DE602876C - Verbesserung an Schlingertanks - Google Patents

Description

Bei dem bekannten, grundsätzlich gemäß Abb. I ausgebildeten Frahmschen Schlingertank wird eine in einemi U-förmigen Behälter eingeschlossene Wassermasse durch die RoIlbewegungen des Schiffes unmittelbar in pendelnde Bewegungen versetzt, wodurch dämpfende Kräfte erzeugt werden, die die Schiffsausschläge herabmindern.

Es ist schon vorgeschlagen, statt der unmittelbaren Steuerung der Wasserbewegung durch das Schiff den Antrieb der Flüssigkeit durch "Veränderung des auf ihre freien. Oberflächen einwirkenden Luftdruckes erfolgen zu lassen. Abb. 2 zeigt das Schema einer solchen Einrichtung:

In dem die beiden Lufträume verbindenden Kanal 1 ist ein Wechseldrehschieber 2 derart eingebaut, daß ein angeschlossenes Gebläse 3 je nach der Stellung des Schiebers abwech-

ao selnd Luft von der einen Tankseite saugt und in die andere drückt. Der Drehschieber wird hierbei durch die Rollbewegungen des Schiffes mit einer besonderen Vorrichtung gesteuert. Dieser Vorschlag sollte beliebig

a5 große Steighöhen des Wassers in den Seitenbehältern und damit eine entsprechend gesteigerte dämpfende Wirkung erzielen, er eignet sich aber nicht für die praktische Ausführung, weil die erforderliche Leistung der Druckluftanlage viel zu groß wird, als daß sich die Ausführung wirtschaftlich rechtfertigen ließe.

Dieser Vorschlag steht insofern im Gegensatz zum einfachen Frahmschen Schlingertank, als der letztere keine kraftverbrauchende Anlage erfordert und bei ihm bekanntlich die zum Ausgleich der Wellenimpulse erforderlichen Steighöhen des Tankwassers lediglich durch die Rollbewegungen des Schiffes selbst hervorgerufen werden, und zwar von selbst in der richtigen Zeitfolge zu den Rollbewegungen.

Beim Frahmschen Schlingertank, bei welchem die Seitenbehälteri keine Wasserverbindung untereinander im Schiff, sondern Außenbordöffnungen aufweisen, ergibt sich naturgemäß in der Ruhe Gleichheit zwischen dem inneren und dem äußeren Wasserstand. Bei derart ausgeführten Tanks hat man eine besondere Luftlieferungsanlage vorgeschlagen, welche innerhalb des Schlingertanks entweder eine Luftverdünnung oder eine Luftpressung· erzeugte; im ersteren Falle wurde der Wasserspiegel innerhalb der Behälter erhöht, das eingeschlossene Wasser also gewissermaßen in die Höhe gezogen, im zweiten Falle wurde dagegen der Wasserspiegel in den Behältern gesenkt, das eingeschlossene Wasser wurde gewissermaßen heruntergedrückt. Diese Einrichtung war dabei ohne

Einfluß auf die entsprechend den Rollbewegungen des Schiffes auftretenden Schwingungen des Tankwassers.

Beim Frahmschen Tank wird nun bekannt-Hch die zum jeweiligen Ausgleich der Wellenimpulse erforderliche Steighöhe des Tankwassers durch eine entsprechende Rollbewegung des Schiffes erzeugt, so daß bei zunehmender Stärke der Wellenimpulse die Winkelausschläge der Rollbewegungen, wenn sie auch relativ klein bleiben, entsprechend wachsen müssen. Darum können bei besonders starken Wellenimpulsen die Ausschlagwinkel des Schiffes eine nicht gewünschte ^X5 Größe annehmen, obwohl eine Dämpfung durch den Schlingertank immer noch vorhanden ist.

Der Erfindungsgedanke gemäß vorliegender Erfindung¹ besteht nun darin, unter Aufrechterhaltung des Frahmschen Schlingertanks eine Druckluftanlage anzuwenden, welche zusätzlich wirkt, welche also die Bewegungen des Tankwassers, die durch die Rollbewegungen des Schiffes erzeugt werden·, an sich bestehen läßt und diese Bewegungen lediglich zu verstärken hat; daraus folgt die Durchführung des Gedankens in der Weise, daß bei kleineren Wellenimpulsen das Dämpfen der Rollbewegungen nur nach dem bekannten Frahmschen Prinzip erfolgt, daß aber bei Überschreitung einer gewissen Wellenhöhe und damit der Schiffsrollbewegung durch Zuschalten der Druckluftanlage die stärkeren Bewegungen des Tankwassers erzwungen werden, so daß also nicht mehr wie früher beim Frahmschen Schlingertank erst stärkere Rollbewegungen des Schiffes die erforderlichen großen Ausschlagbewegungen des Tankwassers erzeugen müssen. Die Wirkung der Erfindung auf das Schiff gehl also dahin, daß dieses auch bei starken Wellenimptilsen nicht erst zu größeren Rollbewegungen kommt, sondern daß die Rollbewegungen immer verhältnismäßig klein bleiben. Für die Luftdämpfungsanlage wird der bedeutsame Vorteil erreicht,, daß sie verhältnismäßig klein bleiben kann, da sie eben nur zusätzliche Wirkung auszuüben hat. Nach der Erfindung läßt sich die Vereinigung der Luftdämpfungseinrichtung mit dem reinen Schlingertank in besonders einfacher Weise durchführen, . indem ein auch für den einfachen Frahmschen Schlingertank an sich bekanntes, in der gebräuchlichen Luftverbindung zwischen den Tankseiten ohnehin befindliches Steuer- oder Abschlußorgan (etwa ein Drehschieber) so ausgebildet wird, daß es nicht nur für den Abschluß oder die Drosselung der Luftverbindung, sondern auch gleichzeitig zur Verteilung der zusätzlichen Druckluft dienen kann.

Nach dem Schema der Abb. 3 wird angenommen, es seien Wellenimpulse bestimmter Stärke (ausgedrückt durch die größte Schräge β der Wellenoberfläche) vorhanden, die 'einen Winkelausschlag des Schiffes gleich α und dementsprechend eine Steighöhe des Wassers gleich S hervorbringen. Soll nun bei der gleichen Stärke der Wellenimpulse eine Herabsetzung des Winkels α auf O₁ erzielt werden, so würde dieser Ausschlagwinkel O₁ allein nur die kleinere Steighöhe von S₁ hervorrufen können, die aber keinen vollständigen Ausgleich der Wellenimpulse bewirkt. Dieser wird dann erreicht durch die zusätzliche Wirkung der künstlichen Luftzuführung auf der einen und Luftabsaugung auf der anderen Tankseite, die den Schwingungsausschlag der Wassersäule um den Betrag S-S₁ erhöht, so daß wieder die Höhe 5" erreicht wird, die nötig ist, um dem Wellenimpuls das Gleichgewicht zu halten. Die Wirkung der den Seitenbehältern abwechselnd zugeführten Preßluftimpulse besteht demnach lediglich in der Amplituden- vergrößerung bereits bestehender und durch die Rollbewegung unterhaltenen Schwingungen der Tankwassersäule. Zur Erzeugung dieser zusätzlichen Preßluftimpulse genügt eine weit kleinere Druckluftanlage, als wenn diese die zur Bewegung der gesamten Wassermenge erforderliche Arbeit allein zu leisten hätte. Für die verstärkende Wirkung der synchronen Preßluftimpulse ist es wesentlich, daß die Eigenschwingungsperiode der Tank Wassersäule mit der Rollperiode des Schiffes annähernd übereinstimmt, wie es beim ursprünglichen Frahmschen Schlingertank der Fall ist.

Die neue Einrichtung ermöglicht es also, die Stärke der Schlingertankdämpfung den verschiedenen, die Entstehung von Rollbewegungen des Schiffes verursachenden Seeverhältnissen anzupassen. Bei, leichten Wellenerregungen wird die Wirkung des einfachen Schlingertanks vollständig genügen; bei starken Wellenimpulsen ist eine Vergrößerung der Tankwassersteighöhen vorzunehmen, was durch die zusätzlichen Preßluftimpulse erreicht wird, deren Stärke durch Regelung der Gebläsedrehzahlen eingestellt werden kann.

Diese wahlweise anzuwendenden Betriebsarten bedingen aber eine schnelle Umstellungsmöglichkeit von einer in die andere. Nach der Erfindung wird diese Umstellung in einfacher Weise ermöglicht durch eine Einrichtung, die den Drehschieber automatisch stets in die Mittellage zurückbringt, sobald die Preßluftanlage abgestellt ist, wobei er in dieser Lage dem selbsttätigen Durchgang der Luft von einer Seite zur anderen die erforder-

liehe Durchströmöffnung freigibt und wobei der Schlingertank dann vollständig als Frahmscher Schlingertank nach Abb. ι arbeitet.

In Abb. 4 ist das Schema der neuen Anordnung dargestellt.

Der in seiner Mittellage gezeichnete Drehschieber 4 (oder ein anderes entsprechend wirkendes Steuerorgan) wird nach dem Beispiel der Abb. 4 durch die beiden Federn 5 gehalten, die an einem auf der Drehachse des Schiebers befestigten Hebel im entgegengesetzten Sinne ziehen. Da die abdeckenden Flächen des Schiebers schmaler sind als die mit den Lufträumen der Seitenbehälter in Verbindung stehenden Öffnungen in dem Schiebergehäuse, ist in dieser Lage des Schiebers ein ungehinderter Luftübertritt von einer Seite zur anderen möglich. Durch

ao das angeschlossene Gebläse wird in diesem Zustand, einerlei, ob diese in Betrieb ist oder nicht, nichts geändert. Der Übergang vom Betiieb ohne Preßluft in den Betrieb mit solcher erfolgt einfach durch Inbetriebsetzen des Gebläses und durch Einschalten des Steuermechanismus für den Schieber.

Die automatisch zwangsläufige Rückführung des Drehschiebers in seine Mittellage ist für den Fall einer Störung der Steuerung, etwa bei Ausfall der elektrischen Stromspeisung, besonders wertvoll, da keinerlei Handhabungen erforderlich sind, um den Schieber in die Mittellage hineinzubringen. Es besteht sonst die Gefahr, daß bei anderer Lage des Schiebers die Wassermassen im Tank einseitig festgehalten werden und eine Schlagseite des Schiffes hervorrufen.

Da die Rückführung des Steuerorgans 4 in seine Mittellage durch die Federn 5 gemäß Abb. 4 automatisch erfolgt, kann die Einrichtung zur Bewegung des Schiebers 4 so ausgebildet werden, daß sie ihn nur aus dieser Mittellage herausbringt und ihn in dem Zeitpunkt der Rückkehr in die Mittellage! einfach wieder freigibt. Der Schieber wird dann so schnell in die Mittellage zurückkehren, daß er in dieser eine gewisse Zeit verbleibt, ehe er durch die Steuerung im entgegengesetzten Sinne wiederum zur Drehung gebracht wird; während dieser Zeit kann die natürliche Strömung der Luft von dem einen zum anderen Wasserbehälter erfolgen, so daß die Gesamtanlage während dieses Zeitabschnittes als gewöhnlicher Schlingertank arbeitet.

Die Erfahrung und auch rechnerische LTntersuchungen haben ergeben, daß der einfache Schlingertank ein Optimum an Wirkung besitzt, wenn die hin und her pendelnden Wassermassen in irgendeiner Weise eiuen_ bestimmten Bewegungswiderstand erfahren, sei es durch hydraulischen Reibungswiderstand in dem wasserführenden Querkanal, sei es durch Drosselung der übertretenden Luftmassen. Dem Schieber, der nach der Erfindung die zusätzliche Luftsteuerung bewirkt, wird nun noch die weitere Wirkung übertragen, den jeweils besten Grad der Luftdrosselung zu erzielen; zu dem Zweck ist der Schieber nach Abb. 5 (Quer- und Längsschnitt) axial verschiebbar eingerichtet, und es sind sowohl die abdeckende Fläche des Schiebers als auch die entsprechenden Öffnungen seines Gehäuses mit Überlappungen versehen, in denen eine Anzahl Löcher für den Luftdurchtritt vorgesehen sind. Durch axiale Verschiebung können diese Löcher teilweise verdeckt oder auch ganz geschlossen werden. Im letzteren Falle ist der Luftübertritt gesperrt und damit auch die Bewegung des Wassers verhindert, der Schlingertank also außer Betrieb gesetzt. Ein einziges Steuerorgan ermöglicht also drei verschiedene Wirkungen, nämlich erstens die völlige Abstellung des Schlingertanks, zweitens durch entsprechende Zwischeneinstellungen den einfachen Betrieb des₍ Schlingertanks mit der jeweils zweckmäßigsten Drosselung und drittens die Möglichkeit, ohne weiteres zum Betrieb mit Preßluftzusatz überzugehen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schlingertankanlage mit im Schiff durch dessen Rollbewegungen in Schwingung versetzten Flüssigkeitsmassen mit zusätzlicher Zufuhr von Druckluft in die Lufträume der Tanks, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhr derart gesteuert wird, daß innerhalb einer Schlingerperiode bei kleinen Winkelausschlägen des Schiffes die Bewegung der Flüssigkeitsmassen durch die Rollbewegungen des Schiffes selbsttätig bewirkt wird und bei Größerwerden der Winkelausschläge über ein bestimmtes Maß hinaus durch wechselseitiges Zuführen der Druckluft verstärkt wird.

2. Schlingertankanlage nach Anspruch ι mit steuerbarem Abschlußorgan in der die Tanks verbindenden Luftleitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußorgan nicht nur zur Freigabe der zum Antrieb der Flüssigkeitsmassen durch die Rollbewegung des Schiffes erforderlichen Luftdurchströmöffnung, sondern gleichzeitig auch zum Umschalten der Förderrichtung des Gebläses dient.

3. Schlingertankanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der jeweils günstigsten Drosselung bzw. zur vollständigen Abstellung der Tanks das Abschlußorgan axial verschiebbar eingerichtet und mit ent-

sprechenden Aussparungen an seinem Umfang und seinem Mantelgehäuse versehen ist.

4. Schlingertankanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußorgan in seiner die Durchströmöffnung freigebenden Mittellage während des Druckluftbetriebes zur Herbeiführung eines Druckausgleichs kurzzeitig festgehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen