DE1934094C - Passiver Schlingertank - Google Patents

Description

\ 934 094

Die Erfindung betrifft eine passiven Schlingertank zusammen mit den Innenwänden der Seitentanks, zur Tilgung periodischer, durch Seegang erregter Be- vertikal verstellbar zu konstruieren, wegungen eines schwimmenden Körpers, insbeson- Bei diesen bekannten Vorrichtungen sind ilie Redere der RoIIbewegungen eines Schiffes, bestehend gelorgarte außerordentlich groß. Weiter treten Proaus zwei teilweise gefüllten Seitentanks, welche durch 5 bleme hinsichtlich Dichtung und Struktur auf; die Kanäle zum Überströmen der in den Tanks enthal- Verstellkräfte sind sehr groß.

tenen Flüssigkeit und der darüber befindlichen Luft Der Flüssigkeitskanal kann auch durch Boden-

bei Bewegungen des Tanks verbunden sind, wobei wrangen des Doppelbodens in eine Anzahl von Ein-

das Kanalsystem für den Flüssigkeitstransport einen zelkanäle geteilt werden (Blohm & Voss Broschüre:

Reglerkanal mit einem als Schieber oder als Dreh- io »Schiffsstabilisierungsanlagen«, Hamburg, 1968,

klappe ausgebildeten Frequenz-Regelorgan in Form 6. Seite), wobei jeder Kanal eine eigene Klappe er-

einer vollen Platte und zumindest einen parallel- hult, die einzeln oder zusammen mit den Klappen der

geschalteten Umlaufkanal aufweist. anderen Kanäle zugesperrt oder aufgemacht werden

Es ist bekannt (C h a d w i c k , I. H. and K1 ο t - kann. Auf diese Weise ist eine sechsstufige Frequenzter, K.: »On the Dynamics of Anti-Roll Tanks«; 15 regelung mit sechs Kanälen und sechs Einzclklappen, »Schiffstechnik«, 8. Heft, Februar 1955, 2. Band, die auf drei Verstellwellen verteilt sind, möglich. Hamburg, S. 85 bis 104, und Goodrich, G. I.: Diese Anlage verlangt die Anordnung mehrerer Ver- »Development and Design of Passive Roll Stabili- Stellmechanismen und wurde offenbar für nur absers«, T. R. I. N. A., London, 1969, S. 81 bis 95), gestufte Einstellung geschaffen, daß ein Schlingertank nur dann zufriedenstellend ao Bei dem bekannten Tank mit offenem Querkanal arbeitet, wenn seine Eigenfrequenz etwa gleich groß ändert sich der Flüssigkeitsquerschnitt mit der Spieist wie die Rolleigenfrequenz des Schiffes bzw. — im gelhöhe, weshalb bei diesem Tanktyp die Frequenz Falle absolut regelmäßiger Erregung (ζ. B. bei Fahrt durch Änderung der Spiegelhöhe variiert werden in regelmäßiger Dünung) — wenn die Tankeigen- kann. Der Nachteil dieser Maßnahme ist, daß die frequenz auf die Begegnungsfrequenz mit den Wellen 35 Änderung der Spicgelhöhe gegenüber einer mittleren abgestimmt ist. Es ist ferner bekannt, daß die Eigen- optimalen Einstellung einen Verlust «m Stabilisiedämpfung des Schlingertanks den Stabilisierungs- rungskapizität mit sich bringt, da bei Spiegelsenkung effekt stark beeinflußt: Eine niedrige Eigendämpfung die zur Verfügung stehende Wassermasse vermindert ist günstig in regelmäßigem Seegang, wenn die Tank- oder bei Spiegelerhöhung der freie Raum beschränkt eigenfrequenz auf die Erregerfreqreiiz abgestimmt 30 wird, der die von einer Seite zur anderen überströtst, und eine mittlere Eigendämpfung ist günstiger menden Wassermassen aufnehmen kann, bei Fahrt in unregelmäßigem Seegang, wenn die Es ist weiter bekannt, daß die bereits von Frahm Tankeigenfrequenz auf die Schiffseigenfrequenz ab- (Frahm, H.: »Neuartige Schlingertanks zur Abgestimmt ist. dämpfung von Schif'svollbewugungen und ihre er-

Bei sehr hoher Dämpfung geht die rolltilgende 35 folgreiche Anwendung in der iruxis«, J. S. T. G., Wirkung des Schlingertanks stark zurück. Hamburg, 1911, S. 286 bit 288) angeordneten Ab- Die optimale Eigenfrequenz und die optimale Sperrventile im Luftkanal in teilweise geöffnetem Zu- Eigendämpfung können für jeden Beladungsfall des stand die Eigendämpfung stark erhöhen. Bei der- Schiffes auf Grund von Modellversuchen oder von artigen starken Dämpfungserhöhungen ändert sich

theoretischen Erwägungen bestimmt werden. Die 40 aber auch die Eigenfrequenz.

günstigen Werte können auch durch Probieren er- Schließlich ist bereits ein Schlingertank mi^% meh-

mittelt werden, falls geeignete Regelmöglichkeiten reren Verbindungskanälen zwischen den Seitentank!

und Meßinstrumente zur Verfügung stehen. bekannt (britische Patentschrift 1006C36), bei dem

Die zur Optimierung erforderliche Frequenzrege- in einem der Verbindungskanäle ein Schieber odei

lung wurde bisher durch Änderung des Querschnittes 45 eine Drehklappe vorgesehen ist. Bei diesen bekannter

des Flüssigkeitskanals zwischen den Seitenkanälen Schlingertanks sind jedoch ebenso wie bei allen ande-

hervorgerufen, wodurch die effektive reduzierte Pen- rer. bekannten, einstellbaren Schlingertanks Eigen·

dellänge verändert wird. Wird die Oberfläche des frequenzen und Eigendämpfungen einander fest zu

Seitentanks konstant oder annähernd konstant ge- geordnet. Die Betriebscharakteristik dieses bekannter

halten, der Durchgänge-Querschnitt aber über eine 50 Schlingertanks kann also durch eine einzige Kurve

längere Strecke hin verändert, ändert sich die Pendel- die die Beziehung zwischen eingestellter Frequeru

länge und damit auch die Frequenz. Am einfachsten und Eigendämpfung darstellt, wiedergegeben werden

wird der Querschnit über eine längere Strecke hin im Ziel der Erfindung ist es demgegenüber, einei

Flüssigkeitskanal verengt oder erweitert; alle bekann- Schlingertank der eingangs genannten Gattung zi

ten Vorschläge jur Frequenzregelung sind auf dieses 55 schaffen, bei dem Eigendämpfung und Eigenfrequen;

Prinzip zurückfUhrbar. in weiten Grenzen weitgehend unabhängig vonein So ist es schon bekannt (deutsche Patentschrift ander regelbar sind.

1153 283), den Querschnitt durch zwei dachförmig Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung be

angeordnete Platten von veränderlicher Giebelhöhe einem Schlingertank der eingangs genannten Art ein

zu verengen. Diese Anlage hat wenig Frequenzwir- fio mal vor, daß eine zweite Regelklappe oder ein zweite

kung bei sehr hoher Dämpfungsbeeinflussung, wie Rcgelschieber in Form einer durchbrochenen Klapp

dies neuerlich durch Untersuchung dreieckförmiger zur Einstellung der Tankeigendämpfung sowohl ir

Verengungen nachgewiesen wurde (V ο 1 ρ i c h : Reglerkanal als auch im Umlaufkanal bzw. in dei

»Neue Untersuchungen über Schlingertank-An- Umlaufkanälen vorgesehen ist. Als zweite Lösun

lagen«, J. S. T. G., Vol. 62, Hamburg, S. 205 bis 227, 65 wird vorgeschlagen, daß eine zweite Regelklappe ode

1968). ein zweiter Regelschieber in Form einer durchkröche

Man hat uueh schon versucht (deutsche Auslege- nsn Platte zur Einstellung der Tankeigendämpfung i

schrill 1262812), die Decke des Flüssigkeitskanuls, dem Kunalsystem für den Lufttransport vorgesehe

ist. Auf Grund dieser Ausbildung kann die Eigenfrequenz in weiten Grenzen, vorzugsweise von 40 bis 100% geändert werden, ohne daß die Eigendämpfung ms Extreme wächst (unter einer guten Frequenzregelung ist eine solche zu verstehen, bei der die Dämpfung s.ch etwa um denselben Prozentsatz verändert wie die Frequenz); durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann aber auch die Eigendämpfung in weiten Grenzen, vorzugsweise um mehrere lOO°/o und in Extremfällen sogar bis zu 500% verändert werden, ohne daß die Eigenfrequenz wesentlich, z. B. mehr als 1 bis 6%_; beeinflußt wird.

Erfindungsgemäß ist es also möglich, zunächst die Frequenz durch den Frequenzregler abzustimmen und danach die Dämpfung optimal einzustellen, ohne daß es die mit der Dämpferverstellung verbundene Frequenzänderung erfordern würde, nach der Dämpfungseinsteliung eine Korrketur der Frec^ienz mittels des Frequenzreglers vorzunehmen. Die Erfindung schafft also eine leicht zu handhabende, schnell ver- ao stellbare Regelvorrichtung für die Eigenfrequenz und die Eigendämpfung eines Schiffes, wobei die obere und die untere Grenze der Frequenz- und der Dämpfungsregelung durch die Erfordernisse bestimmt werden, die durch die extremen Beladungszustände des Schiffes im Dienst gegeben sind. Die erfindungsgemäße Ausbildung erfüllt dabei die wichtige Forderung, daß die Verstellung schnell vorgenommen werden kann, wodurch ein gefühlsmäßiges oder instrumentenkontrolliertes Nachstellen ausgehend von den Standardeinstellungen möglich ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform stellt in an sich bekannter Weise der Reglerkanal und der Umlaufkanal bzw. die Umlaufkanäle in baulicher Hinsicht e.ne Einheit dar, innerhalb der sie durch ein Querschott oder durch Querschotten voneinander getrennt sind. Diese Ausführungsform weist herstellungstechnische Vorteile auf.

Eine weitere Ausfuhrungsform sieht vor, daß in an sich bekannter Weise die Ein- und Austritte des Reglerkanals und des Umlaufkanals oder der Umlaufkanäle tiefer liegen als der Flüssigkeitsspiegel in den Seitentanks. Die Anordnung kann aber auch so sein, daß der Reglerkanal übet dem Umlaufkanal angeordnet ist und der Höhe nach über den Flüssigkeits- spiegel in den Seitentanks hinausgeht, so daß sich im Reglerkanal eine freie Flüssigkeitsoberfläche bildet, während der Umlaufkanal voll untergetaucht bleibt.

Eine weitere Ausführungsform ist so ausgebildet, diiß der Reglerkanal und der Umlaufkanal bzw. der Reglerkanal und die Umlaufkanäle nebeneinander liegen und der Höhe nach über den Flüssigkeitsspiegel in den Seitentanks hinausgehen, so daß die Flüssigkeit in allen Flüssigkeitskanälen eine freie Oberfläche bildet.

Die Länge des Umlaufkanals oder der Umlaufkanäle ist vorzugsweise größer als die Länge des Reglerkanals, so daß seine bzw. ihre Austritte in die Seitentanks hineinragen.

Die durchbrochen Platte ist vorteilhafterweise kammartig, rostartig oder lochplattcnartig ausgebildet.

Eine weitere besonders zweckmäßige Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß der Umlaufkanal bzw. die Umlaufkanäle vom unter dem Flüs- sigkcitsspiegcl liegenden Typ mit gleichbleibendem Kanalquerschiiilt sind und der Reglerkannl in an sich bckiinnlci WlJm die Form eines Zwisdieiitiinks hat, der zwischen den beiden Innenwänden der Seitentanks angeordnet und mit den Seitentank durch je eine öffnung verbunden ist, dem das Frequenzregelorgan derart zugeordnet ist, daß in jeder ötfnung eine Frequenzreglerklappe oder ein Frequenzreglcrschieber angeordnet ist. Dabei kann der als Reglerkanal benutzte Zwischentank vorzugsweise ir Schiffslängsrichtung durch eine oder mehrere Längsschotten unterteilt sein, die ebenfalls mit je einer Querdurchflußöffnung versehen sind, wobei zumindest in einer von diesen öffnungen eine Frequenzreglerklappe oder ein Frequcnzreglerschicber angeordnet ist. Der Zwischentarnk. ist in an sich bekannter Weise vorzugsweise vollkommen mit Flüssigkeit gefüllt, wodurch sein Flüssigkeitsspiegel höher liegt als der Flüssigkeitsspiegel in den Seitentanks. Bei einer bekannten Stabilisiervngseinrichtung für Schwimmkörper (deutsche Auslegeschrift 1 268 998) sind zwischen den verschiedenen Tankteüen öffnungen mit Schiebetüren vorgesehen. Durch Betätigen dies ;r Schiebertüren wird jedoch lediglich der Durchfluß quer durch den Tank gedrosselt. Bei der bekannten Vorrichtung sind hingegen die zusätzlichen parallelgeschalteten Umlaufkanäle gemäß der Erfindung, die die beiden Seitentanks miteinander verbinden, nicht vorgesehen. Eine echte Frequenzregelung, d. h. eine die Dämpfung nur unwesentlich beeinflussende Frequenzregelung ist mit der bekannten Stabilisierungseinrichtung nicht möglich.

Die vorgenannten Ausführungsformen lassen sich besonders vorteilhaft bei Großtankern anwenden, indem die Ladetanks eines Teiles des Schiffes als Schlingertank herangezogen werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der als Drehklappe ausgebildete Frequenzreglei und der Dämpfungsregler auf einer gemeinsamen Drehachse so montiert, daß die beiden Ebenen, in der die Frequenzklappe und die Dämpferklappe liegen, miteinander einen Winkel von 9(T bilden. Da der erfindungsgemäße Schlingertank einen großen Regelbereich der Frequenz und Dämpfung aufweist, genügt es, wenn er zusammen mit einem oder mehreren anderen, nicht regelbaren Schlingertanks an Bord eines Schiffes oder schwimmenden Körpers eingebaut ist und die Regelung der Gesamtwirkung aller Tanks zusammen nur durch den einen regelbar ausgeführten Schlingertank besorgt ist.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt eines die im wesentlichen unabhängige Frequenz- und Dämpfungsregelung gestattenden Schlingertanks gemäß der Erfindung,

Fig.2 einen schematischen Querschnitt des Gegenstandes der Fig. 1,

Fig. 3 und 4 schematische Querschnitte weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dämpfungsreglers,

Fig. 5 a einen schematischen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schlingertanks,

Fig. 5 b einen schematischen Querschnitt des Gegenstandes der F i g. 5 a,

Fig. 6a den schematischen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform eines crfindiingsgemäßen Schlingertanks,

Fig. 6 b eine schemntisdiL¹ Draufsicht des Gegenstandes (ItM F'ig ti 1

Fig. 7a einen schematischen Querschnitt einer Dämpfungsregelung wird durch die quer durch den

weiteren Ausführungsform eines crfindungsgemäßen ganzen Kanal 14 gehende Dämpfungsklappc bewirkt,

Schlingertanks, deren Strömungswiderstand bei gleichen Schließgra-

Fig.7b den gleichen Querschnitt wie Fig.7a, den gleich bleibt, deren hydrodynamische Masse aber

jedoch mit um 90 verstellter Dämpfungs- und Fre- 5 dabei herabgesetzt wird. Zum Begriff der hydrodyna-

quenzklappe, und mischen Masse wird folgendes ausgeführt: In der

F i g 7 c einen schematischen Längsschnitt des Ge- Schiffbautechnik wird zur Berücksichtigung des

genstandcs der F i g. 7 b. Widerstandes, den ein in einer Flüssigkeit beschleu-

Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Schlingertank nigter Körper erfährt, diesem eine fiktive Masse zuumfaßt die Sci(entanksl,2, die durch einenVerbin- io geordnet, die dadurch definiert ist, daß sie bei dungskanal 14 am unteren Ende flüssigkeitsmäßig in Schwingungen außerhalb der Flüssigkeit mit der-Verbindung stehen. Am oberen Ende ist ein Luft- selben Amplitude, die der in der Flüssigkeit schwinvcrbindungskanal 13 vorgesehen. gende Gegenstand ausführt, dieselbe kinetische Ener-

Die Scitentanks 1,2 sind so weit gefüllt, daß sich gie besitzt wie die tatsächliche Strömung, die infolge

die Flüssigkeitsspiegel 11,12 über dem Niveau des 15 des schwingenden Gegenstandes in der umgebenden

Verbindungskanals 14 befinden. Flüssigkeit vorliegt. Die so definierte hydrodynami-

Der Flüssigkeitskanal 14 ist nach F i g. 1 und 2 sehe Masse vergrößert die scheinbare Masse des durch eine längs verlaufende Zwischenwand 3 in zwei schwingenden Systems und muß bei Schwingungs-Teile geteilt. Einer dieser beiden Teile, der Regler- bcrechnungen berücksichtigt werden. Je größer der kanal 4. nimmt einen Schieber 7 auf. Der andere Teil ao Widerstand eines in einer Flüssigkeit bewegten Körstellt den Umlaufkanal 6 dar. Quer durch den ganzen pers ist, um so größer ist auch seine hydrodynamische Kanal 14 ist eine zweite Regelklappe 8 zur Einstel- Masse.

lung der Tankeigendämpfung angeordnet. Wenn man Der Dämpfungsregler als durchbrochene Platte

den Schieber 7 im Rcglerkanal auf einen gewissen kann als Post 15 (Fig.2), Kamm 16 (Fig. 3) oder

Schlicßgrad einstellt, so wird der Widerstandsbeiwert as Lochplalte 17 (Fig.4) ausgebildet sein, derart, daß

im Rcglerkanal pro Meter Kanalbreite gegenüber bei Verstellung sein Störungswiderstand erhallen

dem entsprechenden Beiwert im Umlaufkanal ver- bleibt, seine hydrodynamische Masse jedoch herab-

gröLWrt. gesetzt wird. Da die Schieberausbildung eine höhere

Da im Kanal 14 viel höhere Strömungsgeschwin- hydrodynamische Masse hat als die Klappenausbildigkeiten herrschen als in den Seitentanks 1, 2, wird 3° dung solcher Platten, werden für die Dämpfungsregedk· (icsamttriigheit des Schlingertanks hauptsächlich lung Klappen gegenüber Schiebern bevorzugt. Schievom Querschnitt- des Kanals 14 bestimmt, so daß die ber werden insbesondere dann verwendet, wenn die Vergrößerung der Trägheit im Kanal auf die oben Einzelstreifen der kammartig ausgebildeten Schieberbeschriebene Weise ganz erhebliche Frequenzände- platten 16 mit ihren Achsen parallel zur Versteilrichrungen mit sich bringt. Wenn man z. B. den Kanal er- 35 lung des Schiebers liegen.

findungsgcmäß so teilt, daß der Rcglerkanal ^a * und Es ist möglich, Dämpfungsregler anstatt in den

der Umlaufkanal < 1 der gesamten Kanalbreite ein- Flüssigkeitskanal in den Luftkanal einzubauen. Die

nimmt, so wird die kinetische Energie und damit die Wirkung ist vergleichbar. Die lokale Höhe des Ka-

Träghcit des Gesamtsystems auf das Vierfache er- nals 14 an der Stelle, an der der Dämpfungsregler 8

höht, wenn der Schieber 7 geschlossen wird. Dies be- 40 angeordnet ist. ist mit h, die Breite eines Plattenstrei-

deutet größenordnungsmäßig eine beinahe 100°/oige fens des Dämpfungsreglers mit h_ST bezeichnet.

Änderung der Eigenfrequenz. Der Dämpfer wird so ausgebildet, daß die durch

Mit Hilfe des Schiebers 7 im Reglerkanal 4 kön- ihn verursachte Frequenzdifferenz nicht mehr als nen also alle Zwischenwerte der Tankfrequenz mit 1 · 0, höchstens 6 ·. 0 der ursprünglichen Frequenz Reglcrstellungen zwischen offenem und geschlosse- 45 ausmacht. Dies kann durch geeignete Wahl der Annem Schieber stufenlos eingestellt werden. Dabei ver- zahl der in einer Plattenebene befindlichen FL ten· ursacht der Widerstand des Schiebers 7 nicht nur streifen erreicht werden. Werden die Streifen bei Aneinen Energicverlust. sondern im Gegenteil in erster Ordnung von nur einer Dämpferklappe 15 so klein Linie eine Änderung der Frequenz. Natürlich übt der daß sie festigkeitsmäßig zu schwach wären, schlag. Strömungswiderstand des Schiebers 7 auch eine ge- 50 die Erfindung vor, mehrere Dämpferklappen mi wisse Wirkung auf die Dämpfung aus. Diese Wirkung schwächerer individueller Wirkung hintereinander wird aber unvergleichlich kleiner sein als bei nicht zuschalten, die durch einen gemeinsamen Verstell unterteiltem Kanal und durchgehendem Schieber. Es mechanismus betätigt werden,
kommt also darauf an. daß der Schieber nur einen Analoge Überlegungen gelten für den kammartigei Teil des Kanals einnimmt, und zwar gerade jenen 55 Schieber 16 nach F i g. 3 und die Lochklappe 17 nacl Teil, in dem die Geschwindigkeit gegenüber der mitt- F i g. 4.

leren Durchströmwigsgeschwindigkeit bei Reglerstel- Das Regelsystem läßt sich nicht nur im Zusam

lung des Schiebers erheblich gesenkt ist. Mit der Ge- menhang mit U-Tanks verwenden, sondern mit be

scliw indigkeitsabnahme geht aber die Dämpfung qua- sonderem Vorteil auch bei Schlingertanks mit freie

dralisch zurück. 60 Kanaloberfläche gemäß Fig. 5 a und 5 b. Der siel

Die Eigendämpfung wird zwar durch den Schieber vertikal erstreckende Kanal 18 ist durch eine hori

in begrenztem Umfang je nach Frequenzeinstellung zontale Platte 19 in einen oberen und einen untere

geändert: sie bleibt jedoch immer zwischen den bei- Teil 20,21 unterteilt. Der obere Teil 20 ist nach wi

den Grenzen, die sich bei offenem und bei geschlos- vor ein Kanal mit freier Oberfläche, während de

senem Reglerkanal ergeben. 65 untere Teil 21 praktisch den Kanal eines U-Tank

Die vorstehend beschriebene Frequenzregelung bildet. Der Reglerkanal ist der obere Kanalieil 20, i

wird zusammen mit einer weitgehend frequenz- dem der Frequenzregler9 angeordnet ist.

unabhängigen Diimpfungsregelung verwendet. Die Der Dämpfungsregler 10 erstreckt sich sowohl übe

den Reglerkanal 20 als auch über den unteren, ge- sie die Dämpfung im Umlaufkanal, der ja in diesem deckten Umlaufkanal 21. Der besondere Vorteil die- Fall offen bleibt, nicht beeinflußt wird. Wird die scr Ausführung liegt darin, daß bei offener Frequenz- Frequenzklappc 32 jedoch geöffnet (F i g. 7 b und klappe 9 der Tank als Tank mit freier Oberfläche 7 c), d. h. ist sie auf die höchste Frequenz eingestellt, arbeilet, wobei er bereits eine mittlere Eigendämp- 5 so wird der Dämpfer durch dieselbe Wellendrehung, fiing hat. 'rV^nn die Frequenzklappc 9 geschlossen die zum Offnen der Frequenzklappc nötig ist, in die wird, arbeitet der Tank wie ein reiner U-Tank, dessen Lage maximaler Wirksamkeit gebracht. Diese Lö-Eigcndämpfung relativ kleiner ist als die Eiipendämp- sung erlaubt zwar keine Optimaleinstcllung für die fung eines Tanks mit freier Oberfläche von gleicher Dämpfung, sichert jedoch, daß die Dämpfung bei Frequenz. Mil dem Schließen der Frequcnzklappe 9 to keiner Frequenzeinstellung von vernünftigen, mitthat man aber die Frequenz gesenkt und den Durch- leren Werten abweicht.

flußquerschnitt verengt, was z. B. beim U-Tank zur Bei der Anordnung von Schlingertanks tauchen

Erhöhung der Eigendämpfung führt. Die Änderung häufig Probleme auf, wenn das Ballast-Metazcntrum

des Tanktyps vom Tank mit freier Oberfläche zum in extremem Maße höher ist als die Melazcntren, die

U-Tank hat aber die entgegengesetzte Wirkung, so 15 sich in bcladcncm oder in halbbeladenem Zustand

daß in einem solchen Tank die Eigendämpfungen bei ergeben können. Dies ist z. B. oft bei Containcrschif-

offener und bei geschlossener Frequenzklappe nur fen der Fall. Wctin man bei einem solchen Schiff den

wenig verschieden sind und es bei geeigneten Bau- Schlingertank so benutzt, daß er im Ballastzustand

Verhältnissen sogar erreicht werden kann, daß die gute Rollreduktionswertc, d. h zwischen 65°/o und

Eigendämpfung durch die Frequenzklappc 9 über- ao 80°/n ergibt, so hat der Schlingertank erfahrungs-

haupt nicht beeinflußt wird. Damit hat man also gemäß bereits eine freie Oberfläche, die bei beladc-

cinen Tanktyp, bei dem nicht nur die Dämpferklappe nen Fahrten die an sich schon kleinere metazentri-

10 praktisch frei von Wirkungen auf die Frequenz sehe Höhe hinsichtlich der statischen Stabilität un-

ist, sondern auch die Frcquenzklappe 9 keine Wir- zulässig senkt oder überhaupt aufhebt. In solchen

kungen auf die Dämpfung ausübt. Dadurch werden 25 Fällen pflegt man zwei Schlingertanks anzuordnen

die Wirkungen der beiden Regelelement in jeder Bei Ballastfahrt mit sehr hohem Metazenlrum sind

Hinsicht v· ncinander unabhängig. dann beide Schlingertanks in Betrieb, bei beladenei

Bei Großtankern benutzt man häufig die Lade- Fahrt mit kleineren Metazcntren nur der eine,

tanks eines Schiffsteils als Schlingertank. Die'oben In solchen Fällen wird einer der Schlingcrlanki

angegebenen Prinzipien können auch hierbei beson- 30 entsprechend den oben angegebenen Prinzipien füi

ders vorteilhaft angewandt werden. Die Fig.6a und die Dämpfungs- und Frequenzregelung für die Ge-

6 b zeigen einen Tank mit zwei Längsschotten als gebenheiten des halbbcladcnen· bis vollbcladcncr

Innenwände 25, welche mit Verbindungsöffnungen Schiffes ausgebildet, während ferner, damit die Sla-

26 versehen sind, die durch Klappen 30 oder Schie- bilisierungsbedingungen im Ballastzustand crfülli

bcr stufenweise geschlossen werdrn können. Durch 35 werden können, ein zweiter, nichtregelbarer Tank

diese öffnungen 26 kann die Flüssigkeit, die hier aus der sonst als gewöhnlicher Ballasttank benutzt wird

der Ladungsflüssigkeit besteht, durch den mittleren im Schiff eingebaut wird. Dieser Tank wird für eine

Tank hindurch von einem Scitentank in den anderen Frequenz ausgelegt, die noch etwas höher ist als dk

fließen. Außerdem sind die zwei Seitentanks aber höchste bei Ballastfahrt notwendige Tankfrequenz

noch durch einen oder mehrere Umlaufkanaäle 27 40 und durch entsprechende widerstandserhöhende Ein-

mit gleichbleibendem Kanalquerschnitt und einen bauten erhält er eine mittlere Eigendämpfung. Be

oder mehrere Luftkanäle 28 miteinander verbunden. Ballastfahrt wird dieser Tank als Schlingertank mit-

Bei teilweisem oder vollständigem Schließen der in benutzt. Der andere, für die beladene Fahrt ent-

den Längsschotten vorgesehenen öffnungen 26 wird worfene Tank bleibt dabei ebenfalls in Betrieb. Bc;

die Flüssigkeit gezwungen, teilweise oder ganz durch 45 dieser Lösung haben aber beide Schlingertanks ver-

die Kanäle 27, die hier also die Rolle des Umlauf- schiedene Eigenfrequenzen. Die Gesamtwirkung die-

kanals spielen, zu fließen, wodurch die Frequenz bei ser beiden Tanks mit verschiedenen Eigenfrequenzen

kleinster ungewollter Dämpfungszunahme gesenkt kann man sich so vorstellen, daß bei einer gewissen

wird. Durch Verbindung der beiden Seitentanks Rollfrequenz des Schiffes beide Tanks mit vcrschie·

durch einen Luftkanal 28 wird der Luftraum 29 im 50 denen Phasen schwingen. Die Komponenten dieser

mittleren Tankteil vollkommen eingeschlossen, so daß Momente von 0° Phase (Kosinus- odc. Blindkompo-

die Flüssigkeit in diesem Mitteltank ihr mittleres nenten) addieren sich, ebenso wie die Momcnten-

Niveau beim Arbeiten des Schlingertanks nicht komponenten von 90 ' Phase (Sinus- oder Tileungs-

ändert. d. h. daß der Zwischentank 33 lediglich als komponenten) skalar und bilden ein neues lesnltie-

Reglerkanal wirkt. Deshalb kann man, ohne den 55 rendes Moment mit einer neuen Pha«,e zur Schiffs-

Schlingereffekt zu beeinträchtigen, den mittleren bewegung. Die scheinbare gemeinsame Eigenfrequenz

Tank einschließlich des in F i g. 6 gezeigten Luft- beider Tanks zusammen ergibt sich aus" jener Fre-

raumes 29 vollständig füllen, so daß vom Lade- quenz, bei der die Summe der Blindkomponcnter

volumen durch die Anordnung des Schlingertanks gleich Null wird. Da die Größe des resultierenden

nur die Lufträume in den beiden Seitentanks ver- 60 Moments und des resultierenden Phasenwinkels sich

lorengehen. Die Platte zur Tankeigendämpfung wird auch dann ändert, wenn die Eigenfrequenz nur von

im Luftkanal 28 angebracht. einem der Schlingertanks geändert wird, kann die

Gemäß den F i g. 7 a bis 7 c sind eint: Dämpfer- Eigenfrequenz des Gesamtsystems und innerhalb ge-

klappe 31 und eine Frequenzklappe 32 auf ein und wisser Grenzen auch seine resultierende Dämpfung

derselben Verstellwelle angeordnet, und zwar in 65 durch Regelung nur eines der Schlingertanks erreicht

senkrecht zueinanderliegenden Ebenen (F i g. 7 c). Bei werden. Die Regelung dieser resultierenden Stabili-

geschlossener Frequenzklappe 32 (F i g. 7 a) liegt die sierungswirkung durch nur einen der beiden Tanks

Dämpferklappe 31 in ihrer Null-Lage so, daß durch ist natürlich an engere Grenzen gebunden als der

Regelbereich eines einzigen regelbaren Tanks allein. Der begrenzte Regelbereich für den Ballast/ustand bedeutet jedoch keinen Nachteil für die Regelung, da erfahrungsgemäß bei Schiffen, bei denen diese Probleme bestehen, die möglichen metazentrischen Höhen uwil damit auch die möglichen Rollfrequenzen des Schiffes nur begrenzt veränderlich sind, derart, daß bei diesen Schiffen auch kein größerer Regelbereich für den Hallastzustand notwendig ist.

Bei normalen Schiffen, deren kleinste und höchste metazentrische Höhe sich höchstens wie I : 2,2 verhalten, kommt man mit einem einzigen regelbaren Schlingertank gemäß der Erfindung aus Die Doppcltank-Methode braucht also nur angewandt zu werden, wenn im Sonderfall die metazentrische Höhe im Ballast/ustand die höchste metazentrisdie Höhe im beladenen Zustand z. B. um das .Wache oder mehr übertrifft. Die Doppeltank-Methode mit einem regelbaren und einem nichtregelbaren Tank ist z. B. mit Vorteil bei einem Schiffstyp anwendbar, dessen meta- ao zentrische Höhe im beladenen Zustand 1,10 m, im Ballast/ustand jedoch 5,50 m beträgt.

!•in besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die schnelle und stufenlose Regelbarkeit des Schlingertanks gemäß der Erfindung es erlaubt, den Schlingertank ohne genaue Kenntnis der metazentrischen Höhe des Schiffes durch Probieren einzustellen. Dadurch werden umständliche und häufig gar nicht durchführbare Rechnungen vermieden. Dabei kann sich der Kapitän auf seine gefühlsmäßige Beurteilung der Stärke des Rollens oder auf die Beobachtung eines Neigungsanzeigers verlassen. Dies schließt natürlich gewisse Ungenauigkeiten ein, insbesondere, weil die an Bord üblicherweise installierten Neigungsanzeiger nicht den wahren, sondern den scheinbaren Horizont angeben. Eine optimale Einstellung ist dann gefunden, wenn die Tankflüssigkeit mit den Schiffsbewegungen genau in Resonanz liegt, d. h. wenn die Flüssigkeit der Schiffsrollbewegung um eine Viertelperiode nacheilt.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Passiver Schlingertank zur Tilgung periodischer, durch Seegang erregter Bewegungen eines schwimmenden Körpers, insbesondere der Rollbewegungen eines Schiffes, bestehend aus zwei teilweise gefüllten Seitentanks, welche durch Kanäle zum Überströmen der in den Tanks enthaltenen Flüssigkeit und der darüber befindlichen Luft bei Bewegungen des Tanks verbunden sind, wcbei das Kaiialsystem für den Flüssigkeitstransport einen Reglerkanal mit einem als Schieber oder als Drehklappe ausgebildeten Frequenz-Regelorgan in Form einer vollen Platte und zumindest einen parallelgeschalteten Umlaufkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Regelklappe oder ein zweiter Regelschieber in Form einer druchbrochenen Platte (8,15,16,17,10,31) zur Einstellung der Tankeigendämpfung sowohl im Reglerkanal (4) als auch im Umlaufkanal bzw. in den Umlaufkanäien (6, 21, 22, 27) vorgesehen ist.

2. Passiver Schlingertank zur Tilgung periodischer, durch Seegang erregter Bewegungen eines schwimmenden Körpers, insbesondere der Rollbewegungen eines Schiffes, bestehend aus zwei teilweise gefüllten Seitentanks, weiche durch Kanäle zum Überströmen der in den Tanks enthaltenen Flüssigkeit und der darüber befindlichen Luft bei Bewegungen des Tanks verbunden sind, wobei das Kanalsystcm für den Flüssigkeilstransport einen Reglcrkanal mit einem als Schieber oder als Drehklappe ausgebildeten Frequenz-Reglerorgan in Form einer vollen Platte und zumindest einen parallelgeschaltetcn Umlaufkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Regelklappe oder ein zweiter Regelschieber in Form einer durchbrochenen Platte zur Einstellung der Tankeigendämpfung in dem Kanalsystem (13.28) für den Lufttransport vorgesehen ist

3. Schlingertank nach Anspruch 1 oder 2, ci;idtirch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Reglerkanal (4) und der Umlaufkanal (6) bzw. die Umlaufkanäle in baulicher Hinsieht eine Einheit darstellen, innerhalb der sie durch ein Querschott (3) oder durch Querschotten voneinander getrennt sind.

4. Schlingertank nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Ein- und Austritte des Reglerkanals (4) und de^ Umlaufkanals (6) oder der Umlaufkanäle tiefer liegen als der Flüssigkeitsspiegel (II, 12) in den Seitentanks (1,2).

5. Schlingertank nach Anspruch I oder I und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reglerkanal (20) über dem Umlaufkanal (21) angeordnet ist und der Höhe nach über den Flüssigkeitsspiegel in den Seitentanks hinausgeht, so daß sich im Reglerkanal (20) eine freie Flüssigkeitsoberfläche bildet, während der Umlaufkanal (21) voll untergetaucht bleibt.

6. Schlingertank nach Anspruch 1 oder 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ^D.eglerkanal und der Umlaufkanal bzw. der Reglerkanal und die Umlaufkanäle nebeneinander liegen und der Höhe nach über den Flüssigkeitsspiegel in den Seiientanks hinausgehen, so daß die Flüssigkeit in allen Flüssigkeitskanälen eine freie Oberfläche bildet.

7. Schlingertank nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Umlaufkanals .oder der Umlaufkanäle größer ist als die Länge des Reglcrkanals, so daß seine bzw. ihre Austritte in dir Seitentanks hineinragen (Fig. 7).

8. Schlingertank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durchbrochene Platte (8, 10, 31) kammartig (16), netzartig, rostartig (15) oder lochplattenanig (17) ausgebildet ist.

9. Schlingertank nach einem der Ansprüche 1, 2. 3, 4. 7 oder 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufkanal bzw. die Umlaufkanäle (27) vom unter dem Flüssigkeitsspiegel liegenden Typ mit gleichbleibendem Kanalquerschntt sind und der Reglerkanal in an sich bekannter Weise die Form eines Zwischen tanks (33) hat, der zwischen den beiden Innenwänden (25) der Seitentanks angeordnet und mit den Seitentanks durch je eine öffnung (26) verbunden ist, denen das Frequenzregelorgan derart zugeordnet ist, daß in jeder öffnung (26) eine Frequenzreglerklappe (30) oder ein Frequenzregelschieber angeordnet ist (Fig. 8a, b).

10. Schlingertank nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der als Reglerkanal benutzte

Zwischentank in der Schifflängsrichtung durch ein oder mehrere Längsschotlen unterteilt ist, die ebenfalls mit je einer Querdurchflußöffnung versehen sind, wobei zumindest in einer von diesen öffnungen eine Frequenzreglerklaj^pe oder ein Frequenzreglerschieber angeordnet ist.

11. Schlingertank nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischentank (33) in an ■ich bekannter Weise vollkommen mit Flüssigkeit

iefüllt ist, wodurch sein Flüssigkeitsspiegel höher egt als der Flüssigkeitsspiegel in den Seitentanks.

12. Schlingertank nach Anspruch 1 oder nach luf Anspruch 1 bezogenen Ansprüchen, dadurch tekennzeichnet, daß der als Drehklappe ausgeildete Frequcnzrcgler (32) und der Dämpfungslegier (31) auf einer gemeinsamen Drehachse so

montiert sind, daß die beulen Ebenen, in denen die Frequenzklappe und die Dämpfcrklappe liegen, miteinander einen Winki-1 von 90° bilden (Fig. 9).

13. Schlingertank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daii er zusammen mit einem oder mehreren anderen, nicht regelbaren Schlingertanks an Bord eines Schiffes oder schwimmenden Körpers eingebaut ist und die Regelung der vekloriellcn Gesanitwirkung aller Tanks zusammen nur durch den einen regelbar ausgeführten Schlingertank besorgt ist, wobei der oder die nicht regelbaren Schlingertanks für eine. Eigenfrequenz ausgelegt sind, die über der für Ballastfahrt notwendigen Tankfrcqucnz liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen