DE768123C - Steuergeraet fuer Tankstabilisierungsanlagen - Google Patents

Steuergeraet fuer Tankstabilisierungsanlagen

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DE768123C
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Germany
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ship
horizon
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tank
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DES127281D
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Max Dipl-Ing Barby
Karl Dr Phil Glitscher
Gerhard Von Dr Pawel-Rammingen
Heinrich Dipl-Ing Waas
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Siemens APP und Maschinen GmbH
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Siemens APP und Maschinen GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B39/00Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
    • B63B39/02Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by displacement of masses
    • B63B39/03Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by displacement of masses by transferring liquids

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

  • Steuergerät für Tankstabilisierungsanlagen Bei den bisher bekannten Schiffsstabilisierungsanlagen, die mit Flüssigkeitstanks arbeiten, sind im wesentlichen zwei Forderungen zu erfüllen. Das von der Tankflüssigkeit herrührende Moment muß entgegengesetzt gleich dem schwingungsanfachenden Moment der Wellenbewegung sein, und ferner ist auf richtige Phase der Flüssigkeitsbewegung in bezug auf die Schiffsschwingung zu achten. Ist die Schwingungsdauer des Wellenganges sehr langsam im Verhältnis zur Eigenschwingungsdauer des Schiffes, so muß das von der Stabilisierungsanlage aufzubringende Moment in gleicher Phase liegen wie die Schiffsschwingung selbst, d. h. es liegt eine Wegsteuerung vor. Für erregende Momente im Takte der Eigenperiode des Schiffes muß das Gegenmoment der Geschwindigkeit der Schwingungsbewegung entsprechen, also eine Voreilung um 9o° besitzen (Geschwindigkeitssteuerung). Allgemein ist für ein bestimmtes erregendes Moment ein gleich großes Gegenmoment erforderlich, dessen Phase jedoch frequenzabhängig ist und zwischen o und i8o° geändert werden kann. Die Erfüllung dieser Forderung mit den üblichen Mitteln bedingt umständliche und schwer zu bedienende Steuergeräte.
  • Es ist bereits ein Gerät vorgeschlagen worden, das eine unmittelbare Messung der an einem Schiff angreifenden Momente ermöglicht, indem ein schwingungsfähiges Meßsystem, das hinsichtlich des gegenseitigen Größenverhältnisses seiner Schwingungsdaten (Trägheitsmoment, Rückstellkonstante, Dämpfung) mit dem Schiff übereinstimmt, einerseits über eine Feder mit einer nach dem Horizont stabilisierten Plattform, andererseits über eine Meßdose mit dem Schiff gekuppelt ist, so daß das von der Meßdose angezeigte Moment ein Maß für das am Schiff angreifende Moment darstellt. Der genannte Vorschlag erstreckt sich des weiteren darauf, das Gerät als Steuergerät für Schiffsstabilisierungsanlagen zu verwenden. Während man früher von den Wirkungen der erregenden Momente ausgehen und dabei die oben beschriebenen umständlichen Phasenverhältnisse berücksichtigen mußte, ist es mit dem erwähnten Gerät möglich, von dem erregenden Moment direkt auszugehen, da dieses ja jetzt bekannt ist. Die vom Gerät gegebenen Steuerkommandos haben die .Cegenmomente - unabhängig von der Frequenz -gleich den erregenden Momenten einzustellen. Die Stabilisierungsanlage muß allerdings imstande sein, die größten auftretenden schwingungsanfachenden Momente durch gleich große Gegenmomente und ohne Verzögerung auszugleichen. Diese Forderung ist schwer zu erfüllen, so daß Restmomente übrigbleiben können, die das Schiff zu Eigensch,.Gingungen erregen. Um diese zu bekämpfen, sind aber Steuerkommandos erforderlich, die den Gegenmomenten eine Phasenvoreilung von go° er- ', teilen. Daher muß der von dem erwähnten Gerät gelieferten Steuergröße eine zweite, die Winkelgeschuindigkeit der zu dämpfenden Schiffsschwingung darstellende Steuergröße überlagert «-erden.
  • Prinzipiell ist das Gerät nach dem genannten Vorschlag für jede Art von Schiffsstabilisierungsanlagen verwendbar, und die Stabilisierungsmomente können durch Flüssigkeitstanks, Flossen, Kreisel usw. erzeugt werden. Die Durchbildung dervollständigen Anlage erfordert jedoch weitergehende Überlegungen und zusätzliche Einrichtungen, die u. a. von der gewählten Stabilisierungsanlage abhängen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein nach dem oben beschriebenen Verfahren arbeitendes Steuergerät für Tankstabilisierungsanlagen, bei dem also aus den unmittelbar gemessenen schwingungsanfachenden Momenten die Steuerkommandos abgeleitet werden, unter Verwendung eines schwingungsfähigen Körpers (Schiffsmodells), dessen Schwingungsdaten denjenigen des Schiffes verhältnisgleich sind, und das einerseits mit einer nach dem Horizont stabilisierten Vorrichtung, andererseits über eine Meßvorrichtung mit dem Schiff verbunden ist; das Neue gegenüber diesem Ausgangspunkt der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das von dem Schiffsmodell angezeigte, auf das Schiff auszuübende Gegenmoment zur Ermittlung der der Tankflüssigkeit zu erteilLnden heschleunigung in einen zweiten scliwinun gsfiiliigen fi«rper (Tankwassermodell) eingesteuert wird, dessen Schwingungsdaten derjenigen der Tankflüssigkeit verWiltnisgleich sind und der einerseits ebenfalls mit einer nach dem Horizont stabilisierten Vorrichtung verbunden ist und dem andererseits über eine Meßv orrichtung' der von dem Schiffsmodell abgegebene Meßwert zugeführt wird, wobei zur Beseitigung des in das Tankwassermodell mit eingesteuerten Einflusses des Schw-ingerwinkels eine nach dem Horizont orientierte Ausgleichsvorrichtung vorgesehen ist.
  • Die Größe der der Tankflüssigkeit zu erteilenden Impulse hängt nicht allein von den erregenden Momenten ab, sondern es muß auch die an sich vorhandene Momentenwirkung der Tankflüssigkeit berücksichtigt werden. Das sich aus dem erregenden Moment und dem Tankflüssi5 keitsmoment ergebende resultierende Moment ist das zu kompensierende Moment, und das zur Stabilisierung erforderliche Gegenmoment muß also gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet sein; es entspricht der Soll-Ist-Differenz der Tankwasserstände. Hat diese Differenz den Wert Null, so ist das Schiff genau stabilisiert, und die Pumpe für die Tankflüssigkeit hat keine Nutzarbeit zu leisten. Weicht der Ist-Wasserstand vom Soll-Wasserstand ab, so ist die Tankflüssigkeit entsprechend der Differenz zu beschleunigen.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß mit den vom Schiffsmodell direkt abgeleiteten Steuerkommandos keine zuverlässige Stabilisierung der Schiffsschwingungen erreicht werden kann. Das Schiffsmodell liefert zwar die Soll-Ist-Differenz der Tankwasserstände; um diese Wegdifferenz auszugleichen, muß jedoch von der Pumpe eine Beschleunigung bzw. Kraft auf das Wasser ausgeübt werden, die der zweiten Ableitung der Wegdifferenz verhältnisgleich ist. Bei reinen Sinusschwingungen würde allerdings - abgesehen vom Vorzeichen - die zweite Ableitung mit den vom Schiffsmodell gelieferten Werten übereinstimmen. Da aber die Schiffsschwingungen durchaus nicht sinusförmig verlaufen, vielmehr in jeder möglichen Weise verzerrt sein können, würden die vom Schiffsmodell direkt gegebenen Steuerkommandos im allgemeinen mit Fehlern behaftet sein; eine einwandfreie Stabilisierung wäre nicht möglich. Gemäß der Erfindung wird dieser Übelstand dadurch beseitigt, daß der Soll-Ist-Differenzwert des Schiffsmodells in ein sogenanntes Tankwassermodell eingeführt wird, nachdem er vorher - zweckmäßig durch ein Differentialgetriebe - von dem durch die schiffsfeste Lagerung des Schiffsmodells bedingten Schwingungswinkel (z. B. dem Schlingerwinkel, falls es sich um eine Anlage zur Bekämpfung des Schlingerns handelt) befreit worden ist. Das Tank- Wassermodell ist eine Abbildung des Tankwassers, macht jedoch nicht die wirklichen Tankbewegungen mit; sondern wird nur bewegt gemäß der Soll-Ist-Differenz des Tankwasser---standes.
  • Durch die Erfindung wird also ein Stabilisierungsverfahren verwirklicht, das sich nicht auf eine näherungsweise Erfassung der Steuerwerte beschränkt, sondern die tatsächlich vorliegenden Verhältnisse berücksichtigt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die bei anderen Tankstabilisierungsanlagen sonst erforderliche Tankwasserstandsmessung fortfällt. Das die Schiffsschwingungen nachbildende Meßsystem wird j a bereits entsprechend den erforderlichen Gegenmomenten bzw. entsprechend der Soll-Ist-Differenz der Tankwasserstände zu Schwingungen erregt.
  • Als Fördervorrichtung für das Tankwasser wird vorteilhaft eine Pumpe mit verstellbaren Laufschaufeln, z. B. eine Verstellpropellerpumpe gewählt, bei der der vom Steuergerät ermittelte Steuerwert über eine Regeleinrichtung den Achsschub der Pumpe einstellt, und zwar in solcher Weise, daß eine lineare Beziehung zwischen. dem Achsschub und dem durch das Steuergerät ermittelten Beschleunigungswert besteht. Der Achsschub hat einen entsprechenden Anstellwinkel der Laufschaufeln -für Pumpen- oder Turbinenbetrieb zur Folge.
  • Das Schiffsmodell liefert Steuerwerte, _die den die Schiffsschwingungen bewirkenden Drehmomenten entsprechen. Wie eine Betrachtung des ersten Gliedes der bekannten Schwingungsgleichung M = O@ + egg +. cqg (M = Moment, O = Trägheitsmoment, @ und 9i = die erste bzw. die zweite Ableitung des Schlingerwinkels 99, e = Dämpfung, c = Rückstellkonstante) zeigt, kann man es -als ein Gerät zur Bildung der zweiten Ableitung auffassen. Da die Wirkungsweise des Tankwassermodells genau die gleiche ist, werden mit letzterem in der Tat Steuerwerte ermittelt, die der zweiten Ableitung der Soll-Ist-Differenzwerte der Tankwasserstände entsprechen, so daß die Regelung der Tankwasserpumpe in der angestrebten Weise erfolgt.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Figuren der Zeichnung. Es zeigt Fig. i die grundsätzliche Anordnung von Schiffsmodell und Tankwassermodell in schematischer Darstellung, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel in schaubildlicher Darstellung und Fig.3 eine besondere Ausbildung und Anordnung der Federn.
  • In Fig. i bedeutet i das Schiffsmodell, dessen Trägheitsmoment, Rückstellkonstante und gegebenenfalls auch Dämpfung im gleichen Verhältnis zueinander stehen wie beim Schiff. Es sei angenommen, daß die vom Wellengang auf (las Schiff ausgeübten Schlingerbewegnngen bekämpft werden sollen. .Alsdann muß das Gerät so auf dem Schiff aufgestellt sein, daß die Schwingungsachse des Schiffsmodells - parallel zur Schiffslängsachse verläuft. Das Schiffsmodell kann beispielsweise in Form eines drehbar gelagerten Schwungrades ausgeführt sein. Mittels der Biegefeder 2 ist das Schiffsmodell an den Horizont gefesselt, der z. B. durch eine gegen die Schlingerbewegnng des Schiffes stabilisierte Plattform dargestellt sein kann. Da der Horizont jedoch auch für das Tankwassermodell und die zusätzliche Geschwindigkeitssteuerung benötigt wird, wird gemäß weiterer Erfindung ein zentrales Horizontgetriebe mit -dem Nachsteuer-Motor 3 vorgesehen, in das z. B. von einem Kreiselgerät der Schlingerwznkel eingeführt ist. Der von dem Horizontgetriebe ermittelte Horizont wird alsdann mittels mechanischer Leitungen (Zahnräder, Wellen) an die einzelnen, gemäß dem Horizont einzustellenden Teile geführt. Der linke Einspannpunkt der Feder 2 soll entsprechend dem Horizont stehen und ist daher über die Zahnräder q. und 5 an das Horizontgetriebe angeschlossen.
