DE2639192B2 - Einrichtung zur Tiefgangermittlung eines Schiffes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ticfgangermittlung eines Schiffes mit mindestens einem unter der Wasserlinie des unbeladenen Schiffes angeordneten Druckmeßgeber zur Abgabe eines Drucksignals und einer das Drucksignal empfangenden Signalverarbeitungseinrichtung zur Berechnung des Tiefgangs.

Es ist herausgefunden worden, daß bei der Bewegung eines Schiffes eine Änderung der Druckbedingungen unterhalb des Kiels des Schiffes auftritt, we:I-che zur Folge hat, daß das Schiff tiefer in das Wassur einsinkt und somit sein tatsächlicher Tiefgang größer als sein bekannter, statisch bestimmter Tiefgang ist. Dieser Effekt, der auch als »Duckeffekt« (squat) bezeichnet wird, tritt bei allen Wassertiefen auf, ist jedoch in flachem Waser ausgeprägter. Bei einem großen Schiff, z. B. einem Tanker, das mit seiner normalen Reisegeschwindigkeit fährt, kann die Abnahme des Abstandes zwischen dem Kiel des Schiffes und dem Meeresboden beträchtlich sein und ausreichen, um einen Kanal, der normalerweise eine sichere Durchfahrt für das Schiff aufgrund seiner Tiefe gewähren kann, gefährlich zu machen. Bei großen Schiffen wurde eine Zunahme der Eintauchtiefe von ca. bis 3 m gemessen.

Unter den vielen Situationen, in denen der oben beschriebene Effekt und seine Folgen eintreten können, sind die folgenden am häufigsten anzutreffen: a) Ein Frachtschiff mit großem Tiefgang, insbesondere ein Tanker mit hohem Blockkoeffizienten, gelangt im voll, bis zur Ladelinie beladenen Zustand in ein Gebiet mit flacherem Wasser. Untier diesen Bedingungen kann der Ducketfekt eine Vergrößerung des Tiefgangs im vorderen Bereich bewirken.

b) Ein Ballast führender Tanker, der heckgetrimmt j ist, gelangt in einen Bereich mit flacherem Wasser. In diesem Fall besteht die Reaktion des Schiffes darin, daß es am Heck tiefer einsinkt und die Längsneigung verstärkt wird, wodurch Propeller und Steuerruder als gefährdete Teile

κι einer Bodenberührung ausgesetzt sein können. Diese Reaktion kann das Gegenteil von dem sein, was der Schiffsführer angenommen hat, der verständlicherweise erwarten konnte, daß das tiefere Eintauchen am Bug erfolgt, wie dies im

η voll beladenen Zustand des Schiffes der Fall ist.

c) Hochgeschwindigkeitsschiffe, beispielsweise Kriegsschiffe oder schnelle Handelsschiffe tauchen bei zunehmender Geschwindigkeit, z. B. Geschwindigkeiten über 16 Knoten und/oder bei abnehmender Wassertiefe am Heck zunehmend tiefer ein.

Eine Einrichtung der eingangs genannten Art ist bekannt (DE-AS 1955944). Hierbei wird der Tiefgang eines ruhenden Schiffes mit Hilfe von Druck-

2"i meßgebern aufgrund eines bestimmten, gemessenen hydrostatischen Drucks bestimmt. Dies ist jedoch aus den vorstehend dargelegten Gründen, insbesondere des »Duckeffekts« nicht ausreichend, um hinreichend zuverlässig Gefahrensituationen für das Schiff rechtin zeitig erkennen zu können.

Ferner ist eine Einrichtung bekannt (DE-AS 2 045 407), mittels der die Neigung und die Geschwindigkeit eines Schiffes unter Berücksichtigung von Korrekturwerten berechnet werden kann, wobei je-

!> doch die Messung des Tiefgangs mit Hilfe eines Echolots erfolgt, das über dem Wasser angeordnet ist und den Abstand des Echolots von der Wasseroberfläche angibt. Dieser gemessene Abstand muß dann von der bekannten Höhe des Senders über dem tiefsten Punkt

κι des Schiffsrumpfes abgezogen werden, um den tatsächlichen Tiefgang ohne Verfälschung durch den »Duckeffekt« zu erhalten.

Diese bekannte Einrichtung erfordert jedoch Veränderungen am Schiffsaufbau, nämlich einen weit

4Ί über den Bug hervorstehenden Ausleger, um den Einfluß der Bugwelle zu eliminieren. Ferner ist die bekannte Einrichtung gegen Verfälschungen des Meßergebnisses durch den Wellengang anfällig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

ι» Einrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie auch bei Fahrt durch flache Gewässer den tatsächlichen Tiefgang anzeigt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Tiefgangsermittlung des fahrenden

ν, Schiffs in der Signalverarbeitungseinrichtung empirische Korrekturdaten gespeichert sind, die den verschiedenen, von dem Druckmeßgeber gemessenen, hydrostatischen Druckmeßwerten unter Berücksichtigung des Druckmeßwertes bei unbewegtem Schiff

bit zugeordnet sind.

Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, daß sich der gemessene hydrostatische Druck ausgehend von dem Druckmeßwert bei unbewegtem Schiff mit der Bewegung des Schiffes in bestimmter Weise

b^r) ändert. Da diese Änderung jedoch von den eingangs genannten Faktoren abhängt, hat es sich im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, was durch Versuche im großen Maßstab bestätigt worden ist, die

Korrekturdaten empirisch zu ermitteln und diese dann bei der Auswertung der jeweils gemessenen, hydrostatischen Druckmeßwerte unabhängig von Geschwindigkeitsmeß- und Echoloteinrichtungen nach der Lehre der Erfindung zu berücksichtigen.

So wurde beispielsweise gefunden, daß für ein bestimmtes Schiff jede durch die Schiffsbewegung verursachte Änderung des Tiefgangs an <;inem bestimmten Punkt des Schiffsrumpfes immer von einer spezifischen Änderung des hydrostatischen Drucks an diesem Punkt begleitet ist, und zwar unabhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit und Wassertiefe. Bei einem Versuch trat z. B. eine Druckänderung von - 6,0 10·¹ N/m² am Bugabgriff auf, wenn das Schiff mit einer Geschwindigkeit von 13 Knoten in einer Wassertiefe von 1000 m oder mit einer Geschwindigkeit von 10 Knoten in einer Wassertiefe von 30 m bewegt wird. In beiden Fällen beträgt die resultierende Einsenkung am Bug 1,0 m. Es ist somit möglich, ein-; Anzeige des tatsächlichen Tiefgangs eines in Bewegung befindlichen Schiffes zu erhalten, ohne Messungen des Abstands vom Schiffsboden zum Meeresgrund und der Schiffsgeschwindigkeit vorzunehmen.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch 2 gekennzeichnet.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, die schematisch die Wirkungsweise der Erfindung erläutert. Es zeigen

Fig. 1, 2 und 3 Meßkurven, die die Tiefg r.gvergrößerung oder den Duckeffekt am Bug uiv Heck bestimmter Schiffe in verschiedenen Betriebszuständen angeben,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Einrichtung gemäß der Erfindung mit unterschiedlichen Tiefgängen des Schiffsrumpfs bei verschiedenen Geschwindigkeiten.

Fig. 1 zeigt die Verhältnisse, die bei einem Tanker von 190000 t im vollbeladenen Zustand bei einer Reisegeschwindigkeit von 16 Knoten beobachtet worden sind. In Ruhe hat das vollbeladene Schiff einen gleichmäßigen Tiefgang von 18,1 m. Als Ordinate ist die zusätzliche Absenkung an Bug bzw. Heck in Prozent des Tiefgangs und als Ordinate das Verhältnis der Wassertiefe zum Tiefgang aufgetragen. Die Kurve zeigt somit die Abhängigkeit der zusätzlichen Einsenkung des Schiffes von der Wassertiefe.

Fig. 2 zeigt die entsprechende Kurve für den gleichen Tanker bei der gleichen Reisegeschwindigkeit, jedoch mit Ballastbeladung, wobei der mittlere Tiefgang 9,2 m betrug und das Heck um zusätzlich 2,8 m tiefer getrimmt ist. Die Länge des Schiffes beträgt 304,8 m.

Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit der zusätzlichen Einsenkung von der Geschwindigkeit bei einem 200000-t-Tanker mit einem bestimmten Ladungszustand, der mit verschiedenen Geschwindigkeiten in einer Wassertiefe von 25,6 m fährt. Der Tiefgang bei Stillstand des Schiffes beträgt 18,14 m, so daß sich ein Verhältnis von Wassertiefe zu Tiefgang von 1,41 ergibt. Als Abszisse in Fig. 4 ist die Geschwindigkeit ι in Knoten und als Ordinate die zusätzliche Absenkung an Bug und Heck in Metern aufgetragen.

In allen Kurven zeigt die durchgezogene Linie die zusätzliche Absenkung am Bug und die gestrichelte Kurve die Absenkung am Heck an. Bei einer gegebe-• nen Geschwindigkeit ergibt sich bei geringerer Wassertiefe eine größere Absenkung oder Depression.

In Fig. 4 ist bei 1 die Lage des Schiffsrumpfs bei Stillstand und mit 2 die Lage des Schiffsrumpfs bei fahrendem Schiff angedeutet. 3 ist der Meeresgrund, 4, 5 und 6 sind Druckmeßeinrichtungen für den hydrostatischen Druck, die mit einer Signalverarbeitungseinrichtung 7 verbunden sind, die wiederum mit Sichtanzeigeeinrichtungen 8, 9, 10, 11 verbunden ist. Diese zeigen den tatsächlichen Tiefgang am Heck. mittschiffs an Back- und Steuerbord und am Bug an. 12 ist ein Neigungsmeßgerät, welches mit der Signalverarbeitungseinrichtung 7 verbunden ist.

Bei Betrieb der Einrichtung wird bei fahrendem Schiff das von den Druckmeßeinrichtungen 4, 5 und 6 abgegebene Signal, welches eine Druckinformation enthält, die von dem Druck bei stillstehendem Schiff verschieden ist, in der Signalverarbeitungseinrichtung 7 mit den darin gespeicherten Daten verglichen und ein dem jeweiligen Drucksignal entsprechender Wert für den Tiefgang ermittelt. Nachdem entsprechende Korrekturen angebracht worden sind, z. B. für den lotrechten Abstand des Meßpunktes und/oder für den Neigungswinkel, wird ein Signal für den tatsächlichen Tiefgang erzeugt. Dieses wird als sichtbare Anzeige an der Anzeigeeinrichtung 8 wiedergegeben, und hieraus kann der Navigationsoffizier für den jeweils anliegenden Kurs ermitteln, wenn sich gefährliche Situationen ergeben, so daß er dementsprechend rechtzeitig die Geschwindigkeit des Schiffes und somit sowohl den Depressionseffekt als auch den Tiefgang des Schiffes verringern kann. Falls das Schiff mit automatischen Steuer- und Navigationseinrichtungen versehen ist, kann das System so eingerichtet sein, daß es in einem vorgegebenen Abstand vor einer vorausliegenden Gefahrenstelle eine akustische Warnung abgibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Tiefgangermittlung eines Schiffes mit mindestens einem unter der Wasserlinie des unbeladenen Schiffes angeordneten Druckmeßgeber zur Abgabe eines Drucksignals und einer das Drucksignal empfangenden Signalverarbeitungseinrichtung zur Berechnung des Tiefgangs, dadurch gekennzeichnet, daß zur Tiefgangsermittlung des fahrenden Schiffes in der Signalverarbeitungseinrichtung (7) empirische Korrekturdaten gespeichert sind, die den verschiedenen, von dem Druckmeßgeber (4,5,6) gemessenen, hydrostatischen Druckmeßwerten unter Berücksichtigung des Druckmeßwertes bei unbewegtem Schiff zugeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Massen des Abstands des Schiffes von den Seitenwändfin des Kanals oder dergleichen Wasserwege und zur Abgabe entsprechender Signale zur Signalvenirbeitungseinrichtung vorgesehen ist und daß in o'er Signalverarbeitungseinrichtung (7) Daten bezüglich der Kanalbreite eingespeichert sind und die Einrichtung so programmiert ist, daß sie die Signale empfängt und mit den Drucksignalen und gegebenenfalls den Neigungssignalen zur Erzeugung eines auch die Kanalbreite berücksichtigenden Anzeigesignals für den tatsächlichen Tiefgang koordiniert.