DE1959367C3 - Verfahren und Einrichtung zur Stabilisierung von Schiffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisieing von Schiffen mittels einer passiven Tank-Stabisierungsanlage mit veränderbarer Eigenfrequenz, ach dem die Rollperiode des Schiffes wiederholt geiessen und die natürliche Eigenschwingungsdaucr der Flüssigkeitsbewegung im Verha tnis zu dem Meßergebnis gesteuert wird. Weiterhin bemlft d.e Erfindung eine Einrichtung zur Durchfuhrung d.eses ^Befde'n'verfahren zur Stabilisierung von Schiffen mittels passiver Tank-Stabilisierungsanlagen wird die in Abhängigkeit von der Rollfrequtnz eines Schiffes sich einstellende Flüssigkeitsbewegung 'wischen z*ci Flügeltanks an den Längsseiten des Schiftes die durch einen Verbindungskanal miteinander ,erl-.unden sind, ausgenützt. Man hat bei den bisher praktizierten Verfahren dabei stets angestrebt, die Stab,,,. seiungsanlage so auszulegen, daß das Verhältnis »wischen der Eigenfrequenz der Fluss.gke.isbewein, und der zu kartenden Schiffsrollfrequenz sich bestmöglich dem Wert 1 nähert (putsche Patentschrift 625886; britische Patentschrift 1 006Ü..6). Denn hierdurch läßt sich .wischen der Fiüss.gkeitsbewetiun« in der Stabilisierungsanlage u..u -r Ruübewe^unc des Schiffes die für die Stabilisierung ,unsti««e Phasendifferenz von MO ' erzielen Da die Rollfrequenz des Schiffes u.a. in Abhängigkeit u,m Ladungszustand schwankt, hat m™;^^fVT ..eschlauen (britische Patentschrift 1 0( filbn). durch Querschnittsverändenmgen im Verbnuhngskana! zwischen den Flügeltanks die Eigenfrequenz der Fliissiakeitsbewegung auf die sich nut dein Ladungszustand jeweils ändernde Rollf.ccjuen/ des Schitles abzustimmen. Nach einem anderen Vorschlag (deutsche Patentschrift 625 SS6). von dem die vorliegende Erfindun« ausseht, wird sogar die Eigenfrequenz der Fliissi ukcTtsbewcgung in der Stabilisierimgsanlage während des Betriebes auf See überwacht und in Abhängigkeit von den tatsächlich angetrotienen Rcil/uständen des Schiffes wiederholt auf den jeweils gunstiesten Wert eingestellt. Durch eine Bemessung des Einstellbereiches tür die Flüssigkcitseigenirequen/. so daß dieser größer als die zu erwartenden Ronfrequenzen ist.Vird dabei berücksichtigt, daß das gunsti»ste Verhältnis zwischen Rollfrequcnz und l-iussigkeftscUcnfrequenz beim Auftreten von kombinierten Stampf- und Rollbewegungen des Schiffes von dem bei reiner Rollbewegung eingehaltenen Wert abweichen kann. .

Die eesehilderten bekannten Verfahren zur Stabilisierung von Schiffen haben bisher nicht den erhofften Erfolg gebracht, was in der Hauptsache damn liegt daß "die Einhaltung des Verhaliniswertes 1 zwischen Flüssigkcitscigenfrequenz und Rollfrequenz infolge der mitunter während der Rollbewegung selbst wechselnden Rollfrequenz des Schiffes schwierig ist und daher stets die Gefahr heraufbeschworen win., daß in Übcrgangszuständcn die Phasenverschiebung zwischen Flüssigkeitsbewegung und Rollbewegung sich nach der Seite hin ändert, die zu einer Resonanz. führt Eine Resonanz tritt auf. wenn die I lussigkeitsbcwecuing im Tank gescnüber der Rollbewegung des Schiffes nicht um 90 ^: . sondern um 180 nachhinkt. Dadurch wird aber die Rollbewegung des Schiffes durch die Flüssiekeitsbewcgung zusätzlich angefacht; ein gleichmäßiger Stabilisicrungszustand ist daher schwer erreichbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von dem eingangs erläuterten Verfahren, daher, dieses so zu verbessern, daß auch bei wechselnden Rollzuständen stets eine gleichbleibende Stabilisierungswirkung der Stabilisierungsanlage erziclbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst.

daß die natürliche Eigenschwingungsdaucr der Fliis- F i g. 5 Ii eine schenialische Darstellung fur ein

Sgkeitsbewegiing stets geringfügig länger als die Roll- Ausführungsheispiel einer BelüUgungseinricniunfc '"■

•eriode des Schiffes eingestetiert wird. einen passiven Tankstabilisaior und .

Die Erfindung schlägt daher vor, die Tankeigen- Fig. fi die Darstellung von Kurven, die zur„'-'^ frequenz stets niedriger als die Rollfret|uenz des s chen Abstimmung des in Fig. 5a gezeigten ■ «->■-

Schiffes einzustellen. Dadurch liegt die sich einstel- systems Verwendung finden. imer

Sende Phasendifferenz stets auf der sicheren Seite der Gemäß der Darstellung in Fig- I isi ^üer ,^L[r

Optimaldifferenz von ¹KI , d. h., sie ist etwas kleiner. eines Wasserfahrzeuges, beispielsweise eines .v-niii·.

Diese Verkleinerung beeiinräcluigi jedoeh das Stahi- mit einem passiven Tanksiabilisator ausgerüstet. u<lisierungsverha'iten der Anlage nur unwesentlich, io Schiffskörper besitzt Backbord- und *^lc}*" ^l ,

während auf der anderen Seite die Betriebssicherheit längsseiten 10 und 11, die zu einem SchittsDoaen i-

erheblich erhöht wird. Dies ist insbesondere dann herablaufen. _ . -_f, .,i_nr,

V₀, Bedeutung, wenn in der Praxis keine kontinuier- Der Boden 12 kann die Oberseite eines ^¹¹¹¹¹^"^,

liehe andern eine stufenweise Zuordnung der Fliis- pelbodens darstellen. Zwischen den Längsseiten siekeitsfrequenz zur Schiffsrollfrequen/ vorgesehen 15 dem Boden erstreckt r/ich ein Schon 13, weienesu

!jfjd Ende eines Tanks 14 bestimmt, während das· Β^βη-

Zweckmäßieerweise wird die Rollperiode des überliegende Tankende — über der Zeteheneoene

Schiffes ieweifs während aufeinanderfolgender Halb- durch ein weiteres, nicht dargestelltes Schott aenni

ehwineuimen der Rollbeweeung gemessen und ent- ist. Der Tank 14 enthält Behälter 15 und 10, u Jjprechend"die natürliche Eigenschwingungsdauer der io durch emen Verbindungskanal 17 ™^ιΚΜ"ρ ^_0n.

flüssiokeitsbeweguns nach jeder gemessenen Halb- Vcrbinduim stehen. Der Tank 1 ·: ist tIuicη -

ichwineung der Rollbewegung eingesäuert. Hier- wände 18 und 19 sowie einen be*eghcheji^bc^ -

durch lassen sich auch während eines Roüvorgmiücs verschilfen. Vorzugsweise ist tkr Block -υ non ^

•intretende Fiequenzändciunuen der Rollheweming bestimmt die Innenwände der behälter ^ berücksichtigen. ^ ' ' 25 sowio des Verbindungskanals Π. Der Unk 14 . ^

Das erfinduntisgemäße Verfahren läßt sich mit den durch ein Deck überdeckt sein. Uir ^'"^" _n

bereits bekannten Einrichtungen zur Stabilisierung einer durch die Deckenwunde 18 und U un .. . ^

von Schiffen (vergleiche deutsche Auslegeschnft Oftnunu Nerschiehbar undI kann durcl^^J^

128"¹SOf)) Die erfindunes«emäße Einrichtuim zur stange 22 und ein Ritzel 23 aiii- und jdi·l ■ Durchführuni; des Verfahrens ist somit gekenn/eich- 30 den. um den Querschnitt des \ erbm.dun sKa .

ie1^rdurch eine an sich bekannte passive Stabi.isL- zu verändern. Der Block 70 erstreckt^ n^ ^

rungsanlaue mit Flüssigkeitsbehältern an beiden bis zum anderen 1 ankende und b^n/t ^

Einleiten eines Schiffes, die durch einen oder meh- mit dem Schiffsboden 12 den Ver rn d.n ^«1

rerc Vcrbinduneskanäle von einstellbarem Quer- Im Tank 14 befindet sich emc ^pluSi f^ ^" _und

hnitt in Verbindung stehen, und durch einen die 35 sp.elsweise Was.er. KraHstof ode Bunk π L^

Rollpcriodc des Schifies überwachenden Sensor, der em Luftrohr 26 verb ndct du. bc lcn

eine BctätigunEScinrichlung zur I-iiiMellung des und 16. so daß die HussigkutsrKue.un,.

Querschnitts des Verbindungskanals zur Änderung Luft gedämpft surd. Flüssigkeit im

der Eigentrequenz der Flüssigkeitsbewegung steuert. Die ^f^chwmgungsdaue d, ^^., _län.

_Im Unterschied zu den bekannten Einrichtungen 40 Tank wird so verändert daß Me tct ^n t -

fidäß Fiil dh als die Rollpenode des Schitks st υ t

Im unterscnieu zu uen ucNanmi.ii i.iiiiiumu.fui ■»- ."■■« ,, ,it i,;ff._c;o

wird aber die erfindun-sgemäßc Einrichtung durch gcr als die Rollperiode des Sehit ks st.

den Sensor ständig in de"r Weise betätigt, daß bei Ab- durch erzielt, daß die Ro 'P^ ^ ^ _ck20

weichungen der Rollperiode von dem jeweils zuvor tastet und gemessen * 1 un1 da ut u _

gemessenen Wert eine entsprechende Nachstellung aul- oder abbewegt vv d umd.n^d.< -*

der Betätigungseinrichtung erfolgt. 45 gungsdauer der 1- ussigk , mi Tank 4 .

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand bevor- Die Rollpenode des S,eh. , J" ..,.1 Π ^

zugter Ausführungsbeipsiele unter Bezugnahme auf oder auch au-™]^ ™ ^ ^ _bc„U^ au.cna-

passivenTankätabilisators. ^i ......... ^- ■ _{id wirt}j nachtol-

Fi ti 2 a eine der Fig. I ähnliche Ansicht, jedoch h.ingiukeit automatisch gcMcucn

mit einer weiteten Ausführungsform eines Stabilisa- ^ⁿ^^cr^^ci_tsflächc des gesamten Vcrbin-

^t0?-i,2b einen Querschnitt längs der Urne 2,-2, ₅₅ Jj^.7« ^'Ät ie'ne

ⁱⁿ F11 ²3^aä einen Querschnitt durch einen Schiffs- Turbulenz ;„ der Rüssel, 25 innerhalb des Xer-

körpef mit e>ner mehr ins einzelne gehenden Dar- bmd^T^^J^ n^trümmun.srad.us der

stellung einer weiteren Ausführungsform emes Stab,- ^ f^^^ί!^/ so groß w^e praktisch

"ΙΪg· 3 b und 3 c Drauf- und S.irnansichten des in ausführbar sein, um äuß- senkrecht ™^

Fig. 3 a dargestellten Schiffskörpers mi, einem S.a- ^^^^ Zr^ZZnn die' Hüss.g-

^bil^i^r4 ein Blockdiagramm für ein Steuersystem IcJ 25 sich v^iner^ anderen ^sc^wg.

zur Steuerung der Betätigung des passiven Tanksta- S₅ to to ™^M°^22\Z BetriJUeise eines

