DE2045407C3

DE2045407C3 - Einrichtung zur Ermittlung des Tiefganges der Schiffsenden

Info

Publication number: DE2045407C3
Application number: DE2045407A
Authority: DE
Inventors: Archibald Mcintyre Glasgow Schottland Ferguson (Grossbritannien)
Original assignee: University of Glasgow
Current assignee: University of Glasgow
Priority date: 1969-09-16
Filing date: 1970-09-15
Publication date: 1973-11-08
Also published as: DE2045407A1; FR2061746A1; DE2045407B2; JPS4940307B1; NL7013612A; GB1264516A; US3721951A; FR2061746B1

Description

Dj Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung des Tiefganges der Schiffsenden mit einem mit einem Tiefenmeßgerät kombinierten und die Neigung der Schiffslängsachse messenden Neigungsmeogerät, wobei die Anzeigen der Meßgeräte miteinander kombiniert und einem Anzeigegerät zugeführt werden, das die Absenkung des Schiffes am Bug oder Heck aus seiner Ruhelage angibt.

Durch die deutsche Patentschrift 1 001 621 ist eine Einrichtung dieser Art bekanntgeworden, bei dem das Tiefgangmeßgerät, das auf den statischen Wasserdruck anspricht, mittschiffs angeordnet ist. Dieses Gerät berücksichtigt aber in keiner Weise die Tatsache, der Durchbiegung des Schiffsrumpfes. Bei einem großen Schiff kann diese Durchbiegung Werte erreichen, deren mangelnde Berücksichtigung zu einer gefährlichen Falschanzeige führen kann. Bei der bekannten Einrichtung ist ferner nicht der Einfluß des Wellenganges auf die Anzeige ausreichend berücksichtigt.

Durch die Zeitschrift »Schiffstechnik«, Bd. 3, S. 178. ist es außerdem bekannt, durch mehrere an einem Schiffskörper befestigte Tiefgangmesser die Schiffsdurchbiegung zu erfassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der einleitend genannten Gattung zu schaffen, bei der das Meßergebnis unter Berücksichtigung der Schiffsdurchbiegung gebildet wird und der Einfluß des Wellenganges vermindert wird.

Bei einer Durehfahrt durch flachere Kanäle od. dgl. wird nämlich auf den Schiffskörper durch den Bernoulli-Effekt eine nach unten gerichtete Kraft auf den Schiffskörper ausgeübt, der den Tiefgang erhöht. Dieser Effekt wird bei den meisten Schiffskonstruktionen noch durch die antreibende Kraft des Propellers vergrößert, die den Neigungswinkel des Schiffes derart verändert, daß der Bug weiter absinkt.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung zur Ermittlung des Tiefganges der Schiffsenden mit einem mit einem Tiefgangmeßgerät kombinierten und die Neigung der Schiffslängsachse messenden Neigungsmeßgerät, wobei die Anzeigen der Meßgeräte miteinander kombiniert und einem Anzeigegerät zugeführt werden, das die Absenkung des Schiffes am Bug oder Heck aus seiner Ruhelage angibt, dadurch gelöst, daß das Tiefgangmeßgerät als einem nach vorn verlaufenden Ausleger am Bug des Schiffes angeordnetes vor oder am Beginn der Bugwelle auf die Wasseroberfläche wirkendes Echogerät ausgebildet ist.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die

Bugwelle in die Messung entweder gar nicht oder nur in einem bekannten Maß eingeht, so daß trotz der Fahrt des Schiffes die Messungen auf die ungestörte Wasseroberfläche bezogen werden können. Mit dem

Instrument nach der Erfindung ausgerüstete Schiffe können also wegen der genauen Anzeige, die durch die Verwendung des Echogerätes auch sehr schnell erfolgt, die Bodenfreiheit laufend bestimmen urul gegebenenfalls die Fahr! drosseln, um das Schiff wegen der daraus resultierenden Reduzierung des BernoulIi-Effektes wieder anzuheben.

Die Meßergebnisse werden genau und schnell angezeigt, wenn ein Rechner angeordnet ist. der die Anzeigen der Meßgerate trennt und gleichzeitig berechnet, um welche Beiräge der Bug und das Heck des Schiffes abgesenkt sind ur ! diese Informationen dem Anzeigegerät zuführt. . .is die Absenkung des Buges und des Hecks getrennt visuell anzeiei. Durch dies? getrennte Anzeige kann außerdem die Neigung des Schiffes sehr genau ständig, abgelesen werden

Das Echogerät kann so ausgebildet sein, daß es gerichtete Schallwellen aussende!. Es kann .iber auch gerichtete elektromagnetische Well· ·ι im optisch sichtbaren Bereich oder im Radiobereich aussenden.

Eine praktische Aiisführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß Sender und Empfänger des Echogerätes auf der Spitze des Auslegers befestigt sind.

Als Sender des Echogerätes kann auch ein Laser vorgesehen sein.

Bei Verwendung dieses Lasers wird es bevorzugt, wenn auf dem von dem Bug des Schiffes vorstehenden Ausleger zwei Lichtleiter befestigt sind, deren vordere Enden zur Wasseroberfläche abwärts gebogen sind, wobei der Laser seinen Strahl in das hintere Ende des einen Lichtleiters richtet und ein lichtempfindliches Nachweisgerät angeordnet ist, das das am hinteren Ende des anderen Lichtleiters austretende, von der Wasseroberfläche reflektierte Laserlicht empfängt. Diese Anordnung mit Lichtleiterbündeln ist sehr störunempfindlich.

Das Anzeigegerät kann für den Bug oder das Heck des Schiffes einen Zeiger enthalten, welcher entsprechend den berechneten, von dem Instrument empfangenen Signal gegenüber wenigstens einer Skala bewegbar ist, welche unabhängig manuell bewegt werden kann. Durch entsprechende Justierung der Skala bei ruhendem Schiff lassen sich hierbei unmittelbar die gemessenen Werte für Bug und Heck ablesen.

Jeder Zeiger des Anzeigegerätes kann mit einem Schwingungsdämpfer gekoppelt sein. Dadurch wird es erreicht, daß der Zeiger schnell auf ein zu messendes Signal anspricht, während Störsignale geringerer Amplitude unberücksichtigt bleiben.

Zur Messung und Berücksichtigung der möglicherweise eintretenden Schiffsdurchbiegung (positiv oder negativ) können zwei Neigungsmesser vor bzw. hinter der Schiffsmitte angeordnet sein, die Ausgangssignale dem Rechner zuführen, die der Neigung des Schiffes an diesen Stellen entsprechen, wobei der Rechner sein Ausgangssignal bezüglich der daraus berechneten Schiffsdurchbiegung berichiigt.

Falls der Rechner auch noch die Schiffsgeschwindigkeit berücksichtigen soll, kann er ein die Schiffsgeschwindigkeit anzeigendes Signal empfangen und eine Korrektur seines Ausgangssignals entsprechend dem Betrag ausführen, um welchen der Tiefgang des Schiffes bei der angezeigten Geschwindigkeit verändert ist. Diese Veränderung des Tiefganges ist im allgemeinen für jedes Schiff abhängig von der betreffenden Geschwindigkeit eine Konstante.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer praktischen Ausführungsform im Zusammenhang mit der. schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Seitenriß des Buges eines Schiffes,

das mit einem auf der Spitze des Auslegers befestigten Echogerät ausgerüstet ist,

Fig. 2 einen Seitenriß des Buges eines Schiffes, da- mit Lichtleitern in der Form \on optischen Faserbündeln ausgi istet ist. die mit einem Laser

ίο bzw. einem lichtempfindlichen Gerät verbunden sind, und

F i g. 3 ein Schaubild, das die Beziehungen der einzelnen Teile zueinander darstellt.

In den Zeichnungen und insbesondere in F i g. 1

bezeichnet Pos. 1 einen Bugteil eines Schiffes mit einem Wulst 2. Ein Neigungsmesser 3 mißt den Winkel der Mittschiffsneigung des Schiffes und erzeugt ein diesem Neigungswinkel entsprechendes Signal. Pos. 4 bezeichnet einen Aus.eger, der sich vom

Schiffsbug nach vorn erstreckt und an seinem äußeren Ende einen gerichteten, elektromagnetischen oder akustischen Semler 5 aufnimmt, der die ausgesendete Welle nach unten richtet. Das äußere Ende des Auslegers 4 nimmt auch einen Empfänger6 für

.-in Echo der von dem Sender 5 ausgestrahlten Welle auf.

Pos. 7 bezeichnet die Stellung der Wasserlinie, wenn das Schiff stillsteht; Pos. 8 bezeichnet die Stellung der Wasserlinie, wenn sich das Schiff bewegt,

und Pos. 9 bezeichnet die durch die Vorwärtsbewegung des Schiffes verursachte Bugwelle. Die Abmessung X bezeichnet die Höhe der künstlich gehobenen Wasserlinie, verursacht durch den von dem Bug des Schiffes nach \orn übertragenen Druckanstieg an einer Stelle direkt unter der Spitze cLs Auslegers 4 Pos. Y bezeichnet den Betrag, um welchen sich der Bug an der vorderen Senkrechten 10 während der Vorwärtsbewegung des Schiffes gesenkt hat.

In F i g. 2 bezeichnen 11 und 12 optische Faser-

4c bündel, deren äußere Enden bei 13 bzw. 14 abwärts gebogen sind, wobei das Faserbündel 12 den Ausgang eines Lasers odei einer anderen den WcIIensender5 bildenden Lichtquelle empfängt, und das Faserbündel 11 auf ein den Empfänger6 bildendes lichtempfindliches Nachweisgerät gerichtet ist.

In F i g. 3 bezeichnet Pos. 15 einen zentralen Rechner, mit dem der Empfänger 6 und der Neigungsmesser 3 verbunden sind, wobei der Ausgang des Rechners 15 einem visuellen Anzeigegerät 16 mit

.50 einem Zeiger 17 zugeführt wird, der Einzelheiten der vertikalen Stellung des Schiffsbuges anzeigt und mit einem Zeiger 18, der Einzelheiten der vertikalen Stellung des Schiffshecks anzeigt. Pos. 19 bezeichnet manuell bewegbare Tiefenskalen. 21 F und 21 A Hezeichnen Neigungsmesser, die vor und hinter der Mittschiffslinie- 22 des Schiffes angebracht sind, um die Recheneinrichtung 15 mit Einzelheiten des Ausmaßes des Krümmens oder Durchhängens des Schiffes zu versehen. Pos. 23 bezeichnet einen Geschwindigkeitsanzciger des Schiffes, der auch mit dem Rechner 15 verbunden ist.

In der Praxis, wenn das Wasserfahrzeug belastet und bereit zur Abfahrt ist, jedoch noch still liegt, werden die manuell betätigbaren Tiefenskalen 19 auf dem Anzeigegerät 16 eingestellt, bis der tatsächliche Tiefgang des Wasserfahrzeuges 1 am Bug und am Heck von den jeweiligen Zeigern 17 und 18 angezeigt vird. Zusätzlich wird in dem Anzeigegerät

die aus einer Karte ermittelte, minimale Tiefe des signal, welches eine Funktion dieser Höhenänderung Wassers in einem vorbestimmten Abstand vor dem ist. Diese Signale werden dem Anzeigegerät 16 zuge-Schiff durch Bewegen der anderen, manuell betätig- führt, und die Zeiger 17 und 18 bewegen sich um Bebaren Skalen 20 angezeigt, so daß die minimale er- träge über die Skalen 19 und 20, die der vertikalen mittelte Wassertiefe auch an den Zeigern 17 und 18 5 Bewegung des Buges und des Hecks entsprechen, angezeigt wird. Der tatsächliche Abstand zum Mee- Die neue Größe für den minimalen Abstand zu dem resboden unter der Stelle auf dem Schiffsboden, dar- Meeresbogen unter dem Bug und unter dem Heck gestellt durch jeden Zeiger 17 und 18, kann somit di- kann dann direkt auf den Skalen 20 abgelesen werrekt auf dem Anzeigegerät 16 abgelesen werden. den. Wo das Echogerät nicht weit genug vor dem Wenn das Schiff beginnt sich zu bewegen, veranlaßt io Bug angebracht ist, um sich außerhalb des Bugeffekder bereits erwähnte, zwischen dem Schiffsboden und tes zu befinden, nimmt der Rechner 15 das Signal dem Meeresboden auftretende Bernoulli-Effekt eine von dem Geschwindigkeitsanzeiger 13 des Schiffes in Absenkung des Schiffes, so daß der Tiefgang zu- Rechnung und führt die vorher ermittelte Korrektur nimmt, d.h. der ursprüngliche Wasserspiegel bei aus, so daß die falsche Ablesung an dem Bug beStillstand, angezeigt bei 7, hebt sich auf die mit 15 rücksichtigt wird. Die Signale von den zwei Nei-Pos. 8 bezeichnete Stellung, während ein sich aus der gungsmessem 21F und 21A werden, an den Rechner Vorwärtsbewegung des Schiffes ergebender und auf 15 abgegeben, und es wird auch eine Korrektur für den Schiffskörper einwirkender Schub dazu neigt, das Krümmen und Durchhängen des Schiffes ausgeden Bug weiter niederzudrücken. Diese Wirkung führt.

wird häufig durch den Schub der Schiffsschraube ao Viele Schiffahrtswege, welche früher als zu gefähr-

verstärkt. Wenn der Bug unter all diesen Kräften ab- lieh für große Schiffe angesehen wurden, können von

gesenkt wird, bewegt sich der Wellensender 5 näher einem mit der Einrichtung nach der Erfindung ausge-

zur Wasseroberfläche, und ein diese Höhenänderung rüsteten Schiff sicher benutzt werden, weil der effek-

anzeigendes Signal wird von dem Empfänger 6 an tive Zwischenraum unter dem Schiffsboden durch

den Rechner 15 abgegeben. Wenn der Bug niederge- 45 Vermindern der Geschwindigkeit des Schiffes auf

drückt wird, kippt das Schiff leicht nach vorn, und eine sicherere Größe erhöht werden kann, wobei das

der Neigungsmesser 3 zeigt das Kippen an und sendet Instrument das Erreichen einer sicheren Geschwin-

ein Kippsignal an den Rechner 15, der ein Ausgangs- digkeit anzeigt.

signal abgibi, das eine Funktion des tatsächlichen Ks sei vermerkt, daß die Tiefe am Heck von dem

Betrages ist, um welchen der Bug abgesenkt worden 30 Bugsignal berechnet wird. Dies kommt daher, weil

ist. Der Rechner 15 berechnet aus den erhaltenen Si- das Wasser am Heck während der Bewegung des

gnalen auch den Betrag, um welchen das Heck ange- Schiffes zu unruhig ist, um eine effektive Anwendung

hooen worden ist und erzeugt ein anderes Ausgangs- eines Echogerätes am Heck zu erlauben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Palentansprüche:

1. Einrichtung zur Ermittlung des Tiefganges der Schiffsenden mit einem mit einem Tiefgangmeßgerät kombinierten und die Neigung der Schiffslängsachse messenden Neigungsmeßgerät, wobei die Anzeigen der Meßgeräte miteinander kombiniert und einem Anzeigegerät zugeführt werden, das die Absenkung des Schiffen am Bug oder Heck aus seiner Ruhelage angibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Tielgangmeßgerät als einem nach vorn verlaufenden Ausleger (4) am Bug (1) des Schiffes zugeordnetes, vor oder am Beginn der Bugwelle (9) auf die Wasseroberfläche wirkendes Echogerät (S, ft) ausgebildet ist.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daö ein Rechner (15) angeordnet ist, der die Anzeigen der Meßgeräte (3. 5, 6) setrennt und gleichzeitig berechnet, um welche Beträge der Bug, (i) und das Heck des Schiffes abgesenkt sind, und diese Informationen dem Anzeigegerät (16) zuführt, das die Absenkung des Bugs und ds- Hecks geircnnt visuell anzeigt.

3. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Echogerät (5) gerichtete Schallwellen aussendet.

4. Instrument vieh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhogerni (5) gerichtete elektromagnetische Wellen aussendet.

5. Instrument nach Anspruch 1 his 4. dadurch gekennzeichnet, daß Sender (5) und Empfänger (6) des Echogerätes auf der Spitze des Auslegers (4) befestigt sind.

6. Instrument nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß als Sender (5) des Echogciälc.-. ein Laser vorgesehen ist.

7. Instrument nach Anspruch ft, dadurch gekennzeichnet, daß auf den von dem Bug de* Schiffes (1) vorstehenden Ausleger (4) zwei Lichtleiter (11, 12) befestigt sind, deren vordere Enden (13, 14) zur Wasseroberfläche abwärts gebogen sind, daß der Laser (S) seinen Strahl in das hintere Ende des einen Lichtleiters (12) richtet, und daß ein lichtempfindliches Nachweisgerat (6) angeordnet ist, das das am hinteren Ende des ?■" deren Lichtleiters (11) austretende, von der Wasseroberfläche reflektierte Laserlicht empfängt.

8. Instrument nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät (16) für den Bug oder das Heck des Schiffes einen Zeiger (17, 18) enthält, welcher entsprechend dem berechneten, vcn dem Instrument empfangenen Signal gegenüber wenigstens einer Skala (19, 20) bewegbar ist, welche unabhängig manuell bewegt werden kann.

9. Instrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zeiger (17, 18) des Anzeigegerätes (16) mit einem Schwingungsdämpfer gekoppelt ist.

10. Instrument nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Neigungsmesser (21 A, 21 F) vor bzw. hinter der Schiffsmitte angeordnet sind, die Ausgangssignale dem Rechner (15) zuführen, die der Neigung des Schiffes an diesen Stellen entsprechen, der sein Ausgangssignal bezüglich der daraus berechneten Schiffsdurchbie-H'ing berichtigt.

11. Instrument nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (15) ein die Schiffsgeschwindigkeit anzeigendes Signal empfängt und eine Korrektur seines Ausgangssignals entsprechend dem Betrag ausführt, um welchen der Tiefgang des Schiffes bei der angezeigten Geschwindigkeit verändert ist.