DE2025506A1 - Passivstabilisiertank - Google Patents

Description

Flume Stabilization Systems, Inc, Hoboken (Hew Jersey, USA)

Pas si vstabili si er tank

Auf dem Gebiet der Stabilisierung von Schiffen wird stark gearbeitet« Es sind zahlreiche Systeme entwickelt worden oder in Entwicklung, die dazu dienen, das umgebungsabhängige Schlingern der Schiffe zu vermindern. Ein Passivstabilisiertank stellt ein System dar, das besonders einfach ist und in vorhandenen Schiffen mit minimalen Änderungen derselben eingebaut werden kann,,

Der Passivstabilisiertank besteht in seiner einfachsten Form aus einem Behälter, der teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und sieh in der Richtung der Breite eines zu stabilisierenden Schiffes erstreckt· Beim Schlingern des Schiffes fließt die Flüssigkeit in dem Tank hin und her» Bei richtig ausgelegtem Tank wird eine Phasenverschiebung von 90 ° zwischen der Flüssigkeitsströmung und dem Schlingern

00 985 1/134

des Schiffes aufrechterhalten. Infolgedessen erzeugt die Flüssigkeit in dem Tank ein Moment, welches dem Schlingern des Schiffes entgegenwirkt und daher dieses zu stabilisieren trachtet ο

Aus Konstruktionsgründen ist der Passivstabilisiertank oft unter einem Deck des Schiffes angeordnet, wobei das unmittelbar über dem Tank liegende Deck als Tankdecke dient. Infolge des Vorhandenseins dieser Decke kann eine "Sättigung" des Tanks eintreten, weil die Decke eine Obergrenze für das Fließen der Tankflüssigkeit und damit eine Obergrenze für das stabilisierend wirkende Moment bestimmt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin₉ den Schlingerwinkel zu vergrößern, bei dem die Sättigung eintritt.

Die Erfindung betrifft einen Passivstabilisiertank für Schiffe ο Der erfindungsgemäße Tank besitzt einen Hauptraum, mit dem zwei aufwärtsgerichtete Endräume in Verbindung stehen. Der Tank enthält eine Flüssigkeitsmenge, deren Spiegel bei horizontal angeordnetem Hauptraum des Tanks unterhalb der Decke des Hauptraums des Tanks liegt.

Unter normalen Betriebsbedingungen fließt die in dem Tank befindliche Flüssigkeit ohne Behinderung durch die. Decke des Tanks frei hin und her. Bei starken Schlingerkräften, die bei den bekannten Tanks zu einer Sättigung führen* hat der erfindungsgemäße Tank den Vorteil, daß die Decke des Tanks das Fließen der Flüssigkeit nicht verhindert, sondern die Flüssigkeit in die aufwärtsgerichteten Endräume eintritt. Infolgedessen gelangt eine größere Flüssigkeitsmenge in die Endbereiche, so daß sich der Schwerpunkt der Flüssigkeit in dem Schiff auswärts verlagert und das stabilisierend wirkende Moment vergrößert wird.

009.851/1345

Die Hauptaufgabe der Erfindung bestellt in der Schaffung eines Passivstabilisiertanks, dessen Punktion nicht durch eine Sättigung des Tanks beeinträchtigt wird und der auch bei starken Schlingerkräften ein starkes stabilisierend v/irkendes Moment erzeugt«.

Insbesondere hat die Erfindung die Aufgabe, einen Stabilisiertank zu schaffen,.der vertikale Endräume besitzt, so daß bei starken Schlingerkräften das Fließen der Flüssigkeit in dem Tank durch die Decke des Tanks nicht behindert wird.

Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung, einen Passivstabilisiertank zu schaffen, der die vorstehenden Forderungen erfüllt und ohne weiteres in vorhandene Schiffe eingebaut werden kann.

Diese und weitere Aufgaben der Erfindung und zahlreiche weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes gehen aus der nachstehenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen hervor. In diesen zeigt

Fig. 1 in einem Vertikallängsschnitt einen bekannten Passivstabilisiertank,

Figo 2 den Tank nach Fig. 1 unter der Einwirkung starker Schlingerkräfte, ·

Fig. 3 in einem Vertikallängsschnitt einen Passivstabilisiertank gemäß der Erfindung,

Fig. 4 den Tank nach Fig. 3 unter der Einwirkung starker Schlingerkräfte,

009851/134 5

-A-

Fig. 5 schaubildlich ein Ausführungeneispiel der Erfindung,

Fig. 6 in-einem Horizontalschnitt nach der linie 6 - β in

Figo 7 den Stabilisiertank nach Fig. 5, von oben gesehen und

Figo 7 den Tank nach Figo 5 in einem Schnitt nach der Linie 7 - 7 in Figo 6. ι

φ Anhand des in den Figuren 1 und 2 gezeigten, bekannten Passivstabilisiertanks wird der vorstehend angeführte Nachteil erläutert, der darin besteht, daß eine Sättigung des Tanks eintreten kanne LHt 10 ist ein rechteckiger Stabilisiertank üblicher Art bezeichnet. Dieser Tank 10 besitzt einen Boden 12, eine Decke 14, zwei Stirnwände 12 und zwei nicht gezeigte Seitenwände₀ Der Tank 10 ist teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt, die bei horizontalem Tank den Spiegel 18 besitzt, dessen Höhe die Bigenschwingungszahl des Tanks bestimmte

Im Betrieb folgt der Tank dem Schlingern des Schiffes, so 4k daß die in dem Tank befindliche Flüssigkeit von einer Stirnwand 16 zur anderen fließt. Fig. 2 zeigt den Tank während eines Schlingerspiels, wobei die sich in dem Tank bewegende Flüssigkeit eine Welle 20 bildet. Wenn das Schiff stark schlingert, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, wird die freie Bewegung der Welle 20 durch die Decke 14 des Tanks behindert. Infolgedessen wird die Aufwärtsbewegung der Flüssigkeit an der rechten Stirnwand 16 und damit auoh die Auswärtsbewegung des Schwerpunkts in dem Schiff begrenzt, so daß auch das von der Tankflüssigkeit erzeugte, stabilisierend wirkende Moment begrenzt ist. Dieser Zustand wird als Sättigungszustand des Behälters bezeichnet»

009 8-51/134 5-

Anhand der Figuren 3 und 4 wird jetzt der erfindungsgemäße Tank beschrieben und erläutert, wie die in dem vorstellend beschriebenen Tank auftretende Sättigung erfindungsgemäß verhindert wird« Der erfindungsgemäße Tank 22 besitzt jeinen Hauptraum, der von einem Boden 24, einer Decke 26, zwei Stirnwänden 28 und zwei nicht gezeigten Seitenwänden .begrenzt ist ο Der Tank 22 ist teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt, deren Spiegel bei 30 angedeutet ist «> Damit der Tank 22 mit derselben Frequenz arbeitet wie der Tank 10, muß der Hauptraum des Tanks 22 ebensogroß sein wie der Tank 10 gemäß den Figuren 1 und 2 und muß der !Flüssigkeitsspiegel 30 in dem Tank 22 ebensohoch liegen wie der Flüssigkeitsspiegel 18 in dem Tank 10.

Mit beiden Enden des Hauptraums des Tanks 22 steht je ein aufwärtsgerichteter Endraum 32 in Verbindung. Diese Endräume sind von den Stirnwänden 28 und den nicht gezeigten Seitenwänden des Hauptraums des Tanks 22 begrenzt, sowie von zwei Innenwänden 34, die sich von der Decke 26 aufwärts erstrecken. Jeder Endraum 32 hat eine Decke 36 mit einer Öffnung 38. ·

Fig. 4 zeigt den Zustand des Tanks 22 gemäß der Erfindung unter der Einwirkung von starken Schlingerkraften. Wenn der Tank 22 mit dem Schiff schlingert, fließt die in dem Tank befindliche flüssigkeit ständig von einer Stirnwand 28 zur anderen. Bei der Eigenschwingung des Schiffes bildet die fließende Flüssigkeit eine Welle 40. Zum Unterschied von der Funktion des in den Figuren 1 und 2 gezeigten, bekannten Tanks wird das Fließen der in dem Tank 22 befindlichen

0 0 9 8 5 1 / 1 3 A 5

Flüssigkeit durch, die Decke 26 nicht verhindert, sondern fließt die Tankflüssigkeit bei stark schlingerndem Schiff - in die Endräume 32 „ Infolgedessen gelangt eine größere !Flüssigkeitsmenge in die Endbereiche des StaMlisiertanks 22 und wird der von der lage der Tankflüssigkeit abhängige Schwerpunkt weiter auswärts verlagert als in dem bekannten Tank gemäß den Figuren 1 und 2. Der erfindungsgemäße Tank erzeugt daher ein viel stärkeres stabilisierend wirkendes Moment als die bekannten Tanks,

Die Öffnungen 38 in den Decken 36 der Endräume lassen luft in die Endräume hinein- und aus ihnen heraustreten= Ohne die Öffnungen oder ähnlich wirkende Mittel würde das freie Fließen der Flüssigkeit in den Indräumen 32 durch einen Druckstau behindert werden<=