^ΜΪ!Τϊ. ein Sch_atlJiagramm für ein Ausführung, ^n ^^K^JSiÄ ίϊ

beisoiel eines Steuersystems. ^SIL"

daß die Periode der Flüssigkeitsbewegung im Tank und 43, die sich von einem Kiel 44 nach oben ergeringfügig langer als die Rollperiodc des Schiffes strecken und mit einem Kabinendecksbalken 45 vorgehalten wird, und zwar dadurch, daß die Lage des bunden sind. Das dargestellte Ausfülirungsbeispiel Blockes 20 innerhalb des zur Verfügung stehenden zeigt ein Doppelbodenschiff, bei dem die Oberseite Verschiebebereiches kontinuierlich verändert wird. 5 des Doppelbodens als ebene Platte 46 ausgebildet ist. Ein typischer, für diese Fälle verwendeter Block ist Die Platte46 bildet zugleich den Boden eines jedoch relativ groß und schwer, so daß zu dieser Be- Tanks 47 mit Behältern 48,49 und einem Verbin-■•jvegung eine erhebliche Antriebsleistung erforderlich dungskanal 50. Schotts 51 und 52 bilden die vorderen ist. Eine andere Anordnung, die eine geringere An- und hinteren Enden jeweils des Tanks 47, wie aus triebsleistung zur Betätigung erfordert, besteht im i« den Fig. 3b und3c hervorgeht, während die Unterwesentlichen aus einem festen Block und einem be- seite des Kabinendecks die Decke des Tanks darweglichcn Gatter oder mehreren Gattern und Flügeln stellt. Ein fester Block, der die Behälter 48 und 49 innerhalb des Verbindungskanals. Eine Anordnung sowie die maximale Höhe des Verbindungskanals dieser Art ist in den F i g. 2 a und 2 b dargestellt, in 50 bestimmt, wird durch die Schotts 51 und 52, der ein fester Block30 mit beweglichen Gattern31 15 durch Scitenwändc 53 und 54 sowie durch eine Bound 32 vorgesehen ist. Die Seiten des festen Blök- denplatte55 gebildet. Das Schott 51 und eine kes30 grenzen wieder die Behälter 15 und 16 ab. Platte 57 bilden jeweils die — vorderer und hinteren während der Boden des Blockes 30 die maximale — Enden des Vcrbindungskanals 50. In den Höhe des Verbindungskanals 17 bestimmt. Eine Fig. 3a bis3c sind verschiedene L-förmige und Anzahl feststehender Leitplatten 33 bis 35 ist inner- ao T-förmige Versteifungselemente58 hervorgehoben, halb des Verbindungskanals 17 parallel zu der obe- Die Behaltet 48 und 49 sind durch eine Luftleiren und unteren Begrenzung des Kanals befestigt, die tung59 miteinander verbunden,
durch den Boden 12 und die Unterseite 36 des Blök- Eine Anzahl von Leitplanken 62 bis 64 ist inncrkes30 definiert sind. Die Gatter 31 und 32 sind halb des Verbindungskanals 50 paiallel zu der durch eine Deckplatte 37 miteinander verbunden, die 25 PIaUc 46 und der Unterseite 55 des Blockes angeorddas Anheben oder Absenken der Gatter erlaubt. Das net. Diese Leitplanken können beispielsweise aus hintere Schott 13 und ein vorderes Schott 38 sind Metallplatten von etwa 12 mm Dicke bestehen. Sie ebenfalls in Fig. 2 b dargestellt. teilen den Vcrbindungskanal 50 in vier Kammern 66

Wenn die Gatter 31 und 32 abgesenkt werden, wir- bis 69 ein. An Stelle eines beweglichen Blockes oder ken sie mit einer der Leitplanken 33 bis 35 zusam- 30 eines Paares von Gattern, wie sie in den Ausfühmen und verringern dadurch die Querschnittsgröße rungsformen gemäß den Fig. 1 und 2 dargestellt des Verbindungskanals. da jeweils die Leitplanken worden sind, gelangt bei dem Tankstabilisator cemäß nunmehr die obere Begrenzung des Verbindungska- Fig. 3 ein einziges, zentral angeordnetes Gatter70 nals darstellen. Auf diese Weise kann die Eigen- zur Anwendung, das durch öffnungen 71 in den Schwingungsdauer der Flüssigkeit im Tank 14 verän- 35 Leitplanken 62 bis 64 und in einer Öffnung 72 in der dert werden, wobei trotzdem die volle Flüssigkeits- Unterseite 55 abgesenkt werden kann. Es ist hcrvorströmung mit minimaler Turbulenz durch den ver- zuheben. daß das Gatter 70 sich vom vorderen bis bleibenden Querschnitt des Verbindungskanals 17 zum hinteren Ende des Verbindungskanals 50 eraufrechterhaltcn wird. Durch das Absenken der Gat- streckt und daß zur Führung des Gatters bei der ter31 und 32. beispielsweise in vier Schritten, kann 40 Auf- und Abbewegung geeignete Führungselemente der Querschnitt des Verbindungskanals 17 von »voll innerhalb de«; Kanals vorgesehen sind Das Gatter 70 geöffnet« bis »voll geschlossen* verändert werden. ist in einer wasserdicht abgeschlossenen Kammer 73 Durch Anwendung einer geringeren oder größeren mit Stopfbüchsen 74 an deren oberem Ende geführt. Anzahl von Leitplanken läßt sich dementsprechend so daß das Eindringen von Tankflüssigkeit'in den eine unterschiedliche Anzahl möglicher Querschnitts- 45 Block an dem Gatter vorbei vermieden "wird Durch bereiche einstellen. Die Anordnung der Leitplanken die Stopfbuchsen 74 hindurch erstrecken sich und Gatter verursacht ein Minimum an Energieverlu- Stäbe 75, die an dem oberen Ende des Gatters 70 eisten in der Flüssigkeit 25 während des Stabilisie- nerseits und andererseits an beweglichen, mit rungsvorganges. Darüber hinaus ist das Gewicht der Schwalbenschwanzführungen versehenen Zahnstan-Gatter31 und 32 relativ klein im Vergleich zu dem 50 gen 76 befestigt sind. Auf'einer Welle 78 angeordnete Gewicht eines beweglichen gesamten Blockes, und Ritzel 77 stehen mit einem Getriebe 7!) in Antriebsdaher lassen sich Veränderungen der Eigenschwin- verbindung. Das Gatter 70 kann zwar manuell betägungsdauer der Tankflüss.gkeit wesentlich einfacher tigt werden. Günstiger ist es jedoch wie dargestellt. auch auf manuelle Art und Weise erzielen, oder es eine Betätigungseinrichtung 80 an das (jetriebe 90 zu wird ein relativ geringer Aufwand an Antriebs ei- 55 koppeln und damit das Gatter 70 über den Zahnstanstung benötigt, und die Betätigung erfolgt schneller. gen-Ritzel-Antrieb auf- und abzubcweren Die Bctä-Die Galter lassen sich durch jeglichen gee.gneten übungseinrichtung 80 kann wieder auf verschiedcnar-Antricbsmechanismus betat.gen. Beispielsweise ist ligste Weise ausgebildet sein und ζ Β einen oder ein Zahnstangen-Ritzel-Antneb, der manuell oder mehrere elektrische, hydraulische und oder pneumamit Hilfe eines oder mehrerer Antnebsmolorcn elck- 60 tische Motoren umfassen

trischer, hydraulischer oder pneumatischer Art betä- Die Einfachgatteranordnung gemäß der Darstel-

tigt ist geeignet . ^lung >n Fi g. 3 ist einfacher als die Doppeleatteran-

In den F1 g. 3 a bis 3 c ist eine weitere Ausfuh- Ordnung gemäß der F i g. 2, da IcdieUch ein Gatter nmgsform mit der das Verfahren durchgeführt wer- betätigt werden muß. Dies läßt sich einfacher manuden kann, dargestellt. Dann ist mehr ins einzelne ge- 6_S eil handhaben, und auch der Bedarf an Antriebsleihend die Ausbildung des Tankstabilisators innerhalb stung für die Betätigungseinrichtung 8.9 ^
des Schiffskörpers erläutert. Der Schiffskörper besitzt Das Gatter 70 erfüllt die
wieder Backbord- und Steuerbordlängsscitcn 42 Gatter 31 und 32 :n der

F i g. 2 und verringert bei seinem Absenken die wirksame Cicsaint(|iicrschnitlsf lache des Vcrbiiidungskaniils 50 in aufeinanderfolgenden Schritten, die durch den Abstund der Leitplanken 62 bis 64 bestimmt sind. Für ein Schiff, das eine Breite von angenähert ,,5 m, gemessen am Kabinendeck 45. besitzt, kann beispielsweise der Verbindungskanal 50 eine Länge — gemessen vom vorderen /um hinteren Ende — von etwa 1,7 m und der Block /wischen den Platten 53 und 54 eine Breite von 3.fi m besitzen. Dadurch erhält man eine Länge des Verbindtingskanals von etwa 3,fi m. Die Platte 46 besitzt eine Länge von etwa 4,2 m, während die Längsseiten 42 und 43 mit einem Krümmungsradius von etwa 2.5 tr gekrümmt sind. Der freie Raum zwischen der PIaUe 46 und der Leitplanke 62 betragt 7.5 cm. der Abstand zwischen den Leitplanken 62 und 63 beträgt etwa 3,3 cm, derjenige zwischen, den Leitplanken 63 und 64 etwa 5.5 cm und schließlieh der Abstand zwischen der Leitplanke 64 und der Unterseite 57 des Blockes wieder 7,5 cm. Da die Leitplanken 62 bis 64 jeweils eine Dicke von etwa 12 mm besitzen, beträgt die Tiefe des Kanals 50 etwa 28 cm. Der Abstand zwischen den Leitplanken 62 bis 64 ist bestimmt richtung dargestellt. Eine schematische Darstellung einer Betätigungseinrichtung zeigt Fig. 5b. Der Sensor 88 umfaßt ein Pendel 96, das mit einer frei drehbaren Achse 97 verbunden ist. Eine beispielsweise aus Kunststoff bestehende Hülse 98 ist auf der Achse 97 angeordnet und steht mit dieser in Reibschluß, kann sich jedoch relativ zu dieser drehen. An der Hülse 98 ist ein Kontaktarm befestigt, der sich mit der Hülse dreht und einen beweglichen Kontaktarm 100 trägt, an dem ein Anschluß eines Schalters 101 eingeschlossen ist. Ein Paar von festen Kontakten 107. und 103 sind dem beweglichen Kontakt 100 zugeordnet, und zwar so, daß sie einen kleinstmöglichen Luftspalt zu diesem bilden.

Wenn sich das Pendel 96 aus seiner Mittelposition bewegt, berührt der bewegliche Kontakt 100 einen der festen Kontakte 102 oder 103 und bleibt mit diesem in Berührung, bis das Pendel eine Schwingbewegung in einer Richtung ausgeführt hat und anschlie-

ßend wieder in die entgegengesetzte Richtung zurückschwingt. Die Anordnung hält also den beweglichen Kontakt 100 so lange mit einem der festen Kontakte 102 und 103 in Verbindung, bis das Pendel eine mit Λ und B bezeichnete Amplitude erreicht,

durch die erwünschten Eigenschwingungsperioden 35 wohingegen der bewegliche Kontakt mit dem andedcr Flüssigkeit im Tank 47. ren der festen Kontakte 102 oder 103 in Berührung

In Fig. 4 ist ein Blockdiagramm für ein System zur kontinuierlichen Abtastung der Rollperiode des Schiffes und zur Steuerung der Position eines beweglichen Blockes oder eines oder mehrerer Gatter eines Tankstabilisators dargestellt. Ein Sensor 88 ermittelt kontinuierlich die Rollpcriode des Schiffes. In seiner einfachsten Form kann dieser Sensor88 ein Pendel

, das einen Schalter betätigt. Er kann jedoch ergelangt, wenn das Pendel seine Bewegungsrichtung umkehrt. Auf diese Weise läßt sich jede Halbperiode der Rollbcwegung des Schiffes einfach und sofort ermitteln.

Der feste Kontakt 102 steht mit einer Spule 105 eines zweipoligen Doppelschaltrclais 106 in Verbindung, während der Kontakt 103 an eine Spule 107 eines ähnlichen Relais 108 angeschlossen ist. Die an-

hc'bnch^aaufwc'nd'iRc7''gVst'aitct''s^Ocin"und beispielsweise 35 deren Enden der Spulen 105 und 107 sind miteinanein krcisclsvstcm zur Ermittlung der Schiffsrollpc- der verbunden und stehen zugleich mit dem Anriode darstellen. Mit dem Sensor 88 ist ein Zeitmeß- Schluß einer Spannungsquelle 109, beispielsweise Berit i!9 zur Ermittlung der Schwingungsdauer vcr- einer Batterie, in Verbindung. Der andere Anschluß bund'-n das in dem nachfolgend geschilderten Aus- der Spannungsquelle 109 ist an den übrigen An-' die Dauer einer Halbperiodc des 40 Schluß des Schalters 101 angeschlossen. Die Relais

cm. ι >. ^ , ₁₀₍- _{und 1()g besi},_{zcn bcwe}gijch_e Kontaktgeber 110

und 111 sowie normalerweise geschlossene untere Kontakte und normalerweise geöffnete obere Kontakte. Eine weitere Spannungsquelle 113 steht über decoder'derGatter bestimmt. Auf" diese Weise läßt 45 einen Schalter 114 und durch die oberen Kontakte sich die Rollneriodc des Schiffes kontinuierlich oder der Relais 106 und 108 jeweils mit kurvenbetätigten zumindest weitgehend kontinuierlich ermitteln und Grenzschaltcrn 115 und 116 sowie mit Rückstellrcdie gewonnene Information dazu ausnützen, die lais 117 und 118 in Verbindung. Der Grenzschalter Fitremdiwineunesdauer des Tankstabilisators auf 115 gibt normalerweise eine Stromverbindutng zu einem gewünschten Wert geringfügig über der Roll- 50 einem Motor 120 und einer Elektromagnetkupplung oenmle d™ Schiff« zu halten. Das in Fig. 4 darge- 121. während der Grenzschalter 116 eine entspiestcllte Steuersystem kann mannigfache Ausbildungs- chende Leitung zu einem Motor 122 und einer Elekformen besitzen und sowohl pneumatisch als auch
hydraulisch, elektromechanisch oder elektronisch
aufgebaut sein. In einem elektronischen System kann 55
beispielsweise das Zeitmeßgerät 89 einen elektroni- Spannungsquelle 113 in Verbindung, die außerdem

Schiffes ermittelt. Die Zeitdauer jeder Penode oder Halbperiode wird durch einen Steuerkreis 90 abgedeir wiederum eine Betätigungscinnch-

nommen.

tromagnetkupplung 123 freigibt. Die übrigen Anschlüsse der Motoren 120, 122 und der Kupplungen 121. 123 stehen mit dem weiteren Anschluß der

mit den verbleibenden Anschlüssen der Rücksitellrelais 117 und 118 verbunden ist.

Wenn die Schalter 101 und 114 geschlossen sind

visuellen, beobachtbaren Aus- 6o und das Pendel 96 eine Schwingbewegung im Uhr-•p"rh7inr1pn sein und auf diese Weise auch zur zeigersinn in Richtung auf die Amplitude A beginnt, erDuncien ^s - - · ..·_«..- _gerät der bewegliche Kontakt 100 mit dem festen

Kontakt 102 in Berührung, erregt dadurch die Spule 105 des Relais 106 und verursacht dadurch das

sehen Zähler umfassen, der wiederum durch logische Torschaltungen und Verstärker die Betätigungseinrichtunp91 steuert. Darüber hinaus kann das Zeit-

C> . . . ti l._xnL_nAMl,nmn AnC-

manuellen Steuerung der Schwingungsdauer im Stabilisator dienen.

In F i e 5 a ist ein relativ einfaches elektromecha-

nisches Steuersystem zur kontinuierlichen Messung 65 Schließen von dessen oberen Kontakten und das öffjeder" Halbperiode der Rollbewegung des Schiffes
und zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals zum Zweck der Betätigung der Betätigungsein-

nen von dessen unteren Kontakten. Dadurch erhält der Motor 120 und die Elektromagnetkupplung von der Spannungsquelle 113 über die oberen Kon-

409 684/114

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takte des Relais 106 und die normalerweise geschlossenen Kontakte des Grenzschallers 115 Strom. Daraufhin läuft eine Welle 125 an und dreht dabei Nokken 126 bis 130. Wenn das Relais 106 erregt wird, ist auch das Rückstellrelais 117 über die oberen Kontakte des Relais 106 erregt und bringt dadurch eine mit der Kupplung 123 am Motor 122 verbundene Welle 131 mit Hilfe eines Zahnstangcn-Ritzel-Antriebes 132 in eine Null- oder Ausgangslaue zurück.

Die Welle 125 setzt ihre Drehbewegung fort, bis das Pendel 96 die Amplitude A erreicht und seine Richtung umkehrt. Sobald dies eintritt, gerät der bewegliche Kontakt 100 mit dem festen Kontakt 103 in

Betätigungseinrichtung 91. die wiederum die Ligenschwingungsdauer des passiven Taiikslabilisators bestimmt.

Die Nocken 126 bis 130 sind gleich ausgebildet wie die Nocken 138 bis 142 und entsprechen diesen auch in der Art ihrer Anordnung. Wie die Fig. ί zeigt, besitzen die Nocken jeweils Vorsprünge 160 bis 164, die die jeweiligen Schaller betätigen, die mit den Nocken in Eingriff stehen. Die 1' i g. 6 gibt eine

ίο beispielsweise Zuordnung der Nocken ν ieiiiT. die die Verschiebung des Anfangs jedes Nockcnvorsprungs aus einer Null-Position sowie dessen zeitliche Dauer zeigt. Die I·" i g. 6 enthält jeweils zwei Zeitangaben, von denen die größere unterstrichene Zahl die Zeit in

Berührung. Während dieses Überganges des beweg- 15 Sekunden für eine Halbperiode angibt, die von den liehen Kontaktes 100 vom festen Kontakt 102 zum Nocken für ein wirkliches Schiff vorgesehen ist, in festen Kontakt 103, währenddessen keinerlei Beruh- dem die Nockenwelle mit 6.122 Umdrehungen je Mirung mit den beiden festen Kontakten stattfindet. nute laufen. Die kürzere Zeitangabe gibt die Zeit in wird die Position der Welle 125 durch einen der nok- Sekunden für eine Halbperiode an, die für Nocken in kenbetätigten Schalter 133 bis 136 abgetastet und ao einem maßstabsgctreucn Modells)stem gilt, in dem dadurch der Steuerkreis 90, wie anschließend aus- ein Millimeter 240 Millimetern 'entspricht und in führlich erläutert wird, bestätigt. Sobald der beweg- dem die Wellen mii einer Drehzahl von M) l'mdreliche Kontakt 100 in Berührung mit dem festen Kon- hungen je Minute umlaufen. Zwischen den Nockentakt 103 gelangt, wird die Spule 107 des Relais 108 vorsprüngen nebeneinanderliegender Nocken ist jeerregt und dadurch dessen obere Kontakte geschlos- 25 weils ein geringfügiger Abstand vorgesehen, i'in /u

sen sowie die unteren Kontakte geöffnet. Nach dem Schließen der oberen Kontakte des Relais 108 erhalten der Motor 122 und die Kupplung 123 aus der Spannungsquclle 113 über die geschlossenen Kontakte des tiren/sehalters 116 Strom. Gleich/eilig wird das Relais 118 erregt und stellt die Welle 125 auf ihre Ausgangs- oder Null-Lage mit Hilfe eine·. Zahiisiungen-Rit/.el-Aniriebes 137 zurück. Der Motor 122 dreht die Welle 133 über die Kupplung 123

vermeiden, daß zwei Schalter gleich/eilig bcuit'gt werden.

Aus der Darstellung in den Fig. 5 a und 6 ergibt sich, daß keiner der Nockeinorsprüiige auf den Nokken einen der zugeordneten Schalter betätigt, wenn cmc Halbperiode des Pendels 96 2.45 Sekunden oder weniger beträgt. In diesem Fall bleibt die 1. ιη^ιοΐϊί:;iii des Ciattcrs so. wie für den voiliergehenden RoiUoigang des Schiffes. Wenn beispielsweise die Rollpe-

so lange, bis das Pendel die gegenüberliegende Am- 35 riode gerade über 2,45 Sekunden liegt, schließt der plitude B erreicht und seine Richtung umkehrt. Da- Vorsprung 161 auf dem Nocken 127 bzw. dem Nocken durch wird der bewegliche Kontakt 100 wieder von
dem festen Kontakt 103 wegbewegt. Auf der Welle

131 befinden sich Nocken 138 bis 142. die den Nok-

139 den Schaller 133 bzw. 144 und schließt dadurch den Stromkreis \on der Lnergieqiu lic 149 zur leitung 151 in dem Augenblick', in dem das Pendel ken 126 bis 130 entsprechen. Diese Nocken werden 40 seine Amplitude erreicht und seme Richtung unianschließend in Verbindung mit Fig. 6 näher erläu- kehrt. Dabei wird der bewegliche Kontakt IOi) ^¹H tcrt. dem festen Kontakt 102 gelöst und der Krei> über

Die Nocken 126 und 138 sind lediglich Grenznok- die unteren Kontakte der" Relais 106 und 108 iickcn. um die entsprechenden Grcnzschalter 115 und schlossen. Das entsprechende Steuersignal, das über 116 für den Fall zu öffnen, daß die jeweilige Welle 45 die Leitung 151 und die nemeinsame Leitung 155 ancinc Drehbewegung von annähernd 360 vollführt. liegt, wird nur erzeimt, wenn der bewegliche Kontakt Die übrigen Nocken betätigen zugeordnete Schalter 100 sieh in der Überuangslane zwischen ilen fesier. in Abhängigkeit von der Winkellage der zugehörigen Kontakten befindet. Das Steuersignal dient dazu, cm Welle. Durch die Nocken 139 bis 142 werden Schal- Sperrelais im Steuerkreis 90 zu erregen und zugleich ter 144 bis 147 und in analoger Weise durch die 5° jegliches Sperrelais freizugeben, dasT vorher gesperrt Nocken 127 bis 130 die Schalter 133 bis 136 bctä- war. Daraus ergibt sich, daß in Abhänsiekeit von der tigt. Jede der Wellen 125 und 131 wird für eine Zeit- für eine Halbperiode des Pendels 96 benötigten Zeit dauer gedreht, die einer jeweiligen Halbperiode der entweder keiner der Nocken 127 bis 130 bzw. 138 bis Schiffsrollbewegung entspricht. 142 den zugeordneten Schalter betätigt oder daß ein

Eine Energiequelle 149, beispielsweise eine Balte- 55 bestimmter dieser Nocken einen bestimmten, ihr zurie, steht über einen Schalter 150 und die unteren geordneten Schalter schließt. Wenn kein Schalter be-Konlakte der Relais 106 und 108 mit jeweils einem tätigt wird, entsteht auch kein Steuersignal am Steu-Anschluß der nockenbetätigten Schalter 133 bis 136 erkreis 90, so daß in diesem Fall das Gatter des pas- und 144 bis 147 in Verbindung. siven Tankstabilisators in der Position verbleibt, die

Die übrigen Anschlüsse der Schalter 133 bis 136 60 durch die Betäligungseinrichiunu auf Giund der vor- und 144 bis 147 stehen mit Leitungen 151 bis 154 ii. hergehenden Messung eingestellt worden isi. Verbindung. Je nachdem, welcher dieser nockenbetä- Die Leitungen 151 bis 154 stehen mit den Wick-

tigten Schalter geschlossen wird, wird ein entspre- lungen entsprechender Sperrelais 170 bis 173 längs chender Schaltkreis über eine der Leitungen 151 bis der gemeinsamen Leitung 155 in Verbindung. Jedes 154 und eine gemeinsame Leitung 155 zur Energie- 65 dieser Relais ist gleichartig. Zum Beispiel enthält das quelle 149 mit dem Steuerkreis 90 verbunden. Wie Relais 170 eine obere Wicklung 174, die zur Spernachfolgend noch näher erläutert wird, erzeugt der rung des Relais und zum Schließen von dessen Kon-Steuerkreis 90 ein Ausgangssignal zur Steuerung der takten dient, sowie eine untere Wicklung 175. die zur

dient. Lm Kontakt jedes diese. Kcla.s cm ι

Schalter 177 mit einer SpannungsqudIc 78 η

^^Ä ν bun'-

Verbindung, während
sprechenden Ausgangs
den sind. Die A«
mit entsprechenden
Verbindung, d e ™
lung 187 angeschlossen s
Anschluß der

uß der Spannunfrq

ist zu ersehen, daß ,cwc so es dcr Rla 173 erregt wird ^^^W einer der Latungen

^Sl J "bi? ϊί

" ^" η /wehen die no ecm

178 ßtMKst .^ I

_M|K, _VKL,_rd,_n

einer der Latungen 179 b. »82^ frU^ welche der Leitungen 151 b.s 154 vo dem /.ein gerät 89 ange^rochen *™-^c™£ J

Da die Relais 170 h.s 173 Sper e die unteren Rcla.sgruppen im

Fig. 5 /um Rücksetzen der ^

vvenn cms der Spcrrcla.s von dun A.tn α lc ^

erregt ist. Die Lotungen Is ^ »*^;'£ „,.

unteren Rela.sgruppen 190 b.s 210 längsdt samen Leitung 155 m Verbindmg. Jcdes ü lsc lais besitzt auf der rechten Seite einen κ« m. . über eine Leitung 203 und ^*' ^U mi. ^ einer Spannung*^ Ie 2H ν · _{id|c m}„ _|C.

der andere Anschluß iiiesei ^i ·»· t■ ' _J7)( ; · der der unteren Wicklungen m den> <^ 173 in Verbindung sieh.. De aiHlere η λ η ^ der unteren Wicklungen dei Kei.iis ,„■.,',.,,,.. _1O

mit den link,n Kon.ak,^^{1 1}^¹ ^^;^ ^j₁₁₁, _dlc ren Relaisgruppen verbunden. IV Jl Jl ^Λ\^.^ _d,_c rcchten Kontakte der Kci.i.s ι

_imlc,en

rechten Kontakte der Relais
1 chin» 203 und den Schalter 204 mit XnSu der Spamurngsquelle 205 verbunden. obere Anschluß der Spannimgsquelle 2(b te der Wicklung 175 des Sperrelais 170 sowie η eher Weise mit den unteren Wicklungen '<■'

lais 171 bis 1,73 in Verbindung. Der „......., ,„

der Wickluni 175 steht mit allen linken K ,t.ku η his 192 in Verbindung. Aul gleiche Anschlüsse in den unteren 171 bis 173 an alle linken irdneten Relais

lc ^ ^

u ^! - ■

den Relais

Weise sind die übrigen

Wicklunnen der Sperrelais

Kontakte der entsprechenden /ugeo gruppen angeschlossen.

Die Leitung 151 ist nut den Keu

199 verbunden. Die Leitung Ir- J^

190. 197 und 200 verbunden.

153 an die Relais 191. Π4 um _R ^

ist. Die Leitung 154 steht nut den . _

und 198 und die gemeinsame Le.iunt. . ^^

übrigen Anschlüssen der Wicklung ·

190 bis 201 in Verbindung. t n^ßsier^;it 89 gc-

Wird der Nocken 127 in dem /^'^^ ^'_{U 133}

nüccnd weit gedreht, so daL er schlicßt. so wird dadurch ubei c ic _dcs(lbei.

Wicklun» 174 des Sperrelais 17» WJ- _hcn ^_n

ganges des beweglichen Kon ta kies ι ^^ ^ ^ beiden festen Kontakten 10- .^un| *_ur verrie»elung durch die Kontakte des Relais _S1,.,_n„_ssi„_naf längs geschlossen. Dadurch wird em j ^" ^_e£_{dauer da} der Leitung 179 erzeugt, ^"^j·¹; _RcIais 193, 196 Leitung 171 erregt ist, sind auch c ^^ _so und 199 erregt und ihre Konuimc ^ ^ "_Spcrre. daß dadurch die unteren Wicklung ^ ^ lais 171 bis 173 ebenfalls ^errcg _D^^L _Ausgan bracht wird. Auf ähnliche Weise veranlassen die übrigen nockenbetätigten Schalter über entsprechende ■> Sperrelais entsprechende Ausgangssignale.

In Fig. 5b ist beispielsweise und schematisch eine Betätigungseinrichtung für den passiven 'Tankstabilisator dargestellt. Die BetatigungseiniKYung 91 kann jedoch durch jede der mannigfaltigen Aiisführunusmöglichkeiten rcahsieit sein, in denen bekannte elektrische, hydraulische oder pneumatische Antriebseinrichtungen auf eines der vier Steuersignale ansprechen, um ein Gatter 210 in eine von mehreren Positionen zu bringen. Wenn der Betatiij gungseinrichtung kein Steuersignal zugeführt wird, bleibt das Gatter in einer voll geschlossenen Lage. Während des Betriebes des Steuersystems bleibt das Gatter in einer bestimmten Position, bis em neues Steuersignal die Änderung dieser Position \or-2Q schreibt. Ls läßt sich ein einziger, selektiv gesteuerter Motor verwenden, jedoch auch eine Anzahl von Motoren oder Schiebern kann vorgesehen sein.

So können beispielsweise vier elektrisch betätigte Schieber .111 bis 214 mit unterschiedlichen Hublängen mit einer Schubstange 215 gekoppelt sein, die wiederum über eine Zahnstange 216 mit dem Gatte, 210 verbunden ist. um letzteies in eine von vier möglichen Positionen zu verschieben.

Leitungen 217 bis 220. die an die jeweiligen Schieber 211 br. 214 angeschlossen sind, stehen mit ilen entsprechenden Ausgangs-Steuei leitungen 179 bis 182 des Sleuerkreises 90 in Veibuuhmg. Die rc-tlichen l-ingangsleilungen im die Schieber stehen mn tier gemeinsamen Ausgangs-Steuerleiiung 187 in Verbindung. Lin Schalter 222 wird durch einen Ann

223 betätigt \um] stcueit eine grüne Anzeigelampe

224 sowie eine rote Anzeigelampe 225 aiii dct

e ties Schilfes. Die Anzeigelampen 183 biv ISfi Sleucrkieis 90 (vergleiche !'ig. 5a) suui eben s auf der Brücke ties Schilfes angeordnet, um ,c-

Gat-

jijf, _UIU| ι ctun«

ßsi g

_s^_{]iaUer 133}

lais 171 bis 173 ebenfalls ^errcg _D^^L _Ausgancssignal Sperrelais rückgeslelH ^w'-^^dcn· ■ ,' _cniei_nsarne Leikann über die Leitung 179 und 0 e B_clätigungstune 187 erfolgen und dazu dienen, _im

^_|K ^.^ _(i._{lltcrposll|on iln/u/cl}^_n. v_Venn _{tcr 2}10 annehoben ist. leuchtet .lic grüne An/e,^·- i_anlpc 224. Wenn das Ciattci voll abgesenkt im und ^^ ^^ Vcrbiiuiungskaiuil des lankMabilisalors _cc^-hlossen ist. leuchtet die rote Anzeigelampe. ~ Wenn der lankslabilisator ausgeschaltet wc-den soll d.h. das Gatter vollkommen absiescnki w.-.den mulx wird vorzugsweise der letzte Teil des Yerbmdungskanals. nämlich zwischen der Leitplanke _{5o und dem} Schiffsboden 12 (vergleiche Fig. 2 a)Jang- ^ ^^ _{mchrerc Ro}i|_bcwegungen. _{7 B}. vicr oder _f._jnf ^Γ^ι,ι^^η, Auf diese Weise wird die Schwin- «unesdauer des Tankstabilisatois kontinuierlich verlängert und erlaubt es der Tankflüssigkeit, auf gle,-_{55 c}^_n Stand an jeder Tankseite zu kommen. I'm uie_scs langsame Verschließen durchzuführen, kann ein p.iektromoior 227 vorgesehen snn. der über die Zahnstange 216 das Gatter das letzte Stück abwärts bewegt. Der Motor 227 wird von einer Energiequelle 6o 228 gespeist und über einen Schalter 229 betätigt. Ein Grenzschaltcr 230. der durch einen Arm 231 betätigt wird, schaltet den Motor 227 dann ab. wenn der Tank vollends geschlossen ist. Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, um den Motor 227 mit Ausnahme _{währcnd des vorstc}hend beschriebenen Schließvorganges außer Eingriff mit der Zahnstange 216 zu halten, um dadurch eine zusätzliche Belastung der Schubstange 215 zu vermeiden. Zum Absenken des

Gatters 210 in die geschlossene Position bei Leistungsausfall ist gegebenenfalls ein manuell hetütigbarer Kurbeltrieb vorgesehen.

Es ist möglich, die Abmessungen der Stabilisatorteile für eine gegebene Schiffsgröße zu berechnen. Die tatsächlichen Abmessungen und die einzelnen

B^tätigungsschriitc werden jedoch besser duidi durchgeführte Versuche und entsprechendes I-.innchten der zusammengehörigen Teile bestimmt. L-.s kiuin erforderlich sein, daß diese Einrichtung oder Zuordnung bei Änderungen in der Schiffsladung ebenfalls entsprechend verändert werden muß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfuhren zur Stabilisierung von Schiffen mittels einer passiven Tank-Stabilisierungsanlage mit veränderbarer Eigenfrequenz, nach dem die Rollperiode des Schiffes wiederholt gemessen und die natürliche Eigenschwingungsdauer der Flüssigkeitsbewegung im Verhältnis zu dem Meßergebnis gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die natürliche Eigenschwingungsdauer der Flüssigkeitsbewegung stets geringfügig länger als die Rollperiode des Schiffes eingesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollperiode des Schiffes jeweils während aufeinanderfolgender Halbschwingungen der Rollbewegung gemessen wird und entsprechend die natürliche Eigenschwingungsdauer der Flüssigkeitsbewegung nach jeder gemessenen Halbschwingung der Rollbewegung eingesteuert wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte passive Tankstabilisierungsanlage mit Flüssigkeitsbehälter (15, 16; 48, 49) an beiden Längsseiten (10, 11; 42, 43) eines Schiffes, die durch einen oder mehrere Verbindungskanäle (17: 50) von einstellbarem Querscunitt in Verbindung stehen, und durch einen die Rollperiode des Schiffes überwachenden Sensor (88), der eine betätigungseinrichtung (91) zur Einstellung oes )uerschnitts des Verbindungskanals (17; 50) zur Änderung der Eigenfrequenz der Flüssigkeitsbewegung steuert.

4. Schiffsstabilisator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Verbindungskanals (17) durch Verstellung von zueinander parallelen Gattern (31, 32) veränderbar ist. durch die die Enden von in dem Verbindungskanal (17) zwischen einer Bodenwand (12) und einer Anzahl von mit vertikalem Abstand voneinander angeordneten Leitflächen (33. 34. 35) gebildeten Durchlässen verschließbar sind.

5. Schiffsstabilisator nach Anspruch 3 oder 4 mit einem stabilen Element in dem Sensor, das entsprechend der Rollrichtung feste Kontakte selektiv schaltet, mit mindestens einem von den Kontakten geschalteten Motor konstanter Laufgeschwindigkeit und mit Schaltern, die in Abhängigkeit von der jeweiligen Laufzeit des Motors von dem Motor betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (133 bis 136; 144 bis 147) mit einem Steuerkreis (90) gekoppelt sind, der das Eingangssignal der Schalter mit clem bestehenden Querschnitt des Verbindungskanals (17, 50) vergleicht und mit seinem Ausgangssignal eine Betätigungseinrichtung (91) im Sinne einer Querschnittsänderung steuert.

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