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Tankstabilisierungsanlage Zusatz zum Patent 639140 Das Hauptpatent
betrifft eine Anlage zum Dämpfen der Schlinger- oder Stampfbewegungen von Schiffen
durch die Bewegung von Wassermassen in Tanks, die unmittelbar mit dem Seewasser
in Verbindung stehen und deren Öffnungen so angeordnet oder mit Schöpf- bzw. Saugorganen
versehen sind, daß das Füllen und Leeren der Tanks durch die Strömungsenergie des
an den Tanköffnungen vorbeigleitenden Seewassers bewirkt wird. Um die Wirkung der
gesteuerten Schöpfkörper auf die Wassermassen des Tanks genauer zu beeinflussen,
ist im Hauptpatent bereits vorgeschlagen, in den Luftaustrittsöitnungen der Tanks
bzw. in einer Verbindungsluftleitung der Tanklufträume eine Abschließvorrichtung
einzubauen, welche im Takte mit den Schöpfkörpern geschaltet wird und den Lufteinlaß
und -auslaß derart steuert, daß die durch die Schöpfkörper erzielte Wasserbewegung
unterstützt wird.
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Es sind ferner Schlingerdämpfungsanlagen bekannt, bei denen die die
Schiffsschwingungen dämpfende Bewegung der Tankflüssigkeit relativ zum Schiff lediglich
durch die Schlingerbewegung selbst hervorgerufen wird. Die ideale Lösung einer solchen
nichtaktivierten Dämpfungsanlage würde darin bestehen, daß die Tankflüssigkeit jeweils
in dem Augenblick der Umkehr der Schlingerbewegung plötzlich von der hochliegenden
Bordseite zur tiefer gelegenen Seite verschoben wird, so daß, wenn die Schlingerbewegung
etwa sinusförmig verläuft, die Kurve der
Tankwasserbewegung aus
abwechselnd oberhalb und unterhalb der Nullinie befindlichen Rechtecken gleicher
Größe besteht. Praktisch läßt sich diese ideale Kurve für die Wasserverschiebung
wegen der Massenträgheit nichterreichen, und die im Bereich des möglichem liegenden
Verwirklichungen dieses Prinzips sind wegen der vielen Nachteile, die in Kauf genommen
werden müssen, nicht empfehlenswert. Im deutschen Patent 63o 637 ist gezeigt, wie
man auf einfache Weise eine wenigstens angenähert so wirkungsvolle Dämpfung wie
in jenem idealen Falle der Rechteckkurve erzielen kann, -wenn bei derartigen Anlagen
die Tanks mit einer im Takte der zu dämpfenden Schiffsschwingungen steuerbaren,
nach Erreichen der größten Wasserstandsdifferenz abschließbaren Absehließvorrichtung
versehen sind, die im Augenblick des Durchganges des Schiffes durch seine Mittellage
oder etwas später geöffnet wird.
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Die Erfindung hat eine nach dem Hauptpatent ausgeführte Tankstabilisierüngsanlage
mit der nach Patent 63o637 bekannten Steuerung der Tankwasserbewegung durch eine
Absperrvorrichtung zur Voraussetzung und besteht darin, daß die nach Erreichen des
größten bzw. kleinsten Wasserstandes absperrbare und im Zeitpunkt des Durchganges
des Schiffes durch seine Mittellage freizugebende Absperrvorrichtung bezüglich des
Schließvorganges in Regelabhängigkeit von einem Schlinger- oder Stampfwinkelmesser
und damit der Schließzeitpunkt in eine bestimmte Phasenbeziehung zu der zu dämpfenden
Schiffsschwingung -gebracht ist. . Diese Steuerungsart ist im deutschen Patent 666374
bereits fürnichtaktivierte Tankstabilisierungsanlagen vorgeschlagen worden. Neu
ist jedoch die Anwendung für Tankstabilisierungsanlagen mit Aktivierung durch die
Relativbewegung zwischen Schiff und Seewasser.
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Erfolgt das Schließen der z. B. als Rückschlagklappe ausgebildeten
Absperrvorrichtung in Abhängigkeit von der Tankwasserbewegung; so ist damit der
Schließzeitpunkt durch den keineswegs idealen und oft sehr unregelmäßig vor sich
gehenden Strömungsvorgang, ferner durch störende Resonanz-und Oberschwingungen nicht
eindeutig festgelegt. Die Tankwasserbewegung wird dadurch fehlerhaft und unregelmäßig,
der für die Dämpfungswirküng günstigste Bewegungsvorgang wird in der Regel nicht
erreicht; es treten leicht unerwünschte Phasenverschiebungen zwischen Tänkwasserbewegung
und Schiffsschwingung auf. Diese Nachteile werden beseitigt, wenn gemäß der Erfindung
nicht nur das Öffnen, sondern auch das Schließen der Absperrvorrichtung zwangläufig
in Abhängigkeit von der Schiffsschwingung erfolgt.
