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Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. April 1924 ab. Gegenstand der
Erfindung ist ein Gerät, das dazu dient, die statische Stabilität des Schiffes in
dem jeweils zu untersuchenden Zustande festzustellen. Als theoretische Grundlage
für diesen Stabilitätsmesser dienen die sich bei der Untersuchung der stat.ischen
Stabilität jedes Schiffes wiederholenden, vom Schiffskonstrukteur auszuführenden
Konstruktionen und Berechnungen, so daß sich das Gerät bei Wahl geeigneter Abmessungen
unter Anwendung eines für jeden Einzelfall passenden Maßstabes für alle Schiffsgrößen
benutzen läßt, um das Stabilitätsmaß abzulesen, wenn die Höhenlage des Systemschwerpunktes
bekannt ist.
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Der neue Stabilitätsmesser besteht im wesentlichen aus zwei Hebeln,
die um in einer gemeinsamen festen Geraden oder Ebene an Skalen verstellbare Punkte
schwenkbar sind. Der eine dieser Hebel, dessen Drehpunkt an der zugehörigen Skala
auf den Systemschwerpunkt einstellbar ist, ist senkrecht zu dem anderen Hebel, dessen
Drehpunkt auf das Metazentrutn eingestellt werden kann, gerichtet und auf ihm parallel
zu sich selbst verschiebbar gelagert. Dabei spielt der »Schwerpunkthebel« über einen
zwangläufig mit seinem Drehpunkt verstellbaren Skalenbogen und ist so eingerichtet,
daß seine bei Veränderungen seiner Winkellage eintretenden Längsverschiebungen .relativ
zu seinem festgehaltenen Drehpunkt oder einem mit diesem starr verbundenen Punkt
auf einer Skala ablesbar sind.
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Im einzelnen ist, um einerseits die theoretischen Drehpunkte und damit
das rechtwinklige Dreieck, dessen Grundlinie von dem Metazentrum und dem Systemschwerpunkt
begrenzt wird, in eine Ebene zu bringen und um andererseits alle Skalen und Gradeinteilungen
von einer Seite des Gerätes aus ablesbar zu machen, dieAnordnung so getroffen, daß
an entgegengesetzten Seiten einer Doppelgleitbahn zwei Gleitklötze in einer gemeinsamen
Ebene und parallel zueinander durch Schraubenspindeln o. dgl. verstellbar geführt
sind. Von diesen Gleitklötzen trägt der eine einen Drehzapfen für den Metazentrumhebel
und der andere einen solchen für einen gekröpften Umführungshebel, welcher den Schwerpunkthebel
mit einer Hülse umfaßt. Der Gleitklotz für den Drehzapfen des Umführungshebels trägt
einen gebogenen Zeiger, der die Lage seines Drehpunktes auf einer an der entgegengesetzten
Seite der Gleitbahn angebrachten Skala anzeigt, und die Lage des Gleitklotzes für
den Metazentrumhebel ist gleichfalls auf dieser Seite an auswechselbar gelagerten
Tafeln einstellbar. Der Schwerpunkthebel ist seinerseits als Skala augebildet, und
die ihn umfassende Hülse des Umführungshebels trägt einen Zeiger, welcher die Verschiebungen
des Schwerpunkthebels mit Bezug auf die Hülse des Umführungshebels an dieser Skala
ablesbar macht.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Abb. i ist eine Vorderansicht, Abb. 2 eine Rückansicht des Stabilitätsmessers, Abb.
3 eine Seitenansicht des Schwerpunkthebels für sich allein, Abb. 4. ein wagerechter
Schnitt durch das Gerät in vergrößertem Maßstabe und Abb. 5 und 6 je eine Kurvendarstellung.
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Auf einer Grundplatte a ist eine senkrechte Platte b befestigt, die
in ihrem Teil c als doppelseitige Gleitbahn für zwei Gleitklötze d und e ausgebildet
ist. Letztere werden durch sie übergreifende Leisten f1, f'=, f3 und f4 ge führt
und sind durch Schraubenspindeln g1 und g2 mittels Kurbeln lal und h2 unabhängig
voneinander in senkrechter Richtung verstellbar. Der Gleitklotz d trägt einen wagerechten
Zapfen i und einen doppelt umgebogenen Zeiger h, der jederzeit die Höhenlage der
Mittelachse des Zapfens i. auf einer Skala l an der vorderen Seite der Gleitbahn,
nämlich der Leiste f3, einzustellen gestattet. Der Gleitklotz e trägt einen Zapfen
va, um den ein Hebel n, der, wie aus Abb. 3 hervorgeht, aus zwei an den Enden rahmenförrnig
miteinander verbundenen, parallelen Leisten n1 und iz' besteht, drehbar ist. Auf
der vorderen dieser Leisten n2 ist mittels eines vierrädrigen Wagens o ein senkrecht
zu dem Hebel n gerichteter Hebel p parallel zu sich selbst verschiebbar. Dieser
Hebel p wird umfaßt von einer Hülse q an einem Umführungshebel r, der um den Zapfen
i des Gleitklotzes d schwenkbar ist. Die Höhenlage der Mittelachse des Zapfens m
kann mittels eines Zeigers s, der über Skalentafeln zz läuft, eingestellt werden,
die aus dünnem Karton, Metallblech o. dgl. bestehen und in eine Halterung v an der
Platte b eingeschoben werden können. Der Hebel p ist als Skala ausgebildet, und
die Hülse q trägt in einem Ausschnitt einen Zapfen w. Außerdem ist starr mit dem
Gleitklotz d ein Ouadr ant x, der mit Winkelgradeinteilung versehen
ist,
derart verbunden, daß er sich mit dem Gleitklotz d hebt und senkt. Ein an dem Umführungshebel
r- befestigter Zeiger y gestattet die Einstellung des Umführungsliebels auf verschiedene
Winkelgrade.
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Die Mittelachse des Drehzapfens i wird mit Hilfe des Zeigers h und
der Skala L auf die Höhenlage des Systemschwerpunktes des Schiffes über Oberkante-Kiel
eingestellt. Die Skala L ist eine Tiefgangsskala, ausgedrückt in Metern. Da der
Hebel p zwangläufig in der Hülse q des um den Zapfen i
drehbaren Umführungsbebels
r geführt ist, fällt die Drehachse dieses Hebels p mit der Mittelachse des Zapfens
i zusammen. Demnach stellt der Schnittpunkt der Mittelachse des Zapfens i mit der
Zeichenebene nach Ahl>. i oder der Schnittpunkt der :Mittellinie des Hebels p mit
der in den Abb. i, 2 und d durch strichpunktierte Linien angedeuteten Mittelebene
E-E des Gerätes, d. i. der Mittelebene des Schiffes jeweils den Systemschwerpunkt
S dar. Andererseits stellt in Abb. i der Schnittpunkt der Drehachse des Zapfens
in mit der Zeiche iebene oder der Schnittpunkt der Mittellinie des Hebels rr mit
der iMittschiffebene E-E das- - Metazentrum JI dar; denn die Mittellinie des Hebels
it gibt für jeden Winkel, in welchen der Umführungshebel r- gedreht wird, also für
jede seitliche Schiffsneigung, die Richtungslinie des Auftriebes durch den zugehörigen
Wasserverdrängungsschwerpunkt an.
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Wird der Umführungshebel r um seinen Zapfen i geschwenkt, so
führt die Stange p eine Schwenkung um den Schwerpunkt S aus; gleichzeitig verschiebt
sich aber auch der Wagen o auf dem Hebel ia, letzterer führt eine Winkelbewegung
um das Metazentrum M aus, und die Stange p verschiebt sich in der Hülse
q. Die Winkellage von r und p wird mittels des Zeigers y auf dem Gradbogen
x eingestellt und die Längsverschiebungen der Stange p können mittels des Zeigers
a, auf ihrer Millimeterskala abgelesen werden. Die Mittellinien von p -und n schneiden
sich im Punkte Z.
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Auf den auswechselbaren Skalentafeln it sind für jeden der bei der
Beurteilung der Stabilität in Frage kommenden mittleren Tiefgänge in Abstufungen
von etwa ioo bis i5o mm die vorn Konstrukteur für jedes Schiff berechneten metazentrischen
Höhen, die den verschiedenen Schiffsneigungen entsprechen, etwa von 5 ° zu 5 ° oder
von i o ° zu io° angegeben. Beim Gebrauch des Gerätes ist diejenige Tafel, die mit
dem Tiefgange bezeichnet ist, für=- welchen die Stabilität untersucht werden soll,
in den Rahmen v einzuschieben. Falls der auf der Tafel it angegebene Tiefgang nicht
genau reit dem-ain Schiff gemessenen Tiefgang übereinstimmt, so sind nacheinander
zwei Tafeln mit den am nächsten liegenden Tiefgängen einzuschieben und nach Ablesung
am Zeiger w für beide Tiefgänge die Werte für den wirklich gemessenen mittleren
Tiefgang des Schiffes zu interpolieren, was für die Praxis ein genügend genaues
Resultat ergibt.
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Um die Vorrichtung gebrauchsfertig zu machen, sind folgende Vorbereitungen
zu treffen: Der Punkt S (Systemschwerpunkt) ist durch Drehen der hinteren Schraubenspindel
g1 mittels des Zeigers k auf der Tiefgangsskala l in diejenige Höhe zu bringen,
welche sich aus einem Krängungsversuch oder einer Momentenberechnung oder aus diesen
beiden Arten der Bestimmung der Lage des Systempunktes ergibt. Der Umführungshebel
r ist dann in die Anfangsstellung (0° auf dem Quadrant x) einzustellen, und darauf
ist nach Feststellung des mittleren Tiefganges durch Ablesen der Tiefgangsmarke
am Vorder- und Hintersteven des Schiffes diejenige Tafel u, welche dem mittleren
Tiefgang entspricht, in den Rahmen v einzufügen und hier zu befestigen. Die Vorrichtung
ist alsdann gebrauchsfertig.
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Die ganze Arbeit, die für den Kapitän oder Offizier weiter noch zu
tun übrigbleibt, um die statische Stabilität seines Schiffes in dem zu untersuchenden
Zustand festzustellen, besteht darin, den Umführungshebel r von 5 ° zu 5° oder von
io° zu io° nach dem Quadrant x von 0° an nach unten zu drehen, den Gleitklotz
e durch die vordere Kurbel lag der Höhe für denselben Neigungswinkel nach
der Tafel it einzustellen und dann die Verschiebung der Stange p aus dem Nullpunkt
an dem Zeiger w der Hülse q für jeden auf dem Ouadranten x eingestellten
Neigungswinkel abzulesen. Diese Ablesungen bedeuten dann die Aufrichtungshebelarmlängen
der statischen Stabilität, die mit dein Gerät bis etwa auf 75' '-\4eigung
feststellbar sind, eine Neigung, die für alle praktischen Zwecke genügt.
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Eine Kontrolle für das richtige Arbeiten des Gerätes und einen Anhalt
zum Einstellen desselben- erhält man, wenn man in dem hineinpunktierten rechtwinkligen
Dreieck SAIZ den Sinus des jeweiligen Neigungswinkels mit der gemessenen Länge SAI
multipliziert. Das Resultat muß der Verschiebung der Stange p in der Hülse q gleich
sein.
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Soll das abgelesene Ergebnis der Aufrichtungshebelarmlängen für die
verschiedenen untersuchten Neigungen des Schiffes in einer Kurve dargestellt werden,
so bedient man sich der in der Abb. 5 dargestellten Karte, deren Abszissenachse
in Grade eingeteilt ist, und auf deren Ordinaten die am Zeiger w
abgelesenen
Maße für die betreffenden Winkel nach oben abzusetzen sind. In den meisten Fällen
genügt es aber schon, zu wissen, bei welchem Neigungswinkel die Maximalstabilität
erreicht wird und bei welcher N eigung der Kenterpunkt eintritt.
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Wenn sich nun mit diesem Gerät ohne weiteres alle in der Praxis vorkommenden
Aufrichtungshebelarmlängen, die als positive bezeichnet werden, ablesen lassen,
so würde an sich noch ein Mittel fehlen, um die das Kentern bewirkenden Hebelarmlängen
festzustellen, die als negativ bezeichnet werden und die gefahrdrohend auftreten,
wenn z. B. ein Schiff mit einer so hohen Decklast beladen wird, daß es keine Anfangsstabilität
besitzt (Abb.6), also mit Schlagseite seine Reise antritt. In solchen Fällen befindet
sich das Metazentrum M unter dem Systemschwerpunkt S. Um das Gerät auch für derartige
Vorkommnisse zur Beurteilung der Stabilität brauchbar zu gestalten, ist, wie bereits
oben erwähnt, der Hebel n rahmenartig von zwei parallelen Leisten n1 und n2 gebildet.
Durch diese Anordnung wird es ermöglicht, daß der Punkt M unbehindert durch den
Wagen o hindurch bis unter die Höhe von S treten kann. Die Ablesungen am Zeiger
w der Hülse q werden in dieser Lage negativ, und es läßt sich auf der Karte
nach Abb. 6, auf welcher die Hebelarme abgesetzt «-erden, erkennen, bis zu welchem
Winkel das Schiff im stillen Wasser sich neigen wird oder, mit anderen Worten, bei
welcher Neigung das Aufr ichtungsvermögen anfangen wird. In diesem Zustande des
j Schiffes wird dasselbe bei der kleinsten seitlichen Krafteinwirkung von einer
Seite zur anderen tummeln und das Bestreben, sich wieder aufzurichten erst dann
erhalten, wenn die Neigung des labilen Gleichgewichts überschritten wird, also wenn
in der Karte nach Abb. 6 die Kurve die Nullinie schneidet.