DE2326443A1

DE2326443A1 - Verfahren und vorrichtung zur querkraftkorrektur

Info

Publication number: DE2326443A1
Application number: DE2326443A
Authority: DE
Inventors: Nils Runol Gustav Ohlsson; Leif Ragnvald Sten
Original assignee: LASTFOERDELNINGSINSTRUMENT
Current assignee: LASTFOERDELNINGSINSTRUMENT
Priority date: 1972-05-30
Filing date: 1973-05-24
Publication date: 1973-12-13
Also published as: SE363685B; US3934133A; JPS4949389A; GB1401908A

Description

DiPl-CHeUi-W-ROCKER
Dipl.-Ing. S. UINE

PATENTANWÄLTF 21. Mai 1973

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Burckhardtstraße »

Kommanditbolaget A3 Lastfördelningsins^trument & Co-, Stora Varvsgatan 8, 201 10 MALMÖ -1, Schweden £

Verfahren und Vorrichtung zur Querkraftkorrektur

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur einer Gesamtquerkraft in einem Querschiffsschnitt ,eines Schiffes zur Verteilung der Querkraft innerhalb des Schnittes, wobei ein die Gesamtquerkraft im Querschiffsschnitt darstellendes Signal mittels einer elektronischen oder elektromechanischen Vorrichtung zur Feststellung der Gesamtquerkraft in einem gewählten Querschiffsschnitt des Schiffes erzeugt wird.

Es ist bereits bekannt, mittels verschiedener elektronischer und elektromechanischer Hilfsmittel die Biege- und Querkraftbeanspruchungen eines Schiffes in bezug auf eine erwünschte Lastverteilung zu ermitteln, um unzulässige Biege- und Querkraftbeanspruchungen des Schiffsrumpfes zu vermeiden. Diese elektronischen oder elektromechanischen Hilfsmittel arbeiten oft nach einem Prinzip, wo die Tragfähigkeit durch Addieren von Nutzlast, Bunkerlast und Ballast erhalten wird, die Wasserverdrängung durch Addieren der Tragfähigkeit und des Leichtgewichts erhalten wird, und der durchschnittliche Tiefgang eine Funktion der Wasserverdrängung ist. Der Trimm des Schiffes wird anhand des Unterschiedes zwischen den Belastungsmomenten der vorderen und achteren Schiffshälften ermittelt. -Die Quer- oder Scherkraft in einem gewählten Querschiffsschnitt des Schiffes wird als die algebraische Summe der Wasserverdrängung, des Leichtgewichts, der Ladung in der betreffenden Schiffssektion und der im Schnitt zwischen zwei Sektionen auftretenden Quer- oder Scherkraft erhalten, während das Biegemoment durch Multiplizieren der Querkraft mit dem Abstand zum Angriffspunkt erhalten wird. Die in dieser Weise ermittelte Querkraft ist die Gesamtqüerkraft in dem gewählten Schnitt, wobei eine gewisse bestimmte Verteilung der .Querkraft innerhalb des Schnittes vorausgesetzt wird. Ändert sich die Verteilung, so muss die berechnete Querkraft beispielsweise durch Steigerung oder Verminderung des Ausschlags eines Instruments korrigiert werden, welches die Querkraft in Prozent des zulässigen Wertes anzeigen

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kann. Diese Korrektur ist bisher durch von Hand ausgeführte Berechnungen mit Hilfe von Diagrammen u.dgl. vorgenommen worden. Aus Gründen der Sicherheit und Zuverlässigkeit hat es sich jedoch als wünschenswert erwiesen, die Korrektur der berechneten Querkraft zu deren Verteilung innerhalb eines gewählten Schnittes zu automatisieren.

Zu diesem Zweck zeichnet sich das erfindungsgemässe Verfahren dadurch aus, dass das mittels einer ersten elektronischen oder elektromechanischen Vorrichtung erzeugte Querkraftsignal für den gewählten Querschiffsschnitt einer zweiten und einer dritten Vorrichtung zugeführt wird, um in der zweiten Vorrichtung unter Berücksichtigung zumindest eines Teiles der Ladung oder der gesamten -Ladung vor dem gewählten Schnitt und in der dritten Vorrichtung unter Berücksichtigung zumindest eines Teiles der Ladung oder der gesamten Ladung hinter dem gewählten Schnitt abgeändert zu werden, und dass von den so abgeänderten Signalen das numerisch grösste Signal gewählt und an einem zweckdienlichen Instrument angezeigt wird.

In der einen Vorrichtung wird das Querkraftsignal ausserdem unter Berücksichtigung des Tiefgangs von zumindest der vor dem gewählten Schnitt liegenden Schiffssektion abgeändert, und in der anderen Vorrichtung wird das Querkraftsignal unter Berücksichtigung des Tiefgangs von zumindest der hinter dem Schnitt liegenden Sektion abgeändert*

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist mit einer ersten Vorrichtung zur Erzeugung eines Signals verknüpft, welches eine Gesamtquerkraft in einem Querschiffsschnitt des Schiffes darstellt, und diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Vorrichtung mit einem ersten summierenden Verstärkerkreis und einem zweiten summierenden Verstärkerkreis verbunden ist, dass ein zumindest einen Teil der Ladung oder die gesamte Ladung vor dem gewählten Querschiffsschnitt darstellendes Signal an den ersten Verstärkerkreis über ein Konstantenelement angeschlossen ist, während ein zumindest einen Teil der Ladung oder die gesamte Ladung hinter dem gewählten Querschif fsschnitt darstellendes Signal mit dein zweiten Verstärkerkreis über.ein Konstantenelement verbunden ist, und dass die beiden

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Verstärkerkreise an einen Wählerkreis angeschlossen sind, der das numerisch grösste Signal der beiden von den Verstärkerkreisen erhaltenen Signale zur Anzeige an einem zweckdienlichen Instrument weiterleitete

Ein den Tiefgang von zumindest der vor dem gewählten Querschiffsschnit.t liegenden Sektion darstellendes Signal ist mit dem ersten Verstärkerkreis über ein Konstantenelement verbunden, und ein den Tiefgang von zumindest der hinter,dem gewählten Schnitt -liegenden Sektion darstellendes Signal ist mit dem zweiten Verstärkerkreis über ein Xonstantenelement verbunden.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine automatische Korrektur teils der Querkraftverteilung zwischen den Längsschotten und der Aussenbeplattung und teils derjenigen Kräfte, die■über die Bodenkonstruktion direktübertragen v/erden. Es werden demzufolge zwei korrigierte Werte für die betreffende Querkraft T. ermittelt, und zwar T' . und ^T''_Ki/ wobei T* . = T. + Konstante χ d. , + Konstante χ W. .. ..... (1)

KX 1 j "" X J"" X ,

Τ·' . = T. + Konstante'+ d. +Konstante χ W. .......... (2),

JvX X j J

d. _ γ = Tiefgang der Sektion hinter dem Schnitt

d. = Tiefgang der Sektion vor dem Schnitt

W-, = Ladung in der Sektion hinter dem Schnitt

W. = Ladung in der Sektion vor dem Schnitt

Somit werden die mittels des elektronischen oder elektromechanischen Hilfsmittels erhaltene Gesarntquerkraft für einen Schnitt und die betreffende Korrektion summiert, wonach die numerisch grösste Querkraft T' . oder T¹' . mittels eines zweckdienlichen Instruments dargestellt wird.

Die Erfindung ist nun anhand der ein Schaltbild über eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung veranschaulichenden Zeichnung im folgenden näher beschrieben,

Die auf der Zeichnung veranschaulichte Au^führungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht im wesentlichen aus drei Teilen

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1, 2 und 3, die durch strichpunktierte Linien gazeigt sind. Der Teil 1 ist ein summierender Verstärkerkreis, der zur Ermittlung der Grosse T' . in der Gleichung (1) dient, während der Teil 2

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grundsätzlich ein ebensolcher, summierender Verstärkerkreis zur Ermittlung der Grosse T¹' . der Gleichung (2) ist. Der Teil 3

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ist ein Wählerkreis zur Wahl der numerisch höchsten Grosse der zwei von den Verstärkerkreisen 1 und 2 erhaltenen Grossen T' .

und T¹' .. Die gewählte höchste Grosse, entweder T' . oder

i\l Kl

T¹' ., wird mit Hilfe eines Instruments 4 dargestellt, das in diesem Falle ein Zeigerinstrument ist und die mit Rücksicht auf die Querkraftverteilung innerhalb eines gewählten Schnitts korrigierte Querkraft in Prozent eines zulässigen Wertes anzeigt. Die auf der Zeichnung dargestellten Kreise sind für jeden Querschiffsschnitt eines Schiffes erforderlich, in welchem Schnitt die Querkraft oder die Querkraftbeanspruchung in der geschilderten Weise korrigiert werden soll.

Der Verstärkerteil 1 umfasst einen Operationsverstärker 5_r dessen Pluseingang an z.B. eine elektronische oder elektromechanische Vorrichtung zur Erzeugung einer Anzahl Spannungssignale angeschlossen ist, die das Leichtgewicht, den durchschnittlichen Tiefgang, den Trimm, die Querkraft in einem gewählten Querschiffsschnitt des Schiffes und die Ladung in der Schiffssektion vor dem gewählten Schnitt darstellen, wobei das Leichtgewichtsignal dem Pluseingang des Operationsverstärkers 5 über einen Widerstand R, , das Tragfähigkeitssignal dem Pluseingang über einen Widerstand R₂/ das Trimmsignal dem Pluseingang über einen Widerstand R->, das Querkraftsignal dem Pluseingang über einen Widerstand R*, und das Ladungssignal dem Pluseingang über einen Widerstand R₅ aufgedrückt v/erden. Dies gilt im Prinzip auch für den summierenden Verstärkerkreis-2, welcher einen Operationsverstärker 6 umfasst, dessen Minuseingang die obengenannten Signalspannungen aufgedrückt werden, wobei ausserdem das Querkraftsignal dem Pluseingang des Verstärkers 6 über einen Widerstand Rg aufgedrückt wird und das Ladungssignal die Ladung in der Sektion hinter dem gewählten Schnitt darstellt und dem Minuseingang über einen Widerstand R₇ aufgedrückt wird, wobei das Trimmsignal dem Minuseingang über einen Widerstand Rq, das Tragik 0 9 8 b Ο / Π U 3 0

fähigkeitssignal dem Minuseingang über einen Widerstand R_g und das Leichtgewichtsignal dem Minuseingang über einen Widerstand R aufgedrückt werden. Mittels des Widerstandes R^ wird das
Tragfähigkeitssignal derart geändert, dass am Pluseingang ein Signal auftritt, welches den Tiefgang der Sektion vor dem gewählten Schnitt darstellt. Der Widerstand R_g hat eine entsprechende Funktion, derart, dass er das Tragfähigkeitssignal in ein Signal am Minuseingang zum Verstärker 6 abändert, welches Signal den Tiefgang der Sektion hinter dem gewählten Schnitt
darstellt. Der Minuseingang zum Verstärker 6 ist ausserdem an eine Referenzquelle von OV über einen Widerstand R,, sowie an den Ausgang des Verstärkers 6 über einen Widerstand R₁₂ angeschlossen. Der Verstärker 5 besitzt auch einen Rückkuppelungswiderstand R₁_, der zwischen dem Ausgang und dem Minuseingang des Verstärkers eingeschaltet ist, wobei der Minuseingang ausserdem über einen Widerstand R,. an einen Spannungseingang von -10V angeschlossen-ist, während der Pluseingang des Verstärkers 6 über einen Widerstand R₁₅ an einen Spannungseingang von -10V angeschlossen ist.

Die Ausgänge der summierenden Verstärkerkreise 1 und 2 sind derart an den Wählerteil 3 angeschlossen, dass der Ausgang des Operationsverstärkers S über einen Widerstand R,., an eine Diodenbrücke Ό~-Ό. angeschlossen ist, während der Ausgang des Operationsverstärkers 6 über einen Widerstand R., an die Dioden-

¹ Ib

brücke D,-D- angeschlossen ist. Der Widerstand FL, ist an die Verbindung zwischen den Dioden D₃ und D, angeschlossen, während der Widerstand R,_ an die Verbindung zwischen den Dioden D, und D~ angeschlossen ist. Ferner ist der Ausgang vom Operationsverstärker 5 über einen Widerstand R,_o an den Kollektor und die

J-O

Steuerelektrode eines Feldleistungstransistors 7 angeschlossen, während der Ausgang des Operationsverstärkers 6 über einen
Widerstand R,_gan den Kollektor und die Steuerelektrode eines Feldleistungstransistors 8 angeschlossen ist. Die Kollektoren der Feldleistungstransistoren 7 und 8 sind über einen Widerstand R~_Q an den einen Eingang eines Instruments 4 angeschlossen, ^: dessen Ausgang an einen Spannungseingang von OV angeschlossen ist. Die Verbindung zwischen den Dioden D, und D₄ in der Dioden-

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brücke D,-D. ist an den Minuseingang eines Operationsverstärkers 9 angeschlossen, während die Verbindung zwischen den Dioden D., und D, in der Diodenbrücke an den Pluseingang des Operationsverstärkers 9 angeschlossen ist. Der Minuseingang des Operationsverstärkers 9 ist über einen Widerstand R₂, an einen Spannungseingang von OV und über einen Kondensator C an den Ausgang des Operationsverstärkers 9 angeschlossen. Der Pluseingang des Operationsverstärkers 9 ist über einen Widerstand R₃₃ an einen Spannungseingang von OV und über reihengeschaltete Widerstände R₃₃ und R₂₄ an einen Spannungseingang von OV angeschlossen. Die Verbindung zwischen den Widerständen R--, und R~. ist über einen Widerstand R₃₅ an den Ausgang des Verstärkers 9 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers ist über eine Zenerdiode Z und zwei Widerstände R-,- und R₀₇ an einen Spannungseingang von -15V angeschlossen. Die Zenerdiode Z und die Widerstände R₀ _c und R₀-, sind miteinander reihengeschaltet. Die Verbindung zwischen den Widerständen R₂₆ und R₂₇ ist an die Basis eines Transistors 10 angeschlossen, dessen Emitter an einen Spannungseingang von -15V und dessen Kollektor über eine Diode D^ an die Steuerelektrode des Feldleistungstransistors 8, über einen Widerstand R₃₈ an einen Spannungseingang von +15V, und über einen Widerstand R-g an die Basis eines Transistors 11 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 11 ist über einen Widerstand R-.» an einen Spannungseingang von -15V angeschlossen, während sein Emitter an einen Spannungseingarig von -15V und sein Kollektor teils über einen Widerstand R,, an einen Spannungseingang von +15V und teils über eine Diode D_g an die Steuerelektrode des Feldleistungstransistors 7 angeschlossen ist.

Der im Wählerteil 3 gezeigte Kreis arbeitet derart, dass er - falls das Signal des Ausgangs vom Operationsverstärker 5 grosser ist als das Signal vom Ausgang des Operationsverstärkers 6 - den Feldleistungstransistor 8 drosselt und den Feldleistungstransistor 7 leitend macht, wodurch das Signal vom Ausgang des Operationsverstärkers 5 an das Instrument 4 weitergegeben wird, welches die im gewählten Querschiffsschnitt vorherrschende, zur Querkraftverteilung innerhalb des gewählten Schnittes korrigierte, grösste Querkraft anzeigt. Falls dagegen das Ausgangssignal vom

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Operationsverstärker G grosser sein sollte als das Ausgangssignal vom Operationsverstärker 5, so wird, der Feldleistungstransistor 7 gedrosselt und der Feldleistungstransistor 8 leitend werden und das Ausgangssignal vom Operationsverstärker 6 an das Instrument 4 weitergeben. Das Instrument 4 wird somit stets die grösste Querkraft in einem gewählten Querschiffsschnitt anzeigen, unabhängig vom Zeichen des Signals.

Claims

Patentansprüche

Γΐ/ Verfahren zur Korrektur einer Gesamtquerkraft in einem • Querschiffsschnitt eines Schiffes zur Verteilung der Querkraft innerhalb~des Schnittes, wobei ein die Gesamtquerkraft im Querschiffsschnitt darstellendes Signal mittels einer ersten elektronischen oder elektromechanischen Vorrichtung zur Feststellung"der Gesamtquerkraft in einem gewählten Querschiffsschnitt des Schiffes erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Querkraftsignal für den gewählten Querschiffsschnitt einer zweiten und einer dritten Vorrichtung zugeführt wird, um in der zweiten Vorrichtung unter Berücksichtigung zumindest eines Teiles der Ladung oder der gesamten Ladung vor dem gewählten Schnitt und in der dritten Vorrichtung unter Berücksichtigung zumindest eines Teiles der Ladung oder der gesamten Ladung hinter dem gewählten Schnitt abgeändert zu werden, und dass von den so abgeänderten Signalen das numerisch grösste Signal gewählt und an einem zweckdienlichen Instrument angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Querkraftsignal in der einen Vorrichtung ausserdem unter Berücksichtigung des Tiefgangs von zumindest der vor dem gewählten Schnitt liegenden Schiffssektion abgeändert wird, während es in der anderen Vorrichtung unter Berücksichtigung des Tiefgangs von zumindest der hinter dem Schnitt liegenden Sektion abgeändert wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche mit einer ersten Vorrichtung zur Erzeugung eines Signals verknüpft ist, das eine Gesamtquerkraft in einem Querschiffsschnitt des Schiffes darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorrichtung mit einem ersten summierenden Verstärkerkreis und einem zweiten summierenden Verstärkerkreis verbunden ist, dass ein zumindest einen Teil der Ladung oder die gesamte Ladung vor dem gewählten Querschiffsschnitt darstellendes Signal an den ersten Verstärkerkreis über ein Xonstantenelement angeschlossen ist, während ein zumindest einen Teil der Ladung oder die gesamte Ladung hinter dem gewählten Querschiffsschnitt darstellendes Signal mit dem zweiten Verstär-

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kerkreis über ein Körtstähtehelement verbünden ist, und dass die fceideh Veirstärkerkireise art einert Waa-Lerkxeis angeschlossen sind, der das numerisch grösste Signal der beiden von den Verstärkerkreisen erüaiten&i Sighäle zur Anzeige an einem' zweckdienlichen Instrument weiterieitöt." ■■

4i Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Tiefgang Von äuMindest der vor dem gewählten Quersehiffssehttitt liegenden Sektion darstellendes Signal mit dem ersten Verstärkerkreis über ein Konstantenelement verbunden ist, und dass ein den Tiefgang von zumindest der hinter dem gewählten Schnitt liegenden Sektion darstellendes Signal mit dem zweiten Verstärkerkreis über ein Konstanterielement verbunden ist.

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