DE1961756A1

DE1961756A1 - Verfahren und Einrichtung zum Daempfen von Schwingungen,insbesondere Schwingungen eines Schiffskoerpers

Info

Publication number: DE1961756A1
Application number: DE19691961756
Authority: DE
Inventors: Paffet James Arthur Haines
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1968-12-10
Filing date: 1969-12-09
Publication date: 1970-07-16
Also published as: GB1289307A; NL6918544A; ES374398A1; DE1961756C3; FR2033204A1; US3635182A; JPS491836B1; DE1961756B2

Description

Dipl.-lng. W. PAAP " " 8 MÖNCHEN

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D.pl.-lng. H. MITSCHERLICH Dipl.-lng. K. GUNSCHMANN Dr. rer. not. W. KORBER 9. Dezember 1969 PATENTANWÄLTE ,

NATIONAL RESEARCH DEVELOPMENT
CORPORATION

66-74 Victoria Street,
London, S.W. 1 / England

Pat entanmeldung

Verfahren und Einrichtung zum Dämpfen von Schwingungen, insbesondere Schwingungen eines Schiffskörpers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Dämpfen von Schwingungen, insbesondere eines Schiffskörpers oder eines anderen schwimmenden Fahrzeuges, z. B. eines im Küstengebiet arbeitenden Bohrfahrzeuges.

Derartige Schwingungen können in einem Schiffskörper oder im Rumpf eines sonstigen Wasserfahrzeuges durch den Wellengang und/oder die umlaufenden Schiffsschrauben hervorgerufen werden. Bei modernen Tankschiffen und Massenfrachten, die oft zweihundertfünfzig Meter und mehr lang sind, können durch die Wellenbewegungen hervorgerufenen Schwingungen der Frequenz nach dem Seegang entsprechen, so dass Resonanz entsteht. Die Eigendämpfung ist bei solchen Schiffen gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zum Dämpfen solcher Schwingungen zu schaffen.

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j Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, Schwingungen im Rumpf eines Schiffes oder anderen Wasserfahrzeuges dadurch

■ zu dämpfen, dass die Schwingungsenergie ron dem Schiffsrumpf auf ein Flüssigkeits-Gas-System in dem Schiffsrumpf Übertragen wird. Vorzugweise wird die Schwingungsenergie in dem System dadurch absorbiert, dass das Gas durch Bewegungen der in dem System enthaltenden Flüssigkeit abwechselnd zusammengedrückt und ausgedehnt wird, wobei die Schwingungsenergie schliesslich durch die bei der Bewegung der Flüssigkeit erzeugte Reibung in dem System vernichtet wird. Weiterhin kann ein Verfahrensschritt vorgesehen sein, mittels dessen der Gasdruck in dem System zur Abstimmung des Systems auf die Schwingungszahl des Schiffskörpers geändert werden kann.

Die Einrichtung gemäss der Erfindung ist derart ausgebildet, dass sie einen Behälter für ein Flüssigkeits-Gas-System mit einem Dämpfungsbehälter aufweist, in dem über einer freien Spiegelfläche der Flüssigkeit ein Gasraum mit in ihm eingeschlossenem Gas gebildet ist, derart, dass Schwingungen des Schiffskörpers Bewegungen der in dem Dämpfungsbehälter enthaltenen Flüssigkeit sowie ein abwechseIndes Ausdehnen und Zusammendrücken des Gases hervorrufen und hierdurch die Schwingungsenergie verteilt bzw. vernichtet wird.

Dabei ist die Ausbildung vorzugsweise derart, dass der Behälter durch einen Flüssigkeitstank des Schiffskörpers gebildet ist und der Dämpfungsbehälter wenigstens mit einem unteren Teil in den Flüssigkeitstank in frier Verbindung mit der in diesem enthaltenen Flüssigkeit hineinragt, während er am oberen Ende geschlossen i3t.. Weiterhin können von dem Gasraum des Dämpfungsbehälters Rohre und von dem den Dämpfungsbehälter aufnehmenden Flüssigkeitsbehälter Anschlüsse zur Verbindung mit äusseren positiven oder negativen Druokgasq.uellen oder mit der Atmosphäre ausgehen·

Der Dämpfungsbehälter kann duroh einen zylindrisohen Baukörper gebildet sein, der vom überdeok Mb zum Boden des Schiffskörpersj

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reicht und dessen geschlossenes oberes Ende mit einer Deckelplctte versehen, die fest mit dem Baukörper verbunden ist. Der Dämpfungsbehälter kann aber auch einen mehreckigen, vorzugsweise rechteckigen Grundriss haben und durch vertikale Wände begrenzt sein, die sich zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Schiffstarfe erstrecken, wobei das geschlossene obere Ende des Dämpfungsbehälters durch eine horizontale Deckelplatte gebildet ist, die zwischen den vertikalen Platten oder Wänden befestigt ist, In diesem Falle ist der Dämpfungsbehälter vorzugsweise mit ungelochten, vertikalen Hemm- oder Prallblechen zur Regelung der Flüssigkeitsbewegung in ihm versehen.

Gegebenenfalls kann der zur Aufnahme der Dämpfungseinrichtung dienende Schiffstank durch einen Ballasttank oder einen Frischwassertank des Schiffes gebildet sein.

Zur Dämpfung von Querschwingungen des Schiffskörpers kann die Einrichtung derart gestaltet sein, dass der Behälter aus einem im Querschnitt U-förmigen Baukörper besteht, von dem mindestens ein aufrecht stehender Schenkel den Dämpfungsbehälter bildet und dessen die beiden Schenkel verbindender Steg von der einen bis zur anderen Seite des Schiffskörpers durchgeht.

Schliesslich kann die Einrichung so ausgebildet sein, dass der Behälter mit zwei gleichartigen, jeweils Flüssigkeit mit freier Spiegelfläche sowie über dieser einen eingeschlossenen Gasraum enthaltenden Dämpfungsbehältern versehen ist, die zusammen mit einem sie verbindenden Teil des Behälters ringförmig in dem Schiffskörper angeordnet sind, derart, dass die Einrichtung auf Torsionsschwingungen des Schiffskörpers anspricht.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Schiff, das mit einer oder mehreren Dämpfungseinrichtungen der angegebenen Art ausge- , rüstet ist.

Die wesentlichen Schwingungen eines Schiffskörpers, die in

erster Linie durch die Erfindung gedämpft werden, sind Schwingungen, die Durchbiegungen des Schiffskörpers in vertikaler oder horizontaler Richtung hervorrufen.

Sachs stehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiele dargestellten Ausführungsformen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1A einen schematischen Grundriss des Mittelteiles eines Schiffes mit einer ersten Ausführungsform einer Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 1B eine der Fig. 1A entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2A einen senkrechten Querschnitt nach der Linie IIA-IIA der Mg. 1A,

Fig. 2B einen senkrechten Querschnitt nach der Linie IIB-IIB der Fig. 1B,

Fig. 3 einen Teil einer bei den Ausführungsformen der Erfindung verwendeten Anordnung zum Einstellen der Flüssigkeitsspiegel,

Fig. 4 einen Querschnitt einer gegenüber Fig. 1A bis 2B abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5 eine andere Ausführungsform der Erfindung, die auch zur Dämpfung von Querschwingungen im Schiffsrumpf ge- : eignet ist, ebenfalls im Querschnitt,

Fig. 6 in der gleichen Darstellung eine weitere Ausführungsform der Erfindung, und ;

Fig. 7 ein vereinfachtes schematisches Modell des Schiffsrumpfes mit der Dämpfungseinrichtung.

Bei einem Schiffsrumpf treten in der Hauptsache zwei Arten von | Schwingungen auf, nämlich die Zweiknoten-"Vertikalsohwingungen und die Zweiknoten-Horizontalschwingungen, bei denen sich der Schiffsrumpf in zwei in Längsabstand voneinander liegenden Knotenbereichen durchbiegt. Jeder dieser Schwingungsarten gegenüber weist der Schiffsrumpf eine entsprechende Steifigkeit K- und einen entsprechenden Dämpfungsfaktor O₁ auf.

' Die Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung hat entsprechende ₍ Eigenschaften, wobei die Steifigkeit Kp von den in dem Flüssigkeits-Gas-System enthaltenen G-asräumen S und der Dämpfungsfak- j tor Cp insbesondere von den viskosen Kräften abhängig ist, die durch die Bewegung der in der Dämpfungseinrichtung enthaltenen Flüssigkeit auf den sie umschliessenden Flächen der Einrichtung ' hervorgerufen werden. Die wirksame Masse Mp der Dämpfungsein- , richtung vereinigt sich mit derjenigen der in ihr- enthaltenen , Flüssigkeit (wenn die Flüssigkeit der Einrichtung nicht in Be-

; wegung ist), die zwischen den beiden verschiedenen Höhen der j Oberfläche der den (oder einen) Gasraum einschliessenden Flüssigkeit und der anderen Flüssigkeitsfläche S in der Einrichtung vorhanden ist. Dies entspricht einer Masse M^ für den Schiffsrumpf.

Die Grosse der Massen M., M₂ usw. ist von der Grosse und Form der Dämpfungseinrichtung, des Behälters, der Gasräume und der Flüssigkeit abhängig. Entsprechende Zahlenwerte können aus Versuchen gewonnen oder in einfacheren Fällen durch Berechnung ermittelt werden. Bei den Überlegungen über das Verhalten eines Schiffes und der Dämpfungseinrichtung und für den ersten Entwurf dieser Einrichtung kann von einem der Fig. 7 entsprechenden Modell ausgegangen werden, das nach Ausführung der notwendigen Modellversuche als Grundlage für die endgültige Ausbildung der Dämpfungseinrichtung dienen kann. Weitere Einzelheiten können aus der Abhandlung "Machinery Induced Vibrations" von Johnson und MoClimont in Volume 75, Hummer 4 der Berichte des "Institute of Marine Engineers, April 1963 entnommen werden. Andere Veröffentlichungen sind "Mechanical Vibration" von J.P. Den Hartog, McGraw Hill, ITew-York und london, 3. Edition 1947, weiterhin "Ship Hull Vibration" von F.H. Todd, Edward Arnold ltd., 1961 und ein Bericht "On the Vibration Amplitudes of Ship Hulls" von Johnson, Ayling und Oouchman (1962) des Institute of Engineers an das Institute of Engineers and Shipbuilders in Schottland»

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Im allgemeinen kann davon ausgegangen werden, dass

1) mit zunehmender Gesamtgrösse der Dämpfungseinrichtung die Schwingungsfrequenz verringert und die Kräfte vergrössert v/erden,

2) die Schwingungsfrequenz "bei Verkleinerung des Volumens eines G-asraumes erhöht wird,

3) die Schwingungsfrequenz "bei gleichmässiger Erhöhung des Druckes in dem Behälter erhöht werden kann, wenn alle Gasräume abgedichtet sind,

4) die Masse M_ durch grosse "bzw. hohl unausgeglichene Wassersäulen vergrössert werden kann, und schliesslich

5) die Dämpfungseinrichtung entweder durch Änderung der gesamten Wassermenge in dem Behälter oder durch Änderung der verschiedenen Flüssigkeitshöhen abgestimmt werden kann.

