Automatische Steuereinrichtung für ein Tragflügelboot Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Steuereinrichtung für ein Tragflügelboot, dessen Tragflü gel ständig im Wasser eingetaucht sind und Steuerklap pen tragen oder als Ganzes als Steuerklappen drehbar sind, mit Mitteln zur Erzeugung eines Fehlersignals, das die Abweichung der Bootslage von einer vorgewählten Lage anzeigt, wobei die Steuerklappen auf ein vom Fehlersignal abhängiges Steuersignal ansprechen, um die Bootslage derart zu verändern, dass das Fehlersignal kleiner wird.
Ein charakteristisches Merkmal von Tragflügelbooten liegt darin, dass die Boote Tragflügel besitzen, die wie Flugzeugtragflächen ausgebildet sind. Diese Tragflügel sind nur viel kleiner. Die Grösse des Bootsrumpfes und seine Abhebegeschwindigkeit bestimmen die Form des Rumpfes. Wenn nicht besondere Vorrichtungen wie Hilfsflügel, Flügelbrücken oder irgendwelche einziehba ren Zwischenklappen verwendet werden, ist die Abhebe geschwindigkeit des Bootes etwa halb so gross wie seine Höchstgeschwindigkeit.
Ein sehr grosses Fahrzeug mit einer mittleren Höchstgeschwindigkeit wird eine Rumpf form verwenden, die ganz konventionell, vielleicht wie ein Zerstörerrumpf ausgebildet ist, um in einem Bereich des Bootslänge-Geschwindigkeits-Diagramms zu fahren, indem ein Verdrängungsboot Vorteile bringt. Wenn jedoch das Falärzeug viel kleiner oder die Höchstge schwindigkeit viel grösser ist, lässt sich ein Bootsrumpf verwenden, der wie ein Gleitboot ausgebildet ist. Man kann die Aufkimmung vielleicht etwas grösser wählen, als sie zum Auffangen von Stössen gegen den Rumpfbo den üblich ist.
Die Oberseite des Fahrzeuges wird man nach aerodynamischen Gesichtspunkten viel glatter als bei den meisten anderen Schiffen ausbilden, da bei der Höchstgeschwindigkeit der Luftwiderstand des Rumpfes zum Gesamtwiderstand des Fahrzeuges sehr wesentlich beiträgt. Wenn das Boot seine Geschwindigkeit erhöht und der Rumpf anfängt, sich aus dem Wasser herauszu heben, liegen die Hauptprobleme in der Stabilität und in der Steuerung. In dem Moment, in dem der Bootsrumpf das Wasser verlässt, tragen die Tragflügel das gesamte Gewicht des Schiffes, und zwar bei einer Geschwindig keit, die die kleinstmögliche Fluggeschwindigkeit ist. In diesem Augenblick ist der höchste stationäre Hubkoeffi zient erreicht.
In diesem Zustand müssen die Hauptmoto- re praktisch ihren gesamten verfügbaren Vorschub abge ben. In diesem Zustand hat der Wert des Widerstandes einen maximalen Wert erreicht, der solange nicht mehr auftritt, bis das Fahrzeug etwa seine Maximalgeschwin digkeit erreicht hat.
Die Tragflächen aller Tragflügelboote, die bis heute konstruiert worden sind, lassen sich nach zwei Gesichts punkten klassifizieren: erstens danach, ob die tragenden Oberflächen die Wasseroberfläche durchschneiden oder sich immer unterhalb der Wasseroberfläche befinden, zweitens nach der Längsverteilung der Tragflügelgebiete. Eine Eigentümlichkeit der Flugzeuganordnung ist ihre ursprüngliche Stabilität, während die Entenanordnung weniger ist. Um eine möglichst günstige Lastverteilung für die Tragflächen zu erreichen, soll der Schwerpunkt des Fahrzeuges in der Nähe des Mittelpunktes des Tragflügelsystems liegen.
Bei flächenstabilisierten Systemen, das heisst bei Systemen, bei denen die tragenden Oberflächen die Wasseroberfläche durchschneiden, nehmen die Tragflä chen bezüglich des Rumpfes eine im wesentlichen feste Stellung ein. Diese Systeme hängen von Änderungen der Flügelfläche im Wasser ab, um bei Bedarf zusätzliche Hubkraft zu erzeugen. Der Hubkoeffizient bleibt dabei im wesentlichen konstant. Diese Leistungsfähigkeit des Systems wird durch die Verwendung von V-förmigen Flügeln oder durch eine Anzahl kleiner Flügel erreicht, die leiterartig angeordnet sind und eine Änderung des Hubs mit der Eintauchtiefe hervorrufen. Tatsächlich erfüllen diese Flügel zwei Aufgaben, da sie die erforderli che Hubkorrektur feststellen und sie gleichzeitig auch durchführen.
Andererseits hängen untergetauchte Trag flächen von Steuerflächen oder von einer Änderung des Anstellwinkels der gesamten Fläche ab, um den Hub koeffizienten und die Hubkraft zu ändern. Untergetauch te Tragflügel können die Höhe nicht feststellen. Daher muss eine Höhenanzeige getrennt eingeführt werden. Die Tragflügelkontrolle kann so durchgeführt werden, das sie nicht nur auf die Höhe, sondern auch auf andere Grössen anspricht. Ebenso können die Bootslage und seine Be- schleunigungen festgestellt und als Regelgrössen verwendet werden, um eine wirklich stabilisierte oder geregelte Fahrt des Bootes zu erreichen.
Ein weiterer ins Auge springender Unterschied zwi schen Flügelsystemen, die die Wasseroberfläche durch schneiden und eingetauchten Flügelsystemen liegt im Fahrverhalten bei der flügelgestützten Fahrt. Bei einem Boot, bei dem die Tragflügel die Wasseroberfläche durchschneiden und das normal ausgelegt ist, wird jede Änderung der Wasseroberfläche auf den Bootskörper als Änderung der Hubkraft übertragen, da sich dabei die Fläche der Tragflügel ändert, die in das Wasser ein taucht. Weiterhin unterscheidet sich das Fahrverhalten solcher Boote beträchtlich, je nachdem die Boote gegen den Seegang anlaufen müssen oder mit dem Seegang fahren.
Die ruhigste Fahrt lässt sich mit solchen Booten erreichen, die mit vollständig eingetauchten Tragflächen sowie mit einem Autopilotsteuersystem ausgerüstet sind. Dieses Steuersystem ist in der Lage, die Entfernung des Bootes vom Wasser zu messen. Es ist so eingerichtet, dass es das Ansprechen auf die Wellenhöhe ausgleichen kann. Ebenso sind Steuerflächen vorgesehen, und zwar entweder als Klappen oder als im ganzen drehbare Tragflügel. Man kann auch beide Massnahmen gemein sam treffen, so dass selbst bei den stärksten Korrekturen weder eine Kavitation noch ein Abreissen der Strömung auftritt. Für ein Boot mit vollständig eingetauchten Tragflügeln sind schon die verschiedensten Masswertge- ber verwendet worden.
Einer der Einfachsten ist das System nach Hook, bei dem die Wasseroberfläche vor dem Boot von Flossen abgefühlt wird, die an den Enden langer Arme vor dem Boot und an jeder Seite des Bootes angebracht sind. Die Wellenhöhe, die so voraus bestimmt wird, wird durch ein verhältnismässig einfaches Koppelsystem auf die Tragflügel übertragen, die dadurch so gedreht werden, dass sie die erforderliche Änderung im Hub hervorrufen. Ebenso ist vorgeschlagen worden, andere Messwertgeber zu verwenden, wie beispielsweise elektrische Sonden, Staurohre für den dynamischen und den statischen Druck sowie akustische Höhenmesser.
Grundlegende Unterschiede in der Fahrzeugsteuerung hängen von der Lage des Messwertgebers im Verhältnis zum Boot ab. Man hat sich vorgestellt, dass eine räumliche Voreilung des Messwert-Gebers das Verhalten des Bootes deswegen verbessern könnte, weil dadurch eine Steuerzeit bewerkstelligt wird. Es sind auch viele Boote mit einer Voreilung Null betrieben worden, entwe der durch die Verwendung von Rechengeräten, die die Wirkung der Welle aufgrund von beobachteten Werten vorhersagten, oder deswegen, weil die Ansprechzeit des Bootes so kurz ist, dass sogar Korrekturen, die nach einem Ereignis durchgeführt werden, das Boot in einer annehmbaren Gleithöhe belassen.
Wenn die Grösse der Tragflügel erhöht wird, und wenn die Geschwindigkeit anwächst, werden auch die Schwierigkeiten der Steuerung grösser. Tragflügelboote mit einem vollständig eingetauchten Tragflügelsystem sind die seetüchtigsten Tragflügelboote. Nun ist bei einem völlig untergetauchten Tragflügelsystem, unabhän gig davon, ob ein Hohlsog entsteht oder nicht, der Stabilitätsbereich gegenüber Nick- beziehungsweise Stampfbewegungen aus seiner Natur heraus unerwünscht gross, so dass normalerweise eine automatische, stabili sierende Steuerung erforderlich ist.
Die erfindungsgemässe automatische Steuereinrich tung ist gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines Fehlersignals, das die Bootsbewegung anzeigt, Mittel zur Erzeugung eines Stabilisierungssignal aus der Vertikal beschleunigung des Bootes, zur Beeinflussung eines Ver stärkers für das Steuersignal, Mittel zur Erzeugung eines Signals, das den Abstand des mittleren Wasserspiegels von den Wellentälern anzeigt und das Steuersignal beein flusst, um zu verhindern, dass die Tragflügel die Wasser oberfläche durchschneiden, und Mittel, die auf die Boots geschwindigkeit ansprechen und wenigstens einen Ver stärker für das Steuersignal beeinflussen.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Aus führungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt ein typisches Tragflügelboot mit vollstän dig eingetauchten Tragflügeln. Die Hauptachsen der Tragflügel sind in Fig. la eingetragen.
Fig.2 ist ein schematisches Blockschaltbild der ge samten automatischen Steuereinrichtung.
Fig. 3 ist ein schematisches Blockschaltbild des Re gelzweiges gegen das Stampfen in der Steuereinrich tung.
Fig. 4 ist ein schematisches Blockschaltbild und zeigt den Schlingerkanal der Steuereinrichtung.
Fig. 5 ist ein schematisches Blockschaltbild und zeigt den Höhenkanal der Steuereinrichtung.
Fig.6 ist eine zeichnerische Darstellung und zeigt eine typische Aufstellung der Verstärkung für die Regel schleifen der Steuereinrichtung.
Fig. 7 ist ein schematisches Blockschaltbild und zeigt die Anpassungsregelung für die vertikale Beschleunigung aus den Fig. 3 und 5.
Fig. 8 zeigt die Änderungen der Gegenkopplungsver- stärkungen für die Geschwindigkeit und die Beschleuni gung. Sie gelten für das System aus Fig. 7.
Fig. 9 ist ein schematisches Blockschaltbild und zeigt die automatische Regelung für die Höhentrimmung des Systems aus den Figuren 4 und 5.
Fig. 10 ist ein schematisches Blockschaltbild und zeigt einen üblichen operativen Schaltkreis aus den Fig. 3 und 5.
Fig. 11 ist ein schematisches Blockschaltbild und zeigt den Steuerkanal für die flügelgestützte Fahrt.
Die Fig. 1 zeigt ein typisches Tragflügelboot 10, das zwei vordere Tragflügel 12 und 14 besitzt. Am Heckteil des Bootes ist nur ein Tragflügel 16 angebracht. Die Tragflügel tragen Klappen 18a und 18b, die innerhalb bestimmter Grenzen bewegt werden können und den Steuerflächen von Flugzeugen ähnlich sind. Bei 19 ist ein Steuerruder gezeigt. Am Rückteil des Bootsrumpfes können Luftschrauben angebracht werden, um das Boot anzutreiben. Es ist selbstverständlich, dass auch andere Antriebsmaschinen verwendet werden können, wie bei spielsweise Flugzeugturbinen. Ebenso können die Luft schrauben auch entweder am Bug oder Heck des Boots rumpfes angebracht werden.
Die Steuereinrichtung ist aus Vorrichtungen zusam mengesetzt, die das Stampfen, das Schlingern, das Gieren und die Höhe des Bootes regeln und stabilisieren. Die Steuereinrichtung sorgt für eine Programmierung des automatischen Abhebens, für automatische Regelung der Höhentrimmung bei Seegang und bei einem Quernei gungswinkel, für flache oder automatisch gesteuerte Wenden, wie der Bootsführer sie wünscht und schliess- lich noch für eine automatische Änderung der System dämpfung, um unter allen Bedingungen des Seeganges die Vertikalbeschleunigungen klein zu halten. Auf dem Steuerpult kann eine Anzeige der Wirkungsweise der Einrichtung vorgesehen sein.
Diese Anzeige befindet sich in der Kabine 24 des Bootsführers, und zwar zusammen mit allen Schaltern und Regelorganen, die die verschiede nen Arbeitsweisen des Autopiloten hervorrufen.
Die Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild den allge meinen Aufbau der Einrichtung. Ein Vertikalkreisel 30 gibt die Anzeige für das Stampfen und das Schlingern, ein Kreisel 32 gibt die Geschwindigkeit des Gierens an. Ebenso wird die Geschwindigkeit des Schlingerns von einem Kreis 34 angegeben. Diese drei Kreisel 30, 32 und 34 sind hinter dem Schwerpunkt des Bootes 10 Fig. 1 in der Nähe des Achtertragflügels angeordnet. Ein hinterer Beschleunigungsmesser 36 ist über dem Achtertragflügel 16 angeordnet. Ein vorderer Beschleunigungsmesser 38 befindet sich über den vorderen Tragflügeln 12 und 14. Im Bug des Bootes ist so weit vorne, wie es prak tisch ist, ein Höhenfühler 40 angeordnet, der als Wandler ausgebildet ist.
Die Kreisel 30, 32 und 34, die Beschleunigungsmesser 36 und 38, sowie der Hö henfühler 40 geben alle ihre Regelsignale an einen Block 42, der Summations- und Rechenelektronik enthält und der zusammen mit der Steuerelektronik in der Nähe des Achtertragflügels angeordnet ist. Dadurch wird die Verkabelung sehr einfach. Darüber hinaus kann der Bootsführer das Schlingern, das Stampfen und die Höhe des Bootes mit Hilfe von Einstellorganen nachstel len, die sich auf dem Bedienungspult in der Bootsführer kabine 24 befinden. Die Schlingertrimmung, die Stampf trimmung und die Höhentrimmung sind entsprechend als Block 42, Block 44 und Block 46 angezeigt.
Ein Ge schwindigkeitsfühler 48, der irgendwo in dem Fahrzeug angeordnet sein kann, gibt ebenfalls seine Regelsignale an die Summations- und Rechenelektronik 42 ab. Die Elektronik summiert die Eingangssignale, zeichnet sie auf, formt oder multipliziert sie, um eine richtige Signal kombination für die Treibverstärker 50, 52 und 54 zu erhalten, die die Servoelemente 56, 58 und 60 steuern. Die Servoelemente drehen ihrerseits die Steuerflächen, in diesem Falle also die Steuerklappen 18, um das Boot zu stabilisieren und auf die vorgegebenen Werte einzutrim- men.
Das Bedienungspult, das in der Bootsführerkabine 24 angeordnet ist, enthält noch Einstellorgane 62, die von dem Bootsführer zu bedienen sind, und zwar für die Befehlsschaltung, für die Kurvensteuerung, für eine Än derung der Verstärkung von Hand in den Regelschleifen für das Stampfen sowie für allgemeine Prüfungen. Dar über hinaus ist noch ein normaler Ein-Aus-Schalter vorhanden.
Die Fig.3 zeigt als Bockschaltbild die Arbeitsweise des Regelkanals für das Stampfen. In diesem Regelkanal werden als Fühler der Vertikalkreisel 30 und der hintere Beschleunigungsmesser 36 verwendet. Der Vertikalkreisel liefert für das Stampfen ein Vergleichsnormal. Wenn dieses Vergleichsnormal mit den Signalen der Stampftrim- mung aus Block 44 addiert wird, ergibt sich für die Treiberverstärker 64 und 66 ein proportionales Fehlersi gnal. Ebenso kann in diesem Zweig ein Kreisel 45 verwendet werden, der die Geschwindigkeit des Stamp fens anzeigt. Signale, die die Beschleunigung beim Stampfen anzeigen, werden von dem hinteren Beschleuni gungsmesser 36 an einen operativen Schaltkreis 68 gege ben.
Dieser operative Schaltkreis, der später noch im einzelnen beschrieben wird, beseitigt die Wirkungen von Nullpunktverschiebungen des Beschleunigungsmessers sowie stationäre Beschleunigungen bei niedrigen Fre- quenzen, die bei Wendemanövern festgestellt werden. Er integriert die Beschleunigungssignale in angenäherter Form. Dadurch erhält man ein Geschwindigkeitssignal. Diese Geschwindigkeits- und Beschleunigungssignale werden summiert und an einen Vorverstärker 70 gege ben, und anschliessend den Treiberverstärkern 64 und 66 zugeführt. Die Verstärkung der Geschwindigkeits- und Beschleunigungssignale erfolgt im Vorverstärker 70 und wird automatisch geändert, um eine ruhige und stabile Fahrt zu erzielen.
Die Verstärkung kann gewünschten falls auch von Hand nach dem Willen des Bootsführers beeinflusst werden. Ein Schalter 71, der sich in der Kabine 24 befindet, erlaubt es dem Bootsführer, diese Betriebsart zu wählen. Ein Block 73, der eine Verstär kungseinstellung von Hand enthält, erlaubt es dem Bootsführer, während des Betriebes mit Handsteuerung die Verstärkung zu wählen. Eine automatische Verstär kungsregelung wird von dem Schaltkreis 72 durchgeführt, der eine Anpassungsregelung für die vertikale Beschleu nigung darstellt. Die Anpassungsregelung, die noch im einzelnen beschrieben wird, spricht auf die kurzzeitigen Mittelwerke der Vertikalbeschleunigung an, die in einer Richtung an der Stelle der vorderen Tragflügel auftritt und ändert die Verstärkung des Vorverstärkers 70 pro portional.
Es wird also die Dämpfung der Stampfbewe- gung des Bootes geändert, und zwar wird sie bei rauher, kurzer See grösser, wodurch das Boot die Wellen durch schneiden kann. Bei einer langen Dühnung wird die Dämpfung kleiner. Dadurch ist die Regelschleife für das Stampfen, die proportional arbeitet, besser in der Lage, durch dynamische Regelung den gewünschten Stampf winkel einzuhalten.
Es sei noch folgendes bemerkt: Wenn man die Verstärkung für die Stabilisierung der Änderungsge schwindigkeit der Messgrössen anstelle der Verstärkung für die Messgrössen selbst ändert, so ist man sicher, dass die proportionalen Regelschleifen unter allen Bedingun gen ihre Stellungen genau einhalten, da die Verstärkung in diesen Regelschleifen auf einem ziemlich hohen Wert gehalten werden kann.
Die Verstärkung der Treiberverstärker 64 und 66 wird automatisch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Bootes geändert. Diese Änderung wird von dem Block 78 durchgeführt, der einen Verstärkungsplan ent hält und auf den Geschwindigkeitsfühler 48 anspricht, um Änderungen der Grösse - worin v die Fahrtge schwindigkeit und p einen Proportionalitätsfaktor
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dar stellen, an den Tragflügeln auszugleichen und die Verstär kung niedrig zu halten, wenn das Boot als Verdrängungs boot fährt. In der Fig.6 ist dieser Verstärkungsplan aufgezeichnet.
Die Treiberverstärker 64 und 66 addieren die propor tionalen Grössen, die Signale der Grössenänderung sowie die Trimmsignale und verstärken diese Summe, um elektrohydraulische Ventile 74 und 76 zu betätigen. Diese Ventile steuern ihrerseits diejenigen Servoelemente, die die Achtersteuerklappen 18b in der befohlenen Richtung drehen.
In der Fig. 4 ist der Schlingerkanal gezeigt. Er besitzt zwei Fühler für die Schlingerregelung und die Schlinger- stabilisierung. Der Vertikalkreisel 30 gibt das Vergleichs signal und ein proportionales Fehlersignal ab, während der Kreisel 34 auf die Schlingergeschwindigkeit anspricht und für eine zusätzliche Dämpfung der Schlingerbewe- gung sorgt.
Für eine Koordination der Messwerte für eine Bogenfahrt ist ein Kreisel 32 vorgesehen, der auf die Giergeschwindigkeit anspricht, und zwar derart, dass die Giergeschwindigkeit in Verbindung mit der Bootsge schwindigkeit ein Mass für die Beschleunigung in Quer richtung ist.
Die Signale für die Schlingergeschwindigkeit und den Schlingerfehler werden aufsummiert und zusammen mit den Stampfregelsignalen an die Backbord- und Steuer bordverstärker 50 und 52 gegeben. Diese Signale werden dabei von der Phasenumkehrstufe 80 gesteuert. Zusätz lich ist ein einstellbares Schlingertrimmungssignal vorge sehen, das aus dem Schlingertrimmungsblock 42 stammt und Abweichungen von der Gleichgewichtslage des Boo tes und des Regelkanales austrimmen soll.
Die Kanalver stärkungen werden nach einem Geschwindigkeitsplan eingestellt, und zwar durch den Geschwindigkeitspro- ,arammblock 78, der auf den Geschwindigkeitsfühler 48 anspricht. Die Fig. 6 zeigt diesen Geschwindigkeitsplan. Die Koordination der Messwerte für eine Kurvenstabili sierung wird automatisch durchgeführt. Sie hängt ganz oder teilweise vom Seegang oder von der Höhe des Bootes ab. Der Bootsführer hat durch die Betätigung des Auswahlschalters 82 die Möglichkeit, eine flache Kurve zu durchfahren oder den Koordinator den zulässigen Betrag der Messwertkoordination bestimmen zu lassen.
Der Messwertkoordinator für die Kurvenstabilisie rung arbeitet im einzelnen wie folgt: Der Kreisel 32 stellt die Giergeschwindigkeit fest. Ein Kreiselabnehmer wird von dem Ausgangssignal des Ge schwindigkeitsfühlers derart erregt, dass das Gierge- schwindigkeitssignal elektrisch mit der Geschwindigkeit des Bootes multipliziert wird. Das dabei entstehende Signal ist der Beschleunigung in Querrichtung proportio nal.
Es wird über einen Trennschalter 84 einem Tiefpass- filter 86 zugeführt, das kurzzeitige Beschleunigungswerte zurückweist. Dadurch werden die Wirkungen von Kreuz kopplungen vermindert, die durch den Autopiloten indu ziert werden. Ein weiterer Kreiselabnehmer kann instal liert werden, um den Steuerkanal mit Giergeschwindig- keitssignalen zu versorgen.
Die Signale, die eine länger andauernde Beschleuni gung in Querrichtung darstellen, gehen durch eine verän derliche Begrenzerstufe 88 hindurch, um einen Schlinger- winkel und eine Fahrzeughöhe mit vorzugeben. Diese Höhenvorgabe für das Boot wird eingeführt, um das Anheben des äusseren Tragflügels während des Schlin gerns auszugleichen. Die grösste induzierte Höhentrim- mung, die von dem Schlingern induziert werden kann, ist durch den Ausdruck lssin(D","x gegeben. Dabei bedeu tet 1, die Hälfte der Spannweite des Achtertragflügels.
Wenn der Höhenmesser einen verhältnismässig schmalen Strahl erzeugt, so wird er in Kurven nicht den wahren, senkrechten Abstand zwischen dem Höhenfühler und der Wasseroberfläche messen, sofern der Schlingerwinkel ,-rösser als der halbe Winkel des Umsetzerkonus wird. Die Höhenregelschleife neigt daher in einem gewissen Grade dazu, die Höhe des Bootes auf eine scheinbar gemessene Höhe zu reduzieren. Der Ausdruck 1 < sin (1)""" kann dadurch so abgeändert werden, dass für ein vorgegebenes Kurvenschlingern die erforderliche Höhe etwas niedriger ist.
Der Schlingerbegrenzer 88 sorgt unter den gegebenen Bedingungen für einen maximalen Schlingerwinkel. Das Signal, das die festgestellte Höhe darstellt und beispiels weise vom Höhenfühler 40 herstammen kann, wird durch einen Filter 90 hindurchgeschickt. Diesem Signal wird das automatische Steuer- und Höhentrimmsignal hinzu- gefügt, das proportional der Differenz zwischen dem mittleren Seegang und dem zeitlichen Mittel der Tiefe der Wellentäler ist und aus dem Block 92 stammt. Diesem Ergebnis wird ein Signal hinzuaddiert, das eine maximale Grösse darstellt, um die Grenzen festzulegen.
Die auto matische Steuer- und Höhentrimmung 92 wird noch im einzelnen beschrieben. In dem Zweig, der die festgestellte Höhe führt (nicht gezeigt), ist ein Verzögerungskreis eingeschaltet, der die Kopplung zwischen der Höhe und dem Schlingern vermindert, wenn die Begrenzerwirkung stattfindet.
Wie in dem Schaltbild gezeigt ist, geht die Höhenvor gabe aus dem Kurvenkoordinator durch einen Schaltkreis 96 hindurch, der amplitudenempfindlich ist, so dass die Höhenvorgabe nur noch eine Funktion der Stärke des Kurvenschlingerns ist.
In dem Blockschaltbild ist ein Schaltkreis nicht gezeigt, der die Signale wegschneidet, die von einem langsamen Aufrichten des Vertikalkreisels stammen. Der Ausgang des automatischen Kurvenkoordinators schaltet automatisch die Spannung von dem Schaltkreis ab, der das Aufrichten des Vertikalkreisels weitergibt, sobald die Querbeschleunigung einen vorbestimmten Wert über schreitet. Dadurch kann sich der Kreisel während fort dauernden Kurven frei bewegen. Das verhindert ein Aufrichten in eine falsche Vertikale.
Mit dem Rollwinkel-Vorgabekanal ist noch eine Verstärkungseinstellung 98 verbunden.
