DE1456266C - Passive Schiffsstabihsierungsanlage - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine passive Schiffsstabilisie- werden durch die bekannten Einrichtungen nicht

rungsanlage mit einem sich quer zur Längsachse des genügend gedämpft. ^

Schiffes erstreckenden, allseitig geschlossenen und mit Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Wehrmitteln versehenen Flüssigkeitsbehälter zur Auf- passive Stabilisierungsanlage der eingangs beschrie-

nahme einer Stabilisierungsflüssigkeit mit freier 5 benen Art mit einfachen Mitteln derart auszugestal-

Oberfläche. ten, daß die vorstehenden Nachteile des Auftretens

Es sind passive Schiffsstabilisierungsanlagen mit reflektierter Wellen und des Trockenlaufens vermie-

freier Oberfläche und quer zur Längsachse des den werden.

Schiffes durchlaufendem Behälter bekanntgeworden, Diese Aufgabe wird bei einer passiven Stabilisie-

bei denen im Behälter Trennwände vorgesehen sind, io rungsanlage der eingangs· beschriebenen Art erfin-

die Öffnungen mit beschränktem Querschnitt oder ■ dungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem mit im

Düsen aufweisen. Beim Durchtritt der Stabilisie- wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt über

rungsflüssigkeit durch diese Öffnungen bzw. Düsen seine Längserstreckung verlaufenden Flüssigkeits-

während eines Rollvorganges wird der Stabilisie- behälter als Dämpfungsmittel zwei quer zur Behälter-

rungsflüssigkeit Energie entzogen und auf diese 15 läng'srichtung angeordnete, sich vom Behälterboden

.Weise die gewünschte Phasenverschiebung der Stabi- aus erhebende Wehrstauwände vorgesehen sind, die

lisierungsflüssigkeit und damit die Stabilisierungs- sich von einer Seitenwand bis zur anderen quer über

wirkung erreicht. den Flüssigkeitsbehälter erstrecken und an den

Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Ver- Behälterenden Abteile begrenzen, und daß der Be-

bindungskanal mit freier Oberfläche und Düsenbil- 20 hälter im Ruhezustand mindestens bis zum Bereich

dung an den Enden des Kanals verwendet. der Wehrkrone und höchstens so weit gefüllt ist, daß

Es ist weiterhin ein Tank bekannt, der eine passive eine Überfallwehrwirkung entsteht. Die vorstehend Schiffsstabilisierungsanlage darstellt, die von den gekennzeichnete Schiffsstabilisierungsanlage ermög-Elementen des Frahmschen Schlingertanks in An- licht in einfacher Weise die Lösung des gestellten wendung auf den vorher beschriebenen Tank Ge- 25 Problems, da durch den Einbau der Wehrstauwände brauch macht. Diese Anlage besteht aus zwei eine höhere Füllung des Stabilisierüngstanks als ohne Flügeltanks, die durch einen verengten Kanal ver- die Stauwände möglich ist, wodurch die vorstehend bunden sind, dereine freie Oberfläche erlaubt. Paral- erläuterten Nachteile vermieden werden. DieÜberfall-IeI zu dem mittleren Teil dieses Kanals verlaufen wehrwirkung im Sinne der Erfindung ist so lange gezwei am Behälterboden angeordnete, die Flüssig- 30 geben, wie Flüssigkeit von einem höheren statischen keit drosselnde vollständig gefüllte Verbindungs- Energieniveau über das Wehr hinwegstürzt. Durch kanäle. In der Mitte des Verbindungskanals mit die Überfallwehrwirkung wird die durch den Über-.freier Oberfläche sind zur Trennung der in den fall beschleunigte Flüssigkeit in der ruhigeren Flügeltanks befindlichen Flüssigkeitsmassen Wehr- Flüssigkeit verwirbelt, wobei durch innere Reibung mittel in kompliziertem Aufbau vorgesehen, die 35 in der Flüssigkeit deren Bewegungsenergie entzogen aus einer flachbodigcn Kanalerweiterung und einer· wird. Die Energieentziehung durch die Überfallwehrquer durch diese und den Kanal selbst verlaufenden, wirkung ist gegenüber den bekannten Maßnahmen sich vom jeweiligen Kanalboden erhebenden, bis zur zur Dämpfung der schwingenden Flüssigkeit insbe-Flüssigkeitsoberfläche ragenden Wehrstauwand be- sondere bei großen Anlagen sehr vorteilhaft, weil so stehen. Über das Wehr kann bei Rollbewegungen des 40 auf einfache Weise die Energie großer Flüssigkeits-Schiffes die in den Flügelbehältern befindliche massen entzogen werden kann, ohne daß dadurch Dämpfungsflüssigkeit übertreten; der durch das der Umfang des Massentransports, der für die Stabi-Wehr verursachte Energieentzug ist aber im Ver- Iisierungswirkung wesentlich ist, wesentlich beeinhältnis zu dem Energieentzug in den unter dem trächtigt wird.

Flüssigkeitsspiegel liegenden Kanälen gering. Diese 45 In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können Anlage weist gegenüber anderen passiven Stabilisie- die Wehrstauwände in der Höhe einstellbar ausgerungsanlagen den zusätzlichen Nachteil auf, daß sie bildet werden. Auf diese Weise ist es ohne Schwierigeinen vielteiligen Aufbau mit schwer zu übersehen- keiten möglich, veränderten Dämpfungserfordernisdem Schwingungsverhalten hat. sen durch Änderung der Wehrhöhe Rechnung zu

Sämtliche bisher bekanntgewordenen passiven 5° tragen.

Stabilisierungsanlagen mit durchlaufendem Tank Nachfolgend wird eine Ausführungsförm der er-

und durchlaufender freier Oberfläche arbeiten je- findungsgemäßen passiven Stabilisierungsanlage an

doch unbefriedigend bei großen Schiffen mit langen Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei

Schlingerperioden. Bei derartigen Schiffen muß die zeigt

Höhe des Flüssigkeitsstandes im Stabilisierungstank 55 Fig. 1 im Vertikalschnitt ein Schiff mit der An-

notwendigerweise niedrig sein, damit bei den langen Ordnung der Stabilisierungseinrichtung,

Schlingerperioden die zur Stabilisierung erforder- Fig. 2 in größerem Maßstab in Draufsicht eine

liehe Schwingungsabstimmung erreicht wird. Die aus Ausführungsförm der Stabilisierungseinrichtung,

diesem Grunde gewählte geringe Höhe der Stabili- F i g. 3 die Stabilisierungseinrichtung in einem

sierungsflüssigkeit bringt im Betrieb jedoch die 60 Vertikalschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2 und

Gefahr mit sich, daß während der Schlingerbewe- Fig. 4 schaubildlich die Stabilisierungseinrichtung

gungen des Schiffes der Boden des Stabilisierungs- nach den Fig. 2 und 3.

tanks auf einer Seite trocken läuft. Daraus ergibt sich Gemäß F i g. 1 ist eine Stabilisierungseinrichtung 10

eine Verkleinerung der freien Oberfläche und damit für Schiffe unterhalb von Decks 12 des Schiffes 14

des aufbringbaren Moments bezogen auf die Tank- 65 quer angeordnet. Wenn die Stabilisierungseinrich-

flüssigkeitsmenge. tung 10 teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist, kann sie

Auch bei den bekannten Anlagen der beschrie- eine passive Stabilisierung bewirken, wenn RoIl-

bencn Art auftretende starke reflektierte Wellen kräfte auf das Schiff 14 ausgeübt werden. Die

Stabilisierungseinrichtung weist einen Tank (Flüssigkeitsbehälter) 16 auf, der Seitenwände 18 und 20 und Endwände 22 und 24 besitzt. Damit ein Verspritzen der Flüssigkeit verhindert wird, kann der Tank 16 eine Decke haben oder die Seitenwände können zwischen zwei Decks angeordnet sein, so daß das obere Deck als Decke verwendet wird. Durch die Anordnung der Stabilisierungseinrichtung quer zum Körper des Schiffes 14 wird der größtmögliche Hebelarm der Flüssigkeit erzielt. Die Stabilisierungseinrichtung ist so proportioniert, daß das Gewicht der Flüssigkeit, die im Bereich eines Endteils des Tanks verdrängt wird, zur Erzeugung eines Rückstellmoments genügt, das imstande ist, der Bewegung des Schiffes in einem Bereich von Seezuständen entgegenzuwirken. Die in dem Tank befindliche Flüssigkeit hat eine freie Oberfläche und kann sich unter der Wirkung der Bewegung des Schiffes bewegen. Wenn daher die Flüssigkeit die Momentenkraft erzeugt hat, die dem Rollen des Schiffes entgegenwirkt, nimmt die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsmasse zu, so daß die Flüssigkeitsmasse beginnt, sich in der Querrichtung durch den Tank zu dessen entgegengesetztem Ende hin zu bewegen. Wie nachstehend beschrieben ist, wird ein Teil der kinetischen Energie der sich bewegenden Masse von den Wehrstauwänden 26 und 28 absobiert, so daß keine starke reflektierte Welle erhalten wird. Die vom Behälterboden sich erhebenden Wehrstauwände 26 und 28 sind senkrecht zu der Strömungsrichtung der Flüssigkeit in dem Tank angeordnet und setzen der Strömung der Flüssigkeit in dem Tank einen Widerstand entgegen.

In der Stabilisierungseinrichtung kann jede Flüssigkeit verwendet werden, die eine genügende Dichte und genügend niedrige Viskosität hat, so daß sie ohne weiteres in dem Tank 16 strömen kann. Beispielsweise können in dem Stabilisierungsbehälter Seewasser, Süßwasser, Bunkeröl oder flüssiges Frachtgut verwendet werden. Nach der Konstruktion des Stabilisators und seinem Einbau in das Schiff kann durch Veränderung des Flüssigkeitsstandes in dem Stabilisierungstank dieser auf verschiedene Zustände der See und des Schiffes abgestimmt werden. Das bedeutet im Zusammenhang mit der Ausführung des Widerstandes als Wehrstauwand aber, daß der Behälter im Ruhezustand mindestens bis zum Bereich der Wehrkrone und höchstens so weit gefüllt ist, daß eine Überfallwehrwirkung entsteht.

Zur Erzeugung eines Rückstellmoments muß das Moment gegenüber den Kräften, welche die See auf das Schiff ausübt, beträchtlich phasenverschoben sein. Die Wirkungsweise der Stabilisierungseinrichtung wird nachstehend beschrieben. Es sei angenommen, daß eine Welle so auf das Schiff auftrifft, daß das Schiff rollt und dabei die Seite 30 gehoben und die Seite 32 gesenkt wird. Wenn sich die Seite 30 hebt, setzen die Wehre 26 und 28 der Strömung der Flüssigkeit in dem Behälter 16 von dem durch die Wehre begrenzten Abteil 34 an dem einen Behälterende zu dem Abteil 36 an dem anderen Behälterende einen Widerstand entgegen. Wenn die Seite 30 sich ihrer höchsten Stellung nähert, ist in der Stabilisierungseinrichtung eine solche hydrostatische Druckhöhe verhanden, daß die Flüssigkeit über das Wehr 26 zu dem Abteil 36 hin strömt. In der höchsten Stellung der Seite 30 hat die Flüssigkeit die größte potentielle Energie. Die Kraft des hydrostatischen Drucks übt auf das Schiff ein Rückstellmoment aus. Die Potentialenergie der in dem Abteil 34 befindlichen Flüssigkeit wird in kinetische Energie umgewandelt, wenn die Flüssigkeitsmasse beginnt, über das Wehr 26 zu dem Abteil 36 hin zu fließen. Wenn sich die Seite 30 senkt und das Schiff sich durch eine horizontale Lage bewegt, fließt die Flüssigkeit infolge ihrer kinetischen Energie weiter zu dem Abteil 36 hin, so daß sich Flüssigkeit in dem Abteil 36 sammelt, wenn die Kräfte der See oder die Rollkräfte trachten, den dem Abteil 36 zugehörigen Teil des Schiffskörpers zu heben. Wenn die Masse der Flüssigkeit an dem Abteil 36 ankommt, wird ein Teil ihrer kinetischen Energie von dem Wehr 28 absorbiert. Das Wehr 28 setzt femer einer reflektierten Welle einen Strömungswiderstand entgegen. Infolgedessen verhindert das Wehr 28 eine sofortige Umkehrung der Flüssigkeitsströmung, wenn sich die Seite 32 des Schiffes hebt, so daß die Flüssigkeit ein Rückstellmoment ausübt, das dem Heben der Seite 32 entgegenwirkt. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, solange die See auf den Schiffskörper Kräfte ausübt.

Der Querschnitt der Wehrstauwände kann dreieckig, rechteckig oder trapezförmig sein.

Ferner versteht es sich, daß die Höhe des Wehrs 26 und die Höhe des Wehrs 28 entsprechend dem gewünschten Flüssigkeitsstand in dem Tank 16 eingestellt werden kann.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Passive Schiffsstabilisierungsanlage mit einem sich quer zur Längsachse des Schiffes erstreckenden, allseitig geschlossenen und mit Wehrmitteln versehenen Flüssigkeitsbehälter zur Aufnahme einer Stabilisierungsflüssigkeit mit freier Oberfläche, dadurchgekennzeichnet, daß in dem mit im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt über seine Längserstreckung verlaufenden Flüssigkeitsbehälter (16) als Dämpfungsmittel zwei quer zur Behälterlängsrichtung angeordnete, sich vom Behälterboden aus erhebende Wehrstauwände (26, 28) vorgesehen sind, die sich von einer Seitenwand (18) bis zur anderen (20) quer über den Flüssigkeitsbehälter erstrecken und an den Behälterenden Abteile (34, 36) begrenzen, und daß der Behälter im Ruhezustand mindestens bis zum Bereich der Wehrkrone und höchstens so weit gefüllt ist, daß eine Uberfallwehrwirkung entsteht.

2. Schiffsstabilisierungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Wehrstauwände einstellbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen