DE688796C - Tankstabilisierungsanlage - Google Patents

Description

26 M

S132084

Bei der im Hauptpatent beschriebenen ' Schift'sstabilisierungsanlage wird die metazentrische Höhe eines Schiffes unter Anwendung des Prinzips der freien Oberflächen geändert und' dadurch die Eigenschwingungsdauer des Schiffes gegenüber der Schwingungsdauer des relativen Wellenganges verstimmt, so daß das Schiff durch den Seegang gar nicht oder nur noch wenig zu Schwingungen angefacht wird. Zur Durchführung dieses Verfahrens erhält das Schiff eine Tankanlage, die wahlweise nach dem Prinzip der freien Oberfläche arbeitet, d. h. bei der zwischen der Tankflüssigkeitsbewegung und der Schiffsschwingung eine nahe bei o° liegende _1S Phasenverschiebung besteht, oder bei der die Tankflüssigkeitsbewegung völlig unterbunden ist. Im ersteren Falle verhält sich die Tankflüssigkeit nahezu so, als ob sie einen Teil der freien Meeresoberfläche bildete und die Schiffs-Verdrängungsfläche entsprechend verkleinere, also nicht zum Schiff gehörte. Bei völlig festgelegter Tankflüssigkeit bildet diese dagegen einen Teil der Schiffsmasse, so daß in diesem Falle die metazentrische Höhe größer ist als bei freier Oberfläche der Tankflüssigkeit.

Die nach dem Hauptpatent bekannte Stabilisierungsanlage besteht aus einer zu beiden

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Seiten des Schiffes angeordneten Tankanlage mit einem Flüssigkeits- und einem Luftverbindungskanal, in welchem ein Absperrorgan vorgesehen ist. Ist das Absperrorgan völlig geschlossen, so ist die Tankflüssigkeitsbewegung unterbunden, während sich die Flüssigkeit bei geöffnetem Absperrorgan wie eine freie Oberfläche verhält. Bei einer im deutschen Patent 653 180 beschriebenen Abänderung dieser Stabilisierungsanlage sind die Tanks als Flachtanks ausgebildet und die Tankdecke ist so geknickt oder gekrümmt, daß die Tankflüssigkeitsbewegung bei Überschreiten eines bestimmten Schräglagenwinkels selbsttätig unterbunden wird. Zum willkürlichen Außerbetriebsetzen der Anlage kann . ferner noch, wie bekannt ist, in gleicher Höhe mit den Stabilisierungstanks ein Flüssigkeitsvorratstank (Speichertank) vorgesehen sein; bei Außerbetriebsetzen der Anlage werden alsdann durch eine Fördereinrichtung die Stabilisierungstanks aus dem Speichertank aufgefüllt, so daß der Tankinhalt völlig festgelegt ist. Es ist ferner bekannt, Schiffe mit zwei in verschiedener· Höhe angeordneten Tankanlagen auszurüsten und die metazentrische Höhe und damit die Stabilität des Schiffes dadurch zu verändern, daß die Tankflüssigkeit aus den oberen Tanks in die unteren Tanks oder umgekehrt verlagert wird. Durch diese Maßnahme ist es möglich, je nach Bedarf das Schiff ranker zu machen (obere Tanks gefüllt), so daß es im Seegang weiche, langsame Schwingungen ausführt, oder aber, etwa im Falle der Gefahr, ein steifes, stabiles, schneller schwingendes Schiff zu erhalten (untere Tanks gefüllt). Gleichzeitig wirken diese Tanks als Verstimmungstanks, indem sie die Eigenschwingungsperiode des Schiffes, die von der metazentrischen Höhe abhängt, gegenüber der relativen Wellenperiode verstimmen.
• Die Erfindung hat eine Weiterbildung der nach dem Prinzip der freien Oberflächen arbeitenden Tankanlage nach dem Hauptpatent zum Gegenstand unter gleichzeitiger Benutzung von Speichertanks, aus denen die Tankflüssigkeit zur Beseitigung der freien Oberflächen in den Haupttanks in diese, umpumpbar ist, und besteht im .wesentlichen in der Anwendung von hoch liegenden Tanks als Speichertanks. Die Regelung der Tankflüssigkeitsbewegung, d. h. der Übergang von völlig festgelegter Tankflüssigkeit auf freier Oberfläche und umgekehrt, erfolgt durch Verlagerung von Tankflüssigkeit aus den Verstimmungstanks, das sind die Haupttanks, in die höher gelegenen Speichertanks. Die erfindungsgemäße Anlage besteht demgemäß, ähnlieh wie die obenerwähnte bekannte Einrichtung zur Veränderung der Stabilität, aus zwei in verschiedener Höhe angeordneten Tankanlagen, unterscheidet sich aber im wesentlichen dadurch, daß die unteren Tanks als Tanks mit freier Oberfläche ausgebildet sind. Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet die gleichzeitige Ausnutzung von zwei vorteilhaften Wirkungen, die bisher immer nur einzeln zu erreichen waren, nämlich die Wirkung der freien Oberfläche und die Gewichtsverlagerung. Eine Verbesserung der Erfindung kann noch dadurch erreicht werden, daß die Speichertanks gegenüber den Haupttanks so bemessen sind, daß beim Füllen der · Speichertanks aus den Haupttanks die ersteren ebenfalls als Tanks mit freier Oberfläche wirken.

An Hand der in den Figuren der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele sollen Bauart' und Wirkungsweise sowie weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Einrichtung näher erläutert werden. Es zeigt Fig. ι eine Anlage, bei der nur die unteren Tanks freie Oberflächen besitzen, während bei der Anlage nach Fig. 2 sowohl bei den unteren wie auch bei den oberen Tanks das Prinzip der freien Oberflächen Anwendung findet. In Fig. ι ist mit 1 die Außenhaut eines im Querschnitt gezeichneten Schiffskörpers bezeichnet. Die obere Tankanläge besteht aus zwei Tanks 2 und 3, die an der Backbordbzw, an der Steuerbordseite etwa in Höhe der Wasserlinie angeordnet sind. Jeder der beiden Seitentanks-kann aus einem einzelnen durchgehenden Tank oder aus mehreren, sich in der Längsrichtung aneinanderschließenden Einzeltanks bestehen. Die untere Tankanlage kann ebenfalls in der Längsrichtung durchgehend oder unterteilt sein und wird zweckmäßig als Flachtank mit möglichst großer Ausdehnung quer zur Schiitslängsrichtung ausgebildet, um eine große freie Oberfläche zu erhalten, und zwar vorzugsweise unter Mitbenutzung des Schiffsbodens als Tankwände, wie es auch die Figur zeigt. Durch eine Zwischenwand 6, als die z. B. das Mittelkielschwein dienen kann, ist die untere Tankanlage in zwei Hälften 4 und S unterteilt, die jedoch durch in der Zwischenwände vorgesehene Löcher 7 miteinander verbunden sind. Die oberen und unteren Tanks sind durch Fallrohre 8 und 9, die in geeigneten Abständen vorgesehen sind, miteinander verbunden. Zum Abschluß der oberen Tanks dienen die Ventile 10 und 11. Bei geöffneten Ventilen 10 und Ii kann die Flüssigkeit aus den oberen Tanks durch die Fallrohrleitungen 8 und 9 in die unteren Tanks 4 und 5 entleert werden. Hierbei entweicht die Luft aus den unteren Tanks durch die Luftentweichungsrohre 12 und 13. Etwa mitgerissenes Wasser wird aus diesen Rohren in Trichter 14 ent-

leert und fließt von hier über die Sammelleitung 15 in Sammelbehälter, z. B. in zur Tiefgangregulierung vorgesehene Ausgleichstanks 16 und 17.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann man auf zwei verschiedene Weisen arbeiten. Bei der ersten Betriebsart sind die unteren Tanks 4 und 5 vollständig mit Flüssigkeit, als welche der Einfachheit halber im folgenden Wasser angenommen werden soll, gefüllt, die oberen Tanks hingegen ganz leer. Die Bewegung des Tankwassers in den unteren Tanks ist also völlig unterbunden, der Tankinhalt bildet einen Teil der Schiffsmasse und vergrößert so die metazentrische Höhe auf ihren maximalen Wert. Das Schiff ist steif und stabil. Auf diesen Betriebszustand wird die Anlage vornehmlich in den Zeiten der Gefahr eingestellt, um z. B. ein Kentern des Schiffes oder eine gefährliche Schräglage bei stürmischer See oder bei Kollisionen zu verhindern.

Will man zur zweiten Betriebsweise übergehen, so wird ein Teil des Tankwassers, etwa die Hälfte, aus den unteren Tanks in die oberen Tanks hinaufgepumpt. Zu diesem Zwecke können in den Verbindungsleitungen 8 und 9 besondere Pumpen vorgesehen sein, oder es werden dafür die im Maschinenraum befindlichen Pumpen benutzt, an die alsdann die Tanks anzuschließen sind. Zweckmäßig werden die Tanks so bemessen, daß die obere Tankanlage das halbe Fassungsvermögen der unteren Tankanlage besitzt. Sind die oberen Tanks ganz gefüllt, so sind dann also die unteren Tanks zur Hälfte geleert. Das nach den oberen Tanks verlagerte Wasser wirkt als Kopfgewicht und verringert die metazentrische Höhe. Eine solche Verringerung der metazentrischen Höhe ist oft erwünscht, um zu harte Schiffsschwingungen, die den Aufenthalt auf dem Schiff unangenehm und lästig machen, zu vermeiden oder a'ber um die Eigenschwingungsdauer des Schiffes gegenviber der Wellenperiode zu verändern.

Das in den unteren Tanks verbleibende Wasser bildet eine, freie Oberfläche im Schiffsinneren und bewirkt dadurch eine weitere zusätzliche Verringerung der metazentrischen Höhe, die also nicht durch die Gewichtsverlagerung erzielt wird. Die freie Oberfläche wird besonders wirksam, wenn gemäß der Erfindung die Ausdehnung des unteren Flachtanks quer zur Schiffslängsachse möglichst groß ist.

Im idealen Falle der freien Oberfläche vollführt das Tankwasser relativ zur Meeresoberfläche keine Schwingungen, relativ zum Schiffskörper also Schwingungen mit o° Phasenverschiebung aus. In der Praxis kann man annehmen, daß diese Schwingungen eines Tanks mit freier Oberfläche gegenüber den Schiffsschwingungen mit einer nahe bei o° liegenden Phasenverschiebung, z. B. mit 10 bis 2O° Phasenverschiebung vor sich gehen, die gleichzeitig dämpfend auf die Schiffsschwingungen wär.ken. Bei der obenerwähnten möglichst flachen Ausbildung der Tanks quer zur Schiffslängsrichtung ergibt sich in dieser Beziehung der weitere Vorteil, daß die dämpf enden Kräfte des Tankwassers an einem längeren Hebelarm angreifen und damit wirksamer werden. Die Zwischenwand 6 der beiden unteren Tanks ist mit Löchern versehen, um ein Wildwerden, d. h. ein völlig ungedämpftes und somit ungeregeltes Hin- und Herpendeln des Tankwassers ohne Regelmäßigkeit und Periodizität, zu verhindern.

Gemäß weiterer Erfindung können auch die oberen Tanks ähnlich wie die unteren Tanks ausgebildet sein. Die obere Tankanlage besteht in diesem Falle aus einem oder mehreren Flachtänks mit freier Oberfläche und erhält zweckmäßig dasselbe Fassungsvermögen wie die untere Tankanlage. Ein Beispiel für diese Anordnung ist in Fig. 2 zeichnerisch dargestellt. Die obere Tankanlage erstreckt sich querschiffs durch das ganze Schiff hindurch und ist durch die mit Löchern versehene Zwischenwand 21 in zwei Hälften 22 und 23 unterteilt. Die Ausbildung der unteren Tankanlage ist die gleiche wie im ersten Ausführungsbeispiel, ebenso können die Verbindungs- und Entlüftungsrohrleitungen in gleicher Weise verlegt sein. Für die gleichen Teile sind daher dieselben Bezugszeichen gewählt worden.

Auch mit dieser Anlage sind zwei Betriebsweisen möglich. Bei der ersten Betriebsweise sind die unteren Tanks vollgefüllt und die oberen Tanks vollständig leer; die metazentrische Höhe hat ihren größten Wert. Bei der zweiten Betriebsweise sind die unteren Tanks genau so wie im ersten Ausführungsbeispiel etwa zur Hälfte mit Wasser ange- füllt, die andere Hälfte wird durch Pumpen in die obere Tankanlage befördert, die dann also auch etwa zur Hälfte mit Wasser gefüllt ist. In diesem Betriebszustand ist einmal die metazentrische Höhe durch die Gewichtsverlagerung des Tankwassers und die freie Oberfläche in den unteren Tanks verringert. Eine weitere Verringerung der metazentrischen Höhe tritt dadurch ein, daß nunmehr auch das Tankwasser in den oberen Tanks eine freie Oberfläche besitzt. Natürlich wirken die Tankwasserschwingungen in der oberen Tankanlage ebenso dämpfend auf die Schlingerbewegungen des Schiffes ein, wie die der unteren Tankanlage, sogar in besonders wirkungsvoller Weise, da bei einem sich über den ganzen Schiffsquerschnitt erstreckenden

Flachtank ein sehr langer Hebelarm für die Dämpfungswirkung vorhanden ist. Es wird also auch in dieser Beziehung eine weitere Verbesserung gegenüber der Ausführungsform nach Fig. ι erzielt.

Um auf den Zustand mit erhöhter Stabilität überzugehen, muß, wie bereits erwähnt wurde, das Tankwasser aus den oberen Tanks mittels der Falleitungen 8 und 9 in die unteren Tanks entleert werden. Dazu wird im allgemeinen eine geraume Zeit benötigt. Bei gewissen Spezialschiffen mit erhöhter Kentergefahr, wie z. B. Feuerschiffen, ist es erwünscht, diese Erhöhung der Stabilität innerhalb Kürzester Zeit, z.B. 5 bis 10 Sek., voar-. zunehmen. In der deutschen Patentschrift 683 009 ist eine Einrichtung zur Veränderung der metazentrischen Höhe von Schiffen mittels zweier, in verschiedener Höhe angeordneter Tankanlagen beschrieben, -die mit einer Preß^ luftfördervorrichtung für die schnelle Entleerung innerhalb weniger Sekunden der mitFlüssigkeit gefüllten oberen Tanks in die unteren Tanks versehen ist. Diese Einrichtung dient ausschließlich zur Veränderung der metazentrischen Höhe durch Verlegen des Gewichtsschwerpunktes und weist nicht das erfindungsgemäße Kennzeichen der freien Oberfläche auf. Es ist aber klar, daß die in dieser Patentschrift beschriebene oder ähnliche Preßluftfördervorrichtüng auch bei der vorliegenden Erfindung für die Entleerung der oberen Tanks in die unteren Tanks angewandt werden kann. Die Wirksamkeit und Anwendungsmöglichkeit der Einrichtung wird dadurch nur noch gesteigert.
• Eine besonders einfache Preßluftfördervorrichtung ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Fig. 3 bezieht sich auf eine Anlage, bei der nur die unteren Tanks eine freie Oberfläche besitzen, während bei der Anlage nach Fig. 4 beide Tankanlagen mit freien Oberflächen ausgebildet sind. Es sind für die gleichen Teile dieselben Bezugszeichen benutzt wie in den Fig. 1 und 2.

Bei der Anlage nach Fig. 3 ist der Druckstutzen 31 eines Gebläses 30 an die untere Tankanlage angeschlossen, während der Saugstutzen bzw. die Ansaugöffnung in die freie Atmosphäre mündet. Die unteren Tanks 4 und 5 sind einerseits mittels der Rohrleitungen 8 und 9 mit den oberen Tanks 2 und 3, andererseits über ein oder mehrere Luftentweichungsrohre 32 mit der Außenluft verbunden. Im Druckstutzen 31 und Luftentweichungsrohr 32 sind Absperrschieber 33 bzw. 34 vorgesehen. Das Manometer 35 dient zur Anzeige und Überwachung des Druckes in den unteren Tanks. In den oberen Tanks sind die Luftentweichungsrohre 36 und 37 vorgesehen.

Soll Wasser in die oberen Tanks 2 und 3 gefördert werden, so wird der Schieber 33 geöffnet, der Schieber 34 geschlossen und das Gebläse angestellt. Sind die oberen Tanks gefüllt bzw. die unteren Tanks genügend, z. B. bis .zur Hälfte, geleert, so wird auch der Schieber 33 geschlossen und das Gebläse abgestellt. Will man zu dem stabilen Betriebszustand übergehen, so braucht lediglich der Absperrschieber 34 im Luftentweichungsrohr 32 geöffnet zu werden. Da die Luft aus den unteren Tanks alsdann frei entweichen kann,, wird das Tankwasser aus den oberen Tanks 2 und 3 durch seine eigene Schwerkraft in die unteren Tanks 4 und 5 entleert. Der Schieber 34 kann von Hand oder selbsttätig von einem Schräglagenmesser geöffnet und geschlossen werden, sobald die Schräglage einen bestimmten kritischen Wert von z. B. 6o° erreicht hat. Als besonderer Vorteil dieser Preßluftfördervorrichtung muß der Umstand bezeichnet werden, daß sich die Tankanlage immer von selbst in den stabilen Betriebszustand einstellt, sobald irgendeine Betriebsstörung eintritt, z, B. das Gebläse aussetzt oder der Absperrschieber versagt.

Die Anlage nach Fig. 4, bei der sowohl die unteren wie auch die oberen Tanks mit freien Oberflächen ausgebildet sind, ist mit der-Selben eben beschriebenen Fördervorrichtung versehen, und die Wirkungsweise ist auch genau die gleiche.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Tankstabilisierungsanlage zur Verstimmung der Schiffsschwingungsperiode gegenüber der Wellenperiode durch Änderung der metazentrischen Höhe nach Patent 652 792 mit Speichertanks, aus denen die Tankflüssigkeit zur Beseitigung der freien Oberflächen in den Haupttanks in diese umpumpbar ist, gekennzeichnet durch die Anwendung hoch liegender Tanks als Speichertanks.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sp eicher tanks gegenüber den Haupttanks so bemessen sind, daß beim Füllen der Speichertanks no aus den Haupttanks die ersteren ebenfalls als Tanks mit freier Oberfläche wirken. .

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichertanks als Flachtanks mit in Querschiffsrichtung möglichst großer Ausdehnung ausgebildet sind.

4. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung eines Gebiases, dessen Druckstutzen an die untere Tankanlage angeschlossen ist und dessen

Saugöffnung in die Atmosphäre mündet, als Fördervorrichtung.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Luftentweichungsrohren der Haupttanks vorgesehenen Absperrorgane in Abhängigkeit von einem Schräglagenmesser steuerbar sind in dem Sinne, daß sie bei einem bestimmten Grenzwert der Schräglage geöffnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen