DE1937956A1 - Ship stabilizer - Google Patents
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Description
EDUARD LORENZ · BERNHARD SEIDLER . MARGRIT SEIDLER DIPL. ING. HANS KARL GOSSEL . DR. JUR. LUD ER WITTEDUARD LORENZ · BERNHARD SEIDLER. MARGRIT SEIDLER DIPL. ING. HANS KARL GOSSEL. DR. JUR. LUD ER WITT
RECHTSANWÄLTELAWYERS
8 München 22, Widerimayerstraße 23 Telefon [0811] 297194/297834 Postscheck: Mönchen 170280 Bankkonto: Bayerische Vereinsbank Mönchen, Konto 6620)9 Ihr Zeichen Unser Zeichen 16072 L/I I/K8 Munich 22, Widerimayerstraße 23 Telephone [0811] 297194/297834 Postal check: Mönchen 170280 Bank account: Bayerische Vereinsbank Mönchen, Account 6620) 9 Your reference Our reference 16072 L / II / K
Tag 25. Juli 1969Day 25th July 1969
Flume Stabilization Systems, Inc., Hoboken/H.J. 07030/üSAFlume Stabilization Systems, Inc., Hoboken / H.J. 07030 / üSA
SchiffsstabilisatorShip stabilizer
Die Erfindung betrifft einen Schiffsstabilisator, bestehend im wesentlichen aus einer quer zur Schiffs-Längsachse beweglichen schwären Masse, die eine Rückstellkraft auf die Rollneigung des Schiffes ausübt.The invention relates to a ship stabilizer, consisting essentially made up of a black mass which is movable transversely to the longitudinal axis of the ship and which exerts a restoring force on the Causes the ship to roll.
Es sind bewegliehe Gewiclitsstabilisatoren bekannt,, die im wesentlichen aus einem auf einer 3ahn montierten Hagen bestehen, der ein beträchtliches Gewicht in Gestalt eines Massenblockes von 25 to Gewicht und mehr trägt. Diese auf Rädern gelagerte · Anordnung verschiebt sich entsprechend dem Rollen des Schiffes von einer Schiffsseite zur anderen. Neben den Wartungs- und Führungsproblemen wirft dieses bekannte System im allgemeinen ein ernsthaftes Problem hinsichtlich der Phaseneinhaltung auf, •dessen Lösung in einem bekannten Beispiel einen komplizierten Bremsmechanismus mit einer elektronischen, auf das Rollen an-There are movable weight stabilizers known, which im essentially consist of a rack mounted on a 3ahn, which has a considerable weight in the form of a mass block from 25 to weight and more. This arrangement, mounted on wheels, shifts according to the roll of the ship from one side of the ship to the other. In addition to the maintenance and management problems, this known system generally poses a serious problem with respect to phase compliance, • the solution of which in a known example is a complicated one Braking mechanism with an electronic
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sprechenden Bremsbetätigunaseinrichtung erfordert.requires speaking Bremsbetätigunaseinrichtung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schiffsstabilisator der eingangs genannten Art vorzuschlagen mit dem die vorstehend geschilderten iTachteils vermieden werden und dessen jeweilige Position aufgrund das Rollens des Schiffes gegenüber dar Bewegung des Schiffes selbst nacheilt. Diese Aufgabe wird dadurcr, gelost, daß die I'asse ira wesentlich zylindrische Gestalt besitzt und Hinrichtunren zur Verzögerung odar Dämpfung der -^Herbewegung der "lasse in einen vorbestimmten abstand beidseitig der SchiffsTLäncsachsn vorgesehen sind.The object of the present invention is to provide a ship stabilizer to propose the type mentioned at the beginning with which the aforementioned disadvantages are avoided and its respective position due to the rolling of the ship opposite to the movement of the ship itself lagging. This problem is solved in that the cup is essentially cylindrical Form and execution to delay or odar Damping the - ^ backward movement of the "lasse" at a predetermined distance are provided on both sides of the SchiffsTLäncsachsn.
Zvreckmäßigerwaisa rollt die Masse auf ainsr nach außanborcls ansteigenden "ahn al-. Dias l?.öt sich äaöurch erreichen, daß die Hasse auf einer Schiene geführt ist und auf einsr von dar 3ch.it fs-Längs achse nach außenbords zu ansteigenden Eahn läuft. Dies diant dazu, die kinetische Energie des Gewichtes bei der Uach-außen-Bewegung abzubauen. In einer bevorzugten Aus führung s form, bei der ein rJassivzylinder zur Anwendung cfelangt, ist innerhalb dar 3ahn. Flüssigkeit vorgesehen, die der Zylinder durchläuft und durch die während seiner Bewegung die Rollbewegung gedämpft und die kinetische Energie ciissipiert wird. :Zvreckgerewaisa rolls the crowd on ainsr to outskirts increasing "ahn al-. Dias can be reached through, that hatred is led on one rail and on one of dar 3ch.it fs-longitudinal axis outboard to ascending Eahn runs. This is related to the kinetic energy of the weight to reduce with the Uach-out-Movement. In a preferred Design in which a rJassive cylinder is used, is within the 3ahn. Liquid provided that the Cylinder passes through and through which during its movement the Rolling motion is dampened and the kinetic energy is dissipated. :
In einer weiteren Ausfuhrungsform besitzt der Zylinder eine hohle Gestaltung und enthält einen Flüssigiieitsicörper', der bis zu einem solchen :.Tiveau gefüllt ist, daß dadurch effektiv die Masse und infolge dessen auch Zeit und Amplitude der Hasssbewegung bestimmt ist. Wenn eine zusätzliche Energiedissipation erforderlich ist, können innerhalb des Hohlzylinders Teile eingeformt sein, die durch den Flüssigkeitskörper rotieren, um die Drehung und Verschiebung des Zylinders zu dämpfen.In a further embodiment the cylinder has a hollow design and includes a Flüssigiieitsicörper 'of the to such: is filled .Tiveau that characterized as a consequence, time and amplitude of the motion is determined Hass effective mass and. If additional energy dissipation is required, parts can be molded inside the hollow cylinder that rotate through the body of liquid in order to dampen the rotation and displacement of the cylinder.
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Tveitere Herkraale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprächen.Other herbal features of the present invention result from the subclaims.
ϊ-iachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eier vorliegenaen Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. PjS zeigen Fig. 1 eine schenatische Darstellung eines Sciiiffsquerschnittes in.it einem erfindungsgenäßen Schiffssfcabilisator, v/obei Schiff und Stabilisatorsysten sich in stabilisierteru Zustand befinden. Fia. 2-5 Darstellungen ε-hn,- lich der in Fig. 1, in denen Schiff uno Stabilisationssysteir. in unterschiedlichen ^iiasen dos P.cllzyklus dargestellt sind. Fig. 6 einen Querschnitt durch rJi:ien erfiniungsge-iäßen Schiffsstabilisator,. Fig. 7 einen Längsschnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6, Fig. 8 eine modifizierte; Ausfuhrungsfom '-iss erfinduncsgemäßen Stabilisators ähnlich der in Fig. 5 und Fig. 9 einen Längsschnitt l^ngs dar Linia 9-9 in Fig. c). An exemplary embodiment of the present invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. 1 shows a schematic representation of a ship's cross-section with a ship stabilizer according to the invention, with the ship and stabilizer systems in a stabilized state. Fig. 2-5 representations ε-hn, - Lich in Fig 1, in which ship uno Stabilisationssysteir.. are represented in different ^ iiasen dos P.cll cycle. 6 shows a cross section through Ji r:. Ia erfiniungsge-iäßen ship stabilizer ,. 7 shows a longitudinal section along the line 7-7 in FIG. 6; FIG. 8 shows a modified one; Embodiment of the stabilizer according to the invention, similar to that in FIG. 5 and FIG. 9, a longitudinal section along the line 9-9 in FIG. C ).
Die Figuren 1-5 zeilen oin "chiff 10, auf U2n ein er-' finäungscrenäCer Schiffsstabilisator 12 so angeordnet ist, daß er auf das Schiff stabilisierende . io~>3nte entgegen dessen Rollnsiguna ausübt. Der als sich bev/eaendes Gev;icht ausgebildete Stabilisator 12 kann - v/ie dargestellt - auf de~ Ilau^t- äzz'.z, aber auch in Doppelboden oder ^v.'ischendecks des Schiffes 10 angeordnet sein, v/ie es ?,aur" und Stabilitätscharakteristih des Schiffes erlauben.The figures 1-5 lines in "ship 10, on U2n a detailed ship stabilizer 12 is arranged in such a way that it exerts a stabilizing roll on the ship against its roll Stabilizer 12 can - as shown - be arranged on the floor, but also in double bottom or table decks of ship 10, which allow the ship's "aur" and stability characteristics .
Der Schiffsstabilisator 12 uitfaßt ein erschlossenes und llngsgestrecktes Gehäuse 14,dasou^r zur Schiffs-Längsachse verläuft und symmetrisch zur Schiffs-Lanasachse anceorinet C0 ist. Jrfindunc-sgei-äß besteht ά±3 bewegliche Ilasse aus einer.3 ^ abrollenden Zylinder 16, eier innerhalb des Gehäuses 14 so geführt ist, daß er entsprechend isr ?.olibev.reguncr cies Schiffes er. Σ3 TUarschiffs abrollen kann. Der Cylinder 16 ist so ausge- _i lägt, daß das Verhältnis seines I'.reisradius zur Syliaderrass2 ^ eina ivlinr.erverschiebxing vorbastinr;.tcri Ausmaßes ergibt, v/enn Jias Tchiff in seiner liganfrecuenz rollt. T7ie -.^siter unten noch ^u ^rlliutsrr. ist, ist ii. 3ahnfl~che, auf der der Zylin- «-.ϊ- lc abrollt, .iahe der Schi.-f3-Lung'sachse flach, xx.i~. zu:.iin-The ship stabilizer 12 includes an opened and elongated housing 14 which extends to the ship's longitudinal axis and is symmetrical to the ship's lana axis anceorinet C 0 . Jrfindunc-sgei-äß consists of ά ± 3 movable Ilasse from one. 3 ^ rolling cylinder 16, egg is guided within the housing 14 so that it isr? .Olibev accordingly. r eguncr cies ship he. Σ3 TUar ship can unload. The cylinder 16 is laid out in such a way that the ratio of its circle radius to the Syliaderrass2 ^ gives a linear displacement before bastinr; .tcri extent before Jias Tchiff rolls in his league frequency. T7ie-. ^ Siter below still ^ u ^ rlliutsrr. is is ii. 3-tooth surface on which the cylinder- «-.ϊ- lc rolls, .iahe the ski-f3-lung axis flat, xx.i ~. to: .iin-
- ά - ά
dest in der ilähe der äußeren Enden des Gehäuses 14 nach außen zu ansteigend. Innerhalb des Gehäuses 14 sind Einrichtungen vorgesehen, die eine Dämpfung der Rollbewegung des Zylinders 16 oder eine Dissipation seiner kinetischen Energie bewirken. Der von dem Zylinder zurückgelegte Weg in querschixfs Richtung, der .Kreisradius des Zylinders 16 und die Intensität der Dämpfung", die auf den Zylinder 16 während jedes Schiffsrollsyklus wirkt, sollen in einem solchen Verhältnis zueinander stehen, daß die Masse im allgemeinen die in den Figuren 2 bis 5 dargestellten Positionen während der stetigen Rollbewegung des Schiffes einnimmt. Insbesondere sollte die Zylinderposition etwa 90° gegenüber der Rollbewegung des Schiffes nacheilend phasenverschoben sein. Das bedeutet, daß sich der Zylinder 16 in oder nahe der Mittschiffsachse befinden seil, wenn das Schiff selbst seine maximale Rollneigung aufweist. Andererseits sollte sich der Zylinder 16 in der I\ähe der Stirnwand des Systems befinden und ein der Rolltendenz entgegengesetzt gerichtetes »foment ausüben, wenn das Schiff annähernd horizontal liegt und sich mit maximaler Rollgeschv/indigkeit bewegt.at least in the vicinity of the outer ends of the housing 14 rising to the outside. Devices are provided within the housing 14 which dampen the rolling movement of the cylinder 16 or dissipate its kinetic energy. The distance covered by the cylinder in the transverse direction, the "circle radius of the cylinder 16 and the intensity of the damping" acting on the cylinder 16 during each ship roll cycle should be in such a relationship that the mass is generally that in the figures 2 to 5 assumes positions during the steady roll movement of the ship. In particular, the cylinder position should be about 90 ° lagging out of phase with the roll movement of the ship. This means that the cylinder 16 is in or near the midship axis when the ship is itself On the other hand, the cylinder 16 should be close to the front wall of the system and exert a moment opposite to the tendency to roll when the ship is approximately horizontal and moving at maximum roll speed.
Gemäß der Darstellung in den Figuren 6 und 7 laufen beiseits einer verstärkten Führungsschiene 22, die sich quer zur Schiffs-Längsrichtung im Gehäuse 14 erstreckt. Die Führungsschiene 22 hält die Rollbewegung des Zylinders 16 in einer Querebene zürn Schiff auf recht, ungeachtet von Stampf-, Gieroder sonstigen Bewegungen des Schiffskörpers. Ss versteht sich, daß der Zylinder 16 eine große Anzahl geeigneter Konfigurationen erhalten kann, um die erwünschten Systernparameter einzuhalten , und daß die hier beschriebene Konfiguration lediglich beispielsweise ist. As shown in Figures 6 and 7 run to one side a reinforced guide rail 22, which extends transversely to The longitudinal direction of the ship in the housing 14 extends. The guide rail 22 keeps the rolling movement of the cylinder 16 in a Transverse plane to keep the ship upright, regardless of stomping, yawing or other movements of the hull. It will be understood that the cylinder 16 can have a wide variety of suitable configurations can be obtained in order to maintain the desired system parameters and that the configuration described here is only exemplary.
Der Zylinder 16 rollt auf der Dahnfläche des Gehäuses 14, die nach außenbords mit einem TTinkel von angenähert 5-10 ansteigt. Die .«Stirnwände 24 des Gehäuses 14 müssen genügend verstärkt sein, um unerwünschten Stoßen durch den Zylinder 16 standzuhalten. Um die hierbei eventuell auftreten-The cylinder 16 rolls on the tooth surface of the housing 14, pointing outboard at an angle of approximately 5-10 increases. The end walls 24 of the housing 14 must be sufficient be reinforced to withstand unwanted bumps from the cylinder 16. In order to avoid the
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den Stoßkräfte zu verringern, ist als geeigneter Energieabsor-reducing the impact forces is a suitable energy absorber
ber eine federbelastete Pufferplatte 26 vorgesehen.Provided via a spring-loaded buffer plate 26.
Um die Rollbewegung des Zylinders 16 zu dämpfen und je Rollzyklus einen Restdämpfungsverlust zu erzeugen, der gewohnlich für Schiffe mit langer Rollperiode, die zwanzig Sekunden übersteigt erforderlich ist, ist das Gehäuse 14 teilweise mit Flüssigkeit 28 gefüllt, durch die der Zylinder 16 entsprechend der Rollbewegung des Schiffes rollt.. Die Flüssigkeit 23 verändert die metazentrische Höhe des Schiffes aufgrund des niedrigen Flüssigkeitsstandes nur unwesentlich. Der Flüssigkeitsstand kann in der Größenordnung von 30 - 100 cm betragen. Deshalb bewirkt die Flüssigkeit 28 keine merkliche Instabilität des Schiffes. Als geeignet bietet sich für die Flüssigkeit Süß- oder Salzwasser, Bunkeröl oder dergleichen an. Wird öl oder ein anderes Schmiermittel verwendet, kann ein Schlupf des Zylinders auftreten. Dies kann sich für die Wirkungsweise des Stabilisators jedoch nur günstig auswirken.To dampen the rolling motion of the cylinder 16 and ever Rolling cycle to produce a residual loss of damping, which is usual for ships with a long roll period that is required in excess of twenty seconds, the housing 14 is partial filled with liquid 28 through which the cylinder 16 rolls in accordance with the rolling motion of the ship. The liquid 23 changes the metacentric height of the ship only insignificantly due to the low liquid level. Of the The liquid level can be in the order of 30-100 cm. Therefore, the liquid 28 does not make any noticeable difference Instability of the ship. Fresh or salt water, bunker oil or the like are suitable for the liquid at. If oil or another lubricant is used, it can the cylinder may slip. However, this can only have a beneficial effect on the effectiveness of the stabilizer.
-Im Betrieb rollt der Zylinder 16 entsprechend der Rollbewegung des Schiffes im Gehäuse 14 ab und übt gemäß der Darstellung in den Figuren 2-5 auf das Schiff ein stabilisierendes Moment aus, 3ei der Bewegung des Zylinders durch die Flüssigkeit 23 wird diese gedämpft. Der Dämpfungsbetrag läßt sich durch Veränderung der Flüssigkeitsstandhöhe innerhalb des Gehäuses 14 verändern, um die erwünschte Nacheil-Phasenlage des Zylinders zu erhalten. In einigen Fällen, insbesondere bei Schiffen mit kurzer Rollperiode ist es voraussichtlich vorteilhafter, keine Dämpfungsflüssigkeit im Ge- " häuse vorzusehen.-In operation, the cylinder 16 rolls according to the rolling movement of the ship in the housing 14 and, as shown in FIGS. 2-5, exerts a stabilizing effect on the ship Moment off, as the cylinder moves through the liquid 23, it is dampened. The amount of attenuation can be changed by changing the liquid level within the housing 14 to the desired lag phase position of the cylinder. In some cases, especially on ships with a short taxi period, it is likely it is more advantageous not to provide any damping fluid in the housing.
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In den Figuren 3 und 9 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsger.äßen Stabilisators dargestellt, in der ein hohler Zylinder 17 teilv/eise mit einer Flüssigkeit 30 gefüllt ist; und aine Anzahl innerer Flossen 32 besitzt, die kontinuierlich die Flüssigkeit 30 durchrühren, wann der Zylinder 17 auf der Schiene 22 rollt. Auf diese Tieiss -.?ird eine wirkungsvolle Dämpfung auf die Zylinderbevzegung ausgeübt. Der Flüssigkeitsstand ist zum Zwecke der Veränderung der Zylindernasse einstellbar und erlaubt dadurch eine Frequenzabstimmung des 3tabilisatorsystens. Die Flüssigkeit kann durch normalerweise geschlossene Öffnungen 19 zugefügt oder abgeführt werden. Auch hier kann die Flüssigkeit 30 von jeder beliebigen Art sein, wobei schwere Flüssigkeiten, beispielsweise Quecksilber oder Fesfc-Flüssig-Suspensionen vorzuziehen sind. Auch hier sollte die Bahn, auf der der Zylinder im Gehäuse 14 abrollt, in Richtune/hach außenbords ansteigen. ;ie bei 33 angedeutet ist, ist die Rollbahn an den Außenbordenden angeschrägt.In Figures 3 and 9 is a further embodiment of the Stabilizer shown in accordance with the invention, in which a hollow cylinder 17 is partially filled with a liquid 30; and a number of inner fins 32 which continuously stir the liquid 30 when the cylinder 17 rolls on the rail 22. On this Tieiss-.? Becomes a effective damping exerted on the cylinder movement. The liquid level can be adjusted for the purpose of changing the cylinder mass and thus allows frequency tuning of the 3tabilisatorsystens. The liquid can be added or removed through normally closed openings 19 will. Again, the liquid 30 can be of any type, heavy liquids, for example Preferable to mercury or Fesfc liquid suspensions are. Here, too, the path on which the cylinder rolls in the housing 14 should rise in direction outboard. ; ie indicated at 33, the runway is at the outboard ends beveled.
Die Betriebsweise der Ausfiihrungsform genä.3 den Figuren 8 und 9 ist im wesentlichen dieselbe wie eile der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Allerdings besteht die Ausnahme, daß der Zylinder 17 die Dämpfungsflüssigkeit selbst enthält. Je nach Bedarf kann die Rollbahn, auf der der Zylinder 17 abrollt, die gleiche sein, wie die in Figur 6 dargestellte .The mode of operation of the embodiment according to the figures 8 and 9 are essentially the same as parts of the preceding described embodiments. However, there is the exception that the cylinder 17 contains the damping fluid itself. Depending on requirements, the runway on which the cylinder 17 rolls, be the same as that shown in FIG.
In einer ausgeführten Aus führungs form, bei der ein Ilassivzylinder ohne Dämpfungsflüssigkeit im Gehäuse zur Anwendung kam, hatte das System bei Resonanz eines Schiffes von 16.000 to Verdrängung, 23,4 m Breite, einer Rollperiode von 20 Sekunden und einem gm von 0,75 m etwa folgende Parameter:In one embodiment in which an Ilassive cylinder was used without damping fluid in the housing, the system had a displacement of 16,000 tons at the resonance of a ship, 23.4 m width, a roll period of 20 seconds and a gm of 0.75 m, approximately the following parameters:
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Sylindargesanvtgewicht 55 to, Ilolldurchnes-ser 1,5 m, gesamte Rollstrecke 12, Om , maximales Moment 350 m/to, Rolldänpfung in Prozent 75 % bei mit 3° stabilisiertem Abrollen, mit unstabilisiertem Abrollen Vergrößerungsfaktor von 10.Cylindrical total weight 55 to, full diameter 1.5 m, entire rolling distance 12, om, maximum moment 350 m / to, roll damping in percent 75 % with unstabilized unrolling, with unstabilized unrolling, magnification factor of 10.
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Claims (11)
28, die der Zylinder 16,17 durchläuft, gefüllt ist.6. Ship stabilizer according to claim 1, characterized in that the mass 16, 17 is arranged in ainera housing 14, which is at least partially with a liquid
28 through which the cylinder 16, 17 passes is filled.
zu beiden Seiten der Ilittschiffsachse ansteigt.7. Ship stabilizer according to claim 6, characterized in that the runway for the cylindrical mass 16, 17
rises on both sides of the Ilittschiffsachse.
der Nähe der Gehäusewände vorgesehen sind.3. Ship stabilizer according to claim 7, characterized in that at the ends of the runway shock absorbers 26 in
are provided near the housing walls.
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