DE2517507C2 - Vorrichtung zur Positionierung eines Schwimmenden Körpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionierung eines schwimmenden Körpers über einem Fixpunkt am Grund mit Hilfe von mindestens vier zwischen im Abstand voneinander angeordneten körperfesten Angriffspunkten und entfernt von dem Körper und voneinander auf Grund angeordneten Verankerungsstellen gespannten Ankertauen, deren frei gespannte Länge mit Winden derart verlängerbar bzw. verkürzbar ist. daß mindestens die Orientierung des Körpers definiert veränderbar ist. mit einein Bewegungsgeber für die Korrekturbewegung zur Einstellung des Orientierungswinkels und der Beträge der zur Positionsveränderung erforderlichen Längenänderung gen der Taue.

Vorrichtung dieser Art dienen dazu, daß man einerseits einen bestimmten Bereich eines Arbeitsschiffes, beispielsweise einen Bohrturm, über dem Bohrloch am Grund halten, andererseits aber das Schiff trotzdem so in den Wind oder in die Strömung drehen kann, daß deren Einfluß auf die Position über den genannten Fixpunkt möglichst klein bleibt.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der US-PS 35 52 343 in Verbindung mit einem ßohrschiff bekannt, das einen zentralen, vertikalen, den Schiffsrumpf durchsetzenden Arbeitsschacht hat, durch den hindurch die Bohrung niedergebracht werden kann. An Deck des Schilfes sind in unmittelbarer Nähe des Arbeitsschachtes und symmetrisch zu dessen vertikaler Achse acht Ankerwinden angeordnet. Die von diesen ausgehenden Ankertaue, die zu entfernt angeordneten und mit etwa gleichen Winkelahständen um das Schiff herum gruppierten Verankerungsstellen führen, sind durch Führungsrohre entlang der Seitenwände des Schachts nach unten geführt und erstrecken sich erst vom Boden des Schiffes aus in radialer Richtung zu den Ankern hin. Durch geeignete Überwachung und Einstellung der Zugspannungen der von den zentralen Winden ausgehenden Ankertaue kann das durch die vertikale Achse des Schachts markierte Schiffszentrum über den Fixpunk' am Grund festgehalten werden. Am Bug des Schiffes sind symmetrisch bezüglich seiner Längsachse zwei Bugwinden angeordnet, von denen Ankertaue ausgehen, die im wesentlichen >n entgegengesetzter Richtung zu auf verschiedenen Seiten der Längsachse des Schiffes angeordneten Verankerungsstellen führen. In einer neutralen Stellung des Schiffes verlaufen die von den Bugwinden ausgehenden Ankertaue rechtwinklig zur Längsachse des Schiffes. Durch Aufwickeln des einen Ankertaus und Abwickeln des anderen Ankertaus kann das Schiff in einem Winkelbereich gedreht werden, der im wesentlichen durch die Abstände der Verankerungsstelien für die Bug-Ankertaue voneinander und von der festgehaltenen zentralen Achse des Arbeitsschachtes bestimmt ist, die mittels der zentralen Winden fixierbar ist. Wegen der genannten symmetrischen Anordnung der zentralen Winden aus der diesen zugeordneten Verankerungsstellen bezüglich der vertikalen Achse des Arbeitsschachtes führt eine Drehung des Schiffes in erster Näherung nur dazu, daß sich die Spannung in den von den zentralen Winden ausgehenden Ankertauen um etwa gleiche Beträge erhöht, so daß die zentrale Achse des Arbeitsschachtes bei einer Drehung des Schiffes praktisch in Ruhe t'.iibt Meßgeräte, die die Spannung zwischen den einzelnen Anktertauen erfassen, sind dazu vorgesehen, daß man nach oder während einer Positionsänderung die Tauspannungen auf vorgesehene Werte einstellen bzw. auf solchen halten kann. Die Auf- und Abwickeisieuerung der Winden erfolgt dabei durch eine oder mehrere Bedienungspersonen.

Die bekannte Vorrichtung hat aufgrund dieses Aufbaus zumindest die folgenden Nachteile:

Ist die Ausgangslage für eine Drehbewegung des Schiffes so, daß sich in deren Verlauf die Spannung der zentral befestigten Ankertaue vergrößert, dann muß die eine Bugwinde, die das Schiff in seine neue Orientierung »zieht« gegen eine immer stärker werdende Rückstellkraft arbeiten, was mit einer entsprechend erhöhten Spannung des aufzuwickelnden Bug-Ankertaues verbunden ist. Die Bug-Ankertaue müssen für diesen Fall

erheblich verstärkt sein, und die Bugwinden müssen auch eine entsprechend erhöhte Antriebsleistung bereitstellen. Es kann auch erforderlich sein, daß das Schiff am Bug zusätzlich mit rechwinklig zu der Längsachse wirkenden Antriebsschrauben versehen ist, damit man den möglichen Schwenkbereich des Schiffes ohne allzu große Erhöhung der Bug-Ankerspanming überhaupt voll ausnutzen kann. Solche Vorkehrungen, die bei den Investitionskosten für die bekannte Vorrichtung erheblich zu Buche schlagen, lassen sich zwar, wenigstens zum Teil, dadurch vermeiden, daß man durch schrittweises Abwickeln geeigneter Taulängen die Spannungen der zentralen Ankertaue beim Drehen des Schiffes schrittweise oder stetig verkleinert, was aber mit erhöhtem personenellem Einsatz und dementsprechend erhöhten Betriebskosten verbunden ist.

Ist andererseits die Ausgangslage des Schiffes für die Drehbewegung so. daß die Drehung zu einer Erniedri-

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Ankertauen führt, dann können die Positions-verändernden Einflüsse, deren Wirkung durch eine Drehung zumindest herabgemindert werden soll, sehr leicht zu einer Versetzung des Schiffes aus seiner Soll-Lage führen. Man ist daher insbesondere in diesem Fall praktisch gezwungen, die Tauspannungen fortgesetzt zu überwachen und nachzustellen. Zwar ist es mit der bekannten Vorrichtung im Prinzip möglich, auch reine Translationsbewegungen zu erzielen, jedoch ist die Realisierung einer solchen Bewegung im allgemeinen sehr schwierig, da sie in einzelnen der Ankertaue eine F höhung der Tauspannung auf unterschiedliche Beträge, in anderen eine Erniedrigung auf unterschiedliche Beträge und in weiteren Ankertauen gegebenenfalls zunächst eine Erhöhung oder Erniedrigung und anschließend eine Erniedrigung oder Erhöhung der Tauspannung erfordern würde, wobei diese Änderungen der Tauspannungen noch geeignet zu koordinieren wären. Man erkennt, daß die bekannte Vorrichtung gerade in dem einfach erscheinenden Fall einer geradlinigen Translationsbewegung einen besonders hohen Bedienungsaufwand erfordert, jedenfalls dann, wenn während des Positionierungsvorganges unkontrollierte Bewegungen des Schiffes weitestgehend vermieden werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne besonderen Bedienungsaufwand definierte Veränderungen der Soll-Lage eines Schiffes ermöglicht, wobei Abweichungen vom idealen Ablauf der gewünschten Korrekturbewegung (reine Translation und/oder reine Rotation) in vorgebbaren Grenzen gehalten werden sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die folgenden Merkmale gelöst:

a) Es ist ein den Bewegungsgeber 320 steuernder Positions-Korrekturart-Geber 340 vorgesehen, mit dem die gewünschte Art der Positionsändening (Dreh- oder Translationsbewegung) einstellbar ist, deren Richtung und Betrag durch die am Bewegungsgeber eingebbare Weginformation festgelegt ist

b) Es ist je Ankertau Sa-Sh ein Richtungsmeßgerät 310 vorgesehen, das den Orientierungswinkel beta des Ankertaus Sa—Sh bezüglich einer festen horizontalen Achse OS des schwimmenden Körpers 1 mißt.

c) In Verbindung mit dem Bewegungsgeber 320 ist ein Komparator 330 vorgesehen, der einen vom Bewegungsgeber 320 ausgegebenen, von einer schiffsfesten Bezugsachse OS ausgezählten Bewegungswinkel «, der die Richtung bzw. Orientierung der Korrekturbewegung markiert, mit den mittels der Richtungsmeßgeräte 310 ermittelten Orientierungswinkeln ß_n vergleicht und als Eingangssignale für eine Steuerungsvorrichtung 350, die das Auf- und Abwickeln der Ankertaue Sa-Sh steuert, für die Differenzwinkel γη = βη — Λ charakteristische Ausgangsimpulse erzeugt.

d) Die Steuerungsvorrichtung 350 umfaßt einen Einheitslängen- und Einheitsdrehwinkelgeber, der in aufeinander folgenden Positionierungszyklen die schrittweise Verkürzung bzw. Verlängerung der Ankertaue Sa-Sh um charakteristische Einheitslängen steuert, die im Falle der Parallelbewegung

uüTCn uic iJc7.icNÜi*ig

Λ l„ = I₁, ■ I cos >·„ I

bestimmt sind, worin I₁, eine vorgebbare Einheitslänge und

y„ = Ji_n - α

der für jedes Ankertau Sa-Sh gesondert ermittelte Differenzwinkel zwischen seinem Orientierungswinkel ß„ und dem in gleichem Sinne von der Bezugsgeraden OS aus gezählten Bewegungswinkel λ ist und die im Falle einer Drehbewegung durch die Beziehung &L„ = do\cos γ_η\ bestimmt sind, die mit ck=sROo, worin R jeweils der Abstand zwischen dem Zentrum O der Drehbewegung und dem jeweiligen Angriffspunkt CI- C 4 des Ankerpaars (8a, ... 8Λ) und Oo ein vorgebbarer kleiner Einheitsdrehwinkel ist, der mit dem Gesamtdrehwinkel θ gemäß der Beziehung θ — η ■ Oo verknüpft ist, wenn Λ/die Anzahl der Positionierungszyklen ist, wobei γ_η zwischen in den Angriffspunkten Ci-C4 auf die Verbindungsgeraden OCI bis OC 4 errichteten Normalen und den Taurichtungen gezählte Differenzwinkel sind, die im Falle einer Drehbewegung des Körpers im Uhrzeigersinn von demjenigen normalen Ast, der im Gegenuhrzeigersinn gezählt den 90°-Winkelabstand von der Verbindungsgeraden OCl- OC4 hat, im Gegenuhrzeigersinn gezählt sind, und im Falle einer Drehung des Körpers 1 im Gegenuhrzeigersinn von demjenigen normalen Ast der im Uhrzeigersinn gesehen den 90°-Winkelabstand von der Bezugsgeraden OC1 — OC4 hat, im Uhrzeigersinn gezählt sind, und wobei die Steuerungsvorrichtung 350 ein Signal zum Aufwickeln des jeweiligen Ankertaus dann erzeugt wenn der Betrag des Differenzwinkels γ_π kleiner als 90° ist und ein Signal zum Abwickeln des Ankertaus dann, wenn der Betrag des Differenzwinkels zwischen 90° und 270° Hegt

Die erfindungsgemäße Vorrichtung vermittelt aufgrund dieses Aufbaus zumindest die folgenden Vorteile:

Ist durch Eingabe eines bestimmten Drehwinkels und/oder der Richtung und des Betrages einer Transiationsbewegung die neue Soll-Lage, in die das Schiff manövriert werden soll, vorgegeben, so werden die durch Einnahme dieser Soll-Lage erforderlichen

Auf- und Abwickelvorgänge der einzelnen Winden automalisch gesteuert.

Der Bedienungsaufwand ist damit im wesentlichen auf die Einstellung der Soll-Lage reduziert. Die durch die erfindiingsgemäße Vorrichtung vermittelten Modifi- > zierungen der Einheitslängen, die von den einzelnen Winden pro Positionierungszyklus auf- oder abgewikkelt werden, "ind so aufeinander abgestimmt, daß man im Rahmen eines durch die vorgebbare Schrittweite der Positionierung bedingten unvermeidlichen Fehlers eine in optimale Annäherung des tatsächlichen Bewegungsablaufes an den idealen Fall einer exaktgeradlinigen Translationsbewegung oder einer glatt-bogenförmigen Drehbewegung erzielt. Dadurch ist es, um die Achse festzuhalten, um die sich das Schiff bei einer ι -, Drehbewegung dreht, nicht erforderlich, daß eine Anzahl von Winden in unmittelbarer Nähe der Drehachse und symmetrisch um diese gruppiert ist, vielmehr läßt sich eine Drehbewegung um eine in sehr guter Näherung feststehende Achse auch mit Hilfe von _>u Winden erzielen, die in sehr großem Abstand von der Drehachse beispielsweise in den Ecken eines zur Längsund Querachse des Schiffes symmetrischen Rechteckes angeordnet sind.

Zwar ist in Verbindung mit einer automatisch i-, arbeitenden Vorrichtung zur Positionskorrektur eines Schiffes eine entsprechende Anordnung der Winden sowie die Verwendung eines !Comparators, der aus dem Vergleich von für die Momentanlage des Schiffes charakteristischen Parametern mit den entsprechenden, jo für seine Soll-Lage charakteristischen Parametern Positionskorrektur-Signale erzeugt, aus der US-PS 34 22 783 bereits bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung handelt es sich jedoch nicht um eine solche, mit der die Soll-Lage eines Schiffes zur günstigsten y, Anpassung an die herrschenden Wind- und/oder Strömungsverhältnisse um größere Strecken- oder Winkelbeträge gezielt veränderbar ist, sondern um eine Vorrichtung, mit der gegen die Wirkung von Wind und/oder Strömung eine bestimmte Soll-Lage automatisch aufrechterhalten wird, wobei die bekannte Vorrichtung auch so ausgebildet ist, daß schon geringfügige Abweichungen von der Soll-Lage durch Kompensatorische Korrekturbewegungen wieder ausgeglichen werden, so daß die Hübe der Korrekturbewegungen sehr klein bleiben, wie es dem Zweck der bekannten Vorrichtung entspricht. Bei der bekannten Vorrichtung wird als Information über die Momentanlage des Schiffes zum einen seine Orientierung ausgenut/.i. die iiiiiiols fines Kcrnpssscs bcsti.T.mt v.".rd und ;o zum anderen die karthesischen Koordinaten eines schiffsfesten Punktes, beispielsweise des Schwerpunkts. Die Lage dieses Punkts wird mit Hilfe eines Neigungsmeßgerätes bestimmt, das in zwei zueinander rechtwinkligen Ebenen die Projektionen der Neigungen eines zwischen einem schiffsfesten und einem ortsfesten Bezugspunkt (Verankerungspunkt) gespannten Drahtes erfaßt, oder mit Hilfe von Messungen der Laufzeiten akustischer Signale zwischen dem Schiff und entfernt angeordneten Empfängern, deren Koordinaten bekannt sind. Solche Informationen über die Momentanlage des Schiffes sind aber, unabhängig davon, wie sie gewonnen werden, nur dafür ausreichend, Anfangs- und Endpunkt einer Korrekturbewegungsbahn zu markieren und darüberhinaus noch zu entscheiden, ob zusätzlich zu 6-einer Translation auch noch eine Drehbewegung um einen bestimmten Winkel erforderlich ist, nicht aber auch dafür, das Zusammenspiel der Ankerwinden so koordiniert zu steuern, daß die Korrektur entlang einer optimalen Bet/egungsbahn verläuft. Die bekannte Vorrichtung wäre daher auch dann nicht zu demselben Zweck verwendbar wie die erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn ihr Comparator zur Vorgabe einer erheblich von einer vorherigen Soll-Lage abweichenden neuen Soll-Lage einsetzbar wäre.

