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Die Erfindung bezieht sich auf eine passive Tankstabilisierungseinrichtung
für einen Schwimmkörper bzw. für Schiffe.
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Das Problem der Stabilisierung von nicht fahrenden Schiffen hat in
neuerer Zeit erheblich an Bedeutung gewonnen, beispielsweise für Schiffe mit Radioausrüstung
für die Navigation von Luftfahrzeugen, für Forschungsschiffe und Radarempfangs-
und -sendeschiffe.
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Bei einer Schiffsstabilisieranlage mit seitlichen Tanks ist es bekannt,
je einen steuerbords und backbords angeordneten Tank durch eine Mehrfachleitung
zu verbinden, die jedoch dauernd mit Flüssigkeit gefüllt ist. Bei der vorbekannten
Stabilisiereinrichtung mit einer Mehrfachleitung bestand der Hauptzweck darin, ein
verbessertes Ansprechen der Einrichtung über größere Frequenzbereiche zu erhalten.
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Es ist des weiteren eine passive Tankstabilisierungseinrichtung für
Schiffe bekannt, die aus je einem seitlich im Schiffskörper angebrachten, nach oben
offenen Flüssigkeitstank besteht, die durch eine oben offene verengte Leitung unter
Verwendung von Düsen miteinander in Verbindung stehen. Bei einer abgewandelten Ausführung
einer solchen passiven Tank stabilisierungseinrichtung sind statt einer verengten
Verbindungsleitung mit Düsen in einem querschiffs angeordneten Tank gleichbleibenden
Querschnitts seitlich zwei Sätze sich von oben nach unten schräg erstreckender Rohre
vorgesehen, welche seitlich vorstehende Rippen haben, wobei die Rohre und die mit
ihnen verbundenen Rippen zur Dämpfung der Schwingung des strömenden Wassers dienen.
Solche passiven Tankstabilisierungseinrichtungen haben sich im allgemeinen bewährt,
jedoch ist bei ihnen das Ausmaß der Energieverteilung und der Energieumwandlung
unzureichend.
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Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, bei passiven Tankstabilisierungseinrichtungen
der vorgekennzeichneten Art, bei denen die Flüssigkeitsmasse eine Schwingungsfrequenz
gleich der Rollfrequenz des Schiffes hat und die Schwingbewegung der Flüssigkeit
um 90° der Schwingbewegung des Schiffes nachläuft, insoweit zu verbessern, als ein
erhöhter Betrag der kinetischen Energie der sich bewegenden Flüssigkeit verteilt
und umgewandelt werden soll und zugleich eine größtmögliche Flüssigkeitsmenge von
einem Tank zum anderen übertragen werden soll.
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Demgemäß geht die Erfindung von einer passiven Tankstabilisierungseinrichtung
für einen Schwimmkörper mit einem länglichen Behälter mit parallelen Längsseitenwänden
aus, in dem in allen seinen Teilen eine Flüssigkeit mit freier Oberfläche angeordnet
ist und dessen Längsachse zu der zu stabilisierenden Achse des Schwimmkörpers in
rechtem Winkel liegt, und gemäß der Erfindung sind in dem Behälter eine Mehrzahl
im Querabstand parallel. zu den Längsseitenwänden angeordnete ebene Platten vorgesehen,
die sich senkrecht über die Höhe des Behälters erstrecken und im Abstand von den
Enden des Behälters, jeweils einen seitlichen Tankabschnitt frei lassend, enden,
wobei die Enden der Platten und im Bereich der Enden der Platten die Längsseitenwände
mit vertikal verlaufendem Profil so gebogen sind, daß von den Platten und den Längsseitenwänden
gewundene Durchgänge begrenzt sind. i Nach einer praktischen Ausführungsform der
Erfindung können die Enden der Platten und die gebogenen Teile der Seitenwandungen
des Behälters V-förmig verformt sein, und nach einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung können die Enden der Platten und die gebogenen Teile der Seitenwandungen
des Behälters bogenförmig verformt sein.
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Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird erreicht, daß während
der vergleichsweise kurzen Zeitperiode, während welcher die Flüssigkeit von einem
Tankabschnitt zum anderen fließt, eine erhebliche Flüssigkeitsmenge übertragen wird
und zugleich eine ausreichende Menge an Energie verteilt und umgewandelt wird.
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In der nachfelgenden Beschreibung werden Ausführungsformen der Erfindung
an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
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F i g. 1 ist eine senkrechte Schnittansicht, in welcher eine Stabilisierungseinrichtung
gemäß der Erfindung wiedergegeben ist, die sich an der breitesten Stelle eines Schiffes
unter den Decks quer erstreckt; F i g. 2 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene
Draufsicht der Stabilisierungseinrichtung; F i g. 3 ist eine in vergrößertem Maßstab
gehaltene schaubildliche Ansicht der Stabilisierungseinrichtung gemäß der Erfindung;
F i g. 4 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teildraufsicht einer anderen
Ausführungsform der Stabilisierungseinrichtung. In F i g. 1 ist eine Ausführungsform
der Stabilisierungseinrichtung gemäß der Erfindung wiedergegeben und allgemein mit
10 bezeichnet. Gemäß F i g.1 ist die Stabilisierungseinrichtung 10 unter
dem Hauptdeck 11 querschiffs angeordnet. Bei dieser Anordnung erstreckt sich die
Stabilisierungseinrichtung 10
im wesentlichen von einer Seite des Schiffskörpers
12 zu dessen anderer Seite und schafft eine Stabilisierung gegen Rollen. Die Stabilisierungseinrichtung
10
weist einen länglichen Behälter auf, der durch Seitenwände 13 und 14 und
durch Stirnwände 15 und 16 gebildet ist.
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In dem Behälter sind parallel zu seiner querschiffs verlaufenden Längsachse
im Abstand voneinander Platten 17 senkrecht angeordnet. Die Platten 17 bilden eine
Mehrzahl von Durchgängen, welche den einen seitlichen Tankabschnitt bzw. Kammer
18 nahe dem Ende 15 mit dem anderen seitlichen Tankabschnitt bzw. Kammer 19 nahe
dem Ende 16 verbinden. Demgemäß weist die Stabilisierungseinrichtung 10 zwei Tankabschnitte
18 und 19 auf, die durch einen mittleren Teil miteinander verbunden sind, der durch
die Platten 17 in eine Mehrzahl von Durchgängen unterteilt ist. Die Wandreibung
in den von den Platten 17 gebildeten Durchgängen verzögert die Flüssigkeitsbewegung.
Dadurch bewegt sich die Flüssigkeit so, daß dem Schiff ein Rückdrehmoment erteilt
wird.
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Die Enden der Platten 17 nahe den seitlichen Tankabschnitten
18 und 19 und die Seitenwände 13 und 14 des Behälters im Bereich der Enden der Platten
17 sind mit vertikal verlaufendem Profil 20, 21 so gebogen, daß sie .in Draufsicht
flache V-Form haben. Die Profile 20 und 21 schaffen zusätzlichen Widerstand.
Durch die Form der Profile 20, 21 wird der Form- und Reibungswiderstand vergrößert.
Da die Profile 20, 21 und die Platten 17 proportional zum Tankquerschnitt einen
kleinen Querschnitt haben, wie es in F i g. 2 dargestellt ist, ist der dem Fließen
des Mediums dargebotene Querschnitt in den seitlichen Tankabschnitten 18,19 der
Stabilisierungseinrichtung 10 und in den Bereichen zwischen den Prallteilen
20,
21 und den Platten 17 wenig verschieden. Durch diese
Anordnung kann eine Stabilisierungseinrichtung 10
mit minimalen Abmessungen
geschaffen werden, die eine maximale Mediummenge enthält.
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Das in der Stabilisierungseinrichtung 10 zu verwendende Medium kann
jedwede Flüssigkeit sein, die eine genügende Dichte und eine genügend geringe Viskosität
hat, so daß zwischen den Profilen 20, 21
und den Platten 17 leicht ein Fließen
auftreten kann. Flüssigkeiten wie Seewasser, Frischwasser, Bunkeröl oder Arten von
Ladeflüssigkeiten können in dem Stabilisierungsbehälter verwendet werden. Wenn die
Stabilisierungseinrichtung 10 entworfen und in das Schiff eingebaut ist, kann sie
durch Ändern der Mediumhöhe in dem Behälter auf verschiedene Zustände des Schiffs
und des Seegangs abgestimmt werden.
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Um ein Rückdrehmoment zu erzeugen, ist es erforderlich, daß die Schwingbewegung
der Tankflüssigkeit in günstigstem Falle der Schwingbewegung des Schiffes in Phase
um 90° nachläuft.
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Im Betrieb erzeugt die Flüssigkeitsbewegung in der Stabilisierungseinrichtung
10 das Rückdrehmoment mit der richtigen Phasenbeziehung zu den an das Schiff angelegten
Kräften, welche die Störung hervorrufen. Wenn beispielsweise Wellen das Bestreben
haben, die dem Tankabschnitt 18 benachbarte Seite des Schiffskörpers 12 zu heben,
erzeugt das dort befindliche Medium ein Moment, welches sich dem Anheben dieser
Seite des Schiffskörpers 12 widersetzt. Wenn der Schiffskörper 12 sich hebt, wirken
die durch die Profile 20, 21 und die Platten 17 gebildeten gewundenen Durchgänge
dem Fließen von Medium von dem Abschnitt 18 in Richtung zu dem Abschnitt 19 des
Behälters entgegen. Bis zum höchsten Punkt der Aufwärtsbewegung auf der Seite des
Abschnitts 18 wird dort statischer Druck aufgebaut, so daß ein Fließen in Richtung
des Abschnitts 19 auftritt. Die auf die Tankflüssigkeit wirkende statische Druckhöhe
ist im Wendepunkt der Schiffskörperbewegung im Abschnitt 18 am größten. Die potentielle
Energie des nahe des Tankabschnittes 18 befindlichen Mediums wird in kinetische
Energie umgewandelt, wenn das Medium in Richtung gegen den Abschnitt 19 fließt.
Wenn das Schiff durch die Horizontale hindurchgeht, fließt das Medium weiterhin
in Richtung des Abschnitts 19, und zwar zufolge seiner kinetischen Energie. Es ist
erkennbar, daß dadurch eine Ansammlung von Medium in dem Abschnitt 19 erfolgt, wenn
die Wellenkräfte die Schiffsseite des Abschnitts 19 anzuheben suchen. Während dieses
Vorgangs wird durch die Anordnung der Profile 20, 21 und der Platten 17 eine unmittelbare
Umkehr des Flusses wiederum verzögert, so daß das Medium dem Schiffskörper ein Rückdrehmoment
erteilen kann. Diese Vorgänge setzen sich so lange fort, solange das Schiff rollt.
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Der Winkel zwischen den Profilen 20, 21 kann geändert werden und die
Verbindungslinie zwischen den Elementen kann eine scharfe Eckkante oder eine Radiuskurve
sein. Wie in F i g. 4 dargestellt, können Profile 22 weiterhin mit im wesentlichen
gebogenem waagerechtem Querschnitt versehen sein. Außerdem kann die in der Stabilisierungseinrichtung
10 verwendete Anzahl von Platten 17 geändert werden. Durch die Anordnung der Platten
17 und der Profile 20, 21
bzw. 22 läßt sich eine genügende Dämpfung
des Mediums innerhalb des Behälters erzielen, so daß auch einer Destabilisierung
durch nicht resonante Schwingungen des Schiffskörpers entgegengewirkt wird.
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Die Stabilisierungseinrichtung gemäß der Erfindung ist weiterhin für
eine Stabilisierung um andere Drehachsen eines Schiffes anwendbar.