DE4204890C2 - Einrichtung zum Dämpfen von Stampfbewegungen und/oder seegangsbedingten Wellenschlägen an Seeschiffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Dämpfen von Stampf­ bewegungen und/oder seegangsbedingten Wellenschlägen, dem soge­ nannten "slamming", an Seeschiffen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei den Einrichtungen dieser Art, wie sie z. B. durch die GB-PS 832853 und die US-PS 3285216 bekannt sind, erfolgt die Dämpfung von Stampfbewegungen, daß sind Schwingungen um eine Querachse des Schiffs, im wesentlichen dadurch, daß durch die Bemessung des Inhalts der Kammern und deren Öffnungen eine Phasenver­ schiebung zwischen dem Rhythmus des Füllens und Abfließens und dem Rhythmus der Stampfbewegungen und damit ein gewisser Inter­ ferenzeffekt erzielt wird.

Da diese Schiffe mit dem bei Seeschiffen üblichen im Querschnitt v-förmigen Vorschiff ausgestattet sind, treten auch bei heftigen Stampfbewegungen und/oder starken gegen den Schiffsbug anrollen­ den Wellen i. d. R. keine das Vorschiff gefährdenden Beanspruchun­ gen auf, weil die genannte V-Form ein Abgleiten des Wassers nach oben und nach den Seiten ermöglicht.

Diese günstigen Verhältnisse liegen jedoch nicht bei Schiffen vor, deren Vorschiff als Ponton, also mit einer schräg nach vorn ansteigenden, im wesentlichen ebenen Unterfläche ausgestat­ tet sind, wie dies bei neuzeitlichen Eisbrechern häufig der Fall ist Dann erfolgt nämlich bei Fahrt in eisfreien Gewässern in der Abwärtsphase der Stampfbewegung des Vorschiffs ein Zusammenstoß zwischen der Wasseroberfläche und der Unterfläche des Pontons, der dann verstärkt auftritt, wenn bei heftigem Seegang die kreisförmig rotierenden Wasserteilchen praktisch frontal mit der Pontonunterfläche zusammenprallen. Die hierbei auftretenden me­ chanischen Beanspruchungen des Vorschiffs können zu Schäden an diesem führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrich­ tung der eingangs genannten Art derart für Ponton-Schiffe umzu­ gestalten, daß Schäden durch das genannte "slamming" am Ponton auch bei ungünstigen Verhältnissen vermieden sind und zugleich die Stampfbewegungen des Schiffs dämpfende Eigenschaft der Ein­ richtung erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 an­ gegebenen Maßnahmen gelöst.

Hierbei wird durch die Vielzahl der Kammern und ihre Verteilung über das Ponton-Vorschiff erreicht, daß jeweils auf dem Weg zum Schwingungsmaximum ein relativ großes Wasservolumen dämpfend zur Verfügung steht, während durch die Normalstellung der Kammern auf die Pontonunterfläche die Wasserteilchen einen möglichst ge­ ringen Widerstand auf ihrem Weg in die Kammern finden. Ein zu­ sätzlicher vorteilhafter Effekt wird ferner dadurch erzielt, daß die ausfließenden Wassermassen beruhigend auf anrollende Wellen wirken und damit die Effektivität der erfindungsgemäßen Einrich­ tung noch verstärken.

Der genannte Beruhigungseffekt ist zwar schon bei Pontonschiffen durch die EP-PS 0079002 bekannt, jedoch wird dort keine "Anti­ slamming"-Einrichtung der erfindungsgemäßen Art verwendet, son­ dern die Wellenberuhigung erfolgt durch pumpengeförderte Wasser­ strahlen, die durch Düsen an der Pontonunterseite austreten. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung gekennzeichnet.

So gestatten die Querschnittsformen nach den Ansprüchen 2-5 entweder die Konstruktion aufwandsärmerer, aber unten offener Kammern oder aufwendigerer und dafür verschließbarer Kammern. Nach den Ansprüchen 6 und 7 ist eine zusätzliche Möglichkeit zur Einsteuerung einer möglichst optimalen Phasenverschiebung zwischen Füllen und Entleeren der Kammern und der Stampfschwin­ gung gegeben.

Gemäß dem Anspruch 8 ist eine zweckmäßige Positionierung der Kammern für Pontons angegeben, die mit kufenartigen Längsrippen an der Unterfläche ausgestattet sind.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1a-1c ein Vorschiff-Ponton mit einer angedeuteten erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung,

Fig. 2 bzw. 3 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung im Längs- bzw. Querschnitt,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung im Längsschnitt.

In sämtlichen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen.

Hierbei ist das als Ponton P ausgebildete Vorschiff mit VS, die schräg nach oben ansteigende Unterfläche des Pontons mit P1 und die angedeutete Dämpfungseinrichtung mit D bezeichnet.

Die Fig. 1a-1c zeigen drei charakteristische Phasen, die bei einem in Vorausfahrt befindlichen stampfenden Schiff mit Ponton P und frontalanlaufenden Wellen W auftreten, und zwar sind in Fig. 1a die Höchstlage des Pontons P über einem Wellental, in Fig. 1b der Zusammenstoß zwischen Ponton P und Welle W in der Abwärtsphase des Pontons P und in der Aufwärtsphase der Welle W und in Fig. 1c die tiefste Eintauchung des Pontons P und die Höchstlage der Welle W dargestellt.

Um die kreisende Wasserbewegung im Bereich der Oberfläche einer Welle aufzuzeigen, sind Richtungspfeile x, y, z eingezeichnet, aus denen hervorgeht, daß im Bereich des Wendepunkts der Welle bei y sich die Wassermassen nach oben bewegen und, da sie durch die ebene Unterfläche P1 des Pontons P am seitlichen Abströmen weit­ gehend gehindert sind, frontal mit der in Richtung v bewegten Unterfläche P1 zusammenstoßen und einen entsprechend heftigen Schlag auf diese ausüben.

Um diesen Schlag, das sogenannte "slamming" zu mildern, ist im Ponton P die genannte in den Fig. 2 und 3 detaillierter darge­ stellte Dämpfungseinrichtung D angeordnet.

Sie besteht aus einer Vielzahl von im Querschnitt rechteckigen Kästen K, die in Querrichtung über die gesamte Breite des Pon­ tons P und auch in Längsrichtung in dem genannten kritischen Bereich des Wendepunkts der Welle verteilt angeordnet, lang­ gestreckt ausgebildet etwa normal auf die Unterfläche P1 des Pontons gerichtet sind.

Die Kästen K sind mit unteren, unterhalb der Konstruktionswas­ serlinie KWL liegenden Öffnungen U und oberen, oberhalb der Konstruktionswasserlinie liegenden Öffnungen O versehen, so daß bei dem genannten Schlag Wasser in diese einströmen kann, das hierdurch einen Teil seiner Energie einbüßt.

Das Volumen des Rastens K und die Größe der Öffnungen U, O sind so gewählt, daß sich die Kästen zwischen den Phasen 1b und 1c anfüllen und zwischen den Phasen 1a und 1b wieder entleeren, wobei die oberen Öffnungen O im ersteren Fall als Entlüftungs­ öffnungen und im letzteren Fall als Belüftungsöffnungen wirken. Durch das abwechselnde Anfüllen und Ausfließen des Wassers wird zusätzlich eine Dämpfung von Stampfschwingungen des Schiffs er­ zielt, weil die ersteren Vorgänge jeweils phasenverschoben zu den letzteren erfolgen.

Außerdem wirken die ausfließenden Wassermassen kurz vor der Phase 1b beruhigend auf eine herankommende Welle, da diese der Stoßrichtung der Welle etwa diametral entgegengerichtet sind. Aus den Fig. 2 und 3 geht ferner eine Ausführungsform hervor, nach der bei Vorliegen eines Pontons P mit an seiner Unterflä­ che P1 mit Abstand voneinander angeordneten, nach unten ragen­ den Längsrippen R die Kästen K jeweils zwischen zwei benachbar­ ten Längsrippen R angeordnet sind.

Hieraus ergibt sich eine Bauweise, nach der die Kästen K in der Querrichtung voneinander distanziert sind, während sie in der Längsrichtung bündig aneinanderliegen.

An den unteren Öffnungen U der Kästen K ist ferner ein Abdeck­ gitter G mit Abweiskörpern A vorgesehen, um den Eintritt von gröberen Eisschollenwährend des Eisbrechbetriebs zu verhindern. Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform stimmt im wesentli­ chen mit der in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform hin­ sichtlich der Anordnung der Kammern, der Größe ihres Volumens und der Öffnungen überein, unterscheidet sich von dieser jedoch hinsichtlich der Querschnittsform der Kammern.

Denn nach der letzteren Ausführungsform sind die Kammern im Querschnitt kreisförmig ausgebildet und demgemäß als Zylinder Z für einen freibeweglichen Kolben B geeignet.

Die untere Öffnung U des Zylinders Z ist mit Haltemitteln H aus­ gestattet, welche die untere Endlage des Kolbens B begrenzen, jedoch seine Bewegung nach oben nicht behindern.

Der Kolben B ist bei diesem Ausführungsbeispiel hohl ausgebildet und mit einem schweren Material, im vorliegenden Fall Sand, be­ füllt, derart, daß sein Eigengewicht ein Anheben durch die an­ strömende Welle erst bei einem Druck von mehr als 2 m Wasser­ säule gestattet.

Im unteren Teil des Zylinders Z ist eine Entwässerungsleitung E vorgesehen, um evtl. zwischen Kolben B und Zylinder Z einge­ drungenes Wasser in der Schließlage des Kolbens B abzuleiten. Die Be- und Entlüftungsöffnung O ist an eine Leitung ange­ schlossen, die in die Atmosphäre mündet und in die ein Ver­ schlußorgan V eingeschaltet ist, mit dem die genannte Phasen­ verschiebung und damit der Dämpfungseffekt optimierbar ist. Diese Steuerungsmaßnahme ist naturgemäß auch bei der Ausfüh­ rungsform nach den Fig. 2 und 3 anwendbar.

Claims (8)

1. Einrichtung zum Dämpfen von Stampfbewegungen und/oder Wellen­ schlägen an Seeschiffen mit im Bugbereich des Schiffskörpers in der Nähe der Konstruktionswasserlinie angeordneten Kammern, die mit unteren, unter der Konstruktionswasserlinie liegenden Öff­ nungen und mit oberen, über der Konstruktionswasserlinie lie­ genden Öffnungen versehen sind, derart, daß beim Abtauchen des Schiffsbugs und/oder bei gegen diesen anströmenden Wellen durch die unteren Öffnungen Seewasser in die Kammern, diese anfüllend, eintritt und beim Auftauchen des Schiffsbugs und/oder abströmen­ den Wellen dieses wieder abfließt, wobei die oberen Öffnungen als Be- und Entlüftungsöffnungen dienen und wobei der Rhythmus des Füllens und Entleerens der Kammern gegenüber den Stampfbewe­ gungen des Schiffs phasenverschoben ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Seeschiffen, insbesondere Eisbrechern, bei welchen der Bugbereich als sich über die Schiffsbreite erstreckender Ponton (P) mit nach vorn schräg ansteigender Unterfläche (P1) ausgebil­ det ist, eine Vielzahl von Kammern (K, Z) vorhanden ist, die ge­ streckt ausgebildet sind, sich von der Unterfläche (P1) des Pon­ tons (P) etwa normal zu dieser nach oben erstrecken und neben­ einander, in Längs- und Querrichtung gestaffelt, über die gesam­ te Breite des Pontons (P) verteilt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern als im Querschnitt rechteckige Kästen (K) oder als Kreiszylinder (Z) ausgebildet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Kammern als Kreiszylinder (Z) in diesen jeweils ein Kolben (B) freigleitend geführt ist, der bei entleertem Kreiszylinder (Z) aufgrund seines Eigengewichts an dem unteren Rand des Kreiszylinders (Z) an Haltemitteln (H) anliegt, bei sich füllendem Kreiszylinder (Z) unter dem Druck des einströ­ menden Seewassers nach oben ausweicht.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Eigenwicht des Kolbens (B) so gewählt ist, daß er erst bei ei­ nem Druck des Seewassers von mehr als 2 m Wassersäule von den Haltemitteln abhebt.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (B) hohl ausgebildet ist und mit einem schweren Material (S), z. B. Sand oder Beton, befüllt ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Be- und Entlüftungsöffnungen (O) der Kammern (K, Z) an eine Rohrleitung angeschlossen sind, in die steuerbare Verschlußorgane (V) eingeschaltet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußorgane (V) so gesteuert sind, daß die Phasenverschie­ bung zwischen Füllen und Entleeren und der Stampfbewegung opti­ miert ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Verwendung eines Pontons (P) mit in Schiffs­ längsrichtung verlaufenden, im Abstand über die Pontonunter­ fläche (P1) verteilten, nach unten ragenden Rippen (R) die Kam­ mern (K, Z) jeweils im Bereich zwischen zwei benachbarten Rippen (R) angeordnet sind.