DE666374C - Einrichtung zum Daempfen von Schiffsschwingungen - Google Patents

Description

\ Ind. Eigeiidom
14 NOV 193b

Das Hauptpatent betrifft eine Einrichtung zum Dämpfen von Schifjfsschwingungen mittels einer· Tankanlage, deren Flüssigkeitsbewegung lediglich durch die Schiffsschwingung hervorgerufen und durch eine Abschließ vorrichtung gesteuert wird, die während der einzelnen Periode bei Erreichen der größten Flüssigkeitsstandsdifferenz geschlossen und beim Durchgang des Schiffes durch seine Mittel lage oder etwas später wieder geöffnet wird.

Die Erfindung bildet die Einrichtung nach dem Hauptpatent dadurch weiter, daß unter Verwendung einer zweiseitig wirkenden Abschließvorrichtung diese hinsichtlich des Schließvorganges in Regelabhängigkeit von einem Schlingerwinkelmesser (bzw. Stampfwinkelmesser) und damit der Schließzeitpunkt in eine bestimmte, unmittelbare Phasenbeziehung zu der zu dämpfenden Schiffsschwiugung gebracht ist, so daß eine selbsttätige Begrenzung der Flüssigkeitsbewegung unabhängig vom Totpunkt (Umkehrpunkt) der natürlichen Bewegung der Tankflüssigkeit stattfindet. Unter dem Totpunkt der natürliehen Bewegung der Tankflüssigkeit wird der Zeitpunkt verstanden, in dem die Bewegung der Tankflüssigkeit zur Ruhe kommen würde, wenn diese Bewegung durch die Abschließvorrichtung nicht abgebremst würde.

Die Vorteile dieser Ausführung ergeben sich aus folgendem:

Bei der bisherigen Ausführung gemäß dem Hauptpatent ist die Annahme gemacht worden, daß sich die Absperrvorrichtung nach Erreichen der größten Flüssigkeitsstandsdifferenz (d. h. im Totpunkte der Tankflüssigkeitsbewegung) auch wirklich schließt. Es zeigte sich jedoch, daß der Schließzeitpunkt keineswegs eindeutig festgelegt war. Viel-

mehr fand ein mehrmaliges Pendeln der Absperrklappe statt, dessen Grund in den Unvollkommenheiten der Wasserströmung zu suchen ist, da man keineswegs einen idealen, Strömungsvorgang voraussetzen darf. Weiterhin dürften auch Resonanz- und Oberschwingungen dieses unerwünschte Abheben der Absperrklappe verursachen. Die erfindungsgemäße Ausführung beseitigt diesen Übelstand, indem auch der Schließzeitpunkt in eine zwangsläufige gewollte Phasenbeziehung zu der zu dämpfenden Schiffsschwingung gebracht wird. Dadurch ist es möglich, die Strömungsvorgänge in der Tankanlage vollkommener zu beherrschen und jeweils auf die günstigste Wirkung einzustellen. Fehlerhafte Schwingungen, insbesondere nachteilige' Änderungen der Phasenverschiebung, werden vermieden.

Schließlich ist noch sehr wesentlich, daß mit der erfindungsgemäßen Verbesserung ein unerwünscht starkes Anwachsen der Amplitude der Tankflüssigkeitsbewegung verhindert wird. Bei der bisherigen Anordnung müßte man zur Begrenzung der Tankflüssigkeitsbewegung den Wasserverbindungskanal zwischen den beiden Tankseiten entsprechend eng gestalten, wenn man nicht andere verwickeitere Maßnahmen treffen will. Eine derartige Lösung hat den Nachteil, daß bei kleineren Schlingerwinkeln eine unerwünschte Dämpfung eintritt. Die neue Ausführung gestattet hingegen, den Wasserverbindungskanal so weit zu bemessen, daß beim Auftreten größerer und schnellerer Schiffsschwingungen, wollte man hier eine ungehemmte Bewegung der Tankflüssigkeit zulassen, ein Wildwerden der Tankflüssigkeit eintreten würde. Wird nun gemäß der Erfindung die Phasenlage des von einem Schlingerwinkelmesser (bzw. Stampf winkelmesser) abgeleiteten Zu-Kommandos so gewählt, daß bei kleineren Schlingerwinkelamplituden (Stampfwinkelamplituden) die Abschließvorrichtung etwa im Totpunkt der natürlichen Bewegung der Tankflüssigkeit geschlossen wird, so wird von selbst beim Auftreten einer stärkeren Tankflüssigkeitsbewegung infolge größerer oder schnellerer Schlingerbewegungen bzw. Stampfbewegungen des Schiffes die Abschließvorrichtung auch gelegentlich bereits vor dem Totpunkt der natürlichen Bewegung der Tankflüssigkeit geschlossen. Infolgedessen wird die Bewegung der Tankflüssigkeit am Ende kräftig gedämpft; es ist mit einfachen Mitteln ein gutes Arbeiten der Anlage erzielt. Außer dieser Enddämpfung kann unter Umständen auch noch eine allerdings im allgemeinen gegen früher wesentlich geringere Drosselung im Flüssigkeitskanal vorgesehen werden.

