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Passive Schiffsstabilisierungseinrichtung Die Erfindung bezieht sich
auf eine passive Stabilisierungseinrichtung für einen Schwimmkörper, insbesondere
ein kleines Wasserfahrzeug, bestehend aus einem länglichen abgeschlossenen Behälter.
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Mit Fließwirkung arbeitende Stabilisierungseinrichtungen zum Vermindern
der Rollbewegungen von Schwimmkörpern sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.
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Es ist eine passive Stabilisielungseinrichtung bekannt, welche aus
zwei seitlich in einem Schiff angeordneten oben offenen Flüssigkeitstanks besteht,
die durch eine ebenfalls oben offene Leitung verkleinerten Querschnitts miteinander
verbunden sind, in welcher düseneinlaufförmige, mit Diffusoren versehene Verengungen
angeordnet sind, die bei J Auftreten einer Rollbewegung des Schiffes auf
die Flüssigkeitsübertragung von einem seitlichen Tank zum anderen hemmend wirken,
um die Strömungsenergie der Flüssigkeit- zu verteilen bzw. zu vernichten.
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Bei einer solchen bekannten Stabilisierungseinrichtung ist im Boden
der verengten Verbindungsleitung ein sich vom Boden in senkrechter Richtung erstreckendes
Wehr vorgesehen, das an seinem Oberende abgerundet bzw. halbkreisförmig gestaltet
ist.
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Weiter ist eine passive Stabilisierungseinrichtungbekannt, bei welcher
ein querschiffs angeordneter nach oben offener Tank, der über'seine ganze Länge
gleichbleibenden Querschnitt hat, mit einer Mehrzahl von über die Länge des Tanks
verteilten senkrechten und paarweise angeordneten Rohren versehen, die in einem
kurzen Abstand von den Seitenwandungen des Tanks angeordnet sind und mit den Seitenwandungen
durch sich von unten nach oben erstreckenden Stege verbunden sind. Auch bei dieser
AÜsführung dienen die paarweise angeordneten senkrechten Rohre zusammen mit den
Verbindungsstegen dazu, in dem Tank düse-neinlaufförmige Verengungen herzustellen,
durch die eine Dämpfung der bei Rollwegungen des Schiffes strömenden Flüssigkeit
erreicht wird.
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Schließlich ist eine Stabilisierungseinrichtung für Schiffe bekannt,
bei welcher seitlich im Schiff je eine geschlossene Kammer oder ein Tank
vorgesehen ist, die durch eine ebenfalls geschlossene Rohrleitung am Boden miteinander
in Verbindung stehen. In den Tanks sind jeweils einstellbar gebogene Führungsplatten
mit abgerundeten Kanten in dem unteren Teil der Seitentanks vorgesehen, die den
Zweck haben, den Wasserfluß in eine Mehrzahl von Strömen zu unterteilenund diese
Ströme aufwärts zu richten. Die bekannte Stabilisierungseinrichtung ist im Abstand
vom Schiffsboden angeordnet. Derartige Stabilisierungseinrichtungen sind zur Hauptsache
für größere Schiffe geeignet. Kleine Schwimmkörper, wie Boote, müssen nun im Verhältnis
zu großen Schiffen steifer gemacht werden, um eine übermäßige Krängung zu vermeiden,
wenn beispielsweise erhebliche Gewichtsverlagerungen eintreten, z. B. wenn Personen
sich an einer Seite versammeln.
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Außerdem ist es für kleine Schwimmkörper schwierig, passive Stabilisierungseinrichtungen
unterzubringen ohne die attraktive Schiffsform zu beehiträchtigen oder
unnötigen Raum zu beanspruchen, der bekanntlich bei kleinen Schwimnikörpern
begrenzt ist.
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Der Hauptzweck der Erfindung besteht daher darin, eine passive Schiffsstabilisierungseinrichtung
für einen kleinen Schwimmkörper zu schaffen, der vergleichsweise wenig Raum einnimmt
und bei dem- trotz einer vergleichsweise kurzen natürlichen Rollperiode beispielsweise
von 2 bis 8 Sekunden Dauer eine wirksanie Dämpfung der Rollbewegungen des
Schwimmkörpers erreicht wird. _Ein Unterproblem der vorliegenden Erfindung liegt
darin, eine passive Stabilisierungseinrichtung, für einen kleinen Schwimmkörper
zu schaff en, die, auf bereits vorhandenen kleinen Fahrzeugen, Motorkreuzern usw.
als Ganzes einge.-baut werden kann.
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Die Erfindung geht dabei von einer passivenStabilisierungseinrichtung
für einen Schwimnikörper, bestehend aus einem länglichen abgeschlossenen Behälter,
aus, der sich quer zum Rumpf des Schwimmkörpers erstreckt und mit zwei Sätzen von
im Abstand voneinander angeordneten im wesentlichen vertikal verlaufenden Teilen
versehen ist, wobei benachbarte. Teile eines Satzes doppelseitig düseneinlaufförmige
Verengungen bilden, und jeder Satz
jeweils im Abstand von einem
Ende des Behälters angeordnet ist. Die Erfindung ist insbesondere auf ein kleines
Wasserfahrzeug gerichtet. Sie ist gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von waagerecht
angeordneten und senkrecht im Abstand voneinander befindlichen Platten, die sich
quer durch den Behälter, dessen Längsseitenwände verbindend, und quer durch die
doppelseitig düseneinlaufförmigen Verengungen erstrecken und diese in übereinandergelegene
Abschnitte unterteilen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann zusätzlich in an sich
bekannter Weise quer in dem Behälter und in dessen Mitte ein Wehr angeordnet werden,
dessen oberes Ende in einem Abstand unter dem statischen Flüssigkeitsstand in dem
Behälter angeordnet ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das Wehr sich vom Boden
des Behälters über dessen volle Breite nach oben erstrecken. Dabei kann nach
einer weiteren Ausführungsform die Höhe des Wehres die Hälfte der- Höhe des statischen
Flüssigkeitsstandes in dem Wehr,betragen oder größer als sie sein.
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Der die Flüssigkeit aufnehmende Behälter kann in an sich bekannter
Weise auf seinef ganzen Länge einen gleichbleibenden rechteckigen Querschnitt haben.
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Nach einer weiteren Ausführung#form der Erfindung kann der läfigliche
Behälter über der Rollachse des Schwiminkörpers angeordnet 'sein.
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# Durch die Ausbildung einer passiven Stabilisierungseinrichtung gemäß
der Erfindung ist der Vorteil erreicht, daß die Einrichtung ein Richtmoment entwickelt,
durch das das Rollen des kleinen Schwimmkörpers verringert bzw. gedämpft wird, zumindest
in dem gleichen Maße, wie es bisher bei Schiffsstabilisierungseinrichtungen größerer
Ausbildung möglich war.
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Es ist somit eine Einrichtung zum Verringern von Rollbewegungen bei
Bedingungen geschaffen, bei denen übliche Einrichtungen versagen. Die Erfindung
bildet eine kompakte passive Stabilisierungseinrichtung mit einem einzigen Behälter
und den vorbeschriebenen Teilen ' welche auf einem Boot an einer hohen Stelle
eingebaut werden kann, wobei der Behälter genügend klein ist, so daß er nicht auffällt
und die Gesamtgestaltung des Bootes nicht nachteilig beeinflußt.
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In der Beschreibung wird eine Ausführungsform der Erfindung an Hand
der Zeichnung beispielsweise erläutert.
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F i g. 1 ist eine Seitenansicht eines kleinen Fahrzeuges, auf
welchem die passiv wirkende Stabilisierungseinrichtung eingebaut ist.
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F i g. 2 isteine in vergrößertem Maßstab gehaltene Draufsicht
der passiv wirkenden Stabilisierungseinrichtung, wobei deren Oberwand weggelassen
ist und die anderen Wände im Schnitt dargestellt sind.
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F i g. 3 ist eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht
des Stabilisierungsbehälters.
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In der Zeichnung ist ein kleiner Schwimmkörper oder ein Boot
10 dargestellt, welches einen Schiffskörper 11 und eine auf das Deck
13 des Schiffskörpers 11 aufgesetzte Kabine 12 aufweist, und welches
mit einer Brücke 14 versehen ist, die nahe dem hinteren Teil der Kabine 12 angeordnet
ist. Auf dem Dach der Kabine 12 ist ein Mast 15 vor dem vorderen Ende der
Brücke 14 angeordnet. Eine passive Stabilisierungseinrichtung 17 ist auf
dem Dach der Kabine 12 in dem Raum 16 zwischen der Brücke 14 und dem Mast
15 angeordnet (F i g. 1).
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Die passive Stabilisierungseinrichtung 17 umfaßt einen länglichen
vollständig geschlossenen Behälter 18, der rechteckige Form hat und sich
quer über das Boot 10 erstreckende senkrechte Seitenwände 19,
sich
in Längsrichtung des Bootes 10 erstreckende Stimwände 20, einen waagerechten
Boden 21 und eine waagerechte Oberwand 22 aufweist. Die Oberwand 22 ist mit einer
Einlaßverbindung 23 (F i g. 1)
versehen, die eine Kappe bzw. einen
Deckel aufweist, und durch die hindurch Flüssigkeit in den Behälter 18 eingefüllt
werden kann.
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Der Stabilisierungsbehälter 18 erstreckt sich quer zu dem Schiffskörper
11 und 'der Kabine 12 bis zu Stellen nahe der Steuerbord- oder Backbordseite
des Schiffskörpers 11. An dem Boden 21 des Behälters 18
ist. ein senkrechter
überlauf bzw. ein senkrechtes Wehr 25 befestigt, das sich zwischen den Seitenwänden
19 des Behälters 18 waagerecht erstreckt. Das Wehr 25 ist mittels
Schweißung oder auf andere Weise an dem Boden 21 und den Seitenwänden
19
des Behälters 18 befestigt, und seine Längsachse 26
erstreckt
sich derart in gleicher Richtung wie die auf das Boot bezogene Längsachse des Behälters
18, daß das Wehr 25 in bezug auf die Stirnwände 20 des Behälters
18 symmetrisch angeordnet ist.
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An gegenüberliegenden Seiten des Wehres 25 sind in dem Behälter
18 rechteckige Platten 27 angeordnet. Die Platten 27 sind in
waagerechten Ebenen und in einem durch das Bezugszeichen 28 angedeuteten
gleichen senkrechten Abstand voneinander angeordnet. Die unteren Platten
27 sind in einem zu dem senkrechten Abstand 28 zwischen zwei benachbarten
Platten 27 gleichen Abstand über dem Boden 21 des Behälters 18 angeordnet,
während die obersten Platten 27 in einem Abstand unter der Oberwand 22 angeordnet
sind, der größer als der Abstand 28 ist. Wie aus F i g. 2 ersichtlich,
erstrecken sich die Platten 27
zwischen den Seitenwänden 19 des Behälters
und liegen an diesen an. Die Platten 27 sind an senkrechten hohlen rohrartigen
Teilen 30 angeordnet, die in mit 31 bezeichneten gleichen Abständen
voneinander vorgesehen sind, wobei die den Seitenwänden 19 be-
nachbarten
rohrartigen Teile 30 in einem Abstand von diesen liegen, der beträchtlich
geringer als der Abstand 31 ist. Die rohrartigen Teile 30 befinden
sich miteinander in Ausrichtung, und ihre Achsen schneiden senkrecht eine Achse
32, die sich zu der Achse 26 parallel erstreckt.
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Der waagerechte Raum zwischen zwei benachbarten rohrartigen Teilen
30 und der senkrechte Raum. zwischen zwei übereinander angeordneten Platten
27
bilden düseneinlaufförmige Verengungen 33.
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Die rohrartigen Teile 30 und die Platten 27 sind von
den Stirnwänden 20 des Behälters 18 in einem seitlichen Abstand angeordnet,
so daß dazwischen Kammern 34 gebildet werden, die kleine Steuerbord-und Backbordflügelkammern
bilden. Zwischen dem inneren Ende der Platten 27 und -der rohrartigen Teile
30 und dem Wehl 25 sind Kammern 35 in dem Behälter
18 gebildet, welche zwei größere innere Flügelkammem beidseitig vom Wehr
25 bilden. Die kleinen äußeren Steuerbord- und Backbordftü-elkammern 34 stehen
mit den großen inneren Steuerbord-und Backbordflügelkammern 35 nahe des Wehres
25 dauernd in Verbindung, derart, daß der Behälter
18
in eine Mehrzahl von in dauernder Verbindung miteinander stehenden Kammern unterteilt
ist.
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Wenn das Boot zufolge von Welleneinwirkung schlingert oder krängt,
fließt Wasser zufolge der Schwerkraf t von einem Teil des Behälters 18 zu
einem anderen Teil, wobei der Fluß jedoch durch die Verengungen 33 und durch
das Wehr 25 gedämpft wird.
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Durch das Fließen von Wasser wird dem Boot ein der Rollbewegung entgegenwirkendes
Stabilisierungsmoment erteilt. Die Platten27, die durch sie gebildeten Verengungen
33 und das Wehr 25 arbeiten derart zusammen, daß beim Fließen des
Wassers trotz der beträchtlich kurzen Rollperiode des Bootes ein optimales Stabilisierungsmoment
erhalten wird.
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Die Platten 27 und das Wehr 25 bilden unabhän-gig
von dem Ausmaß des Rollens eine Verengung von im wesentlichen konstantem Querschnitt,
und das Wehr 25 ruft eine Dämpfung der Wasserbewegung hervor, durch welche
ein mit dem Rollen annähernd lineares Fließen des Wassers erhalten wird.
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Die anfängliche Abstimmung der Einrichtung wird durch den Querschnitt
des Behälters 18, die Querschnittsfläche der Verengungen 33 und die
Größe des Wehres 25 bestimmt, sie kann jedoch durch Ändern der Flüssigkeitshöhe
in dem Behälter 18 bequem geändert weiden.
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Das obere Ende des Wehres 25 kann im wesentlichen an dem Spiegel
der in dem Behälter 18 befindlichen Flüssigkeit (Wasser) oder unter diesem
Spiegel enden; jedoch sollte das Wehr 25 stets in einem beträchtlichen Abstand
von der Oberwand 22 des Behälters 18 liegen, so daß alle Teile des Behälters
18 in adäquater Verbindung miteinander stehen. Die Höhe des Wehres
25 sollte wenigstens gleich der halben Wasserhöhe betragen.
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Bei einer beschriebenen Stabilisierungseinrichtung für kleine Schwimmkörper
wird die Flüssigkeit innerhalb der Einrichtung schnell befördert und ihre kinetische
Energie schnell verteilt, wenn die Flüssigkeit an einem Ende des Behälters ankommt,
denn bei kleinen Schwimmkörpern mit kurzen Rollperiodlen ist die zur Emergieverteilung
verfügbare Zeit verhältnismäßig kurz. Es ist bekannt, -daß bei sich durch
eine Düse schnell hindurchbewegender Flüssigkeit zufolge der Venturiwirkung am Auslaß
ein Druckabfall entsteht, durch den die sich durch die Düse bewegende Flüssigkeit
verlangsamt wird. Dieser Effekt ist für ein einwandfreies Arbeiten von Stabilisierungseinrichtungen
schädlich.
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Das Stabilisierungsmoment hat nämlich zwei Komponenten, eine dynamische
Komponente und eine statische Komponente. Die dynamische Komponente wird durch die
Verlangsamung verringert. Die Komponente ergibt sich aus der Bewegung der Flüssigkeit
innerhalb der Stabilisierungseinrichtung und erzeugt waagerechte Kräfte in Abhängigkeit
von der Bewegungsrichtung der Flüssigkeit. Da die Stabilisierungseinrichtung zweckmäßig
ausreichend oberhalb des Metazentrums des Schiffes angeordnet ist, haben diese Kräfte
einen erheblichen Momentenar-m, der eine Momentenkomponente entgegengesetzt zur
Rollbewegung des Schiffes ergibt. Die statische oder Schwerkraftkomponente des Moments
der Stabilisierungseinrichtung ergibt sich aus der Verschiebung der Flüssigkeitswichte
von einer Seite des Stabilisierungstanks zu der anderen. Die dynamische Komponente
ist also zu verstärken. Darum sind bei der beschriebenen Stabilisierungseinrichtung
die im Ab-
stand voneinander angeordneten Platten vorgesehen, die dem Druckabfall
am Auslaß der düsenförmigen Verengung entgegenwirken sollen. So ermöglicht die Stabilisierungseinrichtung
einen. optimalen Flüssigkeitstransport gegen die Enden der Tanks und dennoch eine
zweckentsprechende Energieverteilung durch die dfiseneinlaufförmigen Verengungen.