Ferner müssen folgende Gesichtspunkte berücksichtigt werden:

a) alle Teile des Behälters der Einrichtung müssen zur Untersuchung und zur Durchführung von Reperaturarbeiten durch ausreichend gross bemessene Eingänge zugänglich sein,

b) der Schiffsrumpf oder Teile davon dürfen durch Druckerhöhungen oder Druckverringerungen nicht überbeansprucht werden,

c) bei einem Schiffsneubau können die Bhälter und Dämpfer ^ zusammen mit dem Schiffsrumpf entworfen werden, und

d) bei einem bereits in Betrieb befindlichen Schiff sollen der oder die Behälter für die Dämpfungseinrichtung mit einem Minimum an konstruktiven Änderungen eingebaut werden können; schmale Behälter können leichter duroh Öffnungen im Schiffsdeck herabgelassen werden und sind geeigneter

als grosse Behälter. j

Bei den in Fig. 1A bis 2B gezeigten AusfUhrungsf ormen der Er- * findung sind zwei Dämpfungseinriohtimgen 10 der Ausbildung nach ; Pig. 1A und 2A oder naoh Pig. 1B und 2B angeordnet, von denen, je eine auf einer Schiffsseite symmetisch zur längsmittellinie H des SohiffBkörpers und zu der anderen Einrichtung angeordnet

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ist. Die genaue Lage der beiden Dämpfungseinrichtungen in der · Längsrichtung des Schiffes hängt von den verschiedensten Umständen ab und soll alle Bau- und Fahreigenschaften des Schiffes' berücksichtigen, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Tankschiff mittlerer G-rösse mit einer Reihe von Speicherund Ballastbehältern 16 ist. Gemäss Pig. 1A bis 2B sind die Dämpfungseinrichtungen 10 mittschiffs angeordnet, was den Vorx-eil hat, dass die Behälter für die Dämpfungsflüssigkeit gross sein können, so dass die Dämpfungseinrichtungen mit einer verhältnismässig grossen Flüssigkeitsmenge und mit erhöhter Leistung arbeiten können. Wenn die Dämpfungseinrichtungen demgegenüber an dem einen oder dem anderen Ende des Schiffes, vorzugsweise im Heck des Schiffes, angeordnet sind, so wird die Wirkung der kleineren Behälter mindestens teilweise durch die dort grösseren Verlagerungsbewegungen des Schiffsrumpfes (und damit auch der Dämpfungsflüssigkeit) ausgeglichen.

Die Ausführungsformen nach Fig. 1A bis 2B gehen davon aus, dass das Innere des Schiffsrumpfes 12 durch wasserdichte Quer- und Längswände 18, 22 in Behälter 16 aufgeteilt ist. Wenn der Tanker v.^renig oder keine Ladung hat, so wird in mindestens einige der Behälter 16 zur Bildung des notwendigen Ballastes Wasser eingefüllt. Je zwei solcher einander gegenüberliegender Behälter 16 können gemäss der Erfindung zur Bildung von zwei Dämpfungseinrichtungen der Ausfuhrungsform nach Fig. 1A und 2A oder der Ausführungsform nach Fig. 1B und 2B, die beiderseits der Längs- ₍ mittellinie 14 symmetrisch zu dieser angeordnet sind, verwendet werden. Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1A bis 2B sind

! hierzu die an jeder Aussenseite des Schiffskörpers liegenden

! Ballastbehälter 16 verwendet·

Gemäes Fig. 1A und 2A wiest jede dieser Dämpfungseinrichtungen 10 einen mittleren Dämpfungsbehälter 20 auf, der an jedem Ende' durch ein Querochott 22 und auf jeder Seite durch eine Längswand 24 begrenzt ist, diesich vom Oberdeck 26 nach unten erstrecken und von dem einen bis zum anderen Ende des Ballast-

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behälters 16 reichen. Die Unterkante 28 der Längswande 24 liegt etwas über dem Schiffsboden, so dass eine untere Öffnung 30 gebildet ist, über die das Innere des unteren Teils des Eämpfungsbehälters 20 in ständiger Verbindung mit dem Inneren des Ballastbehälters 16 ist. Am oberen Ende ist der Dämpfungsbehälter 20 durch eine Deckelplatte 32 abgeschlossen, in der ein verschlossenes Mannloch angeordnet ist, um das Innere des Dämpfungsbehälters 20 im Bedarfsfalle zugänglich zu machen. You der Deckelplatte 32 aus gehen drei Rohre 34 nach oben durch das Oberdecke 26 hindurch, die dazu dienen, den oberen Teil des Behälters 20 mit einer äusseren Druck- oder Saugluftquelle oder fe mit der Atmosphäre zu verbinden. Ausserhalb des Behälters 20 ist auch der Ballastbehälter 16 im Bereich des Oberdecks 26 mit AnSchlusstutζen 36 versehe^ die eine solche Verbindung ermöglichen. In den Rohren 34 und den AnSchlusstutζen 36 sind Ventile 38 bzw. 40 angeordnet, die zum Absperren des Dämpfungsbehälters 20 und des Ballastbehälters 16 geschlossen oder zur Verbindung derselben mit den Luftquellen geöffnet werden können. Zwischen der Deckelplatte 32 und der Unterkante 28 der beiden seitlichen Längswände 24 sind zwei querverlaufende, geschlossene Zwischenwände 42 angeordnet, die den oberen Teil des Behälters 20 in drei etwa gleichgrosse Räume unterteilen, von denen jeweils eines der drei Rohre 34 ausgeht.

ψ Ein vam Oberdeck 26 aus bedienbares Ventil 43 ermöglicht eine Verbindung des Ballastbehälters 16 mit dem über der Deckelplatte 32 gelegenen Raum 44» der seinerseits mittels eines . Ventiles 45 nach der Atmosphäre geöffnet werden kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1A und 2A ist der Behälter 20 bis zu einer bestimmten Spiegelhöhe mit Wasser 46 aus dem Ballastbehälter gefüllt, so dass zwischen dem freien Wasserspiegel- ! 50 dieser Füllung und der Deckelplatte 32 des Dämpfungsbehäl- _t ters 20 in diesem ein mit Luft unter Druck gefüllter Luftraum j 48 gebildet ist. Die Ventile 38 sind zur Aufrechterhaltung des Druckes in dem Luftraum 48 geschlossen, während die Ventile₍

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40 geöffnet sind, so dass sich der Wasserspiegel 52 in dem Ballastbehälter 16 auf eine grössere Höhe als in dem Dämpfungsbehälter 20 einstellen kann. Das Ventil 43 wird ebenfalls geschlossen gehalten. Die in dem Luftraum 48 eingeschlossene Luft steht gewöhnlich unter einem Druck von zwei absoluten Atmosphären, wenn sich die Einrichtung im Ruhezustand befindet. Da r^ber die Schwingungsdauer bei Schwingungen eines Schiffskörpers ouch von der Grosse der Ladung abhängig ist, kann bei einer Änderung der Lademenge bzw. des Ladegewichtes eine neue Einstellung des Druckes zweckmässig sein.

!Bei Anwendung einer in dieser Weise ausgebildeten und eingestellten Einrichtung rufen vertikale Schwingungen des Schiffskörpers, wie sie z. B. durch die Wellenbewegung der See entstehen können, ochwingungsbewegungen des Wassers 46 in dem Ballastbehälter 16 und in der Dämpfungseinrichtung 10 hervor, wobei sich der Wasserspiegel 50 in dem Därnpfungsb ehält er 20 auf- und abbewegt und die in dem Luftraum 48 eingeschlossene Luft abwechselnd zusammengepresst und ausgedehnt wird. Diese Bewegungen bzw. das durch sie hervorgerufene abwechselnde Zusammendrücken und Ausdehnen der Luft und die Reibung, die z. B. dadurch erzeugt wird, de α a das Wasoer 46 in dem Ballastbehälter 16 an den Wänden dieses Behälters und der Dämpfungseinrichtung 10 entlang auf- und abwärts bewegt wird, führen dazu, dass die 3chwingungsenergie des rJchiffßkörpers in der Dämpfungseinrichtung 10 absorbiert und verteilt bzw. vernichtet v/erden. Die Zwischenwände 42 der Dämpfungseinrichtung sind an der Dämpfung wenig oder nicht beteiligt, sind aber insofern wichtig, als sie eine auf die ganze Länge der Dämpfungseinrichtung durchgehende Wellenbewegung des Wasserspiegels 50 verhindern.

Für diese Wirkungsweise der Dämpfungseinrichtung ist es erfordorli'ch, da as die Waoserspiegel 50 und 52 innerhalb und ausser- . halb dor Einrichtung verschiedene Höhe haben, wenn vertikale ι !Johwingungon des schiffakörpers aufgefangen 'und die S ohwingim.fi aernergie des Schiffskörpers vernichtet werden soll. Der Höhenunterschied zwischen den Wasserspiegeln kann z. B. dadurch or-

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reicht werden, dass aus dem Raum über dem Wasserspiegel 52 im Ballasfb ehält er 16 Luft abgesaugt und der Raum über dem Wasserspiegel 50 in dein DäBipfxmgsljehälter 20 mit der Atmosphäre verbunden wird. Statt dessen können auch beide Räume unter Druck gesetzt oder entlüftet werden, wobei jedoch in dem einen Raum ein niedrigerer Druck als in dem anderen Raum beibehalten werden muss. Weiterhin kann die Ausführungsform nach Pig. 2A so geändert werden, dass die Deckelplatte höher als dargestellt angeordnet ist, so dass Flieh der Wasserspiegel 50 höher liegen kann. Auch kann, wenn z.„ B. der Raum über dem Wasserspiegel anfangs mit der Atmosphäre verbunden war, dieser Raum durch Schliessen des zugehörigen Ventiles abgesperrt werden, so dass der Druck in dem Raum mit der Auf- und Abwärtsbewegung des Wasserspiegels 52 in der gleichen Weise erhöht und erniedrigt wird wie im eingeschlossenen Luftraum 48. Diese letztere Anordnung ergibt relativ hohe Schwingungszahlen in der Dämpfungseinrichtung.

Wenn gewünscht, kann das dem Raum 44 über der Deckelplatte augeordnete Ventil 43 offen gehalten werden, damit das Wasser 46 auch in den Raum 44 gelangen und zwischen diesem und dem Ballasfb ehält er 16 frei strömen kann. Hierdurch kann der Vorteil erreicht werden, dass die Masse der Dämpfungsflüssigkeit in der Einrichtung 10 durch Einschaltung des sonst nicht genutzten .Raumes 44 vergrössert v/ird. In diesem Falle wird das Ventil 45 in der gleichen Weise wie die Ventile 40 eingestellt, so dass das Wasser 46 im- gesamten Bereich des Ballastbehälters 16, d. h, auch in dem Raum 44 der Dämpfungseinrichtung 10, -mehr oder weniger die gleiche 3piegelhöhe aufweist.

Bei der in Fig. IB und 23 geneigten Ausführungsform ist der mittlere Dämpfungsbehälter 20 der Dämpfungseinriolitung 10 durch einen zylindrischen Baukörper 60 gebildet. Diese Aiisfüiirungsform ist besonders für lalle geeignet, bei denen ein Tankschiff von vornherein so entworfen ist, dass es mit einer der Erfindung entsprechenden Dämpfungaeinrichtung versehen iat. Der sr-ylin- |

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arische Baukörper 60 ist vorzugsweise aus Stahlplatten zusammengesetzt und reicht vom Oberdeck 26 Ms sum Boden 62 des Schiffsrumpf es. -Die Deekelplatte 32 des Däcrpfungsbehälters 20 ist durch eine kreisrunde Stahlplatte gebildet und enthält wiederum ein Mannloch mit Mannlochdeckel.- Die Verbindung zwischen dem unteren Teil des Dämpfungsbehälters 20 und dem Ballastbehälter 16 ist hier durch rechteckige öffnungen 64 gebildet, die im Umfangsabstand voneinander in den Hantel des zylindri-, -eben Baukörpers 60 eingeschnitten sind«

Die Abmessungen der Einrichtung sind von der G-rösse des Schiffes abhängig. Bei der dargestellten Ausführungsform kann die Einrichtung 10 s. B. eine Höhe von etwa einundzwanzig Meter, eine Länge (in Längsrichtung des Schiffes) von etwa fünfundzwanzig Ileter und eine Breite (in Querrichtung des Schiffes) von sechsunddreissig Meter haben. Hierbei kann der zylindrische Baukörper 60 z. B. einen Durchmesser von etwa sechs Meter haben. Im übrigen ist die Einrichtung nach Fig. 1B und 2B ebenfalls mit Rohren 34 versehen, von denen je eines für die beiden symmetrisch zur Längsmittellinie 14 des Schiffes angeordneten Baukörper 60 vorgesehen sind. Jedem äi ■ :-er Bohre 34 ist wiederum ein Ventil 38 zugeordnet. Auch sind am Oberdeck 26 im Bereich dor beiden Ballastbehälter 16 jeweils die Anschlusstutζen 36 mit je einem Ventil 40, ferner für den Kaum 44 über der Dekkelplatte 32 das Ventil 45 und zum Fluten dieses Saumes das vom Oberdeck aus bedienbare Ventil 43 angeordnet.

Pur den Betrieb der Einrichtung nach Fig. 1B und 2B werden die Ventile 38, 40 so eingestellt, dass sie den jeweiligen Raum über dem Wasserspiegel 50 in dem Dämpfungsbehälter 20 und den Raum des Ballastbehälters 16 über dem Wasserspiegel 52 mit der Atmosphäre oder mit einer Druckluft- oder Saugluftquelle verbinden, damit sich die Wasserspiegel 50, 52 mit dem erforderlichen Höhenunterschied einstellen. Hierzu kann die Einstellanordnung nach Fig. 3, allerdings nur mit je einem Rohr 34 für jeden Baukörper 60 verwendet werden. Sodann werden die Ventile

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geschlossen, möglicherwiese mit Ausnahme der Ventile für einen oder mehrere Räume, die mit der Atmosphäre verbunden sind. Die Einrichtung ist dann, fertig zum Betrieb, Wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform wird das Wasservolumen (des Wassers 46) so gewählt, dass die Drücke und die Wasserspiegelhöhen eine den zu erwartenden und zu dämpfenden Schwingungen entsprechende Absorptionswirkung der Einrichtung ergeben. Im übrigen ist die Wirkungsweise grundsätzlili die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1A und 2A.

Für beide Ausführungsformen kann das Ballastwasser 46 in die Ballastbehälter 16 mittels einer Pumpe über die Leitungen 200 eingepumpt werden. Hierbei sind die Ventile 38, 40 geöffnet, damit etwaige Flüssigkeitsdämpfe aus einer früheren Ladung entweichen können. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist die Masse der Flüssigkeit insofern von Bedeutung, als sie die Dämpfungscharakteristik der Einrichtung mit beeinflusst.

Fig. 3 zeigt eine für die Ausführungsform nach Fig. 1A und 2A bestimmte Anordnung zur pneumatischen Einstellung der Höhenlage der Wasserspiegel 50 und 52. Die Anordnung v/eist einen Vorratsbehälter 70 für Druckluft oder ein anderes Druckgas sowie sechs Rohre 34 für die Verbindung mit den beiden Dämpfungsbehältern der beiden Einrichtungen 10 auf. Die Rohre 34, von denen nur drei dargestellt sind, zweigen in paralleler Anordnung von einer mit dem Druckgas- bzw. Druckluftbehälter 70 verbundenen Hauptleitung 72 ab und sind jeweils mit einem Absperrventil 74 versehen sowie mit einem Überdruckventil 76 verbunden. Der Druck in der Hauptleitung 72 wird durch einen Druckmesser 78 angezeigt. Schliesslich sind in der Nähe der Verbindungsstelle der Hauptleitung 72 mit dem Druckgasbehälter 70 ein Abpserr- und Einlassventil 80 und ein zur Atmosphäre führendes Entlüftungsventil 82 angeordnet. '

Es wurde festgestellt, dass bei voll beladnem Schiff im allgemeinen die vertikalen (und die quer verlaufenden) Schwingungen j innerhalb der zulässigen Grenzen bleiben, so dass, a. B. bei '

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. einem Tanker die Möglichkeit besteht, das Ballastmwasser aus den vorher als Ballasfbehältern verwendeten Behältern 16 und das l/asser aus den Dämpfungsb ehält ern 20 z. B, über die Leitungen 200 abzupumpen und durch Ölladung zu ersetzen. Hierzu kann auch das gemäss der E_rfindung vorgesehene Ventil 43 geöffnet werden, das ermöglich^ dass auch der Raum 44 über dem Dämpfimgsb ehält er 20 mit öl aus dem Behälter 16 gefüllt werden kann. Das öl aus diesem Raum wird jedoch wieder herausgelassen, und es kann auch das Ventil 43 wieder geschlossen werden, wenn der Behälter 16 wieder als Ballastbehälter und der mittlere Behälter 20 wieder als Dämpfungsbehälter verwendet werden.

Venn trotz voller ladung doch noch unzulässige Schwingungen im wchiffskörper auftreten sollten, so kann, falls es sich um einen Tanker handelt, die Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung auch mit öl der ölladung als Dämpfungsflüssigkeit in Betrieb gesetzt './erden. In diesem Pail muss der Gas raum des Dämpfungsbehälters 20 anstatt mit Luft mit Stickstoff oder einem anderen inerten Gas gefüllt werden. Venn auch der Dämpfungsbehälter so gross sein muss, dass er im G-asraum die für einen leistungsfähigen betrieb der Dämpfungseinrichtung notwendige Gasmenge aufnehmen kann, so stellt dies im Hinblick auf die Vorteile für die ,'Schwingungsdämpfung keinen ins Gewicht fallenden ITachteil dar. Ausserdem ist zu berücksichtigen, dass wenigstens einige '!tanks eines Tankschiffes nicht ganz voll gefüllt sind, v/eil ^a;; Schiff nonst mehr öl laden würde, als für das Gesamtvolumen ^rl':v xankü berechnet würde.

"Die Ausführungsformeu nach Pig, IA bis 2'h Warnen in mancherlei Jfimrlcht abgeändert -./erden, Z. B, kann .j ta fet doa zylindrischen Baukörperrj 60 nach Piß, 113 und 2B ein im Grundriss rechteckiger verwendet werden.

Kino andere Ausfuhrimgc5form dor DämpfuugaeiTiriohtimg naeli der Kr find im/?, die inobeoondere für deti lüintiau In ber-eitu im Betrieb befindliche Schiffe beotiramt int, Ist :Iri i^!:Lg» 4 gG?;e.igb, Bei diesor Auaführunguform besteht dei· lm)(iiifiiiigobuhältör aua

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einer aufblähbaren Hülle 90 aus Kunststoff, z. B. Polyäthylen, oder aus mit Gummi imprägnierten Kunststoff, wie FVC-Taeständigem Terylene oder aus durch Gummi verstärkten Hylon. Diese· aufblähbare Hülle 90 -.reist einen im wesentlichen kreisrunden Grundriss auf und ist innerhalb eines im Grundriss rechteckigen Behälters 16 unterhalb der Oberfläche der in dieses befindlichen Flüssigkeit 46 mittels Zugglieder 92 befestigt. VIe bei den vorher beschriebnen Ausführungsformen kann die Dämpfungs-"inrichtung 10 an einer beliebigen Stelle innerhalb des Schiffsrumpf es 12, z. B* in einem liitteltank des Schiffes, angeordnet sein. Auch kann nur eine solcher Dämpfungseinrichtungen, oder wenn Symmetrie bewahrt werden soll, zwei solcher Einrichtungen beiderseits der Längsmittellinie des Schiffes angeordnet sein wie bei den zuerst beschriebenen Ausführungsfonaen. Beispielsweise können zwei Dämpfmigseinrichtungen 10 entsprechend Fig. 1B und 2B, bei denen jedoch der zylindrische Baulcerper 60 jeweils durch eine aufblähbare Hülle 90 ersetzt ist, mittschiffs angeordnet sein. Im übrigen kann jede der Dänpfungseinriclittingen 10 wie bei den Ausführungsformen nach Fig. IA bis 2B ausgebildet sein mit der Ausnahme, dass anstelle der Rohre 34 ein Rohr 93 angeordnet ist, das mit der Einst el laiiordnung nach Fig. 3 verbunden ist. Letztere ist dabei so abgeändert, dass Die statt der sechs Rohre 34 nur sv/ei Rohre 93 aufweist, von denen je eines einer der beiden aufgeblähten Hüllen 90 angeordnet ist.

Die Betriebs- und Wirkungsweise der Ausfüliriiiigsfora nach Fig. entspricht im wesentlichen den bereits beschriebenen Ausfithrungüformen. Gemüse Fif:, 4 kann n.n unteren Entla eier Hülle 90 ι ein Gitter oder lieta 96 angeordnet sein, durch -las Flüssigkeit , 46 aus dem Behälter 16 in den durch die Hulls ^O gebildeten

: Dämpftmgsbehälter eiirtröaien und auo diesem wieder ausotrömen kann, Ein solchem Gifcter oder fieta kann gegabenenfallo auofc bei ! den Ausfülii'imgsformen naoh Pig. IA bis 2B, s· B. an der anter-on f'ffTiimg 30 des Dämpfimgsbohälters 20 naoh FIg. 2L odor Lwiseheu den Üf-fnimgen 64 uad deni 'Jaoaerspiogel 50 in daa B"aipfittigsb£· halter 20 nach FIg₈ 2ß angeordnet -^eiiii Die EiMimg des 'D'-lmp-

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fungsbehälters durch eine aufblähbare flexible Hülle nach Pig. 4 bietet den Vorteil, dass die Einrichtung billiger und leichter rnontierbar ist, ausserdem ein geringes Gewicht aufweint, und dass der Däirrpfungsb ehält er im Falle einer Beschädigung oder bei Abnutzung leicht ersetzt i/erden kann.

Die bisher beschriebenen Ausführungsformen sind zum Dämpfen von vertikalen Schwingungen bestimmt. Fig. 5 zeigt eine weitere Aus f uhr ungs form, die zum Dämpfen von quergeri eiltet en horizontalen Schwingungen des Schiffskörpers dient, wie sie s. B. durch die Schiffsmaschinen oder durch den Seegang hervorgerufen worden können. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den bereits beschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass ein im Schiffsquerschnitt U-förmiger Baukörper 100 zugleich den Ballastbehälter und mit seinen beiden Schenkeln 120 und 216 zwei aufrechtstehende Dämfpungsbehälter bildet. Diese Dämpfungs-Ikhalter 120 sind wie bei den Ausführungsformen nach Fig. 1A bin P.B ^jeweils mit einer Deckelplntte 142 versehen, unter der ein Luft- oder Gasraum 148 gebildet ist, der unten durch den Flüssigkeitsspiegel 150 begrenzt ist. Am unteren Ende stehen die beiden Dämpfungsbehälter 120 unci 216 in unmittelbarer Verbindung mit dem den Ballastbehälter bildenden horizontalen 3to£ 116 des U-fcrmigen Baukörpers 100.

Zum Betrieb der Dämpfungseinrichtung nach Fig. 5 wird das in den Gasraum 148 des einen Dämpfungsbehälters 120 befindliche Gas unter Druck gesetzt, indem der Flüssigkeitsspiegel 150 in diesem Dämpfungsbehälter mittels einer der Anordnung nach Fig. 3 entsprechenden Einctellanordnung eingestellt wird. Der durch den anderen Schenkel des TJ-förmigen Bauteiles gebildete zweite Dämpfungsbehälter 216 bleibt dabei über das Ventil 40 mit der Atmosphäre verbunden, so dass die beiden Flüssigkeitcsäuleu in den beiden Schenkeln 120, 216 verschiedene Höhe haben und die Einrichtung daher ebenfalls in der Lage ist, vertikale Schwingungen bestimmter Frequenzen des Schiffskörpers 12 zu dämpfen.

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Bei der Ausführungsform nach Pig. 5 können jedoch gegebenenfalls auch "beide Schenkel 120 und 216 gegenüber der Atmosphäre abgesperrt werden und die beiden Räume 148 über den Flüssigkeitsspiegeln teilweise unter Unterdruck oder durch Verbindung mit einer Druckgas- oder Druckluftquelle unter Druck gesetzt werden. Tienn nur Querschwingungen des Schiffskörpers gedämpft v/erden sollen, ist es nicht erforderlich, dass die beiden Flüssigkeitssäulen in den aufrechten Schenkeln 120, 216 verschiedene Höhe haben. Es ist jedoch notwendig, dass ein mit eingeschlossenem Gas gefüllter Gasraum unten durch eine freie Flüssigkeitsoberfläche begrenzt ist, so dass das Gas sich ausdehnen und wieder zusammengedrückt werden kann. Hieraus ergibt sich, dass wenigstens einer der Schenkel 120, 216 des U-förmigen Bauteiles 100 am oberen abgeschlossen sein muss, damit der Gasraum gebildet werden kann.

^1?enn Symmetrie eingehalten werden soll, oder wenn aus irgendeinem Grund eine einzige Dämpfungseinrichtung der in Fig. 5 gezeigten Art an der längsmittellinie des Schiffskörpers nicht verwendet werden kann, so können zwei solchen Dämpfungs- brsw. Stabilisierungseinrichtungen beiderseits der Längsmittellinie des S_chiffes einander entgegengerichtet angeordnet werden.

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform der Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung ist zum Dämpfen von Torsionsschwingungen des Schiffskörpers 12 bestimmt. Die Einrichtung weist über einen im Querschnitt rahmen- oder ringförmigen Behälter 316 zwei nebeneinander angeordnete Dämpfungsbehälter 320 mit je eitiem unten durch den Flüssigkeitsspiegel 350 begrenzten Gasraum 348 auf. Die unteren Enden der Dämpfungsbehälter 320 stehen über je ein Ventil 330 mit dem Innern des Behälters in Verbindung, der ganz mit Flüssigkeit gefüllt ist. Wie sich aus der Erläuterung der Wirkungsweise der vorher beschriebenen Ausführungsformen ergibt, rufen Torsionsschwingungen des Schiffskörpers 12 Bewegungen der beiden Flüssigkeitsspiegel 350 hervor, durch die das in den Gasräumen 348 eingeschlossene

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Geis abwechselnd ausgedehnt und zusammengedrückt wird und die Drehschwingungsenergie des Schiffskörpers vernichtet wird.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf Schiffskörper bzw. Schiffe, "bei denen eine oder mehrere Dämpfungseinrichtungen der "beschriebenen Art verwendet sind. Auch kann die in Fig. 5 gezeigte Sonderausbildung in Verbindung mit Einrientringen der Pig. 1A, 2A und/oder der Fig. 113, 2B verwendet werden. Die gezeigten Ausführungsformen sind jeweils zum Dämpfen von Schwingungen besonderer Schwingungsfrequenzen entwiekelt, so dass für verschiedene Schwingungsarten und -frequenzen jeweils auch verschiedene Ausführungsformen der Einrichtung verwendet werden könnten. In der Praxis genügen jedoch im allgemeinen zwei der beschriebenen Dämpfungseinrichtungen, T^renn z. B. Schwingungen, die durch die Schiffsmaschine hervorgerufen werden, besonders störend sind, so kann eine der Erfindung entsprechende Einrichtung in der ITähe der Schiffsmaschine irn Heck des Schiffes und eine andere oder die gleiche Ausführungsform der Erfindung zum Dämpfen von durch den Seegang hervorgerufenen Schwingungen mittschiffs oder am Bug oder Heck des Schiffes angeordnet werden.

Die Jirfindimg ist weiterhin nicht nur bei Tankschiffen, sondern auch bei anderen Schiffsarten nennenswerter Grosse anwendbar. Wenn solche Schiffe Ballast- oder Frischwasserbehälter oder no{-licherweif5e auch Brennstofftanks enthalten, so können alle Altern solcher Behälter zur Bildung von Einrichtungen nach der Lrf'indung herangezogen werden. Die Einrichtung nach der Erfindung bmn jedoch auch als insgesamt vorgefertigte Einheit in 'iin<m fertigen Schiffskörper oder beim Eau des Schiffskörpers in diesen eingesetzt werden.

AnsprUohe:

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Claims

Ansprüche

1. J Verfahren sum Dämpfen von Schwingungen im Rumpf eines

schwimmenden Schiffes, dadurch gekennzeichnet, dass die 3chwingungsenergie des Schiffsnonpfes atif ein ITlüssigkeits-Gas-System im Schiffsrumpf übertragen wird,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die S chwingtings energie in dem System durch Zusammendrücken und Ausdehnen des Gases durch die Flüssigkeit absorbiert und schliesslich durch Reibung in dem. Flüssigkeits-Gassystem verniclit et wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruck in dem Flüssigkeits-Gas-System zur Abstimmung desselben auf die Schwingungszahl des Schiffskörpers geändert v/ird.

4. Einrichtung sum Dämpfen von Schwingungen ±n Rumpf eines schwimmenden Schiffes, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) einen Behälter (16, 116, 316) für ein Flüssigkeits-Gas-fjystem mit ainera Dämp ftingsbehält er (20, 90, 120, 320) auf v/eist, in dem über einer freien Spiegelfläche (50, 150, 350) der Flüssigkeit ein Gasraum (48, 148, 348) mit in ihm eingeschlossenem Gas gebildet ist, derart, dass Schwingungen des Schiffskörpers (12) Bewegungen der in dem Dämpfungsbehälter enthaltenen Flüssigkeit sowie ein abwechselndes Ausdehnen und SiisaEimendrücken dee Gases hervorrufen und hierdurch die Schv/ingtmgsensi'^ie verteilt bzw. vernichtet v/ird,

5. Binriclitung nach Anrspruoh 4_? dadurch gekennzeichnet", dass der Behälter ("16) durch einen Flüssigkeitatank dos Schiffskörpers (12) gebildet ist und der MinpAingsbehälter (20_? 90, 120, 320) wetiigstono mit eiuaei ttiifceren Teil in den ¥lüsaißkoitstmik Iu freier Verbindtüig sii"^ der in aieoem ent-

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halt en en Flüssigkeit hineinragt, während er am oberen Ende geschlossen ist.

6. Hinrichtung nach Anspruch. 5, dadurch, gekennzeichnet, dass von dem Gas räum (48) des Dämpfungsbeliälters (20, 90) Rohre (34; 93) und von dem den Dämpfungsb ehält er aufnehmenden Flüssigkeitsbehälter (16) Anschlüsse (36) zur Verbindung mit äusseren positiven oder negativen Druckgasquellen oder •ait der Atmosphäre ausgehen«

7. Einrichtung ue.ch Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfung sb eliält er (20) in einem im Grundriss mehreckigen oder kreisrunden Baukörper angeordnet und am oberen lande durch eine Deckelplatte (32) verschlossen ist, die fest mit dem Baukörper verbunden ist.

c. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch, gekennzeichnet, dass der Dämpfungsbehälter (20) durch vertikale Wände (24) begrenzt ist, die sich zwischen gegenüberliegenden Seiten des Flüssigkeitstanks (16) erstrecken, und dass das geschlossene obere Ende des DämpfungsbeLri ters durch eine zwischen den vertikalen Uäflen angeordnete horizontale Deckelplatte (32) gebildet ist.

S. Einrichtung noch einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mit vertikalen ungelochton Hemm- oder Prallplatten zur Steuerung der in ihm enthaltenen Flüssigkeit versehen ist·

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitstank (16) durch einen Ballasttank oder einen Frischwassertrnl·; im Schiffskörper (12) gebildet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass

j der Behälter (16) aus einem im Querschnitt U-förmigen Bau-

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körper (100) "bestellt, τοπ dem mindestens ein auf rechtstehender Schenkel (120) den Dämpfungsbehälter bildet und dessen die beiden Schenkel verbindender Steg (116) von der einen bis zur anderen Seite des Schiffskörpers (12) durchgeht .

12. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (316) mit zwei gleichartigen, jeweils Flüssigkeit mit freier Spiegelfläche (350) sowie über dieser einen eingeschlossenen G-asraum (34-8) enthaltenden Dämpfungsbehältern (320) versehen ist, die zusammen mit einem sie verbindenden Teil des Behälters (316) ringförmig in dem Schiffskörper (12) augeordnet sind, derart, dass die Einrichtung auf Torsionsschwingungen des Schiffskörpers anspricht.

13. Schiffskörper oder Schiff, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 1;

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