Weiter ist aus der US-PS 31 87 740 eine Vorrichtung zur dynamischen Verankerung eines Schiffes bekannt, bei der in analoger Weise wie bei der Vorrichtung nach der US-PS 34 22 873 die Momentanlage eines Schiffes bestimmt wird und mittels eines die Momentanlage mit der Soll-Lage vergleichenden Comparators Steuer-Signale für eine Korrekturbewegung erzeugt werden. Das Schiff ist jedoch nur an einer einzigen Stelle verankert und die Korrekturbewegungen werden mit Hilfe am Schiff vorgesehener Antriebsaggregate erzielt, deren Wirkrichtung beliebig variierbar ist. Wesentliche Nachteile einer solchen dynamischen Verankerungsvorrichtung sind jedoch darin zu sehen, daß zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Soll-Lage, auch dann, wenn diese nicht korrigiert zu werden braucht, stets eine bestimmte Mindest-Steuerenergie erforderlich ist, damit die für die Einhaltung der Soll-Lage erforderliche Spannung des einzigen Ankertaus aufrechterhalten bleibt, und daß die Steuer-Antriebsaggregate verhältnismäßig komplizierte und teuere Einrichtungen sind. Solche dynamischen Verankerungsvorrichtungen sind daher allenfalls in speziellen Fällen rentabel einsetzbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat demgegenüber den Vorteil, daß sie, solange keine positionsverändernden Einflüsse auf das Schiff einwirken, keinerlei Steuerenergie benötigt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein beispielsweises typisches Arbeitsschiff, auf das das Positions-Korrektursystem dieser Erfindung anwendbar ist,

F i g. 2 eine teilweise abgebrochene Seitenansicht des Arbeitsschiffes nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm, mit dem die Zusammenhänge zwischen dem Arbeitsschiff und den Winkeln der Ankertaue relativ zum Schiff erläutert wird.

F i g. 4 ein Blockdiagramm, welches die Grundelemente des Systems zur Korrektur der Position eines schwimmenden Körpers zeigt,

F i g. 5 eine Darstellung, weiche die Winkelbeziehung Her jeweiligen Ankertaue zeigt, welche Winkeldifferenzen der Differenz der Tauwinkel und des Drehwinkels des schwimmenden Körpers entspricht, wenn man eine Parallelbewegung durchführen will,

F i g. 6 und 7 Darstellungen, welche Winkeldifferenzen jeweiliger Ankertaue zeigen, welche der Differenz zwischen den Winkeln der Taue und dem Winkel der Bewegung der Ecken von Bezugspunkten entsprechen, falls der schwimmende Körper im Gegenuhrzeigersinn und im Uhrzeigersinn jeweils bewegt wird,

F i g. 8 eine Darstellung, anhand der der Zusammenhang zwischen der Betätigung der jeweiligen Taue und deren Winkeldifferenzen gezeigt wird,

Fig.9 ein Diagramm, welches klar macht, daß die gesamte Bewegungsstrecke oder der Hub gleich einem ganzen Vielfachen der Entfernung einer Bewegungseinheit ist, wenn die Parallelbewegung siaüfindei,

Fig. 1OA und Fig. 1OB Darstellungen, welche klarmachen, daß das Produkt der gesamten Bevegungsent-

fernung und des Cosinus der Winkeldifferenz gleich der erwünschten Verlängerung und Verkürzung der Taue ist,

F i g. 11 ein Schaubild, welche die erforderliche Abwickellänge oder Aufwickellänge des Taiüs für die gesamte Bewegungsstrecke und die Strecke einer Bewegungseinheit zeigt,

Fig. 12 eine Darstellung, welche klarmacht, daß der gesamte Schwoj-Winkel gleich einem ganzen Vielfachen einer Schwoj-Winkel-Einheit ist, wenn Schwoj-Bewegungen durchgeführt werden,

Fig. 13 eine Darstellung, welche die Wegstrecken eines Eck-Bezugspunktes im Hinblick auf eine Schwoj-Winkel-Einheit zeigt,

Fig. HA und Fig. I4B Schaubilder, welche die erforderliche Abwickel- oder Aufwickellänge des Taues für die Wegstrecke eines Eckbezugspunktes zeigt,

Fig. 15 ein Diagramm der Verbindungen verschiedener Elemente, mit denen man Werte ermitteln kann, die proportional üur Winkeldifferenz zwischen 2 Tauen und dem Cosinn des Differenzwinkels im Hinblick auf einen Eck-Bezugspuniu ist, für den Fall, daß Parallclbcwcgungen durchgeführt werden,

Fig. 16A zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Winkelermittlung.

Fig. 16 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 16A,

Fig. 17 und 18 Darstellungen, welche die Verbindung zwischen den wesentlichen Elementen der Vorrichtung zur Steuerung der Tauabwickiung und Tauaufwicklung einerseits, den Winschen-Vorrichtungen und schließlich eines Teils der Informationseingabe zeigen.

Fig. 17A zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Widerstandspotentiometers,

Fig. 19 eine Darstellung, anhand derer die Wirkungsweise einer Einstellvorrichtung für den Fall eines Schwoij-Manövers gezeigt wird, wobei unterschiedliche Vorrichtungen dazu verwendet werden, die sich bewegenden Eckwinkel von vier Eck-Bezugspunkten einzustellen für den Fall, daß eine Schwoj- oder Drehbewegung in Uhrzeigerrichtung stattfindet.

F i g. 20 ein Schaltbild, anhand dessen klargemacht wird, daß die Winkelmäßige Bewegung der Eck-Bezugspunkte im Falle einer Drehbewegung im Uhrzeigersinn stets einen bestimmten Wert in bezug auf eine Bezugsgerade hat,

Fig. 21 eine Verbindung angebende Darstellung, anhand der erklärt wird, wie die Vorrichtung zum Erfassen des Tau-Orientierungswinkels während einer Drehbewegung und die Vorrichtung zum Erfassen der Deviation arbeitet, herner zeigt diese Figur verschiedene Vorrichtungen, mit denen man die Winkeldifferenz zwischen zwei Tauen und einem Wert proportional zum Cosinus der Winke!differenz erfassen kann, falls eine Drehung im Uhrzeigersinn stattfindet wobei ein Eckpunkt beispielsweise herausgegriffen wird,

Fig.22 eine Draufsicht, welche Einzelheiten eines beispielsweise Potentiometers zeigt,

Fig.23 eine Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 16Aundl6B.

Im allgemeinen kann ein auf See schwimmender Körper (nachfolgend als Arbeitsschiff mit ebener Arbeitsfläche bezeichnet) in Längsrichtungen und Querrichtungen (nachfolgend Parallelbewegungen genannt) in jede gewünschte Position gebracht werden oder kann über jede beliebige Winkeistrecke gedreht werden (Schwojen), indem man eine Mehrzahl von Ankertauen verlängert oder verkürzt, die mit dem Schiff

verbunden sind. Eine Bedingung für die Minimalisierung der Anzahl solcher Ankertaue ist wie folgt, ausgenommen gewisse Spezialfälle: Man wählt z. B. drei Punkte, welche den Ecken eines Dreiecks auf dem Schiff entsprechen als Bezugspunkte, an denen die Taue jeweils festgebunden sind, und von jedem Bezugspunkt läßt man zwei Taue ausgehen, so daß insgesamt sechs Taue verwendet werden. Bei einer solchen Anordnung wird die Strecke, durch die sich das Schiff winkelmäßi~ oder durch Parallelbewegungen bewegen kann, durch die Position der Bezugspunkte auf dem Schiff beschränkt sowie durch die Position der stationären Ankerpunkte an den anderen Enden der Taue. Man kann die Parallelbewegungsstrecke und Winkelstrecke der Bewegung des Schiffes vergrößern, indem man die Anzahl der Bezugspunkte auf vier oder mehr erhöht oder indem man die Anzahl der jenigen Taue auf drei oder mehr erhöht, die sich von einem Punkt nahe jedem Bezugspunkt erstrecken, wobei die Zugspannung in jedem Tau verringert werden kann. Wenn die Anzahl der Bezugspunkte auf vier oder mehr als vier erhöht wird, dann ist es nicht notwendig, zwei Taue an jedem Bezugspunkt festzubinden. Selbst wenn nur ein Tau mit gewissen Bezugspunkten verbunden ist, kann man über eine beschränkte Strecke Parallelbewegungen und Drehbewegungen durchführen. Ferner sei darauf hingewiesen, daß es nicht immer notwendig ist, die Bezugspunkte in d™n Ecken eines Dreiecks zu befestigen, und daß man die Bezugspunkte auch in den Ecken irgendeines Vielecks vorsehen kann. Aus diesen Gründen kann die Form des Arbeitsschiffes dreieckig, vieleckig, kreisförmig oder irgend eine andere Gestalt haben, gesehen in der Draufsicht.

Im folgenden Ausführungsbeispiel wird von einem rechteckiger Arbeitsschiff ausgegangen, dessen Seitenwände mehrere zig Meter lang sind und das zwei Taue mit einer Länge von etwa 100 bis 500 Meter hat. welche mit jeiicm Eck des Rechtecks verbunden sind, damit man Parallelbewegungen der Größenanordnung von mehreren Dezimetern bis zu mehreren zig Metern durchführen kann oder Schwenkbevegungcn relativ kleiner Winkel von einigen Winkeigraden bis einigen Zig-Winkelgraden durchführen kann. Ferner wird angestrebt, den Positionsfehler kleiner als JO cm zu machen, wenn das Schiff um etwa 10 Meter oder durch zehn Winkelgrade hindurch bewegt wird.

Die Anker am anderen Ende der jeweiligen Ankertaue liegen auf dem Seegrund Test, so daß die Ankerpositionen sich nicht ändern. Die Länge eines Taues wird von Hand oder automatisch verändert, damit die jeweiligen Taue unter der geeigneten Spannung stehen, wenn das Arbeitsschiff stationär gehalten wird. Die Taue werden also nicht entspannt. Vor und nach einer Bewegung sollte die Art der Aufhängung jedes Taues im wesentlichen gleich sein. Wenn eine Ankerwinde Tau ausgibt oder Ankertau aufrollt, dann hat die Längenänderung des Taus eine Änderung der Länge der eingetauchten Taustrecke zur Folge.

Damit man das dargestellte Ausfühnungsbeispie! besser versteht, wird auf folgende Dinge hingewiesen:

Acht Taue mit der erwünschten Länge erstrecken sich in die erwünschten Richtungen.

2. Jede Ankerwinde wird von einem Ölmotor angetrieben. Die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und das Stopper, werden durch elektromagnetische Ventile gesteuert, die in der ÖWruckleituntr liefen

3. Um bei sich bewegendem Schiff dH Taulange zu verkürzen, sollte die Winde so weit als möglich längs einer Arbeitskurve durch einen Punkt maximalen Drehmoments und kleinster Geschwindigkeit gefahren werden.

4. Die abgewickelten und aufgewickelten Taulängen werden für jede Winde vorherbestimmt und die Trommel der Winde wird gedreht, um die entsprechenden Längen herzugeben. Die notwendige Länge für das Abwickeln oder Aufwickeln des Taues ist etwa proportional zum Produkt des Hubs des Bezugspunkts auf dem Schiff, welcher durch die Parallel- oder Schwenkbewegung des Schiffes verursacht wird und dem Cosinus der Winkeldifferenz. Unter Winkeldifferenz versteht man hier die Differenz zwischen dem Richtungswinkel des Taus im Bezugspunkt auf dem Schiff und dem Bewegungswinkel des Schiffs. Dies wird später genauer beschrieben.

5. Von einem Eingangspotentiometer leitet man eine Spannung ab, die proportional zum Cosinus des Differenzwinkels ist

6. Von einem Ausgangspotentiometer leitet man eine Spannung ab, die proportional zur abgewickelten oder aufgewickelten Taulänge ist

7. Die Einstellung der Position wird Schritt um Schritt durchgeführt Während eines Zyklus wird um eine Bewegungseinheit bewegt (im Fall der Parallelbewegung eine Entfernungseinheit, im Fall der Schwenkbewegung eine Schwenkwinkeleinheit).

Dieser Zyklus wird /V-mal wiederholt

8. Die Schaitungsparameter sind so voreingestellt, daß wenn die Trommel der Winde sich dreht, um die Taulänge zu ändern, die Spannung am Ausgangspotentiometer sich ändert und so, daß wenn die Trommel sich dreht, um die Taulänge um einen bestimmten Betrag zu ändern, die Spannung vom Ausgangspotentiometer gleich derjenigen vom Eingangspotentiometer wird, so daß die Winde angehalten wird.

9. Die Länge eines Arbeitszyklus wird bestimmt, indem man solche Faktoren berücksichtigt, wie z. B. das Arbeitsende für alle Winden und die Zeitspanne, in der der Übergangszustand des freilaufenden Schiffes und das Spannen der Taue beendet ist, d. h., wenn das Schiff und das Tau wieder im stabilen Zustand sind.

10. Während der Messung und Steuerung wird der Winkel über Selsyn-Motore an eine Zentralstelle gesandt

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben:

F i g. 1 und 2 zeigen die Draufsicht und die Seitenansicht eines die Erfindung verkörpernden Arbeitsschiffes. Das Schiff 1 ist als Doppelrumpfschiff mit zwei Rümpfen 2a und 2b ausgeführt Winden-Paare 3a bis 3Λ sind jeweils an den Ecken des Schiffes vorgesehen. Füße 4 sind an den jeweiligen Ecken in den Seegrund eingerammt. Auf den Rümpfen 2a und 2b sind Schienen 5 montiert auf denen ein Wagen 7 laufen kann. Zwei Ankertaue 8 (nachfolgend durch 8a bis Bh bezeichnet) erstrecken sich in den gewünschten Richtungen von jeder Ecke aus.

Wie die Ankertaue 8 und das Arbeitsschiff zusammenarbeiten, wird nun anhand von F i g. 3 beschrieben, gemäß der sich von den jeweiligen Ecken aus erstreckenden Ankertaue durch Bezugszeichen 8a bis 8Λ und entsprechende Ankerpunkte durch Pl bis PS bezeichnet sind. Ci bis CA entspricht den oben erwähnten Bezugspunkten und werden in diesem

-·, Beispiel Eckbezugspunkte genannt Diese befinden sich in den Ecken des Rechtecks und entsprechend ungefähr den Punkten, von denen die Ankertaue 8a bis 8Λ ausgehen. Das Schiffszentrum wird durch O angegeben und eine Gerade geht durch das Zentrum O und

ι ο erstreckt sich bis nach S nach Steuerbord. Damit ist definiert, daß jede Gerade parallel zur Gerade 05, weiche sich nach Steuerbord erstreckt die Bezugsgerade für den Winkel ist ßi bis ß% stellen die Orientierungswinkel der jeweiligen Ankertaue 8a bis 8Λ im Hinblick

π auf die Bezugsgeraden dar. Die Winkel werden bei Gegenuhrzeigersinnläufiger Drehung positiv gezählt und negativ bei Drehungen im Uhrzeigersinn.

Der Steuerraum 9 enthält verschiedene Steuerpaneele für verschiedene Teile des Schiffes. Wahlweise kann der Steuerraum 9 auch auf dem Wagen 7 montiert werden. Ferner kann der Steuerraum 3 in eine Anzahl kleinerer Räume aufgeteilt werden, die an geeigneten Stellen vorgesehen werden und die geeigneten Steuerpaneele haben.

Fig.4 zeigt ein Blockdiagramm des Grundaufbaus eines Positions-Korrektursystems 300. Es umfaßt einen Detektor 310, mit dem man den Orientierungswinkel des Taus erfassen kann, das sich von jeder Ecke des Arbeitsschiffes nach F i g. 1 aus erstreckt Ferner ist als

jo Bewegungsgeber 320 eine Informationseingabe vorgesehen, in die von Hand eine Information eingebeben werden kann, mit der eine Parallelbewegung oder eine Drehbewegung zwecks Korrektur der Position des Arbeitsschiffes eingegeben werden kann. In diesem Beispiel werden bei der Durchführung einer Parallelbewegung der Orientierungswinkel und der Hub als Information verwendet, während bei Drehbewegungen die Richtung und der Drehwinkel als Information verwendet werden. Das Positions-Korrektursystem 300 umfaßt weiter einen Komparator 330, der das Ausgangssignal des Tauorientierungswinkel-Detektors 310 mit dem Ausgangssignai des Bewegungsgebers 320 vergleicht um hieraus die Differenz zu bilden und den Komparator zu betätigen. In diesem Fall wird die Deviation als ein Signal abgeleitet, welches zum Cosinus des Deviationswinkel proportional ist Ferner ist ein Positions-Korrektionsart-Anzeiger 340 vorgesehen, der so arbeitet, daß er bestimmt, ob der Typ zur Korrektur der Position des Arbeitsschiffes ein Parallelbewegungsso typ oder ein Drehtyp ist Damit wird der Schaltungsaufbau des Bewegungsgebers 320 beeinflußt Ferner ist eine Steuervorrichtung 350 vorgesehen, mit der man die auf- oder abgewickelte Länge des Taus steuern kann. Auch ist eine Winde vorgesehen, die auf das Ausgangssignal der Steuervorrichtun 350 anspricht und Tau auf- oder abwickelt Die Steuervorrichtung 350 schickt ein Signal an die Winde 360 und zwar entsprechend dem den Hub betreffenden Signal, welches von dem Bewegungsgeber 320 ausgesandt

bo wurde, so daß das Ankertau um eine Längeneinheit auf- oder abgespult wird. Die Arbeit der Steuervorrichtung 350 ist beendet, wenn das Ausgangssignal aus dem .Komparator 330 und ein von der Winde ausgesandtes Signal gleich ist, welch letzteres die Länge der tatsächlich aufgewickelten oder abgewickelten Ankertaulänge entspricht. Bei diesem Beispiel wird ein Potentiometer dazu benutzt, die Übereinstimmung festzustellen.

Die Winde 360 umfaßt in Wirklichkeit eine Vielzahl von Winden, die an jeder Ecke des Arbeitsschiffes vorgesehen sind.

Aufgrund dieser Konstruktion verringert oder vergrößert die Steuervorrichtung 350 schrittweise die Länge jedes Ankertaus bis eine Positionskorrektur eingetreten ist, die dem Aüsgangssignal der Informationseingabe 320 entspricht Wenn der eine Längeneinheit betreffende Steuervorgang abgeschlossen ist und nachdem sich das Ankertau stabilisiert hat, wird der Steuervorgang für die nächste Längeneinheit angegangen. Auf diese Weise wird das Arbeitsschiff in die neue Position gemäß der Information der Informationseingabe 320 gebracht.

Verschiedene Parameter, welche dazu verwendet werden, eine Parallelbewegung des wie oben beschrieben verankerten Arbeitsschiffes durchzuführen, werden wie folgt ausgewählt: Für den Fall der Parallbewegung des Arbeitsschiffes verwendet man Parameter, wie sie in Fig.5 gezeigt sind. Hierin bedeutet α den Orientierungswinkel des Arbeitsschiffes nach der Parallelbewegung, i/den Hub oder die Bewegungslänge y\ bis ya die Differenzwinkel der jeweiligen Ankertaue. γ_η (n= 1, 2, ... 8) zeigt die Differentialwinkel für eine Schwenkbewegung.

Fig.6 und 7 zeigen einmal die Parameter für Drehbewegungen im Uhrzeigersinn und Drehbewegungen im Gegenuhrzeigersinn, worin «ι bis α* die Orientierungswinkel der jeweiligen Eckbezugspunkte C1 bis C 4 im Hinblick auf die Bezugsgerade darstellen, wenn eine Drehung im Uhrzeigersinn (oder Gegenuhrzeigersinn) gemacht werden muß.

Im Falle einer Drehbewegung im Uhrzeigersinn, wie dies la Fig.6 oder Fig.20 gezeigt ist, liegen die Orientierungswinkel in Richtung der Senkrechten auf der rechten Seite der gestrichelten Geraden OCl bis OC4, die jeweils durch den Mittelpunkt Null des Schiffes laufen. Im Falle einer Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn zeigen die Orientierungswinkel in einer Richtung von 180° abweichend von denjenigen der uhrzeigersinnigen Drehbewegung.

Um die Beschreibung zu vereinfachen, werden die gleichen Symbole α und γ in den F i g. 5,6 und 7 sowohl für die Parallelbewegung als auch die Drehbewegung verwendet.

Unter den obigen Voraussetzungen werden nun die Bedingungen für das Abspulen und Aufspulen von 8 Tauen für Parallelbewegungen und Drehbewegungen betrachtet Ob die Taue aufgewickelt oder abgewickelt werden oder ob sie weder auf- noch abgewickelt werden, wird bestimmt gemäß den Werten der Differenzwinkel y„{n = 12 ■■■ 8).

Insbesondere gilt gemäß F i g. 8

1. Falls der Differenzwinkel y„ ein spitzer Winkel ist und die Beziehung gilt -90° kleiner y„ kleiner 90°, wird das Tau aufgewickelt.

2. Wenn der Differenzwinkel y„ ein stumpfer Winkel gemäß der Beziehung 90° kleiner y„ kleiner 270° ist, dann wird das Tau abgewickelt.

3. Sofern y„ gleich ±90° ist, wird das Tau weder aufnoch abgewickelt Soll eine Parallelbewegung ausgeführt werden, dann sollten mindestens zwei der Differenzwinkel unter denen die Taue aufgewickelt werden, ein spitzer Winkel sein.

Falls die ganze Strecke der Bewegung oder der Hub durch »d« angegeben wird, wie dies F i g. 9 zeigt, so wird das Schiff schrittweise über eine Vielzahl von Einheits

entfernungen ^ bewegt Damit durchläuft das Schiff den Hub (/indem es Λ/mal den Weg der Einheitsentfemung k macht, das heißt, d= Nx k macht

Gemäß Fig. to kann die abgewickelte Länge DAl_n des Taus, die für den Hub d benötigt wird, ungefähr ausgedrückt werden durch Al_n= d[cos y„\. Indem in Fig. 1OA gezeigten Fall ist γ ein spitzer Winkel, was bedeutet, daß das Tau aufgewickelt werden sollte, damit das Arbeitsschiff bewegt werden kann. Für den Fall der Drehbewegung wird in der gleichen Weise das Schiff Schritt für Schritt durch einen kleinen Winkel θ₀ oder eine kleine Entfernung Al_n bewegt, um eine gleichförmigere Drehbewegung zu erhalten, statt das Schiff durch den ganzen Drehwinkel auf einmal zu fahren. Dabei ist auch hier eine bestimmte Ruhepause zwischen den Schritten vorgesehen, wodurch der mögliche Unterschied zwischen denjenigen Augenblicken verkleinert werden kann, zu denen das Aufwickeln oder Auwickeln der acht Taue vollendet ist

Da die Trägheit eines Schiffes groß ist, kann man das freie Treiben des Schiffs verringern, indem man nach jeder Parallelbewegung oder jeder Drehbewegung das Schiff fast oder ganz zum Stillstand bringt, statt das Schiff durch die ganze Strecke zu bewegen. Dabei ist die Minimumdistanz in diesen Werten eingeschlossen.

Für den Fall des Drehens ist der gesamte Drehwinkel des Schiffes mit Θ. Das Steuersystem ist so ausgelegt daß man den gesamten Drehwinkel θ erreicht indem man /V-mal die Operation für den kleineren Einheitsdrehwinkel θο ausführt F i g. 12 zeigt diesen Zusammenhang.

Wenn ein Arbeitsschiff durch einen Einheitswinkel hindurchbewegt, dann ist die Bewegungsstrecke d₀ der jeweiligen Bezugspunkte CI bis C4 an den entsprechenden Ecken ungefähr durch eine Gleichung ab=/? ■ θο angegeben, wie dies Fig. 13 zeigt. Dabei ist angenommen, daß OCs= R ist (Oi stellt irgendeinen der Bezugspunkte dar). Wenn man in jedem Zyklus Einheitsdrehwinkel Φο durchführt dann kann die benötigte Abwicklung oder Aufwicklung Al_n (n= 1,2,... 8) der jeweiligen Taue ungefähr durch die Gleichung Al_n=do\co$y„\ gegeben werden, wie dies Fig. 14 zeigt. Im Falle der Fi g. 14A ist y„ ein Spitzer Winkel, so daß man Tau für den Drehvorgang aufwickeln muß, während im Falle der Fig. 14B der Winkel y„ ein stumpfer Winkel ist, so daß es notwendig ist, Tau abzuwickeln. In der soeben beschriebenen Gleichung ändert sich die Größe des Differenzwinkels y„ nur wenig während eines Einheitsdrehwinkels. Daher verändert sich auch die zum |cos y_n\ proportionale Spannung des Eingangspotentiometers ebenfalls nur wenig. Die Spannung des Ausgangspotentiometers ist jedoch 0 am Beginn der Windentrommeldrehung und erhöht sich im wesentlichen proportional mit der Drehung der Trommel. Da diese Änderungsgeschwindigkeit größer ist als die Änderungsgeschwindigkeit der Spannung des Hingabepotentiometers, erreicht die Spannung des Ausgangspotentiometers immer einen Wert, der gleich der Spannung des Eingangspotentiometers ist, so lange die Windentrommel sich fortwährend in der gleichen Richtung dreht. Es sei hingewiesen, daß die Länge des Abwickeins oder Aufwickeins des Taus durch db|cos y„| angegeben, wobei y„ den Wert des Drehwinkels am letzten Punkt des Drehens angibt. Innerhalb eines Einheitsdrehwinkels kann man y„ im wesentlichen als konstant ansehen.

Die Vorteile des schrittweisen Bewegens in Einheitsbewegungen sind folgende:

1. Ob das Arbeitsschiff nur um einen Einheitsweg ob oder längs des gesamten Wegs t/bewegt wird und ob das Schiff nur um einen Einheitswinkel oder um den gesamten Drehwinkel gedreht wird, so ist doch stets die abzuwickelnde oder aufzuwickelnde Länge der acht Ankertaue in den jeweiligen Fällen verschieden. Wenn man nun annimmt, daß die Drehgeschwindigkeiten der unterschiedlichen Windentrommeln im wesentlichen die gleichen sind, dann wird das Abwickeln oder Aufwickeln einiger dieser acht Taue schneller beendet sein als bei anderen. Aus diesen Gründen ist es schwierig, auf stetige Weise Parallelbewegungen oder Drehbewegungen durchzuführen, und es ist unausweichlich, daß im Falle der Parallelbewegung sich kleine Drehbewegungen oder Zick-Zack-Bewegungen überlagern. Für den Fall von Drehbewegungen erfolgt die Bewegung intermittierend oder die Mitte des Schiffs bewegt sich wenig. Nach diesen unregelmäßigen Bewegungen wird das Schiff schlußendlich in die gewünschte Position gebracht Während solcher Operationen entstehen in den acht Ankertauen oft stoßartige unerwünschte Spannungen. Um dieser Schwierigkeit aus dem Weg zu gehen wird im Falle der Parallelbewegung das Schiff schrittweise durch eine Vielzahl von Einheitswegen k bewegt, statt es auf einmal längs des ganzen Weges zu bewegen. Dabei liegt eine bestimmte Zeitpause zwischen den Schritten, um die Differenz so klein wie möglich zu halten, die zwischen denjenigen Augenblicken liegt, zu denen das Aufwickeln oder Abwickeln der acht Taue vollendet wird. Solches schrittweises Arbeiten sichert eine gleichförmige Parallelbewegung.

2. Für den Fall der Parallt.bewegung muß die gesamte Wegstrecke d nicht unbedingt konstant sein, sondern kann durch eine angenäherte Wegstrecke ersetzt werden, indem man die Bewegung über die Einheitsentfernung h insgesamt /V-mal wiederholt, wobei N eine ganze Zahl ist In diesem Falle kann die erwünschte Länge der Abwicklung oder Aufspulung des Taus in einem Zyklus erhalten werden, indem man nur den Wert h\cos γ_η\ steuert, der notwendig ist für die Bewegung des konstanten Werts h.

Gleichfalls ist es für den Fall der Drehbewegung nicht immer notwendig, daß der gesamte Drehwinkel θ ein bestimmter Wert ist. Vielmehr kann man ihn schaffen, indem man die Drehbewegung um den Einheitsdrehwinkel insgesamt A/-maI wiederholt, wobei A/die ganze Zahl ist. In diesem Fall kann das Aufwickeln oder Abwickeln des Taus in einem Zyklus ermittelt werden, indem man nur den Wert OL_n= dfcos y„| steuert, der notwendig für das Drehen des konstanten Werts θο ist. Entsprechend kann die Verarbeitung des Wertes N durch einen normalen Zähler durchgeführt werden, wodurch das ganze Steuersystem vereinfacht wird. Um die Einheitsentfernung k, bei jedem Zyklus der Parallelbewegung zu schaffen, gilt für den Fall der erwünschten Aufwickeloder Abwickelstrecke jedes Taus ΔΙ_Π (η= 1,2,... 8) die Gleichung

OL_n = η ■ ΔΙ_η
Der Wert von y„ in der Gleichung

verändert sich leicht während der Bewegung über die Einheitsentfernung k hinweg, so daß die Spannung des Eingabepotentiometers, die proportional zu |cos y„\ ist, ebenfalls kontinuierlich ein wenig verändert wird. Der absolute Wert der Spannung des Ausgangspotentiometers ist jedoch beim Beginn der Drehung der Windentrommel gleich Null und erhöht sich im wesentlichen proportional zum Drehwinkel der Windentrommel. Da die Variationsrate der letzteren größer ist als die Variationsrate des Wertes des Eingangspotentiometers, so erreicht der Wert des Ausgangspotentiometers immer einen Wert gleich der Spannung des Eingangspotentiometers. Wenn man die Länge der Aufwicklung oder Abwicklung des Taus durch 4|cos γ_π\ ausdrückt, so stellt y„ den Wert am Ende der Vollendung

ι -. einer Einheitswegstrecke dar. Während der Bewegung durch die Einheitswegstrecke hindurch kann man den Wem y_a ungefähr als konstant ansehen.

Nachfolgend wird nun die Arbeitsweise dei Positionssteuerungssystems der Erfindung sowohl für die Parallelbewegung als auch für die Drehbewegung genauer beschrieben.

I. Parallelbewegung

Vorrichtung zum Erfassen des Differenzwinkels
^2:1 und des Wertes, der zum Cosinus des

Differenzwinkels proportional ist

Fig. 15 zeigt im einzelnen die Verbindungen und einen Winkeldetektor 310 zum Erfassen des Taurichtungiiwinkels und den in F i g. 4 gezeigten Komparator 330 (Deviationsoperator), wobei man beispielsweise die Taue Sa und 86 als an der Ecke des Bezugspunktes C1 angreifend annimmt In Fig. 15 ist eine Winkeleinstellvorrichtung 11 gezeigt. Sie ist im Steuerraum 9 auf dem

J5 Schiff 1 vorgesehen, stellt einen Teil des Bewegungsgebers 320 dar und mit ihr kann man den Bewegungswinkel festlegen. Der Handgriff 12 der Winkeleinstellvorrichtung 11 wird von Hand betrieben und mit ihm kann man den Orientierungswinkel λ einteilen.

■40 Ein Selsyn-Aufnehmer 13 ist direkt mit der Stange des Handgriffs 12 verbunden, so daß der Rotor des Aufnehmers 13 um den Winkel λ gedreht wird. Der Aufnehmer 13 ist mit einem Selsyn-Empfänger 16 verbunden, der beispielsweise zu einem der Ankertaue gehört und in einen Orientierungswinkel-Empfänger 15 eines Detektors 14 eingebaut, mit dem man den Differenzwinkel und einen Wert erfassen kann, der dessen Cosinus entspricht. Der Detektor 14 umfaßt einen Teil des (Comparators 330, der in F i g. 4 gezeigt ist. Zwischen dem Aufnehmer 13 und dem Empfänger 16 ist ein Druckknopfschalter 341 eingefügt, der einen Teil einer Einstellborrichtung zum Einstellen der gewünschten Positionsveränderungsart umfaßt und mit dem man die Parallelbewegung angeben kann. In ähnlicher Weise

5> stellen die Druckknopfschalter 342 und 343 einen Teil des Positionskorrekturart-Anzeigers 340 dar. Wie später noch beschrieben wird, schließt man im Falle uhrzeigersinniger Drehbewegung den Druckknopfschalter 342, während man bei gegenuhrzeigersinniger Drehbewegung den Druckknopfschalter 343 schließt.

Der Rotor des Empfängers 16 wird um einen Winkel λ im Uhrzeigersinn gedreht durch ein Signal, welches vom Sender 13 kommt. Dabei werden die Stirnräder 17 und 18 uhrzeigersinnig um den gleichen Winkel tx gedreht. Die Stirnräder 24 und 23 sind mit den Rotoren von Selsyn-Empfängern 21 und 22 der Tauorientierungswinkel-Empfänger 19 und 20 der Taue 8a und 8b jeweils verbunden und kämmen mit den Stirnrädern 17

und 18, so daß die Rotoren der Empfänger 21 und 22 und die Stirnräder 23 und 24 gegenuhrzeigersinnig um einen Winkel λ in die Stellung OQgedreht werden.

An jeder Ecke, die für das Tau einen Bezugspunkt bildet, ist gemäß F i g. 16A und 16B ein Poller oder dergleichen befestigt Wei gezeigt, umschlingt das Ankertau 8 den Umfang des Pollers 25 und erstreckt sich zur See hin. Dar Tau 8 wird von einem Tauführungsrahmen 26 geführt, der beiderseits von Vorsprüngen 27a befestigt ist, die an einer Drehscheibe

27 befestigt sind, die ihrerseits auf dem Poller 25 montiert ist Der Tauführungsrahmen 26 umfaßt einen Stab 26a, dessen eines Ende zwischen die Vorsprünge 27a eingreift, einen das Tau 8 haltenden Arm 266, der sich vom anderen Ende des Stabs 26a im rechten Winkel hierzu erstreckt und ein U-förmiges Tauleitstück 26c; das auf einem Ende des Arms 266 montiert ist

So wie sich die Richtung des Taus 8 ändert, so dreht die Drehscheibe 27 ein Zahnrad 28, das auf einer Welle 276 der Drehscheibe 27 befestigt ist Entsprechend ist der Rotor des Selsyn-Aufnehmers 53 mit dem Zahnrad

28 über das Zahnrad 26' und die Welle 28'·;.· verbunden. Eine Basisplatte 29 umfaßt einen Führungsring 29a und ist auf dem Poller 25 montiert Die Weile 27i> der Drehscheibe 27 ist drehbar mit der Welle 7Sb verbunden, die an der Mitte der Basisplatte 29 befestigt ist Wenn nun sich die Orientierungsrichtung des Taus im Hinblick auf die Bezugslinie des Schiffs gemäß dessen Parallelbewegung oder Drehbewegung ändert, so dreht sich auch die Drehscheibe 27 und folgt diesen Änderungen. Damit wird auch der Rotor des Aufnehmers 53 über die Zahnräder 28 und 28' gedreht und hierdurch wird auch der Rotor des nicht dargestellten zugehörigen Selsyn-Empfängers um den gleichen Winkel gedreht

Auf diese Weise werden die Orientierungswinkel ß\ und ß₂ der Taue durch die oben beschriebenen Tau-Orientierungswinkeldetektoren erfaßt, die in Fig. 15 die Bezugszahlen 31 und 32 tragen. Die Selsyn-Ai Rehmer 33, 34 dieser Tauwinkeldetektoren 31, 32 sind wie oben beschrieben mit Selsyn-Empfängern 21, 22 verbunden, deren Rotoren OQ sich uhrzeigersinnig jeweils um Winkel ß\ und ß₂ bewegen. Wie in Fig. 15gezeigt,sind Schalter311 und312 jeweils zwischen den Aufnehmern 33, 34 und den Empfängern 21, 22 gischaltev. Mit diesen Schaltern 311, 312 kann man die Winden vom Steuersystem gemäß der Erfindung abschalten, um sie von Hand betätigen zu können.

Als Ergebnis der oben beschriebenen Operation werden die Rotoren der Empfänger 21, 22 jeweils /?i-« = /i und p2 — λ=/2 uhrzeigersinnig in bezug auf die Bezugslinie OS gedreht, wobei yi und γ₂ Differenzwinkel darstellen. Damit werden auch Stirnräder 35 und 36, welche direkt mit den Rotoren der Empfänger 21 und 22 jeweils verbunden sind, ebenfalls um Winkel y, und γ₂ uhrzeigersinnig in bezug auf die Bezugsgerade O5gedreht.

Die Vorrichtungen 37· und 38 zur Ermittlung eines Werts, welcher proportional zum Cosinus des Differenzwinkels ist, stellen einen Teil des Komparators 330 dar und besitzen zwei Stirnräder 39, 40, die mit dem Stirnrad 35 kämmen und ferner sind zwei Stirnräder 41 und 42 vorgesehen, die mit den Stirnrad 36 kämmen und schließlich sind Potentiometer 43 und 44 zwischen den Stirnrädern 39 und 40 und zwischen den Stirnrädern 4*. und 42 jeweils vorgehen. Gleitstücke 45 und 46 sind zwischen den Armen 47 und 48 einerseits und den Armen 49 und 50 andererseits auf den Stirnrädern 39,40 und 41,42 montiert Wenn daher die Stirnräder 35 und 36 sich uhrzeigersinnig um die Winkel γ\ und γ₂ in bezug auf die Bezugsgerade drehen, dann werden die Stirnräder 39,40,41 und 42 gegenuhrzeigersinnig um yi und ρ jeweils bewegt, ebenfalls in bezug auf die Bezugsgerade OS.

Die Widerstandselemente 51 und 52 der Eingabe-Potentiometer 43, 44 sind durch Geraden jeweils in zwei Abschnitte unterteilt, die die Drehzentren der Arme 47, 48 und Arme 49, 50 miteinander verbinden. Die Änderungen in den Widerstandswerten der Widerstandselemente 51, 52 sind direkt proportional zu den Entfernungen von den Zentren CX und C2 der Widerstandselemente 51, 52. Die einander gegenüberliegenden Enden der Widerstandselemente 51 und 52 sind mit AX, Bi und A 2, B2 bezeichnet Die Zentren sind mit CIl und C12 bezeichnet und die Spannungen an den einander gegenüberliegenden Enden und den

M Zentren werden mit V_Ah V_bu Vr- und V_A2, V_B2, V_C\₂ bezeichnet Es sei angenommen, daö die Klemmenspannungen den Beziehungen V_A\=V_A2 = E und VeI=Vb₂=-E und die Zentrumspannungen der Beziehungen Vc//=Vct2=±0 folgen. Ferner sei angenommen, daß wenn y = 0°, 90° und 130° sind, die Spannungen E, ±,0 und -£ am Eingang der Potentiometer 43 und 44 liegen. Die Kontaktstelle zwischen dem Widerstandselement 51 und dem Gleitstück 45 trägt das Zeichen FX. Der Kontaktpunkt zwischen dem Widerstandselement 52 und dem Kontaktstück 46 trägt das Bezugszeichen P 2. Die Spannungen an diesen Kontaktpunkten sind V/m und V>2. Dann erhält man folgende Beziehungen:

^rn · ^VB\ ~ "n · K £;

E cos y, : E cos 180° = V_n : V_B]

V„\=

·. cos y, : (-1) = V_n : '-V_n = E cos ν, oder

In ähnlicher Weise gilt Vp₂

Auf diese Art und Weise erhält man Spannungen VV, und Vp2, welche proportional zum Cosinus der Differenzwinkel sind. Indem man für jsdes Tau eine solche Vorrichtung vorsieht, kann man den Differenzwinkel zwischen der Richtung der Taue ermitteln und den Cosinus des Differenzwinkels als auch die Spannungen ermitteln, welche proportional zum Differenzwinkel und dem Cosinus sind und dies für alle Taue.

Diese Spannungen V_P\ und Vp₂ werden zur Steuervorrichtung 350 geschickt, die in Fig.4 dargestellt ist und die das Auf- und Abwickeln steuert. Ihre Arbeitsweise wird später anhand der Fig. 17 beschrieben

Die Arbeitsweise der Vorrichtung zur Steuerung
" des Aufwiokelns und Abwickeins vo? ι Tauen

während einer Bewegung über einen Einheitsweg

Wie oben beschrieben worden ist, wird hier das Schiff dadurch längs des gesamten erforderlichen Wegs

bewegt, indem man /V-mal die Einheitswegstrecke k wiederholt. Wenn man die Länge des Abwickeins oder Aufwickeins jedes Taus AL_n und über die Einheitsweglänge Al_n nimmt, erhalten wir die folgenden Beziehungen:

,,5 Λ/.„ = rf| α,ί y„| =/V ·/₀| cos y„|

Al_n = /„I cosy, I, AL_n = N-AI_n.
Hierbei stellt y„den Differenzwinkel in= 1.2... 8) dar.

Fig. 17 zeigt, wie die Baugruppen der Tauaufwickel- und Abwickelsteuervorrichtung und der Informationseingabe 320 aufgebaut sind und miteinander verbunden sind, für den Fall, daß ein Tau Sa sich über eine Einheitsentfernung oder den Weg bewegt. Mit der Einstellvorrichtung 60 kann man den Wert der Parallelbewegung und den Wert der Drehbewegung einstellen, der allen Tauen gemeinsam ist. Die Einstellvorrichtung 60 stellt einen Teil der Informationseingabe 320 dar. Mit jener kann man die Einheitswegstrecke ^ und deren Größe (groß, mittel und klein) einstellen wosie θο (Einheitsdrehwinkel). Es ist auch ein Ausgangsglied 61 des Komparator 330 vorgesehen, das den Detektoren 37 und 38 zur Feststellung der Werte des Cosinus des Differenzwinkels entspricht. Ferner ist ein Potentiometer 62 entsprechend den Eingabepotenliometern 51 und 52 der Detektoren 37 und 38 vorgesehen. Es sei nun angenommen, daß die dem F.ingangspotentiometer 62 zugeführte .Spannung durch die Gleichung Vn = EcOS^-Zi ausgedrückt werden kann und daß der Differenzwinkel Λι ein spitzer Winkel ist und das VV kleiner O ist. Unter diesen I 'mständen wird :las Tau abgewickelt.

Die Polarität der Spannung am F.ingangspotentiometer 62 wird von einem Richtungsumschalter 64 abgenommen, mit dem man die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Winde steuern kann. Dieser befindet sich im zentralen Steuerpaneel 63 im Steuerraum 9 des Schiffs I. Gemäß der festgestellten Polarität wird die Trommel 66 einer Winde 65 (welche eine der Winden 360 nach F i g 4 ist) so gedreht, daß das Tau Sa abgpwickelt wird. Es sei nun angenommen, daß folgende Gleichung erhalten wird, wenn die Seitenansicht der Trommel 66 diese sich von (/1 nach UY bewegt:

Diese Trommeldrehung dreht den Rotor eines Selsynaufnehmers 69 über ein Getriebe 68 eines Aufnehmers 67. Mit ihm kann die Anzahl der : i/mdrehungen und der Drehwinkel der Trommel 66 erfaßt und übertragen werden. Das Signal aus dem Aufnehmer 69 wird an einen Selsyn-Empfänger 71 eines Empfängers 70 gesandt. Die Drehung des Rotors des Empfängers 71 wird auf Stirnräder 73 und 74 _:-, übertragen, die mit einem Zwischenrad 72 kämmen. Das Zahnrad 76 eines Winkelübertragers 75 ist koaxial mit dem Stirnrad 73 über eine elektromagnetische Kupplung 77 verbunden, die eingerückt wird, wenn die Trommel 66 sich dreht. Ein Zahnrad 79 ist im Rotor -.., eines RücksteU-Sels\nmotors 78 gekoppelt, der zum Winkelübertrager 75 gehört. Das Zahnrad 79 kämmt mit dem Zahnrad 76 und der Gleiter 81 eines Ausgangs-Potentiometers 80 ist koaxial mit der Welle des Zahnrads 79 verbunden. Wenn Tau der Länge Ui-Ui von der Trommel abgewickelt wird, dann wird der Gleiter 81 um 5 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht bezogen auf die Bezugsgerade OR.

Das Widerstandselement 82 des Ausgangspotentiometers 80 h2t die Form eines Bereichs mit einem μ Mittelpunkt O. Die Bezugsgerade umfaßt eine Gerade OR. welche sich durch das Mittelpunkts-O und ('urch den Mittelpunkt H des Bogens erstreckt Die einander gegenüberliegenden Klemmen des Widerstandselements 82 tragen die Bezugszeichen Mi und Ni. Der es

ιτ.-:-3 « 1 * J \\ru~ « i._Ai_{A A}_*_ o^ = ι .

*TIUCI 3ldirJ3WCI Ϊ UC3 T» IUCI 3taitU3CICIIICIIL2 O£ dllUCIl sich linear und proportional zum Drehwinkel von der Bezugsgeraden OR. Wie gezeigt ist das bogenförmige Widerstandselement 82 in seinem Mittenpunkl HX ir zwei Abschnitte für positive und negative Spannunger unterteilt.

Wenn die Oberfläche der Trommel 66 der Winde 65 eine Länge k abwickelt, dann dreht sich der Gleiter 81 um den Winkel η. Es sei nun angenommen, daß die Punkte auf dem Widerstandselement 82, welche beiderseits der Bezugsgerade OR liegen, mit Π und G 1 bezeichnet sind und daß die Spannungen an diesen Punkten und dem Mittenpunkt H1 jeweils mit Vf₁, Vc, und Vh \ bezeichnet sind; Weiter sei angenommen. daG die an den einander gegenüberliegenden Klemmen M I und /Vl des Widerstandselements des 62 angelegter Spannungen so eingestellt sind, daß

Vf,, = E V₍,, = £"und V_1n= ±0

sind. Wenn nun Tau abgewickelt oder aufgewickelt ist dann werden die Spannungen am Ausgang de; Potentiometers 80 positiv oder negativ. Wenn dei Kontaktpunkt zwischen dem Widerstandselement 8i und dem Gleiter 81 mit /1 und die Spannung arr Kontaktpunkt mit V_n bezeichnet wird, dann ist in diesem Fall des Abwickeins die Spannung am Ausgangspotentiometer 80 negativ.
Da

cos >·, < Π. ,5 : S = I V_n I: | \\_Λ I
und da

I·;, - -E. W_n :\Κ,\--\ν_η\:Ε
und

/„I cos γ-, I: /„ = I V_n I: E.
Dementsprechend ist

I_n = /f|cos y, |.

Wie oben beschrieben, gilt VVi = EcOS/!, die Differenz zwischen der Spannung des Eingangspoten tiometers 62 und der Spannung des Ausgangspotentio meters 80 ist 0. Dieser Zustand wird durch einer O-Detektor 83 festgestellt, der am Steuerpaneel 6J vorgesehen ist und der die Drehung der Winde 6i stoppt. Wenn alle Winden gestoppt sind, wird dies durch einen Detektor 84 festgestellt. Wenn man den toter Gang der Winde im Zeitpunkt des Stoppens beriicksichtigt. dann ist es wünschenswert, die Winde zu stoppen ehe das Abspulen des Taus von der Winde de-· Wen Al_n = It)]COS γr\ erreicht. Wenn man diejenige Vorspan nung /^li>0) nennt, die der Strecke des toten Gang; entspricht und die Spannung des Ausgangspotentiome ters 801₀ und die Spannung des Eingangspotentiometer! 62 /, nennt dann ist /,= Ecos y„. Wenn die Spannung \k von 0 anwächst und einen durch die Gleichung A= k±h ausgedrückten Wert erreicht dann wird ein Stoppsigna erzeugt Wenn die Spannungen //und k positiv sind, danr wird ein Plussymbol verwendet und wenn die Spannungen /; und k negativ sind, dann wird ein Minussymbo verwendet Der Wert von 4 wird experimentel ermittelt Er ändert sich aber etwas je nach der Größe der Einheitswegstrecke k. Um diese Vorspannung ir dem oben erwähnten Beispiel einzuspeisen, ist da« gebogene Widcrstandssiernent 82 des Potentiometer! 80 in zwei Abschnitte für positive und negative Spannungen unterteilt um positive und negative

Vorspannungen + tv, und - ι·.· /wischen zwei und drei, zwei und eins des 0-Detektors 83 einspeisen /u können Diese Vorspannungen werden durch die LmstelKorrichluiitr 60 angelegt die ein Teil der Informationseingabe 320 ist und da/u verwendet wird, die Werte der Parallelbewegung und der Drehbewegung einzustellen. Außerdem wird die Spannung c\,des Ausgangspotentioniete¹" 80 an die Klemmen 3 und 4 oder Klemmen I und 4 angelegt. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß sie die Summe der Spannungen e.·, + t\> oder - tv- \c„\ erzeugt, je nachdem, ob die Spannung /,, positiv oder negativ ist. Auf der anderen Seite wird die Spannung lies Lingangspotentiomcters 62 an die Klemmen 2 und 5 angelegt und soll mit der Spannung .in den Klemmen 2 und 4 verglichen werden.

In der gleichen Weise wie das Widerstandselement 82 ties Aiisgangspotentiometcis 80 ist das Widerstandselemem 88 eines Potentiometers 85 ebenfalls in zwei Abschnitte für positive und negative Spannungen unterteilt, die i\cn positiven und negativen Spannungen entsprechen, welche an das Ausgangspotentiometer 80 angelegt werden. Das Potentiometer 85 wild da/u verwendet, eine Spannung zu erzeugen, die die Abwickellange und Aufwickellange an die Schicht anpaßt, in der das Tau liegt.

Fin Potentiometer 97 ist Teil einer Schaltvorrichtung 96. mit der die F.inheits Parallelbewegung oder die Hinheits-Drehbewegung geschaltet werden kann. Das Potentiometer 97 erzeugt die Spannungen für die Linheits-Parallclbewegung und die Kinheits-Drehbewegung Das Potentiometer 97 und die Spaiinungsquellc 98 sind ebenfalls in zwei Abschnitte für positive und negative Spannungen aufgeteilt

Diese [Elemente sind deshalb in zwei Abschnitte für positive und negative Spannungen aufgeteilt, weil diese beiden Abschnitte elektrisch voneinander isoliert sind und kein gemeinsames Bezugspotential haben, so lange diese beiden Abschnitte nicht durch irgendwelche Weise miteinander verbunden sind.

Wie oben beschrieben wurde, wird die Spannung des Fingangspotentiomcters 62 durch den Richtungsumschalter 64 abgenommen, um entscheiden /u können, ob Tau abgewickelt oder aufgewickelt werden soll, wobei die Winde in der geeigneten Richtung gedreht wird. Wenn jedoch der Wert der Spannung £|cos γ~\ des FJngangspotentiometers 62 0 oder etwa 0 ist. d. h.. wenn jjvl nahe 90" ist. dann ist es schwierig, genau festzustellen, ob der Absolutwert der Spannung 0 ist oder noch einen kleinen Wert hat. und das Tau wird über die erwünschte Länge hinaus ab- oder aufgespult, w eil ja die Winde wegen des Toten Gangs ein kleines Stück weiterläuft, selbst wenn ihr ein Stoppsignal zugeführt wird. Aus diesem Grund wird der Richtungsumschalter 64 im Bereich des Nullspannungspunktes so eingestellt daß er die Winde nicht betätigt Dieser Bereich wird »tote Zone« genannt und die Spannung, weiche dieser toten Zone entspricht, wird durch ±ez (ez>0) ausgedrückt Der Wert dieser Spannung ez wird durch Versuch ermittelt obwohl er abhängig von der Größe der Einheitswegstrecke sich etwas ändert Die Spannung ez wird an die Klemmen 6 und 7 des Richtungsumschalters 64 durch die Einstellvorrichtung 60 angelegt In den Fällen, in denen der Absolutwert der Spannung, weiche an den Eingangspotentiometer an dessen Klemmen 2 und 5 angelegt wird, kleiner a!s die Spannung e.^ist. wird angenommen, daß die Spannung in der toten Zone ist und daß die Winde 65 nicht gedreht werden soll.

Verfahren zur Steuerung der abgewickelten oder
aufgewickelten Länge des Taus im Hinblick

auf die Unterschiede der Schichten,
in denen das Tau auf der Windentrommel liegt

Da das lau in einer Vielzahl von übereinander liegenden Schichten auf die Winde aufgewickelt ist und da der Absland eines laus einer bestimmten Schicht vom Mittelpunkt der Trommel davon abhangt, in welcher radialen Lage die Schicht ist. so ist die abgewickelte oder aufgewickelte Länge des laus bei einer Umdrehung der Trommel unterschiedlich. Um diesen Unterschied zu berücksichtigen ist rrfindungsge maß eine Vorrichtung vorgesehen, mit der man die \om fjngabepotentiometer erzeugte Spannung mit einer Spannung vergleichen kann, die die Anzahl der Umdrehungen und der Winkel berücksichtigt, der für das Auf- oder Abwickeln des Taus von der Winde notwendig ist. Im einzelnen wird gemäß I i g 17 die Umdrehung tier Winde 65 /um Selsyn-Empfänger 71 liber den Selsyn-Aufnehmer 69 übertragen, so daß eier Rotor iles Selsyn-Fmpfaniiers 71 gemäß der Anzahl der Umdrehungen und dem Winkel der Windentrommel gedreht wird und soiner«-eits Stirnräder 73 und 74 dreht. Line Welle 86 des Potentiometers 85 ist mit Gewinde versehen. Y.s erzeugt eine Spannung, welche der Schicht entspricht, in der das I au liegt und ist mit der Welle des Stirnrads 74 verbunden, wodurch man einen eileiter 87 längs des Widerstandselements 88 bewegen kann. Die Drehung des Stirnrads 73 wird zum Zahnrad 76 über die Kupplung 77 übertragen, wodurch das Zahnrad 79 angetrieben wird, welches mit dem Zahnrad 76 kämmt. Entsprechend wird der Gleiter 81 des Ausgangspotentiometers 80 längs des Widerstandselements 82 gedreht. Der Arbeitsbereich des Auscangspotentioiticiers 80 iiegt innerhalb des maximalen Bereichs der erwünschten Abwickellänge oder Aufwickellänge des Taus für den Fall einer Einheitsw egstrccke.

Der Widerstand 89 in Fig. !7A zeigt den genaueren Aufbau des Widerstandselements 88. wobei 1. 2 ... in Leitersegmente sind, r die vom Gleiter überfahrenen Widerstandsoberfiächen sind und R und R' veränderliche Widerstände sind.

Der Grund dafür, daß die W iderstandselement 88 aus der Reihenschaltung von Leitersegmenten und Widerstandsgleitflächen r bestehen. Iiegt darin, daß man soweit wie möglich die gleiche Spannung für alle Windungen des Taus erzielen will, die in den jew eiligen Schichten liegen, um so die Differenz in der Länge des Taus beim Ab- oder Aufwickeln zu kompensieren, die durch die radial unterschiedliche Lage der Schicht venjrsacht wird. Der Wert der Spannung für jede Schicht ist proportional zum Mittel der Abstände zwischen dem Zentrum des Taus in jeder Schicht und der Drehachse der Trommel. Auf diese Art und Weise kann man die Längendifferenz des Taus innerhalb eines kleinen Fehlers halten.

F i g. 22 zeigt an einem Beispiel den Aufbau des Widerstands. Ein Widerstand 501 umfaßt die wechselweise Anordnung von Leiterteilen 5OZ welche einen vernachlässigbaren kleinen Widerstand haben und Widerstandselemcnt 503. Ein leitender Stab 504. der die gleiche Länge wie der Widerstand 501 hat. liegt parallel hierzu und ist durch Endplatten 505a. 5056 befestigt. Der Widerstand 501 und der Stab 504 sind an den Endplatten durch Bolzen 506 befestigt, die sich durch den Widerstand und den Stab erstrecken und auf die Muttern 507 aufgeschraubt sind, isolierende Zwischen-

ringe 508 liegen /wischen den Enden des Widerstands und des Stabs einerseits und den Endplatten 505;/ und 5056 andererseits, um sie voneinander zu isolieren.

Zwischen dem Widerstand 501 und dem Stab 504 hegt eine Gewindespindel 509, auf der eine Spinclclmiittcr 510 geführt i*;, die aus Isoliermaterial besteht. Ein Schleifer 511 sitzt auf der Spindelimitter 510 und schleift auf dem Widerstand 501 und auf dem Stab 504. Die Gewindespindel 509 wird durch einen elektrischen Motor, z. B. durch einen Selsyn-Empfänger, angetrieben. Anschlußklemmen 513,·? und 513b sind an den Enden des Widerstands 501 angeschlossen, wogegen die Klemme 514 mit dem einen Ende des elektrisch leitenden Stabs 504 verbunden ist.

Da jedoch diese Konstruktion mehr oder weniger kompliziert ist. so ist es vorteilhaft, die l.eitersegmente I. 2 ... m und die Gleitflächen r des Widerstands, die zwischen benachbarten I.eitersegmenten liegen, durch OR zurück. Der Gleiter 81 des Potentiometers 80 läuft ebenfalls auf die Ausgangsstellung zurück. Dieses Rückstellen wird durch einen Detektor 91 im zentralen .Steuerpaneel 63 bestätigt, der die Rückstellung des Ausgangs-Potentiometers überwacht. Zu diesem Zeitpunkt werden die Spannungen an den Klemmen I und 2 und 2 und 3 des Detektors 91 durch die Einstellvorrichtung 60 zu 0 gemacht. Eine ähnliche Vorrichtung ist für die jeweiligen Taue vorgesehen. Das Rückstellen des Ausgangs-Potentiometers 80 für alle Taue wird durch einen Detektor 92 bestätigt, der das Rückstellen aller Ausgangspotentiometer überwacht. Mit eirem Einsteller 93 kann ein Zyklus der Einheits-Parallelbcwcgung und der Einheits-Drehbewegung eingestellt werden. Der Einsteller 93 erzeugt ein Signal, welches das Ende eines Zyklus anzeigt, welches seinerseits dazu dient, 'ic Anzahl der durch einen Einsleller 94 eingestellten Zyklusanzahl um einen Zyklus zu vermindern. Mit

wert sich einheitlich, d. h. linear ändert, um so die Spannung am Potentiometer gleich den Spannungen an den ersten und letzten I.eitersegmenten I und m zu machen. Obwohl diese Anordnung den Fehler etwas erhöht, kann sie ohne Schwierigkeiten zu bereiten verwendet werden. Dieser Potentiometer kann vom Drehtyp sein.

Der oben beschriebene Potentiomter 85 zur Kompensation der Unterschiede in der radialen Lage der Tauscliichten erzeugt eine Spannung, welche der Lage der Schicht auf der Windentrommel entspricht. Diese Spannung wird an die Klemmen des Widerstandseleinents 82 des Ausgangspotentiometers 80 angelegt. So wie sich die Windentrommel dreht, ändert sich die Spannung am Schleifer des Ausgangspotentiometers und die Ausgangsspannung wird an den O-Detektor 83 angelegt und dort mit der Spannung verglichen, die am Potentiometer 62 eingestellt worden ist. Wenn diese Differenzspannunj· 0 wird, dann wird die Winde gestoppt.

Verfahren zur Steuerung des Rückstellens des

Ausgangspotentiometers in seine Ausgangslage.

nachdem das Schiit in jedem Zyklus über eine

Einheitswegstrecke bewegt worden ist

Wie oben beschrieben, wird im Steuersystem der Erfindung eine kleine Einheitswegstrecke wiederholt durchgeführt, um das Schiff in der gewünschten Richtung über die gewünschte Strecke zu bewegen. Es ist jedoch notwendig, das Ausgangspotentiometer, mit dem man die kleinen Einheitswegstrecken steuert, auf die ursprüngliche Stellung zurückzustellen. Ein Verfahren zum Steuern des Rückstellens des Ausgangspotentiometers wird nachfolgend anhand von Fig. 18 beschrieben, in der solche Elemente, die mit denjenigen in F i g. 17 identisch sind, mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Diese Elemente werden nicht nochmals beschrieben. Es sei angenommen, daß das Ausgangs-Potentiometer 80 angehalten wird, wenn der Gleiter 81 nach der Durchführung einer Einheitswegstrecke in der Stellung j\ steht Dann wird die Kupplung 77 des Winkelübertragers 75 ausgerückt Während die Bezugsgerade des Rotors eines Selsyn-Aufnehmers 90 der Vorrichtung 89 zur Steuerung des Rückstellens des Ausgangspotentiometers auf die Bezugsgerade OR gemäß F i g. 18 festgelegt ist wird der Aufnehmer 90 über einen Schalter 400 mit dem Selsyn-Empfänger 78 verbunden. Als Ergebnis hiervon läuft der Rotor des Empfängers 78 auf die Bezugsgerade 94 stell·, πηϊπ die An/-?.h! dir Einheitswegstrecken ein. Auf diese Weise wiederholt man die Einheitswegstrecken /Vv und reduziert die im Einsteller 94 eingestellte Zahl jedes Mal um I. Wenn der eingestellte Wert im F.insteller 94 auf 0 herabgesetzt worden ist. dann hat das Schiff seine Bewegung durchlaufen. Es werden nunmehr einige zusätzliche Fallgestaltungen betrachtet.

Der erste Fall ist der. bei dem es erwünscht ist. die Wegstrecke d während der Schiffsbewegung zu vergrößern. Nachdem in diesem Fall die ursprünglich eingestellte Wegstrecke d vollendet worden ist. wird eine größere Wegstrecke in der Einstellvorrichtung 60 eingestellt. Es wird dann mit dieser Einheitswegstrecke weitergearbeitet, wie oben beschrieben.

Im zweiten Fall möchte man die Wegstrecke während der Bewegung des Schiffs heruntersetzen. In diesem Fall macht man die Zahl, welche im F.insteller 94 steht und die Anzahl der zu wiederholenden Zyklen angibt, auch auf der Einstellvorrichtung 60 lesbar und während der Bewegung des Schiffs wird ein Start-Stopp-Schalter 95 betätigt, der ein Stoppsignal erzeugt.

Der dritte Fall liegt vor. wenn man die Bewegung des Schiffs an irgendeiner Stelle seiner Bewegung stoppen will. In diesem Falle wird der Schalter 95 betätigt, so daß er ein Stoppsignal abgibt. Danach wird die Winde automatisch gestoppt und der Aufnehmer 90 der Vorrichtung 89 zur Steuerung der Rückstellung des Ausgangs-Potentiometers wird mit dem Selsyn-Empfänger 78 des Winkelübertragers 75 verbunden, wobei das Ausgangs-Potentiometer auf die Ausgangsstellung zurückgestellt wird und der Inhalt des Einstellers 94 wird auf 0 gestellt.

Der vierte Fall liegt vor. wenn man den Wert der Einheitswegstrecke zwischen groß, mittel und klein schaltet, um eine Spannung anzulegen, welche umgekehrt proportional zur Länge h am Ausgangs-Potentiometer ist 'nsbesondere wird das Schalten so durchgeführt daß bei einem Drehwinkel, der dem Winkel η des Ausgangspotentiometers 80 entspricht der absolute Wert der Spannung bei diesem Winkel = E wird. Indem man in dieser Weise die Spannung des Ausgangspotentiometers im Hinblick auf einen Einheitswert schaltet, kann man die an den Eingangspotentiometer angeschlossene Spannung konstant halten, unabhängig von der Größe des Einheitswertes. Dieses Schaken kann durch die Schaltvorrichtung 96 durchgeführt werden, mit der man ja den Wert für die Einheits-Parallelbewegung und die Einheits-Drehbewegung schalten kann. Alternativ kann das Schalten durchgeführt werden.

indem man das Übersetzungsverhältnis zwischen dem /.wisclienrad 72. und dem Stirnrad 73 des Selsyn-Aufnehmers ändert, mit dem man die Anzahl der Drehungen und den Winkel der Trommel erfaßt.

Gemäß dem neuen Steuersystem der Erfindung ztir Durchführung der Parallel-Bewegung eines Schiffes, welches auf See durch eine Vielzahl von Ankertauen verankert wird, muß die Bedienungsperson nur die Richtung der Bewegung und die zurückzulegende Entfernung im Hinblick auf eine Gerade auf dem Schiff ι einstellen. Dann wird die Differenz zwischen der winkelmiißigen Erstreckung tier Taue im Hinblick auf die Bezugsgerade auf dem Schiff sowie der Orientierungswinkel lies Schiffes erlaßt und der Cosinus des Differenzwinkels wird automatisch errechnet. Dann wandelt das Hingangspotenliometei einen Wert, welcher proportional zum Cosinus ist. in ein elektrisches Signal um. jede Winde wird dann betätigt, um Tau ab-';der aüi/u'A'ickeirs und die ^A.n/:;h! der Urndrchi;n-cn und der Winkel der Trommel wird in ein elektrisches Signal umgewandelt. Wenn diese beiden Signale übereinstimmen, wird die Winde gestoppt. Das Ab- und Aufwickeln des Taus wird schrittweise durchgeführt, indem man eine Vielzahl von Einheitswegstrecken wiederholt durchläuft. Auf diese Weise ist es möglich, das Schiff sanft zu führen und zwar durch eine einzige Bedienungsperson, ohne die Taue übermäßig zu beanspruchen.

Es wird nun die Drehbewegung des Schiffes genauer beschrieben. In der folgenden Beschreibung ist der Eckbezugspunkt der Position eines Punktes, von dem aus sich ein Tau erstreckt. Man nennt diesen Bezugspunkt oft Ecke.

Fig. 19 zeigt schematisch die Verbindung der verschiedenen Elemente, welche dazu dienen, die Orientierung der Ecke bei der Drehbewegung im Uhrzeigersinn einzustellen. Insbesondere ist die Informationseingabe 320 und der Positionskorrekturart-Anzeiger 340 gemäß F i g. 4 gezeigt. Die in Fig. 19 gezeigte Steuerschaltung umfaßt das zentrale Steuerpaneel 63. einen Schalter 99 für die Wahl der Drehrichtung, einen Orientierungswinkel-Einsteller 100 zur Einstellung des Orientierungswinkels einer Ecke während einer Drehbewegung und vier Selsyn-Aufnehmer 101 bis 104. die den vier Ecken des Schiffs entsprechen. Wie in F i g. 20 gezeigt, sind die Rotoren der Aufnehmer 101 bis 104 normalerweise so eingestellt, daß man mit ihnen die Orientierungswir.kel in bezug auf das Zentrum 0 des Schiffes der senkrecht zu den Geraden OCI bis OC4 sich erstreckenden Normalen, d. h. die Orientierungswinkel ν. λ*. \₃ und ru der Eckbezugspunkte übertragen kann, und zwar für den Fall der uhrzeigersinnigen Bewegung. Die Steuerschaltung nach Fig. 19 ist im Steuerraum 9 des Schiffes 1 vorgesehen. Weiterhin sind Empfänger 105 bis 108 vorgesehen, mit denen man die Orientierungswinke! der jeweiligen Ecken empfangen kann. Diese Empfänger 105 bis 108 entsprechen dem Empfänger 14 in Fig. 15. Für uhrzeigersinniges Drehen wird ein Schalter 99 zur Auswahl der Drehbewegung verwendet, um den Aufnehmer 101 mit dem Empfänger 109 im Orientierungswinkel-Empfänger 105 über den Schalter 342, zu verbinden, um den Aufnehmer 102 mit dem Selsyn-Empfänger 110 über den Schalter 3422 Z¹I verbinden und um die Aufnehmer 103 und 104 mit den Selsyn-Ernpfängern

111 und 112 über Schalter 342₃ und 342s zu verbinden. Demgemäß werden die Rotoren der Empfänger 109 bis

112 um voreingestellte Winkel gedreht, wodurch man

die Orientierungswinkel der Eckbezugspunktc für uhrzeigersinniges Drehen einstellt. Die Schalter 342i. 343). 342] und 342i sind so angeordnet, daß man sie durch die Betätigung des Positionskorrekturanzeigcrs , 34C schließen kann, insbesondere durch die Betätigung des Schalters für uhrzeigersinniges Drehen.

Vorrichtung zur Erfassung des Differenzwinkels

und eines Wertes proportional zum

Cosinus des Differenzwinkels

Fig. 21 zeigt den Detektor 14 genauer, mit dem man die Differenzwinkel und dessen Cosinus erfassen kann. Der Detektor 14 umfaßt den Komparator 330. den Empfänger 105 zur Erfassung des Orientierungswinkels

, und die Verbindungen der Vorrichtung, welche dazu dient, uhrzeigersinnige Drehbewegungen im Hirblick auf einen Eckbezugspunkt Cl durchzuführen. Fig. 21 ist mit F i g. 15 identisch, ausgenommen daß die Y'Tritrhiur!" /ur Eins'.eüur:" des Winkel·, für die

, Drehbewegung und die damit zusammenhängende Verdraht-irig weggelassen sind. Da der Roto·· des Aufnehmers i01 normalerweise auf einen bestimmten Winkel \i eingestellt ist. so ist der Rotor des Empfängers 109 (welcher dem Selsyn-F.mpfänger Ib

, ger.iäßFig. 15 entspricht) ebenfalls um den Winkel \, in uhrzeigersinniger Richtung gedreht worden wodurch die Stirnräder 17, 18. welche mit dem Rotor des Selsyn-Empfängers 109 verbunden sind, ebenfalls um den Winkel ν in uh veigersinniger Richtung gedreht

., worden. Danach arbeitet das Steuersystem in der gleichen Weise, wie im Fall der Parallelbewegung bereits in Verbindung mit Fig. 15 beschrieben worden ist. Die Unterschiede zwischen den Yau-Richuingswinkel gemäß F i g. Ι6Λ und IbB gemessen wurden, und ein

, Winkel v. welche:- dem Winkel \ entspricht, werden durch die Empfänger 21 und 22 erzeugt. Di: Wi;rtc prop· Ttional zum Cosinus dieser Differenzwinkel werdv ι durch die Eingangs-potentiometer 43 und 44 der Vorrienlunger, 37 und ?8 in Ausgangsspannungen \)■■ , und Vr: umgewandelt. Diese Vorrichtungen 38 und 37 erzeugen ja die Cosinus der Differenzwinkel.

In ähnlicher Weise werden Geber zur Erfassung der Differenzwinkel und deren Cosinus für di^ anderen Eckbezugspunkte C2. C3 und C 4 eingesetzt. Indem men Verbindungen ähnlich denjenigen nach F i a. I 3 verwendet, ist es möglich, die Differenzen z\\ ischen den Orientierungswinkeln der jeweiligen Taue und des Cosinus des Differenzwinkels zu erfassen. Hierdurch erzeugt man eine hierzu proportionale Steuerspannuns

,.. für jedes Tau.

Die durch die Eingangspotentiometer 51 und 52 der Vorrichtungen 37 und 38 erzeugten Spannungen werden zur Steuervorrichtung 350 geschickt, mit der man das Abwickeln und Aufwickeln steuern kann.

Verfahren zur Steuerung der Drehbewegung

über einen Einheitsdrehwinkel

Es w'ird wieder auf Fig. 17 Bezug genommen. Die Anzahl der zu wiederholenden Zyklen und ihre Größe

o (groß, mittel, klein) und der Einheitsdrehwinkel θ werden in der Einstellvorrichtung 16 in ihrem Bereich für die Drehwinkeleinstellung eingestellt, die einen Teil der Informationseingabe 320 darstellt und in der die allen Tauen gemeinsamen Beträge der Parailel-Bewe-

,5 gung und Dreh-Bewegung eingestellt werden. Ein Ausgabebereich 61, der einen Teil des Komparator 330 darstellt entspricht den Vorrichtungen 37 und 38 zur Feststellung der Werte, welche DroDortional zum

Cosinus der Differenzwinkel ist. Der Ausgabebereich 61 umfaßt ein Eingabepoieniiometer, welches den Widerstandselementen 51 und 52 entspricht.

Die an das Eingabepotentiometer angelegte Spannung beirage Vp₁ = EcOSj¹I. Wenn angenommen wird, daß der Differenzwinkel y, ein spitzer Winkel ist und daß die Spannung V>i<0 ist, dann wird Tau abgewickelt. Die an das Eingabepotentiometer 62 angelegte Spannung wird durch den Richtungsumschalier 64 festgestellt und als Ergebnis dieser Feststellung wird die Winde in einer solchen Richtung gedreht, daß sie entweder abwickelt oder aufwickelt. Da bei diesem Beispiel Vp_;<0 ist, wird die Trommel 66 so gedreht, daß sie Tau 8a abwickelt.

Es sei angenommen, daß sich die Trommel in Seitenansicht von U-, nach U\ bewegt. Dann gilt die Gleichung:

£Λί/,, = Delta U = obicosyi|.

Diese Drehung der Trommel verursacht eine Drehung des Rotors des Aufnehmers 69 über den Aufnahmomechanismus des Aufnehmers 67, mit dem man die Anzahl der Trommeldrehungen um; den Trommelwinkel aufnimmt. Das Signal aus dem Aufnehmer 69 verursacht, daß der Rotor des Empfängers 71 sich dreht und diese Drehung wird zu den Stirnrädern 73, 74 über das mit ihnen kämmende Zwischenrad 72 übertragen. Das Zahnrad 76 des Winkelübertragers 75 ist über einen elektromagnetische Kupplung mit dem Stirnrad 73 verbunden, welch·; Kupplung eingerückt ist, wenn sich die Trommel 66 dreht. Das Zahnrad 79 ist mit dem Rotor eines der Rückstellung dienenden Selsyn-Motors verbunden. Das Zahnrad 79 gehört zum Winkelübertrager und kämmt mit dem Zahnrad 76. Der Gleiter 81 des Ausgangs-Potentiometers 80 ist auf der Welle des Zahnrads 79 befestigt. Wenn daher Tau der Länge U U' längs der Oberfläche der Trommel 66 abgewickelt wird, dreht sich der Gleiter 81 um den Winkel delta von der Bezugsgeraden OR aus dem Gegenuhrzeigersinn. Das Widerstandselement 82 des Ausgangs-Potentiometers 80 hat bogenförmige Gestalt und das Zentrum bei O sowie einander entgegengesetzte Enden M1 und Λ/2 und einen Mittenpunkt Wi. Durch O und H] erstreckt sich eine Gerade OR. die als Bezugsgerade dient. Das Widerstandselement 82 hat längs seiner ganzen Länge einen einheitlichen Widerstand, so daß sich der Widerstand proportional zur Bogenlänge ändert und damit auch proportional zum Drehwinkel von der Bezugsgeraden OR aus. Außerdem ist das bogenförmige Widerstandselement 82 in zwei Abschnitte am Mittenpunkt H\ aufgetrennt, um so positive und negative Spannungen berücksichtigen zu können. Es sei angenommen, daß der Gleiter 81 sich um den Winkel η dreht, wenn sich die Oberfläche der Trommel um die Länge d> dreht. Es sei angenommen, daß die Punkte von der Bezugsgeraden OR um den Winkel i; uhrzeigersinnig oder gegenuhrzeigersinnig gedreht werden, daß die Mittenpunkte F. G und //sind, daß die Spannungen an diesen Punkten VVi. VV; ι und Vn t sind und daß diese Spannungen an die einander gegenüberliegenden Klemmen /VfI und /VI des Widerstandselements 82 angelegt werden und so eingestellt werden, daß

dann wird die Spannung am \usgangspotentiometei positiv oder negativ. Wir nennen den Kontaktpunk zwischen dem Widerstandselemem 82 und dem Gleitei /: und die Spannung an diesem Punkt V₁,. Da in dieserr Beispiel Tau abgewickelt wird, ist die Spannung negativ Da cos >'i < 0,

ö.n= 4,1 cos )', 1: 4,
ä:n=\V_n\:\ V_ta \

und

rf,! cos >-, I

;,, tntsprechend ist

I K/i I:

V_n - £"i cos >·,!.

±0

sind. Wenn Tau abgewickelt oder aufgewickelt wird. Wie man sieht, ist die Differenz zwischen dei Spannung des Eingangspotentiometers und des Aus gangspotentiometers=0, was durch den O-Detektor 8J im Zentralen Steuerpaneel 63 festgestellt wird, "Odurcl die Winde gestoppt wird. Das Stoppen aller Winder wird durch den Detektor 84 festgestellt.

Der tote Gang, d. h. das Nachlaufen der Winde nacl ihrem Anhalten, wird in der gleichen Weise beherrsch wie im Falle der Parallel-Bewegung.

Verfahren zur Steuerung der Abwickellänge und

Aufwickellänge des Taus aufgrund der unterschiedlichen Schichtage des Taus auf der Trommel

Diese Steuerung kann in der gleichen Weise wie be der Parallelbewegung durchgeführt werden. Anhanc von Fig. 17 ist beschrieben worden, wie auch hier de Aufnehmer 69, der Empfänger 71 und das Potentiome ter 85 dazu verwendet werden, eine Spannung zi erzeugen, die der Schicht entspricht, in der das Tau lieg und auch das Ausgangspotentiometer 85 wird wiede verwendet.

Dementsprechend erzeugt das Potentiometer 85 eini Spannung, welche der Schichtlage des Taus auf de Trommel entspricht. Diese Spannung wird an da Widerstandselemem 82 des Ausgangspotentiometers 8( angelegt.

Während sich die Trommel dreht, ändert sich die an Gleiter des Ausgangspotentiometers erscheinendi Spannung und diese Spannung wird dem O-Detektor 8; zugeführt, der sie mit der vom Eingangspotentiomete 82 kommenden Spannung vergleicht. Wenn dii Differenz dieser beiden Spannungen 0 wird, wird dii Winde 65 gestoppt. Um gegenuhrzeigersinnig zi drehen, wird der Schalter 99 gemäß Fig. 19 in seini entsprechende Lage gebracht und verbindet damit dei Aufnehmer 101 mit dem Empfänger 111, den Aufneh mer 102 mit dem Empfänger 112. den Aufnehmer 10: mit dem Empfänger 109 und den Aufnehmer 104 mi dem Empfänger 110, so daß die Rotoren der Empfänge 109 bis 112 um 180° zusätzlich zu den Drehwinkcln de jeweiligen Ecken im Falle der iihr/.eigersinnigei Drehung gedreht werden.

Verfahren zum Rückstellen der Ausgangspotentiometer auf die Ausgangsstellung,
nachdem sie sich über einen Einheitswinkel
in jedem Zyklus gedreht haben

Dieses Verfahren ist ähnlich demjenigem im Falle der Parallel-Bewegung, die anhand der Fig. 17 und 18 beschrieben worden ist Der Umstand, daß alle Ausgangspotentiometer 80 aller Taue auf ihre Ausgangsstellung zurückgestellt worden sind, wird durch den Detektor 92 bestätigt In diesem Falle erzeugt ein Einsteller zum Einstellen der Periode einen Zyklus, während dessen eine Einheitsdrehbewegung durchgeführt wird, ein Signal, das die Vollendung eines Zyklus anzeigt Dabei wird der Zählerinhalt des Einstellers 94 um 1 reduziert, der die Anzahl der Einheitsdrehbewegungen festlegt Auf diese Weise wird die Einheitsdrehbewegung über einen kleinen Winkel hinweg N-male wiederholt, bis der Zählerinhalt im Einsteller 94 auf 0 steht wonach die Drehbewegung abgeschlossen ist

Es werden nun bestimmte zusätzliche Operationen beschrieben.

Im ersten Fall möchte man den Drehwinkel θ vergrößern. Nachdem der ursprünglich eingestellte Drehwinkel θ vollendet ist wird ein zusätzlicher Drehwinkel in der Einstellvorrichtung 60 zur Einstellung des Drehwinkels eingestellt Danach wird eine Anzahl von Zyklen in der gleichen Weise wie oben beschrieben wiederholt so daß man eine Drehung entsprechend dem zusätzlichen Drehwinkel durchführt

Im zweiten Fall möchte man den Drehwinkel verkleinern. In diesem Fall macht man, daß man den Inhalt des Einstellers 94 auch in der Einstellvorrichtung bu lesen kann und während der Drehbewegung wird der Start-Stopp-Schaltsr 95 betätigt, der dann ein Stopp-Signal erzeugt

Der dritte Fall liegt vor, wenn man das Schiff an irgendeiner Stelle seiner Drehbewegung anhalten will. Wenn man jetzt mit dem Schalter 95 ein Stopp-Signal erzeugt, dann wird die Winde gestoppt und der Aufnehmer 90 der Ausgangspotentiometer-Rückstellvorrichtung 89 wird mit dem Aufnehmer 79 des Winkelübertragers 75 verbunden, um das Ausgangspotentiometer auf den Nullpunkt zurückzustellen und um den Inhalt des Zykluszahl-Einstellers 94 auf 0 zurückzusetzen.

Im vierten Fall möchte man die Größe des Einheitsdrehwinkels zwischen groß, mittel und klein wählen. Der Wert von do verändert sich mit der Größe des Winkels θα und es wird eine Spannung an die Klemmen des Ausgangs-Potemiometers 80 angelegt, welche umgekehrt proportional zum Wert von do ist D^ese Umschaltung wird durch die Schaltvorrichtung 96 ausgeführt, welche dem Schalten des Einheitsdrehwinkels dient Wahlweise kann das Schalten auch dadurch ausgeführt werden, indem man das Obersetzungsverhältnis des Zwischenrads 72 und des Stirnrads 73 des Aufnehmers ändert, der der Aufnahme der Anzahl der Drehungen und des Drehwinkels der Trommel dient.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind zahlreicher Variationen fähig. Zum Beispiel kann die Anordnung nach den Fig. 16A und 16B abgewandelt werden, wie dies Fig.23 zeigt, in der solche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind, die denjenigen der Fig. I6A und 16B entsprechen. In Fig.23 ist eine Rolle 615 drehbar auf einer ortsfesten Achse 616 auf einer Büchse 617 gelagert. Die Achse 616 des Pollers 600 ist an einer Basisplatte 29 befestigt und

eine Drehscheibe 24 ist drehbar auf der Basisplatte befestigt Diese Ausführungsform arbeitet gleich wie der eingangs beschriebene Poller.
Die Übertragung und Aufnahme der Winkeländerung kann auch anders als durch Selsyn-Vorrichtungen durchgeführt werden. Zum Beispiel kann man Elektromagnete und Getriebe miteinander kombinieren.

Im oben erwähnten Ausführungsbeispiel wurden bekannte Analog-Meßgeräte verwendet, um die zur

ίο Steuerung notwendigen Meßwerte zu erhalten. Es können aber auch andere Aufnehmer verwendet werden. Zum Beispiel kann der Deviationsoperator ein Kreispotentiometer umfassen, das so angeschlossen ist, daß es ein Signal erhält, welches den Orientierungswinkel des Taus angibt und das Signal in eine Spannung umwandelt Die Spannung wird dann in eine digitale Größe durch einen Analog-Digitalwandler umgewandelt Die Entfernung der Parallel-Bewegung oder des Drehwinkels werden ebenfalls in eine analoge Größe umgewandelt Die Differenz zwischen diesen analogen Größen wird in einen Differenzwinkel mittels eines geeignet programmierbaren Rechners umgewandelt und der Differenzwinkel wird dann vom Rechner ebenfalls vei-arbeitet

Statt durch ein Ausgangspotentiometer die Länge des Abwickeins oder Aufwickeins des Taus, verursacht durch die Trommeldrehung, zu ermitteln, kann man auch die Anzah! der Umdrehungen und den Drehwinkel der Trommel in elektrische Impulse umwandeln, die durch einen Zähler gezählt werden.

Außderm kann man die Abwickellänge oder Aufwikkellänge des Taus im Hinblick auf die radiale Lage der Tauschicht auf der Trommel auch in folgender Weise durchführen. Man zählt nämlich die Anzahl der Drehungen der Trommel und diese Zahl wird gleich der gesamten Zahl von Windungen einer Schicht, wobei sich die radiale Lage der Schicht ändert Zahlenfaktoren werden jeder Schicht zugeordnet und die Faktoren werden mit einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen oder Drehwinkeln der Trommel durch einen elektrischen Rechner mutlipliziert Man erhält damit ein Ergebnis, mit dem man die Abwickellänge oder Aufwickellänge des Taus an die sich ändernde radiale Lage der Tauschicht anpassen kann.

Ein anderes Verfahren zur Bestimmung der Abwikkel- und Aufwickellänge ist wie folgt: Das Tau wird zwischen schlupffreien Rollen geführt und die gesamte Umfangslänge der Rollen, welche sich in Kontakt mit dem Tau befinden, wird von der Awahl der Rollenumdrehungen abgeleitet, wodurch man ein Ausgangssignal proportional der Abwicklung oder Aufwicklung erhält Die Umwandlung des Differenzwinkels kann auch durch eine Kombination eines üblichen Selsyn-Aufnehmers und eines Stirnrads oder durch einen Selsyn-Differenzialaufnehmer erfolgen. Im letzteren Fall wird der Aufnehmer zur Einstellung der Richtung und der Winkelbewegung durch einen Selsyn-Differenzialaufnehmer ersetzt und der vom Aufnehmer angegebene Tauorientierungswinkel wird mechanisch dessen Rotor mitgeteilt, so daß ein Signal entsprechend dem Differenzwinkel erzeugt wird. Dieser Differenzialwinkel wird an das Getriebe eines Detektors zur Ermittlung eines Werts proportional zum Cosinus des Differenzalwinkels angelegt Außerdem kann ein Wert proportional zum Cosinus erzeugt werden, indem man ein Cosinus-Potentiometer verwendet, das einen Cosinus-Wert gemäß dem Drehwinkel des Schleifers des Potentiometers erzeugt.

Hierzu 16 Blau Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1. Vorrichtung zur Positionierung eines schwimmenden Körpers über einem Fixpunkt am Grund mit Hilfe von mindestens vier zwischen im Abstand voneinander angeordneten körperfesten Angriffspunkten und entfernt von dem Körper und voneinander auf Grund angeordneten Verankerungsstellen gespannten Ankertauen, deren frei gespannte Länge mit Winden derart verlängerbar bzw. verkürzbar ist, daß mindestens die Orientierung des Körpers definiert veränderbar ist, mit einem Bewegungsgeber für die Korrekturbewegung zur Einstellung des Orientierungswinkels und der Beträge der zur Positionsveränderung erforderlichen Längenänderungen der Taue, gekennzeichnet durch folgende Merkmale

   a) Es ist ein den Bewegungsgeber (320) steuernder Positiüns-Kürrekturart-Geber (340) vorgesehen, mit dem die gewünschte Art der Positionsänderung (Dreh- oder Translationsbewegung) einstellbar ist, deren Richtung und Betrag durch die am Bewegungsgeber eingebbare Weginformation festgelegt ist

   b) Es ist je Ankertau (8a—Sh) ein Richtungsmeßgerät (310) vorgesehen, das den Orientierungswinkel β des Ankertaus (8a—8h) bezüglich einer festen horizontalen Achse (OS) des schwimmender Körpers (1) mißt.

   c) In Verbindung mit dem Rewegungsgeber (320) ist ein Komparator (330) vorgesehen, der einen vom Bewegungsgeber (32M ausgegebenen, von einer schiffsfesten Bezugsachse (OS) aus gezählten Bewegungswinkel «, der die Richtung bzw. Orientierung der Korrekturbewegung markiert, mit den mittels der Richtungsmeßgeräte (310) ermittelten Orientierungswinkeln ß„ vergleicht und als Eingangssignale für eine -to Steuerungsvorrichtung (350), die das Auf- und Abwickeln der Ankertaue (8a—8h) steuert, ffir die Differenzwinkel γ_η=β_π—<χ charakteristische Ausgangsimpulse erzeugt

   d) Die Steuerungsvorrichtung (350) umfaßt einen Einheitslängen- und Einheitsdrehwinkelgeber, der in aufeinanderfolgenden Positionierungszyklen die schrittweise Verkürzung bzw. Verlängerung der Ankertaue (8a—8h) um charakteristische Einheitslängen steuert, die im Falle der Parallelbewegung durch die Beziehung

   Δ I_n =/η-

   bestimmt sind, worin I₀ eine vorgebbare Einheitslänge und

   V_n = ß„ - α

   der für jedes Ankertau (8a—8h) gesondert ermittelte Differenzwinkel zwischen seinem Orientierungswinkel ß„ und dem in gleichem Sinne von der Bezugsgeraden (OS) aus gezählten Bewegungswinkel α ist und die im Falle einer Drehbewegung durch die Beziehung

   AL_n = 4,1cos y„\
   bestimmt sind, mit ob» Κθο, worin R jeweils der Abstand zwischen dem Zentrum (O) der Drehbewegung und dem jeweiligen Angriffspunkt (C 1—CA) des Ankerpaars (8a,... 8Λ) und O₀ ein vorgebbarer kleiner Einheitsdrehwinkel ist, der mit dem Gesamtdrehwinkel θ gemäß der Beziehung θ = N · θ\ verknüpft ist, wobei y„ zwischen in den Angriffspunkten (Ci-C4) auf die Verbindungsgeraden (OCl bis OC4) errichteten Normalen und den Taurichtungen gezählte Differenzwinkel sind, die im Falle einer Drehbewegung des Körpers im Uhrzeigersinn von demjenigen normalen Ast, der im Gegenuhrzeigersinn gezählt den 90° -Winkelabstand von der Verbindungsgeraden (OC1 — OC4) hat, im Gegenuhrzeigersinn gezählt sind und im Falle einer Drehung des Körpers (1) im Gegenuhrzeigersinn von demjenigen normalen Ast, der im Uhrzeigersinn gesehen den 90° -Winkelabstand von der Bezugsgeraden (OCX-OCA) hat, im Uhrzeigersinn gezählt sind und wobei die Steuerungsvorrichtung (350) ein Signal zum Aufwickeln des jeweiligen Ankertaus dann erzeugt, wenn der Betrag des Differenzwinkels ·/„ kleiner als 90° ist und ein Signal zum Abwickeln des Anktertaus dann, wenn der Betrag des Differenzwinkels zwischen 90° und 276'liegt

   2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsvorrichtung (350) ein Eingangspotentiometer (62) umfaßt, das eine Spannung proportional zur erwünschten Abwickel- oder Aufwickellänge jedes Ankertaus entsprechend einer bestimmten Einheitswegstrecke des Körpers erzeugt, daß ein Ausgangspotentiometer (80) zur Erzeugung einer Spannung vorgesehen ist, welche der Anzahl der Umdrehungen und dem Drehwinkel der Windentrommel proportional ist, daß eine Ansprechvorrichtung (83) vorgesehen ist, die auf eine Bedienung anspricht, bei der die Spannungen des Eingangspotentiometers und des Ausgangspotentiometers gleich sind, um dann diese Winde zu stoppen, wobei die Bewegung des Körpers in dieser Richtung und über diese Entfernung von der Vorrichtung zur Bestimmung des Winkels und des Bewegungsbetrags durchgeführt wird, indem man die Bewegung einer bestimmten Einheitswegstrecke eine Anzahl von Malen wiederholt.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsvorrichtung ein Eingangspotentiometer (62) zur Erzeugung einer Spannung proportional zur gewünschten Abwickellänge oder Aufwickellänge jedes Ankertaus entsprechend einer Drehbewegung um einen bestimmten Einheitswinkel umfaßt, daß ein Ausgangspotentiometer (80) zur Erzeugung einer Spannung proportional zur Anzahl der Umdrehungen und des Drehwinkels der Trommel (66) der Winde vorgesehen ist, daß eine Ansprechvorrichtung (83) vorgesehen ist, die auf einen Zustand anspricht, bei dem die von dem Eingangspotentiometer und dem Ausgangspotentiometer erzeugten Spannungen miteinander übereinstimmen, um hierauf diese Winde zu stoppen, wobei die Drehbewegung des Körpers in die Richtung und über den Winkel eingestellt wird, durch die Vorrichtung zur Angabe des Bewegungswinkels und des Bewegungsbetrags und daß diese Drehbewegung durchgeführt wird, indem man die

   Drehbewegung durch einen Einheitswinkel hindurch eine Anzahl von Malen wiederholt,

   4. Vorrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsgeber (320) zur Eingabe des Bewegungswinkels und des Betrags der Bewegung einen Handgriff (12) umfaßt, mit dem an einem Steuerpaneel der Drehwinkel und der Betrag der Parallelbewegung des Körpers einstellbar ist, daß ein Winkc'übertrager (13) durch diesen Handgriff drehbar ist, daß der Komparator (330) einen Detektor (14,37,38) zum Erfassen des Differenzwinkels zwischen dem Tauorientierungswinkel und dem Bewegungswinkel des Körpers und für die Erfassung eines Werts proportional zum Cosinus dieses Differenzwinkels umfaßt, daß der Detektor einen ersten Winkelempfänger (IS) umfaßt, der mit dem Winkelaufnehmer (13) verbunden ist, daß ein zweiter Winkelempfänger (19, 20) durch die Vorrichtung (310) zur Erfassung des Orientierungswinkels des Taus betätigbar ist, daß die ersten und zweiten Winkelempfänger (16; IS, 20) miteinander gekoppelt sind, so daß sie einen Differenzwinkci erzeugen, und daß ein einen Gleiter aufweisendes Eingangspotentiometer (43, 44) gemäß diesem Differenzwinkel betätigbar ist, so daß eine Spannung entsprechend dem Cosinus dieses Differenzwinkels entsteht

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangspotentiometer (43,44) ein lineares Widerstandselement (51, 52) umfaßt, welches in zwei gleiche Abschnitte in dessen Mittenpunkt für positive und negative Spannungen unterteilt ist

   6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelaufnehmer einen Selsyn-Aufnehmer (13) aufweist und daß jeder der ersten und zweiten Winkelempfänger einen Selsyn-Empfänger (16; 21,22) umfassen.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsgeber (320) zur Eingabe des Be\,egungswinkels und des Betrags der Bewegung einen Einsteller (60) zum Einstellen des Drehwinkels und des Betrags der Paraüelbewegung des Körpers umfaßt in den die Anzahl von Malen der Widerholung einer bestimmten Einheitsbewegung und deren Betrag eingegeben ist, daß der Komparator (330), die ein Eingangspotenliometer (62) zum Erfassen eines Werts proportional zum Cosinus des Differenzwinkels zwischen dem Orientierungswinkel des Taus und des Bewegungswinkels des Körpers aufweist, daß im Rahmen der Steuerungsvorrichtung (350) eine auf das Ausgangssignal dieses Eingangspotentiometers ansprechende Vorrichtung zwecks Steuerung der Windenarbeit vorgesehen ist, daß ein Winkelaufnehmer (67) mit der Trommel der Winde verbunden ist, daß ein Winkelempfänger (70, 75) mit dem Winkelaufnehmer verbunden ist und daß ein Ausgangspotentiometer (80) einen Gleiter (81) hat, der durch den Winkelempfänger (70, 75) bewegbar ist und somit eine Ausgangsspannung erzeugt wird, die proportional zum Cosinus des Differenzwinkels ist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsvorrichtung (350) einen Winkelrückstellempfänger (78) hat, der mit dem Winkelempffingfir (70, 75) verbunden ist und mit dem das Ausgangspotentiometer (80) in seine Nullage bringbar ist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn

   zeichnet, daß ein Nullspannungs-Differenzdetektor (83) an seinem Eingang mit der Ausgangsspannung des Eingangspotentiometers (62) und des Ausgangspotentiometers (80) angeschlossen ist und deren Differenz feststellt und daß mit diesem Nullspannungs-Differenzdetektor die Arbeit der Winde (65) so steuerbar ist, daß die Winde gestoppt wird, wenn die Differenz zwischen den Ausgangsspannungen Null wird.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangspotentiometer (62) in zwei Abschnitte aufgespaltet ist, um so die Vorspannung an den Nullspannungs-Differenzdetektor anzulegen, wobei die Winde gestoppt wird, ehe diese Differenz zwischen den Ausgangsspannungen der Eingabe- und Ausgabe-Potentiometer 0 wird.

   11. Vorrichtung nach 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung (64) zur Steuerung der Vorwärts- und Rückwärtsdr-fiung der Winde vorgesehen ist und daß diese Steuervorrichtung eine Abschaltvorrichtung umfaßt, mit der verhinderbar ist, daß die Steuervorrichtung in einer toten Zone arbeitet, in der die Differenz zwischen den Ausgangsspannungen der Eingangs- und Ausgangs-Potentiometer kleiner als ein bestimmter Wert ist

   14.. ψ w»i ι It-iiiJiig iiaui /-ιιυρηίι,η ι u, uauuiCii

   gekennzeichnet, daß ein Potentiometerwiderstand (85) mit einem Schleifer (87) vergesehen ist der durch den Winkelempfänger (70) in Abhängigkeit von der Drehung der Trommel bewegbar ist und daß eine Spannungsanlegevorrichtung vorgesehen ist, mit der die Ausgangsspannung des Potentiometerwiderstands (85) an das Ausgangspotentiometer (80) anlegbar ist, um so die Differenz in der radialen Lage von der Achse der Trommel aus gesehen der Tauschichten zu berücksichtigen, die auf der Trommel aufgewickelt sind.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Potentiometerwiderstand eine Vielzahl leitender Abschnitte (502) und eine Vielzahl von Widerstandsabschnitten (503) umfaßt, die wechselweise in Reihe angeordnet sind, daß ein Schleifer (511) auf dem Potentiometerwiderstand schleift und das Antriebsmittel (512; 509, 510) zum Antrieb des Schleifers vorgesehen sind, die antreiben, je nachdem ob Tau aus der gleichen Tauschicht ausgewickelt oder aus ihr abgewickelt wird, daß der Schleifer an einem Leiterteil (504) anliegt und daß im Falle des Abwickeins oder Aufwickeins von Tau in eine Tauschicht in eine unterschiedliche radiale Stellung von der Achse der Trommel der Schleifer r*en Widerstandsabschnitt berührt.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnrtj, daß zwischen dem Winkelempfänger (70) und dem Ausgangspotentiometer (80) eine Kupplung (77) angeordnet ist, daß die Rückstellvorrichtung (89) zur Rückstellung des Ausgangspotentiometers in c.e Null-Lage einen zweiten Winkelaufnehme.' (90) umfaßt, der auf die Nullstellung des Ausgangspotentiometers eingestellt ist und daß ein weiterer Winkelaufnehmer (78) mk dem zweiten Winkelaufnehmer (90) verbunden ist und auch mit dem Schleifer des Ausgangspotentiometers verbunden ist.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor (92) vorgesehen ist, der betätigt wird, wenn alle Ausgangspotentio-

   meter (80) an den jeweiligen Ecken des Körpers auf ihre Nullstellung zurückgestellt sind, daß ein Einsteller (94) vorgesehen ist, der die Anzahl der Zyklen für eine bestimmte Einheitsbewegung einstellt und das Ansprechvorrichtungen (93) vorgese hen sind, die auf das Ende einer Einheitsbewegung ansprechen und den Zählerinhalt im Einsteller herabsetzen.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsteller (60) zum Einstellen des Drehwinkels und den Betrag der Parallelbewegung eine Schaltvorrichtung (96) umfaßt, mit der der Einheitsdrehwinkel und die Einheitswegstrecke für die Parallelbewegung auf groß, mittel und klein einstellbar ist.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß eine Wählvorrichtung zum Auswählen der Bewegungsrichtung des Körpers vorgesehen ist.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Winden auf dem schwimmenden Körper paarweise an den entfernt voneinander angeordneten Ecken eines Vielecks angeordnet sind und die Windenpaare unabhängig voneinander durch das Ausgangssignal der Steuervorrichtung (350) gesteuert sind und daß eine Kontrollvorrich tung (84) vorgesehen ist, die anspricht, wenn alle Windenpaare ihre Arbeit beendet haben.

   19. Vorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (310) zum Erfassen des Orientierungswinkel des Ankertaus einen Support (25) umfassen, der an den Ecken des Körpers montiert ist, daß eine drehbare Scheibe (27) drehbar auf dem Support befestigt ist. daß ein Tauführungsarm (26b) an einer Seite der drehbaren Scheibe befestigt ist. daß ein Taukontaktglied (26c) an einem Ende des Taustützarms (26i>) befestigt ist. wobei das Tau (8) um den Support (25) herumgelegt ist. am Taukontaktglied (26c) anliegt und danach sich zum Ankerpunkt erstreckt.

   20. Vorrichtung nach Anspruch 19. dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkelaufnehmer (53) mit der drehbaren Scheibe (27) verbunden ist und deren Drehwinkel hierdurch dem Komparator (330) zuführbar ist.

   21. Vorrichtung nach Anspruch 19. dadurch gekennzeichnet, daß der Support eine feststehende Welle (616) umfaßt, die mit dem Körper (I) verbunden ist. und daß auf der Welle eine Rolle (615) drehbar montiert ist. an der das Ankertau anliegt und daß die drehbare Scheibe (27) auf der feststehenden Welle drehbar montiert ist.