Es sind zwar bereits Schlingertankanlagen bekannt, bei denen zur Begrenzung der Tankflüssigkeitsbewegung eine gesonderte Regelvorrichtung vorgesehen ist, die bei Über- 6g schreiten einer bestimmten Amplitude der Tankflüssigkeitsbewegung eingeschaltet wird. Dieselbe Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung zwar auch gelöst, doch beschränkt sie sich nicht hierauf. ' Sie betrifft in erster Linie eine derartige Steuerung der Tankflüssigkeitsbewegung, daß diese im Vergleich zn der zu dämpfenden Schiffsschwingung stets phasenrichtig erfolgt, und daß die in der Unvollkommenheit des StrömungsVorganges liegenden Störungsmöglichkeiten vermieden werden. Gleichzeitig wird damit auch noch eine " Amplitudenbegrenzung erreicht. Der Schließzeitpunkt für die Begrenzung der Tankflüssigkeitsbewegung wird dabei aber nicht von der Flüssigkeitsbewegung selbst, sondern von der Schiffsbewegung abgeleitet.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt: ■ Fig. ι einen Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 die zugehörige Schaltung, Fig. 3 das Steuergerät,

Fig. 4 eine Einzelheit, go

Fig. 5 und 5a je-ein"Kurvenbild, Fig. 6 das Schema und
Fig. 7 Einzelheiten eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 8 die zugehörige Schaltung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schlingerdämpfungsanlage sind die zu beiden Seiten des Schiffes 1 angeordneten Tanks 2 und 3 durch einen Wasserverbindungskanal 4 und einen Luftverbindungskanal 5 miteinander verbunden. Die erfindungsgemäß zu steuernde Abschließvorrichtung ist durch eine im Luftverbindungskanal 5 mit Hilfe der Achse 6 drehbar gelagerte Klappe 7 gebildet. Auf dem einen aus der Leitung.5 nach außen geführten Ende der Achse 6 ist ein Hebel 8 befestigt. Ihm sind zwei hydraulische Daumen 9 und 10 zugeordnet. Diese bestehen je aus einem Zylinder o_fl bzw. iö_aund einem darin geführten Kolben g_b bzw. io_d, dessen Kolben- no stange o_c bzw. io_c>nach außen geführt ist und in der dargestellten Arbeitslage einen Anschlag für den Hebel 8 bildet. Die hydraulischen Daumen 9 und 10 sind über die Leitungen 11, 12 und 13 an einen Steuerschieber 14 angeschlossen. Dieser ist seinerseits an die Druckleitung 15 einer Ölpumpe 16 angeschlossen, deren Saugleitung 17 mit dem Ülsammelbehälter 18 verbunden ist. Die an den-Steuerschieber 14 angeschlossene Leitung 19 führt ebenfalls zu dem öisammelbehälter 18. Das gleiche gilt von den beiden zur Abtei-".

tung von Lecköl dienenden Abflußleitungen 20 und 21 der hydraulischen Daumen 9 und 10. In die Leitungen 11 und 12 sind Absperrventile 22 und 23 und Mehrweghähne S 24 und 25 eingefügt. In der einen Stellung der Mehrweghähne ist die Leitung 13 auf die Leitungen 11 und 12 durchgeschaltet. In der anderen Stellung der beiden Hähne 24 und 25 ist die Leitung 13 auf die zum Sammelbehälter 18, führende Abflußleitung 26 geschaltet. 27 ist eine gemeinsame Bedienungsstange für die Hähne 24 und 25. Jedem hydraulischen Daumen ist eine Druckfeder 28 bzw. 29 zugeordnet, die sich einerseits an dem Zylinder-

«5 deckel und andererseits an einem Bund der zugehörigen Stange g_c bzw. io_c abstützt. Die Federn 28 und 29 sind bestrebt, die Kolben und Kolbenstangen in der dargestellten Stellung zu halten, in der der mit der Klappe 7 verbundene Hebel 8 zwischen den beiden Kolbenstangen g_c und io_c eingespannt ist. Endlich ist noch eine mechanische Feststellvorrichtung vorgesehen; sie besteht aus einem mit der Achse 6 verbundenen Hebel 30, einer an diesen angelenkten Stange 31 und einem mit dieser gelenkig verbundenen, bei 33 drehbar gelagerten Hebel 32. Der Hebel 32 ist an seinem einen. Ende zu einem Segment verbreitert, das eine Rast 32_a aufweist. In diese kann ein drehbeweglich gelagerter und von Hand bedienbarer Sperrzahn 34 eingeschwenkt werden.

Die Kolbeneinheit des Steuerschiebers 14 ist auf beiden Seiten über eine angelenkte Stange 35 bzw. 36 und einen mit diesem gelenkig verbundenen Kniehebel 37 bzw. 38, der bei 39 bzw. 40 schwenkbar gelagert ist, mit der Ankerachse 41 bzw. 42 eines Magneten 43 bzw. 44 gekuppelt.

Bei Erregung des Magneten 44 nimmt die Kolbeneinheit des Steuerschiebers 14 die dargestellte Stellung ein. In dieser ist die Leitung 15 mit der Leitung 13 verbunden. Die Kolben g_b und io_ft der hydraulischen Daumen 9 und 10 befinden sich in der Arbeitsstellung und halten demgemäß die Klappe 7 in der dargestellten Schließstellung. Wird der Magnet 44 abgeschaltet und der Magnet 43 erregt, so verschiebt sich die Kolbeneinheit des Steuerschiebers 14 so, daß die Leitung 13 von der Leitung 15 abgeschaltet und mit der Leitung 19 verbunden ist. Alsdann kann die Klappe 7 sich entgegen der Wirkung der Federn 28, 29 öffnen. Die Federn 28 und 29 können an sich fortgelassen werden. Werden sie vorgesehen, so dienen sie dem im deutschen Patent 634 798 erläuterten Zweck; sie sollen also erzwingen, daß die Klappe 7 im geöffneten Zustand noch eine gewisse Drosselung

Go ausübt.

Die Organe 22, 23, 24, 25 und 34 werden betätigt, λνεηη die hydraulischen Daumen abgestellt werden sollen bzw. die Klappe 7 in der Schließstellung festzustellen ist.

Nach obigem hat die Einschaltung des Magneten 44 ein Schließen und die Einschaltung des Magneten 43 ein Öffnen der Klappe 7 zur Folge.

Wie oben erwähnt, soll das Schließen der Absperrvorrichtung etwa im Totpunkt der natürlichen Tankflüssigkeitsbewegung (kleinere Schlingerbewegungen vorausgesetzt) und das Öffnen etwa beim Durchgang des Schiffes durch seine Mittellage oder etwas später erfolgen. Es sei Bezug genommen auf das Kurvenbild der Fig. 5. In dieser stellt in Abhängigkeit von der Zeit t die Kurve ·α den Verlauf des Schlingerwinkels und die Kurve b den Verlauf der Flüssigkeitsstanddifferenz d dar. In den Zeitpunkten Z wird jeweils die Abschließvorrichtung geschlossen und in den Zeitpunkten^ jeweils geöffnet. In den Zeitspannen von Z bis A bleibt demgemäß die Wasserstandsdifferenz jeweils konstant und besitzt ihren Höchstwert. Die Punkte Z und A können mit Hilfe eines Steuergerätes erfaßt werden, das aus einem Schlingerwinkelmesser und einem mit diesem in Reihe geschalteten Phasenschieber oder, in anderer Bezeichnung, Integrator besteht. Die Ausführung wird vereinfacht, wenn gemäß weiterer Erfindung lediglich eine der beiden Punktreihen, vorzugsweise die der Punkte Z, mit Hilfe des vorerwähnten Steuergeräts erfaßt wird und die Reihe der Punkte A durch ein jeweils im Punkt Z eingeschaltetes Zeitrelais bestimmt wird. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 2 dargestellt.

In Fig. 2 ist 50 eine Scheibe mit zwei Kontaktsegmenten 51 und 52. Mit diesen arbeitet ein drehbeweglicher Schaltarm 53 zusammen. Die Teile 50 bis 53 gehören zu dem vorerwähnten Steuergerät, zu dem unten an Hand der Fig.3 noch ein Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Dieses Steuergerät wird so eingestellt, daß der Schaltarm 53 sich gemäß der zu dämpfenden Schiffsschwingung, also gemäß der Kurve α (Fig. 5), relativ zu den beiden Kontaktsegmenten 51 und 52 bewegt und jeweils in den mit Z bezeichneten Punkten der Fig. 5 durch die Mittelstellung bezüglich der beiden Kontaktsegmente 51 und 52 geht.

Die Kontaktsegmente 51 und 52 liegen an dem Pluspol einer Stromquelle. Zwei Zeitrelais 54 und 55 sind einerseits mit den Kontaktsegmenten 51 bzw. 5² und andererseits mit dem Minuspol der genannten Stromquelle verbunden. Demgemäß wird jeweils bei Kontaktgabe zwischen dem Schaltarm 53 und dem Kontaktsegment 51 das Zeitrelais 54 und bei Kontaktgabe des Schaltarmes 53 am Kontakt-

segment 52 das Zeitrelais 55 an Spannung gelegt. Jedes der beiden Zeitrelais besitzt einen Arbeitskontakt 54_a bzw. 55_a. Ein normales Relais 56 ist einerseits mit dem Minuspol der Stromquelle verbunden und andererseits über zwei Parallelzweige, deren einer den Kontakt 54_a und deren anderer den Kontakt 55₀ enthält, an die Kontaktsegmente 51 bzw.

52 angeschlossen. Das Relais 56 enthält zwei Kontaktlamellen 5O₀ und $6_b, denen je zwei Gegenkontakte zugeordnet sind. Über diese ist im nichterregten Zustand des Relais 56 der Magnet 44 (s. Fig. 1) und im erregten Zustand des Relais 56 der Magnet 43 an Spannung gelegt. Da bei Erregung des Magneten 44 die Klappe 7 jeweils geschlossen und bei Erregung des Magneten 43 geöffnet ist, so sei der besseren Erläuterung wegen im folgenden der Magnet 44 als Zu-Magnet und der Magnet 43 als Auf-Magnet bezeichnet.

Es war schon gesagt, daß der Kontaktarm

53 jeweils in den Punkten Z (s. Fig. 5) durch die Mittellage bezüglich der beiden Kontaktsegmente 51 und 52 geht. Es möge von diesem Punkt ausgegangen und angenommen werden, daß der Kontaktarm 53 auf das Kontaktsegment 5.1 gleitet. Es wird damit das Zeitrelais 54 an Spannung gelegt. Des weiteren fällt in Verbindung hiermit das bis dahin erregte Relais 56 ab, da der Kontakt 54_tt noch nicht geschlossen ist und der über den Kontakt S 5_a verlaufende Erregerkreis b^ei S3) 5² unterbrochen wurde. Es nehmen also die Kontakte 5O₀, $6_b die dargestellte Stellung ein, in welcher der Zu-Magnet 44 an Spannung liegt; die Klappe 7 wird geschlossen (Punkt Z₁, Fig. S). Der Kontaktarm 53 bewegt sich auf dem Kontaktsegment 51 weiter und hält den über die Erregerwicklung des Zeitrelais 54 verlaufenden Stromkreis eingeschaltet. Die Relais 54 und 55 besitzen Anzugsverzögerung, Diese ist vorzugsweise einstellbar und im vorliegenden Falle so eingestellt, daß kurz nach dem Durchgang des Schiffes durch seine Mittellage, also in den Punkten .4 (s. Fig. 5), das einzelne Relais seinen Kontakt schließt. Im betrachteten Fall wird der Kontakt 54_a geschlossen (Punkt A₁, Fig. 5). Das Relais 56 wird über den Kontakt S4_a und über 53, 51 erregt; es spricht an und legt seine Kontaktzungen S6_H, 5O₆ um, der Auf-Magnet wird erregt, die Klappe 7 öffnet sich, das Wasser strömt von der einen Tankseite zur anderen Tankseite über. Dieser Zustand bleibt aufrechterhalten, bis der Kontaktarm 53 wieder durch seine Mittellage bezüglich der Kontaktsegmente 51 und 52 geht, d.h. das Kontaktsegment 51 verläßt und auf das Kontaktsegment 52 hinübergleitet. Hierbei wird der Erregerkreis des Relais 5O bei 51, 53 unterbrochen, das Relais 56 fällt ab, seine Kontaktzungen 56a, 56^ kehren in die Ruhestellung zurück und schalten damit den Auf-Magneten 43 ab und legen den Zu-Magneten 44 an Spannung. Die Klappe 7 wird geschlossen (Punkt Z₂, Fig. 5). Sobald der" Kontaktarm 53 bei 52 Kontakt macht, wird das Zeitrelais 55 an Spannung gelegt. Es schließt infolge entsprechender Einstellung seiner Anzugsverzögerung seinen Kontakt 55_a erst in dem Zeitpunkt A₂ (Fig. 5). Mit dem Schließen des Kontaktes 55_a wird über diesen und über 53, 52 das Relais 56 wieder erregt. Es legt seine Kontaktzungen 5O₀, 56_b \vieder um. Der Zu- '5 Magnet 44 wird abgeschaltet und der AufMagnet 43 eingeschaltet. Die Klappe 7 kann sich wieder unter der Druckdifferenz zwischen den beiden Tankseiten öffnen. Der AufMagnet bleibt eingeschaltet, bis der Kontakt- arm 53 wieder das Kontaktsegment 52 verläßt. In diesem Zeitpunkt (Punkt Z₃, Fig. 5) wird der Erregerkreis des Relais 56 bei 52,53 unterbrochen, seine Kontaktzungen fallen ab, der Auf-Magnet 43 wird abgeschaltet, der Zu- ⁸S Magnet 44 eingeschaltet. Der Schaltarm 53 gleitet auf das Kontaktsegment 51 hinüber, das Zeitrelais 54, das inzwischen wieder abgefallen war, wird an Spannung gelegt.

Das Weitere erfolgt, wie oben beschrieben. Man entnimmt der Fig. 5, daß bei einer Änderung der Periodenlänge der Schlingerbewegung sich der durch die Zeitrelais bestimmte Punkt A mit Bezug auf die Schlingerkurve verschiebt, wenn die Zeitspanne 7.-A konstant ist. Handelt es sich um kleinere Änderungen der Periodenlänge, so wird die vorerwähnte geringfügige Verschiebung der Phasenlage der Punktet mit Bezug auf die zu dämpfende Schiffsscliwingung im allgemeinen zulässig sein. 'Indes kann in allen Fällen dadurch Abhilfe geschaffen werden, daß die Anzugsverzögerung der Zeitrelais 54 und 55 laufend in Abhängigkeit von der Periodenlänge der zu dämpfenden Schiffs- ^l°5 Schwingung eingestellt wird, gegebenenfalls selbsttätig mit Hilfe von Periodenmeßgeräten (s. z. B. Patent 657 471). Da Zeitrelais, deren Verzögerungszeit einstellbar ist, an sich bekannt sind, braucht auf die Relais selbst hier i" nicht eingegangen zu werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 erfolgt lediglich das Schließen der Klappe T₁zwangsläufig, während das öffnen der '"Klappe 7 unter dem Einfluß der Druckdifferenz in den Lufträumen der beiden Tankseiten erfolgt. Selbstverständlich läßt sich das Schließen und Öffnen der Klappe auch zwangsläufig herbeiführen. Eine Ausführung hierfür ist in Fig. 4 angedeutet. Bei dieser ist die Klappe 7 mit einem hydraulischen Hilfsmotor 60 gekuppelt, der zwei Anschlüsse 6o„ und 6o_/; besitzt, die

wechselweise mit Hilfe des Zu- und Auf-Magneten über einen entsprechend ausgebildeten Steuerschieber an die Druckleitung der Ölpumpe angeschlossen werden.
Bei der in Fig. ι dargestellten Ausführung kann die Kolbeneinheit des Steuerschiebers 14 nicht in der Mittelstellung, in der der mittlere Kolben die Leitung 13 abschließt, verharren, da mit dem Abschalten des Auf-Magneten stets der Zu-Magnet eingeschaltet wird, und umgekehrt. Um eine Mittelstellung des Steuerschiebers auch dann zu verhindern, wenn etwa infolge einer Störung die Stromquelle ausfällt oder die betreffenden Leitungen unterbrochen werden, empfiehlt es sich, an dem Anker des Zu-Magneten noch eine Feder angreifen zu lassen, die bei Stromlösigkeit der Anlage selbsttätig den Steuerschieber in die dargestellte Stellung bringt, in der die Leitung 13 mit dem Druckstutzen der ölpumpe 16 verbunden ist. Hierdurch wird selbsttätig bei etwaigem Versagen eines Teiles der Anlage die Klappe 7 in die Schließstellung gebracht, zum anderen hat die betreffende Anordnung aber auch den Vorteil, daß bei Wasserschlägen (die Klappe 7 könnte auch in dem Wasserverbindungskanal untergebracht werden) oder bei sonstigen schlagartigen Stoßen auf die Klappe/ diese sich gegen den Druck der Ölpumpe 16 öffnen könnte, so daß eine Beschädigung der Anlage verhindert würde.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Steuergerät wird die Welle 70 von dem Gerät 71, z.B.

einem künstlichen Horizont, einem lang schwingenden Pendel o. dgl., laufend gemäß dem Schräglagenwinkel des Schiffes, der sich auf die zu dämpfende Schiffsschwingung bezieht, also im Falle einer Schlingerdämpfungsanlage gemäß dem Schlingerwinkel, eingestellt. Die Welle 70 ist einerseits mit dem Eingang eines Integrators 72 und andererseits über die Getriebeverbindung 73 bis 78 mit der Eingangswelle 79 eines zweiten Integrators 80 gekuppelt. Die Eingangswelle des Integrators 72 greift über zwei Spiralfedern 72_a und 72,,, von denen die eine rechtsgängig und die andere linksgängig ist, an einer Dose 72_C an. Von dieser Dose wird über die mit ihr verbundene Welle 81 die Ausgangsbewegung des Integrators 72 abgenommen. Die Dose J2_C ist über je einen Ouerarm 72,, bzw. 72_e mit zwei Kolben verbunden, die in Zylindern J2_f bzw. J2_g geführt sind. Diese vor-

zugsweise mit Öl gefüllten Zylinder sind über eine Verbindungsleitung 72,, untereinander verbunden. J2_k ist ein einstellbares Drosselventil in der Leitung 72_Λ. Der Integrator 80 ist in gleicher Weise wie der Integrator 72

So ausgebildet. Zur Bezeichnung der einander entsprechenden Teile sind die gleichen Indizes benutzt. Die Ausgangsbewegung des Integrators 80 wird über die mit der Dose 8o_c verbundene Welle 82 abgenommen. Die Welle 81 trägt die bereits in Fig. 2 dargestellte Scheibe 50 mit den beiden Kontaktsegmenten 5 τ und 52, die Welle 82 trägt den mit den vorerwähnten Kontaktsegmenten zusammenarbeitenden Kontaktarm 53.

Zwischen der Welle 70 und der Eingangswelle 79 des Integrators 80 besteht eine Übersetzung ins Schnelle von etwa 1:1,2. Das Drosselventil 72^ des Integrators 72 wird auf einen verhältnismäßig schwachen Drosselungsgrad eingestellt, so daß der Integrator 72 ausgangsseitig eine Bewegung liefert, die nur wenig phasenverschoben gegen die eingeleitete Schl'ingerbewegung ist. In Fig. 5 ist die Ausgangsbewegung des Integrators und damit die Bewegung der Scheibe 50 durch die Kurve c veranschaulicht. Diese Kurve stellt den Drehwinkel der Welle 81 und der Scheibe 50, gemessen gegen das Schiffsdeck, in Abhängigkeit von der Zeit dar. Das Drosselventil 8o_k des Integrators 80 wird auf einen stärkeren Drosselungsgrad eingestellt, so daß die Ausgangsbewegung des Integrators 80, also die Bewegung der Welle 82 und des mit ihr verbundenen Kontaktarmes 53> eine größere Phasenverschiebung gegen die go Schlingerbewegung besitzt. In Fig. 5 ist die Bewegung des Kontaktarmes 53 durch die Kurve e veranschaulicht. Diese Kurve stellt also in Abhängigkeit von der Zeit die Auslenkung der Welle 82 und des Kontaktarmes S3 aus der Nullage, bezogen auf das Schiffsdeck, dar. Die Amplituden der Kurve e sind infolge der stärkeren Drosselung des Integrators 80 durchweg kleiner als die entsprechenden Amplituden der Kurve c. Die Schnittpunkte der beiden Kurven c und e bestimmen die Durchgänge des Kontaktarmes 53 durch die Mittellage bezüglich der beiden Kontaktsegmente 51, 52. Durch Änderung der Einstellung der Drosselventile72^ und8o_A können naturgemäß die Phasenverschiebungen der Kurven c und e gegen die Kurve α und damit auch die Phasenlage der Schnittpunkte zwischen den Kurven c und e bezüglich der Kurve ο geändert werden. Die Drosselventile no J2_k und 8θ/_; werden demgemäß so eingestellt, daß die Schnittpunkte zwischen den Kurven c und e die für das Arbeiten der Anlage erforderiiche Phasenlage bezüglich der Kurve α aufweisen.

Erfährt das Schiff eine statische Schräglage, so hat das zur Folge, daß die Kurven c und e in Richtung der Ordinatenachse verschoben werden. Diese Abschiebungen sind verschieden groß, da das Übersetzungsvei-hältnis, unter dem der Winkel ψ in den Integrator 72 und 80 eingeführt wird, ver-

schieden ist (wie oben gesagt, besteht zwischen der Welle 70 und der Eingangswelle 79 des Integrators 80 ein Übersetzungsverhältnis 1:1,2). Es hat also das Auftreten einer statischen Schräglage zur Folge, daß die beiden Kurven c und e sich relativ zueinander in Richtung der Ordinatenachse verschieben. Das hat wiederum zur Folge, daß der Schnittpunkt der beiden Kurven c und e und damit der Kommandozeitpunkt Z für die positive Halbperiode der Schlingerbewegung vor- 'und der für die negiative Halbperiode der Schlingerbewegung zurückverlegt wird bzw. je nach dem Sinn der statischen Schräglage •5 umgekehrt (s. Fig. 5 a). Das bedeutet, daß die Überström- bzw. Förderungszeit nach der im Mittel höheren Seite vergrößert (auf T₁, Fig. 5 a) und nach der dm Mittel tieferen Seite verkleinert (auf T₂, Fig. Sa) und dadurch die Wirkung der entstandenen Schräglage berücksichtigt wird.

Aus obigem folgt, daß, sofern bei dem Steuergerät nach Fig. 3 der Einfluß der Schräglagen nicht berücksichtigt werden soll, das Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle 72 und der des Integrators So wie 1:1 zu wählen ist. Der Integrator 72 kann an sich ganz fortfallen; in diesem Falle wäre die Scheibe 50 mit den beiden Kontakt-Segmenten 51 und 52 unmittelbar auf die Welle 70 zu setzen. Aus praktischen Gründen, u.a. mit Rücksicht auf die größere Regelfähigkeit, wird es sich jedoch im allgemeinen empfehlen, wie dargestellt, zwei Integratoren vorzusehen.

