keeping the aforementioned setting parameters constant and display.

Das Programm des Rechners 3 ist aber auch versorgt mit konstanten Werten des U-Bootes, die sich aus dem Bau des Bootes selbst ergeben haben. Diese Werte betreffen hydrodynamische Koeffizienten 4, die ihrerseits an einem Modell experimentell ermittelt oder theoretisch ermittelt worden sind. Falls es erforderlich ist, können die hydrodynamischen Koeffizienten in bekannter Weise durch ein Optimierungsprogramm 5 optimiert werden, bevor sie dem Rechner 3 zugeführt werden. Die Optimierung der Koeffizienten erfolgt beispielsweise durch Programme zur Systemidentifikation der Großausführung des betreffenden U-Bootes. Diese Koeffizienten werden bei der Bestimmung der Endwerte berücksichtigt.The program of the computer 3 is also supplied with constant Values of the submarine resulting from the construction of the boat have surrendered themselves. These values concern hydrodynamic Coefficients 4, which in turn are experimental on a model have been determined or theoretically determined. If necessary is, the hydrodynamic coefficients can be known in Be optimized by an optimization program 5 before they are fed to the computer 3. Optimizing the coefficients takes place, for example, through programs for system identification the large version of the submarine in question. This Coefficients are taken into account when determining the final values.

Dem Rechner 3 können ferner sonstige Kontrollparameter eingegeben werden, die beispielsweise die horizontale Vorausgeschwindigkeit, die endgültige Tauchtiefe, den endgültigen Kurs usw. betreffen. Diese Kontrollparameter können, über den Rechner 3 entsprechend verarbeitet, ebenfalls dem Monitor 1 zugeführt werden und erscheinen dann in entsprechenden Anzeigeformen auf dessen Anzeigefläche 2.Other control parameters can also be entered into the computer 3 for example the horizontal forward speed, the final depth, course, etc. affect. These control parameters can, via the computer 3 processed accordingly, also supplied to the monitor 1 and then appear in corresponding display forms whose display area 2.

Es ist jedoch auch möglich, diese Kontrollparameter und gegebenenfalls andere Anzeigewerte, die nicht im Rechner 3 verarbeitet werden müssen, wie in bisher bekannter Weise auf Einzelinstrumenten anzuzeigen, die als weitere Anzeigemittel der vorerwähnten Anzeigeeinrichtung zugeordnet werden können.However, it is also possible to control these parameters and, if necessary other display values that are not processed in computer 3 must be, as in previously known ways on individual instruments to be displayed as further display means of the aforementioned Display device can be assigned.

Die Figuren 2 und 4 zeigen die Monitorfläche 2 mit dem Aufbau und der Anordnung von Anzeigemitteln, die der Bedienungsperson des Steuerstandes eine erleichterte Steuerung des U-Bootes ermöglichen. Die Monitorfläche enthält wenigstens zwei rechtwinklige Koordinatensysteme 6 und 7, deren Ordinaten- und Abszissenzweige voneinander einen gewissen Abstand aufweisen, so daß ein Zwischenraum 8 für Anzeigesymbole gebildet ist. Die beiden Koordinatensysteme sind ferner so angeordnet, daß die Monitorfläche im wesentlichen in vier Quadranten aufgeteilt ist, wobei sich in jedem Quadrant ein Anzeigefeld 9 für jeweils ein Ruderblatt der X-Ruderanlage des U-Bootes befindet. Vorzugsweise ist jedes Anzeigefeld so angeordnet, daß seine Lage der Winkellage des entsprechenden Ruderblattes der X-Ruderanlage entspricht. Jedes Feld 9 ist mit einer Winkelgradskalierung 10 für die tatsächliche Auslenkung des betreffenden Ruderblattes versehen. Die Längsmitte jedes Anzeigefeldes gibt die Nullstellung des zugehörigen Ruderblattes an. Ein von der Längsmitte jedes Anzeigefeldes 9 entweder nach der einen oder nach der entgegengesetzten Richtung ausgehendes, größenveränderliches, schattiert angedeutetes Flächensymbol 11 gibt die tatsächliche eingestellte Ruderblattstellung an. Zusätzlich ist ein Pfeilsymbol 12 vorgesehen, das ebenfalls von der genannten Längsmitte nach der einen oder entgegengesetzten Seite ausgeht und die Sollstellung des betreffenden Ruderblattes angibt.Figures 2 and 4 show the monitor surface 2 with the structure and the arrangement of display means that the operator the control station to facilitate control of the submarine. The monitor surface contains at least two rectangular ones Coordinate systems 6 and 7, their ordinate and abscissa branches have a certain distance from each other, so that a Gap 8 is formed for display symbols. The two Coordinate systems are also arranged so that the monitor surface is essentially divided into four quadrants, where there is a display field 9 for each rudder blade in each quadrant the X rudder system of the submarine. Preferably each display field arranged so that its location is angular of the corresponding rudder blade corresponds to the X rudder system. Each field 9 is with an angular degree scale 10 for the actual Provide deflection of the rudder blade in question. The The center of each display field indicates the zero position of the associated one Rudder blade on. One from the longitudinal center of each display field 9 either in one direction or in the opposite direction outgoing, resizable, shaded indicated Area symbol 11 indicates the actual rudder blade position on. In addition, an arrow symbol 12 is provided also from the named longitudinal center after one or opposite side and the target position of the concerned Rudder blade indicates.

Während die Anzeigefelder 9 die tatsächliche Stellung der jeweiligen Ruderblätter der hinteren Ruderanlage anzeigen, ist an dem ersten Koordinatensystem 6 in Verbindung mit einen graphischen Symbol 13 die effektive Wirkung der gewählten, tatsächlichen Ruderblattstellungen besser abschätzbar. Zur Darstellung des Symboles 13 wird, in Anlehnung an eine hintere Kreuz-Ruderanlage, der effektive Tiefen- und der effektive Seitenruderwinkel rechnerisch ermittelt, und zwar nach den beiden Formeln δ s = (δ1 + δ2 + δ3 + δ4)/4 für den Tiefenwinkel, und δ r = (δ1 - δ2 - δ3 + δ4)/4 für den Seitenwinkel, der für den Bootskurs verantwortlich ist.While the display fields 9 show the actual position of the respective rudder blades of the rear rudder system, the effective effect of the selected, actual rudder blade positions can be better estimated on the first coordinate system 6 in conjunction with a graphic symbol 13. To represent the symbol 13, the effective rudder angle and the effective rudder angle are calculated, based on a rear aileron system, using the two formulas δ s = (δ 1 + δ 2 + δ 3 + δ 4 ) / 4 for the depth angle, and δ r = (δ 1 - δ 2 - δ 3 + δ 4 ) / 4 for the side angle that is responsible for the boat course.

Durch diese beiden Formeln reduzieren sich die tatsächlichen Ruderwinkel der X-Ruderanlage auf die von Kreuz-Ruderanlagen bekannten zwei Werte in Tiefenrichtung und in Seitenrichtung, wodurch ein direkterer Bezug zum Bewegungsverhalten des U-Bootes hergestellt ist. Die entsprechenden Werte für δ_s (vertikale Wirkung) werden auf der Ordinate des Koordinatensystems 6 angegeben, während die Werte für δ_r (horizontale Wirkung) auf der Abszisse des Systems 6 ablesbar sind.These two formulas reduce the actual rudder angle of the X rudder system to the two values known from cross-rudder systems in the depth direction and in the lateral direction, which creates a more direct relationship to the submarine's movement behavior. The corresponding values for δ _s (vertical effect) are given on the ordinate of the coordinate system 6, while the values for δ _r (horizontal effect) can be read on the abscissa of the system 6.

Oberhalb der beiden Koordinatensysteme 6 und 7 ist ein Anzeigefeld 14 für die Angabe für die momentane Tiefe des U-Bootes vorgesehen, worin die momentane Tiefe digital angegeben wird.A display field is located above the two coordinate systems 6 and 7 14 for the indication of the current depth of the submarine provided, in which the current depth is indicated digitally.

Die Abszisse 7b des zweiten Koordinatensystems 7 wird für das Anzeigen der Kurswinkeländerungsrate ψ ˙ verwendet, wofür eine Gradeinteilung vorgesehen ist. Auf dieser Skala ist somit ablesbar, und zwar in Verbindung mit graphischen Symbolen 15 und 16, wie sich der Kurswinkel des U-Bootes je Sekunde ändert. Gleichzeitig ist der Skala 7b ein Anzeigefeld 17 zum digitalen Anzeigen des momentanen Kurswinkels zugeordnet.The abscissa 7b of the second coordinate system 7 is used for the Show the course angle change rate ψ ˙ used for what Graduation is provided. On this scale you can see in connection with graphic symbols 15 and 16, such as the course angle of the submarine changes every second. simultaneously the scale 7b is a display field 17 for digitally displaying the assigned to the current heading angle.

Die Ordinate 7a des zweiten Koordinatensystems 7 ist für die Angabe des Trimmwinkels  vorgesehen, und zwar ebenfalls in Verbindung mit graphischen Symbolen 18 und 19.The ordinate 7a of the second coordinate system 7 is for the Specification of the trim angle  provided, also in Connection with graphic symbols 18 and 19.

Des weiteren ist auf der Monitorfläche 2 vorteilhaft auch ein Anzeigefeld 20 für die Vorausgeschwindigkeit des U-Bootes vorgesehen, in dem die momentane Geschwindigkeit in Knoten digital angezeigt wird. Dieses Feld 20 ist beispielsweise rechts oben auf der Monitorfläche 2 vorgesehen.Furthermore, on the monitor surface 2 is also advantageous Display field 20 provided for the forward speed of the submarine, in which the current speed in knots is digital is shown. This field 20 is on the top right, for example the monitor surface 2 provided.

Die Figuren 3a bis 3f zeigen zeitliche Verläufe von Kurven, die sich aufgrund von Kommandoangaben aus dem Leitstand des U-Bootes ergeben. In diesen Kurven bezeichnet I den jeweiligen Momentanwert der entsprechenden Steuerfaktoren am Beginn der Fahrrichtungsänderung und II den zugehörigen Endwert der entsprechenden Steuerfaktoren nach einer bestimmten Zeitdauer, d. h., wenn das U-Boot seinen neuen gleichförmigen Bewegungszustand erreicht hat.Figures 3a to 3f show temporal courses of curves that based on command information from the control center of the submarine result. In these curves, I denotes the respective one Current value of the corresponding tax factors at the beginning of the Change of direction and II the corresponding end value of the corresponding Control factors after a certain period of time, d. that is, when the submarine is in its new uniform state of motion has reached.

Die Figuren 3a bis 3e betreffen ein Tauchmanöver ohne Kursänderung. Hierbei soll das U-Boot gemäß Fig. 3c von der Fahrt auf ebenem Kiel mit einem Trimmwinkel von 0° eine Tiefenänderung mit einem Trimmwinkel von 10° durchführen. Dies erfolgt gemäß Fig. 3a bei einer absoluten Vorausgeschwindigkeit von 7,0 kn bzw. bei der entsprechenden Propellerdrehzahl hierfür, wobei die Propellerdrehzahl beibehalten wird, aber die horizontale Vorausgeschwindigkeit wegen des gleichzeitigen Abtauchens auf etwa 6,95 kn abfällt.Figures 3a to 3e relate to a diving maneuver without changing course. Here, the submarine according to FIG. 3c is supposed to be moving a change in depth on a flat keel with a trim angle of 0 ° Carry out with a trim angle of 10 °. this happens 3a at an absolute forward speed of 7.0 kn or at the corresponding propeller speed for this, whereby the propeller speed is maintained, but the horizontal Forward speed due to the simultaneous descent falls about 6.95 kn.

Die Fig. 3b zeigt den effektiven Tiefenruderwinkel. In diesem Fall ergibt sich ein effektiver Tiefenruderwinkel nur in vertikaler Richtung, da eine Kursänderung des U-Bootes nicht beabsichtigt ist.3b shows the effective rudder angle. In this case there is an effective rudder angle only in vertical Direction as the submarine does not intend to change course is.

Fig. 3c zeigt den zeitlichen Verlauf des Trimmwinkels zwischen den beiden Punkten I und II. Fig. 3d zeigt für das in diesem Fall vorgegebene Tauchmanöver ohne Kursänderung den Kurvenverlauf für die sich ergebende Sinkgeschwindigkeit in m/s. 3c shows the time course of the trim angle between the two points I and II. Fig. 3d shows for this in this case predefined diving maneuvers without changing the course of the curve for the resulting sink rate in m / s.

In Fig. 2 sind die Momentanwerte für den Zustand I in den Figuren 3a bis 3e als auch gewisse, vorausbestimmte Endwerte für den Zustand II der entsprechenden Kurvenverläufe darstellbar und ablesbar.2 shows the instantaneous values for state I in the figures 3a to 3e as well as certain predetermined final values for the State II of the corresponding curves can be represented and read.

In den Anzeigefeldern 9 der Monitorfläche 2 ist dargestellt und ablesbar, daß alle Ruderblätter der X-Ruderanlage so eingestellt sind, daß sich gemäß dem kleinen Kreissymbol 13 eine effektive, nur vertikal nach unten wirksame Ruderwirkung von 3,5° ergibt. Diese effektive Ruderwirkung wurde im Rechner 3 aufgrund der in den Anzeigefeldern 9 dargestellten, tatsächlichen Ruderblattauslenkungen nach den vorgenannten Formeln errechnet und entspricht dem Steuerbefehl des Kommandanten und zwar unter Beibehaltung der Propellerdrehzahl und 10° Trimmwinkel abzutauchen, wie der gepunktete Balken 18 in Fig. 2 anzeigt.In the display fields 9 of the monitor surface 2 is shown and readable that all rudder blades of the X rudder system are set in this way are that according to the small circle symbol 13 an effective, only vertically downward effective rudder effect of 3.5 ° results. This effective rudder effect was in computer 3 due to the actual rudder blade deflections shown in the display fields 9 calculated according to the above formulas and corresponds to the command of the commander and under Maintaining the propeller speed and submerging 10 ° trim angle, as indicated by the dotted bar 18 in FIG. 2.

Im vorliegenden Fall ist das U-Boot auch mit einem vorderen Tiefenruder 21 versehen, das sich in seiner Neutralstellung, d. h. nicht ausgelenkt, befindet und in den Figuren 2 und 4 mit einem graphischen Kreuzsymbol 21 angedeutet ist. Dieses Kreuzsymbol 21 ist der vertikalen Koordinatenachse des Koordinatensystems 6 zugeordnet und dessen Stellung an der dortigen Skala ablesbar.In the present case, the submarine is also with a front one Depth 21 provided that in its neutral position, d. H. not deflected, located and in Figures 2 and 4 with a graphic cross symbol 21 is indicated. This cross symbol 21 is the vertical coordinate axis of the coordinate system 6 assigned and its position can be read on the scale there.

Das graphische Symbol 15 in Form einer schwarzen Kreisfläche in Fig. 2 gibt den Momentanwert für die Sinkgeschwindigkeit an. Da sich das Symbol 15 im Koordinatenmittelpunkt befindet, ist im Augenblick noch keine Sinkgeschwindigkeit vorhanden, was auch dem Zustand I in Fig. 3d entspricht. Gleichzeitig wird aber auch in Fig. 2 der stationäre Endwert der Sinkgeschwindigkeit angegeben, und zwar mit dem schattiert angegebenen Kreissymbol 16. Die Lage des Kreissymboles 16 entspricht dem Zustand II in Fig. 3d. The graphic symbol 15 in the form of a black circular area in Fig. 2 gives the instantaneous value for the rate of descent. There the symbol 15 is in the center of the coordinate is in There is no sink rate at the moment, which is corresponds to the state I in Fig. 3d. But at the same time 2 shows the stationary end value of the sinking speed, with the shaded circle symbol 16. The position of the circle symbol 16 corresponds to the state II in Fig. 3d.

Das Kreissymbol 16 und das Kreisflächensymbol 15 zeigen auch die Querdriftgeschwindigkeit für den gleichförmigen (stationären) Bewegungszustand, der unter Beibehaltung der momentanen Ruderanlagen, der Propellerdrehzahl und des Trimm- und Gewichtszustandes asymptotisch angestrebt wird, bzw. für den momentanen Bewegungszustand an. Für diese Anzeige wurde keine zusätzliche Skala benötigt, da man die absolute Größe der Tiefenänderungsgeschwindigkeit und der Querdriftgeschwindigkeit anhand der Änderung der digitalen Tiefenanzeige bzw. der Kurswinkelanzeige abschätzen kann.The circle symbol 16 and the circular surface symbol 15 also show the cross drift speed for the uniform (stationary) State of motion, while maintaining the current rudder systems, the propeller speed and the trim and weight condition is striven for asymptotically, or for the current one State of motion. There was no additional for this ad Scale needed because you have the absolute size of the rate of change of depth and the transverse drift speed based on the Change of the digital depth display or the heading angle display can estimate.

Dennoch liegt der Position der Kreissymbole 15, 16 ein Koordinatensystem zugrunde, dessen Achsenrichtungen und Achsenlängen mit denen der eingezeichneten Koordinatensysteme übereinstimmen. Die Skalierung wurde in den Beispielen nach den Figuren 2, 4 und 5 so gewählt, daß die vertikal Achse von -2 m/s Steiggeschwindigkeit am oberen Punkt bis zu +2 m/s Sinkgeschwindigkeit am unteren Punkt reicht. Die horizontale Achse reicht von +2 m/s Querdriftgeschwindigkeit nach backbord am linken Ende bis zu -2 m/s Querdriftgeschwindigkeit nach steuerbord am rechten Ende. Es ist dabei zu beachten, daß das Boot am Ort seines Schwerpunktes bei Kursänderungen nach backbord eine Querdrift nach steuerbord und bei Kursänderungen nach steuerbord eine Querdrift nach backbord erfährt. Die positiven bzw. negativen Richtungen der den Symbolen zugrundeliegenden Koordinatenachsen wurden so gewählt, daß sich die Ruderlagenanzeigen und die Symbolanzeigen bei Manövern in die gleiche Richtung bewegen.Nevertheless, the position of the circle symbols 15, 16 is a coordinate system underlying, its axis directions and axis lengths agree with those of the drawn coordinate systems. The scaling was in the examples according to the figures 2, 4 and 5 chosen so that the vertical axis of -2 m / s Climbing speed at the top point up to +2 m / s sinking speed at the bottom point is enough. The horizontal axis ranges from +2 m / s cross drift speed to port on left end up to -2 m / s cross drift speed to starboard at the right end. It should be noted that the boat on Location of his focus when changing course to port one Cross drift to starboard and in the event of course changes to starboard undergoes a lateral drift to port. The positive or negative directions of the coordinate axes on which the symbols are based were chosen so that the rudder angle display and the symbol displays when maneuvering in the same direction move.

Obwohl in Fig. 2 also keine gesondert dargestellte Skala für die Sinkgeschwindigkeit angegeben ist, ist der Zahlenwert für die Sinkgeschwindigkeit in m/s für die Bedienungsperson der Ruderanlage doch abschätzbar, und zwar einmal in Verbindung mit der digitalen, momentanen Tiefenangabe gemäß dem Anzeigefeld 14 und zum anderen aufgrund der Tatsache, daß sich die Sink- und Steiggeschwindigkeiten im Rahmen bis etwa ±2 m/s bewegen. Die Bedienungsperson kann dann in Übereinstimmung mit der Änderungsgeschwindigkeit der digitalen Tiefenangabe gemäß Feld 14 von sich aus den entsprechenden Zahlenwert für die Sink- oder Steiggeschwindigkeit abschätzen. Gleichwohl können alternativ entsprechende Skalen für die Sink- und Steiggeschwindigkeit vorgesehen sein, wobei dies auch für die entsprechende Querdriftgeschwindigkeit des U-Bootes gilt, die in Verbindung mit der Kurswinkeländerung ψ ˙ in gleicher Weise wie eben angedeutet abgeschätzt bzw. bei Verwendung einer Skala abgelesen werden kann.Thus, although in Fig. 2 no separately shown scale for the Sink rate is specified, is the numerical value for the Sinking speed in m / s for the operator of the steering gear but can be estimated, once in connection with the digital, current depth indication according to display zone 14 and secondly due to the fact that the sink and Move climbing speeds in the frame up to approximately ± 2 m / s. The Operator can then be in accordance with the rate of change the digital depth information according to field 14 inherently the corresponding numerical value for the sink or Estimate the rate of climb. Nevertheless, alternatively corresponding scales for the sinking and climbing speed be provided, this also for the corresponding transverse drift speed of the submarine applies in conjunction with the Course angle change ψ ˙ in the same way as just indicated can be estimated or read using a scale can.

Entsprechend Fig. 3c beträgt der Trimmwinkel zu Beginn des Abtauchmanövers 0° und wird daher in Fig. 2 noch nicht angezeigt. Jedoch wird der vorausberechnete Endwert für den Trimmwinkel entsprechend dem Zustand II in Fig. 3c angezeigt, und zwar in Form des schattiert angegebenen Balkensymboles 18. Dieses Balkensymbol erstreckt sich am unteren Ordinatenzweig der Skala z. B. 7a in dem Zwischenraum 8 der beiden Koordinatensysteme 6 und 7 vertikal nach unten, woraus folgt, daß eine Trimmung nur in vertikaler Richtung erfolgt.According to Fig. 3c, the trim angle at the beginning of Descent maneuver 0 ° and is therefore not yet shown in FIG. 2. However, the pre-calculated end value for the trim angle indicated according to state II in Fig. 3c, and in the form of the shaded bar symbol 18. This bar symbol extends at the lower ordinate branch the scale z. B. 7a in the space 8 of the two coordinate systems 6 and 7 vertically downwards, from which it follows that a Trimming is only done in the vertical direction.

Die Bedienungsperson der Ruderanlage verfolgt nun die sich in den entsprechenden Anzeigefeldern der Monitorfläche verändernden Angaben und Symbole, insbesondere die paarweise zusammengehörenden graphischen Symbole. Bei dem hier gegebenen Abtauchmanöver ohne Kursänderung sind dies insbesondere die graphischen Symbole 15 und 16 sowie 18 und 19. An der Wanderung des schwarzen Kreisflächensymboles 15 in Richtung zu dem Kreisringsymbol 16 und an dem Entstehen des schwarzen Balkensymboles 19 für den momentanen Trimmwinkel parallel zu dem vorausberechneten Balkensymbol 18 entsprechend dem Endwert des kommandierten Trimmwinkels erkennt die Bedienungsperson, ob die entsprechenden Endwerte auch erreicht werden. Die Endwerte sind erreicht, wenn sich diese ortsveränderlichen und grössenveränderlichen momentanen graphischen Symbole mit ihren zugehörigen, auf der Monitorfläche 2 stationär angezeigten graphischen Symbolen decken bzw. in der Größe angeglichen haben.The operator of the steering gear now follows the in the corresponding display fields of the monitor area changing Information and symbols, especially those that belong together in pairs graphic symbols. With the dive maneuver given here without a change of course these are especially the graphic symbols 15 and 16 as well as 18 and 19. On the hike of the black circular area symbol 15 towards that Circular ring symbol 16 and the emergence of the black bar symbol 19 for the current trim angle parallel to the precalculated bar symbol 18 corresponding to the final value the operator recognizes the commanded trim angle, whether the corresponding end values are also reached. The final values are achieved when these change in size and size current graphic symbols with their associated graphic displayed stationary on the monitor surface 2 Cover symbols or have adjusted their size.

Ist die Deckung bzw. Größenangleichung der entsprechenden graphischen Symbole aufgrund der entsprechenden Handlungen der Bedienungsperson im Steuerstand aufgrund entsprechender Kommandoangaben erfolgt, so hat das U-Boot seinen neuen gleichförmigen Bewegungszustand erreicht und bei dem vorstehend angegebenen Tauchmanöver ohne Kursänderung den angestrebten Trimmwinkel, beispielsweise 10°, bei unveränderter Stellung der X-Ruderanlage und unveränderter Propellerdrehzahl nach einer bestimmten Zeit erreicht. Ist dies nicht der Fall, so liegt ein Trimm- und/oder Gewichtsfehler des U-Bootes vor, und nur dieser Fehler braucht korrigiert zu werden. Dieser Fehler kann vom Rechenprogramm des Rechners 3 sofort angegeben werden und wird entweder durch entsprechende Neutrimmung des U-Bootes, gegebenenfalls in Verbindung mit anderen Regelvorgängen oder durch Korrektur der im Programm gespeicherten Trimmund/oder Gewichtsdaten behoben. Daraufhin erfolgt eine Neuberechnung der entsprechenden Endwerte, mit denen sich die zugehörigen Momentanwerte decken müssen.Is the coverage or size approximation of the corresponding graphic symbols based on the corresponding actions the operator in the helm because of the corresponding If the command is given, the submarine has its new one uniform state of motion reached and in the above specified diving maneuvers without changing course Trim angle, for example 10 °, with the position of the X rudder system and unchanged propeller speed after one reached a certain time. If this is not the case, then a Trim and / or weight errors of the submarine before, and only this error needs to be corrected. This error can be indicated immediately by the computer program of the computer 3 and is either re-trimmed by the submarine, if necessary in connection with other control processes or by correcting the trim and / or saved in the program Weight data fixed. A new calculation is then carried out the corresponding final values with which the associated Must cover current values.

Fig. 4 zeigt, daß eine entsprechende Deckung und Größenangleichung der relevanten Endwerte und der zugehörigen Momentanwerte erfolgt ist, so daß ein neuer gleichförmiger Bewegungszustand des U-Bootes vorliegt, der gemäß den Figuren 3a bis 3e nach einer Zeitdauer von etwa 5 Minuten zwischen den Punkten I und II und gemäß Fig. 3e bei einer momentanen Tauchtiefe von 218 m erreicht worden ist. Fig. 3 zeigt, daß bereits nach 2,5 Minuten ein gleichförmiger Bewegungszustand näherungsweise erreicht wird und in den folgenden 2,5 Minuten nur noch eine langsame asymptotische Annäherung an die endgültigen Endwerte erfolgt. Wenn eine Tauchtiefe von 220 m mit dem angestrebten Trimmwinkel von 10° vorlastig erreicht ist, werden vom Kommandostand neue Steuerkommandos an die Bedienungsperson der Ruderanlage gegeben, so daß sich die vorstehend erläuterten Vorgänge entsprechend wiederholen, um z. B. in eine horizontale Fahrt überzugehen.Fig. 4 shows that a corresponding coverage and size adjustment the relevant final values and the associated instantaneous values is done, so that a new uniform state of motion of the submarine is present, which according to FIGS. 3a to 3e after a period of about 5 minutes between the points I and II and according to Fig. 3e at a current diving depth of 218 m has been reached. Fig. 3 shows that after 2.5 minutes approximately achieved a uniform state of motion and only a slow one in the following 2.5 minutes asymptotic approximation to the final final values. If a diving depth of 220 m with the desired trim angle of 10 ° is reached by the command station new control commands to the operator of the steering gear given, so that the operations explained above accordingly repeat to e.g. B. to go into a horizontal journey.

Während die Figuren 2, 3 und 4 eine zweidimensional bestimmte Fahrrichtungsänderung des U-Bootes darstellen, zeigt die Fig. 5 eine dreidimensional bestimmte Fahrrichtungsänderung. Die Fahrrichtungsänderung gemäß Fig. 5 setzt sich aus einer vertikalen Komponente und aus einer horizontalen Komponente zusammen, wobei die horizontale Komponente die Kursänderung des U-Bootes betrifft. Im vorliegenden Fall wird eine Steigfahrt zusammen mit einer Kursänderung nach backbord angestrebt. Auch diesem Fall liegen entsprechende Kurvenverläufe in Anlehnung an diejenigen nach den Figuren 3a bis 3e zugrunde, sind jedoch nicht dargestellt, um bloße Wiederholungen zu vermeiden, wie ohne weiteres verständlich ist.While Figures 2, 3 and 4 determined a two-dimensional 5 shows the change in the direction of travel of the submarine a three-dimensionally determined change of direction. The change of direction 5 consists of a vertical Component and composed of a horizontal component, where the horizontal component is the course change of the submarine concerns. In the present case, a climb is combined aiming for a course change to port. This too Corresponding curves are based on those based on Figures 3a to 3e, but are not shown to avoid mere repetitions, like without is more understandable.

Zur Änderung des gerade vorhandenen gleichförmigen Bewegungszustandes des U-Bootes werden aus dem Kommandostand entsprechende Steuerkommmandos an die Bedienungsperson des Steuerstandes gegeben, um einen neuen gleichförmigen Bewegungszustand zu erreichen. Die vorstehend beschriebenen Vorgänge wiederholen sich dabei.To change the existing uniform state of motion of the submarine will be corresponding from the command post Control commands to the operator of the Steering position given to a new uniform state of motion to reach. The operations described above repeat themselves.

Gemäß Fig. 5 wird rechts oben im Anzeigefeld 20 der Monitorfläche 2 die momentane Vorausgeschwindigkeit des U-Bootes angezeigt. Die Bedienungsperson der X-Ruderanlage stellt die einzelnen Ruderblätter δ₁ bis δ₄ ein, deren augenblickliche Auslenkstellung an den Flächensymbolen 11 in Winkelgraden in den Anzeigefeldern 9 ablesbar sind. Gleichzeitig ist auch der jeweilige Sollwert des zugehörigen Ruderblattes anhand des graphischen Pfeilsymboles 12 darstellbar und ablesbar. Als Funktion der einzelnen Ruderblattstellungen wird gemäß den weiter oben erwähnten Formeln der effektive Ruderwinkel in vertikaler und in horizontaler Richtung fortlaufend errechnet und auf der Monitorfläche 2 in Verbindung mit dem ersten rechtwinkligen Koordinatensystem 6 und dem graphischen Kreissymbol 13 angezeigt. Das Symbol 13 umfaßt der besseren Ablesbarkeit halber auch gerade Linien 13a, die von dem Kreissymbol 13 zu den entsprechenden Zweigen des Koordinatensystemes führen. Diese Symbolhilfslinien 13a sind natürlich auch bei dem Symbol 13 in den Figuren 2 und 4 vorhanden, wie es aus diesen Figuren noch ausreichend klar zu erkennen ist. Man erkennt in Fig. 5, daß der effektive Ruderwinkel im unteren linken Quadranten des Koordinatensystemes 6 angezeigt wird. Zur gleichen Zeit besitzt das Boot einen momentanen, nach unten weisenden Trimmwinkel, der gemäß dem schwarzen Balken 19 dargestellt und dessen Größe an der vertikalen Skala  ablesbar ist. Hierzu gehört ebenfalls eine momentane Sinkgeschwindigkeit, die durch das schwarze Kreisflächensymbol 15 angezeigt wird. Gleichzeitig zeigt das Symbol 15 aber auch eine momentane, nach backbord wirkende Kurswinkeländerungsrate an. Gleiches gilt für die Querdriftgeschwindigkeit nach steuerbord. According to FIG. 5, the current forward speed of the submarine is shown in the top right of the display area 20 of the monitor area 2. The operator of the X rudder system adjusts the individual rudder blades δ ₁ to δ ₄ , the instantaneous deflection position of which can be read from the surface symbols 11 in angular degrees in the display fields 9. At the same time, the respective target value of the associated rudder blade can also be represented and read using the graphical arrow symbol 12. As a function of the individual rudder blade positions, the effective rudder angle in the vertical and in the horizontal direction is continuously calculated in accordance with the formulas mentioned above and displayed on the monitor surface 2 in connection with the first right-angled coordinate system 6 and the graphic circle symbol 13. For better readability, the symbol 13 also includes straight lines 13a, which lead from the circular symbol 13 to the corresponding branches of the coordinate system. These symbol auxiliary lines 13a are of course also present in the symbol 13 in FIGS. 2 and 4, as can still be seen clearly from these figures. 5 that the effective rudder angle is displayed in the lower left quadrant of the coordinate system 6. At the same time, the boat has a current, downward-facing trim angle, which is shown according to the black bar 19 and whose size can be read off the vertical scale Skala. This also includes an instantaneous sink rate, which is indicated by the black circular symbol 15. At the same time, the symbol 15 also indicates a current course angle change rate acting to port. The same applies to the lateral drift speed to starboard.

Der momentane backbordseitige Kurswinkel wird gemäß dem Anzeigefeld 17 mit -43° angegeben.The current port angle on the port side is calculated according to the Display zone 17 specified with -43 °.

Die Winkelstellung des vorderen Tiefenruders des U-Bootes wird im vorliegenden Fall durch das entsprechende Kreuzsymbol 21 auf dem oberen Ordinatenzweig des Koordinatensystemes 6 mit -15° angezeigt. Unter Beibehaltung der momentanen Ruderblattstellungen, der momentanen Propellerdrehzahl und des Trimm- und Gewichtszustandes des U-Bootes strebt das Boot auf eine gleichförmige Steiggeschwindigkeit zu, die in Fig. 5 mit dem schattierten Kreissymbol 16 dargestellt ist. Hierbei kann sich das Symbol 15 auf einem beliebigen, gestrichelt angedeuteten Weg 24 zu dem Symbol 16 bewegen.The angular position of the forward depth rudder of the submarine becomes in the present case by the corresponding cross symbol 21 the upper ordinate branch of the coordinate system 6 with -15 ° displayed. While maintaining the current rudder blade positions, the current propeller speed and the trim and Weight condition of the submarine, the boat strives for a uniform The rate of climb increases, which is shaded in FIG Circle symbol 16 is shown. Here, the symbol 15 on any path 24 indicated by dashed lines to the Move icon 16.

Die Auslenkung des vorderen Tiefenruders wird hier mit anderem Vorzeichen angegeben, als es in der Bewegungssimulation üblich ist. Damit kann für δs und δb dieselbe Zahlenachse verwendet werden. So bedeutet im Diagramm eine positive Auslenkung des vorderen Tiefenruders, daß die Ruderhinterkante nach oben gelegt ist, während eine positive Auslenkung des hinteren Tiefenruders anzeigt, daß die Ruderhinterkante nach unten gelegt ist. Oberhalb einer sogenannten kritischen Geschwindigkeit (≈ 3 kn) bedeuten damit positive Tiefenruderauslenkungen das Einleiten eines Abtauchmanövers.The deflection of the front rudder is here with something else Sign is given as is usual in motion simulation is. This means that the same numerical axis can be used for δs and δb become. So in the diagram a positive deflection of the front rudder that the rudder trailing edge is placed up is while a positive deflection of the aileron indicates that the rudder trailing edge is down. Above a so-called critical speed (≈ 3 kn) thus positive rudder deflections the initiation of a descent maneuver.

Für die Erreichung des gewünschten Bootskurses wurde ein Endwert errechnet, der als horizontales Balkensymbol 22 von entsprechender Größe zu dem linken Zweig der Skala 7b erscheint, und zwar z. B. ebenfalls in dem Zwischenraum 8 der beiden Koordinatensysteme 6 und 7. Parallel zu diesem Balkensymbol erscheint das zugehörige horizontale Balkensymbol 23 für die Darstellung der momentanen Kurswinkeländerungsrate. Man erkennt, daß diese Änderungsrate zur Zeit noch größer ist als der errechnete Endwert für das Balkensymbol 22.A final value was reached to achieve the desired boat course calculated, the corresponding as a horizontal bar symbol 22 Size to the left branch of scale 7b appears namely z. B. also in the space 8 of the two Coordinate systems 6 and 7. Parallel to this bar symbol the associated horizontal bar symbol 23 appears for the Representation of the current course angle change rate. One recognises, that this rate of change is currently greater than that calculated final value for the bar symbol 22.

Im vertikalen Zwischenraum 8 zwischen den beiden Koordinatensystemen 6 und 7 ist gemäß dem schattiert angegebenen Balkensymbol 18 der Endwert für den errechneten Trimmwinkel angegeben. Der momentane Trimmwinkel gemäß dem schwarzen Balkensymbol 19 ist zur Zeit im absoluten Wert etwa vergleichbar mit dem zugehörigen Endwert gemäß dem Symbol 18, besitzt jedoch ein entgegengesetztes Vorzeichen.In the vertical space 8 between the two coordinate systems 6 and 7 is according to the shaded bar symbol 18 the final value for the calculated trim angle. The current trim angle according to the black bar symbol 19 is currently comparable in absolute terms to the associated end value according to the symbol 18, however an opposite sign.

Wenn das U-Boot seinen in diesem Fall dreidimensional bestimmten neuen gleichförmigen Bewegungszustand erreicht hat, werden sich die Symbole 15 und 16 wie auch die Balkensymbole 18 und 19 sowie 22 und 23 decken, d. h. das Symbol 15 ist zu dem Symbol 16 gewandert und in diesem aufgegangen, und die Balkensymbole 18 und 19 sowie 22 und 23 liegen nebeneinander und haben die gleiche Länge. Dieser neue Bewegungszustand des U-Bootes wird so lange beibehalten, bis der Kommandant eine neue Fahrrichtung wünscht.If the submarine determined its three-dimensional in this case has reached a new, uniform state of movement the symbols 15 and 16 as well as the bar symbols 18 and 19 and 22 and 23 ceilings, d. H. the symbol 15 is to the symbol 16 hiked and merged into this, and the bar symbols 18 and 19 and 22 and 23 lie next to each other and have the same length. This new state of motion of the submarine is maintained until the commander changes direction wishes.

Claims (15)

1. Monitoring system for the state of travel of a submarine, said system including a display means provided with a monitor face for the rear rudder system of the submarine, which rudder system comprises rudder blades which are angularly spaced from one another, the monitor face being provided with a plurality of display panels for the rudder blades, and the instantaneous position of at least one rudder blade being graphically displayable and readable in each display panel, and from which panels are detectable the respective changes in direction of the submarine, in respect of the vertical and lateral directions, based on the selected rudder blade positions, characterised in that at least both final values, which are predetermined for achieving a uniform state of motion of the submarine, and instantaneous values, at least belonging thereto, for the set operational parameters of the submarine, which are crucial for at least one two-dimensionally determined change in the travel direction of the submarine, are simultaneously displayable and readable on the monitor face (2) of the display means, in addition to the set data relating to the rudder system.
2. Monitoring system according to claim 1, characterised in that the predetermined final values and at least the most important instantaneous values are displayable in the form of graphic symbols (13, 15, 16, 18, 19, 22, 23), and in that corresponding scales (7, 8) are associated with the symbols.
3. Monitoring system according to claim 2, characterised in that the graphic symbols for the final values (16, 18, 22) and the instantaneous values (15, 19, 23) of the same set-parameter are substantially of the same type.
4. Monitoring system according to claim 2 or 3, characterised in that some of the scales (6, 7) comprise right-angled co-ordinate systems on the monitor face (2).
5. Monitoring system according to claim 4, characterised in that, in each quadrant of the right-angled co-ordinate system (6), a display panel (9) is provided for the associated rudder blade of the rudder system, which panel is provided with a scale of deflection (10), and in that the effective vertical and lateral rudder angles, which result from the actual positions of the individual rudder blades readable in the display panels, can be displayed and read in the co-ordinate system (6), provided for these display panels (9), in conjunction with a graphic symbol (13).
6. Monitoring system according to claim 5, characterised in that each display panel (9) also includes a graphic symbol (12), which represents the selected magnitude, for setting the desired value for the associated rudder blade.
7. Monitoring system according to claim 6, characterised in that the magnitude-variable graphic symbol (12) of each display panel starts from the centre thereof, in conformity with the corresponding direction of deflection of the associated rudder blade, and passes into one direction or the opposite direction towards the edge of the display panel (9).
8. Monitoring system according to claim 4, characterised in that a right-angled co-ordinate system (7) is provided, in conjunction with magnitude-variable, graphic symbols (18, 19), for the display and reading of each final value and each instantaneous value both for the trim angle () and for the rate of change (ψ ˙) in the course angle.
9. Monitoring system according to claim 8, characterised in that the ordinate (7a) of the right-angled co-ordinate system (7) is provided for the trim angle (), and the abscissa (76) of the system is provided for the rate of change (ψ ˙) in the course angle.
10. Monitoring system according to claim 1, characterised in that a graphic symbol (21) is provided for a front depth rudder, the setting therefor being readable on the ordinate of the right-angled co-ordinate system (6) for the rear vertical rudder.
11. Monitoring system according to claim 1, characterised in that graphic symbols (15, 16) are provided for the final values and the instantaneous values of the preselected or instantaneous descending or ascending speed respectively, as well of the cross-drift speed of the submarine, said symbols being associated with an absolute vertical display or a vertical scale.
12. Monitoring system according to claim 4, characterised in that, in the case where several right-angled co-ordinate systems (6, 7) are provided on the monitor face, the ordinates and abscissas of the co-ordinate systems are disposed with a certain spacing therebetween, and in that the graphic symbols (18, 19, 22, 23) for the final values and for the instantaneous values both of the trim angle () and of the rate of change (ψ ˙) in the course angle are in the form of bar symbols and appear in the gap (8) between the ordinates and/or abscissas of the co-ordinate systems (6, 7).
13. Monitoring system according to claim 1, characterised in that at least some of the instantaneous values and/or some of the final values are digitally (14, 17, 20) displayable on the monitor face.
14. Monitoring system according to claim 13, characterised in that digital displays (14, 17, 20) are provided for the instantaneous values of diving depth, course and preliminary speed of the submarine.
15. Monitoring system according to one of claims 1 to 14, characterised in that an error regarding the trim and/or weight of the submarine, once the submarine has attained a uniform state of motion, is immediately displayable on the monitor face (2).

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