DD259177A1

DD259177A1 - Verfahren zur schiffssteuerung fuer kursaenderungsmanoever bei mann-ueber-bord

Info

Publication number: DD259177A1
Application number: DD28813886A
Authority: DD
Inventors: Knut Benedict; Helmut Hilgert
Original assignee: Seefahrt Inghochschule
Priority date: 1986-03-21
Filing date: 1986-03-21
Publication date: 1988-08-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein technisches Verfahren zur Schiffsfuehrung bei grossen Kursaenderungen, insbesondere zur automatischen Rueckfuehrung des Schiffes bei zeitlich zurueckliegenden Mann-ueber-Bord-Unfaellen und zur Ausloesung der erforderlichen Handlungen. Das Ziel der Erfindung ist die automatische Durchfuehrung eines optimalen Rueckfuehrmanoevers und der Einleitung von Alarm- und Rettungsmassnahmen zur Wiederauffindung und Rettung des Verunglueckten. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass das Schiff unter Verwendung einer Zentraleinheit zur Steuerung der Ruderlage automatisch durch eine Folge von Rudermanoevern mit maximalen Ruderlagen in Abhaengigkeit von definierten Kursaenderungen gedreht und genau auf die Anlaufbahn mit Gegenkurs gebracht wird. Gleichzeitig werden die vorgeschriebenen optischen und akustischen Alarme ausgeloest und insbesondere die Nachtrettungsboje freigesetzt sowie auf einem Display graphische Orientierungshinweise gegeben. Als vereinfachte Variante wird die Ausstattung von bekannten Kursregelanlagen mit diesem Steuerprogramm vorgesehen. Als Anwendungsgebiet kommt insbesondere die Schiffahrt in Frage. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein technisches Verfahren zur Schiffssteuerung bei großen Kursänderungen, insbesondere zur automatischen Rückführung des Schiffes bei zeitlich zurückliegenden Mann-über-Bordunfällen und zur Auslösung der erforderlichen Signal- und Rettungsmaßnahmen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Gegenwärtig werden Mann-über-Bordmanöver auf Schiffen manuell durchgeführt. Der Wachoffzier muß beim Empfang einer Mann-über-Bord-lnformation eine ganze Reihe von Handlungen gleichzeitig verrichten: Alarm geben. Rettungsboje auslösen, Feststellen und Registrieren von Position und Uhrzeit sowie als Schwerpunkt die Rückführung des Schiffes an den.Unfallort. Dieses Rückführmanöver wird eingeleitet durch Kommandos zum Andrehen des Schiffes. Nach jetzt aktuell zu berechnenden Kursänderungen ist die Drehung durch neue Kommandos zu beenden und bei zeitlich zurückliegenden Unfällen auf Gegenkurs einsteuern zu lassen, um auf der Ausgangsbahn zum Wiederauffinden und Aufnehmen des Verunglückten zurückzulaufen. Die Aufgabenhäufung führt zu Streßsituationen, die die Entstehung von Fehlern begünstigen. Weiterhin gewährleistet der bisher übliche Manöverablauf keine genaue Rückführung des Schiffes auf die Ausgangsbahn.

Bekanntsind verschiedene Arten von Manövern zur Rückführung des Schiffes bei Mann-über-Bordunfällen: z.B. die zur Suche und Rettung in der seemännischen Fachliteratur („Seemannschaft" Bd. 4, Schiffssicherheit, Verlag transpress) angegebenen Manöver Williamson-Turn und auch die bisherige Form des Scharnow-Turns („Matters concerning Search and Rescue", IMO-Noted.BRDNAV31/8/4/v. 22.3.1985; weiterhin „Mann-über-Bord" von Richter, G. in HANSA, Hamburg 118 (1981), S. 691 ff). Diese Manöver sind nicht eindeutig reproduzierbar; die Bahn des Schiffes ist insbesondere beim Einsteuern auf den Gegenkurs durch das individuelle Aufkommen mit selbstgewählten oder bisher in der Literatur vorgeschlagenen Ruderlagen teilweise subjektiv vom jeweiligen Rudergänger beeinflußbar.

Die Durchführung von solchen Manövern mittels herkömmlichen Kursregelanlagen durch Sollwertangabe „Gegenkurs" ist nicht möglich, weil dabei eine zu starke seitliche Versetzung zwischen Anlauf- und Rückbahn eintritt: Insbesondere wird durch die übliche Stellung des Ruders durch die Kursregelanlage in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Ist- und Sollkurs die Drehung beendet, sobald das Schiff auf Gegenkurs ist, so daß keine Annäherung mehr an die Ausgangsbahn erfolgt und deshalb das Wiederfinden des Verunglückten unsicher wird. Diese Kursregelanlagen sind weiterhin bei bisherigen Konstruktionen auch deshalb nicht für solche Notmanöver einsetzbar, weil die Kursänderungen nicht mit Hart-Ruderlagen vollzogen und auch das Einsteuern auf den neuen Kurs nur durch Mittschiffs- oder leichte Gegenruderlagen erfolgt, so daß das Schiff nicht auf engstem Raum gedreht wird und ein Zeitverlust eintritt. Einflüsse von Wind und Seegang bei solchen kleinen Ruderlagen können außerdem zu erheblichen Abweichungen vom optimiertem Bahnverlauf solcher Manöver führen.

Eine Zurückführung auf die Bahn wäre möglich mit solchen bekannten „Verfahren und Vorrichtungen zum automatischen und asymptotischen Heranführen eines Fahrzeuges an eine vorbestimmte Bahn" (BRD-Ausleg.schr. Nr. 1481596). Sie steuern das Schiff aufgrund des Bahnfehlers zwischen Ist- und Sollbahn, für dessen Ermittlung allerdings sehr teure Trägheitsnavigationssysteme erforderlich sind, die u.a. aus Kostengründen auf Handelsschiffen nicht verwendet werden. Außerdem ist der Einsteuerungsalgorithmus auf die Sollbahn, nicht speziell auf die Belange des Mann-über-Bord-Manövers, zugeschnitten, weil er keine schnellstmögliche, sondern nur asymptotische Annäherung an die Rückbahn vorsieht. Ein Verfahren oder eine Vorrichtung zur automatischen Durchführung von Mann-über-Bord-Manövern mittels Steuerung des Schiffes nach dem Kurs und gleichzeitiger Auslösung der wichtigsten Hilfsmaßnahmen ist nicht bekannt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die automatische Durchführung eines optimalen Manövers zur Rückführung des Schiffes und die Einleitung von Alarm- und Rettungsmaßnahmen zur Wiederauffindung und Rettung des Verunglückten. Insbesondere bei der sich im Zuge der Automatisierung der Schiffsführung abzeichnenden 1-Mann-Besetzung der Brücke ist die Erfindung Voraussetzung für den Erfolg von Mann-über-Bord-Manövern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen automatisierbaren Ablauf von Rudermanövern zur reproduzierbaren Rückführung des Schiffes in die Ausgangsbahn mit Gegenkurs in kürzester Zeit mit geringstem Platzbedarf zu schaffen und diese Steuerung sowie weiterhin mit dem Unfall notwendige Handlungen automatisch zu realisieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß durch die Entwicklung eines reproduzierbaren Manöverablaufes das Schiff durch mehrere aufeinanderfolgende Rudermanöver mit großen Ruderlagen so gedreht und auf Gegenkurs gebracht werden kann, daß Ausgangs- und Rückbahn identisch sind. Die Rudermanöver werden in Abhängigkeit von definierten, erreichten Kursänderungen eingeleitet, die mit bekannten Geräten zur Ermittlung des Schiffskurses bestimmt werden. Durch das erste Ruderlegen auf den Anfangsruderwinkel RA wird das Schiff vom Ausgangskurs KA in die Drehkreisbahn gebracht. Nach Erreichen einer für das Schiff definierten Kursänderung KG wird dieser Drehkreis durch Einleitung eines weiteren Kursänderungsmanöver mit Ruderlage RG zur Gegenseite verlassen, wodurch sich nach kurzzeitigem Überschwingen des Kurses um den zu registrierenden Winkel KÜ = KM - KG bis zur maximalen Kursabweichung KM die Drehung des Schiffes in Richtung Gegenkurs KE = KA + 180° ändert.

Das Einsteuem auf den Gegenkurs KE erfolgt durch die 3. Ruderlage RA erneut zur Gegenseite unter Beachtung des zu erwartenden Überschwingwinkels KÜ schon beim aktuellen Kurs KV = KE + KÜ. Es werden also zwei Kursänderungsmanöver hintereinander angeordnet, wobei durch das erste eine definierte Kursabweichung erzeugt wird, die in Abhängigkeit von den Manövriereigenschaften des Schiffes gewählt über die Übereinstimmung von Anlauf- und Rückbahn entscheidet, auf die mit dem zweiten Kursänderungsmanöver unter Vorplanung des zu erwartenden Überschwingwinkels optimal auf Gegenkurs eingesteuert wird. Ist der Gegenkurs KE erreicht, geht die Steuerung wieder an die Kursregelanlage zurück. Unter Verwendung einer Zentraleinheit zur Steuerung der Ruderlage wird laufend die Kursänderung verfolgt und automatisch die Steuerung des Schiffes nach der beschriebenen Manöverfolge realisiert und die unterschiedlichen Reaktionen des Schiffes infolge solcher Einflußfaktoren wie Wind, Seegang und Flachwasser sowie Beladung aus dem Kursverhalten ermittel und der .Manöverablauf durch Anpassung der Winkel KG oder KE optimiert.

Gleichzeitig werden die vorgeschriebenen akustischen und optischen Alarme mit den schiffsspezifischen-Signaleinrichtungen ausgelöst und die Rettungsmittel, insbesondere die Nachtrettungsboje, ausgesetzt. Außerdem werden die Manövereinleitposition und die Zeit registriert und zur besseren Orientierung auf einem Display die Bahn des Schiffes mit den aktuellen Schiffspositionen sowie die Seitenpeilung und Entfernung zur Manövereinleitposition ermittelt und angezeigt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend am Ausführungsbeispiel eiens Manöverablaufes für ein Rückführmanöver bei langer zurückliegendem Unfall in Fig. 1 und 2 sowie an einem Gerätesystem zur Realisierung des Manövers in Fig. 3 näher erläutert werden.

In Fig. 1 ist die Steuerung des Schiffes dargestellt durch den Ablauf von Ruderwinkel R (t) und Kurswinkeländerung K(t) vom Ausgangskurs KA über der Zeit t, während in Fig. 2 der Bahnverlauf des Schiffes während des Rückführmanövers deutlich wird. Das Schiff wird durch drei aufeinanderfolgende Hart-Ruderiagen gedreht:

Durch das erste Ruderlegen RA = 30° Stb zum Zeitpunkt 1 wird das Schiff vom Ausgangskurs in die Drehkreisbahn gebracht. Nach einerfür das Schiff definierten Kursänderung KG (sie wird z.B. durch Testfahrten ermittelt und beträgt für optimale Manöver etwa 240°, kann aber auch suboptimal bei 60° erfolgen) wird dieser Drehkreis zum Zeitpunkt 2 durch Gegen ruderlegen mit RG = 30° Bb verlassen. Hierbei wird, wenn die Drehung des Schiffes aufhört und sich umkehrt zum Zeitpunkt 3 der Überschwingwinkel KÜ des Kurses gemessen und gespeichert. Das Einsteuem auf die Rückbahn erfolgt mit erneuter Gegenruderlage RA = 30 Stb, um diesen Überschwingwinkel KÜ vor dem Gegenkurs KE genau nach der aktuellen Kursänderung KV = KE + KÜ zum Zeitpunkt 4. Anschließend wird auf Gegenkurs zum Zeitpunkt 5 die Steuerung wieder an den Rudergänger bzw. an die Kursregelautomatik übergeben.

In Fig.3 ist die Anordnung des Geamtsystems näher erläutert. Nach Eingabe der Information „Mann-über-Bord" in die Organisationseinheit werden sofort die Alarmanlagen, der Rettungsbojenmechanismus und die Positions- und Zeitregistrierungsgeräte ausgelöst. Gleichzeitig werden von der Organisationseinheit dem System zur Steuerung des Schiffes (Selbststeuerungsanlage) die Steuerbefehle gegeben und mit dem speziellen Manöver zur Rückführung des Schiffes begonnen, wobei die Bahn und ausgewählte Phasen des Bewegungsablaufes sowie die Seitenpeilung und Entfernung zur Manövereinleitungsposition auf einem Manöverdisplay sichtbar gemacht werden.

Die Eingabe der Information kann z. B. durch Knopfdruck oder ähnliche Schalter erfolgen, wobei die Andrehseite, d.h. der Beginn des Manövers nach Steuerbord oder Backbord frei wählbar sein muß, sei es durch separate Knöpfe oder andere Wahlschalter. Weiterhin ist an der Organisationseinheit eine Vorrichtung vorhanden, mittels der sich die erforderlichen Steuergrößen, z. B. die Kursänderung zum Beginn des LGegenruderlegens, eingeben lassen. Durch Variation der Einstellung dieser Steuergrößen kann das Manöver bei Testfahrten so optimiert werden, daß das Schiff genau auf der Anlaufbahn ohne seitliche Versetzung zurückläuft. -

Claims

1. Verfahren zur Schiffssteuerung für Kursänderungsmanöver bei Mann-über-Bord zur Rückführung des Schiffes auf die Ausgangsbahn mit Gegenkurs unter Verwendung einer Zentraleinheit zur Steuerung der Ruderiage und schiffsspezifischen Signaleinrichtung und Rettungsmitteln, wie vorzugsweise Nachtrettungsbojen, gekennzeichnet dadurch, daß mit Beginn des Mann-über-Bord-Manövers durch die Zentraleinheit automatisch eine Folge von Rudermanövern mit maximalen Ruderlagen, in Abhängigkeit von definierten, den Manövrierkennwerten des Schiffes entsprechenden, Kursänderungen ausgeführt, die vorgeschriebenen akustischen und optischen Alarme und Rettungsmittel ausgelöst, die Manövereinleitungsposition und -zeit registriert und auf einem Display die aktuelle Schiffsposition sowie Seitenpeilung und Entfernung zur Manövereinleitungsposition angezeigt werden.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch die erste Ruderlage RA beim Ausgangskurs KA das Schiff dreht, nach einer definierten Kursänderung KG durch die zweite Ruderlage RG zur Gegenseite die Drehung des Schiffes unter kurzzeitigem Überschwingen des Kurses um den Winkel KÜ sich in Richtung Gegenkurs KE = KA + 180° ändert und durch erneute dritte Ruderlage zur Gegenseite beim Kurs KV = KE + KÜ seine Drehung auf Gegenkurs beendet.

3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die unterschiedlichen Reaktionen des Schiffes durch Einflußfaktoren, insbesondere durch Wind, Seegang, Fahrwasserbegrenzung und Beladung, durch die Zentraleinheit durch Messung des Kursverhaltens ermittelt und der Manöverablauf durch Anpassung der Winkel KG, KV oder KE optimiert werden.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen