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Title:
METHOD FOR CONTROLLING A SHIP PROPULSION SYSTEM COMPRISING A SURFACE PROPELLER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/037423
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a ship propulsion system (1) comprising a surface propeller (5) in which the desired capacity is interpreted as the target rotational value (nSL), the rotational speed control deviation is calculated from the desired rotational value (nSL) and the actual rotational value (nIST) of the internal combustion engine (2) and an injection quantity (qV) for the rotational control of the internal combustion engine (2) is determined using the rotational speed control deviation on a rotational speed controller (14). According to said method, the trim position (POS) of the surface propeller (5) is controlled by means of an arrangement controller (8) in accordance with the capacity reserve (PRES) of the internal combustion engine (2) and the actual trim position (POS(IST) ) and the effective rotational speed (nEFF), said trim position being determined from the rotational speed control deviation.

Inventors:
FALLER CHRISTIAN (DE)
HALLER OLIVER (DE)
KERN ADELBERT (DE)
MOEHRLE ALFRED (DE)
MUELLER MARKUS (DE)
WELTE MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2007/008317
Publication Date:
April 03, 2008
Filing Date:
September 25, 2007
Export Citation:
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Assignee:
MTU FRIEDRICHSHAFEN GMBH (DE)
FALLER CHRISTIAN (DE)
HALLER OLIVER (DE)
KERN ADELBERT (DE)
MOEHRLE ALFRED (DE)
MUELLER MARKUS (DE)
WELTE MICHAEL (DE)
International Classes:
B63H5/125; B63H20/10; B63H21/22
Domestic Patent References:
WO2004020281A12004-03-11
WO2002030740A12002-04-18
Foreign References:
DE19515481A11996-10-31
US5647780A1997-07-15
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Regelung einer Schiffsantriebsanlage (1) mit einem Oberflächenpropeller (5) , bei dem ein Leistungswunsch als Soll-Drehzahl (nSL) interpretiert wird, aus der Soll-Drehzahl (nSL) sowie einer Ist- Drehzahl (nIST) der Brennkraftmaschine (2) eine Drehzahl-Regelabweichung (dn) berechnet wird, anhand der Drehzahl-Regelabweichung (dn) über einen Drehzahlregler

(14) eine Einspitzmenge (qV) zur Drehzahl-Regelung der Brennkraftmaschine (2) festgelegt wird und bei dem die Trimmposition (POS) des Oberflächenpropellers (5) über einen Anlagenregler (8) in Abhängigkeit einer Leistungsreserve (PRES) der Brennkraftmaschine (2) sowie einer Ist-Trimmposition (POS(IST)) und einer effektiven Drehzahl (nEFF) geregelt wird, welche aus der Drehzahl- Regelabweichung (dn) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die effektive Drehzahl (nEFF) über ein Kennfeld

(15) und einer weiteren Eingangsgröße (E) , insbesondere Ladedruck eines Abgasturboladers, berechnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass aus der effektiven Drehzahl (nEFF) über eine Trimmvorgabe (9) mit mehreren Auswahl-Kennfeldern (KFl,

KF2, KF3) ein erster Verstellwinkel (Phil) bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Kennfeld (KFl, KF2, KF3) in Abhängigkeit der Anzahl der gekuppelten Wellen (3) und einer Schubrichtung (SRI) des Getriebes (4) ausgewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Verstellwinkel (Phi2) und eine erste Verstellrate (VSRl) über eine Laststeuerung (10) in Abhängigkeit des ersten Verstellwinkels (Phil) , der Leistungsreserve (PRES) und der Ist-Trimmposition (POS(IST)) des Oberflächenpropellers (5) berechnet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei aktivierter Laststeuerung (10) die erste Verstellrate (VSRl) und der zweite Verstellwinkel (Phi2) mittels Kennfelder (17, 21) in Abhängigkeit der Leistungsreserve (PRES) berechnet werden oder alternativ auf einen festen Wert gesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass bei aktivierter Laststeuerung (10) die erste Verstellrate (VSRl) auf Null gesetzt wird, wenn der Wert der Leistungsreserve (PRES) innerhalb eines Totbands (GWl, GW2) liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass bei deaktivierter Laststeuerung (10) der zweite Verstellwinkel (Phi2) dem ersten Verstellwinkel (Phil) entspricht .

9. Verfahren nach einem der vorausgegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zweiten Verstellwinkel (Phi2) als Führungsgröße und der Ist-Trimmposition (POS(IST)) eine Positions-Regelabweichung (dPOS) berechnet wird und aus der Positions-Regelabweichung (dPOS) über einen Trimmregler (25) eine zweite Verstellrate (VSR2) festgelegt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die erste (VSRl) oder die zweite Verstellrate (VSR2) als maßgeblich für das Stellsignal (STS) zur Festlegung der Trimmposition (POS) des Oberflächenpropellers (5) gesetzt wird.

Description:

Verfahren zur Regelung einer Schiffsantriebsanlage mit einem

Oberflächenpropeller

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Schiffsantriebsanlage mit einem Oberflächenpropeller.

Bei schnellen Schiffen werden häufig Oberflächenpropeller verwendet. Dieser kann sowohl in der Eintauchtiefe als auch nach Backbord oder Steuerbord zur Steuerung des Schiffs verändert werden. Im weiteren Text wird die Eintauchtiefe des Oberflächenpropellers als Trimmposition bezeichnet. Hierbei entspricht eine Trimmposition von +100% einer maximalen Austauchposition und eine Trimmposition von -100% einer maximalen Eintauchtiefe des Propellers. In der Praxis stellt ein Schiffsführer über ein Betätigungselement die subjektiv beste Trimmposition ein. Dies führt jedoch zu einer zusätzlichen Belastung des Schiffsführers neben seinen nautischen Aufgaben. Bei dynamischen Vorgängen fehlen ihm oft die Beurteilungskriterien für die beste Trimmposition.

Eine Maßnahme zur Verbesserung dieser Situation ist aus der WO 2004/020281 Al bekannt, welche ein Verfahren zum automatischen Einstellen eines Oberflächenpropellers in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszustands des Schiffs vorschlägt . Der aktuelle Betriebszustand wiederum wird aus der Schiffsgeschwindigkeit, einem Lenkwinkel, der Stellung eines Gashebels und Kenngrößen der Brennkraftmaschine

abgeleitet. Eine konkrete Ausführungsform ist jedoch dieser Fundstelle nicht zu entnehmen.

Aus der DE 195 15 481 Al ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Lastregelung einer Schiffsantriebsanlage mit einem Verstellpropeller bekannt, welche einen Drehzahl- Regelkreis zur Drehzahlreglung der Brennkraftmaschine und einen Anlageregler zur Steuerung des Verstellpropellers umfasst . Aus dem Leistungswunsch des Schiffsführers, also der FahrhebelStellung, wird über ein erstes Kennfeld eine SoIl- Drehzahl als Führungsgröße für den Drehzahl-Regelkreis berechnet. Ebenfalls aus dem Leistungswunsch wird über ein zweites Kennfeld eine Soll-Flügelsteigung als Vorgabegröße für den Anlageregler abgeleitet. Die Soll-Flügelsteigung wird dann über den Anlageregler in eine Steuergröße für den Verstellpropeller umgesetzt. Hierbei werden eine Leistungsreserve der Brennkraftmaschine, eine Drehzahl- Regelabweichung sowie ein Drehzahl-Gradient im Sinne einer Vergrößerung oder Verringerung der Flügelsteigung mit berücksichtigt .

Bei diesem Verfahren bewirkt eine große Leistungswunsch- änderung eine unmittelbare, gleichsinnige änderung der SoIl- Drehzahl und der Soll-Flügelsteigung. Systembedingt besitzt der Drehzahl-Regelkreis eine große Sprungantwortszeit. Eine Veränderung der Stellgröße, beispielsweise der Einspritzmenge, bewirkt daher erst zeitverzögert eine Veränderung der Ist-Drehzahl und der daraus abgeleiteten Größen. Die Soll-Flügelsteigung hingegen wird durch die Steuerung rasch in eine Steuergröße für den Verstellpropeller umgesetzt. Da der Verstellpropeller mit der Verstellhydraulik eine große Zeitkonstante aufweist, wird dieses Verhalten gemildert .

Das aus der DE 195 15 481 Al bekannt Verfahren kann auf eine Schiffsantriebsanlage mit einem Oberflächenpropeller nicht spiegelbildlich umgesetzt werden. Der Grund ist die wesentlich kürzere Reaktionszeit des Oberflächenpropellers gegenüber einem Verstellpropeller. Eine spiegelbildliche Umsetzung würde beispielsweise bei einer großen Leistungswunsch-änderung eine hohe Belastung der Brennkraftmaschine verursachen und als Konsequenz eine verzögerte Schiffsbeschleunigung bewirken.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird insofern darin gesehen, das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren auf eine Schiffsantriebsanlage mit einem Oberflächenpropeller anzupassen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst. Die Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Das Verfahren besteht darin, dass der Leistungswunsch als Soll-Drehzahl interpretiert wird und aus der Soll-Drehzahl sowie der Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine eine Drehzahl- Regelabweichung berechnet wird. Aus der Drehzahl- Regelabweichung wiederum wird über einen Drehzahlregler eine Einspitzmenge zur Drehzahl-Regelung der Brennkraftmaschine festgelegt und eine effektive Drehzahl berechnet. Die effektive Drehzahl ist die Führungsgröße des Anlagenreglers, welcher die Trimmposition des Oberflächenpropellers regelt . Bei der Regelung der Trimmposition wird die Leistungsreserve der Brennkraftmaschine mit berücksichtigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich vom zuvor beschriebenen Stand der Technik also darin, dass die Führungsgröße für den Anlagenregler nicht unmittelbar aus dem

Leistungswunsch abgeleitet wird, sondern aus der effektiven Drehzahl. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Trimmposition des Oberflächenpropellers geregelt wird.

Die effektive Drehzahl wird über ein Kennfeld berechnet in dem vorzugsweise eine Treppenfunktion abgebildet ist. Zeitlich kurze änderungen der Ist-Drehzahl, beispielsweise auf Grund des Wellengangs, bewirken keine änderung der effektiven Drehzahl. Die effektive Drehzahl ist somit eine robuste Führungsgröße. Korrigiert wird die effektive Drehzahl durch motorinterne Kenngrößen, beispielsweise dem Ladedruck eines Abgasturboladers.

Aus der effektiven Drehzahl wird über eine Trimmvorgabe mit mehreren Auswahl-Kennfeldern ein erster Verstellwinkel bestimmt . Die Auswahl eines Kennfelds erfolgt in Abhängigkeit der Anzahl der gekuppelten Antriebswellen und der Schubrichtung des Getriebes, beispielsweise Kurven- oder Rückwärtsfahrt. Die Kennfelder bewirken eine verbesserte Anpassung der Antriebsanlage an die äußeren Gegebenheiten. Beispielsweise wird bei einer Rückwärtsfahrt die Trimmposition in Richtung -100% verändert, so dass das vom Oberflächenpropeller bewegte Wasser unter dem Heck des Schiffs hindurchstrδmt . Hierdurch verringert sich der Strömungswiderstand erheblich.

Der erste Verstellwinkel wiederum wird zusammen mit der Leistungsreserve in einer Laststeuerung verarbeitet, welche die Führungsgröße, hier: zweiter Verstellwinkel, für den Trimmregler und eine erste Verstellrate generiert. Der Trimmregler definiert dann die Trimmposition anhand des zweiten Verstellwinkels, der Ist-Trimmposition und der ersten Verstellrate .

Ganz allgemein bestehen die Vorteile der Erfindung darin, dass die Brennkraftmaschine bei signifikanten Leistungswunsch-änderungen im geprüften Lastbereich verbleibt und die selbsttätige Regelung der Trimmposition einen entsprechenden Komfort für den Schiffsführer darstellt. Zudem sind in der Praxis die Kennfelder so ausgelegt, dass in jedem Betriebspunkt ein wirtschaftlicher und effektiver Betriebszustand automatisch eingestellt wird.

In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausfϋhrungsbeispiel dargestellt .

Es zeigen:

Fig. 1 ein Systemschaubild;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Motorsteuergeräts;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Laststeuerung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Trimmregelung und

Fig. 5 einen Programmablaufplan.

Die Figur 1 zeigt ein Systemschaubild einer Schiffsantriebsanlage mit einem Oberflachenpropeller. Die wesentlichen Baugruppen sind: die mechanischen Komponenten der Schiffsantriebsanlage 1 mit einer Brennkraftmaschine 2 nebst Getriebe 4 und Oberflächenpropeller 5, ein elektronisches Motorsteuergerat (ADEC) 7, ein elektronisches Getriebesteuergerät (GS) 13 und ein Anlagenregler 8. Die Brennkraftmaschine 2 treibt über eine Welle 3A das Getriebe 4 an. Das Getriebe 4 beinhaltet üblicherweise eine Eingangs- sowie eine Ausgangswelle und eine Einrichtung zur Drehrichtungsumkehr für die Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt. Die Aktivierung und der Schaltzustand des Getriebes 4 werden durch das elektronische Getriebesteuergerät 13 vorgegeben. über eine Welle 3B treibt das Getriebe 4 den

Oberflächenpropeller 5 an, dessen Trimmposition über ein Stellglied 12 verändert werden kann.

Die Betriebsweise der Brennkraftmaschine 2 wird durch das elektronische Motorsteuergerät (ADEC) 7 bestimmt. Dieses beinhaltet die üblichen Bestandteile eines Mikrocomputersystems, beispielsweise einen Mikroprozessor, I/O-Bausteine, Puffer und Speicherbausteine (EEPROM, RAM) . In den Speicherbausteinen sind die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 2 relevanten Betriebsdaten in Kennfeldern/Kennlinien appliziert. über diese berechnet das elektronische MotorSteuergerät 7 aus den Eingangsgrößen die Ausgangsgrößen. In Figur 1 sind exemplarisch folgende Eingangsgrößen dargestellt: eine Soll-Drehzahl nSL, welche durch einen Fahrhebel 6 vorgebbar ist, eine Ist-Drehzahl nIST, welche beispielsweise an der Welle 3A sensiert und mittels eines Software-Filters gefiltert wird, und ein Signal EIN. Das Signal EIN steht stellvertretend für die weiteren Eingangssignale, beispielsweise einem Raildruck des Common- Railsystems 27 mit Einzelspeichern, einem Ladeluftdruck der Abgasturbolader und den Temperaturen der Kühl-/Schmiermittel oder des Kraftstoffs.

In Figur 1 sind als Ausgangsgrößen des elektronischen Motorsteuergeräts 7 eine Soll-Einspritzmenge qV, eine effektive Drehzahl nEFF, ein Signal Leistungsreserve PRES und ein Signal AUS dargestellt. Das Signal AUS steht stellvertretend für die weiteren Stellsignale zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 2, beispielsweise ein Ansteuersignal für die Saugdrossel des Common-Railsystems 27 und ein Stellsignal zur Aktivierung eines zweiten Abgasturboladers bei einer Registeraufladung.

Die Eingangssignale des Anlagenreglers 8 sind: die effektive Drehzahl nEFF, die Leistungsreserve PRES, eine Schubrichtung SRI und die Ist-Trimmposition POS(IST) des Oberflächenpropellers 5. Das Ausgangssignal des Anlagenreglers 8 ist ein Stellsignal STS zur Ansteuerung des Stellglieds 12, über welches dann die Triπtmposition POS eingestellt wird. Der Anlagenregler 8 gibt das Stellsignal STS zur Umsetzung in die Trimmposition POS für den Oberflächenpropeller entweder als absoluter Winkelwert in Grad, oder als Prozent der Eintauchtiefe, beispielsweise +2o%, oder als Verstellrate in Grad/Sekunde bzw. Prozent/Sekunde vor. Innerhalb des Anlagenreglers 8 sind eine Trimmvorgabe 9 mit mehreren Auswahl-Kennfeldern KFl bis KF3, eine Laststeuerung 10 zur Begrenzung der Trimmposition und eine Trimmregelung 11 zur Regelung der Trimmposition POS angeordnet. Die Laststeuerung 10 ist in Figur 3 dargestellt und wird in Verbindung mit dieser erläutert . Die Trimmregelung 11 ist in Figur 4 dargestellt und wird in Verbindung mit dieser beschrieben.

