DE456139C

DE456139C - Device for damping the oscillating movement of ships

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Publication number: DE456139C
Application number: DEB131262D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1927-05-10
Filing date: 1927-05-10
Publication date: 1928-02-18

Description

Vorrichtung zum Dämpfen der schwingenden Bewegung von Schiffen. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dämpfen der schwankenden Bewegungen von Gegenständen, insbesondere der Schlingerbewegungen von Schiffen.Device for damping the oscillating movement of ships. the The invention relates to a device for damping the swaying movements of Objects, in particular the rolling movements of ships.

Bei den bisherigen Dämpfungsverfahren, bei denen Dämpfungsmassen innerhalb eines Schiffes zur Anwendung gelangen, unterscheiden sich zwei Hauptarten: r. Dämpfung durch Schwungmassen, sogenannte Kreiselstabilisatoren, in welchen eine zugeführte Energie aufgespeichert und bei der Bewegung eines Schiffes als Dämpfungskraft zur Geltung gebracht wird, 2. Dämpfung durch zunächst ruhende Massen, die bei Krängung eines Schiffes aus der Mitte seitlich verschoben werden und die Schwerpunktlage des Schiffes verändern.With the previous damping methods in which damping masses within of a ship, there are two main types: r. damping by centrifugal masses, so-called gyro stabilizers, in which a fed Energy stored and used as a damping force when a ship moves 2. Damping by initially resting masses, which occurs when heeling of a ship can be shifted sideways from the center and the center of gravity of the ship.

Die bisher bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß die Leistung von Schwungmassen nur etwa proportional der zugeführten Energie. ist, wodurch also laufend erhebliche Betriebskosten erforderlich werden. Auch arbeiten Schwungmassen unregelmäßig, da sie bei der Bremsung in der Tourenzahl nachlassen, was durch weitere Kraftzufuhr und zumeist unter schwierigen Umständen nachgeholt werden muß. Bei der zweiten Dämpfungsart, den verschiebbaren: Massen, fallen zwar die hohen Betriebskosten fort, da nur eine Zusatzkraft erforderlich ist, die Masse seitlich zu verschieben, jedoch bereiten ruhende Massen große Schwierigkeiten bezüglich des schnellen und sicheren Transportes. Die selbsttätige Steuerung der Schwungmassen oder der zu verschiebenden Massen erfolgte ,bisher entweder entsprechend der Größe des Ausschlages des Schiffes oder entsprechend der Winkelgeschwindigkeit .der Schiffsbewegung oder auch kombiniert. Bei der Steuerung entsprechend dem Ausschlag des Schiffes hebt sich die Dämpfungswirkung dadurch auf, daß die Masse bei der ersten Viertelperiode der Schiffsbewegung diese Bewegung unterstützt und erst bei der zweiten Viertelperiode dieser Bewegung entgegenarbeitet, wie dies beispielsweise in der deutschen Patentschrift 3o2 527 hervorgehoben wird. Bei der zweiten Dämpfungsart, also der Steuerung entsprechend der Winkelgeschwindigkeit der Schiffsbewegung, zeigt sich dagegen der Nachteil, daß die Dämpfungsmasse nur bei der höchsten Winkelgeschwindigkeit voll ausgenutzt wird; während bei kleineren Bewegungen die Masse entsprechend weniger Arbeit leistet.However, the previously known methods have the disadvantage that the The power of centrifugal masses is only roughly proportional to the energy supplied. is what therefore, considerable operating costs are required on an ongoing basis. Inertia masses also work irregular, as they decrease in the number of revolutions when braking, which is caused by further Power supply and must be made up mostly under difficult circumstances. In the second type of damping, the sliding: masses, the high operating costs fall away, since only one additional force is required to move the mass sideways, however, dormant masses cause great difficulties in terms of speed and safe transport. The automatic control of the centrifugal masses or those to be moved Masses took place, so far either according to the size of the deflection of the ship or according to the angular speed of the ship's movement or also combined. When steering according to the deflection of the ship, the damping effect increases in that the mass in the first quarter period of the ship's movement this Supports movement and only works against this movement in the second quarter period, as emphasized, for example, in German patent specification 3o2 527. With the second type of damping, i.e. the control according to the angular velocity the movement of the ship, however, shows the disadvantage that the damping mass only is fully utilized at the highest angular velocity; while with smaller ones Movements the mass does less work.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorrichtung zum Dämpfen der Schiffsschwankungen u. dgl., bei der im Gegensatz zu den bekannten Dämpfungsarten die einsetzende Schiffsbewegung schon im Keim erstickt wird. Bei der neuen Vorrichtung werden außerdem alle oben angeführten Nachteile der bekannten Dämpfungsverfahren, wie hohe Betriebskosten der Schwungmassen u. dgl., vermieden. Ferner drückt die Masse bei der Dämpfungseinrichtung gemäß der Erfindung beim Verschieben nicht auf die Transportbahn, wodurch der Transport erschwert würde, sondern sie schwingt frei im Halbkreise um die Schiffsdrehachse. Die Masse ist in zwei Hälften geteilt, von denen, wenn das .Schiff sich in ruhendem Zustande befindet, die eine Hälfte rechts, die andere links in wagerechter Lage auf beliebige Weise festgehalten wird. Kommt das Schiff ins Schwanken; so wird die eine Massenhälfte, die sich an der sinkenden Schiffsseite befindet, durch eine Steuerungseinrichtung plötzlich gelöst, schwingt durch ihr Eigengewicht nach der gegenüberliegenden Schiffsseite und vereinigt sich mit der zweiten Massenhälfte, wobei sie wiederum in geeigneter Weise festgehalten wird. Das gesamte Gewicht liegt also nach dem Einsetzen der Schiffsschwankung an der sich hebenden Schiffsseite und übt seine volle dämpfende Wirkung aus. Ist die schwankende Bewegung des Schiffes zur Ruhe gekommen, so löst sich eine Massenhälfte wieder und schwingt nach der entgegengesetzten Seite zurück. Tritt jetzt die Schiffsschwankung in umgekehrtem Sinne auf, so löst sich. die zweite Massenhälfte und vereinigt sich auf dieselbe Weise mit der ersteren, bis auch hier wieder das Schiff zur Ruhe gekommen ist, und so fort.The invention is now a device for damping the Ship fluctuations and the like, in contrast to the known types of damping the beginning of the ship's movement is nipped in the bud. With the new device In addition, all the disadvantages of the known damping methods listed above, such as the high operating costs of the flywheels and the like, avoided. Also presses the Mass in the damping device according to the invention does not arise when moving the transport path, which would make the transport more difficult, but they swings freely in a semicircle around the ship's axis of rotation. The mass is divided in half, half of them when the ship is at rest on the right, the other on the left in a horizontal position is held in any way. If the ship sways; so becomes the one half of the mass, which is in the sinking Ship side is, suddenly released by a control device, oscillates by their own weight to the opposite side of the ship and unites with the second half of the mass, again being held in a suitable manner will. The entire weight is therefore present after the onset of the ship sway the lifting side of the ship and exerts its full damping effect. Is the If the ship's swaying motion comes to rest, one half of the mass is released again and swings back to the opposite side. Now occurs the ship sway in the opposite sense dissolves, so dissolves. the second half of the mass and unite in the same way with the former, until here too the ship came to rest is, and so on.

Auf der Zeichnung ist die neue Vorrichtung im Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigen: Abb. i den Querschnitt eines Schiffes mit der neuen Dämpfungsvorrichtung; Abb. 2 und 3 eine Steuervorrichtung für die Dämpfungsbewegungen, Abb.4 und 5 die Wirkungsweise der Vorrichtung schematisch und Abb. 6 bis 8 ein Schema der Wirkungsweise zweier bekannter Vorrichtungen im Vergleich zu der neuen Vorrichtung.In the drawing, the new device is in the exemplary embodiment shown, namely: Fig. i the cross-section of a ship with the new one Damping device; Fig. 2 and 3 a control device for the damping movements, Fig. 4 and 5 the mode of operation of the device schematically and Fig. 6 to 8 a scheme the operation of two known devices compared to the new device.

In der Schiffsdrehachse ist parallel zu der Längsachse .des Schiffes i eine Welle 2 gelagert. Auf dieser Welle sind Hebel 3, 4 mit schweren Gewichten. 5, 6 pendelnd aufgehängt, derart, daß die Gewichte innerhalb eines halbkreisförmigen Raumes von einer wagerechten Lage in die andere aneinander vorbei frei schwingen können. Die beiden Gewichte werden in der Regel in .der wagerechten Lage z. B. durch Klinken 9, i o, i i, 12 gehalten, die in Sperrzähne 7 o. dgl. des Gehäusemantels 8 eingreifen. Jedes Gewicht besitzt zwei Klinken, die z. B. durch Magnete 13, 14, 15, 16 beeinflußt werden., durch die die Klinken wechselseitig ein- und ausgerückt werden können. Nach dem Zurückziehen der Stützklinken 9 oder i i schwingen die Gewichte nach der entgegengesetzten Schiffsseite, wo die anderen Klinken io oder 12 wieder in die Zahnung 7 eingreifen. Der Transport der Gewichte findet also durch ihre eigene Fall- oder Schwungkraft statt, wobei Reibungen, wie sie bei wagerecht verschiebbaren Gewichten in Frage kommen, völlig ausgeschaltet sind. Da die Schwingungen der Gewichte entsprechend dem Gesetz der Pendelbewegung nur durch die geringe Lager- und Luftreibung gebremst werden, so genügt eine geringe Zusatzkraft zum Ausgleich dieser Reibungsverluste. Diese kann z. B. dadurch geschaffen werden, daß beim Schwingen der Gewichte Zahnräder 17, 18 an den Hebeln 3, 4 über Zahnbogen 19 rollen, die durch ein- und ausrückbare Elektromotoren 2o, 21 angetrieben werden und dadurch die Gewichte immer wieder bis zur wagerechten Lage heben. Die Elektromotoren ersetzen während des freien Schwingens der Gewichte durch ihre Arbeitsleistung die Dämpfungskraft der Gewichte in ruhendem Zustande.In the ship's axis of rotation, a shaft 2 is mounted parallel to the longitudinal axis of the ship i. On this shaft are levers 3, 4 with heavy weights. 5, 6 suspended in such a way that the weights can freely swing past one another within a semicircular space from one horizontal position to the other. The two weights are usually in .der horizontal position z. B. held by pawls 9, io, ii, 12, which engage in ratchet teeth 7 o. Each weight has two pawls that z. B. influenced by magnets 13, 14, 15, 16. By means of which the pawls can be alternately engaged and disengaged. After the support pawls 9 or ii have been withdrawn, the weights swing to the opposite side of the ship, where the other pawls 10 or 12 again engage in the teeth 7. The weights are transported by their own falling or momentum force, with friction, as can be the case with horizontally displaceable weights, being completely eliminated. Since the vibrations of the weights are only braked by the low bearing and air friction in accordance with the law of pendulum motion, a small additional force is sufficient to compensate for these friction losses. This can e.g. B. be created in that when the weights swing gears 17, 1 8 on the levers 3, 4 roll over arches 1 9 , which are driven by engaging and disengageable electric motors 2o, 21 and thereby the weights again and again up to the horizontal position to lift. During the free swinging of the weights, the electric motors replace the damping force of the weights in the resting state with their work performance.

Die Steuerung für das Ein- und Ausrücken der Klinken 9 bis 12 und -die Motoren 2o, 2,1 besteht aus einem Momentumschalter 22 für jedes Gewicht. Die Schaltung erfolgt durch eine z. B. durch Schleudergewichte 23 bewegte Muffe 24, die auf einer kardanisch aufgehängten und durch ein Gewicht 25 in senkrechter Lage gehaltenen Welle 26 geführt ist. Letztere wird bei Schwankungen des Schiffes durch ein Zahngetriebe 27, das durch Bewegen eines Kegelrades 28 auf einem Zahnbogen 29 angetrieben wird, in Bewegung versetzt, und zwar schon bei der geringsten Schwankung des Schiffes. Ein Klemmgesperr e 30 o. dgl. bewirkt den Antrieb der Schleudergewichte nur in einer Drehrichtung der Welle 26, und zwar bei den beiden Steuervorrichtungen umgekehrt zueinander.The control for engaging and disengaging pawls 9 to 12 and the motors 2o, 2,1 consists of a torque switch 22 for each weight. the Circuit is carried out by a z. B. sleeve 24 moved by centrifugal weights 23, which is suspended on a gimbal and by a weight 25 in a vertical position held shaft 26 is guided. The latter is due to fluctuations in the ship a toothed gear 27, which by moving a bevel gear 28 on a toothed arc 29 is driven, set in motion, even with the slightest fluctuation of the ship. A locking mechanism e 30 or the like causes the drive of the centrifugal weights only in one direction of rotation of the shaft 26, namely with the two control devices inversely to each other.

Die Wirkurig der Vorrichtung ist folgende: In der Ruhelage des Schiffes hängen beide Gewichtshälften 5, 6 gemäß Abb. i und 4 nach rechts und links in wagerechter Lage. Senkt sich z. B. die linke Schiffsseite in der Pfeilrichtung (Abb. 4), werden an beiden Steuervorrichtungen die Kegelräder angetrieben, jedoch werden die Schleudergewichte nur bei dem zum linken Gewicht 5 gehörigen Steuerapparat in Umdrehung versetzt, wodurch der betreffende Momentschalter betätigt und dadurch die Klinke 9 zurückgezogen wird. Das Gewicht 5 schwingt sofort nach der rechten Schiffsseite und wird dort von der vorgedruckten Klinke io festgehalten (Abb. 5). Sobald die Schiffsbewegung zur Ruhe kommt, wird der Momentschalter 22 wieder umgeschaltet und die Klinke io ausgerückt. Das Gewicht 5 schwingt in seine alte Lage und wird nun wieder von der Klinke 9 festgehalten. Der gleiche Vorgang wiederholt sich bei dem Gewicht 6, wenn das Schiff sich an der rechten Seite zu senken beginnt. Dadurch wird in allen Fällen jede schwankende Bewegung des Schiffes im Keime erstickt.The device works as follows: When the ship is at rest hang both halves of the weight 5, 6 according to Fig. i and 4 horizontally to the right and left Location. Z. B. the left side of the ship in the direction of the arrow (Fig. 4) The bevel gears are driven on both control devices, but the centrifugal weights are only set in rotation for the control apparatus belonging to the left weight 5, whereby the momentary switch in question is actuated and the pawl 9 is thereby withdrawn will. The weight 5 swings immediately to the right side of the ship and becomes there held in place by the pre-printed latch io (Fig. 5). As soon as the ship movement comes to rest, the momentary switch 22 is switched again and the pawl io disengaged. The weight 5 swings into its old position and is now back from the Latch 9 held. The same process is repeated for the weight 6, if the ship begins to sink on the right side. This will do in all cases every swaying movement of the ship was nipped in the bud.

Es können auch mehrere Gruppen von Pendelgewichten innerhalb des Schiffskörpers angeordnet werden. Abb. 6 zeigt die Wirkung der Dämpfungsma,sse gemäß dem Dämpfungsverfahren entsprechend dem Ausschlag der Schiffsbewegung. Die Abbildung läßt erkennen, daß bei der ersten Viertelperiode der Schiffsbewegung diese Bewegung in sinnwidriger Weise unterstützt wird, und daß erst bei der zweiten Viertelperiode dieser Bewegung entgegengearbeitet wird. Abb. 7 stellt in gleicher Weise die Wirkung der Dämpfungsmasse gemäß dem Dämpfungsverfahren entsprechend der Winkelgeschwindigkeit der Schiffsbewegung dar. Hierbei arbeitet die Dämpfun:gsmasse zwar immer der Bewegungsrichtung der Schwankung entgegen, es kommt der dargestellte größte Ausschlag aber nur bei der Maximalwinkelgeschwindigkeit in Frage. Da es nun aber praktisch nicht möglich ist, eine ruhende Masse auf einer Transportbahn in einer unendlich kleinen Zeitspanne zum größten beabsichtigten und dann erst voll wirksamen Ausschlag zu bringen, wie das bei der neuen Vorrichtung durch plötzliches Loslassen und - Wiederfestklemmen eines Gewichtes stattfindet und wie das die Abb. 8 im Vergleich klar erkennen läßt, ist die neue vorteilhafte Wirkung des neuen Verfahrens mit den bekannten Verfahren nicht zu erreichen.There can also be several groups of pendulum weights within the hull to be ordered. Fig. 6 shows the effect of the damping measures according to the damping method according to the deflection of the ship's movement. the The figure shows that in the first quarter period of the ship's movement this Movement is supported in an absurd way, and that only in the second quarter period this movement is counteracted. Fig. 7 shows the effect in the same way the damping mass according to the damping method corresponding to the angular velocity the ship's movement. The damping mass always works in the direction of movement counter to the fluctuation, but the largest deflection shown only occurs at the maximum angular velocity in question. Since it is now practically impossible is, a mass at rest on a transport path in an infinitely small period of time to bring about the greatest intended and only then fully effective rash, such as with the new device by suddenly releasing and re-clamping of a weight takes place and as Fig. 8 clearly shows in comparison, is the new beneficial effect of the new method with the known methods unavailable.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for damping the oscillating movement of ships, in which the righting forces by - moving counterweights are generated, characterized by two oscillating on either side of the ship's axis of rotation suspended weights (5, 6), which are in the rest position on both sides of the axis of rotation be held releasably in a horizontal position, automatically at the beginning of the oscillation are alternately released and unite on the lifting side of the ship, while when the state of equilibrium occurs it automatically reverts to the original Return location. -

2. Apparatus according to claim i, characterized in that to compensate for the friction losses that occur when the weights (5, 6) oscillate at. the weights by electric motors (2o, 2r) driven gears (i7, 18) are attached, which roll on a fixed dental arch (io`.

3. Device according to Claim i, characterized in that the automatic triggering and locking the weights (5, 6) by a momentum switch (22), the position of which is carried out by a sleeve (24) moved by centrifugal weights (23) is regulated, the drive the gimbal-mounted centrifugal weights (23) by the swinging one Movement of the ship is caused.