[发明专利]用于测量作用在舵上的力的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量作用在舵上的力的装置。

背景技术

基本公知的是，在航海领域中许多水上运输工具具有自动驾驶系统。它是自动控制装置，其常常基于软件和经计算机作用所构成的，而使得水上运输工具在行驶期间保持在预先给出的航向上。这种自动驾驶系统通常具有固定点-参比-传感器或其他种类的位置测量装置，如GPS-接收机、回转罗盘仪，或类似仪器。此外，可提供给自动驾驶装置系统其他的参数，其例如由在水上运输工具的局部测量装置测量和进一步输入。对于概念“水上运输工具”在本专利中应理解为确定用于在水上或水中的推进运动(例如船、可移动的钻井平台，等)的各种运输工具。此外，自动驾驶系统通常包括控制装置，它用于控制水上运输工具的机动装置构成。特别对于船的机动装置，特别地可以包括由例如船螺旋舵的工作单元和例如具有可调节的舵的舵装置的控制单元所构成的组合装置。对于这样的机动装置，自动驾驶装置系统常常特别用于控制或调节舵而构成，从而基于输入自动驾驶装置系统的参数和预先给出的规则系统可以计算水上运输工具的实际航向。

此外，由现有技术获知一种用于水上运输工具的动力学的定位系统。它通常是用于水上运输工具，特别是船的自动定位的计算机控制的系统。动力学定位或者可以绝对地进行-也就是说水上运输工具在固定的点通过底部而保持-或者相对于一个运动物体，如船或水下运输工具而进行。这种动力学定位例如常常应用在钻井平台的近海-油-工业或其他的近海-水上运输工具。然而中间方式地也装备更多的具有动力学定位体系的船，例如横向式运输船。此外，这些系统可具有附加的自动驾驶功能，从而使得水上运输工具保持在经确定的预先给定的航向上。原则上水上运输工具也可具有动力学的定位系统和附加的分开的自动驾驶装置系统。这种动力学定位系统通常包括固定点-参比-传感器或其他种类的位置测量装置，如GPS-接收机、回转罗盘仪，或类似仪器。这些装置提供给动力学定位系统水上运输定位数据。其他种类的装置可以是运动报警器，采用其报警器例如可确定滚动或船的夯实情况。也如自动驾驶装置系统一样，动力学定位系统包括控制装置，其控制装置基于导入动力学定位体系的参数和存放的规则系统用于控制机动装置而构成。在此，机动装置的控制在通常情况下这样进行，即应保持预先给定的位置。常常地在包括舵机和驱动单元的机动装置的情况下动力学位置系统能控制两个部件装置。不仅动力学定位体系而且用于水上运输工具的自动驾驶装置系统在上位概念下可包括用于水上运输工具的自动控制系统。

此外，动力学定位系统通常还包括至少一种用于测量水上运输工具的物理量的测量数据的测量装置或对水上运输工具起作用的物理量的测量数据的测量装置。自动驾驶装置系统也可包括这种测量装置。在此，例如还已知的是，借助于作为风传感器所构成的测量装置可确定在船上起作用的风强度。此外，另外的或附加的已知的是，采用合适的风装置能确定波浪过程。只要提供至少一个测量装置和用于测量中央控制装置例如计算机的水上运输工具的定位数据的信息的装置，那么就能提供关于船的位置和尺寸和作用方向一些环境力，其(可)影响水上运输工具的位置。基于这些参数以及在关于所期望的航向的信息上，动力学的位置系统和/或集成在控制装置中的自动驾驶装置系统的计算单元基于一个或多个预先给定的规则系统计算必需的控制参数，由此，控制装置将控制信号传到船或水上运输工具的机动装置上并这样相应地对此有影响。在此，这样可保持水上运输工具的所期望的航向或达到或保持预先给定的位置。

水上运输工具的机动装置例如可包括转向装置和工作单元，特别是工作舵。转向装置又通常包括舵和转向调节装置，特别是舵机。通过控制调节装置和工作单元可改变水上运输工具或机动装置的推力和转向角并从而影响水上运输工具的运行方向和速度。

假如现在确定从已知的自动驾驶装置系统或动力学的定位系统至经给定的时间点，那么必须基于现有水上运输工具-和测量数据改变水上运输工具的航向或位置，虽然控制机动装置和工作功率(推力)和/或转向角，然而常常不是处于最佳程度。在此，这样水上运输工具的航向常常通过所期望的航向改变，或所期望的位置不直接达到，以致于又必须相对控制。实际上，在此这样达到经常的控制或转向角的调节以及可能的在较短时间内达到一定的工作舵的功率改变。这过程也称作为“转换滞后”且导致的是，机动装置需要费用，或只是延缓调节所期望的航向或所期望的位置。换言之，这可导致机动装置的经提高的利用或经提高的磨损和导致的是，从船进入了的航向常常不是最佳的。此外，在自动驾驶装置系统的情况下通过常常的转向而提高必需的水上运输工具的必需的预驱动能。

发明内容