DE668786C - Einrichtung zur Pruefung von Stabilisierungsanlagen auf Schiffen bei Hafenschlingerversuchen - Google Patents

Description

Um Schiffsstabilisierungsanlagen, insbesondere SchlingerdämpfungsarJagen, nach erfolgtem Einbau auf die richtige Arbeitsweise zu prüfen und einzustellen, ist es notwendig, Schlingerbewegungen des Schiffes hervorzurufen und hierbei die Wirkung der einzustellenden Schliingerdämpfungsanlage messend zu verfolgen. Ein für diese Zwecke geeigneter Seegang ist erfahrungsgemäß selten aufzufinden. Infolgedessen mußten bisher für den genannten Zweck sehr kostspielige und häufig ergebnislose Fahrten durchgeführt werden. Man hat auch bereits solche Untersuchungen im Hafen ausgeführt, indem die erforderlichen Schlingermomente durch hin und her laufende Mannschaften erzeugt wurden. Diese Art der Schlingererzeugung ist jedoch wenig zuverlässig und außerdem wegen der aufzuwendenden Arbeitslöhne sehr kostspielig.

Gegenstand der Erfindung ist eine durch Maschinenkraft betriebene Schlingereinrichtung, die es gestattet, die Prüfung von Stabilisierungsanlagen auf Schiffen im Hafen vorzunehmen. Es ist zwar bereits bekannt, die Schlingerbewegungen eines Schiffes und den Einfluß von Stabilisierungseinrichtungen im Modellversuch zu untersuchen. Als Modell dient ein pendelartiger Körper, der mit dem zu untersuchenden Schiff äußerlich keine Ähnlichkeit hat, sondern nur in gleicher Weise schwingt. Die Schlingerbewegungen werden durch einen von einem Taktgeber gesteuerten Motor hervorgerufen. Die Aufgabe der Erfindung kann mit solchen Modellversuchen nicht gelöst werden. Einmal werden die Viskosdtätsverhältnisse zwischen Schiffshaut und Wasser nicht richtig wiedergegeben. Außerdem wird wegen der abweichenden Form des Schiffsmodelles nur eine angenäherte Nachbildung der Schwingungsverhältnisse erreicht, während bei Hafenversuchen auf dem Schiff die im praktischen Betrieb tatsächlich vorhandenen Verhältnisse nachgebildet werden. Die bei Modellversuchen übliche Schlingererzeugung durch einen von einem Taktgeber gesteuerten Motor wird zwar auch bei der Erfindung angewendet, jedoch in der Weise, daß zur Übertragung der Momente auf das

Schiff ein an diesem angreifendes Sail dient, wobei die auf den Seilantrieb auszuübende Gegenkraft ihren Stützpunkt außerhalb des. Schiffes hat. Durch diese neuartige Formed* Antriebes ergibt sich der weitere Vorteiljfe, unmittelbar die durch den Seilantrieb ,zu übertragenden Schlingermomente mit großer*' Genauigkeit bei angestellter und abgestellter Stabilisierungsanlage gemessen werden können und aus dem Unterschied der Momente leicht das Maximum der Dämpfungswirkung feststellbar ist. Die erfindungsgemäße Schlingereinrichtung kann nach Belieben in Betrieb gesetzt werden und gestattet, auf das Schiff -t5 Schlingermomente zu übertragen, die den von einem bestimmten Seegang übertragenen Schlingermomenten entsprechen. Die auf das Schiff von außen ausgeübten Schlingermomente sowie die von der zu prüfenden und einzustellenden Schlingerdämpfungsanlage ausgeübten Gegenmomente können leicht gemessen werden, ferner die Phase der Wasserbewegung kontrolliert und somit die günstigste Einstellung der Schlingerdämpfungsanlage, insbesondere der Umschaltzeitpunkt für die Bewegung der Dämpfungsmassen, ermittelt werden. Die neue Einrichtung läßt sich des wei-, teren leicht so ausbilden, daß nach Bedarf die Periode der auf das Schiff ausgeübten Schlingermomente geändert werden kann, so daß sich in weitgehendem Maße Seegangs Verhältnisse der verschiedensten Art nachbilden lassen. Bereits vor Ausreise des Schiffes kann also die Stabilisierungsanlage auf günstigste Wirkungsweise eingestellt und das Bedienungspersonal mit der richtigen Handhabung unter den verschiedensten Betriebsverhältnissen vertraut gemacht werden.

Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele.

Es zeigt

Fig. ι eine Seitenansicht,

Fig. 2 eine Draufsicht und

Fig. 3 und 4 je eine Einzelheit des ersten Ausführungsbeispieles,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines zweiten, Fig. 6 eine Seitenansicht eines dritten und

Fig. 7 eine Seitenansicht eines vierten Äusführungsbeispieles, ■ ■ '

Fig. 8 ein Ausführungsfeeispiel des Antriebes,

Fig. 9 eina Draufsicht,

Fig. 10 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles für den Antrieb. In Fig. I und 2 ist das mit der Schlingereinrichtung aufzuschlingernde Schiff 1 mit Hilfe von am Bug und Heck in der Wasserlinie angreifenden Stahltrossen 2, 3, 4 und 5 zwischen der Kaimauer 6 und Pfahlgruppen 7 und 8 so festgelegt, daß es zwar um seine Längsachse Schlingerbewegungeri ausführen

kann, aber an wesentlichen Bewegungen in der Längsrichtung und Querrichtung gehindert ist. Zu diesem Zwecke sind, wie schon gesagt, ;_;die Stahltrossen 2 bis 5 so gelegt, daß sie etwa 4fa der Wasserlinie liegen. Sind Haken o. dgl. t'ßn. der Schiffswand zum Angreifen der Stahltrossen 2 bis 5 nicht vorhanden, so kann man auch so vorgehen, daß an zwei Stellen um den Schiffskörper Taue geschlungen und an diesen die Trossen befestigt werden. Zum Übertragen der Schlingermomente dient ein endloses Seil 9, das einerseits über ein an Land aufgestelltes Spill 10 und anderseits über eine an einem Pfahl oder einer Pfahlgruppe 11 befestigte Umlenkrolle 12 geführt ist und an irgendeinem geeigneten Teil der Aufbauten des Schiffes angreift bzw. mittels eines Schlosses befestigt ist. In das Seil sind zwei starke Druckfedern 13 und 14 eingeschaltet. Um eine Durchbiegung des Seiles infolge des Gewichtes der beiden Druckfedern 13 und 14 zu verhindern, ist eine besondere Führung vorgesehen. Sie besteht aus einem auf Schwimmern I5_O ruhenden Gestell 15, das mit Hilfe von zwei einerseits an ihm und andererseits an der Kaimauer gelenkig angreifenden Stangen 16 festgelegt ist und Rollen 17 (vgl. auch Fiig. 4) zur Führung der Druckfedern 13 und 14 enthält. Die Druckfedern können unter sich gleich sein.

Fig. 4 veranschaulicht eine dieser Druckfedern. Sie besteht aus einem Zylinder 13,, mit daran befestigtem Haken 13^ und einer relativ zum Zylinder beweglichen und sich in ihm mit Hilfe 'eines Kolbens i^_c führenden Stange I3_d und einer zwischen dem einen Zylinderdeckel und dem Kolben untergebrachten Druckfeder 13g. Mit der Stange 13 _d ist ein Haken 13/ verbunden.

Die an der Pfahlgruppe 11 befestigte Umlenkrolle ist in Fig. 3 veranschaulicht. Die Lagergabel ist über ein Spannschloß 12« mit einem Haken I2₆ verbunden. Mit Hilfe des Spannschlosses kann das Seil 9 angespannt werden. In der Hauptsache erfolgt aber die Anspannung des Seiles 9 mit Hilfe der Druckfedern 13 und 14, indem sie vorgespannt werden. Zu diesem Zweck wird das gesamte Seiig am besten aus zwei Stücken gebildet, von n° denen das eine von der Druckfeder 13 über die Umlenkrolle 12, das Schiff 1 zur Druckfeder 14 verläuft und das andere von der Druckfeder 13 über das Spill 10 zur Druckfeder 14. Das Vorspannen der Druckfedern ¹¹S 13 und 14 läßt sich leicht in der Weise durchführen, daß das Seil 9 z. B. zunächst so aufgelegt wird, daß es von der Druckfeder 14 über das Schiff, die Rolle 12 und die Druckfeder 13 und das Spill 10 verläuft, während es an dem in diesem Zug folgenden Haken der Druckfeder 14 noch nicht eingehängt ist.

Durch Drehen des Spills im Uhrzeigersinne (mit Bezug auf Fig. i) kann dann die Feder 13 so stark gespannt werden, daß sich das entsprechend kurz gehaltene Seil nunmehr an der Druckfeder 14 anhängen läßt. Beim Zurückgehen des Spills bis in die Nullage des Seiles 9 sind dann beide Federn 13 und 14 gespannt.

Mit dem Spill 10 ist ein Antrieb gekuppelt, der bei Einschaltung das Spill 10 in dem eingestellten Takte periodisch auf Links- und Rechtslauf antreibt. Durch dieses periodische Hinundherdrehen des Spills werden die Federn 13 und 14 wechselweise gespannt und ent- !5 spannt mit der Folge, daß das Schiff allmählich in Schlingerbewegungen bestimmter Periodenzahl versetzt wird. Durch Änderung des Umschalttaktes am Spill 10 und durch Änderung der Antriebsgeschwindigkeit kann das auf das Schiff ausgeübte Moment und dessen Periode gewünschtenfalls in weiten Grenzen geändert werden.

Zwei Ausführungsbeispiele für die Antriebe sind unten noch an Hand der Fig. 8, 9 und 10 erläutert.

Neben der Führung 15,16,17 können, soweit erforderlich, noch weitere Führungen für das Seil 9 vorgesehen werden. Ist die Führung im wesentlichen nur erforderlich mit Rücksicht auf das Gewicht der Druckfedern 13. und 14, so kann, wie in Fig. S und 6 gezeigt, durch eine andere Anordnung der Druckfedern eine Führung entbehrlich gemacht werden.

Hierzu sind bei der Ausführung nach Fig. 5 die Druckfedern 13 und 14 in den an dem Schiff angreifenden Teil des Seiles 9 gelegt, d.h. das Seil9 kann in diesem Falle aus einem einzigen Stück bestehen, das einerseits an dem äußeren Haken der Druckfeder 13 und andererseits an dem äußeren Haken der Druckfeder 14 angreift, während die nach innen liegenden Haken dieser beiden Druckfedern 13 und 14 an einem geeigneten Teil des Schiffes 1 angreifen. Im übrigen kann die Ausführung mit der erstbeschriebenen übereinstimmen.

Die Ausführung nach Fig. 6 stimmt im wesentlichen mit der nach Fig. 5 überein, jedoch sind die beiden Druckfedern 13 und 14 zu einer Einheit 20 zusammengefaßt, die in Fig. 6a in Einzeldarstellung veranschaulicht ist. In. einem Zylinder 20_a ist mit Hilfe eines Kolbens 2O₆ die Stange 2O_C geführt. Zwischen dem Kolben 2O₆ und den Zylinderdeckeln sind zwei vorgespannte Druckfedern 20,; und 20_t» untergebracht. Die Stange 20_c trägt an ihren Enden je einen Haken, an denen, wie Fig. 6 zeigt, die Enden des Seiles 9 angreifen. Der Zylinder 20« ist gelenkig am Schiff gehaltert. Auch diese Ausführung kann im übrigen mit der erstbeschriebenen übereinstimmen.

Fig. 7 zeigt eine i\usführung, bei der das Schiff in seiner Längs- und Querrichtung nicht festgelegt zu werden braucht und bei der die Schlingereinrichtung sich auf dem Schiff selbst befindet. Als wesentliche Teile enthält diese Einrichtung zwei relativ große Schwimmerkästen 30 und 31, die an den Enden eines Seiles 32 aufgehängt sind. Das Seil 32 ist über ein auf das Schiff aufgestelltes Spill 33 und über zwei an Auslegern des Schiffes angeordnete Rollen 34 und 35 geführt. Der Antrieb des Spills 33 ist wieder so ausgebildet, daß er im Betrieb das Spill 33 in einem bestimmten, vorzugsweise einstellbaren Takte hin und her bewegt. In der Nullstellung der Anlage befinden sich die Kästen 30 und 31 oberhalb ihrer Schwimmlage, und zwar in solchem Maße, daß sie bei der größten Amplitude der Einrichtung allenfalls gerade bis zu ihrer Schwimmlage untertauchen. Es ist leicht einzusehen, daß mit Hilfe dieser Einrichtung sich auf das Schiff Schlingermomente ausüben lassen.

Der Antrieb für das Spill der verschiedenen Ausführungsbeispiele kann, wie in Fig. 8 dargestelltes Leonardsatz ausgebildet werden. 40 ist der mit dem Spill zu kuppelnde Antriebsmotor und 41 der zugehörige Leonard-Generator. Dieser wird von dem Motor 42 mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben. Zur Umsteuerung des Motors 40 in einem bestimmten Takte dient ein kleiner Hilfsmotor 43, dessen Geschwindigkeit mit Hilfe der Regelvorrichtung 44 genau innerhalb der gewünsch- S5 ten Grenzen einstellbar ist. Die Geschwindigkeit oder auch die Periodenzahl der mit Hilfe der Gesamteinrichtung auf das Schiff ausgeübten Schlingermomente kann an der dem Bedienungsorgan 440 der Regelvorrichtung zugeordneten Skala 44& abgelesen werden. Der Motor 43 treibt über eine Kurbelschleife 45 den mit Hilfe einer Geradführung 46 geradegeführten Kontakt 47 an, der über einen Widerstand 4S schleift. Über den Widerstand 48 und den mit ihm zusammenarbeitenden Kontakt 47 ist die Erregerwicklung des Leonard-Generators 41 in Differentialschaltung an die Stromquelle 49 gelegt. In der Mittelstellung des Kontaktes 47 bezüglich des Widerstandes 48 ist die Klemmenspannung des Generators 41 gleich Null. Bei der Auslenkung des Kontaktes 47 aus der genannten Nullstellung im einen oder anderen Sinne besitzt der Generator 41 eine positive oder negative Klemmenspannung, die um so größer ist, je größer die Auslenkung des Kontaktes 47 aus der Mittelstellung ist. Die Amplitude der Auslenkung des Kontaktes 47 kann durch Verstellung des Gelenkes 45_a der Kurbelschleife 45 geändert werden. Zu diesem Zweck wird zweckmäßig der Gelenkzapfen des Gelenkes 45_a an einem

mit Hilfe einer Gewindespindel längs des Kurbelarmes 45₆ verstellbaren Stein gebildet. Durch einen nicht dargestellten Hauptschalter kann dieGesamtanlage ein- und ausgeschaltet werden. Bei Betrieb läuft der Kurbelarm 45 ₆ mit konstanter, durch die Einstellung der Regelvorrichtung 44 bestimmter Geschwindigkeit um und verschiebt demgemäß den Kontakt 47 längs des Widerstandes 48 in einem bestimmten Takt. Entsprechend wird der Generator 4I im gleichen Takt umgeschaltet, und es treibt der Motor 40 das Spill 10 (Fig. 1 bis 6) bzw. 33 (Fig. 7) im entsprechendem Takte wechselweise in Rechts- und Linkslauf an. Fig. 9 und 10 veranschaulichen eine Ausführung, bei der der Antrieb zugleich federnd wirkt, so daß gesonderte Federn, wie die Federn 13 und 14, in dem Zuge des Seiles 9 fortfallen können. Der Antrieb nach Fig. 9 und 10 enthält zwei Kolbentriebe 50 und 51, deren Zylinder über die Druckleitung 52 und die Säugleitung 53 an den Druckstutzen 54 bzw. Saugstutzen 55 einer Luftpumpe 56angeschlossen sind. Die mit den Kolbenstangen der KoI-bentriebe 50 und 51 verbundenen Kreuzköpfe tragen Haken oder ösen, an denen die beiden Enden des Seiles 9 angreifen. Die Verbindungen der Leitungen 52 und 53 mit den Kolbentrieben 50 und 51 werden durch Ventile 57, 58, 59 und 60 überwacht. Die Ventile werden wiederum mit Hilfe von Nockenscheiben 6i, 62, 63, 64, die auf einer gemeinsamen Steuerwelle 65 sitzen, betätigt. Die Steuerwelle 65 ist mit einem Hilfsmotor 66 gekuppelt. Dieser Motor entspricht dem Motor 43 der Ausführung nach Fig. 8, und er ist demgemäß in seiner Drehzahl innerhalb eines bestimmten Bereiches genau regelbar. Mit Hilfe der Teile 61 bis 66 werden die Ventile 57 bis 60 so gesteuert, daß wechselweise der eine Zylinder an den Saugstutzen und der andere Zylinder an den Druckstutzen und umgekehrt angeschlossen werden. Der Takt dieser Umschaltung bestimmt den Takt der über das Seil 9 auf das Schiff übertragenen Schlingermomente.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß es sich bei beiden Hilfsantrieben 43 und 66 um Taktgeber handelt, d. h. um Einrichtungen, mit deren Hilfe der Takt der Schlingermomente, die auf das Schiff ausgeübt werden, und somit die Periode der Aufschlingermomente bestimmt wird. Naturgemäß ,können die Hilfsmotoren 43 und 66 dann durch andere Taktgeber ersetzt werden. Des weiteren können diese Taktgeber auch in der Weise benutzt werden, daß -sie auf ein mechanisches Umschaltgetriebe arbeiten, das bei-' spielsweise zwischen dem in diesem Falle dauernd in gleicher Richtung laufenden Antrieb und dem Spill eingeschaltet ist.

Die beschriebene Einrichtung kann außer zum Aufschlingern des Schiffes auch sinngemäß benutzt werden, um das Schiff in Stampfbewegungen zu versetzen. Auch diese An- wendung gehört zum Gegenstand des Patents.

An Stelle des Spills mit Leonardbetrieb könnten auch Antriebe ähnlich wie bei Hobelmaschinen die hin und her gehende Bewegung des dann nicht mehr endlosen Seiles bewirken. Vielmehr wären dann die Enden des Seiles an den beiden gegenläufig arbeitenden Hobelmaschinentischantrieben zu befestigen (vgl. auch Fig. 9 und 10).

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Prüfung von Stabilisierungsanlagen auf Schiffen bei Hafenschlingerversuchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Schlingermomente ein durch einen Taktgeber gesteuerter motorischer Antrieb und zur Übertragung der Momente auf das Schiff ein an diesem angreifendes Seil dient, wobei die auf den Seilantrieb auszuübende Gegenkraft ihren Stützpunkt außerhalb des Schiffes hat.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung eines elektrischen Leonard-Antriebes, bei dem der Erregerkreis des Leonard-Generators unter dem Steuereinfluß des Taktgebers steht (Fig. 8).

; 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber ein vorzugsweise in seiner Drehzahl regelbarer Hilfsmotor ist, der z. B. über eine Kurbelschleife auf das Bedienungsglied der Regelvorrichtung im Erregerkreis des joo Leonard-Generators arbeitet (Fig. 8).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch einen Taktgeber gesteuerte Antrieb an Land aufgestellt ist und das am Schiff angreifende Seil über eine — vom Aufstellungsort des Antriebes aus gesehen, hinter dem Schiff befindliche — z.B. an einer Pfahlgruppe gehalterte Umlenkrolle geführt ist.

5i Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem am Schiff angreifenden Seil vor und hinter dem Angriffspunkt am Schiff je eine —- vorzugsweise vorgespannte — Feder (13,14) eingeschaltet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Federn in unmittelbarer Nähe des Angriffspunktes des Seiles am Schiff untergebracht sind (Fig. 5) und vorzugsweise (Fig. 6) zu einer Einheit zusammengefaßt sind.

γ. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein pneumatischer Doppelkolbenantrieb ist und zugleich die im Übertragungsseil vorgesehenen Federn bildet (Fig. 9 und 10).

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb auf dem aufzuschlingernden Schiff aufgestellt ist und das über den Antrieb bzw. ein mit diesem gekuppeltes Spill gelegte Seil an seinen Enden Schwimmkasten trägt, die in der Nullstellung des Schiffes sich vorzugsweise l"; oberhalb der Schwimmlage befinden (Fig.7) ·

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen