DE66537C - Vorrichtung zum Einschränken des Schlingerns und Stampfens von Schiffen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, das Schlingern und Stampfen von Schiffen auf See zu vermindern.

Die Schaukelbewegung eines Schiffes wird nicht durch eine einzelne Welle, sondern durch die Gesammtwirkung einer Reihe von Stöfsen mehrerer auf einander folgender Wellen hervorgerufen. Wenn der Bug des Schiffes von' einer Welle getroffen wird, so wird er dadurch zunächst leicht in die Höhe gehoben, um nachher, wenn die Kraft des Stofses sich erschöpft hat, in eine etwas tiefere Lage als vorher herabzusinken, wobei eine schwingende Bewegung entsteht. Wenn dann die nächstfolgende Welle das Schiff in dem Augenblick trifft, wo der Bug sich hebt, so wird dadurch die Gröfse der dem Schiff durch die erste Welle ertheilten schwingenden Bewegung erhöht, so dafs die Auf- und Niederbewegung oder das Stampfen des Schiffes, so lange die Wellen dasselbe hinter einander während des Hinaufgehens des Bugs treffen, fortwährend zunimmt. Es wird nur selten der Fall eintreten, dafs die Wellen genau in solchen Zeiträumen auf einander folgen, dafs sie mit der natürlichen Auf-' einanderfolge der Schaukelbewegungen des Schiffes zeitlich genau zusammentreffen; indessen dauert dieses Zusammentreffen öfters doch lange genug, um auf eine längere Strecke, ein wechsel weises Heben und Senken des Schiffes am Bug und am Heck zu bewirken, wodurch die Vorwärtsbewegungsehrgehindert und bei Schraubendampfern ein schädliches und für die Passagiere unangenehmes Leergehen der Propellerschraube und der Maschinen veranlafst wird. Wenn beim Niedergehen des Bugs eine Welle denselben trifft, so wird der Niedergang des Bugs dadurch zum Theil aufgehalten oder verlangsamt, indessen wird das Schiff durch den heftigen Anprall der Welle gegen den Bug meistens eine starke See über bekommen.

Die gleichen Wirkungen treffen auch hinsichtlich der seitlichen Schaukelbewegung eines Schiffes zu. Diejenigen Wellen, welche das Schiff in dem Augenblick treffen, wo es gar nicht oder wo es nur nach der Bewegungsrichtung der Wellen schaukelt, haben die Wirkung, die Schaukelbewegung hervorzurufen oder dieselbe zu erhöhen, während diejenigen, welche das Schiff während einer der Bewegungsrichtung der Wellen entgegengerichteten Schaukelbewegung treffen, schädliche Stöfse und grofse Sturzseen verursachen können.

Es würde demnach eine verhältnifsmäfsig geringe Kraft, sofern sie im geeigneten Augenblick und in der geeigneten Richtung auf das Schiff zur Wirkung gebracht würde, die Schaukelbewegung wesentlich herabmindern und aufserdem durch Ausgleichnng jedes einzelnen Wellenstofses die Möglichkeit einer verstärkten Gesammtwirkung der vorerwähnten Art verhindern können.

Bei vorliegender Erfindung ist die Einrichtung in der Weise getroffen, dafs bei Niedergehen eines der Enden oder der Seiten des Schiffes eine gröfsere oder geringere Kraft in dem Sinne zur Wirkung kommt, dafs dem Niedergang des einen und dem Hinaufgehen des anderen Schiffsendes bezw. der betreffenden Schiffsseiten ein Hindernifs entgegengestellt und dadurch die schaukelnde oder stampfende Bewegung des Schiffes aufgehalten wird. Zu

diesem Zwecke werden Flächen angewendet, ι welche der Wirkung der Wellen einen Wider- ■ stand entgegensetzen, wobei eine gyroskopische oder gyrostatische Vorrichtung diese Flächen mittels einer durch Dampf, hydraulischen Druck oder auf andere Weise getriebenen Antriebs--vorrichtung in der Weise bewegt, dafs die Flächen sich schräg stellen und, während das Schiff sich durch die Wellen hindurchbewegt, im Sinne einer Verhinderung der Schaukelbewegung auf das Wasser einwirken. An dem Schiff werden beispielsweise zu beiden Seiten desselben unterhalb des Wasserspiegels starke Flügel oder Flossen angebracht, welche zweckmäfsig waagrecht oder annähernd waagrecht angeordnet und mit der Antriebsmaschine derart verbunden sind, dafs, wenn· das Schiff nach irgend einer Seite schaukelt, beide Flügel eine der Schaukelbewegung entgegenwirkende Lage annehmen. Aufserdem werden entweder vorn oder hinten am Schiff, oder vorn und hinten, derartige Flossen oder Flügel angebracht und mit der Arbeitsmaschine so verbunden, dafs, wenn das Schiff Neigung zeigt, mit seinem vorderen Ende herunterzugehen, die Flügel die dieser Bewegung am zweckmäfsigsten entgegenwirkende Stellung annehmen, und umgekehrt.

In den eine zweckmäfsige Ausführungsweise der Erfindung veranschaulichenden Zeichnungen stellt Fig. ι im Aufrifs, Fig. 2 im Grundrifs ein mit vorliegender Erfindung ausgerüstetes Schiff dar, während Fig. 3 und 4 vergröfserte Querschnitte eines so ausgerüsteten Schiffes sind. Fig. 5 und 6 sind eine Seiten- und eine Endansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung in abermaliger Vergrößerung, während Fig. 7 eine Schnittansicht eines der Cylinder ist und Fig. 8 bis 10 Einzelheiten eines Theiles der nachstehend zu beschreibenden Vorrichtung veranschaulichen. ■,

An den Seiten des Schiffes ist je ein starkes Metallrohr A in dauerhafter Weise befestigt, welches vom Kiel oder vom Deck aus durch Balken und Streben gehalten wird. In jedem dieser Rohre ist ein zweites starkes Rohr oder eine hohle Welle B von Stahl angeordnet, welche sich innerhalb eines Winkels von mehreren Graden drehen kann und an ihrem äufseren Ende einen Flügel C trägt, während an den inneren Enden dieser hin- und herdrehbaren Wellen die mit den Pleuelstangen E einer Dampfmaschine verbundenen und durch diese bewegten Arme DD¹ sitzen. Am zweckmäfsigsten verwendet man eine Maschine mit drei durch Dampfrohre in der beschriebenen Weise unter einander verbundenen Cylindern F F¹ F'², welch letzteren der Dampf durch ein einziges Schieberventil zugeführt wird. In dem gewöhnlichen Dampf kasten F* des Cylinders F bewegt sich ein sehr genau ausbalancirtes Schieberventil, welches in seiner Ausführungsweise und hinsichtlich der Anordnung der Dampf-Ein- und Aüslafsöffnungen in Fig. 7 veranschaulicht ist, wobei: F** das Ventil, F³ die Ventilstange, F¹ das Dampfeinlafs- und F⁵ das Dampfauslafsrohr darstellt. Das Ventil .F** ist mit nur geringer oder auch ganz ohne Ueberdeckung eingerichtet, so dafs es nur wenig aus seiner Mittelstellung herausbewegt zu werden braucht, urn Dampf am einen, oder anderen Cylinderende eintreten zu lassen. Die Cylinder F¹ F² sind ohne Schieberkasten gelassen und mit dem Cylinder F durch Rohre G G¹ verbunden, wobei das Rohr G eine freie Verbindung zwischen den oberen Enden der äufseren Cylinder F und F² und dem unteren Ende des mittleren Cylinders F¹ herstellt', während eine gleiche Verbindung der unteren Enden der äufseren und des oberen Endes des mittleren Cylinders durch das Rohr G¹ gebildet wird. Wenn demnach in irgend ein Ende des Cylinders F Dampf eingelassen wird, so wird er in das entsprechende Ende des Cylinders F² und das entgegengesetzte Ende 'des Cylinders F¹ gelangen können, so dafs sich also die Kolben der äufseren Cylinder in gleicher, der Kolben des mittleren Cylinders dagegen in entgegengesetzter Richtung bewegen werden. Dem Kolben des mittleren Cylinders F¹ giebt ■ man zweckmäfsig eine doppelt so grofse Querschnitts-■ fläche wie jedem der Kolben der äufseren Cylinder, so dafs der auf die mit den ver^ schiedenen Kolben verbundenen Stangen zur Wirkung gelangende Druck oder Zug überall gleich ist.

