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Einrichtung zum Stabilisieren von Schiffen Die Erfindung bezieht sich
auf Schiffsstabilisiervorrichtungen derjenigen Art, die seitlich vorstehende Flossen
verwenden, wobei die Flossen so angelenkt sind, daß sie eine Drehbewegung um ihre
eigene Achsen ausführen können. Ein notwendiges Merkmal einer solchen Stabilisiervorrichtung
besteht darin, daß die Flosse, wenn sie nicht benötigt wird, in die Haut des Schiffes
eingezogen werden kann. Ein solches Einziehen vermindert den Strömungswiderstand
der Schiffshaut und schützt die Flosse während des Manövrierens in Häfen.
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Bekannte Vorrichtungen dieser Art bestehen aUgemein aus einer eine
Flosse tragende Welle und einer Antriebsvorrichtung zum Verdrehen der Flosse um
,gwelle zwecks Änderung des Andie Achse der Tra stellwinkels der Flosse und aus
einer Schwenkvorrichtung für eine körperliche Winkelbewegung von Flosse plus Tragwelle
um eine im wesentlichen horizontal und längs-schiffs verlaufenden Schwenkachse zum
Aus- und Einschwenken der Flosse in Betriebs-und in Ruhestellung, so daß die auf
die Flosse wirkenden Querkräfte ein Moment um die Schwenkachse erzeugen.
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Bei solchen bekannten Vorrichtungen gehen die Flossen bei Auftreten
von nicht vorbestimmbaren Überbeansprachungen leicht zu Bruch, weil die auftretenden
Kräfte nicht in ausreichendem Maße aufgefangen werden können. Diese Kräfte stammen
aus Momenten um die Schwenkachsen, die von, den auf die Flossen wirkenden Querkfäften
erzeugt werden.
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Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der vorgenannten
Art zu schaffen, bei der auf das Moment eine Vorrichtung anspricht, die entweder
aus einem Federelement oder einem Teil besteht, das die aus diesem Moment stammenden
Kräfte einem Federelement zuleitet.
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Gemäß einer Ausführungsforrn der Erfindung weist die auf das Moment
ansprechende Vorrichtung in bei Stabilisierungsanlagen bekannter Weise Mittel auf,
um die Flosse um die Achse der Tragwelle zu
verdrehen und so den Anstellwinkel
der Flosse zu ändern.
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Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet
durch zweckentsprechende Mittel zum Steuern der Antriebsvorrichtung für die Dr--hbewegung
der Flosse und durch Mittel, die, eine Schwenkbewegung derFlosse auf Grund derFlossenquerkraft
verhindern, bis das Moment, bezogen auf die Schwenkachse, einen vorbestimmten Wert
erreicht hat.
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Bei den hier beschriebenen bevorzugten Ausführungen wird die Stabilisierflosse
durch Schwenken um eine Achse, eingezogen, die sich in waagerechter Richtung längs
des Schiffes erstreckt, so daß die Flosse durch eine Bewegung in einer senkrechten
Ebene in eine Ausnehmung der Außenhaut, geschwenkt wird. Jedoch kann, wie aus nachfolgendem
ersichtlich ist, die Schamierachse auch in einer anderen Lage als in der Waagerechten
angeordnet sein, vorausgesetzt, daß sie sich in einem Winkel zu einer senkrechten
querschiffs verlaufenden Ebene befindet, wodurch die an der Flosse auftretenden
Querkräfte ein Moment erzeugen, welches die Flosse um ihre Scharnierachse zu drehen
sucht. Wie ersichtlich, hat ein solches Moment ein Maximum, wenn die Scharnierachse
waagerecht steht oder, mit anderen, Worten, unter einem Winkel von 901 zu
der senkrechten Querschiffebene verläuft. Es ist eine zweckentsprechende Betätigungsvorrichtung
vorgesehen, um die Flosse in der ausgefahrenen Betriebsstellung zu halten und um
die Flosse zurückzuziehen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert.
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Fig. 1 ist ein waagerechter Schnitt durch die Außen-haut eines
Schiffes, welcher eine Stabilisierflosse, und ihre Betätigungsvorrichtung gemäß
einer Ausführungsform. der Erfindung wiedergibt, wobei die Flosse in der Stabilisierstellung
und Teile der Betätigungsvorrichtung im Schnitt wiedergegeben sind; Fig. 2 ist ein
senkrechter Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1;
Fig. 3 ist eine schematische
Ansicht, die allgemein der Fig. 1 entspricht, jedoch -eine abgeänderteForinsform
der Erfindung wiedergibt.
In Fig. 1 und 2 ist eine Flosse
1 dargestellt, die einen Flügel oder eine Klappe 2 hat, welche längs der
Hinterkante der Flosse schwenkbar angeordnet ist. Die Flosse 1 ist vermittels
Bolzen 3 an dem Ende einer Tragwelle 4 befestigt, die in einem Gehäuse
5
um ihre Längsachse drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 5 bildet zusammen
mit vorstehenden Zapfen 5 a
eine allgemein mit 6 bezeichnete
Haupt- oder Scharnierachse, die in Lagerböcken 7 gelagert ist, die an der
Außenhaut des Schiffes befestigt sind. Das Gehäuse 5 ist innerhalb der Wandung
eines von, Seewasser bespülten Kastens 8 angeordnet, der sich in senkrechter
Richtung nach oben ersteckt, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, und der die Flosse
1 aufnehmen kann, wenn sie sich in ihre zurückgezogene Stellung bewegt, die
in Fig. 2 in gestrichelten Linien dargestellt ist.
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Zwei Lager 9 und 10 tragen die Welle 4 innerhalb des
Gehäuses 5. Ein Dichtungsring 11 an dem Gehäuse 5 steht mit
einer ebenen Fläche eines Flansches auf der Welle 4 im Eingriff, wodurch das Gehäuse
5
gegen den Eintritt von Seewasser abgedichtet ist. Ein Paar Dichtungsringe,
von denen einer bei 12 dargestellt ist, sind auf den jeweiligen Lagerböcken
7 angeordnet und treten mit ebenen Flächen an dem Gehäuse 5 in Eingriff,
um die Wandungen, des Kastens gegen das Einsickern von Seewasser abzudichten. Diese
Dichtungen sind etwas schematisch dargestellt, und sie können von beliebiger zweckentsprechender
Ausführung zur Verwendung mit sich relativ zueinander drehenden Flächen sein. Zu
bemerken ist, daß keine der Dichtungen einen Abschluß zwischen zwei relativ zueinander
gleitenden zylindrischen Teilen herstellen muß, wie es bei bestimmten bekannten
Schiffsstabilisiereinrichtungen der Fall ist. Die Dichtungen können daher beträchtlich
einfacher ausgebildet sein, und sie sind auch wirksamer, als es bei den sogenannten
Gleitsitzdichtungen der Fall ist.
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Die Zapfen 5a ragen durch die gegenüberliegenden Seiten der Lagerböcke
7 von der Wandung des Seekastens 8 vor. Auf den Enden der Zapfen
5 a sind z. B. durch Keile ein Paar Kurbelarme 13 befestigt.
Die gegenüberliegenden Enden der Kurbelarme 13
sind durch Schwenkzapfen 20
mit den Enden eines Paares von die Beanspruchung verkleinernden Federelementen verbunden,
die allgemein mit dem Bezugszeichen 14 benannt sind.
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Jedes beanspruchungsverkleinemde Federelement 14 (Fig. 2) weist einen
Zylinder 15 auf, der durch einen Zapfen an einem Kreuzkopf 17 angelenkt
ist. Ein Kolben 18 läuft in dem Zylinder 15
und ist mit einer öffnung
18a versehen, die sich zwischen seinen beiden Enden erstreckt.
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Der Kolben 18 wird zur Mitte des Zylinders 15
durch ein
Paar entgegenwirkender Schraubenfedern 31 und 32 gedrückt. Der Zylinder
ist mit öl oder einem anderen geeigneten hydraulischen Arbeitsmittel gefüllt.
Der Kolben 18 ist an emer Kolbenstange 19 befestigt, die durch den
Schwenkzapfen 20 an dem äußeren Ende eines der Arme, 13 angelenkt ist.
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Der Kreuzkopf 17 ist mit einer öffnung versehen, die eine mit
Innengewinde versehene Buchse aufnimmt, welche nach oben über die obere Fläche des
Kreuzkopfes 17 vorsteht und an ihrem äußeren Umfang an dieser Stelle ein
Schneckenrad 25 trägt. Das Schneckenrad 25 kämmt mit einer Schnecke
24 (Fig. 1), die von einem Motor 26 angetrieben wird, der auf einem
Kreuzkopf 17 befestigten Lagerarrn 17a angeordnet ist und mit elektrischer
Energie aus einer zweckentsprechenden Quelle gespeist wird. Das Schneckenrad
25 und seine Buchse drehen sich auf einer feststehenden Gewindesäule, 21,
so daß, wenn der Motor 26 läuft, der Kreuzkopf 17 gehoben oder gesenkt
wird und dadurch die Welle 4 dreht und die Flosse 1 ausfährt oder einzieht.
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Auf dem inneren Ende der Welle 4 ist ein hydraulischer Servomotor
27 angeordnet, der in eine Kappe 28 am Ende des Gehäuses
5 eingeschlossen ist. Der Servomotor 27 wird von einem beliebigen
zweckentsprechenden System mit hydraulischen Arbeitmittel über Kanäle
29 und 30 gespeist, die in die jeweiligen Zapfen 30a gebohrt sind
und sich in Durchgänge innerhalb des Gehäuses 5 öffnen. Durch Zuführen von
hydraulischem Arbeitsmittel in den- einen der Kanäle 29 und 30 vermittels
Leitungen 38 und 39
und durch Verbinden des anderen Kanals mit einem
Auslaß kann der Motor 27 in der einen oder der anderen Richtung gedreht werden,
um den Angriffswinkel der Flosse 1 zu ändern.
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Die Anordnung des Flügels bzw. der Klappe 2 relativ zur Flosse
1 ist in der Technik bekannt und wird dazu verwendet, den Winkel zu verkleinern,
um welchen die Flosse 1 verschwenkt werden muß, um einen gewünschten Stabilisiereffekt:
zu erreichen.
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Die auf der Flosse 1 in ihrer Stabilisierstellung wirkende
Querkraft wird in ein Drehmoment umgewandelt, welches die Flosse um die Scharnierachse
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zu drehen sucht.
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Dieser Drehbewegung wirkt entsprechend der je-
weiligen Drehrichtung
eine der Federn 31 und 32 und die Zähigkeit des hydraulischen Arbeitsmittels
in dem Zylinder 15, welches durch die öffnung 18a hindurchfließen muß, entgegen,
um den Kolben 18
relativ zu dem Zylinder 15 zu bewegen. Durch entsprechende
Wahl der Vorspannung der Federn 31
und 32 kann jedwede Bewegung der
Flosse 1 aus ihrer normalen Stellung verhindert werden, bis das auf die Flosse
1 ausgeübte Drehmoment einen Wert überschreitet, der ausreicht, um das Zusammendrücken
einer der Federn beginnen zu lassen, Der Kolben 18 bewegt sich daraufhin
in dem Zylinder 15
und gestattet der Flosse 1, sich aus ihrer normalen
Stellung nach oben oder nach unten zu verschwenken. Die maximale Ablenkung der Flosse
1 von ihrer wirksamen Stabilisierstellung wird durch die Ausführung des die
Beanspruchung verkleinernden Lenkers 14 bestimmt. Bei der dargestellten Ausführungsform
wird diese Ablenkung durch die Punkte bestimmt, an denen die Federn 31 und
32 zu einem starren Körper werden, d. h. die Lage, in welcher ihre
Windungen aneinanderliegen. Es ist vorzuziehen, daß diese Lage erreicht wird, wenn
die Flosse 1 um etwa 20' in jeder Richtung aus ihrer normalen Stabilisierstellung
abgelenkt ist. Eine solche Ausführung reduziert wirksam die maximalen Kräfte, welchen
die Flosse 1 und ihre Tragvorrichtung unterworfen werden.
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Nachdem das die Ablenkung hervorrufende Drehmoment aufhört, werden
die Federn 31 und 32 wirksam, um den Kolben 18 in seine normale
Stellung in der Mitte des Zylinders zurückzuführen und dadurch die Flosse wieder
in ihre normale Stellung zu bringen.
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Wenn die Stabilisierungsvorrichtung eingezogen werden soll, wird der
Motor 26 betätigt, um die Vorrichtung in die in Fig. 2 in gestrichelten Linien
dargestellte Stellung zu führen, in welcher die Flosse 1
innerhalb
des Seekastens 8 liegt. Dann steht kein Teil der Stabilisiervorrichtung über
die Außenseite der Schiffshaut vor. Es sei bemerkt, daß das Volumen des vom Seewasser
bespülten Kastens 8, welches erforderlich ist, um die Stabilisiervorrichtung
innerhalb der Schiffshaut aufzunehmen, minimal ist. Weiterhin können die meisten
der Betätigungsvorrichtungen nahe dem Seekasten 8 abgestützt sein, so daß
der Raum, welcher innerhalb der Schiffshaut für die gesamte Vorrichtung erforderlich
ist, auf ein Geringstmaß reduziert ist.
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Falls es gewünscht wird, zu gewährleisten, daß die Flosse aus ihrer
normalen Stabilisierlage nicht eher abgelenkt wird, bis die auf sie wirkenden Kräfte
einen bestimmten, vorher festgelegten Wert überschreiten, kann die die Beanspruchung
verkleinernde Vorrichtung in zweckentsprechender Weise abgeändert werden, um sie
auf diesen Wert einzustellen. Beispielsweise kann die im Kolben vorgesehene einzige
öffnung 18a durch zwei parrallele öffnungen bzw. Durchgänge ersetzt werden, die
durch Rückschlagventile gesteuert werden. Die Rückschlagventile können durch Federkraft
in der Schließstellung gehalten werden, und sie würden so anzuordnen sein, daß sie
sich jeweils in entgegengesetzten Richtungen öffnen. Die auf jedes Rückschlagventil
wirkende Federkraft bestimmt dann die Druckdifferenz, welche zwischen den gegenüberliegenden
Enden des Kolbens erforderlich ist, damit sich das Rückschlagventil öffnet, um die
Bewegung des Kolbens in dem Zy-
linder zu ermöglichen. Diese Druckdifferenz
ist ein Maß für die auf die Flosse wirkende Ablenkungskraft. Daher wird, solange
die Ablenkungskraft unterhalb eines festen Wertes bleibt, die Flosse nicht abgelenkt;
sobald jedoch die Ablenkungskraft diesen Wert überschreitet, wird die Flosse bewegt.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform derErfindung
sind die Teile, welche die gleiche Ausbildung und die gleiche Arbeitsweise wie die
Teile der vorher beschriebenen Ausführungsfonn haben, mit den gleichen, jedoch mit
einem Strich versehenen Bezugszeichen benannt und bedürfen keiner weiteren Beschreibung.
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Bei dieser Ausführungsform ist eine abgeänderte, die Beanspruchung
verkleinernde Anordnung angedeutet, nämlich ein Kolben 35, der in einem Zylinder
36 arbeitet, welcher mit öl oder einem anderen im wesentlichen nicht
zusammendrückbaren Arbeitsmittel gefüllt ist, wobei die gegenüberliegenden Enden
des Zylinders mit federbelasteten Entlastungsventilen 37 versehen sind, welche
bei einem vorbei stimmten Grenzdruck abblasen.
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Weiterhin veranschaulicht Fig. 3 eine allgemeinere Anwendung
der Erfindung, bei welcher die Kräfte, die an der Flosse auftreten, dazu ausgenutzt
werden, Änderungen in dem Angriffswinkel der Flosse vorzunehmen.
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Unter der Annahme, daß die Scharnierachse 6' der Flosse in
zweckentsprechender Weise angeordnet ist, ist ersichtlich, daß die Wasserwirkung
»Querkräfte« hervorruft, die ein Moment um die Scharnierachse 6'
der Flosse
I' erzeugen, d. h., diese Kräfte haben das Bestreben, die Flosse um ihre
Scharnierachse zu drehen, und diesem Moment wirkt gewöhnlich die die Beanspruchung
verkleinernde Anordnung gemäß el vorstehender Beschreibung entgegen.
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Obgleich dieses Merkmal der Erfindung an sich verschiedene Ausführungsmöglichkeiten
zuläßt, ist nur ein Beispiel schematisch in vereinfachter Form dargestellt, Gemäß
dieser Darstellung sind das obere und das untere Ende des Zylinders 36 durch
biegsame Rohre 40 bzw. 41 (die einen sehr kleinen Querschnitt im Vergleich zu dem
des Zylinders 36 haben) mit den gegenüberliegenden Enden eines Federelementes
42 verbunden, in welchem ein Kolben 43 untergebracht ist, dessen Bewegung zweckentsprechender
Federn 44 und 45 entgegenwirken. Durch diese Vorrichtung werden die auf die Flosse
wirkenden Querkräfte über den Zylinder 36 dem Federzlement 42 zugeleitet,
wodurch die Stellung des Kolbens 43 verändert wird.
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Die Stange 46 des Kolbens 43 ist mit dem oberen Ende einer sogenannten
Pendelstange 50 verbunden, deren unteres Ende durch eine Stange
51 mit einer die Schiffsbewegung abfühlenden Vorrichtung verbunden ist, die
bei 52 angedeutet ist. Eine solche Vorrichtung ist in der Technik an sich
bekannt, und da sie keinen Teil der Erfindung bildet, wird sie micht im einzelnen
beschrieben.
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Zwischen ihren beiden Enden ist die Pendelstange 50 durch eine
Stange 53 mit einer Steuerkurbel 54 der Vorrichtung 55 verbunden,
die dazu dient, den Angriffswinkel der Flosse zu ändern. Diese Vorrichtung
55 kann wiederum von beliebiger zweckentsprechender Ausführung sein, jedoch
kann für die vorliegenden Zwecke angenommen werden, daß sie eine mit veränderlicher
Verdrängung arbeitende hy-
draulische Pumpe ist.
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Die Servovorrichtung 42 bis 46, die auf das durch die Wirkung der
Querkräfte auf die angelenkte Flosse erzeugte Moment anspricht, wirkt somit dahin,
die Vorrichtung 55 zum Ändern des Angriffswinkels der Flosse, unabhängig
von der Stellung der Pendelstange 50, die durch die Abfühlvorrichtung
52 bestimmt wird, zu steuern.