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Dieser Erfindungsgedanke kann auf verschiedene Weise .verwirklicht
werden. Die nächstliegende Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß, wie
bereits im Hauptpatent vorgeschlagen wurde, in den Luftaustrittsöffnungen der Tanks
bzw. in einer Verbindungsluftleitung der Tanklufträume eine Abschließvörrichtung
vorgesehen und diese in der angegebenen Weise gesteuert wird. Eine einfachere Lösung
erhält mang wenn man auf eine besondere Absperrvorrichtung verzichtet, vielmehr
die Schöpfflügel für die Wasserförderung in den Tanks so ausbildet; daß sie in ihrer
Mittelstellung die Tanköffnungen völlig abschließen und sie alsdann unter entsprechender
Ausbildung des Steuervorganges als Abschließvorrichtung gemäß der Erfindung mitbenutzt
werden. Schließlich kann man sowohl eine Luftabsperrvorrichtung vorsehen wie auch
gleichzeitig die Schöpfflügel als erfindungsgemäßes Absperrorgan benutzen.
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Die genauere Wirkungsweise und weitere Einzelheiten der Erfindung
sollen an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden.
Es zeigen Fig. i bis 3 ein erstes; Fig. q. und 5 ein zweites, Fig.6 und 7 ein drittes
Ausführungsbeispiel.
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Fig. 8 zeigt ein Diagramm der Schiffs- und Tankwasserbewegungen. Die
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Schlingerdämpfungsanlagen mit zwei an den
beiden Bordseiten befindlichen Tanks oder Tankgruppen. Die Erfindung ist aber ebenso
gut anwendbar für Stampfdämpfungsanlagen, die gegebenenfalls mit einem einzigen
Tank im Bug oder Heck des Schiften ausgerüstet werden können.
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Fig. i zeigt den Querschnitt eines Schiffes mit den beiden Schlingertanks
t und 2, die einerseits mittels der Rohrstutzen 5 und 6 mit der Außenluft in Verbindung
stehen, andererseits durch unten befindliche Öffnungen in der Bordwand mit der See
verbunden sind. In diesen Öffnungen befinden sich die Schöpfkörper 3 und 4., die
derart ausgebildet sind, daß sie je nach ihrer Stellung das vorbeiströmende Seewasser
in die Tanks hineindrücken bzw. daß die Wasserströmung das Tankwasser durch die
Öffnung heraussaugt. Die Anordnung und Wirkungsweise der Schöpfkörper ist genauer
aus dem Grundriß der Fig. 2 ersichtlich. Wie man sieht, befinden sich in der Öffnung
des Tanks i drei schaufelförmig ausgebildete Schöpfkörper3; die in der i gezeichneten
Mittelstellung die Öffnung gegen das Seewasser dicht abschließen. Die Schöpfflügel
sind
mit Hebelarmen 7 versehen, die mit einer Steuerstange 8 gelenkig verbunden sind.
Die Steuerstange wird periodisch im Takte der zu dämpfenden Schiffsschwingungen
hin und her bewegt, wodurch die Schöpfflügel aus der gezeichneten Mittelstellung
heraus im einen oder anderen Sinne verdreht werden. Die Drehachse der Schöpfflügel
ist in der Bordwand festgelagert. Der Antrieb der Steuerstange 8 erfolgt durch einen
Servomotor 1b7. Bewegt sich der Kolben des Servomotors nach oben, so werden die
Schöpfflügel entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne verdreht. Wenn die durch den Pfeil
angegebene Richtung die Strömungsrichtung des Seewassers bedeutet, so wird die Wasserströmung
derartig abgelenkt, daß eine Druckwirkung entsteht und Seewasser in den Tank hineinbefördert
wird. Geht der Kolben des Servomotors nach unten, so haben die Schöpfflügel eine
derartige Stellung, daß die Wasserströmung eine Saugwirkung hervorruft und das Tankwasser
aus dem Tank heraussaugt.
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Schöpfkörper, die in der Mittelstellung die Tankräume gegen das Seewasser
dicht abschließen, sind nach dem Hauptpatent bekannt. Das Neue bei Benutzung solcher
Schöpfkörper als erfindungsgemäße Absperrvorrichtungen besteht darin, daß das Umschalten
der Schöpfkörper von Saugen auf Drücken oder umgekehrt nicht unmittelbar erfolgt,
sondern das diese beim Umschaltvorgang eine gewisse Zeit in der Schließstellung
verharren. Die Förderwirkung in der Einrichtung wird demnach schon vor dem Durchgange
des Schiffes durch seine Mittellage durch Verdrehen der Schöpfflügel in ihre Schließstellung
unterbrochen, und erst im Zeitpunkt des Durchganges des Schiffes durch seine Mittellage
oder etwas später wird auf die entgegengesetzte Förderrichtung umgeschaltet.
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An Hand der Diagramme der Fig. 8 sollen die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
.Anlagen und die sich dadurch ergebenden Vorteile näher erläutert werden. Die Kurve
a stellt den Verlauf der etwa sinusförmigen Schiffsscb-,vankung in Abhängigkeit
von der Zeit dar. Für die Wasserstandshöhe bzw. die Wasserstandsdifferenz der Tanks
ergibt sich etwa die Kurve b, wenn die Umschaltung der Schaufeln gemäß dem Hauptpatent
in dem Augenblicke geschieht, in welchem das Schiff durch seine Mittellage schwingt.
Die dritte Kurve e gibt die Tankwasserbewegung einer erfindungsgemäß ausgebildeten
T ankstabilisierungsanlage wieder. Gemäß der Kurve c wird die Anlage wie folgt betrieben:
Nach Erreichen der gerade günstigsten Wasserstandshöhe wird im Punkte Zi, dessen
Lage durch das Steuergerät der Anlage aus der Schlingerbewegung abgeleitet wird,
die Abschließv orrichtung geschlossen. Für den Fall, daß die Schöpfflügel gleichzeitig
als Abschließvorrichtung dienen, werden sie also im Punkte Z1 aus der Förderstellung
in die Mittelstellung gedreht und verharren hierin, bis die Kurve durch den Punkt
A1 geht. Während der der Strecke Z,-A, entsprechenden Zeit bleibt also die Wasserstandshöhe
im Tank, abgesehen von etwaigen Verlusten durch Undichtigkeit, ungeändert. ImPunkte
Al werden die Schöpfkörper in die Saugstellung umgeschaltet, so daß sie von nun
an Wasser aus dem Tank herausbefördern, bis im PunkteZ2 der tiefste Wasserstand
erreicht ist, worauf die Schöpfflügel wieder in die Schließstellung gefahren werden.
Bis zum Punkte A2 wird der tiefste Wasserstand aufrechterhalten; alsdann setzt wieder
die Förderwirkung der in die Druckstellung zu schaltenden Schöpfflügel ein, die
bis zum Punkte Z3 andauert. Damit ist eine Periode der Schiffsschwankung zu Ende,
und das Spiel wiederholt sich wie beschrieben. Die Punkte Z und A können mit Hilfe
eines Steuergerätes erfaßt werden, das aus einem Schlingerwinkelmesser und einem
mit diesem in Reihe geschalteten Phasenschieber besteht. Eine einfachere Ausführung
besteht darin, daß lediglich die Punkte Z mit Hilfe des Steuergerätes erfaßt und
die Reihe der Punkte A durch ein jeweils in den Punkten Z eingeschaltetes Zeitrelais
bestimmt wird. Steuergeräte, die für diesen Zweck geeignet sind, sind schon vorgeschlagen
(Patent 666 374.) und brauchen, da sie nicht den Gegenstand der Erfindung bilden,
hier nicht näher erläutert zu werden. Es wird lediglich weiter unten die Betätigung
der erfindungsgemäßen Abschließvorrichtungen durch dieses Steuergerät geschildert.
Dienen die Schöpfkörper nicht als erfindungsgemäße Absperrvorrichtungen, sondern
wird eine besondere Absperrvorrichtung, z. B. Luftabsperrvorrichtung, vorgesehen,
so ergeben sich dieselben Betriebsverhältnisse, wie eben an Hand der Kurve c geschildert.
Im Schließzustand unterbindet die Luftabsperrvorrichtung die Wasserbewegung in den
Tanks; es ist keine Förderwirkung der Schöpfflügel vorhanden. Benutzt man sowohl
die Schöpfkörper als Absperrvorrichtung und sieht außerdem noch eine zusätzliche
Luftabsperrvorrichtung vor, so werden diese so geschaltet, daß sie sich in ihrer
Wirkungsweise gegenseitig unterstützen.
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Der Vorteil der neuen Betriebsweise von Anlagen nach dem Hauptpatent
gemäß Kurve c wird ohne weiteres ersichtlich, wenn man diese Kurve mit der Kurve
b vergleicht. Bei gleichen maximalen Wasserstandshöhen
sind die
von der Abszissenachse und dem Kurvenzug eingeschlossenen Flächen im Falle der Kurve
c wesentlich größer, was einer größeren Dämpfungsarbeit entspricht. Es ist nicht
möglich; wie es vielleicht den Anschein haben könnte, den Kurvenverlauf c ohne zusätzliche
Abschließvorrichtung oder ohne gleichzeitige Benutzung der Schöpfflügel als Abschließvorrichtung
zu erhalten, wenn die Schöpfflügel in den Punkten Z in der Förderstellung verharren.
Infolge der dynamischen Wirkung der einströmenden bzw. ausströmenden Wassermassen
kann die Wasserstandshöhe alsdann nur ganz kurzzeitig ein Maximum oder Minimum sein,
und ferner ist zu bedenken, daß sich der statische Druck infolge der wechselnden
Höhenlage des Tanks relativ zur Meeresoberfläche ändert, so daß sich dadurch auch
schwankende und ungeregelte Verhältnisse ergeben. Will man wirklich ein Maximum
öder Minimum des Wasserstandes auf längere Zeit aufrechterhalten, so sind die erfindungsgemäßen
Abschließvorrichtungen erforderlich.
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Es soll nun die Umschaltung der gleichzeitig als erfindungsgemäße
Abschließvorrichtungen dienenden Schöpfkörper für das erste Ausführungsbeispiel,
bei dem also die Schöpfflügel als Absperrorgane mitbenutzt werden und keine weiteren
Absperrorgane vorgesehen sind, an Hand der Fig. i und 2 beschrieben werden. Der
hydraulische Servomotor M (Fig. 2), der die Umsteuerung der Schöpfflügel bewirkt,
besteht aus dem Zylinder 24, dem darin verschiebbaren Kolben 25 und der Kolbenstange26.
Als Treibmittel wird zweckmäßig Öl verwendet, das dem Servomotor M von einer nicht
dargestellten Öldruckpumpe über den Steuerschieber S zugeführt wird. Der Steuerschieber
setzt sich zusammen aus dem Zylinder 27 und dem Doppelkolben 28 mit der Kolbenstange
29. Die von der Ölpumpe kommende Zuleitung für das Drucköl ist mit 3o bezeichnet,
während 31 die Ölabflußleitung ist, die in einen Olsammelbehälter führt, der zweckmäßig
an die Saugseite der Ölpumpe angeschlossen ist. Steuerschieber und Servomotor sind
durch die beiden Kanäle 33 und 3.1- miteinander i erbunden. Die beiden Kolbenstangen
26 und 29 sind mit dem Hebel 32 gelenkig verbunden, der damit als Rückführung
dient.
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Die Einstellung des Steuerschiebers erfolgt durch ein sogenanntes
Zahnstangendifferential, das aus den beiden Zahnstangen i g und 2o und dem Ritzel
23, das mit beiden Zahnstangen gleichzeitig kämmt, besteht. An den Hebel 3:2
ist die Stange 2311 angelenkt, die mit ihrem anderen Ende am Ritzes 23 angreift;
so daß also der Kolben des Steuer-Schiebers S entsprechend den Stellungen des Ritzels
23 verschoben wird. Die dargestellte Mittellage der Zahnstangen entspricht der Schließstellung
der Schöpfflügel. Die Felern 21 bzw: 22 sind bestrebt, die Zahnstangen nach unten
bzw. nach open zu verschieben, werden daran jedoch gehindert durch die Elektromagnete
17 und 18, deren zugehörige Anker durch die den Federn entgegengesetzten Enden der
Zahnstangen gebildet werden. Wird die Erregung des Magneten 17 unterbrochen, so
zieht die Feder 21 die Zahnstange 1g nach unten; das Ritzel 23 wird mitgenommen
und verstellt über das Gestänge 23a und 32 den Steuerschieber derart, daß Drucköl
von unten in den Zylinder des Servomotors tW eintreten kann und den Kolben 25 nach
oben treibt. Das Öl aus der oberen Hälfte des Zylinders 2¢ fließt durch den Kanal
33 und die Leitung 31 ab. Die mit der Kolbenstange26 gekuppelte Steuerstange8 bringt
die Schöpfflügel in die Druckstellung. Ist die Förderung beendigt, so wird er Magnet
17 wieder erregt und zieht die Zahnstange 1g nach oben, wodurch in leicht ersichtlicher
Weise die Schöpfflügel wieder in ihre Schließstellung gefahren werden. Das Umschalten
der Schöpfflügel auf Saugen erfolgt in entsprechender Weise durch Abfallen des Magneten
18; wodurch die Zahnstange 20 und damit auch der Kolben 28 des Steuerschiebers S
nach oben gezogen wird.
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Das Schaltschema für die Magnete 17 und 18 ist in Fig. 3 dargestellt.
Auf der Scheibeg sind zwei Kontaktsegmente to und 1i angeordnet. Mit diesen arbeitet
ein drehbeweglicher Schaltarm 12 zusammen. Die Teile g bis 12. gehören zu dem obenerwähnten
Steuergerät, das so eingestellt wird, daß der Schaltarm 12 sich gemäß der zu dämpfenden
Schiffsschwingung, also gemäß der Kurve a (Fig.8) relativ zu den beiden Kontaktsegmenten
1o und 1i bewegt und jeweils in den mit Z bezeichneten Punkten der Kurve c durch
die Mittelstellung bezüglich der beiden Kontaktsegmente geht. Zu jedem Kontaktsegment
to bzw. 1i gehört ein Zeitrelais 13 bzw. 14. Beide Zeitrelais sind einerseits mit
den Kontaktsegmenten 1o und 1i und andererseits mit dem Minuspol einer Stromquelle
verbunden, deren Pluspol an den Schaltarm 12 angeschlossen ist. Die an den Zeitrelais
vorgesehenen Ruhekontakte 15 bzw. 16 sind mit der einen Kontaktfeder an den Pluspol
der Stromquelle gelegt, während die zweite Kontaktfeder über die Magnete
17 bzw. 18 mit dem Minuspol der Stromquelle verbunden ist. Die Magnete 17 und ,i8
sind mit den in Fig. 2 dargestellten Magneten 17 und 18 identisch.
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Zur Erklärung der Wirkungsweise sei von dem Augenblick ausgegangen,
in dem der
Schaltarm 12 sich zwischen den beiden Kontaktsegmenten
befindet. Die beiden Zeitrelais sind dann also stromlos und ihre Ruhekontakte 15
und 16 geschlossen. Über die Ruhekontakte 15 und 16 sind die Stromkreise der Magnete
26 und 27 geschlossen, so daß also die zugehörigen Anker in der in Fig. 2 gezeichneten
Stellung sind. Steuerschieber S und das Zahnstängendifferential befinden sich in
der Mittelstellung; das Drucköl ist vom Servomotor 14T abgeschaltet. Es sei nun
angenommen, daß der Schaltarm i2 auf das Segment io aufläuft. Dadurch wird der Stromkreis
des Zeitrelais 13 geschlossen, das seinen Ruhekontakt 35 aber erst nach Ablauf der
kelaisverzögerungszeit, die der Strecke ZA in Kurve c der Fig. 8 entspricht, öffnet,
wodurch dann der Magnet 17 stromlos wird. Das hat, wie oben geschildert wurde,
das Ausfahren der Schöpfflügel in die Druckstellung zur Folge. Die Verzögerungszeit
der Zeitrelais wird zweckmäßig einstellbar gemacht. Auf die nähere Wirkungsweise
dieser Relais braucht im übrigen, da es sich um bekannte Bauelemente der Elektrotechnik
handelt, nicht näher eingegangen zu werden.
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Das andere Zeitrelais 14 bleibt dagegen weiterhin stromlos. Die Schöpfflügel
werden in die Mittelstellung zurückgeschaltet, wenn der Schaltarm 12 wieder zwischen
die Kontaktsegmente 10, i i gelangt und damit das Relais 13 abschaltet. Durch
den sich alsdann schließenden Kontakt 15 wird nämlich der Magnet i7 an Spannung
gelegt und zieht seinen Anker an, d. h. die Schöpfflügel werden in die Mittelstellung
gefahren.
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Bei dem nun folgenden Auflaufen des Schaltarmes 12 auf das Kontaktsegment
i i wird das Zeitrelais 14 an Spannung gelegt, das seinen Kontakt 16 auch erst nach
Ablauf einer Verzögerungszeit ZA öffnet. Bis dahin bleiben die Schöpfflügel in ihrer
Schließstellung. Mit dem Öffnen des Kontaktes 16 wird der Magnet 18 stromlos. Es
wiederholt sich jetzt. ein ähnlicher Vorgang, wie zuvor beschrieben. Die Schöpfflügel
werden durch das Abfallen des zum Magneten 18 gehörenden Ankers in die Saugstellung
gefahren und gelangen in die Mittelstellung zurück, wenn der Schaltarm 12 sich wieder
zwischen den beiden Kontaktsegmenten befindet. Damit ist ein Arbeitsspiel beendigt,
das sich nun fortlaufend wiederholt.