Die beiden Metallrohre A sind zu einander in der Weise angeordnet, dafs die an den Enden der inneren Wellen B befindlichen Arme D D¹ durch die Maschinencylinder zweckentsprechend bewegt werden können, wobei der mittlere Cylinder mit zwei Pleuelstangen versehen ist, von denen die eine an das eine Ende des Armes -D und die andere an das dem genannten Ende des Armes D zunächst gelegene Ende des Armes D¹ angelenkt, ist. Die anderen Enden der Arme D D¹ sind je mit der betreffenden Pleuelstange der äufseren Cylinder FF² verbunden. Auf diese Weise wird auf beide Enden eines jeden der schaukelnden Arme eine Kraft zur Wirkung gebracht, wodurch die beiden hohlen Wellen B in entgegengesetzten Richtungen hin- und herbewegt werden, wenn die Kolben der Maschine sich in der beschriebenen Weise bewegen.

In der Längsrichtung des Schiffes ruht in den Lagern H¹ eine Welle H, mit welcher ein Gyroskop oder Gyrostat oder eine gleichwerthige Vorrichtung derart verbunden ist, dafs die Welle an der seitlichen Schaukelbewegung des Schiffes nicht theilnimmt, sondern einen unbeweglichen Theil bildet, hinsichtlich dessen sich alle übrigen Theile unter dem :Einflufs