Die Eingangssignale für den Höhenkanal, die in Fig. 5 gezeigt sind, erhält man von zwei Höhenfühlern 40a und 40b, die einer automatischen Wählschaltung 100 zuge führt werden. Zusätzlich sorgt ein Beschleunigungsmes ser 38 für ein Eingangssignal, das eine höhere System dämpfung gewährleistet. Der Beschleunigungsmesser ist über den vorderen Tragflügel angebracht. Die automati sche Wählschaltung<B>100</B> überwacht das Arbeiten der beiden Höhenfühler 40a und 40b und wählt im Falle eines Defektes den noch funktionsfähigen Höhenfühler aus. Diese Auswahl richtet sich nach dem Mittelwert der beiden Höhenfühlerausgangssignale in einer kurzen vor her verstrichenen Zeitspanne.
Die festgestellte Höhe wird über einen Trennkreis 102 an den Punkt<B>101</B> eingeblendet. Dort wird sie mit dem Ausgangssignal der automatischen Steuer- und Höhen trimmung 92 summiert. Die Aufgabe der automatischen Steuer- und Höhentrimmung 92 besteht darin, den zeitli chen Mittelwert des Abstandes zwischen den Wellentä lern zu dem mittleren Wasserspiegel zu messen. Das geschieht über die festgestellten Höhensignale. Die Schal tung 92 sorgt dann für eine proportionale Verminderung der Höhe. Das Ausgangssignal der Schaltung 92 ist im wesentlichen ein ungefähres Mass für den Seegang.
Die automatische Steuer- und Höhentrimmung 92 kann daher auch als Seegangrechner bezeichnet werden. Sieht man von einer ungewöhnlich steilen See ab, so sorgt der See,--an grechner dafür, dass die Tragflügel die Wasser oberfläche nicht durchschneiden. Das wird dadurch er reicht, dass der Seegangrechner dem Wert für die Tragflügeleintauchtiefe, die für ruhiges Wasser gilt, noch einen anteiligen Betrag hinzufügt. Die festgestellte Höhe wird ebenso dem automatischen Kurvenkoordinator zu geführt, der in Fig.4 gezeigt ist, zumindest soweit sie Ausgangssignal des Seegangrechners ist.
Die Ausgangssi gnale des Seegangrechners und die Signale für eine Trimmung von Hand werden durch Trennstufen 102 und 104 zugeführt, die übermässige Einschwingvorgänge ver hüten, die durch Schaltvorgänge oder durch Änderungen der Trimmung von Hand hervorgerufen werden können. Wie gezeigt, kann der Seegangrechner 92 vom Bedie nungspult her abgeschaltet werden, und zwar durch den Wähler 106, der den Schalter 108 betätigt.
Um dem Bootsführer die Einstellung einer Trimmhö her schon vor dem Abheben zu ermöglichen und den Widerstand während der Fahrt vor dem Abheben mög lichst klein zu halten, dient der Programmierer 110 für das Abheben und das Landen als Tor für das Höhenfeh lersignal. Dieses Höhenfehlersignal hat dieses Tor zu durchlaufen,
bevor es den vorderen Klappenverstärker 54 e rr #' c ht. Dadurch wird ein hartes Überziehen der vorde- ren Steuerklappen während der Fahrt bis zum Abheben verhindert, und zwar dadurch, dass ein vorbestimmtes Höhenfehlersignal und ein Anstellwinkel der vorderen Klappen geeignet erregt werden.
Diese Erregung ge schieht vom Geschwindigkeitsfühler 48 aus als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Ausgangssignal des Seegangrechners 92 wird dadurch geregelt, dass man den Schaltkreis 78 einschaltet, der den Geschwindigkeitsplan für das gesamte System enthält. Das Vorgabesignal des Seegangrechners ist daher Null, solange bis die Abhebe- eschwindigkeit erreicht ist (siehe Punkt c in Fig. 6). Das verhindert den Aufbau einer grossen Vorgabe in dem Rechnerausgangssignal vor dem Abheben.
Die Verarbeitung der Signale des vorderen Beschleu nigungsmessers 38 verläuft genau so, wie es bereits in Verbindung mit dem Regelkanal für das Stampfen beschrieben worden ist (Fig. 3). Die Empfindlichkeiten der Geschwindigkeits- und Beschleunigungsgegenkopp- lung werden in dem Vorverstärker 70 geändert, und zwar über die Anpassungsregelung für die Vertikalbeschleuni- gaUng oder von Hand über den Schalter 71 und die Verstärkungsregelung 73. Das Signal, das dann entsteht, wird in dem Treiberverstärker 54 zu dem verarbeiteten Höhenfehlersignal hinzu addiert.
Ein operativer Schalt kreis 68, der eine Art von Integration durchführt, wie es bereits früher beschrieben worden ist, ist ebenfalls in die Schaltung eingesetzt.
Die Verstärkung aller Regelschleifen des Autopiloten werden nach einem bestimmten Plan am Orte der Treiberverstärker durch Verstärkungsänderungen durch den Schaltkreis 78 eingestellt. Dabei wird die Verstär kung durch ein Signal aus dem Geschwindigkeitsfühler so geändert, wie es in der Fig. 6 gezeigt ist. Während der flügelgestützten Fahrt wird die Verstärkung verhältnis- mässig niedrig gehalten, so dass heftige Steuerausschläge aufgrund von Bewegungen im flügelgestützten Zustand nicht auftreten. Am Punkt a, kurz vor der Abhebege- schwindigkeit, wird die Verstärkung auf ihren Maximal wert angehoben.
Die Verstärkung wird dann vom Punkt c ab nach einem bestimmten Plan derart erniedrigt, dass der dynamische Druck auf die Steuerklappen als Funk tion der Geschwindigkeit ausgeglichen wird. Die Ausrü stung ist so eingerichtet, dass der Verstärkungsplan leicht für den Fall ausgedehnt werden kann, dass das Auftreten eines Hohlsogs keine ungewöhnlichen Steuerprobleme mit sich bringt.
Zusätzlich zu der planmässigen Verstärkungsände rung findet am Punkt c noch ein Schaltvorgang statt (Fig. 6), der die Anpassungsregelung für die Vertikalbe schleunigung 72 und den Seegangrechner 92 in Funktion setzt.
Der Steuerkanal für den flügelgestützten Zustand enthält eine Gegenkopplungsschleife für die Ruderstel lung, die mehr Elektronik als nötig enthält, um die Zuverlässigkeit der Steuerung zu erhöhen (Fig. 11). Die Betriebsart, ob normal oder Reservebetrieb, wird von einem Schalter auf dem Steuerpult bestimmt. Im Normal betrieb verläuft der Kommandoweg für die Ruderstel lung über den Normaldrehfeldgeber <B>150,</B> den Schalter, den Normaltreiberverstärker 152, das Servoventil 154, das Servoelement 156 zu einem elektrischen Gegenkopp lungsübertrager, der die Ruderstellung anzeigt.
Ein Si gnal von dem Giergeschwindigkeitskreisel 32 wird aus Gründen der Stabilität im Gierkanal ebenfalls über den Schalter u. einen Hochpassfilter <B>160</B> dem Normaltreiber verstärker 152 zugeführt. Das Hochpassfilter 160 wird verwendet, um zu verhindern, dass ein ungedämpftes Giergeschwindigkeitssignal aufgrund einer komman dierten Kurve das Signal des Drehfeldgebers völlig überdeckt.
In dem Reservebetrieb werden die Ruderstel- lungssignale von dem Reservedrehfeldgeber 162, die gefilterten Giergeschwindigkeitssignale und die Ruder- stellungsgegenkopplungssignale an den Eingang des Re servetreiberverstärkers 164 angelegt. Zur gleichen Zeit wird der Eingang des Servoventils 154 und das Servoele- ment 156 vom Ausgang des Normaltreiberverstärkers <B>152</B> abgeschaltet und an den Ausgang des Reservetreiberver- stärkers angeschaltet.
Auf dem Steuerpult ist ein Ruder stellungsanzeiger vorgesehen, um die Funktion der Steuer regelschleife zu überwachen.
Es kann wünschenswert sein, die Elektronik des Steuersystems für den flügelgestützten Zustand und die Steuerschaltungen für den normalen Bootsbetrieb zusam menzufassen. Zusätzliche Schaltvorrichtungen können eingesetzt werden, um die Ausgänge der Treiberverstär ker mit den Steuerservoelementen für den flügelgestützten Zustand zu verbinden. Die Zahl der Servosteuerelemente, die für die Steuerung im flügelgestützten Zustand verwen det werden, sowie die Notwendigkeit, noch zusätzliche Servosteuerelemente einzuführen, bestimmt die Zahl von zusätzlichen Treiberverstärkern, die bei Bedarf vorgese hen werden können.
Es ist nicht möglich, eine einzige Einstellung der Empfindlichkeit in den einzelnen Regelschleifen des Autopiloten zu finden, die für eine annehmbare Fahrt und/oder eine optimale Leistungsfähigkeit unter allen Bedingungen des Seegangs, der Geschwindigkeit und des Steuerkurses optimal sind. Bisher konnte die Verstärkung in den einzelnen Regelkanälen von Hand nachgeregelt werden, so dass der Bootsführer Nachstellungen der Verstärkungen durchführen konnte, wobei er seinen eigenen Fahrteindruck als Kriterium benutzte. So ist beispielsweise in einer lang rollenden See von beträchtli cher Wellenhöhe eine flügelgestützte Fahrt möglich, selbst wenn die Wellenhöhe den maximal zulässigen Spielraum für den Bootsrumpf übertrifft, und zwar dadurch, dass das Boot auf den Wellen reitet .
Da die Stampfbewegungen mit einer verhältnismässig niedrigen Frequenz vor sich gehen, bleiben die dadurch bedingten Vertikalbeschleunigungen noch in solchen Grenzen, die den Komfort nicht beeinträchtigen. Nun sei angenom men, dass das Boot aus dem Gebiet mit rollendem Seegang in ein Gebiet einfährt, - beispielsweise in eine Bucht - in dem die Wellen etwas niedriger, aber viel kürzer sind. Dann nimmt die Frequenz der Wellenberüh rung zu und als Ergebnis werden die Vertikalbeschleuni gungen grösser und der Fahrkomfort wird gestört. Das Boot besitzt nun aus sich heraus ausgleichende Eigen schaften, kann aber in den meisten Fällen die auftreten den Beschleunigungen nicht ausreichend mildern.
Die Fig.7 zeigt die Anpassungsregelung für die Vertikalbeschleunigung, die für alle Vorgänge im flügel- gestützten Zustand die Vertikalbeschleunigung automa tisch regelt und dem Boot erlaubt, auf den Wellen zu reiten , wenn die Vertikalbeschleunigungen sehr klein sind. Da die Vertikalbeschleunigungsregelung sich selbst anpasst, stellt sie auch die Stabilität des Steuersystems sicher, und zwar dadurch, dass sie im Falle einer Störung der Regelzuverlässigkeit eine zusätzliche Dämpfung ein führt. Ebenfalls sorgt sie für einen Stabilitätsbereich, der jeder Art von Unbestimmtheiten in dem Steuersystem gewachsen ist.
Nun soll auf die Fig. 7 Bezug genommen werden. Das Signal aus dem vorderen Vertikalbeschleunigungsmesser 38 gewinnt man durch Demodulation der Trägerwelle (normalerweise 400 Hz). Das geschieht bei 112. Die Einhüllende läuft durch ein Hochpassfilter 114 hindurch, um ständige Beschleunigungen oder Beschleunigungen von kleiner Frequenz auszuschalten. Die Grenzfrequenz des Hochpassfilters ist beträchtlich niedriger als die Frequenz der Wellen, die während der flügelgestützten Fahrt gegen das Boot schlagen.
Die dabei entstehende analoge Spannung, die proportional dem Beschleuni- gungsb-.reich aufgrund der Schwingung ist, wird bei 116 über einen Halbweggleichrichter gleichgerichtet, um die Beschleunigungsspitzen nach unten zu erhalten. Diese Spitzen werden deswegen gewählt, da die gemessenen Beschleunigungen nach oben in manchen Fällen Informa tionen enthalten, die vorn Wellenschlag gegen den Boot körper herrühren. Die Spitzen laufen über ein Relais 117, in einem Glättungsfilter 118 wird aus ihnen ein Mittel wert gebildet, der an einen Verstärker 120 gegeben wird.
Dieser Verstärker ändert dann die Verstärkungen in den Regelschleifen für die Vertikalgeschwindigkeit und die Vertikalbeschleunigungen des Autopiloten, und zwar so wohl für die vorderen wie auch für die hinteren Steuer klappen. Ein Schalter 71 auf dem Bedienungspult schal tet die Anpassungsregelung für die Vertikalbeschleuni gung aus, um die Verstärkungen von Hand einstellen zu können. Eine Sperre 112 ist vorgesehen, um das Aus gangssignal der Anpassungsregelung auf Null zu halten, so lange bis das Boot in den flügelgestützten Zustand übergeht.
Die Zeitkonstanten im Schaltkreis 118 für die Mittelwertbildung werden niedriger als die auftreffende Wellenbewegung gewählt, aber doch nicht so niedrig, dass das System gegen kurzzeitige Mittelwertschwankun- gen unempfindlich wird.
Zusammenfassend lässt sich folgendes sagen: die An- passungregelung für die Vertikalbeschleunigung stellt die vordere und die hintere Dämpfung für das Stampfen ein, und zwar proportional dem Mittelwert der Vertikalbe schleunigung in einer Richtung, die von einem Vertikal beschleunigungsmesser festgestellt ist, der sich über den vorderen Tragflügeln befindet. Die Fig. 8 zeigt, wie die Gegenkopplungsverstärkungen für die Geschwindigkeit und die Beschleunigung von der Anpassungsregelung für die Vertikalbeschleunigung geändert werden, und zwar zusammen mit dem normalen Verstärkungsprogramm.
Die Aufgabe der automatischen Regelung der Höhen trimmung, die in Fig. 9 gezeigt ist, besteht darin, Ände rungen im Seegang festzustellen und derart für eine Höhenvorgabe zu sorgen, dass die Tragflügel die Wasser- oberfläche nicht durchschneiden können. Das enthebt den Bootsführer von der Notwendigkeit, die Höhentrim- mung aufgrund von visuellen Beobachtungen des Seegangs in regelmässigen Abständen zu ändern. Da durch fährt das Boot immer mit einer solchen Eintauch- tiefe der Tragflügel, dass der Widerstand der Streben möglichst klein ist.
Um den Widerstand der Streben möglichst klein zu halten und damit einen besseren Wirkungsgrad zu erzie len, müssen die Tragflügel mit einer minimalen Eintauch- tiefe gefahren werden. Es ist nun sehr wichtig, einen Sicherheitsbereich vorzusehen, damit die Tragflügel die Wasseroberfläche nicht durchschneiden können. Wenn das geschieht, nimmt die Hubkraft abrupt ab. Wenn die Tragflügel wieder in das Wasser eintreten, dauert es eine Weile, bis die Hubkraft wieder aufgebaut ist. Als Ergeb nis kann das Boot nach unten stürzen. Dieser Sturz kann das Boot beschädigen oder den Passagieren und der Besatzung grosse Unannehmlichkeiten bereiten.
Wenn die See rauher wird und der Abstand zwischen der mittleren Wasseroberfläche und den Wellentälern grösser wird, muss der Bootsführer notwendigerweise die Eintauchtiefe der Tragflügel von Hand auf einen grösse- ren Wert einstellen, um auf diese Weise die Tragflügel am Durchschneiden der Wasseroberfläche zu hindern. Die automatische Regelung für die Höhentrimmung macht diese periodische Nachtrimmung von Hand über flüssig und bestimmt die mittlere Eintauchtiefe der Tragflügel wesentlich genauer.
Nun soll auf die Fig. 9 Bezug genommen werden. Der Höhenfühler 40 gibt eine Spannung ab, die der momenta nen Höhe analog ist. Dieses Signal wird über eine Aus - Schaltung 126 einem Hochpassfilter 128 zugeführt. Die ses Hochpassfilter schneidet den absoluten Spannungspe gel ab und lässt nur die ausgeprägten Änderungen der Wasseroberfläche hindurch. Die Grenzfrequenz des Hochpassfilters ist beträchtlich kleiner als die Frequenz der zufälligen Wellenbewegung, die gegen den Bootskör per stösst.
Bei 130 wird dieses Signal durch einen Halbweggleichrichter gleichgerichtet, um den Bereich des Abstandes von mittlerem Wasserspiegel zu den Wellentä lern zu erhalten. Diese Halbwellenspannung wird bei 132 gefiltert und bei 134 verstärkt, um im Höhenkanal mit einem Signal eine Höhenvorgabe hervorzurufen, das proportional dem Abstand zwischen dem mittleren Was serspiegel und den Wellentälern ist. Die Zeitkonstante des Glättungsfilters 132 ist niedriger gewählt als die Frequenz der zufälligen Wellenbewegung, aber doch nicht so niedrig, dass das System gegenüber Veränderungen des kurzzeitigen Mittelwertes unempfindlich ist.
Dem Mindestwert der Eintauchtiefe, die von dem Bootsführer von Hand eingestellt ist, wird ein anteiliger Betrag hinzugefügt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 134 und das Signal für die Höhentrimmung werden in den vorderen Treibverstärkern addiert. Zusätzlich gibt die automatische Regelung für die Höhentrimmung ein Si gnal an den automatischen Kurvenkoordinator ab; das proportional der Wellenhöhe ist. Diese Schaltung eignet sich besonders für Tragflügelboote, die mit ständig eingetauchten Tragflügeln fahren, im Gegensatz zu sol chen Booten, deren Tragflügel die Wasseroberfläche durchschneiden.
Ein Schalter auf dem Bedienungspult schaltet die automatische Regelung der Höhentrimmung aus, wenn der Bootsführer es wünscht und eine Verstärkungspro grammsperre 136 bewirkt, dass sich kein Signal der automatischen Regelung für die Höhentrimmung auf baut, so lange bis das Boot in den flügelgestützten Zustand übergeht.
Die Aufgaben des operativen Schaltkreises 68 beste hen, darin, die Nullpunktwanderungen der Beschleuni gungsmesser auszuschalten, festgestellte Beschleunigun gen niedriger Frequenz, wie sie bei einer Dauerkurven fahrt auftreten können, zu vermindern und die Beschleu- nigungen angenähert zu integrieren, um ein Geschwin digkeitssignal zu erhalten.
Die Gegenkopplungsverstärkungen für die Geschwin digkeiten und die Beschleunigungen sind derart, dass selbst qualitativ hochwertige Beschleunigungsmesser, die mit seismischen Massen arbeiten, Nullpunktswanderun- gen aufweisen, die an den entsprechenden Steuerflächen unerwünschte, ständige Vorgabesignale erzeugen können. Die Verwendung von Verzögerungskreisen für die Ge schwindigkeiten schaltet dieses Problem aus. Darüberhin- aus wird von den Beschleunigungsmessern eine Kompo nente der ungedämpften Querbeschleunigung gemessen, wenn das Boot eine überhöhte Kurve fährt.
Es ist daher in Übereinstimmung mit einem normalen Vorgehen not wendig, diese Erscheinung entweder durch ein Signal zur Korrektur des Querneigungswinkels zu modifizieren, oder aber die Beschleunigungsmesser auf eine Plattform aufzusetzen, so dass ihre empfindlichen Achsen immer senkrecht stehen bleiben. Der operative Schaltkreis über windet diese Probleme, und zwar dadurch, dass er nur auf kurzzeitige Beschleunigungen anspricht.
Die Arbeitsweise des operativen Schaltkreises ist in Fig. 10 gezeigt. Das Ausgangssignal des Beschleunigungs messers geht durch einen Verzögerungskreis für die Geschwindigkeit 138 hindurch, der das Signal demodu- liert und für die Einhüllende des Signals als Hochpassfil- ter wirkt. Das dabei entstehende Ausgangssignal wird bei 140 verstärkt. Das der Beschleunigung analoge Signal wird bei 142 angenähert integriert. Dabei erhält man ein Mass für die Vertikalgeschwindigkeit. Die beiden Signale fi und h' werden summiert und bei 144 verstärkt.
In jedem der Zweige lässt sich die Verstärkung einzeln regeln, und zwar bei 146 und bei 148, um das richtige Verhältnis für die beste Wirkungsweise zwischen den Verstärkungen für die Geschwindigkeit und die Beschleunigung einstellen zu können. Die Fühler sind in einem Baustein vereinigt, der den Vertikalkreisel, den Schlinger- und den Geschwindig keitskreisel sowie den Vertikalbeschleunigungsmesser enthält.
Dieser Baustein soll auf der Längsachse des Fahrzeuges angeordnet sein, und zwar zwischen dem Schwerpunkt des Bootes und dem hinteren Tragflügel, so dicht als möglich an den hinteren Tragflügelstreben. Die Kreisel verwenden ein System, das die Kreisel von selbst wieder aufrichtet, die Messwerte werden über Drehfeld geber abgenommen. Die Beschleunigungsmesser sind transistorisierte Einheiten, die eine seismische Masse enthalten. Diese Masse wird über ein Servosystem so geregelt, dass ein dynamisches Gleichgewicht zwischen den Beschleunigungskräften und der Gegenkopplungs- kraft eingestellt wird.
Diese entgegenwirkende Kraft, beziehungsweise die Spannung, die diese Kraft verur sacht, ist ein genaues Mass für die eingehende Beschleu nigung.
Der Höhenfühler verwendet ein moduliertes Träger wellensignal. Dabei wird die Höhe so gemessen, dass man bei dem reflektierten Signal die Phasenverschiebung der Modulation feststellt.
Um sicher zu sein, dass die Höheninformation konti nuierlich greifbar ist, werden zwei Höhenfühler verwen det, um eine Überbestimmung der Höhen zu erhalten. Die Ausgänge der Höhenfühler werden einer automati schen Wählerschaltung zugeführt, die bei normalem Betrieb aus diesen beiden Signalen einen Mittelwert bildet, das korrekte Arbeiten der beiden Fühler feststellt und automatisch die fehlerhafte Einheit ausschaltet.
Die Eingangssignale aus den Höhenfühlern werden automatischen Schaltern, (der Wählerschaltung) sowie einer Vergleichsschaltung zugeführt, die diese beiden Signale überwacht. Diese Signale werden über die Schal ter einem Schaltkreis zugeführt, der einen Mittelwert bildet, um ein Höhenausgangssignal zu erhalten, das das Mittel von beiden Signalen ist. Dieses Mittelwertsaus- gangssignal wird wieder zurück an die Vergleichsschal tung gegeben, die die beiden Eingangssignale und den zeitlichen Mittelwert des zusammengesetzten Signales miteinander vergleicht. Jede einzelne, grosse Abweichung von dem vorhergegangenen Mittel betätigt automatisch den entsprechenden Schalter, um das fehlerhafte Signal abzutrennen.
Die Mittelwertschaltung führt dann einfach das eine Eingangssignal direkt den Ausgangsklemmen zu. Auf diese Weise wird ein brauchbares Höhensignal aufrechterhalten.
Nun soll die Ausbildung des Bedienungspultes be schrieben werden. Die Höhentrimmung und die Trim- mung im Stampfkanal werden mit Steuerknöpfen durch geführt. Diese Knöpfe sind einer Reibung ausgesetzt, um eine zufällige Verschiebung aus der gewünschten Stellung heraus zu verhindern. Eine Hauptverstärkungsregelung ist vorgesehen, um die Verstärkungen von Hand bedie nen zu können. Die Schalter für den Kurvenwähler, die Höhenkanalprüfung, die Autopilotprüfung, die Anpas sungsregelung für die Vertikalbeschleunigung sowie für die Programmierung für das Abheben können vielstufige Paketschalter sein.
Der An-Aus -Schalter kann ein einfacher einpoliger Kippschalter sein, der die Betriebs energie für das System an- und abschaltet. Eine Sichtan zeige für die angelegte Spannung kann durch Signallam pen mit Prüfknöpfen und Abblendlinsen durchgeführt werden. Die Fehleranzeige für den Höhenfühler ist ähnlich gebaut; sie enthält nur ein Blinklicht, um sicher zu sein, dass ein Ausfall umgehend bemerkt wird. Die Informationen über die mittlere Höhe des Bootes, die Grösse des Stampfens und des Schlingerns sowie über die Stellung der Steuerklappen können mit Voltmetern dar gestellt werden, deren Skala die tatsächlichen Ausgangs werte der Einheiten enthalten.
Um das System in hohem Masse betriebssicher zu machen, sind für einen Autopiloten eines Tragflügelboo- tes selbsttätige Überprüfungsmöglichkeiten ausserordent- lich wichtig. Um nun die Einfachheit zu erhalten und die Kosten möglichst niedrig zu halten, alle übertriebenen Überlegungen zugunsten einer Technik fallen zu lassen, die mit einem möglichst geringen Geräteaufwand einen fast vollständigen Funktionstest durchführen kann.
Ganz allgemein gibt die selbsttätige Funktionstestaus- rüstung ein amplitudenmoduliertes 400 Hz-Signal ab, und zwar in Serie mit jedem Übertragungsausgang. Dadurch wird die richtige Arbeitsweise der gesamten Ausrüstung, von den übertragungsmesswertabnehmern einschliesslich bis zu den Steuerklappenmechanismen und den Stel lungsanzeigern überprüft. Ebenso werden die beiden Höhenfühler mit Testsignalen versorgt, durch die eine künstliche Höhe angezeigt wird, die in jedem der Höhen übertrager festgestellt wird. Dadurch wird wiederum die Funktion der automatischen Wählschaltung getestet.
Ebenfalls wird ein Signal gleichzeitig an beide Fühler gegeben, um die Funktion des Steuerkanals bis zu der Klappenstellung hin zu überprüfen.
Durch geeignete Wahl der verwendeten Modulations- frequenz kann man ein quantitatives Bild von der Funktion des Autopiloten erhalten; das heisst: Die Stellungsanzeiger für die Klappen müssen geeichte Mar kierungen tragen, die anzeigen, welcher Winkelausschlag der Klappen zu erwarten ist, wenn das Testsignal ange- legt wird. Tatsächlich überprüft man mit dieser Technik den Frequenzverlauf in den einzelnen Kanälen an einem Punkt. Dadurch erhält man sowohl quantitative als auch qualitative Daten, die das dynamische Verhalten des Systems betreffen.