DE657471C

DE657471C - Einrichtung zur Steuerung von Schiffsstabilisierungsanlagen mit Hilfe eines Periodenmessgeraetes

Info

Publication number: DE657471C
Application number: DES124858D
Authority: DE
Inventors: Dr Hermann Hort
Original assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Current assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority date: 1936-11-08
Filing date: 1936-11-08
Publication date: 1938-03-05

Description

Das Hauptpatent bezieht sich auf ein Verfahren für die Steuerung von Anlagen zum Dämpfen von Schiffsschwingungen und bezweckt, die Störungen und Gefahren zu beseitigen, die bei einer durch den Seegang hervorgerufenen Abweichung der Periodenlänge der Schiffsschwingung von dem Normalwert auftreten. Das Verfahren besteht darin, daß die Phasenverschiebung in Abhängigkeit von den durch den Seegang hervorgerufenen, z. B. mit Hilfe eines Periodenmeßgerätes ermittelten Periodenänderungen der Schiffsschwingung in Abweichung von dem etwa 90° betragenden Normalwert bei zunehmender Periodenlänge der Schiffsschwingung vergrößert und bei abnehmender Periodenlänge verkleinert* wird. Im Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes sind als Periodenmeßgerät hierbei drei Pendel verwendet, von denen das mittlere auf eine gegen die normale Eigenperiode des Schiffes sehr große Periodenlänge eingestellt ist, während die beiden anderen Pendel eine der normalen Eigenperiode des Schiffes benachbarte Periodenlänge erhalten. Jedes der äußeren Pendel besitzt einen Kontakt, das mittlere zwei Kontakte, die mit einem Kontakt, der äußeren Pendel zusammenwirkend die Kommandos zur Steuerung der Phasenverschiebung geben.

Die Erfindung betrifft eine andere Lösung für das Periodenmeßgerät. Diese besteht darin, daß als Periodenmeßgerät eine Vorrichtung dient, bei der jeweils während einer der zu messenden Periodenlänge propor-

tionalen Zeitspanne, insbesondere während einer Halbperiode, ein Organ mit vorgegebener Geschwindigkeit verstellt wird und die hierbei von dem Organ durchlaufene Weglänge als Maß für die gesuchte Perioden*;, länge dient. f.

Zwei Ausführungsbeispiele sind in den· Fig. ι und 2 dargestellt. In Fig. 1 ist ι ein sich im gleichen Drehsinn dauernd drehender Motor, der über die Welle 2 auf ein Wendegetriebe 3 arbeitet. Ein von der Welle 2 angetriebenes Kegelrad 4 kämmt mit zwei weiteren Kegelrädern 5 und 6. Diese Kegelräder tragen je zwei Stifte 7 bis 10. Auf diesen Stiften 7 bis 10 sind Buchsen drehbar, die je zwei starr miteinander verbundene Zahnräder 11 bis 18 tragen. Zwischen den beiden Zahnrädern 11 und 14 bzw. 15 und 17 eines Kegelrades befindet sich ein Zahnrad 19 bzw. 20 mit ihnen in Eingriff und sitzt fest auf der durch das ganze Wendegetriebe durchlaufenden Achse 21. Auch zwischen den beiden Zahnrädern 12 und 13 bzw. 16 und 18 ist je ein Zahnrad 22 bzw. 23 angeordnet, das lose auf der Achse 21 sitzt und fest mit dem Anker 24 oder 25 eines Magneten 26 oder 27 verbunden ist. Die Achse 21 trägt an ihrem Ende ein Zahnrad 28, das in eine tangential zum Zahnrad bewegliche Zahnstange 29 eingreift. Diese Zahnstange 29 wird durch zwei Federn 30 und 31 in der Mittelstellung gehalten. Gegen beide Enden der Zahnstange 29 stoßen die Achsen 32, 33 je eines Kolbens 34, 35, welche in vorzugsweise mit Öl gefüllten Zylindern 36, 37 geführt werden. Durch in die Zylinder 36, 37 eingebaute Federn 38, 39 werden die Kolben 34, 35 mit ihren Achsen 32,33 gegen die Zahnstange 29, also in ihre Nullstellung, gedrückt. Die beiden Kammern der Zylinder 36, 37 sind durch Leitungen 40,41 mit eingebauten Drosseln 42,43 untereinander verbunden. An den Kolbenachsen 32, 33 ist eine Kontakteinrichtung 44, 45 festgemacht.

Zunächst sei die Wirkungsweise des in Fig. ι verwendeten Wendegetriebes beschrieben. Der Kontakt 46 ist in Ruhestellung. Wie schon oben erwähnt, dreht sich der Motor ι dauernd. Damit sind auch die Kegelräder 4, 5, 6 mit den drehbar darauf befestigten Zahnrädern 11 bis 18 stets in Bewegung. Die Räder 11, 14 bzw. 15, 17 laufen auf den Zahnrädern 19 bzw. 20 ab, und zwar 15, 17 im entgegengesetzten Drehsinn von 11,14. Da die Zahnräder 11 bis 20, 22 und 23 untereinander verschieden groß sind und die Zahnräder 19,20 stillstehen, so walzen sich die Zahnräder 12, 13 und 16, 18 auf den Zahnrädern 22 bzw. 23 ab, d. h. da 22 und 23 mit den Magnetkernen 24 und 25 lose auf der Welle 21 sitzen, so drehen sie sich. Denn die Zahnräder 11 und 12, 13 und 14, 15 und 16 sind starr miteinander verbunden. Ist nun der einem Schlingerwinkelmesser zugeordnete Wechselkontakt 46 z. B. nach rechts umgelegt, ./so- wird der Magnet 26 erregt, zieht seinen ;?4in.ker24 an und blockiert damit das fest mit ,-. ,flam verbundene Zahnrad 22, indem er in eine Raste eingreift oder auf irgendeine andere Art und Weise festgesetzt wird. Jetzt müssen die Zahnräder 12, 13 auf 22 ablaufen, die Zahnräder 11, 14 walzen sich auf 19 ab und bringen es in Drehung und damit auch die Welle 21 mit Zahnrad 28. Auf der Gegenseite spielt sich der gleiche Vorgang ab, wie er schon bei nicht angezogenen Ankern beschrieben worden ist, nur daß die Drehgeschwindigkeiten größer sind. Das Zahnrad 28 verschiebt die Zahnstange 29 nach einer Seite, durch die wiederum der Kolben 34 bzw. 35 entgegen der Kraft der Federn 38 bzw. 39 verschoben wird. Nach einer der Periodenlänge verhältnisgleichen Zeitspanne, · das kann eine halbe oder ganze Periode sein, ein Bruchteil oder ein Vielfaches einer Periode, wird der Kontakt 46 umgelegt. Es fällt der Anker 24 ab, während der Anker 25 angezogen wird. Die Welle 21 dreht sich im entgegengesetzten Drehsinn und verschiebt somit die Zahnstange 29 gegen den anderen Kolben.

Dies Spiel wiederholt sich periodisch, wobei die Auslenkungen der Zahnstange 29 im Mittel etwa verhältnisgleich der Periodenlange sind. Da die Flüssigkeit in den .ZyI indem 36, 37 durch die Drosselventile 42, 43 stark gedrosselt ist, so kehren die Kolben 34, 3 S ^seh^r langsam in ihre Ausgangsstellung zurück. Ihre jeweilige mittlere Stellung ist also ein Maß für die jeweilige Periodenlänge. An den Achsen 32, 33 ist eine Kontakteinrichtung, bestehend aus einem Kontaktarm 45 und einem Kontaktsegment 44. Für normale Periodenlänge befindet sich der Kontaktarm in der Mittelbahn des Segmentes 44, bei größeren Periodenlängen auf der rechten Seite und bei kleineren auf der linken Seite gemäß Fig. 1. Die Verwertung der Kommandos und die Steuerung kann wie im Hauptpatent erfolgen.

In Fig. 2 ist 50 ein an einem Schräglagenmesser angeordneter Kontakt. Zwischen diesem und dem Magneten 51 der Sperrklinke liegt die Relaisschaltung 53. Die Sperrklinke 52 wird von einer Feder 54 in die Rasten eines Läufers 55 eines Widerstandes gedrückt. Eine Feder 57 versucht entgegen der Sperrklinke 52 den Läufer 55 in die Nullstellung zu ziehen. Der Läufer 55 trägt noch einen Anschlag 58, der gegen eine Zahnstange 59 mit Rückzugfeder 60 arbeitet. Im Eingriff mit der Zahnstange 59 befindet

sich ein Ritzel 61, das auf der durch den Motor 63 angetriebenen Welle 62 sitzt.

Der Motor 63 wird mittels einer magnetischen Kupplung 64 auf die Welle 62 geschaltet. In Reihe mit dem Widerstand 55,56 liegt eine Magnetspule 65. Ihr Anker 66 sitzt mit einem Kolben 67 und einem Kontaktarm 68 auf einer Welle 69. Zusammen mit dem Kontaktarm 68 arbeitet ein ortsfestes Kontaktsegment 70. Der Kolben 67 ist wiederum in einem mit Flüssigkeit, vorzugsweise öl, gefüllten Zylinder 71 geführt. Gegen die Bewegung durch den Elektromagneten 65 wirkt im Zylinder 71 eine Feder 72. Die Kammern links und rechts des Kolbens 67 sind durch eine Leitung 73 mit einem Drosselventil 74 verbunden.

Die Anordnung wirkt folgendermaßen: Der .Kontakt 50 wird kurzzeitig geschlossen, z. R. beim Nulldurchgang eines Lotkreisels. Dadurch bekommt das Relais E Strom und legt seine Kontakte um. Durch Umlegen des Kontaktes e» hat es einen Selbsthaltestromkreis geschlossen und durch ^₄ den Motor 63 . mittels der magnetischen Kupplung 64 an die Welle 62 mit Ritzel 61 angeschlossen. Die Zahnstange 59 wird also gegen die Federkraft 60 verstellt. Beim nächsten Nulldurchgang des Lotkreisels wird Kontakt 50 wieder kurzzeitig geschlossen. Diesmal wird das /'-Relais erregt, das seinen Kontakt / umlegt und dadurch den Selbsthaltekreis des JS-Relais unterbricht, so daß es abfällt. Gleichzeitig dazu wird der Elektromagnet 51 erregt, der den Widerstaiidsläufer 55 auslöst durch Anheben der Sperrklinke 52, so daß sich der Anschlag 58 unter Einwirkung der Feder 60 gegen die Zahnstange 59 legt. Der Motor 63 ist auch gleichzeitig damit abgeschaltet wor- +0 den; die Zahnstange ist also in unserem Beispiel während einer Halbperiode ausgelenkt worden. Je nach der Lage des Läufers 55 auf dem Widerstand 56 zieht der Elektromagnet 65 seinen Anker 66 etwas oder ganz an. Bei normalen Periodenlängen pendelt der Kontaktarm 68 ungefähr auf der Mitte des Kontaktsegmentes 70, bei kleineren oder größeren je nachdem auf der linken oder rechten Seite. Die Kommandos werden ähnlich wie im Hauptpatent zur Steuerung der Dämpfungsanlage ausgenutzt.

Claims

Patentansprüche.

i. Einrichtung zur Steuerung von Schiffsstabilisierungsanlagen mit Hilfe eines Periodenmeßgerätes nach Patent 645 658, dadurch gekennzeichnet, daß als Periodenmeßgerät eine Vorrichtung dient, bei der jeweils während einer der zu messenden Periodenlänge proportionalen Zeitspanne, insbesondere während einer Halbperiode, ein Organ (Meßorgan) mit vorgegebener Geschwindigkeit verstellt wird und die hierbei von dem Organ durchlaufene Weglänge als Maß für die gesuchte Periodenlänge dient.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bahn des Meßorgans ein Anzeige- oder Steuerorgan vorgesehen ist, daß einerseits unter der Wirkung einer Kraft, die es in Berührung mit dem Meßorgan zu bringen sucht, und andererseits unter der Wirkung einer Dämpfung steht, derart, daß das Anzeige- oder Steuerorgan sich gemäß der Amplitudenkurve des Meßorgans einstellt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßorgan über ein Wendegetriebe mit einem gleichsinnig umlaufenden Motor gekuppelt ist und dem Wendegetriebe eine Schaltvorrichtung zugeordnet ist, die es jeweils nach Ablauf einer Halbperiode der zu messenden Schiffsschwingung umschaltet.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der BaImdes Meßorgans zu beiden Seiten je ein Anzeige- oder Steuerorgan gemäß An-Spruch 2 vorgesehen ist und von der Relativeinstellung dieser beiden Organe der Anzeige- oder Steuerwert abgenommen wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßorgan elastisch, vorzugsweise mit Hilfe von Federn, an die Nullage gefesselt ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das einzelne Anzeige- oder Steuerorgan als Kolbentrieb ausgebildet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßorgan ein Hilfsorgan in Verbindung mit einer Schaltvorrichtung zugeordnet ist, über die das Hilfsorgan periodisch entsprechend der jeweiligen Amplitude des Meßorgans eingestellt wird (Fig. 2).
8. Einrichtung nach Anspruch 7, ge- no kennzeichnet durch eine Integrationsvorrichtung, über die die Stellungen des Hilf sorgans zu dem als Anzeige- oder Steuerwert dienenden Mittelwert integriert werden.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei selbsttätiger Einstellung der Stabilisierungsanlage in Abhängigkeit von dem Periodenmeßgerät die mit dessen Steuerorgan gekuppelte Schaltvorrichtung drei Bereiche umfaßt, derart,

daß, solange sich das Steuerorgan in dem mittleren Bereich befindet, die Normaleinstellung der Stabilisierungsanlage nicht verändert wird, während beim Übergang des Steuerorgans auf den zweiten oder

dritten Bereich die Phasenverschiebung zwischen der Dämpfungsmasse und der Schiffsschwingung gegenüber dem Normalzustand vergrößert bzw. verkleinert wird.

ίο

Hierzu ι Blatt Zeichnungen