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"Schlingerdämpfungseinrichtungt, Die Erfindung betrifft eine Schlingerdämpfungseinrichtung
mit einer auf einer gekrümmten Bahn quer zu einem Schiff hin und her bewegten Masse.
Es sind solche Einrichtungen mit starr mit#dem Schiffskörper verbundener Bahn bekannt.
Dabei wird die Bahnkrümmung vorteilhaft so gewählt, daß die daraus resultierende
Schwingungsdauer der Bewegung der Masse etwa gleich der zu erwartenden Schwingungsdauer
des Schiffes bei mittlerem Seegang ist, da bei Übereinstimmung dieser beiden Periodenwerte
eine optimale Schlingerdämpfung zu erzielen ist. Die tatsäch liehe Periodendauer
der Schiffsschwingungen ergibt sich jedoch aus dem ständig wechselnden Seegang,
Daher ist eine entsprechende Anpassung der Periodendauer der Bewegung der Masse
unter wechselnden Bedingungen erforderlich, die be»i der bekannten Einrichtung durch
zusätzliche Beschleuni--gung bzw. Verzögerung der bewegten Masse mittels eines
Antriebsmotors
erreicht werden. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß die Masse abwechselnd
mit großer Leistung beschleunigt und wieder abgebremst werden muß; die dazu erforderlichen
elektrischen Leistungsspitzen stehen jedoch Ublicherweise an Bord eines Schiffes
nicht zur Verfügung. Daher .,parden solche mechanischen Schlingerdämpfungseinrichtungen
zugunsten anderer Bauweisen auf-' gegeben, obwohl sie beispielsweise gegenüber Schlingertanks
den Vorteil geringer Baugröße, geringen Gewichtes und großer Schiffsstabilität (im
Sinne eines großen Ab-
stands zwischen Metazentrum und Schwerpunkt) und gegen-Uber
Stabilisierungsflossen den Vorteil haben, innerhalb des Schiffskörpers gegen Beschädigung
geschützt züi. sein. Die Erfindung will demgegenüber eine Schlingerdämpfungsanlage
der eingangs genannten Art angeben, die in einfacher Weise ohne großen Energieaufwand
und unter Erhaltung einer bestmöglichen Dämpfungswirkung der Periodendauer der Schiffsschw--ngungen
angepaßt werden kann. Dieses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Bahn
aus mehreren gegeneinander drehbeweglichen'Bahnabschnitten besteht, daß zumindest
die außerhalb der Schiffsmitte liegenden Bahnabschnitte mittels Stellantrieben in
ihrer Steigung verstellbar sind und daß durch die Verstellung der Bahnabschnitte
die Krümmung der Bahn im Sinne eines Angleichs der Periodendauer der Bewegung der
Masse an die Periodendauer der Schiffsschwingungen veränderlich ist. Damit wird
ein besonders leistungssterker Antrieb'für die bewegte Masse unnötig, soweit dieser
seither zur Anpassung der Periodendauer diente. Trotzdem kann es allerdings vorteilhaft-sein,
einen Antrieb relativ geringer Leistung zur Verstärkung der Amplitude und zur Korrektur
der Phasenlage der Bewegung der Masse vorzunehmen.
Die Steuerung
der B#hnkrümmung kann in der Weise erfolgen, daß eine St-euereinrichtung die Stellantriebe
stufenweise in programmierter Abhängigkeit von einer der Periodendauer der Schiffsschwingungen
entsprechenden Größe steuert. Damit zur Verstellung der Bahnteile nur geringe Versiellkräfte-erforderlich
sind,-.#ird weiter als besonders gUnstige Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen,
daß mindestens eine Einrichtung zur Erfassung der örtlichen Lage der bewegten Masse
vorgesehen ist und daß diese Einrichtung die Verstellung eines Stellantriebes dann
verhindert, wenn sich die bewegte Masse auf den von der Verstelleinrichtung -7erstellten
Bahnabschnitten befindet. Die Behnebschnitte werden demnach nur in unbelastetem
Zustand verstellt, so daß die Stellantriebe nur von geringer Typenleistung sein
müssen. Die Stellantriebe können beispielsweise hydraulische Stellzylinder sein.
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FUr den mechanischen Aufbau der Bahn aus Bahnabschnitten sind zwei
Ausführungen vorgesehen. Eine erste zeichnet sich dadurch aus, daß ein verstellbarer
Bahna#schnitt je-
weils an einem Ende mittels einer etwa senkrechten Schiene
geführt und am anderen Ende gegenüber dem.dort benachbarten Bahnabschnitt längsverschiebbar
gehalten ist, wobei sich beide Bahnabschnitte unter Bildung einer ununterbrochenen
Bahnfläche überlappen. Diese Ausführung kann vorteilhaft derart ausgeataltet sein,
daß die Stellantriebe jeweils an ihrem Betätigungsorgan einen in einer etwa senkrechten
Schiene geführten Zapfen aufweisen, daß das obere Ende des von dem Stellantrieb
verstellten Bahnabschnitte mit dem Zapfen drehbeweglich verbun-den,ist und daß das
untere Ende des benachbarten Bahnabschnittes auf diesem Zapfen längsverschiebbar
aufliegt. Eine zweite
Ausführung sieht vor, daß die verstellbaren
Bahnabschnitte jeweils aus zwei teleskopartig gegeneinander verschiebbaren, sich
unter Bildung einer ununterbrochenen Bahnfläche überlappenden Hälften bestehen,
von denen jede an jeweils einem Ende des Bahnebschnitte gleichzeitig mit dem En
de des benachbarten Bahnabschnitte mittels einer etwa senkrechten Schiene geführt
wird.
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Die an der Verbindungsatelle zweier Bahnebschnitte sich bildende
geringe Unstetigkeit der Behnkurve kann dadurch ausgeglichen werden, daß die gleichzeitig
mittels einer Schiene geführten Hälften zweier benachbarter Bahnabschnitte an dieser
Stelle zur Bahnfläche hin von einer elastischen Schicht Uberdeckt sind. Damit wird
der ruhige, Lauf der bewegten Masse verbessert. Dem gleichen Zweck dient es, wenn
die bewegte Masse in an sich bekannter Weise als Wagen mit mindestens zwei Rädern
ausgebildet ist und wenn weiter die - Räder vollgummibereift sind. Die letzte
Maßnahme erlaubt auch eine gute KraftUbertragung zwischen Wagen und'Bahn, falls
zusätzlich ein elektrischer Antriebsmotor auf dem Wagen vorgesehen ist.
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Um große Schwingungsamplituden der Masse, wie sie bei starken Schiffsschwingungen
auftreten, in einfacher Weise zu begrenzen, kann die Bahn an ihren Enden mit Prellbökken
versehen sein, die zur Vermeidung eines stoßertigen Abbremsens elastisch nachgiebig
sind. Andererseits können größere Schwingungsamplituden zugelassen und damit eine
noch verbesserte Dämpfungswirkung erreicht.werdeng wenn die Bahn an ihren Enden
gegenüber dem obersten Schiffedeck überhöhte Auslauf-Bahnteile aufweist, oder wenn
darüber hinaus die Auslauf-Bahnteile über die Breite des
Schiffes
hinausragen. Diese Bahnteile können klappbar oder anbaubar ausgeführt sein, um im
Hafenbetrieb in eine nicht störende Stellung geklappt bzw. abgenommen zu werden.
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Schließlich kann'zur verlustarmen und stoßfreien Amplitudenhegrenzung
vorgesehen sein, daß die bewegte Masse auf den außenliegenden Bahnteilen gegen die
Federkraft eines Luftkolbens oder dergleichen anläuft. Der federnde Energiespeicher
muß dabei nicht im Bereich der Bahn angeordnet sein, sondern kann in bekannter Weise
über durch Rollen umgelenkte Seilzüge betätigt werden.
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Die Erfindung sei im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Fig.
1 stellt eine Schlingerdämpfungseinrichtung-gemäß der Erfindung schematisch
dar. Auf einer gekrümmten Bahn 10 wird quer zu einem Schiff 11 eine
als vierrädriger Wagen 12 ausgebildete Masse hin und her bewegt. Der Wagen 12 ist
zum zusätzlichen Antrieb mit einem Elektromotor 13 versehen. Die Steuerung
des Wagens 12 nach Amplitude und Phasenlage ebfolgt mittels einer nicht gezeigten,
beispielsweise für Schlingertanks bekannten Steuereinrichtung in Abhängigkeit vom
Schlingerwinkel und dessen zeitlichen Ableitungen. Erfindungsgemäß ist nun die Bahn
10 symmetrisch aus mehreren geraden-, gegeneinander drehbeweglichen Bahnabschnitte
14 zusammengesetzt, von denen die außerhalb der SchiffAmitte lieo,enden mittels
hydraulischer Stellzylinder 15,- 16-in ihrer Steigung verstellbar sind. Die gewählte
Krümmung der Bahn 10 ent*spricht im wesentlichen einem Kreisbogen; lediglich
an die außenliegenden Bahnabschnitte sind überhöhte Auslauf-Bahnteile
17 angebaut. Die Periodendauer
der freien Bewegung des Wagens
12 ergibt sich aus dem Krümmungsradius der Bahn 10, wenn dieser mit der Länge
eines schwingenden Fadenpendels verglichen wird.' Eine mögliche Ausführung einer
Programmsteuereinrichtung zur Steuerung der Krümmung der Bahn zeigt Fig. 2. Mittels
einer Meßeinrichtung 18 wird der Schlingerwinkel des Schiffes gemessen; dieser
Meßwert wird mittels einer Differenziereinrichtung 19 zeitlich differenziert.
Der so ermittelte Wert der Schlingerwinkelgeschwindigkeit entspricht in eindeutiger
Weise der Schlingerfrequenz und damit deren Kehrwert, der Periodendauer der Schiffsschwingungen.
In Abhängigkeit von dem ermittelten Wert wird daher mittels eines Stufenschalters
20 eine der gewählten Stufenzahl entsprechende Anzahl von programmierten Speichern
nacheinander eingescnaltet; es sind einfachheitshalber nur drei solche Speicher
21, 229 23 dargestellt. Eine zusätzliche Stufe des Stufenschalters 20 kann
vorgesehen sein, bei der kein Speicher eingeschaltet ist. Diese Stufe bedeutet dann
eine nicht gekrümmte Bahn.
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Die Speicher 21, 229 23 sind jeweils nach Art eines Kreuzschienenverteilers
als Steckkarte ausgefUhrt: Waagerechte Potentialschienen 24 sind an die Abgriffe
von in Potentiometerschaltung geschalteten Widerständen 25 angeschlossen,
senkrechte Ausgangsleitungen 26 sind mit den Potentialschienen 24 entsprechend
dem,für die betreffenße Schaltstufe vorzugebenden Programm verbunden. Das Potential
einer Ausgangsleitung 26 eines eingeschalteten Speicher s 2le 22e
23 bildet jeweils den Sollwert-für die
Stellung zweier Stellantriebe.
Die Anzahl der Ausgangsleitungen 26 eines. Speichers ents.pricht nämlich
der Anzahl der Stellantriebe auf einer Schiffsseite; jeweils zwei zur Schiffsmitte
symmetrisch angeordnete Stellantriebe werden in Abhängigkeit vom gleichen Sollwert
gesteuert. Gleichartige Ausgangsleitungen 26 der Speicher 219 229
23 sind über Entkopplungsdieden 27 verbunden. Die Stellantriebe sind
hydraulische Stellzylinder 151, 16'. Ihre Sollwerte werden jeweils einem
elektrohydraulischen Polgeregler 28, 29 zugefij-hrt, zu dessen Eingang der
beispielsweise niittels eines Stellwiderstandes 30-ermittelte Stellungs-Istwert
zurückgeführt ist. In den von dem 5tellantrieb 161 verstellten Bahnabschnitten
14', 141t ist jeweils eine Einrichtung 31, 32 zur Erfassung der örtlichen
Lage der bewegten Masse vorgesehen. Beide Einrichtungen blockieren über ein ODER-Glied
33 den Folgeregler 29, wenn sich die Masse auf den entsprechenden
Bahnabschnitten 141, 1411 befindet, so daß eine Verstellung des Stellantriebes
16 nur in unbelastetem Zustand möglich ist. Die Einrichtungen 31, 32
können beispielsweise induktiv, kapazitiv oder fotoelektrisch arbeiten. In Fig.
3 ist dee vordere Teil der in ihrer Krümmung veränderlichen Bahn teilweise
dbrgestellte Verstellbare Behnabschnitte 141, 14" sind jeweils an ihrem oberen Ende'mittels
eines Zapfens 37, 38 in einer zu einem Schiffsdeck 34 senkrechten, zweiteiligen
Schiene 35, 36
geführt. Auf dem Zapfen 37 liegt das untere Ende des
Bahnabschnittes 1411 auf und wird mit ihm angehoben, wenn der Zapfen 37 mittels
eines ebenfalls an ihm angreifenden, nicht gezeigten Stellantriebes verstellt
wird.
An ihrer Verbindungsstelle überlappen sich die Bahnteile 1419 141t derart, daß sie
auf ihren oben liegenden Flächen eine ununterbrochene Bahnfläche bilden. Zur Verhinderung
unerwUnschter Querbewegungen in der Zeichenebene weist der Bahnabschnitt 1411 zusätz.-lich
einen FUhrungsarm 39 auf. Am Ende der Bahn ist ein Prellbock 40 vorgesehen.
Die Schienen 36 sind durch Verstrebungen 41 verankert.
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Fig. 4 stellt eine Verbindung der Enden zweier Bahnteile 141,
1411 genauer dar. Das obere Ende des Bahnteils 148 umgreift einen hier nicht sichtbaren,
in der Schiene 35 geführten Zapfen, der sich in einer Verbindungsstange 42
fortsetzt. An derem anderen Ende können gleichartige Teile in entsprechender Weise
verbunden sein, die mit den dargestellten Teilen eine Gleisbahn für einen vierrädrigen
Wagen bilden. An der Verbindungsstange 42 kann denn in ihrer Mitte ein Stellantrieb
angreifen. Die Verbindungsstange 42 ist gegenüber dem Zapfen im Durchmesser größer
und verhindert damit eine seitliche Bewegung der Bahnabschnitte 141, 14". Das untere,
mit dem FUhrungsarm 39 versehene Ende 43 des Behnabschnittes 14## liegt auf
dem Zapfen auf und ist auf ihm längsverschiebbar gehalten. Dieses untere Ende 43
ist gegenüber dem übrigen Teil des Bahnabschnittes 1411 nach hinten versetzt, um
eine Überlappung in der Weise zu ermöglichen, daß beide Bahnabschnitte W, 1411 in
derselben senkrechten Ebene liegen und mit ihren oben liegenden Fläqhen eine durchgehende
Bahn bilden. Weiter ist das Ende 43 mit einem Radabweiser 44 verseheng damit die
Räder der als Wegen ausgebildeten Masse nicht die Schiene 35 berühren,