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Aktivierte Tankstablisierungsanlagezur Schlingerdämpfung und Schräglagenbekämpfurlg
e Zusatz zum,P'atent 750 538 IxrHauptpatent - ist gezeigt; wie bei Schlingerdämpfungsanlagen,
vorzügsweiseden durch Gebläse oder Pumpen aktivierten Tankstabilsierungsanlagen,
die Phasenlage des die Förderrichtung der Tankflüssigkeit regelnden. Steuerorgans
(Drehschieber; Ver'stellpropellerpumpe) in bezug äüf den- Schlingerwinkel dadurch
dem: vorliegenden Schwingungszustand, nämlich Resonanzschlingern: oder langsame
Schwingungen bzw.. Schräglagen, angepaßt wird, daß der Schlingerwinke:l p mit der
. Schlngerwinkelbeschleunigung p überlagert wird und die Verstellung des Steuerorgans
in Abhängigkeit-von dem: sieh so ergebenden- resultierenden Steuerwert erfolgt.-
Diesem- Steuerverfahren liegt die Tatsache zugrunde, daß die Winkelbeschleunigung-
mit zunehmender Länge : der Schiffsschwingungen in .ihrem Absolutwert mit dem Quadrat
der Periodenlänge zurückgeht. Durch
richtige. Wahl des überlagerungsverhältnisses
von 9p und @ kann also erzielt werden, daB bei Erreichen einer bestimmten Periodendauer
der aus 9p und ip gebildete Steuerwert gleich Null wird und somit die Schlingeranlage
gestoppt ist, während bei noch größerer Periodendauer die Beschleunigung @ praktisch
gleich Null wird und der Schlingerwinkel p allein das Kommando gibt. Dadurch ergibt<
sich ganz von selbst ein Phasensprung der Steuerkommandos von rSo° in dem Sinne,
daß die Tankflüssigkeit bei kurzen Schiffsschwingungen und bei Resonanzschlingern
deckab, bei den langen erzwungenen Schwingungen und den Schräglagen dagegen deckauf
gefördert wird. Als Vorteil dieser Steuerung kann die sich automatisch einstellende
Phasensteuerung und damit der Fortfall des sonst erforderlichen Phasenwählers angesehen
werden. In manchen Fällen ist es jedoch vorteilhaft, trotz der vorliegenden automatischen
Phasenwahl zusätzlich einen besonderen Phasenwähler vorzusehen. Dieser Fall liegt
z. B. vor bei gebläseaktivierten ' Schlingertankanlagen mit Änderung von Druckhöhe
und Fördermenge des Gebläses in Abhängigkeit vom Schwingungszustand des Schiffes.
Wie durch die Patente 693 64a und 703 o89 bekannt ist, empfiehlt es sich, bei Schlingerdämpfungsbetrieb
mit kleinen Druckhöhen des Gebläses, aber großen Fördermengen zu fahren, beim. Übergang
auf die Bekämpfung von langsamen Schwingungen bzw. Schräglagen dagegen bei verringerter
Fördermenge eine Drucksteigerung vorzunehmen. Für diese beiden verschiedenen Betriebsweisen
des Gebläses kann z. B. eine Gebläse chaltwalze vorgesehen sein, die die Betriebsbedingungender
Gebläseanordnung in Abhängigkeit von dem Schwingungszustand des Schiffes verändert
und entsprechend umzuschalten ist.
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Die eingangs beschriebene Steuereinrichtung nach dem Hauptpatent ist
für die Umschaltung j - einer solchen Gebläseschaltwaläe nicht ohne weiteres zu
gebrauchen. Die Steuerkommandos werden ja im Takt der Schlingerbewegung des Schiffes
gegeben, ,Während für die Gebläseschaltwalze nur ein einmaliges Umschaltkommando
erforderlich ist, das dann gegeben werden ruß, wenn der Grenzwert der Schwingungsperiode,
der das Gebiet des Resonanzschlingerns von den langen erzwungenen Schwingungen brennt,
erreicht ist.
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Gegenstand der vorliegenden Zusatzerfindung ist eine Steuereinrichtung
für Schlingerdämpfungsanlagen nach dem Hauptpatent, bei der ein Steuerkommando aus
dem Schlingerwinkel 9p und der Schlingerwinkelbeschleunigung gi gebildet wird, derart,
daß bei resonanznahem Schlingern @, bei langsamen Sehwingongen 9a überwiegt; das
wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, daß zwecks Bildung eines einmaligen
Umschaltkommandos die z. B. durch stark gedämpfte Nachsteuerung von 9p erhaltene
statische Schräg-Lage a dem Steuerwert k, - 9p -(- k2 - @ (k1
und k2 = const) überlagert _ ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung erfüllt somit
die Funktion eines Phasenwählers und kann naturgemäß über das angegebene Anwendungsgebiet
hinaus ganz allgemein als Bestandteil eines beliebigen Steuergerätes als Phasenwähler
dienen. -Die erfindungsgemäße Elimination dzr Schräglage a wäre überflüssig, wenn
die Schiffsschwingungen nur um die Horizontallage des Schiffes vor sich gehen. Im
praktischen Betrieb treten jedoch stets Schräglagen auf; das hat zur Folge, daß
der Schlingerwinkel p, je nachdem ob eine Backbord-oder Steuerbordschräglage vorliegt,
in der einen Schwingungsrichtung um den Wert -f- a, in der anderen Richtung um den
Wert - a :geändert wird. -Die Beschleunigung @ wird dagegen durch Schräglagen nicht
beeinflußt und behält ihren zahlenmäßigen Wert unverändert bei. Aus diesen Überlegungen
ergibt sich somit die erfindungsgemäße Vorschrift, die Schräglage a zu eliminieren,
um ein richtiges- Steuerkommando für das Umschalten der GebläseschaltwaIze oder,
allgemeiner gesprochen, für die Kennzeichnung des vorliegenden Schwingungszustandes
(Phasenwahl) zu bekommen.
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Zur Ausführung des Erfindungsgedankens ist also eine zusätzliche Schräglagenermittlung
vorzusehen. Der Schräglagenwinkel a kann z. B.. in bekannter Weise durch stark gedämpfte
Nachsteuerung des Schlingerwinkels gewonnen werden; die Dämpfung des 1 achlaufmotors
erfolgt z. B. durch eine Wirbelstrombremse. Die für die Steuereinrichtung nach dem
Hauptpatent benötigten und somit bereits vorhandenen Steuerwerte 9p und qi werden
gegeneinandergeschaltet und zusätzlich noch die Schräglage a überlagert, damit der
reine Schlingerwinkel rp vorliegt. Das Umschaltkommando ß ist also ß=ki-qg.+kz X
@ -k3 - a. k1, k2 und k3 sind Konstanten, deren Zahlenwert zweckmäßig
einstellbar ist. Solange der Steuerwert @ überwiegt, vollführt das Schiff kurze
Schwingungen, sobald 9p überwiegt, liegt der Bereich der langen erzwungenen
Schwingungen vor. Der Übergangszeitpunkt ist durch die Wahl der Konstanten k1 und
k2 einstellbar.
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Zweckmäßig wird die Umschalteinrichtung als Vergleichsschaltung zwischen
dem reinen Schlingerwinkel und dem von der Schräglage befreiten Steuerwert ausgebildet
in der Art, daß ein Verzögerungsrelais nur dann anspricht,
, wenn
die Spannungsphase des Schlingeerwinkels mit der des Steuerwertes übereinstimmt.
-Fg. i zeigt eine an sich bekannte Anordnung zur Ermittlung der Schräglage w.
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Fg. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vergleichsschaltung.
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Bei der SchräglägenmeZvorxicltung nach Fig. i wird mittels des Kreiselpendels
i der Schlingerwinkel ermittelt und über die.Kegelräder 2 und das Differentialgetriebe
3 an den Rotor eines Direhtransförmakors q: wcibergegeben, der vom Wechselstromnetz
5 aus erregt wird. Die im Magnetverstärker 6: verstärkte Rotörspannung speist den
Elektromotor 7, dessen =Drehbewegung durch eine Wirbelstrombremse 8 starb gedämpft
wird. Die Drehbewegung des Elektromotors 7 wird über die Kegelräder g ebenfalls
in das Differentiälgetriebe 3 eingeführt und hier mit dem S'chlingerwinkel:
99 überlagert; so daß der Motor 7 also- an einer Spannung proportional dem
Werte # rp=ä liegt, wenn a der Drehweg des,Motors ist. Wegender trägen Nachlaufbewegüng
des Motors 7 stellt alsdann der. Drehweg a - der Motorwelle die 'statische Schräglager
des Schiffes dar. Will man a als Spannungswert haben, so - stellt der Motor 7 zweckmäßig
einen Drehtransformator ro ein, an dessen Ausgangsklemmen dann eine a-proportionale
Spannung zur. Verfügung steht. Beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Fig.
2 sind an das il zwei Potentiometer i2 und 13 mit Mittenanzapfung angeschlossen.
Der Kontaktarm des Potentiometers i2 wird von dem Motor ;7 der Meßanördnüng nach
Fig. i gemäß a, der Kontaktarm des . Potentiometer's 13 vom Kreiselpendel i gemäß
99, bewegt.. Die Einjusterung wird so vorgenommen, daß bei a = o bzw: 9p = o die
beiden Kontaktarme ihre Mittelstellungen einnehmen. Die abgegriffenen Spannurigen
werden auf die Primärspulen zweier Transformatoren 14 und 15 gegeben. Die Sekundärspulen
sind gegeneinandergeschaltet, so daß in der Primärspule des Transformators 16 eine
dem Werte 99-a proportionale Spannung induziert wird.
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Der Spannungswert a wird ferner mit dem S@tewerwert ß=ki # 9-1-k2
# # überlagert. Hierzu sind die drei Potentiometer 17, i8 und rg vorgesehen, die
ebenfalls an das Wechselstromnetz i i angeschlossen. sind. Der Kontaktä,rm des Potentiom-eters
17 wird vom Nachlaufmotör 7 bewegt, die Kontaktarme von g und ig vom. Steuergerät
aus -entsprechend 99 und @ eingestellt. Die abgegriffenen Spannungen erregen
die drei Transformätoren 202I und 22 und. werden in einem weiteren Transformator
23 zu dem reswltierenden - Wert k1 - g9 -I- k2 # qz -k3 - a vereinigt,..
Es sei noch erwähnt, daß an Stelle der Potentiömeter i2, 13, 17, 1$ und zg Drehtransförmatoren
treten; können; denen Läufer entsprechend-a, cp und @ einzustellen sind.
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Im Transformator 16 ist also der reine Schlingerwinkel, im Transformator
23 der vorn Schräglagenwinkel a befreite Steuerwert ß dargestellt. Es -muß nun noch
festgestellt werden, ob die Spannungsphasen dieser beiden Werte übereinstimmen oder
ent=-gegengesetzt sind. Hierzu sind Gleichrichteranordnungen in der Ausbildung als
Ringmodülatoren vorgesehen, denen Aufgabe es ist, die Phasenänderungen der Wechselströme
in den Transformatoren 16 und 23 in Richtungsänderung eines Gleichstromes umzuwandeln.
An den Transformator 16 ist der Ringmodulator 24 angeschlossen, der andererseits
mittels des Transformators 25 vorm Netze i i aus erregt wird. In der Relaisspule
28 wird der gewünschte, in seinem Richtungssinn von der Spannungsphase in 16 abhängige
Gleichstrom erhalten. In ähnlicher Weise ist, der Ringmodülator 26 einerseits über
den Transformator 23 an die Steuereinrichtung, andererseits über den Transformator
2,7 an das Netz z r angeschlossen. Der resültieremde richtungsabhängige.
Gleichstrom erregt das Relais 29, Die Doppelkontakte der Relais 2$ und 29 enthalten
in ihrem von der Batterie 3 i gespeisten Stromkreise die beiden Stromspulen I und
II eines Relais 3o, das die Gebläseschaltwalze oder die sonstige Umschalteinrichtung
betätigt. Sind die Gleichströme. in den Relais 28- und 29 gleichsinnig, so wird
je nach- ihrem Richtungssinn entweder die Spule I oder die Spule II des Relais 3o
durchflossen; die Grebläseanordnung ist auf Schräglagenbetrieb eingestellt. Sind
die Stromrichtungen in 28 und 29 verschieden, so sind: beide Stromspulen
des Relais 3o stromlos, und die Gebläseanlage ist auf Schlingerdämpfungsbetrieb
eingeschaltet. Dus Relais 3,0 wird zweckmäßig mit Abfa11verzögerung ausgeführt,
damit bei dem periodischen Richtungswechsel des Gleichstromes in den Relais 28 und
29 kein unerwünschtes Umschalten stattfindet.