DE1815861A1

DE1815861A1 - Vorrichtung zur Korrektur der Schlingerbewegung von Schiffen

Info

Publication number: DE1815861A1
Application number: DE19681815861
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Association des Ouvriers en Instruments de Precision
Current assignee: Association des Ouvriers en Instruments de Precision
Priority date: 1967-12-29
Filing date: 1968-12-19
Publication date: 1969-07-17
Also published as: US3559610A; FR1556388A; GB1247195A

Description

ASSOCIATION DES OUVRIERS EN INSTRUMENTS DE PRECISION Paris/ Frankreich

Vorrichtung zur Korrektur der Schlingerbewegung von Schiffen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Korrektur der Schlingerbewegung von Schiffen und insbesondere eine Vorrichtung zur Steuerung eines Erzeugers von Gegenschlingermomenten .-

Vorrichtungen zur Korrektur der Schlingerbewegung von Schiffen besitzen Einrichtungen, welche den Schlingermomenten entgegenwirkende Momente erzeugen und die so gesteuert sind, daß die Korrekturwirkung der Schlingerbewegung zuvorkommt. Hierbei wird im allgemeinen zur Steuerung mit Hilfe geeigneter Einrichtungen der Neigungswinkel des Schiffes, die Geschwindigkeit seiner Änderung, ggfs. auch die Beschleunigung dieser Änderung und ihre Ableitung herangezogen.

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Derartige Gegenmomente können dynamisch erzeugt werden, d.h. sich aus der Fahrgeschwindigkeit des Schiffes ergeben; hierzu werden im allgemeinen Schlingerflossen verwendet, die nach Wunsch auf der einen oder der anderen Seite des Schiffes ausgefahren werden.

Diese Schlingerflossen können bei rauher See ständig ausgefahren sein und durch Änderung ihres Anstellwinkels wirken.Sie können ferner einen feststehenden Anstellwinkel besitzen und zu jedem Zeitpunkt um eine veränderliche Länge eingefahren oder ausgefahren werden. Ferner sind auch Schlingerflossen bekannt,deren Ausfahrlänge und deren Ausstellwinkel feststeht, und die zeitweise mit veränderlicher Dauer ausgefahren werden.

Gegenmomente können auch auf statischem Wege erreicht werden, d.h. durch das Gewicht beweglicher Massen.

Es wurde bereits vorgeschlagen, als bewegliche Massen Flüssigkeiten zu verwenden, indem längs der Schiffsseiten symetrisch bezüglich der Schiffsachse Schlingertanks angeordnet werden. Man läßt hierbei zu gegebenen Zeitpunkten eine gewisse Wassermenge von einem auf der einen Schiffsseite befind lichen Behälter in den anderen fließen. Diese Ausführungsform besitzt jedoch den Nachteil, daß zum Transport vonWasser sehr hohe Leistungen erforderlich sind.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde bereits vorgeschlagen, diese Tanks unterhalb der Wasserlinie anzuordnen und im Rhythmus der zu korrigierenden Schlingerbewegung Wasser von außen zuzulassen oder nach außen abzulassen.

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Auf diese Weise fällt die zum Transport des Wassers von einer Schiffsseite zur anderen erforderliche Energie wegi die Füllung der Tanks geschieht lediglich durch hydrostatischen Druck, wobei der Durchsatz durch entsprechende Wahl der Ausrichtung der Füllöffnungen erhöht werden kann, und die hierbei erforderliche Leistung wird auf die Leistung reduziert, die zur Entleerung der Tanks mittels Preßluft erforderlich ist.

Die Schlingerbewegung kann als eine Überlagerung von zwei Erscheinungen angesehen werdeni Eine Eigenschwingung des Schiffes um seine Längsachse mit einer ziemlich konstanten Eigenschwingung, die jedoch von der Belastung des Schiffes und dem Wellengang abhängt, und eine erzwungene Schwingung, die ausschließlich durch die Dünung des Weliehgang?erzeugt wird und der ersten Schwingung überlagert istj die Periode dieser zweiten Schwingungsbewegung ist wesentlich länger als die der ersten.

Die theoretischen Untersuchungen dieser Bewegungen zeigen, daß die Kenntnis einer oder mehrerer Informationen über die vor den zu korrigierenden Schwingungen bereits vor sich gegangenen Schwingungen und insbesondere die Kenntnis der Zeitpunkte, zu welchen die maximalen Schwingungsausschläge erreicht werden, die Kenntnis der Dauer der halben Schwingungsperiode oder die Kenntnis der Gesamtamplitude der Schlingerbewegung und der mittleren Stellung des Schiffes die Steuerung einer Vorrichtung zur Korrektur der Schlingerbewegung gestatten.

Gegenstand der Erfindung sind Einrichtungen zur Ermittlung dieser verschiedenen Informationen und ihrer Auewertung zur Steuerung von Vorrichtungen zur Korrektur von Sohlingerbewegungen von Schiffen. Wie den nachstehenden Ausführungen t\x entnehmen ist, kann mit diesen Einrichtungen mittels einer an Bord des Schiffes beibehaltenen Bezugssenkrechten die zu korri-

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gierende Schlingerbewegung aus der gesamten unmittelbar vorhergehenden Schlingerbewegung vorausgesagt werden.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin,, daß durch ein um mindestens eine in Schiffslängsrichtung angeordnete Achse schwenkbares Pendelorgan, das die Vertikallage beibehält und mit einer im Gleichgewicht befindlichen, um eine mit der Schwenk-achse dieses Pendelorgans zusammenfallenden Achse beweglichen Einrichtung versehen ist, die das Pendelorgan mit einem gewissen Spiel umgreift und auf jeder Seite ein Kontaktorgan besitzt, das durch Anstoßen des Pendelorgans an dieser beweglichen Einrichtung betätigt ist und sich im Stromkreis zur Steuerung eines Erzeugers eines Gegenschlingermomentes befindet.

Bei einer derartigen Anordnung werden bei jedem maximalen Ausschlag einer Querschwingung des Schiffes die Auflagepunkte des Pendelorgans an der beweglichen Einrichtung, d.h. die durch Zusammenarbeiten dieser beiden Teile betätigten Kontakte miteinander vertauscht, so daß zu jedem Zeitpunkt eines maximalen Ausschlages eine Information geliefert wird.

Ein derartiges Pendelorgan ist vorzugsweise mit mindestens einem mit dem Schiff verbundenen Läufer versehen, der auf einer mit Gleichspannung gespeisten Potentiometerbahn läuft» der V/ert der auf diese Weise auf diesem Potentiometer zu bestimmten Zeitpunkten abgegriffenen Spannung wird zur Bildung eines analogen Wertes oder Signals, das eines der Faktoren der Schwingungsbewegung darstellt, gespeichert.

Durch Vergleichen der bei der Schwingungsbewegung erhaltenen maximalen Spannungswerte kann somit deren Mittelwert, d.h. eine analoge Information über die mittlere Neigung des

Schiffes, oder deren Differenz, d.h. die Amplitude der Schlinger-' bewegung ermittelt werden.

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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Schlingerbewegung mittels zwei voneinander unabhängigen Vorrichtungen korrigiert, die Gegenmomente erzeugen und deren eine dem Eigenschlingern des Schiffes und deren andere der diesem Eigenschlingern überlagerten Schwingung entspricht; hierbei wird nur der dem Eigenschlingern des Schiffes entsprechende Gegenmoment-erzeuger in Abhängigkeit von der Amplitude der Schlingerbewegung gesteuert, während der andere nur in Abhängigkeit von der mittleren Stellung des Schiffes zwischen zwei aufeinanderfolgenden AUBchlägen der Schwingungsbewegung nach entgegengesetzten Seiten gesteuert wird.

Man nimmt hierbei an, was auch der Wirklichkeit zu entsprechen scheint, daß die der Eigenschlingerbewegung überlagerte Schwingungsbewegung längerer Periode lediglich für die mittlere Stellung des Schiffes bestimmend ist, um welche herum diese Schwingungen ausgeführt werden, während die Amplitude dieser Schwingungen in der Praxis lediglich von der Eigenschwingung des Schiffes um seine Längsachse abhängt.

Im folgenden wird im wesentlichen der Fall betrachtet, bei dem die Korrekturmomenterzeuger in Nähe der Schiffsseiten angeordnete Schlingertanks sind, die einerseits zur Füllung mittels statischen und dynamischen Drucks und andererseits zur Entleerung mit Preßluft nach dem Meer hin offen sind. Derartige Gegenmomenterzeuger besitzen große, dem Füllen und Entleeren entsprechende Zeitkonstanten. Wie aus der nachstehenden Beschreibung hervorgeht, können die beschriebenen Ausführungsformen bei Verwendung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für Korrekturvorrichtungen mit vernachlässigbaren Zeitkonstanten (Schlingerflossen) vereinfacht werden.

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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Auf dieser Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Korrektur der Schlingerbewegung mit Schlingertanks, die .mit dem das Schiff umgebenden Wasser in Verbindung steheni

fc Fig. 2 ein Schnitt H-II von Fig. Ii

Fig. 3 einen Schnitt III-III von Fig. 2;

Fig. ^ einen Querschnitt durch ein Schiff mit einer aus Schlingerflossen bestehenden·Korrekturvorrichtungj

Fig. 5 eine Ansicht V-V von Fig. ^>

Fig. 6 ein Diagramm der v/irkungsweise einer Korrekturvorrichtung mit Schlingertanks?

Fig. 7 ein Blockschema einer Vorrichtung zur Steuerung einer Korrekturvorrichtung mit Schlingertanks beispielsweise gemäß Fig. 1;

Fig. 8 eine teilweise schematisch dargestellte Seitenansicht ' einer Vorrichtung, die eine Bezugssenkrechte liefert,

und mit dieser Vorrichtung verbundener elektrischer Organe >

Fig. 9 einen Schnitt IX-IX durch die Vorrichtung von Fig. 8;

Fig.10 eine schematische Darstellung der auf Fig. 9 gezeigten Vorrichtung und ihrer elektrischen Verbindung mit einem Potentiometer;

Fig. 11 ein Schema der elektrischen Schaltung zur Kombinierung der mit der auf Fig. 10 dargestellten Vorrichtung erhaltenen Informationen.

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Pig. 12 ein Diagramm, auf dem die Änderungen des Zeitpunktes des Ingangtretens einer Korrekturvorrichtung in Abhängigkeit von der Amplitude der zu kompensierenden Schlingerbewegung dargestellt ist.

Fig. 13 ein detailliertes elektrisches Schaltschema einer Vorrichtung zur Steuerung einer Korrekturvorrichtung mit Schlingertanks gemäß Fig. 1 zur Erläuterung des auf Fig. 7 dargestellten Gesamtschemast

Fig. l4 ein Diagramm der Wirkungsweise der Vorrichtung von Fig_D 13 in Abhängigkeit von der tatsächlichen Amplitude der auszugleichenden Schlingerbewegung}

Fig. 15 das Schaltbild einer Anlage zur Korrektur der mittleren Neigung des Schiffes?

Fig. l6 das Sehaltschema eines Kathodynverstärkersj

Fig. 17 eine abgewandelte, vereinfachte Schaltung, die nach einer viertel Periode der Eigenschlingerbewegung ein Steuersignal liefertj

Fig. 18 ein Diagramm der Wirkungsweise der Schaltung von Fig. 17»

Fig. 19 und 20 Diagramme der Korrektur der Schlingerbewegung mittels Korrekturvorrichtungen mit Schlingerflossen.

Die in den Figo 1 bis 5 dargestellten, an sich bekannten Vorrichtungen zur Korrektur der Schlingerbewegung sind Beispiele für Vorrichtungen, auf die die Erfindung anwendbar ist.

Das auf den Fig. 1 bis 3 dargestellte Schiff 1 ist längs seiner Backbord- und Steuerbordseite mit Tanks 2B und 2T ausgestattet. Jeder Tank besitzt zwei Öffnungen 3 und 4, deren erste nach vorne und deren zweite nach hinten geöffnet ist. Da diese

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Öffnungen 3 unterhalb des Meeresspiegels 5 angeordnet Bind, gestatten sie die Füllung der Tanks durch hydrostatischen und gleichzeitig durch hydrodynamischen Druck, während die Entleerung der Tanks bei Fahrt durch den hinter.den Öffnungen k erzeugten dynamischen Unterdruck gefördert wird.

Die Füllung der Tanks kann hierbei dadurch erreicht werden, daß ihr Luftraum über Kanäle 6 und Ventile 7 mit der Außenluft verbunden wird. Entleert werden sie durch Zufuhr von Preßluft aus einem von einer Pumpe 9 gespeisten Behälter 8. Die Füllung und Entleerung der Tanks geschieht über Ventile iO und 11, die auf entsprechende Weise gesteuert werden können.

Bei der auf Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besitzt das Schiff zwei Paare von Tanks, die gleichzeitig für jede Schiffsseite betätigt werden können. Im folgenden soll erläutert werden, daß es von Vorteil ist, jedes dieser Paare gleichartiger Tanks getrennt zu steuern.

Bei der auf Fig. k und 5 dargestellten Korrigiervorrichtung sind Vorrichtungen 12 vorgesehen, mittels denen an jeder Schiffsseite Schlingerflossen 13 mit charakteristischem Profil ausgefahren werden können, die mit einem entsprechenden Anstellwinkel entweder nach oben gerichtete oder nach unten gerichtete Kräfte auf die jeweilige Schiffsseite ausüben können, welche die Schlingerbewegung kompensieren und von der Fahrgeschwindigkeit des Schiffes abhängig sind.

Es sind bereits verschiedene Arten von Korrekturvorrichtungen mit Schlingerflossen bekannt, insbesondere Vorrichtungen, deren Schlingerflossen einen verstellbaren Anstellwinkel oder einen konstanten Anstellwinkel und eine verstellbare Ausfahrlänge besitzenr ferner sind Vorrichtungen bekannt,

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deren Schlingerflossen einen konstanten Anstellwinkel und eine konstante Ausfahrlänge besitzen, und bei denen der die Steuerung bewirkende Parameter in der Dauer des ausgefahrenen Zustandes dieser Schlingerflossen besteht.

Die Vorrichtungen mit Stabilisationsraassen, von denen auf Fig. 1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, wirken sowohl bei Stillstand als auch bei Fahrt des Schiffes (bei Fahrt jedoch stärker als bei Stillstand), während die Vorrichtungen mit Schlingerflossen nur während der Fahrt wirken.

Im folgenden soll insbesondere der Fall einer Korrekturvorrichtung mit Schlingertanks gemäß Fig. 1 bis 3 behandelt werden, da hierbei die korrigierende Wirkung vom Füllzustand der Tanks abhängt, der zu jedem Zeitpunkt veränderlich ist, wobei bei der Wirkung der Korrekturvorrichtung der Faktor der Dauer auftritt, während bei Schlingerflossen diese Wirkung praktisch augenblicklich ist, d.h. in einer gegenüber der Periode der Schlingerbewegung vernachlässigbar geringen Zeit vor sich geht.

Man nimmt an, daß die Füllung sowie die Entleerung der Tanks mit konstantem Koeffizienten vor sich geht, d.h. sich linear ändert, und daß sich der Hebelarm der Tanks gegenüber der Längsachse des Schiffes bei allen Neigungen während der Schlingerbewegung bis zu den höchsten Werten (ungefähr 15°) nicht ändert. Unter diesen Umständen kann das von jedem der Tanks entwickelte Korrekturmoment durch eine Reihe von linearen Funktionen der Zeit dargestellt werden.

Im Falle einer einfachen Schlingerbewegung kann die kompensierende Wirkung der Tanks in einem Diagramm gemäß Fig.6 dargestellt werden.

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Auf dieser Figur ist die senkrechte Mittelstellung des Schiffes mit der Achse Ot angegeben. Die Neigungen des Schiffes bei der Schlingerbewegung nach beiden Seiten aus dieser mittleren senkrechten Stellung heraus sind auf der Ordinate nach oben oder nach unten - je nach Schiffsseite aufgetragen. Da die einfache oder Eigenschlingerbewegung eine Eigenperiode hat, kann die nicht gedämpfte Schwingung durch die Sinuskurve 14 mit der Periode T„ dargestellt-werden.