Der in den Figuren 3 und 4 gezeigte Tank gemäß der Erfindung verhält sich unter normalen Bedingungen wie der in den Figuren 1 und 2 gezeigte, bekannte Tank» In den bekannten Tanks führt das Vorhandensein der Tankdecke unter der Einwirkung von schwachen Schlingerkräften nicht zu Schwierigkeiten, φ während bei stark schlingerndem Schiff eine Sättigung der bekannten Tanks eintritt, die in dem erfindungsgemäßen Passivstabilisiertank vermieden wird. Unter der Einwirkung von starken Schlingerkräften fließt die Flüssigkeit in dem Tank sowohl in dem Hauptraum als auch in den Endräumen, so daß der erfindungsgemäße Tank ein viel stärkeres stabilisierendes Moment erzeugt als ohne die aufwärtsgerichteten Endräume»

Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Tank wird nachstehend anhand der Figuren 5-7 ausführlich beschrieben« Der in den Figuren 5-7 gezeigte Passivstabilisiertank besitzt einen Hauptraum 50 und zwei aufwärtsgerichtete Endräume 52₀ Der Hauptraum 50 ist von einem Boden 54» einer Decke 56, awei Stirnwänden 58 und zwei Seitenwänden 60 begrenzt» Gemäß Fig» 5

009851/134 5

und 6 ist eine der Seitenwände 60 derart gekröpft, daß der-Hauptraum ö-förmig ist. Diese eine Wand 60 ist mit einem zweiten Satz von Stirnwänden 62 und einem Seitenwandteil 64 ausgebildete

Die Stirnwände 58 und die Seitenwände 60 erstrecken sich über die Decke 56 des Hauptraums 50 hinaus aufwärts„ Diese aufwärts vorstehenden Wandteile begrenzen die aufwärtsgerichteten Endräume 52., die ferner von zwei vertikalen Wänden 66 begrenzt sind, die sich von der Decke 56 des Hauptraums 50 aufwärts erstrecken,, Jeder Endraum 52 ist von einer Decke 68 begrenzt, die eire öffnung 70 besitzt« -

Aus den'Figuren 6 und 7 geht hervor, daß der erfindungsgemäße Stabilisiertank Düsenbegrenzungselemente 72 besitzt, die aus ebenen vertikalen Platten bestehen, die sich von dem Boden 54 zu der Decke 56 des Hauptraums 50 erstrecken. Diese ebenen Platten sind an ihren Rändern abgerundet, so daß die Tankflüssigkeit diese Ränder glatt umströmen kam. Die Düsenbegrenzungselemente 72 begrenzen in bekannter Weise Düsen 74» die zwischen dem Hauptraum und den Endräumen des Stabilisiertanks angeordnet sind und in bekannter Weise zum Erweitern des Frequenzbereiches dienen, in dem der Tank wirksam isto

Vorstehend wurde ein sehr einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, das jedoch im Rahmen des Erfindungsgedankens in zahlreichen Punkten abgeändert werden kann. Insbesondere ist es wichtig, daß der Stabilisator in vorhandene Schiffe eingebaut werden kann. Daher gibt es im Rahmen des Erfindungsgedankens zahlreiche Möglichkeiten für die Ausbildung des Hauptraums, der Endräume und der Düsenbegrenzungselemente ο

009851/1345

BAD ORIGINAL

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1Jo Passivstabilisiertank zum Vermindern des Schlingerns eines Schiffes, gekennzeichnet durch einen Hauptraum, dessen Längsrichtung sich quer zu der Längsrichtung des Schiffes erstreckt, und durch zwei Endräume, die mit dem Hauptraum an je einem der Längsenden desselben in Verbindung stehen und sich über den Hauptraum hinaus aufwärts erstrecken, wobei der Tank eine Flüssigkeit enthält, deren Spiegel bei horizontal liegendem Hauptraum unterhalb der Decke des Hauptraums liegt₀

   2ο lank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Endräume eine Decke besitzt, in der eine Öffnung ausgebildet ist.

   3. Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptraum 0-förmig ist.

   ο Tank nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Düsenbegrenzungselemente zum Dämpfen des Fließens der Flüssigkeit von dem einen Ende des Tanks zum andern.

   β Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank ein Fließen der Flüssigkeit mit einer Phasenverschiebung von 90 ° gegenüber dem Schlingern des Schiffes bewirkt.

   6. Passivstabilisiertank zum Vermindern des Schlingerns eines Schiffes, gekennzeichnet durch einen Hauptraum, dessen Längsrichtung sich quer zu. der Längsriohtung des Schiffes erstreckt und der eine Flüssigkeit enthält, deren Spiegel bei horizontalem Hauptraum unterhalb der Decke des Hauptraums liegt, und durch zwei mit dem Hauptraum in Verbindung stehende Endräume, wobei der Hauptraum

   0 09851/1345

   so ausgebildet ist, daß beim Schlingern des Schiffes die in dem Hauptraum befindliche Flüssigkeit vom einen Ende des !Danks zum anderen fließt, und die Endräume so ausgebildet sind, daß sie nur bei stark schlingerndem Schiff Flüssigkeit aufnehmen.

   009851/1345