Die Anordnung besitzt folgende Funktionalität:

Der Schiffsführer definiert seinen Leistungswunsch über die Stellung des Fahrhebels 6. Die Stellung des Fahrhebels 6 wird als Soll-Drehzahl nSL interpretiert. Die weitere Erklärung erfolgt in Verbindung mit der Figur 2, welche ein Blockschaltbild des elektronischen Motorsteuergeräts 7 zeigt. Aus der Soll-Drehzahl nSL und der Ist-Drehzahl nIST berechnet das elektronische Motorsteuergerät 7 eine Drehzahl- Regelabweichung dn. Ein Drehzahlregler 14, üblicherweise ein PIDTl-Regler, setzt die Drehzahl-Regelabweichung dn in ein Stellsignal, hier: eine Soll-Einspritzmenge qV, um. Mit dem Stellsignal werden dann die Injektoren des Common-RailSystems 27 mit Einzelspeichern beaufschlagt. Ebenfalls aus der

Drehzahl-Regelabweichung dn wird über ein Kennfeld 15, dargestellt ist eine Treppenfunktion, eine effektive Drehzahl nEFF berechnet. über die Treppenfunktion wird die Drehzahl- Regelabweichung dn gefiltert, d. h. die effektive Drehzahl nEFF ist robust gegenüber kleinen Abweichungen. Korrigiert wird die effektive Drehzahl nEFF über einen Faktor E, welcher motorinterne Kenngrößen, beispielsweise den Ladedruck eines Abgasturboladers, kennzeichnet.

Aus der effektiven Drehzahl nEFF wird über die Trimmvorgabe 9 ein erster Verstellwinkel Phil festgelegt. Hierzu enthält die Trimmvorgabe 9 mehrere Kennfelder, welche in Figur 1 mit KFl, KF2 und KF3 bezeichnet sind. über das Signal Schubrichtung SRI und anhand der Anzahl gekuppelter Wellen wird ein Kennfeld ausgewählt. Zum Bespiel können bei einer Antriebsanlage mit zwei Brennkraftmaschinen eine oder zwei Wellen gekuppelt sein. Der erste Verstellwinkel Phil, die Leistungsreserve PRES und die Ist-Trimmposition POS(IST) sind die Eingangsgrößen der Laststeuerung 10. über die Laststeuerung 10 werden eine erste Verstellrate VSRl und ein zweiter Verstellwinkel Phi2 bestimmt. Aktiviert oder deaktiviert wird die Laststeuerung 10 in Abhängigkeit der Leistungsreserve PRES der Brennkraftmaschine 2. Unter der Leistungsreserve PRES ist diejenige Motorleistung zu verstehen, welche sich aus der Differenz der Leistung am aktuellen Betriebspunkt zur maximal möglichen Leistung für diesen Betriebspunkt ergibt. Bei aktivierter Laststeuerung 10 werden die erste Verstellrate VSRl und der zweite Verstellwinkel Phi2 jeweils über ein Kennfeld in Abhängigkeit der Leistungsreserve PRES berechnet. Alternativ kann auch ein Festwert vorgegeben werden. Als weitere Sicherheitsfunktion setzt die aktivierte Laststeuerung 10 die erste Verstellrate VSRl auf Null, wenn der Wert der Leistungsreserve PRES innerhalb eines Totbands liegt. Bei deaktivierter

Laststeuerung 10 entspricht der zweite Verstellwinkel Phi2 dem ersten Verstellwinkel Phil. Die innere Struktur der Laststeuerung 10 wird genauer in Verbindung mit der Figur 3 beschrieben.

Der zweite Verstellwinkel Phi2 entspricht der Führungsgröße für die Trimmregelung 11, welche näher in Figur 4 beschrieben wird. Die Trimmregelung 11 bestimmt aus dem zweiten Verstellwinkel Phi2 und der Ist-Trimmposition POS(IST) die Trimmpositions-Regelabweichung und regelt in Abhängigkeit dieser über das Stellsignal STS die Trimmposition POS.

In Figur 3 ist die Laststeuerung 10 als Blockschaltbild dargestellt. Die Eingangsgrößen sind die Ist-Trimmposition POS(IST), die Leistungsreserve PRES und der erste Verstellwinkel Phil. Die Ausgangsgrößen sind die erste Verstellrate VSRl und der zweite Verstellwinkel Phi2. Der Ist-Trimmposition POS(IST) wird über ein Kennfeld 16 ein erstes Signal Sl zugeordnet, welches eine erste Eingangsgröße eines Schalters 18 ist. Der Leistungsreserve PRES wird über ein Kennfeld 17 ein zweites Signal S2 zugeordnet, welches die zweite Eingangsgröße des Schalters 18 darstellt . Die Ausgangsgröße des Schalters 18, hier: ein drittes Signal S3, entspricht entweder dem ersten Sl oder dem zweiten Signal S2. Der Schaltzustand des Schalters 18 wird durch einen Steuerblock 20 über ein viertes Signals S4 bestimmt. Das dritte Signal S3 ist eine Eingangsgröße des Schalters 19. Die zweite Eingangsgröße des Schalters 19 ist der Wert Null . Der Schaltzustand des Schalters 19 wird durch den Steuerblock 20 über ein fünftes Signals S5 bestimmt . Die Ausgangsgröße des Schalters 19, hier: die erste Verstellrate VSRl, entspricht entweder dem Wert des dritten Signals S3 oder dem Wert Null.

Der Leistungsreserve PRES wird über ein Kennfeld 21 ein sechstes Signal S6 zugeordnet, welches eine erste Eingangsgröße des Schalters 22 ist. Die zweite Eingangsgröße des Schalters 22 ist der erste Verstellwinkel Phil. Der Schaltzustand des Schalters 22 wird durch den Steuerblock 20 über ein siebtes Signal S7 bestimmt. Das Ausgangssignal des Schalters 22, hier: der zweite Verstellwinkel Phi2, entspricht entweder dem Wert des sechsten Signals S6 oder dem ersten Verstellwinkel Phil.

Als Alternative kann die Laststeuerung 10 so ausgeführt sein, dass das zweite S2 und sechste Signal S6 nicht in Abhängigkeit der Leistungsreserve PRES berechnet werden, sondern die beiden Signale auf einen Festwert gesetzt sind.

Die Laststeuerung 10 besitzt folgende Funktionalität:

In Figur 3 ist die Laststeuerung 10 im deaktivierten Zustand dargestellt. Im deaktivierten Zustand entspricht der zweite Verstellwinkel Phi2 dem Wert des ersten Verstellwinkels Phil, welcher über die Trimmvorgabe 9 in Abhängigkeit der effektiven Drehzahl nEFF berechnet wird. Da der zweite Verstellwinkel Phi2 die Führungsgröße für die Trimmregelung 11 ist, wird folglich die Trimmposition POS des Oberflächenpropellers 5 über die effektive Drehzahl nEFF definiert. Die erste Verstellrate VSRl wird im deaktivierten Zustand in Abhängigkeit des Ist-Trimmposition POS(IST) festgelegt.

Beim übergang der Laststeuerung 10 aus dem deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand wechseln die Schalter 18 und 22 ihre Schaltstellung. Initiiert wird dieser Wechsel über den Steuerblock 20. Im aktivierten Zustand werden sowohl der zweite Verstellwinkel Phi2 als auch die erste

Verstellrate VSRl in Abhängigkeit der Leistungsreserve PRES berechnet (Kennfeld 17, 21) . Die Laststeuerung 10 ist aktiv, wenn

PRES < GWl nach tl (Einschaltverzögerung) oder

PRES < GWl + GW2 oder

PRES > GWl + GW2 vor Ablauf t2 (Ausschaltverzδgerung) .

Hierin bedeuten PRES die Leistungsreserve, GWl sowie GW2 frei applizierbare Grenzwerte und tl bzw. t2 eine Zeitstufe.

Der Steuerblock 20 ändert über das fünfte Signal S5 den Schaltzustand des Schalters 19, wenn die Laststeuerung 10 aktiviert ist und folgende Bedingung vorliegt:

GWl < PRES < GWl +GW2 (Totband)

In diesem Fall entspricht die Verstellrate VSRl dem Wert Null.

In Figur 4 ist die Trimmregelung 11 als Blockschaltbild dargestellt. Die Eingangsgrößen sind: der zweite Verstellwinkel Phi2, die erste Verstellrate VSRl, die Ist- Trimmposition POS(IST), ein dritter GW3 sowie ein vierter Grenzwert GW4 , ein minimaler Verstellwinkel MIN und ein maximaler Verstellwinkel MAX. Die Ausgangsgröße der Trimmregelung 11 ist die Stellgröße STS, mit der das Stellglied 12 zur Verstellung des Oberflächenpropellers 5 beaufschlagt wird. Der zweite Verstellwinkel Phi2 wird über eine Begrenzung 23 auf den Wert MIN und MAX überwacht. Danach wird eine Regelabweichung dPOS aus dem zweiten Verstellwinkel Phi2 und der Ist-Trimmposition POS(IST) an einem Punkt A bestimmt. über ein Totband 24 werden Regelabweichungen im Bereich zwischen den beiden Grenzwerten GW3 und GW4

unterdrückt. Aus der Regelabweichung dPOS bestimmt ein Trimmregler 25, vorzugsweise mit PID-Verhalten, eine zweite Verstellrate VSR2. über eine Maximalwert-Auswahl MAX 26 wird entweder die erste Verstellrate VSRl oder die zweite Verstellrate VSR2 als Stellgröße STS zur Beaufschlagung des Stellglieds 12 festgelegt. Die Stellgröße STS kann entweder als absoluter Winkelwert in Grad, als Prozent der Eintauchtiefe, beispielsweise +2o%, oder als Verstellrate in Grad/Sekunde bzw. Prozent/Sekunde vorgegeben werden.

In Figur 5 ist ein vereinfachter Programmablaufplan dargestellt. Bei Sl wird aus dem Leistungswunsch des Schiffsführers die Solldrehzahl nSL bestimmt, welche die Führungsgröße des Drehzahl-Regelkreises und des Anlagenreglers 8 darstellt. Danach wird bei S2 die Ist- Drehzahl nIST eingelesen und die Drehzahl-Regelabweichung dn aus der Differenz der Soll-Drehzahl nSL zur Ist-Drehzahl nIST berechnet. Aus der Drehzahl-Regelabweichung dn wird über das Kennfeld 15 mittels einer Treppenfunktion die effektive Drehzahl nEFF berechnet, S3, aus welcher bei S4 über die Trimmvorgabe 9 der erste Verstellwinkel Phil in Abhängigkeit der Schubrichtung und der Anzahl der gekuppelten Wellen berechnet wird. Bei S5 wird die Leistungsreserve PRES ermittelt. Unter Leistungsreserve ist diejenige Motorleistung zu verstehen, welche sich aus der Differenz der Leistung am aktuellen Betriebspunkt zur maximal möglichen Leistung für diesen Betriebspunkt ergibt . Danach erfolgt bei S6 eine Lastprüfung. Dieser Schritt erfolgt in der Laststeuerung 10 anhand der zuvor beschriebenen Aktivierungs- oder Deaktivierungsbedingungen. Bei S7 wird anhand der Ist- Trimmposition POS(IST) und der Ausgangsgrößen der Laststeuerung 10, hier: zweiter Verstellwinkel Phi2 sowie erste Verstellrate VSRl, über die Trimmregelung geprüft, ob die Trimmposition verändert werden soll, S8: Eintauchen bzw.

S9 : Austauchen, oder ob die Triπunposition beibehalten werden soll, SlO. Danach ist der Programmablaufplan beendet.

Aus der Beschreibung ergeben sich für die Erfindung folgende Vorteile:

Die Führungsgröße für den Anlagenregler wird maßgeblich aus der Soll-Drehzahl gebildet, wodurch bei signifikanten

Leistungswunsch-änderungen ein sicherer und überlastungsfreier Betrieb der Brennkraftmaschine erzielt wird; die selbsttätige Regelung der Trimmposition entlastet den

Schiffsführer, wodurch der Komfort für ihn verbessert wird; geringe Ist-Drehzahlschwankungen, zum Beispiel auf Grund des Wellengangs, werden unterdrückt, wodurch ein hohe

Regelgüte der Trimmposition erreicht wird; in jedem Betriebspunkt wird ein wirtschaftlicher und effektiver Betriebszustand automatisch eingestellt.

Bezugszeichen

Schiffsantriebsanlage Brennkraftmaschine Welle Getriebe Oberflächenpropeller Fahrhebe1 elektronisches Motorsteuergerät (ADEC) Anlagenregler Trimmvorgabe Laststeuerung Triπunregelung Stellglied elektronisches Getriebesteuergerät (GS) Drehzahlregler Kennfeld Kennfeld Kennfeld Schalter Schalter Steuerblock Kennfeld Schalter Begrenzung Totband Trimmregler Maximalwert-Auswahl Common-Railsystem