  • Die Eigenart des angewandten Momentenmeßverfahrens besteht darin, daß das Schiffsmodell einerseits elastisch an den Horizont gefesselt, andererseits praktisch starr mit dem Schiffskörper verbunden ist. Die Verbindung mit dem Schiffskörper dient dabei gleichzeitig zur Anzeige der ausgeübten Momente und erfolgt daher über eine Momentenmeßdose oder einfacher über eine fast starre, vorzugsweise als Stabfeder ausgebildete Meßfeder 6, deren Verdrehungen bei den größten auftretenden Momenten z. B. im Bereiche von ± 1/2° liegen. Die Meßfeder 6 ist mit dem einen Ende mit dem durch die Schraffur 7 angedeuteten Schiffskörper verbunden, mit dem anderen Ende am Schiffsmodell i befestigt. Naturgemäß kann die Meßfeder durch Zwischenschaltung eines Getriebes auch so angebracht werden, daß sie selbst größeren Verdrehungswinkeln unterworfen ist (Verringerung der Fehler durch Lose), wohingegen das Schiffsmodell weiter nur ± 1/2° gegen das Schiff ausweicht. Dadurch ist sowohl eine praktisch schiffsfeste Fesselung des Schiffs-Modells erreicht und ferner eine hinreichend genaue Messung der Momente entsprechend der Soll-Ist-Differenz der Tankwasserstände durch die Federverdrehungen ermöglicht: Die Feder 2 wird hingegen jeweils im Ausmaß des Schlingerwinkels verdreht und kann daher gleichzeitig als Schlingerwinkelzeiger dienen.
  • An sich müßte das Schiffsmodell für eine richtige Nachbildung der Schlingerbewegungen noch rriit einer Dämpfungseinrichtung versehen sein, da ja auch die -Schiffsschwingungen gedämpft sind, und zwar ist diese Dämpfung hauptsächlich bedingt durch die Reibung zwischen Schiff und Wasser. Gemäß weiterer Erfindung ist es jedoch möglich, auf die Dämpfung beim Schiffsmodell zu verzichten, wodurch sich - namentlich im Zusammenhang mit der weiter unten beschriebenen Geschwindigkeitssteuerung - ein besonders einfacher Aufbau der Anlage ergibt.
  • Das Tankwassermodell 8 ist ähnlich ausgebildet wie das Schiffsmodell i. Es ist einerseits über die Biegefeder 9 mittels der Zahnräder io, ii und 12 an den Horizontmotor 3 angeschlo@-sen, andererseits ist es mit einer fast starren Meßfeder 13, die zweckmäßig wieder als Stabfeder ausgebildet wird, verbunden. In die fast starre Meßfeder 13 wird vom Schiffsmodell aus mittels des mechanischen Getriebes 14 der Soll-Ist-Differenzwert der Tankwasserstände eingeleitet. Bei der praktischen Ausführung wird man allerdings vorteilhafterweise die Meßwerte auf elektrischem Wege mittels Verstärker und Nachlaufmotor einführen. Wegen der schiffsfesten Lagerung des Schiffsmodells sind diese bießwerte noch mit denn Schlingerwinkel p behaftet. Daher werden diese Soll-Ist-Differenzwerte, bevor sie auf die Meßfeder 13 gegeben werden, durch das Differentialgetriebe 15 von dem SchIingerwinkel p befreit. Vom Horizontgetriebe aus wird über das Zahnrad ii und die Welle 16 der Horizont, vom mechanischen Getriebe 1¢ aus der vom Schiffsmodell ermittelte Steuerwert eingeführt, so daß man als Resultatswert einen der Differenz der Tankwasserstände entsprechenden Steuerwert erhält, in dem der Schlingenvinkel T jedoch nicht mehr enthalten ist. Dieser Resultatwert wird mittels der Zahnräder 17 und 18 auf die Meßfeder 13 übertragen.
  • Die Dämpfung der Tankwasserbewegung durch die Tankwandungen wird beim Tankwassermodell durch einen Dämpfungsgenerator bewirkt, dessen Stator ig fest mit dem Schiff verbunden ist; durch die Schraffur 7 soll wiederum der Schiffskörper angedeutet sein. Der Anker 2o ist hingegen mit dem Tankwassermodell über die Zahnräder 21, 22 und 23 gekuppelt und wrirkt so auf die Meßfeder 13 zurück.
  • Der aus dem Tankwassermodell abzuleitende Meßwert ist durch die Relativdrehung zwischen Anfang und Ende der lleßfeder 13 gegeben, die durch das Differentialgetriebe 2.1 ermittelt wird. Eine andere Ausführungsart, die aber das Prinzip nicht ändert, besteht darin, daß das Differential anders geschaltet wird und ein Ende der Feder schiffsfest eingespannt wird. Vom Differentialgetriebe 2:I aus wird der Steuerwert, der dem von der Pumpe auf das Tankwasser auszuübenden Impuls entspricht, auf die Regeleinrichtung 25 der Pumpe 26 gegeben. Man verwendet am besten eine Propellerpumpe mit verstellbaren Schaufeln, deren Achsschub entsprechend dem Steuerwert eingestellt wird. Der Achsschub ist wiederum der Wasserbeschleunigung verhältnisgleich. Bei völliger Stabilisierun-- des #,cltiffes, cl. h., wenn die Soll-Ist-Differenz der Tankwasserstände o betrat, ist der Achsschub der Pumpe o, sie befindet sich in der sogenannten Segelstellung. Durch die infolge einer vorhandenen Soll-Ist-Differenz auftretenden Steuerimpulse wird die Pumpe auf den richtigen Anstellwinkel eingestellt, so daß entweder eine Pumpen- oder eine Turbinenwirkung eintritt.
  • Um eine genaue Nachbildung der Schiffsschvinung zu erreichen, müßte das Schiffsmodell eigentlich ebenfalls mit einer Dämpfung versehen sein, die etwa durch einen schiffsfesten Dämpfungsgenerator, dessen Anker auf die 1leßfeder 6 zurückwirkt, erreicht werden könnte. Außerdem wäre noch eine zusätzliche Geschnindigkeitssteuerung erforderlich; denn im Falle der freien Eigenschwingungen des Schiffes schwingen Schiff und Schiffsmodell synchron und in Phase, an der 3leßfeder 6 tritt also keine Verdrehung auf. Die Geschwindigkeitssteuerungkönnte z. B. durch einen sogenannten Tourendynamo erzielt werden, dessen Stator schiffsfest ist, während der Anker entsprechend der Schlingerbewegung bewegt wird, so daß die Spannung des Dynamos der Geschwindigkeit der Schlingerbewegung verhältnisgleich wird. Diese zusätzlichen Vorrichtungen für die Dämpfung und Geschwindigkeitssteuerung würden allerdings eine sehr umständliche und verwickelte Anlage bedingen. Gemäß der Erfindung wird in dieser Beziehung eine Verbesserung in zweifacher Hinsicht erzielt. Einmal wird auf die Dämpfung beim Schiffsmodell verzichtet. Dadurch ergibt sich schon von selbst eine geringe Geschwindigkeitssteuerung, denn die 3leßfeder 6 wird jetzt im Falle der freien Eigenschwingungen entsprechend dem Werte ,o - @ verdreht, wenn o in der Schwingungsgleichung die Dämpfungskonstante und @ die Schlingen%inkelgeschwindigkeit bedeutet. Diese geringe Geschwindigkeitssteuerung wird dadurch vergrößert, daß der Anker 27 eines Generators vom Horizontgetriebe 3 über das Zahnrad io und die Welle 29 nachgedreht wird, während der Stator 28 sich der Geschwindigkeit proportional gegen die 3leßfeder 6 des Schiffsmodells abstützt und so eine Verdrehung der letzteren hervorruft. In der drehbeweglichen Lagerung des Stators, wodurch eine unmittelbare Einwirkung des Geschwindigkeitsgenerators 27, 28 auf das Meßsystem ohne Zuhilfenahme weiterer Übertragungsmittel erzielt wird, liegt die zweite durch die Erfindung erreichte Vereinfachung. Eine beliebige Vergrößerung der i Geschwindigkeitssteuerung kann leicht durch Feldregelung des Geschwindigkeitsgenerators erzielt werden. Durch den Fortfall der Dämpfung sowie durch die weitere Verstärkung der Geschwindigkeitssteuerung durch den Ge- i schwindigkeitsgenerator 27, 28 ergibt sich zwar ein kleiner Fehler in den von der Meßfeder 6 ermittelten Meßwerten, die man jedoch im praktischen Betrieb vernachlässigen kann. In Anbetracht der großen erreichten Vorteile hinsichtlich des einfachen Aufbaues wird man die kleine Ungenauigkeit in der Anzeige bedenkenlos in Kauf nehmen können.
  • Fig. 2 zeigt dieselbe Anordnung des erfindungsgemäßen Steuergerätes, jedoch in schaubildlicher Darstellung. Für die gleichen Teile sind dieselben Bezugszeichen verwandt worden. Ferner ist in Fig. 2 eine besondere Ausführungsform für die schwingenden Massen des Schiffsmodells und Tankwassermodells dargestellt. In einfachster Weise kann man diese schwingenden Massen als schwungradähnliche Körper ausbilden, die drehbar gelagert sind. Gemäß der Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, als schwingende blassen ein Traggestell oder Tragrahmen mit einem oder mehreren Kreiseln zu verwenden, und solche Kreiselschwungmassen zeigt das Beispiel der Fig. 2. Hiernach besteht das Schiffsmodell Z aus dem Tragrahmen 31, in -dem die Kreisel 32 und - 33 gelagert sind. Letztere sind durch Federn 34 und 35 an den Rahmen gefesselt. Der Rahmen als Ganzes ist wiederum mittels der Feder 2 an den Horizont gefesselt und mittels der Stabfeder 6 mit dem Schiff verbunden. Die Schwingungsachse des Kreiselrahmens, die die Richtung der Stabfeder 6 hat, liegt in Richtung der Schiffslängsachse. Die Schwungmasse des Tankwassermodells 8 ist ähnlich ausgebildet und besteht aus dem Tragrahmen 36 mit den Kreiseln 37 und 38 und der zugehörigen Fesselung 39 bzw. 40.
  • Der Vorteil der Verwendung von Kreiselschwungmassen liegt vor allen Dingen @ in der großen Ersparnis an Gewicht und Raum. Bereits bei Verwendung von einem Kreisel wird gegenüber einem gewöhnlichen Schwungrad nur ein Bruchteil des sonst benötigten Platzes und Gewichtes gebraucht. Mit Rücksicht auf die Eierbewegung des Schiffes empfiehlt es sich jedoch, jeden Rahmen mit zwei Kreiseln auszubilden.
  • Bei Verwendung eines gewöhnlichen Schwungrades berechnet sich die Schwingungszeit aus der Formel wobei O das Trägheits= moment und D das durch die Horizontfeder 2 bzw. 9 gelieferte Richtmoment bedeutet. Ein Kreiselrahmen mit einem Kreisel hat die Schwingungsdauer T = 2.-,1 # bei zwei Kreiseln beträgt sie T = ?"-t - wobei d die Kreiselfederung (Federn 34 und 35 bzw. 39 und 40) und I das Trägheitsmoment eines Kreisels bedeutet. An Stelle des gewöhnlichen Trägheitsmomentes 0 tritt also ein scheinbares Trägheitsmoment bzw. Aus einem Vergleich dieser Ausdrücke ist ohne weiteres die große Gewichts- und Raumersparnis bei der neuen Anordnung ersichtlich.
  • In den Fig. Z und 2 sind die Meßfedern 6 und 13 als Stabfedern dargestellt, während für die Horizontfedern 2 und 9 sowie für die Kreiselfedern 34, 35 und 39, 40 Schraubenfedern angenommen sind. Es empfiehlt sich, sämtliche verwendeten Federn als Stabfedern auszubilden, wodurch sich der Vorteil einer leichten Einstellung der Federkraft durch Änderung der wirksamen Federlänge mittels einer Klemmvorrichtung ergibt. Mit Rücksicht auf die Festigkeit wäre ein runder Querschnitt der Stabfedern am vorteilhaftesten, wegen der besseren Einspannmöglichkeit'empfiehlt es sich jedoch, Stabfedern mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt zu verwenden. Die durchgängige Verwendung von Stabfedern bringt den weiteren Vorteil eines gleichmäßigen Aufbaues der Anordnung mit sich und gestattet eine besonders glückliche konstruktive Lösung mit möglichst wenigem Platzbedarf bzw. eine günstige Anpassung an die Platzverhältnisse.
  • Fig. 3 zeigt an Hand eines Beispiels, das der wirklichen Ausführung entsprechen könnte, die Ausbildung des Schiffsmodells bei Verwendung von Stabfedern für alle drei Federungen. Der Tragrahmen für die Kreisel ist in Übereinstimmung mit Fig. 2 mit 31 bezeichnet und über die Horizontfeder 2 an den Horizont gefesselt. Zu diesem Zweck- trägt das linke Ende der als Stabfeder ausgebildeten Horizontfeder 2 ein Kegelradsegment 41, das mit dem Kegelrad 42 kämmt. Die Kegelräder werden vom Horizontmotor 3 eingestellt, wodurch sich die linke Einspannstelle der Feder, die durch das Kegelradsegment 41 festgelegt ist, entsprechend dem Horizont einstellt. Die andere Einspannstelle der Horizontfeder 2 ist durch eine Klemmvorrichtung 43, die längs zweier Führungsschienen 44 verschiebbar ist, gegeben. Die Führungsschienen 44 sind einerseits mit dem Zahnrad 46 fest verbunden, andererseits mit dem Schiffskörper 7 drehbar gelagert. Die wirksame Länge der Feder ist durch den Abstand des Segmentes 41 von der Klemmvorrichtung 43 gegeben und kann auf diese Weise bequem auf die richtige Länge eingestellt werden. Über die Zahnräder 46 und 45 ist das rechte Ende der Horizontfeder 2 mit dem Tragrahmen 31: des Schiffsmodells verbunden. Mit Ziffer 7 ist überall in der Zeichnung der Schiffskörper bzw. eine starre Verbindung mit ihm gekennzeichnet.
  • Die Meßfeder 6 ist einerseits am Schiffskörper 7, andererseits über die Zahnräder 45, 46, 47 am Tragrahmen 31 befestigt. Ihre wirksame Länge kann ebenfalls mittels einer Klemmvorrichtung 48a, die auf den Führungsschienen 48 verschiebbar ist, passend eingestellt werden. Die Figur zeigt ferner den Gesch«@indigkeitsgenerator 27, 28, der über die Zahnräder 47 und 47 a an die Meßfeder angeschlossen ist: Tiber die Welle 29 und die Zalinr:ider 4.d bis 52 wird in ihn der Horizont eingeführt.
  • Im Tragrahmen 31 sind die beiden Kreisel 32 und 33 angeordnet, deren Umlaufachse senkrecht zur Ebene des Tragrahmens steht, während die Präzessionsachse senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Es ist möglich, für die beiden Kreisel eine einzige Fesselungsfeder zu verwenden, wenn die Präzessionsbewegungen miteinander gekuppelt werden, indem z. B. die auf den Präzessionsachsen befestigten Zahnradsegmente 53 und 54 ineinandergreifen. Auf der Achse des Kreisels 33 sitzt das Kegelrad 55, das die gemeinsame Präzessionsbewegung der beiden Kreisel über das Kegelrad 56 und die Stirnräder 57, 58 auf das rechte Ende der als Stabfeder ausgebildeten Kreiselfeder 41 überträgt. Das linke Ende der wirksamen Federlänge ist durch die auf den Führungsschienen 59 verschiebbare Klemmv orrichtung 6o festgelegt. Die Führungsschienen 59 sind starr mit dem Tragrahmen 31 verbunden.

Claims (7)

  1. PATEXTANSPRLICHE: i. Steuergerät für Tankstabilisierungsanlagen, bei dem aus den unmittelbar gemessenen schwingungsanfachenden Momenten die Steuerkommandos abgeleitet werden, unter Verwendung eines sch«vzngungsfähigen Körpers (Schiffsmodells), dessen Schwingungsdaten denjenigen des Schiffes verhältnisgleich sind, und das einerseits mit einer nach dem Horizont stabilisierten Vorrichtung, andererseits über eine Meßvorrichtung mit dem Schiff verbunden ist, zur Anzeige der Soll-Ist-Differenz der Tankflüssigkeitsstände, dadurch gekennzeichnet, daB das von dem Schiffsmodell angezeigte, auf das Schiff auszuübende Gegenmoment zur Ermittlung der der Tankflüssigkeit zu erteilenden Beschleunigung in einen zweiten schwingungsfähigen Körper (Tankwassermodell) eingesteuert wird, dessen Sch-%lringungsdaten derjenigen der Tankflüssigkeit verhältnisgleich sind und der einerseits ebenfalls mit einer nach dem Horizont stabilisierten Vorrichtung verbunden ist und dem andererseits über eine Meßvorrichtung der von dem Schiffsmodell abgegebene Meßwert zugeführt wird, @;oliei zur heseitigung des in das Tzinlcwassf#rmoclc:Il mit eingesteuerten Einflusses des Schlin-güruinkels eine nach dem Horizont orientierte Ausgleichsvorrichtung vorgesehen ist.
  2. 2. Steuergerät nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß als@@Bvarrichtu:g bei den Modellen eine fast starre Meßfeder dient.
  3. 3. Steuergerät nach Anspruch i oder -2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Tankflüssigkeitspumpe mit verstellbaren Laufschaufeln, z. B. eines Verstellpropellers, als Beschleunigungsvorrichtung für die Tankflüssigkeit, in solcher Weise, daß der Achsschub der Pumpe in linearer Abhängigkeit von dem durch das Steuergerät ermittelten Beschleunigungswert gesteuert wird.
  4. 4. Steuergerät nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingende Masse des Tankwassermodells entsprechend der Bauart des Schiffsmodells durch ein Gestell oder einen Rahmen mit einem oder mehreren Kreiseln gebildet ist.
  5. 5. Steuergerät nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daB außer den MeBfedern auch die Horizontfedern und die zur Fesselung der Kreisel an das Traggestell dienenden Federn als Stabfedern ausgebildet sind, deren wirksame Längen durch eine verschiebbare Klemmvorrichtung einstellbar sind.
  6. 6. Steuergerät nach Anspruch i oder folgenden, gekennzeichnet durch ein für alle gemäß dem Horizont zu stabilisierenden Teile gemeinsames Horizontgetriebe.
  7. 7. Steuergerät nach Anspruch i und den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiffsmodell ohne Dämpfungseinrichtung ausgeführt ist und die dadurch im Falle der freien Eigenschwingung an sich vorhandene Geschwindigkeitssteuerung durch einen zusätzlichen Geschwindigkeitsgenerator vergrößert wird. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden Französische Patentschrift 1r. 784 765.
DES127281D 1937-05-22 1937-05-22 Steuergeraet fuer Tankstabilisierungsanlagen Expired DE768123C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1282506B (de) * 1966-09-14 1968-11-07 Licentia Gmbh Regeleinrichtung fuer eine Tankstabilisierungsanlage mit veraenderlicher Eigenfrequenz

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR784765A (fr) * 1934-04-18 1935-07-24 Dispositif pour la stabilisation des navires

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DE1282506C2 (de) * 1966-09-14 1969-07-03 Licentia Gmbh Regeleinrichtung fuer eine Tankstabilisierungsanlage mit veraenderlicher Eigenfrequenz

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