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Eine andere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß
in den Luftaustrittsöffnungen der Tanks bzw. in einer Verbindungsluftleitung der
Tanklufträume eine Abschließvorrichtung vorgesehen und diese erfindungsgemäß gesteuert
wird.. Man kann diese Luftabsperrvorrichtung als zusätzliche Absperrvorrichtung
zu den gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu betätigenden Schöpfflügeln vorsehen.
Die Luftabsperrvorrichtung würde alsdann eine aus betrieblichen Gründen manchmal
wünschenswerte Sicherheitsmaßnahme bedeuten, die aber noch den weiteren Vorteil
hätte, daß Verluste durch unvollkommenes Abdichten durch die Schöpfflügel vermieden
werden. Man kann aber auch die Luftabsperrvorrichtung allein als erfindungsgemäße
Abschließvorrichtung benutzen und gemäß Kurve c der Fig. 8 steuern, während die
Schöpfflügel jeweils beim Durchgang des Schiffes durch die Mittellage unmittelbar
umgesteuert werden und nicht in der Mittellage verharren. Allerdings hat dies den
Nachteil, daß während der ganzen Periode die Schöpfflügel ausgefahren sind und damit
einen größeren Fahrtwiderstand hervorrufen, als wenn sie sich zeitweise in Mittelstellung
befinden.
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Die gleichzeitige erfindungsgemäße Steuerung der Schöpfflügel und
Luftabsperrvorrichtung soll unter Zuhilfenahme der Fig.4 und 5 beschrieben werden.
Die beiden Tanks i und 2 sind durch einen Luftverbindungskanal 40 verbunden, in
dem die z. B. als Klappe ausgebildete Absperrvorrichtung 41 angeordnet ist. Das
Umschalten dieser Klappe erfolgt in ähnlicher Weise wie bei den Schöpfflügeln des
ersten Ausführungsbeispieles durch zwei Elektromagnete 17' und 18' durch ein Steuergerät
gemäß Fig. 3. In Fig.5 ist ein Beispiel für die Umsteuerung der Klappe 41 dargestellt.
Die Umsteuerung der Schöpfflügel braucht nicht nochmal dargestellt oder beschrieben
zu werden, da sich daran nichts ändert. Für die Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispieles
sind daher die Fig. 4 und 5 als Ergänzung zu den Fig. 2 und 3 zu betrachten.
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Die Luftsteuerklappe 41 (Fig. 5) ist auf der Achse 42 drehbar gelagert
und kann mittels des Hebels 43 gesteuert werden. Die Steuerung des Hebels 43 erfolgt
durch zwei hydraulische Daumen D1 und D2. Jeder dieser beiden Daumen besteht aus
einem Zylinder 44 bzw. 45, einem Kolben 46 bzw. 47 sowie einer Kolbenstange 48 bzw.
49. Schließlich ist auf den Kolbenstangen noch je eine Feder 38 bzw. 39 vorgesehen,
die sich einerseits am Zylinderdeckel und andererseits an einem Bund der zugehörigen
Kolbenstange abstützt. Mittels der Leitung 5o bzw. 51 sind die hydraulischen Daumen
an hydraulische Steuerorgane, beispielsweise Dreiwegehähne 52 und 53, angeschlossen,
die mit derselben Druckleitung 5o einer Ölpumpe in Verbindung stehen, die auch an
den Steuerschieber S der Fig. 2 angeschlossen ist. Andererseits sind die Dreiwegehähne
über die Leitung 54 und 55 an die Abflußleitung 31 für
das Öl angeschlossen,
die in den Ölsammelbehälter führt: Die zur Ableitung von Lecköl dienende Leitung
56 mündet ebenfalls in die zentrale Abflußleitung 3r. In der dargestellten Stellung
der Dreiwegehähne gelangt das Druckmittel in die Zylinder 44 und 45 und schiebt
die Kolben nach oben. Die Kolbenstangen 48 und 49 wirken in der ausgefahrenen Stellung
als Anschlag für den Hebel 43, der damit in der gezeichneten Lage festgehalten wird;
die Klappe 41 ist beiderseitig gesperrt. Die Dreiwegehähne können jedoch auch mittels
der Schalthebel 57 bzw. 58 umgelegt werden, wodurch der zugehörige hydraulische
Daumen von dem Oldruck abgeschaltet ist. Die Steuerklappe 41 kann sich alsdann nach
rechts'oder links legen, je nachdem welcher hydraulische Daumen abgeschaltet ist.
Das Umlegen der Steuerklappe erfolgt unter Einwirkung der zwischen den beiden Tanks
vorhandenen Druckdifferenz. Der Steuerhebel43 verschiebt dabei unter Überwindung
der auf der Kolbenstange 48 bzw. 49 vorgesehenen. Feder 38 bzw. 39, die auch fehlen
könnte, den Kolben in seine untere Stellung zurück. Das Öl aus dem Zylinder fließt
dabei über die Leitungen 5o, 54 bzw. 51, 55 in die Hauptabflußleitung zurück.
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Das 'Umschalten der Dreiwegehähne erfolgt durch die Elektromagnete
17' bzw. z8'; deren Ankerachsen 59 bzw. 6o an den Schalthebeln 57
bzw. 58 angreifen. Die elektrische Schaltung der Elektromagnete 17" und 18'
erfolgt nach demselben Schaltungsschema der Fig. 3, das auch für die Verstellung
der Schöpfflügel maßgebend ist: Zweckmäßig wird bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel
die Schaltvorrichtung der Fig.3 sowohl für die Schöpfflügel wie auch für die Luftsteuerklappe
verwendet, indem die Magnete 17 und 17' bzw. 18 und 18' parallel geschaltet
werden. Der Schaltvorgang für die Steuerklappe nach Fig.5 erfolgt dann in entsprechender
Weise, wie im ersten Ausführungsbeispiel für die Schöpfflügel beschrieben. Beide
Magnete sind im Erregungszustand dargestellt. Bei Stromlosigkeit des Magneten 17'
zieht die Feder 6 1 den Schalthebel 57 nach unten; damit wird die Steuerklappe
4r in der Richtung von links nach rechts luftdurchlässig. Wird der Magnet- 17'
wieder
erregt, so wird durch den emporgezogenen Anker der hydraulische Daumen Dl in seine
Schließstellung zurückgeführt. Während der Zeiten, die der. Strecken ZA in der Kurve
c der Fig. 8 entsprechen, sind beide Magnete erregt, also ist die Luftsteuerklappe
41 nach beiden Seiten blockiert. Befinden sich die Schöpfflügel in der Druckstellung,
so ist der Magnet 17' stromlos; in der Saugstellung der Schöpfflügel ist der Magnet
r 8' enterregt. Die Steuerklappe 41 ist irn geöffneten Zustand immer j eweils nur
nach einer Richtung hin luftdurchlässig.
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Beim dritten Ausführungsbeispiel soll nur die Luftsteuerklappe erfindungsgemäß
gesteuert werden; während die Schöpfflügel unmittelbar von Saugen auf Drücken oder
umgekehrt umgeschaltet werden. Diese Ausführungsform der Erfindung erfordert daher
zunächst eine Luftabsperrvorrichtung mit entsprechender Steuerung, wie etwa in Fig.
-. und 5 dargestellt. Die Steuerung der Schöpfflügel erfolgt jedoch in der durch
das Hauptpatent bekannten Weise, z. B. so, wie es an Hand der Fig. 6 und 7 beschrieben
werden soll. Fig.6 stellt die Schöpfkörper im Gsrundriß dar. Die beiden Enden der
Steuerstange8 sind je mit dem Anker eines Magneten 7o bzw. 71 verbunden. Sind beide
Magnete stromlos, so hat unter der Wirkung der beiden Federn 7a und 73 die Steuer-Stange
8 eine solche Lage, daß sich die Schöpfflügel in der Schließstellung befinden. Diese
Stellung kommt jedoch im Betriebe nicht vor, sondern nur dann, wenn die Tankstabilisierungsanlage
ausgeschaltet ist und die Magnete also dauernd stromlos sind. Das Umschalten der
Schöpfflügel während des Betriebes kann mit Hilfe eines ähnlichen Steuergerätes
geschehen, das für die Ah-Sperrvorrichtung verwendet wird. Man erhält jedoch jetzt
für die- Magnete ein viel einfacheres Schaltschema; Fig. 7 zeigt ein Beispiel dafür.
Auf der Achse des Steuergerätes sitzt eine Scheibe 74 mit zwei Kontaktsegmenten
76, 77. Der Schalthebel 75 bewegt sich gemäß der zu dämpfenden Schiffsschwingeng.
Das Steuergerät wird so eingestellt, daß sieh jeweils in einem gewissen Zeitpunkte
der Schwingungsperiode der Schalthebel 75 in der Mittelstellung bezüglich
der beiden. Kontaktsegmente befindet. Der Schalthebel kann sich etwa im Augenblicke
des Durchganges des Schiffes durch seine Mittellage in seiner Mittelstellung befinden.
Die Einstellung kann aber auch so erfolgen, daß sich der Schalthebel 75 beim
Erreichen der größten bzw. kleinsten Wasserstandshöhe, d. h. in den Punkten Z der
Kurve nach Fig. 8c, in der Mittelstellung befindet. Während der Zeit, in der der
Schaltarm 75 Kontakt mit dem Segment 76 macht, ist der Magnet 70 eingeschaltet;
der Magnet 71 dagegen ausgeschaltet. Der erregte Magnet 70 zieht die Steuerstange
entgegen der Federkraft nach oben und bringt dadurch die Schöpfflügel in die gezeichnete
Förderstellung, bei der Wasser in den Tank hineingedrückt wird: Nach dem Ablaufen
von dem Kontaktsegment 76 gelangt der Schaltarm 75 sofort auf das Kontaktsegment
77, der Magnet
7 o wird abgeschaltet, der Magnet 71 unter Strom
gesetzt. Letzterer zieht nun die Steuerstange 8 nach unten und schaltet damit unmittelbar
die Schöpfflügel aus der Druckstellung in die Saugstellung. Die Umschaltung von
Drücken auf Saugen oder umgelehrt erfolgt also immer dann, wenn der Schaltarm 75
durch die Mittelstellung bezüglich der beiden Segmente 76 und 77 geht.
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Für die Umschaltung der Schöpfflügel könnte auch das für die Luftsteuerklappe
erforderliche Steuergerät mitbenutzt werden. Man könnte z. B. die Kontaktscheibe
74. gemeinsam mit der Kontaktscheibe 9 (Fig. 3) auf der Achse dieses Steuergeräts
anordnen, die Scheiben dabei aber derart gegeneinander versetzen, daß die Umschaltungen
in den gewünschten Zeitpunkten erfolgen.
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Die Tankanlage nach Fig. q. weist noch eine Einrichtung auf, mit der
die Anlage rasch betriebsbereit gemacht werden und ferner jeder gewünschte mittlere
Tankwasserstand eingestellt werden kann, wenn dieser tiefer oder höher als der mittlere
Meeresspiegel liegen soll. Im oberen Teil des Tankes i oder 2 ist ein Stutzen 8o
angebracht, der mittels des Dreiwegehahnes83 entweder luftdicht abgeschlossen oder
mit dem in die freie Atmosphäre mündenden Stutzen 81 oder mit dem Gebläse 82 verbunden
sein kann. Soll die Anlage in Betrieb genommen werden, so werden die Schöpfflügel
in Offenstellung gefahren und der Stutzen 8o auf den Stutzen 81 geschaltet. Nach
erfolgtem Ausgleich des Wasserstandes, der Tankwasserspiegel stimmt dann mit dem
Meereswasserspiegel überein, wird der Stutzen 8o abgesperrt, und die Anlage ist
jetzt betriebsbereit. Soll dagegen der mittlere Tankwasserspiegel unterhalb des
Meeresspiegels liegen, so wird. der Stutzen 8o bereits abgeschlossen, sobald dieser
gewünschte Tankwasserstand erreicht ist. Wird ein oberhalb des Meeresspiegels liegender
mittlerer Tankwasserstand gewünscht, so ist der Stutzen 8o auf das Gebläse 82 zu
schalten, das so lange Luft aus den Tankräumen heraussaugt, bis der verlangte Wasserstand
erreicht ist. Es empfiehlt sich, die beschriebenen Tankstabilisierungsanlagen mit
einem Leistungsregler auszurüsten. Solche an sich bekannten Leistungsregler (vgl.
z. B. die deutschen Patente 602 981, 617 861, 618 839, 628 64.9) sollen die
in einem bestimmten Seegang erforderliche Dämpfungskraft, gegebenenfalls auch noch
in Abhängigkeit `on der Schiffsgeschwindigkeit bestimmen. Bei der im vorliegenden
Patent beschriebenen hydraulischen Steuerung läßt sich eine Leistungsregelung in
einfacher Weise dadurch erzielen, daß eine Drosselvorrichtung in der Oldruckleitung
in Abhängigkeit von den Anzeigen des Leistungsreglers eingestellt wird. Eine andere
Art der Leistungsregelung besteht darin, daß in die Steuerbewegung, z. B. in die
Bewegung der Steuerstange 23d des Zahnstangendifferentials (Fig. 2), ein übersetzungsgetriebe
eingeschaltet wird, das vom Leistungsregler beeinflußt wird.