DD259385A1 - Verfahren und einrichtung zur automatischen kontrolle und regelung der schwimmlage, der stabilitaet und der gesamtfestigkeit eines schwimmkoerpers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtung zur automatischen Kontrolle und Regelung der Schwimmlage, der Stabilitaet und der Gesamtfestigkeit eines Schwimmkoerpers, die Anwendung der Erfindung ist beim Bau grosser Schiffe o. a. Schwimmkoerpern sinnvoll. Die Aufgabe besteht in der Entwicklung eines Verfahrens und einer Einrichtung, mit dem Kraengung, Schwimmlage, Durchbiegung und Verdrehung des Schwimmkoerpers in allen Betriebssituationen kontrollierbar und regelbar sind. Erfindungsgemaess besteht das Verfahren im wesentlichen darin, dass von mehreren Winkelneigungsgebern Kraengungsmesswerte angezeigt und aus den Differenzen dieser Messwerte die Verdrehung des Schwimmkoerpers ermittelt wird und aus den Differenzen von mehreren Trimmlagenmesswerten die Durchbiegung ermittelt wird, dass die gemittelten Messwerte als Signale einer automatischen Trimm- und Kraengungsausgleichsanlage zugefuehrt werden und dass die aktuelle Situation permanent angezeigt wird. Die Einrichtung besteht aus je 2 Winkelneigungsgebern, die vorn, mittig und hinten auf einer Horizontalebene im Winkel von 90 zueinander angeordnet sind, aus einem Tiefgangsgeber und aus entsprechenden elektronischen Einrichtungen. Fig. 2

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Betriebssicherheit von großen Schwimmkörpern wie Schiffen (Wasserverdrängung >: 1000t, während der Fahrt sowie beim Ladungsumschlag) Schwimmdocks, Schwimmplattformen u.a.

Charakteristik der bekannten Lösungen

Das WP B 63 B 209208 hat zum Ziel» das manuelle Erfassen von Tiefgangsmarken und Kränkungswerten auszuschließen, eine direkte Kontrolle mit Hilfe eines entsprechenden Gerätesystems unter allen Schiffsbetriebsbedingungen bei realer Belastung durchzuführen und damit eine exaktere Grundlage zur Bestimmung der Sghwimmlage und Stabilität zu schaffen. Das Wesen dieser Erfindung besteht darin, daß mit Hilfe dreier Geber, zwei Tiefgangs- und ein Kränkungswinkelgeber oder ein Tiefgangsgeber und zwei Winkelneigungsgeber, und zwar für die Krängung und den Trimm, die Schwimmlage und Stabilität über angeschlossene Rechner ermittelt und bei Bedarf automatisch die notwendigen Sollwerte über die Trimm- und Krängungsausgleichsanlage erreicht werden. Der Nachteil dieser technischen Lösung besteht im wesentlichen darin, daß mit den angegebenen Varianten die Schwimmlage und Stabilität nur als Mittelwert des Tiefgangs oder der Krängung bestimmt werden kann. Tatsächlich unterliegt ein Schwimmkörper in Abhängigkeit seiner geometrischen Abmessungen, seiner Beladung und des Seeganges einer Durchbiegung und Verdrehung.

Andere technische Lösungen, wie z. B. DE-OS 3430765, das norwegische System „Wedar" und die von japanischen Firmen angebotenen integrierten Navigationssysteme „Navigation Monitor", berücksichtigen neben der automatischen Ermittlung der Schwimmlage und Stabilität auch die Erfassung der unter Belastung im Schiffsrumpf entstehenden Spannungen. Nachteilig bei diesen Systemen ist die Anordnung der Tiefgangsmesser vorn und hinten zur Bestimmung der Schwimmlage, die, bei starkem Seegang, zu erheblichen Verfälschungen des tatsächlichen Tiefganges führen kann und die Ermittlung der mechanischen Belastung des Schiffskörpers über das Längstragfähigkeitsmoment mittels am Hauptspant angeordneter Dehnungssensoren. Die Ermittlung der Durchbiegung des Schiffskörpers auf der Grundlage der im Material auftretenden mechanischen Spannungen und der Zuordnung von auftretenden Temperaturen, die ihrerseits ebenfalls Spannungen hervorrufen, führen zu erheblichen Ungenauigkeiten. Die Verdrehung des Schiffskörpers ist mit diesen Systemen nicht meßbar.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Erhöhung der Schiffssicherheit unter allen Betriebsbedingungen_#wie Beladungszustand und bei Seegang.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer geeigneten Einrichtung zur Ermittlung und Regelung der Krängung, der Schwimmlage, der Durchbiegung und der Verdrehung von Schwimmkörpern. Das Verfahren und . die Einrichtung sollen für den Bordkrängungsversuch, zur Kontrolle des Schwimmkörpers bei der Be- und Entladung sowie bei der Fahrt auf hoher See einsetzbar sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß von mehreren Winkelneigungsgebern Meßwerte zur Krängung des Schwimmkörpers angezeigt werden und aus den Differenzen dieser Meßwerte die Verdrehung des Schwimmkörpers ermittelt wird, daß von mehreren Winkelneigungsgebern Meßwerte zur Trimmlage des Schwimmkörpers angezeigt werden und aus den Differenzen dieser Meßwerte die Durchbiegung des Schwimmkörpers mittelt wird, daß die ermittelten Meßwerte der Krängung und des Trimms in an sich bekannter Weise als Signale für die automatische Trimm- und Krängungsausgleichsanlage genutzt werden und daß die aktuelle Krängungs- und Trimmlage sowie die Durchbiegung und Verdrehung des Schwimmkörpers permanent angezeigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht weiter vor, daß bei Überschreitung der gespeicherten Grenzwerte für den Trimm, die Krängung, die Durchbiegung und die Verdrehung des Schwimmkörpers akustische und/oder optische Signale ausgelöst werden, nach denen das Bedienungspersonal entsprechende Manöver ausführt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß in der senkrechten Mittenebene eines Schwimmkörpers mindestens vorne, mittig und hinten je 2 Winkelneigungsgeber im Winkel von 90° zueinander in einer horizontalen Ebene angeordnet sind, die mit Einrichtungen zur Impulsaufbereitung, mit einem Rechner, in dem die konstruktiv technischen Daten des Schwimmkörpers und die Grenzwerte für die Durchbiegung, Verdrehung, Krängung und Trimm des Schwimmkörpers sowie der Algorithmus zur Bestimmung der Durchbiegung und Verdrehung des Schwimmkörpers gespeichert sind, verbunden sind, daß der Rechner über eine Steuereinheit mit einer Trimm- und Krängungsausgleichsanlage gekoppelt ist und daß ein Grafikdisplay zur Anzeige der aktuellen Situation sowie Mittel zur akustischen und/oder optischen Alarmierung vorgesehen sind. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist mit einem oder mehreren Tiefgangsgebern koppelbar.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1: Anordnung der Winkelneigungsgeber in einem Schiffskörper

Fig.2: Blockschaltbild zum funktionellen Zusammenhang mit Rechen-, Steuer- und Auswerteeinheit

Die Fig. 1 stellt die Anordnung der einzelnen Geber im Schiffskörper 1 dar. Der Schiffskörper wird in seiner Längsachse senkrecht durch eine Mittenbezugsebene 2 und quer dazu durch die geometrische Mittenebene 3 geschnitten. In einer horizontalen Ebene 4 sind die verschiedenen Winkelneigungsgeber 5 bis 10 angeordnet. Auf der horizontalen Ebene 4 und in der Mittenbezugsebene 2 sind die Winkelneigungsgeber 5,6 und 7 vorn, mittig und hinten und eine Tiefgangsmeßeinrichtung mit Druckgradientenausgleich 11 in der geometrischen Mittenebene 3 angeordnet. Im Winkel um 90° zur Mittenbezugsebene 2 geneigt auf der horizontalen Ebene 4 befinden sich die Winkelneigungsgeber 8,9 und 10.

Der funktionell Zusammenhang zwischen den Meßwertgebern und deren Anordnung mit einer Rechen-, Steuer- und Auswerteeinheit sowie Steuer- und Anzeigeelementen wird mit Hilfe eines Blockschaltbildes in Fig. 2 dargestellt. Die Meßwertgeber 5 bis 11 sind über eine Impulsaufbereitung 22 und einer Recheneinheit 12, in die geeignete Algorithmen zur Berechnung für Trimm- und Krängungslage 15 sowie zur Berechnung für Durchbiegung und Verdrehung 16 und konstruktivgeometrischen Daten der Schwimmlage und Stabilität 13 sowie Grenzwerte für Durchbiegung und Verdrehung 14 eingegeben sind, verbunden. Die Bewegungen des Schwimmkörpers 1 bezüglich der Trimmlage werden von den Gebern 5,6,7 und 11 registriert, über den Rechner 12 ausgewertet und als Impulse zur Steuer- und Regeleinheit 17 weitergeleitet, die ihrerseits eine automatische Flutungs- und Lenzeinheit 18 für Trimm- und Krängungsausgleichsanlagen des Schiffes betätigt und dabei je nach Notwendigkeit die Geber 19 für Lenzen und 20 für Fluten beaufschlagt.

Bei Erreichen der vom Rechner 12 berechneten Sollwerte für die Trimmlage des Schiffskörpers 1 werden die Geber 19 und 20 bzw. die automatische Flutungs- und Lenzeinheit 18 außer Betrieb gesetzt. Die aktuelle Lage des Schiffskörpers 1 zur Wasseroberfläche sowie dessen Durchbiegung wird vom Rechner 12 ermittelt und auf einem Grafikdisplay 21 permanent angezeigt. In der gleichen Art werden Lageveränderungen des Schiffskörpers bezüglich Krängung und Verdrehung über die Winkelneigungsgeber 8,9 und 10 registriert, über den Rechner 12 ausgewertet/Sollwerte berechnet, den Steuer- und Regelelementen 17,18,19 und 20 Impulse zur Erreichung der Stabilität und einer minimalen Verdrehung des Schiffskörpers 1 zugeführt und die jeweils aktuelle Situation auf dem Grafikdisplay 21 angezeigt. Bei Überschreitung der im Rechner gespeicherten Grenzwerte für den Trimm, die Krängung, die Durchbiegung und die Verdrehung des Schwimmkörpers 1 werden akustische und/oder optische Signale und entsprechende Manöver des Bedienungspersonals auf dem Grafikdisplay 21 angezeigt.

Claims (4)

1. Verfahren zur automatischen Kontrolle und Regelung der Schwimmlage, der Stabilität und der Gesamtfestigkeit eines Schwimmkörpers, der mit Winkelneigungsgebern, einer Trimm- und Krängungsausgleichsanlage, rechentechnischen Einrichtungen und Displayanlage ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß von mehreren Winkelneigungsgebern (8,9,10) Meßwerte zur Krängung des Schwimmkörpers (1) ang -zeigtwerden und aus den Differenzen dieser Meßwerte die Verdrehung des Schwimmkörpers (1) ermittelt wird, daß von mehreren Winkelneigungsgebern (5, 6,7) Meßwerte zur Trimmlage des Schwimmkörpers (1) angezeigt werden und aus den Differenzen dieser Meßwerte die Durchbiegung des Schwimmkörpers (1) ermittelt wird, daß die gemittelten Meßwerte der Krängung und des Trimms in an sich bekannter Weise als Signale für die automatische Trimm- und Krängungsausgleichsanlage genutzt werden, und daß die aktuelle Krängungs- und Trimmlage sowie die Durchbiegung und Verdrehung des Schwimmkörpers (1) permanent angezeigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreitung der im Rechner (12) gespeicherten Grenzwerte für den Trimm, die Krängung, die Durchbiegung und die Verdrehung des Schwimmkörpers (1) akustische und/oder optische Signale ausgelöst werden.

3. Einrichtung zur automatischen Kontrolle und Regelung der Schwimmlage, der Stabilität und der Gesamtfestigkeit eines Schwimmkörpers, der mit Winkelneigungsgebern, einer Trimm- und Krängungsausgleichsanlage, rechentechnischen Einrichtungen und Displayanlage ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der senkrechten Mittenebene (2) eines Schwimmkörpers (1) . mindestens vorne, mittig und hinten je zwei Winkelneigungsgeber (5,6,7,8,9,10) im Winkel von 90° zueinander auf einer Horizontalebene (4) angeordnet sind, die mit Einrichtungen zur Impulsaufbereitung (22) mit einem Rechner (12), in dem die konstruktiv-technischen Daten des Schwimmkörpers sowie die Grenzwerte für die Durchbiegung, Verdrehung, Krängung und Trimm des Schwimmkörpers (1) sowie der Algorithmus zur Bestimmung der Durchbiegung und Verdrehung des Schwimmkörpers gespeichert sind, verbunden sind, daß der Rechner (12) über eine Steuereinheit (17) mit einer Trimm- und Krängungsausgleichsanlage (18) gekoppelt ist und daß ein Grafikddisplay (21) sowie Mittel zur akustischen und/oder optischen Alarmierung vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem oder mehreren Tiefgangsgebern (11) koppelbar ist.