der seitlichen Schaukelbewegung des Schiffes hin- und herbewegen. / bezeichnet den ah der Welle H bei H² beweglich angebrachten Gyrostaten, dessen drehbarem Theil eine Drehbewegung von grofser Geschwindigkeit ertheilt werden kann. Zu letzterem Zwecke kann man einen durch eine Pumpe erzeugten Wasserstrahl in der Weise verwenden, dafs man ihn durch den unbeweglichen Theil des Gyrostaten ein-: treten und den sich drehenden Theil desselben durchströmen läfst, wodurch dieser Theil in ähnlicher Weise wie ein Segner'sches Wasserrad in Drehung versetzt wird; oder man kann auch einen mittelst einer Dampfturbine oder anderer gleichwerthiger Vorrichtung angetriebenen Gyrostaten verwenden. Am zweckmäfsigsten ist indessen der elektrische Antrieb, welcher in der Weise angeordnet sein kann, dafs man den sich drehenden Theil des Gyrostaten auf der Welle des Ankers /* einer elektrischen Antriebsmaschine P anbringt, welche durch die Drähte P elektrischen Strom erhält, wobei der Gelenkzapfen H'² so angebracht ist, dafs der Gyrostat zwar in der Längsrichtung der Welle H frei schwingen, aber nicht unabhängig von der Welle in deren Querrichtung sich bewegen kann. Er wird demnach durch die Bewegungen des Schiffes in der Längsrichtung des letzteren nicht beeinflufst. An der Welle H befindet sich ein Arm /, Fig. 6, welcher durch ein Gelenk J¹ und einen Hebel J'² mit der Ventilstange F³ beweglich verbunden ist, wobei an das über die Verbindungsstelle mit dem Gelenk J¹ hinaus verlängerte hintere Ende des Hebels /² das eine Ende eines Gelenkes K angehängt ist, dessen anderes Ende an einen verlängerten Arm D² des Hebels D angelenkt ist. Die Flügel C sind bei C.¹ mit ihren hin- und herbeweglichen Wellen B derart verbunden, dafs sie in der durch Fig. 4 veranschaulichten Weise in die Höhe genommen werden können und sich dicht an die Seiten des Schiffes anlegen, wenn dieses sich im Dock befindet oder in stillem Wasser vor Anker liegt, oder wenn es bei ruhiger See fährt. Um die Flügel in ihrer ausgestreckten Lage möglichst fest und unbeweglich zu machen und gleichzeitig dafür Vorkehrung zu treffen, dafs sie bei zeitweiliger Aufsergebrauchsetzung in die Höhe genommen werden können, ist im Innern einer jeden hin- und herbeweglichen Welle B ein langer, verjüngt zulaufender Dorn L, Fig. 9, vorgesehen, der in eine entsprechend verjüngt ausgebohrte Oeffhung G² im Flügel C eintreten kann und mit einem inneren Schraubengewinde versehen ist, in welches der mit entsprechendem äufseren Schraubengewinde versehene Schaft L¹ eingeschraubt werden kann. Dieser erstreckt sich vom einen Ende der hohlen Welle B zum anderen und wird durch die Bunde L² an einer Bewegung in der Längsrichtung verhindert, während er durch ein Handrad Z,³ gedreht werden kann. Der gegen , einen der Bunde L'² sich anlegende Dichtungsring L* von Gummi verhindert: ein etwaiges Durchsickern von Wasser durch die hohle Welle B. ,Wenn der Flügel in seine Arbeitsstellung herabgelassen ist, schraubt man durch Drehen des Handrades L³ : den Schaft L¹ aus dem Dorn L heraus, so dafs dieser nach aufsen gedrängt wird und durch das Gelenk C¹ hindurch in die Oeffnung C² des Flügels C eintritt und diesen in seiner ausgestreckten Lage festhält. Auf diese Weise wird einem Losewerden oder Rütteln der Flügel C an ihren Gelenken auf das Wirksamste vorgebeugt, während die nöthige Beweglichkeit der Wellen B in den unbeweglichen Röhren A gesichert ist. Die Flügel werden zweckmäfsig so eingerichtet, dafs sie von ihrer Achse B aus nach hinten zu langer sind als nach vorn.

Soll der Flügel in die Höhe genommen werden, so dreht man den Schaft L¹ in entgegengesetzter Richtung, bis der Dorn aus dem Flügel heraustritt, worauf man den letzteren mittels eines an der Seite des Schiffes angebrachten Hakens oder dergleichen in die Höhe ziehen kann; oder man kann die Flügel auch nach abwärts legen, so dafs sie an den Schiffsseiten herabhängen.

Um den Flügel C leichter mit einem Haken erfassen zu können, ist eine Oese oder Oeffnung C³ daran vorgesehen.

Die· Flügel sind zweckmäfsig aus Stahlplatten so zusammengesetzt, dafs sie dem Wasser eine schmale Kante darbieten, wie aus Fig. 10 ersichtlich ist.

Am besten bringt man die Flügel von der Mitte des Schiffes aus ein wenig nach vorn oder nach hinten zu und genügend weit unter der Wasserlinie, etwa in der durch Fig. 2 veranschaulichten Lage, an, damit sie, wenn sie gegen die Schiffsseite gelegt sind, nicht zu weit hervorstehen.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Angenommen, das Schiff bewege sich nach einer Seite, so wird die den Gyrostaten tragende Welle H infolge des von diesem einer Veränderung seiner Drehungsebene entgegengesetzten grofsen Widerstandes in den.Lagern H¹ eine der Schaukelbewegung des Schiffes entsprechend grofse Drehbewegung ausführen; infolge dessen wird das mit der Welle H in beschriebener Weise verbundene Schieberyentil F** des Dampfcylinders F eine entsprechende Bewegung hinsichtlich dieses Cylinders ausführen, wodurch der eine oder der andere Dampfeinlafs geöffnet und Dampf in die Cylinder eingelassen wird, so dafs die Kolben zur Wirkung gelangen und den Wellen B eine gewisse Drehbewegung ertheilen. Hierdurch

werden die Flügel C in dem Sinne zur Waagrechten geneigt, dafs die vordere Kante des auf der herabgehenden Seite des Schiffes befindlichen Flügels nach oben und die Kante des auf der in die Höhe gehenden Seite gelegenen Flügels nach unten zu gerichtet wird. Es erhellt, dafs die in dieser Weise geneigten Flächen der Flügel, während sie sich im Wasser voranbewegen, der Schaukelbewegung; einen starken Widerstand entgegensetzen, indem der Druck des Wassers das Bestreben haben wird, den durch das Schiff nach unten bewegten Flügel zu heben und den nach oben bewegten Flügel zu senken. Während den Flügeln auf diese Weise eine geneigte Lage gegeben wird, wird gleichzeitig der Arm D'² durch seine Verbindung mit dem Hebel D bewegt und bewegt seinerseits durch das Gelenk K den Hebel J² um seinen Drehpunkt am oberen Ende des Gelenkes J¹, wodurch das Schieberventil wieder in seine Mittelstellung zurückgebracht und der Dampfeinlafs wieder geschlossen wird. Die Flügel werden indessen noch so lange in ihrer geneigten Lage festgehalten, bis das Schiff, der hebenden Wirkung nachgebend, in seine frühere Lage zurückzukehren beginnt, indem naturgemäfs jede zurückgehende Bewegung der Flügel, sofern dieser nicht eine entsprechende Bewegung des Schiffes zur Seite geht, ein abermaliges Oeffnen der Dampfeinlafsöffnungen und ein Einströmen des Dampfes in die Cylinder zur Folge haben wird, wodurch die zurückgehende Bewegung gehindert wird. In gleicher Weise wird, wenn die Flügel sich nach der anderen Seite bewegen, das Ventil in entgegengesetzter Richtung verschoben und dadurch Dampf in die entgegengesetzten Enden der Cylinder eingelassen, so dafs die Flügel wieder in ihre frühere Lage zurückgehen. Je weiter sich das Schiff nach der Seite neigt, desto gröfser wird auch die Neigung der Flügel zur Waagrechten; denn da die Anfangsbewegung des Ventils F** eine gröfsere ist, so wird auch eine gröfsere Bewegung der durch den Hebelarm D'² wirkenden Welle B dazu gehören, um dasselbe wieder in seine Mittelstellung zurückgehen zu lassen. Hieraus ergiebt sich, dafs die den Flügeln ertheilte Neigung zur Waagrechten durch die Gröfse der vom Schiff ausgeführten seitlichen Schaukelbewegung bestimmt wird. Auf diese Weise ist die Wirkung eine äufserst empfindliche, wobei die Gröfse der einer Schaukelbewegung des Schiffes entgegenwirkenden Kraft der Gröfse dieser Schaukelbewegung proportional ist. Es erhellt ferner, dafs, indem das Schiff allmälig seine gewöhnliche Lage wieder einnimmt, die Flügel ebenfalls allmälig wieder in ihre gewöhnliche Lage zurückgehen und sich in dem Augenblick, wo das Schiff wieder waagrecht läuft, genau in der Richtung ihrer Kanten durch das W^asser bewegen ^: werden. Hierin liegt ein wesentlicher Vorzug der Erfindung, indem die gröfse Beständigkeit der Bewegung, welche ihrer Wirkungsweise nach derjenigen der Flossen eines Fisches beim Schwimmen ähnelt, besonders für Passagierschiffe wichtig ist. '. ■.,..

Wahrend die Vorrichtung bisher nur in ihrer Anwendung zur Verhinderung der- seitlichen Schaukelbewegung ■ eines Schiffes beschrieben worden ist, liegt es auf der'Hand, dafs sie in gleicher Weise auch ■ verwendet werden kann, um das Schaukeln in der Längsrichtung, das sogenannte Stampfen des Schiffes, zu verhindern. In diesem Falle mufs die Welle H, statt parallel dem Kiel, in der Querrichtung des Schiffes gelagert sein, und die Flügel müssen entweder vorn am Bug oder hinten am Heck, oder auch sowohl vorn wie hinten angebracht sein. Fig. ι und 2 veranschaulichen eine Anordnung, bei welcher ein Flügel vorn am Bug und einer an jeder Seite in der Nähe des Hecks angebracht ist. Der gyrostatische Apparat wird im Schiff ziemlich in der Nähe der Flügel angebracht.

Aufser dem Vortheil, dafs die Ursachen der Seekrankheit vermindert werden, bietet die Erfindung auch noch den Vortheil, dafs sie das Herausheben der Schiffsschraube aus dem Wasser und dadurch das Leergehen der Maschine verhindert und die Hemmung der Fahrgeschwindigkeit infolge des heftigen Anprallens des Schiffes gegen entgegenkommende Seen aufhebt und somit wesentlich zur Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit beiträgt.

Die Flügel können an den verschiedensten Stellen am Schiff angebracht werden. Ferner kann an Stelle einer Dampfmaschine der beschriebenen Art auch· eine hydraulische oder pneumatische Maschine verwendet werden.

Wird irgend ein Flügel an der einen Schiffsseite aus irgend einer Ursache unbrauchbar, so wird der Flügel an der anderen Seite allein in mehr oder minder wirksamer Weise der Schaukelbewegung des Schiffes entgegenarbeiten. Es kann auch jeder Flügel für sich so eingerichtet werden, dafs er allein die ganze Arbeit zu bewältigen im Stande ist.

Statt der in Fig. 6 veranschaulichten Hebelanordnung kann man auch eine Muffe verwenden, welche, mit Einlafsöffnungen versehen, zwischen Dampfcylinder und Schieberventil angeordnet und so eingerichtet ist, dafs sie durch die Bewegung der Flügel in Thätigkeit versetzt wird, während das Schieberventil von dem Gyroskop aus bethätigt wird. Wenn sich das Schieberventil öffnet und Dampf in den Cylinder einläfst, so dafs die Flügel gedreht wer den, so werden diese, sobald sie anfangen, skh zu bewegen, die Muffe in gleicher Richtung wie das Ventil verschieben, so'dafs die Muffe

Claims (1)

1. das Ventil einholt und die Dampfeinlafsöffnung schliefst.

   Patent-Ansprüche: : ■ ■ ■
   i·-. Vorrichtung zum Einschränken des Schlingerns und Stampfens von Schiffen, bestehend aus den aufsenbords angeordneten drehbaren Flügeln C C (Fig. ι und 2), von denen je zwei gegenüberstehende mit Hülfe der Rohrwellen B, der Balanciers DD¹, der Pleuelstangen EEEE und der dreicylindrigen Antriebsmaschine FF¹F'² (Fig. 5) im entgegengesetzten Sinne dann gedreht werden, wenn durch die Schlingerbewegung des Schiffes einem elektrisch betriebenen Gyrostaten / Gelegenheit gegeben wird, vermöge seines Beharrungsvermögens und mit Hülfe der Welle H, Hebel JJ¹ und J² und der Schieberstange F^s den Schieber F** und durch ihn den Cylinderkolben zu bewegen, wobei die Cylinder■-FF¹ F² entsprechend der verlangten Kolbenbewegung durch die Rohre G G¹ verbunden sind, während der Schieber durch den am Balancier jD angeordneten Arm D² und durch das an letzterem hängende Gestänge KJ² in seine Schlufsstellung gebracht wird.
   2. Bei der unter 1. gekennzeichneten Vorrichtung:

   a) die Anordnung eines Gelenkes C¹ an den Flügeln C, zum Zwecke, dieselben dicht an die ' Schiffswand anlegen zu können;

   b) -die Verbindung der röhrenförmigen Welle B und der an dieser angelenkten Flügel C mit dem inneren, mit Gewinde versehenen Schaft L¹ und dem Dorn L, um den Flügel im Gelenk starr zu machen, wenn er sich in der Arbeitslage befindet.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.