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Die Erfindung betrifft eine passive Schiffsstabilisierungsanlage mit
einem langgestreckten, quaderartigen Flüssigkeitsbehälter, dessen Längsachse quer
zur Rollachse des Schiffes angeordnet ist und der teilweise mit einer Stabilisierungsflüssigkeit
gefüllt ist, mit einem in der Ruhelage horizontalen, ebenen Boden.
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Aus der deutschen Patentschrift 652 792 ist eine Schiffsstabilisierungsanlage
bekannt, bei der die Schiffsschwingungsperiode durch Änderung der metazentrischen
Höhe gegenüber der Wellenperiode verstimmt wird, wobei zwei auf die beiden Schiffsseiten
verteilte Flügeltanks vorgesehen sind, die über einen mit der Stabilisierungsflüssigkeit
gefüllten Kanal verbunden sind. Diese bekannte Schiffsstabilisierungsanlage ist
nachteilig, da sie für die Anpassung an die Stabilisierungsfordernisse bei verschiedenen
Rollwinkeln des Schiffes ungeeignet ist. Dieser Nachteil beruht auf dem Konstruktionsprinzip,
da bei der Verbindung zweier Seitentanks durch einen mit der Stabilisierungsflüssigkeit
gefüllten Kanal als einzigem Mittel zur überführung von Flüssigkeit vom einen Flügeltank
in den anderen die Flüssigkeitsmenge, die von dem einen Flügeltank in den anderen
übergeführt wird, lediglich von dem Querschnitt des Verbindungskanals abhängt und
durch den Rollwinkel nicht merklich beeinflußt wird. Dies bedeutet aber, daß die
in einer gegebenen Zeitspanne von dem einen Flügeltank in den anderen Flügeltank
übergeführte Flüssigkeitsmenge, unabhängig von dem Rollwinkel, im wesentlichen gleich
ist, so daß auch immer im wesentlichen die gleiche Stabilisierungswirkung erzeugt
wird, auch dann, wenn beispielsweise auf Grund von größeren Rollwinkeln eine größere
Stabilisierungswirkung erwünscht wäre.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schiffsstabilisierungsanlage
der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die Nachteile der bereits bekannten
Vorrichtung vermeidet und somit in der Lage ist, eine der jeweiligen Roll-Bewegung
des Schiffes angepaßte Stabilisierungswirkung zu gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird bei einer passiven Schiffsstabilisierungsanlage
der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Behälter
etwa in der Höhe des Flüssigkeitsspiegels für normalen Betriebszustand oder tiefer
eine zum Behälterboden parallele Platte, die eine weite Drosselöffnung mit dem Boden
bildet, befestigt ist, wobei die Platte sich von der einen senkrecht zur Rollachse
; verlaufenden Behälterseitenwand bis zur anderen erstreckt und in einem solchen
Abstand von den Behälterstirnwänden endet, daß Seitentanks entstehen, in denen das
Stabilisierungsmoment aufgebracht wird. Wenn eine größere Drosselungswirkung erwünscht
ist, können zweckmäßigerweise an den freien Enden der genannten Platte Querglieder
vorgesehen werden, die vertikal nach oben und nach unten über die Platte hinausragen
und die Durchtrittsöffnungen in der gewünschten Weise verengen.
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Die erfindungsgemäße Schiffsstabilisierungsanlage vermeidet die Nachteile
der bereits genannten bekannten Anlage. So wird erfindungsgemäß bei normalen Rollwinkeln
die gewünschte Dämpfung dadurch erreicht, daß die Stabilisierungsflüssigkeit zum
Durchfluß unter der Platte gezwungen wird und in den jeweiligen Flügeltank austritt.
Wenn jedoch größere Rollwinkel auftreten und deshalb größere Flüssigkeitsmengen
bewegt werden müssen, um die gewünschte Stabilisierungswirkung zu gewährleisten,
so ist diese Möglichkeit bei der erfindungsgemäßen Anlage dadurch gegeben, daß diese
Flüssigkeitsmengen über die vorgesehene Platte in den anderen Flügeltank fließen.
Im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung ist somit die Flüssigkeitsmenge, die von
der Anlage bewegt werden kann, nicht durch den Querschnitt des Verbindungskanals
bestimmt, der für die Stabilisierung bei normalen Rollwinkeln ausreicht, sondern
es besteht auch die Möglichkeit, daß bei größeren Rollwinkeln größere Flüssigkeitsmengen
von einem Flügeltank in den anderen bewegt werden. Dabei werden außerdem die lebendigen
Strömungskräfte im Tank durch die Platte wirksam verringert. Es ist zwar bekannt,
dies mit Hilfe von in den Seitentanks auf die Flüssigkeit aufgesetzten Schwimmkörpern
bei der bekannten Tankeinrichtung zu erreichen, jedoch fehlen aufgesetzten Schwimmkörpern
die weiter oben beschriebenen Eigenschaften der Platte.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der
Zeichnung weiter erläutert. Dabei zeigt F i g. 1 im Schnitt den Schiffsrumpf mit
einem Ausführungsbeispiel des langgestreckten Flüssigkeitsspeichers gemäß der Erfindung,
F i g. 2 einen Horizontalschnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1 von oben gesehen, F
i g. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Vorderansicht und
F i g. 4 einen Vertikallängsschnitt nach Linie 4-4 der F i g. 3.
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Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Schiffsquerschnitt 10 mit einem
quer darin montierten, langgestreckten quaderartigen Flüssigkeitsbehälter 12. Dieser
Flüssigkeitsbehälter 12 kann vorzugsweise aus einer Anzahl von miteinander verschweißten
Seiten- und Endplatten bestehen, die zwischen zwei Decks 14 und 16 des Schiffes
montiert sind, so daß diese Decks die Decke und den Boden des Behälters 12 bilden.
Die Längsabmessung des Behälters 12 ist wesentlich größer als seine Querabmessung.
Ferner sind die Breite und Höhe des Behälters 12 über seine ganze Länge im wesentlichen
konstant. In dem Behälter ist eine horizontale, ebene Platte 18 quer und in gleichen
Abständen von den Stirnwänden 15 des Behälters angeordnet, so daß Seitentanks entstehen.
Die Platte hat von dem Boden des Behälters einen solchen Abstand, daß sich die Oberseite
der Platte auf oder unterhalb des ruhenden Spiegels der normalerweise in dem System
erforderlichen Flüssigkeitsmenge befindet. Die Platte dient zum Erzeugen von Drücken,
welche den während des Rollvorgangs auf die Flüssigkeit einwirkenden, negativen
und positiven Drücken entgegenwirken. Während bestimmter Teile des Rollvorganges
drosselt die Platte die unter ihr vorhandene Flüssigkeitsströmung.
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Die erwähnten negativen und positiven Drücke entstehen auf Grund der
Tatsache, daß die bei der Anlage bewegte Flüssigkeitsmenge sich in einem dynamischen
Zustand befindet und Beschleunigungen und Entdämpfungen unterworfen ist, auf Grund
derer die Hin- und Herbewegung der Flüssigkeit unter der vorgesehenen Platte nicht
genau einer Sinusfunktion folgt, sondern Verhältnisse von der Art beispielsweise
einer Hystereseschleife vorliegen. Dies bedeutet, daß der unter dynamischen Bedingungen
ablaufende Flüssigkeitsübergang von der einen Seite zur andern
Seite
tatsächlich größer oder kleiner ist als es im Gleichgewichtszustand sein sollte.
Der auf Grund dieser Gegebenheiten resultierenden ungleichen Verteilung der Flüssigkeit
in dem Tanksystem wirkt die Platte entgegen, die die Funktion hat, eine hydrodynamische
Drosselung der Flüssigkeit unter der Platte zu bewirken, so daß im Mittelteil des
Tanks der Raum praktisch unter allen Betriebsbedingungen voller Flüssigkeit ist.
Die Platte bewirkt einen laminareren Strom der Flüssigkeit durch den Mittelteil
des Tanks und erhöht die Düsenwirkung beim Austritt der Flüssigkeit in die Seitentanks,
wo in starkem Maß Turbulenz und Stromwirbel auftreten, die für den erforderlichen
Energieverlust sorgen.
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Die F i g. 3 und 4 zeigen eine wirksamere, abgeänderte Ausführungsform
dieses ziemlich einfachen Prinzips. Im Abstand von den Enden 15 des Behälters 12
und von seinem Boden 16 und seiner Decke 14 sind quer zu ihm horizontale, langgestreckte
Glieder 20 angeordnet, die zusammen mit den Endwänden 15 an den Enden des Behälters
12 Seitentanks mit frei liegendem Spiegel bilden. Die unteren Enden der Querglieder
20 sind unterhalb des Spiegels 23 der ruhenden Flüssigkeit in dem Behälter 12 angeordnet.
Infolgedessen bilden die Querglieder 20 zusammen mit dem Boden 16 des Behälters
12 langgestreckte, untergetauchte, horizontale Drosselöffnungen 22, in denen die
hindurchströmende Flüssigkeit gedrosselt oder gedämpft wird. Zwischen den Quergliedern
20 ist eine horizontale, flache Platte 18 angeordnet, die sich zwischen den Seitenwänden
des Behälters 12 erstreckt. Diese Platte 18 verhindert ein überlaufen von Flüssigkeit
über die Querglieder 20 während bestimmter Teile des Rollvorganges und dient zur
Erzeugung von Drücken, welche den positiven und negativen Drücken entgegenwirken,
die während bestimmter Teile des Rollvorganges auf die zwischen den Quergliedern
20 befindliche Flüssigkeit wirken. Die Flüssigkeitsströmung und das Dämpfen der
Flüssigkeit erfolgen daher etwas anders als in der vorher beschriebenen Ausführungsform.
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In der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform befinden sich die oberen
Enden der Querglieder 20 etwas oberhalb des Spiegels 23 der ruhenden Flüssigkeit
in dem Behälter 12. Jetzt sei die Wirkungsweise dieser Ausführungsform beschrieben.
Wenn nach den F i g. 1, 2, 3 und 4 die in F i g. 1 rechte Seite des Schiffsrumpfes
10 sich senkt und die linke Seite sich hebt, sammelt sich Flüssigkeit auf der in
F i g. 3 rechten Seite des Behälters 12. Wenn die Rollbewegung des Schiffes fortgesetzt
wird und die rechte Seite des Rumpfes sich zu der horizontalen Stellung hin zu heben
beginnt, übt die auf der rechten Seite des Behälters 12 angesammelte Flüssigkeit
auf das Schiff ein Stabilisierungsmoment aus, das dem Rollen entgegenwirkt. Wenn
sich dann die rechte Seite des Schiffsrumpfes 10 über die horizontale Stellung hinaus
hebt, entsteht auf der rechten Seite des Behälters 12 ein hydrostatischer Druck,
so daß die Flüssigkeit von dort zur linken Seite des Behälters 12 strömt. Infolge
der Drosselwirkung der Drosselöffnungen 22 zwischen dem Boden 16 und den Quergliedern
20 ist die Strömungsmenge der Flüssigkeit auf einen vorbestimmten Wert begrenzt.
Die horizontale Platte 18 ist starr ausgebildet und so montiert, daß sie den negativen
und positiven Drücken entgegenwirkt, die während bestimmter Teile des Vorganges,
in dem Flüssigkeit von der einen Seite des Stabilisierungssystems zur anderen strömt,
auf diese Flüssigkeit ausgeübt werden.
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Wenn sich die linke Seite des Schiffsrumpfes 10 in der untersten Stellung
befindet, erreicht die Geschwindigkeit der zur linken Seite des Behälters 12 gehende
Flüssigkeitsströmung ein Maximum. Wenn die linke Seite des Schiffsrumpfes 10 mit
ihrer Aufwärtsbewegung zu der horizontalen Stellung hin beginnt, übt die auf der
linken Seite des Behälters 12 angesammelte Flüssigkeit auf das Schiff ein dem Rollen
entgegenwirkendes, stabilisierendes Moment aus. Wenn sich die linke Seite des Schiffsrumpfes
10 über die horizontale Stellung hinaus aufwärts bewegt, entsteht auf der linken
Seite des Behälters 12 ein hydrostatischer Druck, worauf die Flüssigkeit in der
entgegengesetzten Richtung übergeführt wird.
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Die periodischen Stabilisierungskräfte werden auf das Schiff
10 ausgeübt, solange es rollt.
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In dem Behälter 12 kann jede geeignete Flüssigkeit verwendet werden,
beispielsweise Seewasser, Bunkeröl oder Reservebrennstoff. Es muß nur die Viskosität
der gewählten Flüssigkeit so niedrig sein, daß die Flüssigkeit frei durch die untergetauchten
Drosselstellen 22 strömen kann, die von den Quergliedern 20 und dem Boden 16 begrenzt
sind.