Wenn die Neigung des Schiffes nach einer Seite, beispielsweise nach Backbord (Zeitpunkt 0 auf Fig. 6), ihren maximalen Wert erreicht, d.h. wenn das Deck seine maximale Neigung nach dieser Seite erreicht, und wenn das Schiff beginnt, sich wieder aufzurichten, ist zur Dämpfung dieser Schwingung, im vorliegenden Fall einer starken Schwingung diese Schiffsseite zu beschweren, wodurch das Moment, durch welches das Schiff wieder aufgerichtet wird, begrenzt und damit die Schwingung abgebremst wird.

Wenn das Schiff durch seine Normalstellung hindurchgeht, um sich mit maximaler Schwingungsgeschwindigkeit auf die andere Seite zu neigen, muß diese dagegen erleichtert werden, damit die pendelnde M asse verringert wird.

Zum Erreichen einer maximalen Dämpfungswirkung, müssen also die Tanks gefüllt werden, sobald die maximale Neigung erreicht ist, und anschließend müssen die angehobenen und gefüllten Tanks bei Erreichen der Mittelstellung entleert werden.

Wie auf Fig. 6 dargestellt ist, kann mit der Füllung der Tanks an jeder der Seiten des Schiffes zu dem Zeitpunkt, an dem die Neigung des Schiffes auf diese Seite am stärksten ist (maximaler Ausschlag der Winkelbewegung) begonnen werden.

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Da der Füllkoeffizient konstant ist, kann diese Füllung durch die Gerade 15« dargestellt werden.

Die Entleerung desselben Tanks kann zu einem Zeitpunkt

t vorgenommen werden, der nahe an dem dem Nulldurchgang der

To Sinuskurve entsprechenden Zeitpunkt -^- liegt, und kann ebenfalls durch eine Gerade 16. dargestellt werden.

Das hierbei bei der Stabilisierung wirkende Wasservolumen entspricht dem Dreieck zwischen der Achse Ot und den Ge raden 15« und KS₁ und, wie oben gesagt wurde, wird das stabilisierende Moment in einem entsprechenden Maßstab ebenfalls durch die Geraden 15« und 16^ dargestellt.

Eine derartige Korrektur kann jedoch zu stark sein und, wenn die Schlingerbewegung eine geringe Amplitude hat, eine Schwingungsbewegung des Schiffes zur Folge haben. In diesem Fall muß die Füllung des Tanks zu einem Zeitpunkt t einsetzen, der hinter dem Zeitpunkt der maximalen Neigung liegt, während dieEntleerung, wie im vorhergehenden Fall, zu dem nahe bei T_Q/4 liegenden Zeitpunkt t- ausgelöst wird. Die Korrektur der Schlingerbewegung auf jeder Schiffsseite entspricht hierbei den schraffierten Dreiecken, deren Seiten 15₂ und l6₂ zu den Seiten 15* und 16., welche der maximalen Korrektur entsprechen, parallel sind.

Fig. 12 zeigt eine grafische Darstellung dieser Dämpfungsänderung.

Wie bereits gesagt wurde, ist die Wirkung der Schlin gertanks bei Fahrt des Schiffes stärker als bei Stillstand. Nimmt man an, daß der Beginn der Füllung der Tanks bei maxi-

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malem Ausschlag nach einer Seite wie nach der anderen Seite eine Dämpfung CL_Q bei Stillstand des Schiffes und eine Dämpfung Qq bei Fahrt bewirkt (beispielsweise in der Größenordnung von 2 oder 3°), so ist diese Dämpfung (AM) Null, wenn der Zeitpunkt der Füllung T_Q/^ ist, d.h. mit dem Zeitpunkt der Entleerung zusammenfällt.

Man nimmt an, daß die Änderung der Zeitpunkte t zwisehen 0 und T_Q/4 eine Änderung der Dämpfung AM bewirkt, die durch die Gerade D_ dargestellt ist, was der Wirklichkeit ziemlich nahe kommt. Diese lineare Änderung der Dämpfung in Abhängigkeit von t_r (Verzögerung des Zeitpunktes der Füllung gegenüber dem maximalen Ausschlag) wird zur Interpretation der graphischen Darstellung von Fig. lh herangezogen.

Wie Fig. 6 zeigt, erhält man schließlich ein periodisches Auftreten der Wirkung der Korrekturvorrichtung, die gegenüber der eu korrigierenden Schwingbewegung phasenverschoben ist, wodurch übrigens die Periode dieser Schwingbewegung geändert wird. Im folgenden wird T die tatsächliche Periode der Schwingung genannt.

Wie bereits gesagt wurde, ist die Schlingerbewegung dte Schiffes jedoch eine komplexe Bewegung, bei der die natürliche Schlingerbewegung des Schiffes mit ihrer Eigenperiode, die durch die äußeren Einflüsse erzeugt wird, und eine durch Einwirkung des Wellenganges erzeugte gezwungene Schwingung des Schiffes sich überlagern. Zu jedem Zeitpunkt ergeben diese beiden Schwingbewegungen zusammen auf bekannte Weise eine resultierende Bewegung.

Erfindungsgemäß wird diese komplexe Bewegung als eine einfache Schwingung angesehen, deren Mittellinie nicht mehr die Achse Ot, sondern eine (eine Schwingungserscheinung darstellende) Kurve 17 ist, die grafisch durch die aufeinander-

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folgenden mittleren Stellungen des Schiffes gegenüber der Waagrechten (oder der Senkrechten) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bewegungen nach den beiden entgegengesetzten Seiten bestimmt ist.

Eine vollständige Korrektur der Schlingerbewegung umfaßt somit zu jedem Zeitpunkt eine Korrektur der Bewegung des Schiffes von einer Seite auf die andere und eine Korrektur der mittleren Stellung des Shiffes, d.h. eine Korrektur seiner Gleichgewichtsstellung gegenüber seiner Längsachse, wodurch den langsamen Bewegungen, die das Schiff auf die eine oder die andere Seite zu neigen bestrebt sind, entgegengewirkt wird»

Diese zweite Korrektur kann durch eine Steuerung des Füllzustandes eines Paares von Schlingertanks (2B2, 2T2 in Fig. 7) durch einen die mittlere Stellung des Schiffes zwischen zwei Stellungen maximalen Ausschlages von einer auf die andere Seite darstellenden Analogwert erreicht werden.

Im folgenden wird beschrieben, auf welche Weise ein derartiger Analogwert gebildet werden kann.

Die Korrektur der Bewegung des Schiffes von einer Seite auf die andere hängt für jede Seite von der Bestimmung der Zeitpunkte t und t ab, die ihrerseits von den Zeitpunkten t_Q der maximalen Ausschläge abwechselnd nach der einen und der anderen Seite abhängen, von der Halbamplitude O_n dieser Schlingerbewegung, die - wie bereits gesagt wurde die evtl. Verzögerung der Zeitpunkte t_r gegenüber den Zeitpunkten t_Q bestimmt, und schließlich von der Bestimmung der mittleren Stellung 0_M des Schiffes, die mit der gegenwärtigen Stellung 0 des Schiffes zur Bestimmung des Zeitpunktes t_v verglichen wird, so daß die Dauer jeder Viertelperiode nach Durchgang durch den maximalen Ausschlag nicht direkt bestimmt werden muß.

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Die Anlage kann so ausgebildet sein, wie auf Fig. 7 schematisch dargestellt ist.

Eine Vorrichtung VE, die um eine zur Längsachse des Schiffes parallele Achse schwenkbar ist und die Vertikalstellung beibehält, ist mit einer elektromechanischen Schaltung MI verbunden, die die Informationen t_Q für Backbord und Steuerbord liefert, und zwar t B und t_QT, θ , θ., und θ, die'* auf die mit einem gemeinsamen Teil CV versehenenen Rechner CaB und CaT für Backbord bzw. Steuerbord übertragen werden.

Aus diesen Daten ermitteln diese Rechner die Zeitpunkte TB und TT, zu denen die Füllung der entsprechenden Schlingertanks 2B. oder 2T₁ durch Erregung der Magnetventile EB bzw. ET einsetzt, während der gemeinsame Rechner CV den Zeitpunkt t_y der darauffolgenden Entleerung bestimmt, d.h. die Unterbrechung des Erregungsstromkreises der Magnetventile zur Entleerung der Behälter mittels Preßluftzufuhr bewirkt.

Die Information Θ_Μ, d.h. ein zum Winkel zwischen der mittleren Stellung des Schiffes und der Senkrechten analoger Wert, wird auch auf eine Steuervorrichtung AS übertragen, zu der die Informationen über den Flüssigkeitsspiegel der Be-^v hälter 2B₂ und 2T«, deren Füllzustand durch die Magnetventile FB bzw. FT gesteuert wird, rückgeleitet werden.

Wenn sich das Schiff im Gleichgewicht befindet und keine Neigung hat, sind beide Tanks gefüllt. Das maximale Aufrichtmoment in einer oder der anderen Richtung wird durch die Entleerung eines einzigen Tanks erhalten, und zwar des Tanks, der sich auf der Seite befindet, die erleichtert werden soll.

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Ein und dieselbe Änderung des Aufrichtmoments kann erreicht werden, indem entweder eine gewisse Menge an Flüssigkeit aus einem der beiden Tanke 2B₂ oder 2T_g abgelassen wird oder indem dem anderen Tank eine gewisse Menge an Flüssigkeit zugeführt wird.

Fig. 15 zeigt die Schaltung der Vorrichtung AS.

Die zu 0 analoge Spannung e_M, deren Wert 0 ist, wenn die mittlere Stellung des Schiffes waagrecht ist und die bei der mittleren Neigung auf die eine Seite positiv und bei einer mittleren Neigung auf die andere Seite negativ ist, wird den beiden Wicklungen 81B und 8lT zweier Wechselrelais geliefert. Auf welche Weise diese Spannung erzeugt wird, soll im nachstehenden noch beschrieben werden. Die Umsohaltkontakte 82B und 82T dieser Relais steuern über nicht dargestellte Zwischenrelais die Magnetventile FB und FT, wobei ein einziger Kontakt dieser Wechselrelais genügen kann.

An ihren anderen Enden erhalten die Wicklungen 8IB und 8lT Spannungen, die an den Potentiometern 83B und 83T von Läufern 85B bzw. 85T abgenommen werden, die von den Wasserstandsanzeigeschwimmern 84b und 8^T gesteuert werden.

Die Bezugsspannung ist bei beiden Tanks somit null, wenn diese gefüllt sind und das Potentiometer 83B liefert eine im Maße der Entleerung des Tanks 2B₂ anwachsende positive Spannung, während das Potentiometer 83T eine unter denselben Umständen anwachsende negative Spannung liefert.

Wenn das Schiff beispielsweise nach Steuerbord geneigt ist (e« negativ), so entleert sich infolgedessen der Tank 2T« weiterhin, wenn e_M größer als die von dem Läufer 85T abgenommene Spannung ist, und füllt sich im entgegengesetzten Fall.

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Die Pig. 8 bis 11 zeigen die Vorrichtung VE-MI, welche die Informationen t_Q, θ_η, Θ« und θ liefern·

Die Bezugssenkrechte kann mit einem Kreisel oder einfacher mit einem Pendel 18 erhalten werden, das mit einer vernachlässigbaren Reibung um eine Achse 19 pendelt, die von dem Schiff getragen wird und zur Längsachse des Schiffes parallel ist. Zum Ausgleich der Einwirkung des Stampfens kann die Achse 19 von einem Halter getragen werden, der auf einer in Schiffsquerrichtung angeordneten Achse aufgehängt ist.

Ferner ist eine zur Achse 19 koaxial angeordnete bewegliche Einrichtung 20 vorgesehen, die sich in einem am Halter der Achse 19 befestigten und zur Pendelachse koaxial angeordnetem Lager 21 unter leichter Reibung dreht. Die bewegliche Einrichtung 20 ist um ihre Achse ins Gleichgewicht gebracht. Auf beiden Seiten der Pendelstange sind an dieser Einrichtung Kontakte 2I₁ und 2I₂ angebracht, deren Abstand mittels der Schraube 22 verstellbar ist.

Diese Kontakte sind dazu bestimmt, mit an der Pendelstange angebrachten Kontaktklötzen 23 zusammenzuarbeiten! die Pendelstange kann über den mit der Pendelachse 19 verbundenen Leiter Zk unter Spannung gesetzt werden.Auf diese Weise wird der Stromkreis entweder über den mit dem Kontakt 21, verbundenen Leiter 25- oder über den mit dem Kontakt 21p verbundenen Leiter 25g nach außen geschlossen. Ferner sind an der Pendelstange 18 mit Leitern 28 bzw. 29 verbundene Läufer 26 und 27 vorgesehen, die auf den Potentiometerbahnen 30 und 31 gleiten.

Da die Reibung der beweglichen Einrichtung 20 an ihrer Achse etwas größer ist als die Reibung des Pendels, bleibt die Pendelstange 18, die ihre senkrechte Stellung beibehält, wenn sie bei einer Bewegung des Schiffes an einem der Kontakte 2I₁

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oder 2I₂ anliegt, mit diesem Kontakt bis zum maximalen Ausschlag der Bewegung in Berührung. Bei Einsetzen der Rückbewegung trennt sich der Kontaktklotz 23 von diesem Kontakt und kommt mit dem anderen Kontakt in Berührung. Man erhält somit bei jeder Umkehr der Schwingungsbewegung die Öffnung eines Kontaktes und anschließend nach einer durch die Schraube 22 einstellbaren Zeit die Schließung des anderen Kontaktes.

Mittels des Satzes Kontakte 23, 21., 21« können also die Zeitpunkte t_Q, d.h. die Zeitpunkte t_QB und t_QT, der maximalen Ausschläge nach Backbord oder Steuerbord bestimmt werden.

Wie Fig. 10 zu entnehmen ist, gestatten die Potentiometerbahnen 30 und 31 die Bestimmung der zu den Werten von θ , der Halbamplitude der Schwingungsbewegung des Schiffes zwischen seinen maximalen Pendelausschlägen von einer Seite auf die andere, analogen Spannungen sowie die Bestimmung der Werte von ©„, der Stellung der Winkelhalbierenden des bei jeder Periode der Gesamtamplitude der Schwingung entsprechenden Winkels gegenüber der Senkrechten.

Die Enden der Bahnen 30 und 31 liegen an dem Potential 0 bzw. A, wobei die beiden Spuren in einander entgegengesetzten Richtungen gespeist werden.

18a und I8b sind die beiden äußersten Stellungen des Pendels und damit der Läufer 26 und 2?. Wenn a und a' jeweils die an den Läufern 26 und 2? in der Stellung 18a abgenommenen Potentiale und b und b' die entsprechenden Potentiale bei der Stellung 18b sind, so besteht zwischen diesen Potentialen das folgende Verhältnis j

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h' = A - 6 a¹ = A - a und ^{D A} °

Wenn man nun die Potentiale von a¹ und V zu den beiden Zeitpunkten maximalen Ausschlages speichert, so ist der mittlere Wert e dieser Potentiale ι

_ a¹ +	b	A	j.	b -a
2		2		2
b -	a	= e -	A
2		2

VO = e - A/2 ist eine zur Halbamplitude θ der Bewegung von der Position 18a zur Position 18b analoge Spannung.

Betrachtet man die an einer einzigen Bahn, beispielsweise der Bahn 30, abgegriffenen Potentiale bei den Endstellungen a und b, so ist das mittlere Potential

Die mittlere Stellung 0„ kann also durch einen analo

gen Wert

νθ_Μ = d - §

dargestellt werden.

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Pig. 11 zeigt ein Schaltschema der Vorrichtung zur Speicherung der bei den maximalen Pendelausschlägen abgenommenen Potentiale und zur Ableitung des Mittelwertes der auf diese Weise gespeicherten Informationen·

Die zu speichernden Potentiale, beispielsweise a und b, werden auf die Kontakte kB, und kT, durch deren abwechselnde Verbindung mit dem Läufer 26 auf die im folgenden beschriebene Weise übertragen. Die Wicklungen der Relais K8 und KT befinden sich mit den geladenen Kondensatoren GB und GT in einem Stromkreis. Zu den Zeitpunkten der maximalen Neigungen des Schiffes nach Backbord bzw. nach Steuerbord werden die Kontakte mB und mT auf die im nachstehenden beschriebene Weise mittels der Kontakte 21- und 21« geschlossen. Somit werden die Wicklungen KB und KT während einer sehr kurzen Zeit zu einem entsprechenden Zeitpunkt erregt, so daB die kurze Schließung der Kontakte kB^ und kT-nacheinander die gleich großen Kondensatoren HB und HT auf die gewünschten Potentiale auflädt. Diese Kondensatoren sind durch in Reihe geschattete gleich große Widerstände r miteinander verbunden.

Unter Vorbehalt des Lastverlustes der beiden gleich großen Kondensatoren nach dem Zeitpunkt, an dem sie aufgeladen wurden, tritt am Punkt eM der Mittelwert der Spannungen dieser beiden Kondensatoren auf, d.h. im vorliegenden Fall

α =

woraus der analoge Spannungswert

ΥΘ

'M

= e

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abgeleitet werden kann, der insbesondere die auf Fig. 15 dargestellte Schaltung AS speist.

Um ein rasches Aufladen der Kondensatoren HB und HT zu erreichen sowie um eine Spannung e_M zu erhalten, die während einer gesamten Halbperiode der Schwingung verwendbar ist, besitzen die Stromkreise zweckmäßigerweise Verstärker Am, deren Schaltung auf Fig. 16 dargestellt ist.

Eine als niedrig angenommene Spannung u, die negativ oder positiv sein kann, wird den ähnlichen Transistoren 87 und 88 zügeführt,deren einer ein n-p-n- und deren anderer ein p-n-p-Transistor ist, in Emitterfolge geschaltet sind und deren Emitter durch die Widerstände 89 und 90 mit Nullpotential verbunden sind. Je nach der Polarität der Spannung u ist der eine oder der andere Transistor aktiv. Diese Spannung u tritt ohne Verstärkung, jedoch mit niedri-

en ger Impetanz, am gemeinsamen Ausgang 91 der Transistor/zur beschleunigten Aufladung der Kondensatoren HB oder HT oder zur Speisung der auf Fig. 11 dargestellten Schaltung während einer Halbperiode wieder auf.

Zur Bildung der Spannung e = VO werden, wie noch beschrieben werden soll, der auf Fig. 11 dargestellten Schaltung entsprechende Schaltungen verwendet. Da diese Schaltungen jedoch einen genauen Zeitpunkt bestimmen müssen, sind die beiden gleich großen Widerstände nicht permanent, sondern nur zur Bestimmung dieses Zeitpunktes miteinander verbunden (vgl. Fig. 13). Ferner werden die Speicherkondensatoren vor dem Wiederaufladen mit der zu speicheenden Spannung systematisch entladen, damit die Werte der von diesen Kondensatoren aufgenommenen Spannungen von den vorher von ihnen

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aufgenommenen Ladungen unabhängig sind. Bei diesen Schaltungen sind ebenfalls Verstärker Am zum Aufladen der Speicherkapazitäten vorgesehen.

Man stellt fest, daß die Spannung e (abwechselnd positiv und negativ) weiter als die Spannung e„ von dem Nullwert abweicht. Wie aus dem Nachstehenden hervorgeht, genügt es, daß das Verhältnis zwischen den Werten der Eingangs- und der Ausgangsspannung in der Schaltung Am bei niedrigen Werten der Spannung e linear ist, um eine befriedigende Arbeitsweise der Schaltung zu erhalten, da die Vorrichtung bei hohen analogen Spannungswerten e , d.h. bei starken Schwingungsbewegungen des Schiffes, ständig mit maximaler Wirksamkeit arbeitet und da damit die genaue Gesetzmäßigkeit des Verhältnisses zwischen den Eingangs- und Ausgangsspannungen wenig Bedeutung hat.

Bei dem in Fig. 13 dargestellten Gesamtschaltbild sind die oben beschriebenen Schaltungseinheiten zur Bildung der analogen Spannungswerte, die θ, θ für Backbord und Steuerbord und Θ_Μ darstellen, und zur Bestimmung der Zeitpunkte t B oder t T und t . mit verwendet. In dieser Schaltung sind alle Relais kontakte in Ruhe dargestellt.

Mit den Kontakten 2I₁ und 2I₉ sind die Relaiswicklungen MB und MT verbunden, deren jeder somit abwechselnd ziemlich genau während einer Halbperiode der Schwingung zwischen zwei maximalen Ausschlägen erregt und während der anderen Halbperiode nicht erregt ist.

Jedes dieser Relais besitzt einen Umsehaltkontakt (35B, 35T) und einen Arbeitekontakt (36B und 36T). Jeder

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Auf diese Weise kann den Rechnern CaB und CaT eine zur maximalen Amplitude der Schwingung nach Backbord bzw. nach Steuerbord analoge Spannung νθ_η zugeführt werden.

Über die in Ruhestellung geschlossenen Kontakte pB₂, pT₂ liefern die Relais PB und PT über die Kondensatoren 103B und 103T der Relaiswicklung NB bzw. NT einen Erregungsimpuls» diese Relaiswicklungen werden dann über ihre Kontakte roB., InT₁ mit Hilfe der in Ruhestellung geladenen Kondensatoren 1θΰ·Β und 104t gespeist und bleiben somit während einer kurzen, genau bestimmten Zeit geschlossen. Sie setzen dadurch die Kondensatoren CB₁ und CT₁ einerseits und CB₂, CT₂ andererseits während einer kurzen Zeit über ihre Kontakte mB₂, mB~ und mT„, mT~ mit dem Nullpotential in Verbindung, so daß diese entladen werden.

In jedem der Rechner CaB, CaT wird die Spannung V9 der Basis eines stromverstärkenden Transistors (Ta bei dem Rechner CaT) zugeführt, der in Emitterfolge geschaltet ist und mit durch den Umschalter 40 betätigten, in Reihe geschalteten Lastwiderständen r. und r verbunden ist.

Durch diesen Umschalter wird eine der beiden an den Punkten 40a oder 40b auftretenden Spannungen zu dem durch die beiden in Reihe geschalteten gleich großen Widerstände rgebildeten Spannungsteiler geleitet. Die Spannung am Knoten ^3 dieser beiden Widerstände r_f ist somit der Mittelwert der durch den Umschalter 40 ^genommenen Spannung und der Spannung am Punkt 4l, einem der Anschlüsse des Kondensators Ca, dessen anderer Anschluß mit der Masse (positiv) verbunden ist.

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Umschaltkontakt, der zwischen den Kontakten mlL und mB« bzw. müL und mT₂ hin- und herkippt, gestattet in Ruhestellung die Aufladung der Kondensatoren GB und GT über die gleich großen Widerstände r, und anschließend die Entladung dieser Kondensatoren in die Relaiswicklungen KB bzw. KT,

. Jeder der Arbeitskontakte 36B und 36T liefert über die Kontakte mB~ und mT~ dem Stromkreis eine negative Spannung zur Speisung der Rechner GaB und CaT· Diese Kreise werden durch die Arbeitskontakte pB* und PT₁ der Relais PB bzw. PT geschlossen, die abwechselnd über den Umschaltkontakt 37 eines Wechselrelais gespeist werden. Dieser Umsehaltkontakt kippt je nach der Richtung des durch seine Wicklung 39 fließenden Stromes auf den Kontaktklotz 3^₁ oder 38,,. Die Art, auf welche diese Wicklung gespeist wird, soll im folgenden noch beschrieben werden.

Abgesehen von den Kontakten kB. bzw. kT. (vgl. Fig.11) besitzen die Relais KB und KT zwei weitere Kontakte kB«, kB., bzw. kTp> kTo, welche die Einspeicherung der Spannung a¹ in die Kondensatoren CB₁ bzw» CT₁ und die Einspeicherung der Spannung b in die Kondensatoren CB₂ und CT₂ gestatten.

Die dem Backbordrechner CaB zugeordneten Kondensatoren CB₁ und CB₂ bildenjoait den gleich großen Widerständen t einen Spannungsteiler, der dem auf Fig. 11 dargestellten Spannungsteiler entspricht. Die Verbindung der beiden Widerstände ist jedoch nicht permanent, sondern wird durch den mit den Kontaktklötzen 101 zusammenwirkenden Kontakt mBj, (des Relais MB) hergestellt. Eine entsprechende Schaltung ist für die Kondensatoren CT₁ und CT₂ und den mit dem Rechner CaT verbundenen Kontakt mTj, Kontaktklötze 102 vorgesehen.

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Diese Spannung am Knoten 43 wird zu der Basis 44 des Transistors Tb geleitet, dessen Leitungszustand das Magnetventil EB (Fig· 7) steuert, das - wie bereits erläutert wurde - im erregten Zustand den Behälter 2B. mit der Außenluft verbindet.

Damit der Transistor Tb leitend wird, muß die Spannung bei 44 einen gewissen Wert V„ erreichen.

Der Kondensator G wird seinerseits über den Wider-

stand r_ mit der durch die Kontakte 37 und 36T übertrage-

S
nen negativen Spannung gespeist, wobei sich der Kontakt 3&T kurz nach dem Zeitpunkt des maximalen Pendelausschlages nach der betreffenden Seite (Backbord) schließt.

Zum Zeitpunkt t_QB an, zu dem sich der Kontakt 36T schließt, kann die Ladungsspannung (negativ) des Kondensators C . d.h. die Spannung am Punkt 41, durch die Gerade (Fig. l4) in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt werden, indem der Beginn der exponentiellen Ladekurve einer derartigen Geraden angeglichen wird. In der Ladeschaltung des Kondensators C bestimmt die Zenerdiode 47 mit Genauigkeit die Ladespannung dieses Kondensators so, daß der Verlauf der Änderung des Potentials an seinen Anschlüssen genau der Geraden 42 entspricht.

Da die Emitterspannung des Transistors Ta ziemlich genau denselben Wert hat wie die von der Schaltung CT., CT₂ abgenommene und an dessen Basis angelegte Spannung VO , kann mit dem Umschalter 40 entweder eis Spannung VO an den Kontakt 40a oder eine Spannung ^₂O an dem Koniakt 40b gewählt werden, welche zu 9 der Amplitude der Schlingerbewegung analoge Werte darstellen und jeweils bei Stillstand oder bei Fahrt des Schiffes verwendbar sind.

-25-909829/11 SO

181t,:-31

Da die Dämpfungskapazität ß_Q bei Fahrt des Schiffes größer ist als die Dämpfungskapazität 0L_Q bei Stillstand, ist bei Fahrt ein niedrigerer analoger Wert zu nehmen. Diese Umschaltung ist übrigens in keiner Weise kritisch, da, wenn der Umschalter 40 bei Stillstand des Schiffes den Kontakt 40b berührt, nur eine Verringerung der Korrektur und, wenn dieser bei Fahrt des Schiffes den Kontakt 40a berührt, nur eine zu starke Korrektur von Schlingerbewegungen geringer Amplitude bewirkt wird.

Die Werte von V.9 und Vgö einerseits und von V_E andererseits sind so eingestellt, daß die Werte von

V„θ und ν«θ für die der maximalen Dämpfungskapazität 1 η 2 η

der Schlingertanks entsprechenden Amplituden^ _Q und ß_Q der Schlingerbewegung bei Stillstand bzw. bei Fahrt des Schiffes genau gleich 2V„ sind.

Wenn somit die Halbamplitude der ScMiigerbewegung größer ist als die Dämpfung, so ist die Spannung am Punkt größer als 2V„ und die Spannung am Punkt 43 und damit an der Basis von Tb bei 44 größer als V„, da die Spannung bei 4l zu dem Zeitpunkt, zu dem der maximale Aussiilag nach Backbord erreicht ist, null ist. Die Füllung der Schlingertanks wird somit zu einem Zeitpunkt bewirkt, der praktisch mit dem Zeitpunkt t_QB zusammenfällt, was dem gewünschten, anhand von Fig. 12 dargestellten Realität entspricht.

Wenn dagegen die Halbamplitude der Schlingerbewegung geringer ist als die Dämpfung und wenn infolgedessen der zur Amplitude analoge Spannungswert bei 40 zum Zeitpunkt t_QB beispielsweise nur den Wert V erreicht, erreicht die Spannung am Punkt 43 nur den mit dem Punkt 51 (Fig. 14) angegebenen Wert, d.h. sie ist kleiner als V„. Die Spannung V„

9 0 9 8 2 9/1160 _{0R!G!NÄL INSPEC}¥fo

wird am Punkt 4 3 nur erreicht, wenn der Kondensator C

das Ladepotential U_m erreicht hat (Gerade 52).

Die Füllzeit beginnt somit zum Zeitpunkt t , der hinter dem Zeitpunkt t_QB liegt und von diesem umso weiter entfernt ist, je geringer die Amplitude ist.

Während jeder der Rechner CaB und CaT somit die Zeitpunkte der Füllung der Tanks 2B. bzw. 2T₁ bestimmt, bestimmt die Schaltung CV den Zeitpunkt ihrer Entleerung durch Unterbrechung der Speisung dieser Rechner.

Dieser Zeitpunkt entspricht dem Durchgang des Schiffes durch seine mittlere Lage Θ_Μ·

Zu diesem Zweck werden der bei e_M abgenommenen analoge Wert VÖjy. und der von dem Läufer 26 abgenommene analoge Wert VG zu der Basis der Transistoren T. bzw. T₂ geleitet, die in Emitterfolge geschaltet sind, und deren Emitter durch die Wicklung 39 des Wechselrelais 3?» 3O₁, 38₂, 39 miteinander verbunden sind. Die beiden entgegengesetzten Schaltungen 55 mit Zenerdioden und gewöhnlic-hen Dioden, welche diese Wicklung nebenschließen, begrenzen die an die Wicklung 39 angelegte Spannung und absorbieren die Konzentrierungsströme .

Wenn in dieser ausgeglichenen Schaltung der zu θ analoge Wert größer ist als der zu 0_M analoge Wert, so berührt der Kontakt 37 den Kontaktklotz 38₂· Das Schiff ist nunmehr gegenüber der mittleren Stellung nach Steuerbord geneigt und der Rechner CaT wird über pT. und 36T gespeist. Seine Speisung hört auf, d.h. die Steuerbordtanks werden entleert, sobald der zu θ analoge Wert in umgekehrter Richtung wieder den gespeicherten Wert der mittleren Stellung

909829/1160 ■ "²⁷~

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passiert hat, d.h. sobald die Spannung an der Basis von T₂ kleiner als die an die Basis von T₁ angelegte Spannung geworden ist und der Strom in umgekehrter Richtung durch die Wicklung 39 fließt, wodurch der Kontakt 37 an den Kontaktplatz 3S₁ angelegt wird.

Die Wirkweise der auf Pig. 13 dargestellten Schaltung ergibt sich aus den vorhergehenden Ausführungen. Wenn das Schiff seinen maximalen Ausschlag nach einer Seite, beispielsweise nach Steuerbord, erreicht, öffnet sich zunächst der Kontakt 21- und schließt sich anschließend der Kontakt 21g.

Bei der Öffnung des Kontaktes 2I₁ fällt das Relais MB, 35B, 36b zurück, wodurch über das Relais KB die Aufladung der Kondensatoren CB₁, CT₁ und HB auf das gewünschte Potential bewirkt wird.

Wenn sich seinerseits der Kontakt 21„ schließt, wird MT erregt, der Rechner CaT wird durch die Schließung des Kontaktes 36T der entgegengesetzten Schiffsseite unter Spannung gesetzt und der analoge Spannungswert V0„ ^für Steuerbord kann in diesem Rechner verwenn

det werden.

Bei der vorhergehenden Periodenhälfte war nämlich CT₂ (wie CB₂) aufgeladen worden und hatte seine Last beibehalten, wobei raT^ und mT₂ offen waren. Wenn sich mT^ schließt, wird die Information VO_n unmittelbar nach dem Aufladen von CT₁ auf den Rechner CaT übertragen, in dem nun der Zeitpunkt t T ermittelt wird. Dieser Zeitpunkt kann nicht über den Zeitpunkt, an dem das Schiff durch die mittlere Stellung hindurchtritt, hinaus verzögert werden. Bei Passieren der mittleren Stellung öffnet dich der Kontakt 38₂ und₅ indem sich der Kontakt pT_?

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schließt, wird dem Relais NT ein Impuls zugeführt, der die Entladung von GTp (und CB₂) bewirkt.

Die Speicherkapazitäten behalten somit ihre Last ungefähr während Dreiviertel der Schwingungsp'eriode und werden anschließend entladen.

Während des Ausschlages zwischen der öffnung eines Kontaktes und der Schließung des anderen Kontaktes können diese Kapazitäten sich ohne Störung auf das dem ma- ^ ximalen Ausschlag des Pendels 18 entsprechende Potential aufladen und diese werden entladen, sobald die Sicherheit besteht, daß die Information, die sie enthalten, verwendet wurde.

Dieser Ausschlag wird durch das Winkelspiel zwischen der Einrichtung 20 und dem Pendel 18 bestimmt. Dieses Spiel kann beispielsweise einen halben Grad betragen. Es entspricht der Schwelle der Amplitude der Schlingerbewegung, unterhalb welcher die Vorrichtung nicht in Tätigkeit tritt.

Die Bestimmung von t_r in einem der Rechner geschieht, wenn eine Kontaktreihe, beispielsweise die Reihe 38₂, 36T und PT₁, gleichzeitig geschlossen sind, was einschließt, daß der maximale Ausschlag der Schlingerbewegung nach einer Seite größer ist als die gespeicherte mittlere Neigung des Schiffes (Qy). Wenn dies ausnahmsweise nicht der Fall ist, tritt die Vorrichtung nicht in Betrieb.

Zum Zeitpunkt t_p erhält man den Beginn der Füllung des Tanks der entsprechenden Seite, die gleichzeitig mit Beginn der Entleerung zu dem durch das Kippen des Kontakts 37 bestimmten Zeitpunkt t aufhört.

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Es kann geschehen, daß die Periode T der Schwingung sich beispielsweise infolge der Schiffsbelastung oder des Wellengangs ändert. Dadurch wird jedoch der Betrieb der Vorrichtung nicht gestört, sondern dieser paßt sich an die neue Periode an.

Der Ladezustand der Speicherkapazitäten nimmt nämlich ziemlich genau linear mit der Zeit ab, so daß sich der zu Q_n analoge Wert für jede Schiffsseite mit der Zeit ändert, was mit den gezeigten Linien 6o, 61 und 62 (Fig. 14) dargestellt ist.

Wenn S die dem zwischen dem Pendel 18 und der beweglichen Einrichtung 20 bestehenden Winkelspiel entsprechende Spannungsschwelle ist, so ist die größte Periode Tq/^i bei welcher die Vorrichtung in Tätigkeit treten kann, durch die Linie 64, 65 bestimmt, wobei die Ladegerade eine Rolle spielt.

Wenn die Periode kürzer wird und den Wert T T annimmt, so ist die auf der Achse V~Q_ffi abgelesene, der Schwelle S (Gerade 60) entsprechende Spannung abgenommen, die jedoch immer noch demselben Mindestschlinge rwinkel entspricht.

Wenn indessen die analoge Spannung bei einer Periode T₀ für einen gewissen Schlingerwinkel V war, so wird sie.V bei demselben Schlingerwinkel, wenn sich die Periode verringert. Wie die Gerade 66 zeigt, wird hierbei der Zeitpunkt des Beginns der Füllung t¹ , der zeitlich vor t liegt. Anders gesagt, die Verringerung der Dauer der Periode wird durch eine schnellere Einwirkung der Vorrichtung zur Dämpfung der Schlingerbewegung kompensiert.

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Soll die mittlere Stellung des Schiffes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Endausschlägen nicht bestimmt werden, insbesondere wenn eine Stabilisiervorrichtung mit nur einem Paar Schlingertanks ausschließlich für starke Schlingerbewegungen verwendet wird, so ist die auf Fig. 1? dargestellte Schaltung ausreichend.

Die Relaiswicklung M₁ einer der beiden Schiffsseiten, die - wie im vorhergehenden Fall - dureh einen der Kontakte (21^) der Vorrichtung 18-20 betätigt wird, steuert den [Jmschaltkontakt 68 des Rechners dieser Schiffsseite; dieser (Jmschaltkontakt 68 bewirkt in der durchgehenden Linie dargestellten Stellung die Aufladung des Kondensators 69 mit einer stabilisierten Spannung V. Der Kreis des Kondensators schließt sich an einem Punkt des Spannungstellers 71, 72.

Befindet sich der Kontakt 68 in der in unterbrochenen Linie dargestellten Stellung, so entlädt sich der Kondensator 69 in den Stromkreis, der aus einer Relaiswicklung 73 und einem hierzu parallel geschalteten Widerstand 7k besteht.

Die Wicklung des Relais bewirkt über den Kontakt wie im vorhergehenden Fall die Sperrung des Magnetventils, das die Füllung des dieser Schiffssseite entsprechenden Tranks (oder jede beliebige andere Korrekturvorrichtung) steuert, mit Spannung. Ferner ist das Relais 73, 7^ so ausgebildet, daß der Arbeitskontakt 79 dann freigegeben wird, wenn die Spannung an den Anschlüssen der Wicklung 73, d.h. die Spannung des Kondensators 69, einen gewissen Wert V₃ unterschreitet.

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Wenn der Gesamtwiderstand des Ladekreises des Kondensators 69 das Doppelte des Widerstandes seines Entladekreises ist, so ist die N^egung 75a (Pis. 18) am Ufcsprung der Ladekurve dieses Kondensators 69 die Hälfte der entgegengesetzt gerichteten Neigung 76a der Entladekurve 76. Da nun jeder der Kontakte 2I₁ und 21g während der Zeit T/2 geschlossen bleibt, endet die Aufladung nach Ablauf dieser Zeit am Punkt 77 und die Entladung führt die Spannung an den Anschlüssen der Wicklung des Relais in der darauffolgenden Zeit TA wieder auf den Wert V_c zurück, welcher anschließend an den An-Schlüssen des Kondensators 69 durch die Diode 80 beibehalten wird. Auf diese Weise wird bei jeder Schwingungsperiode T der Kontakt 79 während des Zeitraums T/4 geschlossen gehalten und bei Rückkehr des Umschalters 68 in die in durchgehender Linie dargestellte Stellung beginnt die Aufladung des Kondensators 69 in der nachfolgenden Periode wiederum an dem Potential Vg.

Fig. 19 betrifft den Fall, bei dem die Korrekturvorrichtung eine Schlingerflosse ist, die entweder eine veränderliche Neigung oder eine feststehende Neigung und eine veränderliche Ausfahrlänge L besitzt. Die Schlingerbewegung ist in einer gedämpften Sinuskurve 78 dargestellt, wobei die Korrekturvorrichtung in Betrieb gesetzt wurde, als die Schlingerbewegung bereits eine gewisse Amplitude erreicht hatte.

Das Ausfahren der Schlingerflosse kann auf einfache Weise durch die Zeitpunkte t₀B und t_QT, d.h. durch die Vorrichtung 18, 20 gesteuert werden, während die Neigung I oder die Ausfahrlänge L durch den Parameter VQ , der die Amplitude darstellt, gesteuert werden kann.

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Fig. 20 betrifft den Pail, bei dem die Schlingerflossen eine konstante Wirkung haben (Neigung und Ausfahrlänge sind konstant), bei der jedoch der Steuerparameter die Ausfahrdauer der Schlingerflosse ist.

Mit der auf Pig. I? dargestellten Schaltung kann die Ausfahrdauer der Schlingerflosse jedes Mal für eine viertel Schwingungsperiode bewirkt werden oder kann die Schlingerflosse zur Erhöhung der Wirksamkeit zum Zeitfc punkt t ausgefahren werden, der durch jeden der auf Fig. 13 dargestellten Rechner GaB oder GaT bestimmt wird.

Die maximale Dämpfung wird - wie im vorhergehenden erreicht, wenn die Schlingerflosse jedes Mal während einer halben Periode ausgefahren ist.

Wenn nur sehr starke Schlingerbewegungen-gedämpft werden sollen, so kann die Steuerschaltung auf die Vorrichtung 18, 20 reduziert werden, da hierbei nur mehr die aufeinanderfolgenden Zeitpunkte T₀B, T₀T, eine Rolle spielen, die durch den Wechsel der Kontakte 21- und 2I₂ geliefert werden und den Ausgangspunkt und das Ende der ) halben Periode bestimmen.

Die Erfindung ist nicht auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt verschiedene Änderungen insbesondere durch Verwendung anderer gleichwertiger technischer Mittel zu.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Steuerung eines an Bord eines Schiffes montierten Erzeugers eines Gegenschlingerraoments in Abhängigkeit von den Merkmalen der Schwingung der Schlingerbewegung des Schiffes, geken.nzei chnet durch ein um mindestens eine in Schiffslängsrichtung angeordnete Achse schwenkbares Pendelorgan (18), das die Vertikallage beibehält und mit einer im Gleichgewicht befindlichen, um eine mit der Schwenkachse dieses Pendelorgans zusammenfallenden Achse beweglichen Einrichtung (20) versehen ist, die das Pendelorgan mit einem gewissen Spiel umgreift und auf jeder Seite ein Kontaktorgan (2I₁, 21g) besitzt, das durch Anstoßen des Pendelorgans an dieser beweglichen Einrichtung betätigt ist und sich im Stromkreis zur Steuerung eines Erzeugers eines Gegenschlingermomentes befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet , daß das Kontaktorgan (2I₁, jeder Seite den Stromkreis eines Relais (M₁ - j?ig. 17) schließt, dessen Kontakt (68) als Umschaltkontakt geschaltet ist und einerseits die Aufladung eines Kondensators (68) als Umschaltkontakt geschaltet ist und einerseits die Aufladung eines Kondensators (69) mit einer konstanten Spannung (V) und andererseits die Entladung dieses Kondensators in einen Stromkreis gestattet, in welchem sich die Wicklung (73) eines Relais zur Steuerung eines Erzeugers eines Gegenschlingermomentes befindet, wobei der Gesamtwiderstand des Kondensatorladekreises das Zweifache des Widerstandes seines Entladekreises

beträgt.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadur^ch gekennzeichnet , daß ein Pendelorgan (18) mit mindestens einem Läufer (26, 2?) versehen ist, der auf einer mit Gleichspannung gespeisten Potentiometerbahn (30, 3D läuft, und daß Einrichtungen zur Speicherung der zu bestimmten Zeitpunkten auf dieser Bahn abgegriffenen Spannung zur Bildung eines elektrischen Wertes vorgesehen sind, der einen analogen Wert eines der zur Steuerung: der Wirkung eines· Gegenmomenterzeugers benutzten Faktoren der Schlingerbewe- ^ gung darstellt.

k. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Speicherung aus gleich großen Kondensatoren (HB, HT; CB₁, GB₂; CT₁, GT₂) bestehen, die mit den Läufern über Kontakte (kB.,-kB«, kT^-kT,,) verbunden sind, die durch die zwischen dem Pendelorgan und der im Gleichgewicht befindlichen Einrichtung wirkenden Kontakte (2I₁, 2I₂) gesteuert sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e kennzei chnet , daß ein Mittelwert der Span-

) nungen von zwei Speicherkondensatoren (HB, HT; CB₁, CB₂; CT₁, CT₂) im Mittelpunkt eines aus zwei diese beiden Kondensatoren miteinander verbindenden, gleich großen Widerständen (r, r ) bestehenden Spannungsteilers abgenom-

el C

men ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß ein analoger Spannungswert (VOj₁), der zur Darstellung der mittleren Stellung des Schiffes aus dem Mittelwert der von einem Läufer auf einer unter Spannung stehenden Potentiometerbahn (30) abgegriffenen Endspannungen gebildet ist, und die momen-

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tane, auf dieser Bahn abgegriffene, die gegenwärtige Stellung des Schiffes darstellende Spannung (28) in einem Wechselrelais (37-39) miteinander verglichen sind, dessen Kippbewegung den Zeitpunkt des Durchganges durch diese mittlere Stellung bestimmt und einen Gegenmomenterzeuger steuert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß ein die Schwingungshalbamplitude der Schlingerbewegung darstellender analoger Spannungswert (VO ) mittels zwei ähnlichen, von zwei Läufern (26, 2?) des Pendelorgans (20) durchlaufenen und in entgegengesetzten Richtungen durch dieselbe Gleichspannung (A) gespeisten Potentiometerbahnen (30, 31) in Form des Mittelwertes der bei den Endwerten der Schwingung auf einer Seite auf einer der Potentioraeterbahnen und auf der anderen Seite auf der anderen abgenommenen Spannungen gebildet ist und die Amplitude der Wirkung eines Gegenmomenterzeugers steuert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet , daß der zur Halbamplitude der Schlingerschwingung analoge Wert (VO ) in einer Sechnerschaltung (GaB, CaT) an ein Ende eines Spannungsteilers (r^., r_f) angelegt ist, dessen anderes Ende mit den Anschlüssen eines Kondensators (C) verbunden ist,

der zu dem Zeitpunkt, zu dem dieser analoge Wert angelegt ist, sich mit einer konstanten Spannung auflädt, und daß eine von diesem Spannungsteiler (4-3) abgenommene Spannung an ein elektronisches Steuerglied (Tb) angelegt ist und dieses zur Steuerung eines GegeiSbraenterzeugers leitend macht.

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9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß auf jeder Seite des Schiffes eine Hechnerschaltung (CaB, CaT) und insbesondere deren Kondensator durch zwei in Reihe geschaltete Kontakte mit Spannung gespeist ist, deren einer (36B, 36T)_- durch ein während einer halben Periode über eines der zwischen dem Pendelorgan und der beweglichen Einrichtung wirkenden Kontaktorgane (2I₁, 21g) erregtes Relais (MB, MT) und deren anderer (pB., pT.) durch das Wechselrelais (37, 38p 38g, 39) gesteuert ist, das einen zur mittleren Stellung des Schiffes analogen Wert mit einem zu seiner gegenwärtigen Stellung analogen Wert vergleicht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Speicherkondensatoren über Verstärker (Am) aufgeladen sind, die in einer symmetrischen Schaltung zwei mit ihren Emittern verbundene Transistoren entgegengesetzten Typs besitzen, und daß die Ladespannung (u) der Kondensatoren an die Basen dieser Transistoren angelegt und ihr Ladestrom an den entgegengesetzten Enden von in den Emitterkreisen befindlichen symmetrischen Lastwiderständen (89, 90) abgenommen ist.

11. Vorrichtung zur Korrektur der Schlingerbewegung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus zwei voneinander unabhängigen Erzeugern von Gegenschlingermomenten insbesondere aus zwei an sich bekannten Schlingertanks, besteht, deren einer in Abhängigkeit von der Amplitude der Schlingerbewegung und deren anderer in Abhängigkeit von der mittleren Stellung des Schiffes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schwingungsausschlägen nach entgegengesetzten Seiten gesteuert 1st.

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12. Vorrichtung zur Steuerung von zwei voneinander unabhängigen Erzeugern von Gegenschlingermomenten nach einem der Ansprüche 6 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß ein zur Darstellung der mittleren Stellung des Schiffes zwischen zwei aufeinanderfolgenden und entgegengesetzten Endausschlägen der Schlingerbewegung gebildeter analoger Spannungswert (e™ = V9_M) zur Steuerung eines ersten Gegenipomenterzeugers (2Bg, 2Tg - Fig. 15) mit einer zur Stellung dieses Erzeugers analogen Spannung verglichen ist, und daß ein die Halbamplitude der Schwingung der Schlingerbewegung darstellender analoger Spannungswert (VO ν vom Zeitpunkt des Durchgangs durch die mittlere Stellung an den zweiten Gegenmomenterzeuger in Abhängigkeit von seiner Amplitude steuert,

13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des analogen Spannungswertes (VO_n) zu der Spannung eines zum Zeitpunkt des maximalen Ausschlages der Schlingerbewegung nach jeder Seite des Schiffes mit konstanter Spannung aufgeladenen Kondensators (C ) zur Lieferung der Spannung zur Steuerung eines den zweiten Gegenmomenterzeuger steuernden elektronischen Steuergliedes (Tb) addiert ist.

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