Die beschriebene Anlage kann mit einer z. B. durch ein Gebläse oder einen Propeller aktivierten Anlage in der Weise kombiniert werden, daß die Anlage wahlweise als aktivierte oder als gemäß den obigen Ausführungen gesteuerte Anlage benutzt werden kann. Fig. 6 zeigt das Schema einer kombinierten Anlage. Die in Fig. 1 bereits dargestellten Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie dort versehen. Zusätzlich ist ein Förderantrieb, und zwar hier Jn Gestalt eines Gebläses 90, vorgesehen, dessen Saugleitung mit 91 und dessen Druckleitung mit 92 bezeichnet ist. Diese beiden Leitungen sind über einen Steuerschieber 93 und die beiiden Leitungen 94 und 95 an die Luftverbindungsleitung 5 zu beiden Seiten der Abschließklappe 7 angeschlossen. Durch Umstellen des Drehschiebers kann die Förderrichtung des Gebläses mit Bezug auf die beiden Tankseiteu umgeschaltet werden.

Fig. 7 zeigt Einzelheiten der kombinierten Anlage nach Fig. 6.

Wie aus dieser Figur hervorgeht, dient zur Verstellung des Drehschiebers 93 ein hydraulischer Hilfsmotor 96, dessen .Kolbenstange über eine mit ihr verbundene Zahnstange 97 und ein Zahnradsegment 98, das auf der Drehachse des beweglichen Teiles <)3_a des Drehschiebers sitzt, mit dem Teil 93_a ge'kuppelt ist. Der Hilfsmotor 96 ist über die Leitungen 99 und 100 an den Steuerschieber 101 angeschlossen. In den Leitungen 99 und 100 sind Absperrventile 102 angeordnet. Durch Umschalten des Steuerschiebers kann wahlweise die Leitung 99 oder die Leitung 100 an die Druckleitung der ölpumpe angeschlossen werden. Die Betätigung des Steuerschiebers 101 erfolgt über zwei Magnete 103 und 104. deren Anker je über einen Kniehebel 105 bzw. 106 und eine gelenkig mit ihm verbundene Stange 107 bzw. 108 gelenkig mit der Kolbeneinheit des Steuerschiebers 101 verbunden ist.

Die der Steuerklappe 7 zugeordneten hydraulischen Daumen 9 und 10 werden vermittels des Steuerschiebers 14 gesteuert, der seinerseits über die Magnete 43 und 44 betätigt wird, wie das schon oben an Hand der Fig. ι erläutert wurde. Die in den Ölleitungen der hydraulischen Daumen 9 und 10 angeordneten Absperrventile sind in Fig. 7 der Einfachheit halber weggelassen. Dem Drehschieber 93 ist noch eine von Hand bedienbare Sperrvorrichtung zugeordnet. Sie ent- go hält ein auf der Achse des beweglichen Teiles 93« angeordnetes Kreisscheibensegment 109, in dem eine Raste iO9_a angebracht ist. Gegen das Kreisscheibensegment kann mit Hilfe der Handkurbel 110 und der Welle in eine Klinke 112 in Anlage gebracht werden, die in die Raste iO9_a einspringt, sobald diese Stelle an der Klinke vorbeigleitet. Alsdann ist der Drehschieber in der Mittelstellung festgelegt, in der er die Mündungen der Rohre 91 und ioc 92 verschließt. Von dieser Feststellvorrichtung wird Gebrauch gemacht, wenn'die Aktivierungseinrichtung abgestellt werden soll. Zusätzlich können auch noch die Magnete 103 und 104 abgeschaltet werden.

Fig. 8 zeigt die Steuervorrichtung für die Magnete 43, 44 und 103 und 104. Sie stimmt, soweit es sich um die Magnete 43 und 44 handelt, mit der Ausführung nach Fig. 2 überein. Es sind insoweit die gleichen Bezugszeichen benutzt. Zur Betätigung der Magnete 103 und 104 ist folgende Erweiterung getroffen: Jedes Zeitrelais 54,55 besitzt noch einen zweiten Arbeitskontakt 54_& bzw. 55₆. Über diesen Kontakt ist je ein normales Relais 113 bzw. 114 an Spannung gelegt. Parallel zu dem Kontakt 54^ liegt ein Arbeitskontakt H3_a des Relais 113 und ein Ruhekontakt 55 _c des Zeitrelais 55. Entsprechend liegt parallel zum Kontakt 5s_& ein Arbeitskontakt 114,, des Relais 114 und ein Ruhekontakt 54_C des Zeitrelais 54. Über den Arbeitskontakt 113,, des

Relais 113 liegt der Magnet 103 und über den Arbeitskontakt 114_a des Relais 114 der Magnet 104 an Spannung.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Es möge die Aktivierungseinrichtung eingeschaltet sein und das Schiff durch den Punkt Z₁ seiner Bahn schwingen (s. Fig. 5). Im Punkte Z₁ geht der Schaltarm 53 durch die Mittelstellung bezüglich der beiden Kontaktsegmente S ι und 52. Es wird, wie oben beschrieben, der Zu-Magnet 44 eingeschaltet und dadurch die Klappe 7 festgestellt. Zugleich wurde· das Zeitrelais 54 an Spannung gelegt. Das Zeitrelais 54 spricht im Punkt A_x

»5 (Fig. S) an. Es schließt seinen Kontakt 54_a und schaltet dadurch, den Auf-Magneten ein, wie das oben beschrieben wurde. Zugleich wird aber auch mit Bezug auf Fig. 8 der Kontakt 54;, geschlossen. Das Relais 113 wird erregt, und es schaltet über den Kontakt 113_ft den Magneten 103 ein (zugleich oder kurz vorher wurde der Magnet 104 abgeschaltet). Der Steuerschieber 101 wird umgeschaltet. Der Drehschieber 93 wird verstellt. Die Förderrichtung des Aktivierungsantriebes ist dadurch mit Bezug auf die beiden Tankseiten umgeschaltet. Während der Zeitspanne von A₁ bis Z₂ ist die Klappe 7 geöffnet. Es ist also über die Leitung 5 ein Druckausgleich zwisehen den beiden Tankseiten möglich, und es gleichen sich demgemäß die beiden Flüssigkeitsspiegel der beiden Tankseiten aus und verschieben sich dann entsprechend nach der anderen Richtung. Im Zeitpunkt Z₂ wird wieder der Zu-Magnet 43 eingeschaltet und damit die Klappe 7 in die Schließstellung gebracht. Bis zu diesem Zeitpunkt und auch noch eine gewisse Zeitspanne darüber hinaus war bzw. ist das Zeitrelais 54 in Arbeitsstellung. Wenn es einige Zeit nach dem Zeitpunkt Z₂ abfällt, so bleibt dennoch das Relais 113 erregt, und zwar über den Selbsthaltekreis H3_a und S5_C. Es ist zu beachten, daß der Kontakt ι I3_a sich beim Ansprechen des

ί5 Relais 113 geschlossen'hat und der Kontakt 55_C, da er ein Ruhekontakt des Zeitrelais 55 ist, noch geschlossen ist. Es bleibt also trotz der Umschaltung der Magnete 43 und 44 im Punkt Z₂ (Fig. 5) der Erregungszustand der Magnete 103, 104 unverändert. Dieser Zustand bleibt bestehen bis zu dem Punkte A₂ (s. Fig. 5). In diesem Zeitpunkt spricht das Zeitrelais 55 an. Es schließt in der oben beschriebenen Weise seinen Kontakt 55„ und legt dadurch den Auf-Magneten 43 an Spannung. Zugleich aber öffnet es bei der Ausführung nach Fig. 8 seinen Ruhekontakt 55^, woraufhin das Relais 113 abfällt und seinen Kontakt 113,, öffnet. Des weiteren hat aber das Relais 55 beim Ansprechen auch seinen Arbeitskontakt 55/, geschlossen und dadurch das Relais 114 an Spannung gelegt. Dieses schließt bei H4₆ den Erregerkreis des Magneten 104. Es wird also im Zeitpunkt Z₂ der Erregerkreis des Magneten 103 unterbrochen und der des Magneten 104 geschlossen. Der Steuerschieber 101 wird wieder umgeschaltet, der Drehschieber 93 wird verstellt. Durch diese Umschaltung kehrt die Förderrichtung des Gebläses sich mit Bezug auf die beiden Tankseiten um. Die Erregung des Magneten 104 bleibt, da das Relais 114 über den Selbsthaltekreis ii4_a, SAc ^{aucn nacn} dem Abfallen des Zeitrelais 55 erregt bleibt, erhalten, bis das Zeitrelais 54 wieder anspricht, also bis zum Punkt A₃.

Zusammenfassend ist festzustellen: Bei Einschaltung des Aktivierungsantriebes bleibt die Steuerung der Klappe 7 die gleiche, wie oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. Der Drehschieber 93 wird jeweils in den Punkten A des Kurvenbildes der Fig. 5 umgeschaltet, d. h. beim Durchgang des Schiffes durch seine Mittellage bzw. etwas später. Durch die unveränderte Aufrechterhaltung der an Hand der Fig. 1 näher beschriebenen Steuerung der Absperrvorrichtung 7 nach Einschalten des Aktivierungsantriebes wird das ordnungsmäßige Arbeiten der aktivierten Anlage nicht beeinträchtigt, denn bei aktivierten Anlagen mit einem Absperrorgan im Luft- oder Wasserverbindungskanal wird dieses ja jeweils so geöffnet, daß sich mit der Umschaltung der Förderrichtung des Aktivierungsantriebes zunächst die beiden Tankseiten frei auf dem gleichen Flüssigkeitsspiegel ausgleichen bzw. die Flüssigkeitsmassen sich darüber hinaus noch im Sinne der Herbeiführung einer entgegengesetzten Flüssigkeitsstanddifferenz verschieben können. Erst dann wird die Aktivierungseinrichtung wirksam. Dies Verhalten zeigt auch die Anlage nach Fig. 6 bis 8; denn in den Zeiten (siehe das Kurvenbild der Fig. 5) A bis Z, in denen die Absperrvorrichtung 7 geöffnet ist, verschieben sich die Wassermassen unter dem Einfluß der in ihnen aufgespeicherten potentiellen Energie und der Erdschwere, alsdann wird in der Zeitspanne von Z bis A die bis dahin erreichte Differenz des Flüssigkeitsstandes der beiden Tankseiten durch den Aktivierungsantrieb noch vergrößert.

Es war bei der oben beschriebenen Wirkungsweise der Fig. 8 vorausgesetzt, daß das einzelne Zeitrelais 54, 55 abgefallen ist, bevor das andere Zeitrelais anspricht. Sollte das nicht der Fall sein, so wären die Kontakte 54b, 55fc> 54c- 55_C als Durchlaufkontakte auszubilden, derart, daß beim Ansprechen des Relais 54 dieses seinen sonst geöffneten Kontakt 54_b kurzzeitig schließt und seinen im

übrigen geschlossenen Kontakt 54_C kurzzeitig öffnet. Das gleiche gilt bezüglich des Zeitrelais 55 und der beiden zugehörigen Kontakte 54₆ und 54_r

Es besteht an sich die Möglichkeit, mit einem einzigen Zeitrelais auszukommen. Schaltungstechnisch wird indes die dargestellte Ausführung mit zwei Zeitrelais im allgemeinen vorzuziehen sein,
ίο Zur leichteren Bedienung der Anlage, z. B. beim Aufbauen, Einstellen und Prüfen, empfiehlt es sich, wie in Fig. 7 dargestellt, die Kniehebel, über die die beiden Steuerschieber 41 und 101 mit den zugehörigen Magneten gekuppelt sind, mit Handgriffen zu versehen, die gestatten, die Steuerschieber auch von Hand einzustellen.

Die Anlage nach Fig. 6 bis 8 kann, wie schon erwähnt, wahl weise als gesteuerte oder als aktivierte Anlage betrieben werden. Weiterhin kann sie natürlich auch als gewöhnliche Tankanlage benutzt werden. In letzterem Falle wird der Aktivierungsantrieb abgeschaltet, und des weiteren wird der Steuerschieber 14 in die Offenstellung geführt. Es versteht sich, daß Zusatzeinrichtungen, wie z.B. ein Leistungsregler (s. Patent 617 861), vorgesehen werden können, die geeignet sind, die Wirkungsweise der Anlage für die verschiedenen Betriebsweisen zu erhöhen.

In der obigen Beschreibung sind die in den Steuerschiebern, den hydraulischen Hilfsmotoren, den hydraulischen Daumen entstehenden hydraulischen Verstellverzögerungen und die in den elektrischen Teilen der Anlage entstehenden elektrischen Verzögerungen, abgesehen von der bewußt gewählten Verzögerungszeit der Zeitrelais, nicht berücksichtigt, d.h. es ist angenommen, daß mit dem Durchgang des Schaltarmes 53 durch die Mittellage bezüglich der Kontaktsegmente 51 und 52 und mit dem Ansprechen der Zeitrelais 54 und 55 die durch diese Schaltmittel herbeizuführenden Vorgänge ohne Verzögerung eintreten. Um die unvermeidlichen elektrischen, hydraulischen und sonstigen Verzögerungen zu berücksichtigen, braucht lediglich der Punkt, in dem der Kontaktarm 53 durch die Mittellage bezüglich der beiden Kontaktsegmente 51 und 52 geht, etwas vorverlegt zu werden, z. B. durch entsprechende Einstellung der Drossel 8o_ft und/oder 72^ des Steuergerätes nach Fig. 3.

Endlich sei noch erwähnt, daß die Ausgleichung der Wirkung einer Schräglage auf den Steuervorgang auch dadurch erfolgen könnte, daß in Abhängigkeit von einer auftretenden Schräglage die Zeiten Z bis A für die beiden Zeitrelais 54 und 55 verschieden eingestellt werden.

Claims (8)

1. Patentansprüche:
   i. Einrichtung zum Dämpfen von Schiffsschwingungen mittels einer Tankanlage, deren Flüssigkeitsbewegung durch die Schiffsschwingung hervorgerufen und durch eine zweiseitig wirkende Abschließvorrichtung gesteuert wird, die während der einzelnen Periode bei Erreichen der größten Flüssigkeitsstandsdifferenz geschlossen und beim Durchgang des Schiffes durch seine Mittellage oder etwas später wieder geöffnet wird, nach Patent 630637, gekennzeichnet durch die Anwendung von Mitteln zur selbsttätigen Begrenzung der Flüssigkeitsbewegung, unabhängig von dem Totpunkt der natürlichen Tankflüssigkeitsbewegung, in der Weise, daß die Abschließvorrichtung bezüglich des Schließ Vorganges in Regelabhängigkeit von einem Schlingerwinkelmesser bzw. Stampfwinkelmesser und damit der Schließzeitpunkt in eine bestimmte, unmittelbare Phasenbeziehung zu der zu dämpfenden Schiffsschwingung gebracht ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Geben eines der beiden Kommandos (Schließen und öffnen der Abschließvorrichtung) ein Zeitrelais dient, das jeweils beim Geben (durch 51, 52, 53) des anderen der beiden Kommandos eingeschaltet wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die positiven und negativen Halbperioden der zu dämpfenden Schiffsschwingung je eine Schaltvorrichtung (51, 53 und 52, 53) zum Geben des einen der beiden Kommandos (Schließen und Öffnen) vorgesehen ist und daß jeder dieser Schaltvorrichtungen je ein Zeitrelais (54, 55) zum Geben des anderen der beiden Kommandos zugeordnet ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem einzelnen Zeitrelais (54, 55) gesteuerte Kommandokreis (über 56) auch über die Schaltvorrichtung (51, 53 und 52, 53), die das andere der beiden Kommandos gibt, geführt ist.
5. 5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zusätzlich ein Aktivierungsantrieb vorgesehen ist in Verbindung mit Schaltmitteln zum wahlweisen Zu- oder Abschalten dieses Aktivierungsantriebes, während die Mittel zur Betätigung der Abschließvorrichtung (7) so ausgebildet sind, daß sie unverändert weiterarbeiten, gleichgültig ob der Aktivierungsantrieb zu- oder abgeschaltet ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte Steuerschieber (41, 101) für die Ab- >chließvorrichtung (7) und für das Organ (93) zur Umkehrung der Förderrichtung des Aktivierungsantriebes vorgesehen sind und daß diese so an das vorzugsweise gemeinsame Steuergerät angeschlossen sind, daß das Schließkommando nur den ersteren Steuerschieber beeinflußt, während das folgende, etwa beim Durchgang des Schift'es durch seine Mittellage oder etwas später gegebene Kommando beide Steuerschieber beeinflußt.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (101) für das Organ (93) zur Umkehrung der Förderrichtung des Förderantriebes lediglich unter dem Steuereinfluß der von den Zeitrelais (54, 55) gegebenen Kommandos steht.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Zeitrelais hinsichtlich ihrer Verzögerungszeit (oder Ablaufzeit) einstellbar sind. vorzugs\veise selbsttätig in Regelabhängigkeit von einem Periodenmeßgerät für die zu dämpfende Schiffsschwingung.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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