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Meßgerät zur Ermittlung der Höhenlage des Gewichtsschwerpunktes von
Schiffen. Gegenstand der Erfindung ist ein Gerät zum Bestimmen der Höhenlage des
Gewichtsschwerpunktes des Schiffes. Die theoretische Grundlage des Meßgerätes bildet
die Tatsache, daß ein schlingerndes Schiff sich mit angenähert um die durch- den
Gewichtsschwerpunkt des Schiffes gehende wagerechte Längsachse dreht, diese also
im Ruhezustand verharrt, während alle außerhalb derselben liegenden Punkte beim
Schlingern Kreisbewegungen um diese Achse ausführen. Das neue Meßgerät besteht im
-wesentlichen aus zwei mit einer Flüssigkeitswaage (Libelle) versehenen Pendeln,
die in der senkrechten Mittellinie des nicht geneigten Schiffes aufgehängt sind,
von denen das eine senkrecht verschiebbar an einer Schiene befestigt .ist.
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Beide Pendel können in der Querrichtung des Schiffes frei schwingen.
Zu diesem Zweck sind die Stangen der Pendel am oberen Ende hakenartig gekröpft und
in den
oberen Teil dieser Haken je eine nach unten gerichtete, in
der Längsrichtung des Schifies liegende Schneide eingeschoben. _jede dieser Schneiden
ruht in einer Nut eines wagerechten Trägers, der an einer in der senkrechten Mittellinie
des Schiffes an einem Querschott befestigten Schiene angebracht ist. Der Träger
des oberen Pendels ist mit der Schiene fest verbunden. Der Träger des unteren Pendels
ist an der Schiene vertikal verschiebbar und kann mittels zweier Halteschrauben
an einem beliebigen Punkt der Schiene festgeklemmt werden. Dieser Träger besteht
aus zwei Teilen. Der der Schiene nähere Teil ist als Gleitbahn ausgebildet, in welcher
der andere Teil, dessen eines Ende die Form eines Gleitklotzes hat, mittels einer
Spindel lotrecht auf und nieder bewegt werden kann. Ein am Gleitklotz befestigter
Zeiger gestattet, die Höhe des Drehpunktes des unteren Pendels an einer Skala, die
vom Kiel des Schiffes aus eingeteilt ist, auf der Schiene abzulesen. Mit jedem der
Pendel ist je ein horizontal in der Querrichtung des Schiffes liegendes Glasrohr,
welches bis auf eine kleine Luftblase mit einer leicht beweglichen Flüssigkeit (Alkohol
oder Quecksilber) gefüllt ist, fest verbunden und mit einer Skala versehen, an welcher
die Verschiebung der Luftblase ablesbar ist.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Abb. i ist eine Vorderansicht des Gerätes, Abb. :2 eine Seitenansicht desselben.
Abb.3 zeigt einen Schnitt durch das Gerät in der Höhe des Drehpunktes des unteren
Pendels in vergrößertem Maßstabe und Abb. d. und 5 die Aufhängung der Pendel im
Schiff bei verschiedener Lage des Gewichtsschwerpunktes.
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Mit einer in der senkrechten Mittellinie des Schiffes befestigten
Schiene s ist ein wagerechter, in der Längsrichtung des Schiffes liegender Träger
t verbunden. In einer Nut des Trägers t ruht die mit dem Pendel p1 verbundene Schneide
na,, auf welcher das Pendel sich querschiffs hin und her bewegen kann. An einer
tiefer liegenden Stelle der Schiene s (in Abb. i und 5 unter dem gesuchten Gewichtsschwerpunkt
S des Schiffes, in Abb. 2 im Schwerpunkt S und in Abb. 4 über demselben) ist der
doppelseitig gleitbahnförmige Teil g des Trägers des unteren Pendels P.= angebracht.
Dieser Teil g ist an der Schiene s mit Hilfe der einen Gleitbahn vertikal verschiebbar
und kann mittels zweier Halteschrauben Ir in jeder Stellung mit der Schiene s fest
verbunden werden. In der anderen Gleitbahn des Teiles g läßt sich mittels einer
Schraubenspindel r der gleitklotzförmige Teil k des Trägers des unteren Pendels
p, senkrecht verschieben. Pendel das das gleiche Gewicht und den gleichen Abstand
des Pendelschwerpunktes von der in gleicher Weise angeordneten Schneide nag wie
Pendel p,, hat, ruht in der Nut ia des Teiles k. Mit jedem der Pendel p1 und ist
in der Höhe der Schneiden in, und in, eine Flüssigkeitswaage w,. bzw. w. in der
Weise fest verbunden, daß sie sich bei senkrechtem Hängen der Pendel in horizontaler
Lage befindet und die Luftblase h bzw. 1, sich in der Mitte der Glasröhre,
die auf der darauf befindlichen Skala mit o bezeichnet ist.
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Da ein Schiff sich beim Schlingern um die durch den Gewichtsschwerpunkt
S gehende horizontale Längsachse dreht, so werden auf den Aufhängepunkt eines im
Schiff befestigten, querschiffs ausschlagenden Pendels Bewegungen übertragen, wenn
es nicht im Schwerpunkt des Schiffes aufgehängt ist. Dadurch wird es Pendelbewegungen
ausführen, da sein Gewicht dem seitlich entweichenden Aufhängepunkt nacheilt. Dieses
läßt sich daran erkennen, daß die Luftblase in der Glasröhre hin und her spielt.
Um nun den Gewichtsschwerpunkt des Schiffes zu finden, wäre es also nur nötig, den
Aufhängepunkt des Pendels p2 so lange auf und nieder zu verschieben, bis es, trotzdem
das Schiff schlingert, nicht mehr hin und her pendelt, also nur relative Bewegungen
zum Schiff ausführt, was sich daran erkennen ließe, daß die Luftblase L.. in der
Röhre w., zur Ruhe käme. Da jedoch. Stabilitätsuntersuchungen im allgemeinen während
des Ladens von Decklast oder anderen für die Stabilität ungünstigen Ladungen zur
Ermittlung des Ladungsgewichtes, welches man ohne Gefahr für das Schiff und die
Besatzung noch zuladen darf, im Hafen auf ruhigem Wasser vorgenommen werden, so
muß die Schlingerbewegung des Schiffes künstlich erzeugt werden, weshalb das Aufsuchen
des Schiffsschwerpunktes auf diese Weise recht umständlich und zeitraubend wäre.
Um dies zu vermeiden, ist das zweite, in einem festen Punkt der senkrechten Mittellinie
des Schiffes aufgehängte Pendel p1 angeordnet. Liegt nun z. B. der Aufhängepunkt
des Pendels p, über dem Schiffsschwerpunkt und der Aufhängepunkt des Pendels p,
unter dem Schwerpunkt und wird das Schiff durch Hin- und Herschwingen der gerade
am Ladebaum hängenden Ladung zum Schlingern gebracht, so erhält man in dem Augenblick,
in dem das Schiff die größte Krängung nach einer Seite ausgeführt hat und sich gerade
wieder aufrichten will, das in Abb. i wiedergegebene Bild. Die Mittellinie SD des
Schiffes in geneigter Lage schließt mit der Mittellinie AC vor der Nei- i gong den
Neigungswinkel a ein. Der Schnittpunkt der Linien liegt im Gewichtsschwer-
Punkt
S des Schiffes. Der Punkt S und die Aufhängepunkte A und B bzw. C
und D der Pendel vor und nach der Krängung bilden zwei gleichschenklige ähnliche
Dreiecke ("\SABc\D \SCD) Meßbar ist zunächst außer den Winkeln der Dreiecke nur
die Strecke AC und die gleiche Strecke BD.
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Da die Ausschläge der Pendel p1 und p2 durch die Schlingerbewegung
des Schiffes hervorgerufen werden, die Pendel also zur gleichen Zeit in Schwingung
versetzt werden, so hängt das Verhältnis der Ausschlagwinkel q) : y." nur
von dem Verhältnis der Strecken A'B : CD ab. Da, wie oben erwähnt,
\SAB 1 ,\SCD und ,'\.#A'B @ ,-#,S('D ist, so ergibt sich A'B :
CD = AS : CS. Es ist also das Verhältnis der Strecken AS : CS
durch das Verhältnis der Ausschlagwinkel c, : y" der Pendel festgelegt. Die Libellen
zu, und w" der Pendelp, und-p, sind nun mit derartigen Skalen versehen, daß man
an ihnen direkt das Verhältnis der Strecken AS : CS ablesen kann, sobald
die Pendel durch das Schlingern des Schiffes in Schwingung versetzt werden.
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Bezeichnet man, wie in Abb_ x, den Abstand des Gewichtsschwerpunktes
S von dem Aufhängepunkt des oberen Pendels mit x, die Entfernung des Aufhängepunktes
des Pendels p, vom Kiel des Schiffes mit y und die Ablesungen an den Libellenskalen
w, und w, mit L1 und L" so ist die Höhe des Gewichtsschwerpunktes S über dein Kiel
des Schiffes
w p,
Ob r von y abgezogen oder hinzugezählt werden muß, hängt ab, ob
S tiefer oder näher als .d liegt. S liegt tiefer als <4, wenn beide Pendel zur
selben Zeit nach verschiedenen Richtungen ausschlagen (Abb.t) oder sie nach gleichen
Richtungen ausscnlagen und der Ausschlag des Pendels p? größer ist als der des Pendels
p= (Abb. d.). Schlagen beide Pendel zur selben Zeit nach der gleichen Richtung aus
und ist der Ausschlag des Pen-. dels p1 kleiner als der des Pendelsp;; (Abb.S),
so liegt S höher als A.
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Hat man auf eben beschriebene Weise die ungefähre Höhenlage des bestimmt,
so schiebt man das Pendel p. mit seinem Aufhängepunkt in die gefundene von S, wo
man den Teil g des Trägers des Pendels p mittels der Halteschrauben h an der - Schiene
s festklemmt. Mit Hilfe der Spindel r ird dann das Pendel so lange auf und nieder
bewegt, bis es, trotzdem das Schiff schlingert, in Ruhe verharrt. An der Skala der
Schiene s wird dann mit Hilfe des Zeigers z die genaue Höhe des Gewichtsschwerpunktes
S über dem Kiel des Schiffes abgelesen.
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P.\