DE881452C

DE881452C - Device for stabilization, in particular to prevent ships from rolling

Info

Publication number: DE881452C
Application number: DEP5269A
Authority: DE
Inventors: Louis-Eugene-Wi Montrose-Oster
Original assignee: Pollopas Patents Ltd
Current assignee: Pollopas Patents Ltd
Priority date: 1951-03-21
Filing date: 1951-03-21
Publication date: 1953-06-29

Description

Vorrichtung zur Stabilisierung, insbesondere- zur Verhinderung des Schlingerns von Schiffen Die Erfindung bezieht sich auf eine Stabilisierungsvorrichtung zur Verhinderung des Schlingerns von Schiffen und anderen Fahrzeugen, welche bewegliche Gewichte benutzt (Schlingerwagen). Sie löst die Aufgabe, die Gesamtgewichte einer solchen Vorrichtung auf ein Minimum zu verringern. Ferner löst sie die Aufgabe, eine Stabilisierungsvorrichtung zu schaffen, die einen geringstmöglichen Raum im Schiff beansprucht, und zwar in einem solchen Teil, der am wenigsten wert ist, und deren Arbeitsweise ein Minimum an Kraft erfordert.Device for stabilization, in particular to prevent the Rolling Ships The invention relates to a stabilizing device to prevent the lurching of ships and other vehicles that are movable Weights used (rolling cart). It solves the problem of the total weights of a to reduce such a device to a minimum. It also solves the task to create a stabilization device that takes up as little space as possible in the Ship claimed, and in such a part that is least worth, and whose mode of operation requires a minimum of force.

Weiterhin will die Erfindung eine Stabilisierungsvorrichtung mit beweglichen Gewichten schaffen, bei der eine plötzliche Änderung der augenblicklichen Größe der Einfluß ausübenden Faktoren und ganz besonders der Kraft des Meeres, die sich auf das Schiff auswirken, ebenso plötzlich die Geschwindigkeit der beweglichen Massen derart ändert, daß sie ebenso augenblicklich eine Gegenwirkung gleicher Größe aber entgegengesetzter Richtung auf das Schiff ausüben.Furthermore, the invention aims at a stabilization device with movable Create weights in which there is a sudden change in the instantaneous size the influencing factors and especially the force of the sea, which affect the ship, just as suddenly the speed of the moving masses changes in such a way that it instantly has a counteraction of the same magnitude, however exercise in the opposite direction on the ship.

Diese und weitere Kennzeichen der Erfindung seien im folgenden näher erläutert. Dabei wird auf die schematische Zeichnung Bezug genommen, die als Beispiel eine Stabilisierungsvorrichtung, insbesondere zur Verhinderung des Schlingerns eines Schiffes, darstellt (Stabilisierungswagen).These and other characteristics of the invention will be described in more detail below explained. Reference is made to the schematic drawing, which is an example a stabilization device, in particular to prevent the rolling of a Ship, represents (stabilization car).

Fig. z zeigt die Anordnung der Stabilisierungsvorrichtung im Inneren eines Schiffes; Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf den Lauf- oder Stabilisierungswagen; Fig. 3 veranschaulicht eine Seitenansicht des Gegenstandes der Fig. 2.Fig. Z shows the arrangement of the stabilizing device inside a ship; Fig. 2 shows a plan view of the running or stabilizing carriage; FIG. 3 illustrates a side view of the article of FIG. 2.

Um dem Schlingern eines Schiffes einen Widerstand entgegenzusetzen, genügt es im allgemeinen, innerhalb des Schiffes in jedem Augenblick ein Moment zu schaffen, das dem vom Meer auf das Schiff ausgeübten gleich aber entgegengerichtet ist. Es ist außerdem erforderlich, das Schiff in vertikaler Lage zu halten. Aufgabe der Steuerung für die Stabilisierungsvorrichtung ist es, diese Bedingungen zu erfüllen.To oppose the roll of a ship with resistance, it is generally sufficient to have one moment at a time within the ship to create, however, the same as that exercised by the sea on the ship is opposite. It is also necessary to keep the ship in a vertical position to keep. The task of the control for the stabilization device is this To meet conditions.

Eine ideale Einrichtung zum Verhindern des Schlingerns muß ebenso wirksam wie schnell arbeiten können; ihre Gewichte und Abmessungen müssen beschränkt sein; die Anlage muß sich in dem Teil des Schiffes mit dem wertlosesten Raum einbauen lassen, beispielsweise am Boden des Schiffsraumes; die Anlage muß funktionsfähig sein, sowohl wenn das Schiff in Bewegung ist, als auch wenn es still liegt. Die Kosten der ersten Erstellung müssen mäßig sein und ebenso die Betriebskosten. Kein bekanntes System: scheint alle diese Bedingungen zu erfüllen.An ideal anti-roll device must also how quickly can work effectively; their weights and dimensions must be limited be; the system must be installed in the part of the ship with the most worthless space leave, for example on the floor of the hold; the system must be functional both when the ship is in motion and when it is stationary. the Initial creation costs must be moderate, as must operating costs. No Known system: seems to meet all of these conditions.

Es sei ein Passagierschiff betrachtet, dessen Verdrängung D etwa q0 000 t, dessen metazentrische Höhe etwa 1 m, dessen Breite etwa 30 m und dessen Eigenperiode ungefähr 28 Sekunden ist. Das maximale Moment des Meeres wird dann, bei Einsetzen eines sin i = 0,05 (i = 3°) sein.Let us consider a passenger ship whose displacement D is about q0 000 t, whose metacentric height is about 1 m, whose width is about 30 m and whose natural period is about 28 seconds. The maximum moment of the sea will then be at the onset of a sin i = 0.05 (i = 3 °) .

Dx (O - a) - sin i = 40 - r - 0,05 = 2ooo mt.Dx (O - a) - sin i = 40 - r - 0.05 = 2ooo mt.

Da die Wogen eine Trochoidenform haben, kann das mittlere Moment etwa mit o,62 des maximalen Momentes, d. h. 1240 mt eingesetzt werden. Die Einrichtung zum Verhindern des Schlingerns muß also in jedem Augenblick ein maximales Moment .von 12¢o mt nach Backbord und Steuerbord über Null zu erzeugen in der Lage sein.Since the waves are trochoidal in shape, the mean moment can be about with o.62 of the maximum moment, d. H. 1240 mt can be used. The establishment In order to prevent the lurching, a maximum moment must be given in every moment .be able to generate from 12 ¢ o mt to port and starboard above zero.

Eine entsprechende Kreiselanlage wiegt ungefähr 70o t, d. h. etwa 1,75 0j0 der Wasserverdrängung. Das Gewicht der beiden Turbodynamos mit 85o kW von je 2o t ist in dieser Zahl einbegriffen. Der von der Anlage beanspruchte Raum beträgt etwa 2ooo m3. Die von den Kreiseln beanspruchte Leistung beläuft sich bei normalem Betrieb in runden Zahlen auf etwa 1qoo kW, d. h. 2ooo PS.A corresponding gyro system weighs around 70o t, i.e. H. approximately 1.75 0j0 of the water displacement. The weight of the two turbo dynamos with 85o kW of 2o t each is included in this figure. The space required by the system is about 2,000 m3. The power required by the gyroscopes is normal Operation in round numbers on around 1qoo kW, i.e. H. 2,000 PS.

Mit Ausnahme vielleicht der letzten, sind diese Zählen ziemlich günstig. Eine solche Stabilisierungsvorrichtung arbeitet unabhängig davon, ob das Schiff fährt oder still liegt.With the exception of perhaps the last one, these counts are pretty cheap. Such a stabilization device works regardless of whether the ship drives or lies still.

Andererseits sind die Nachteile von Kreiselanlagen bekannt und ganz besonders die sehr beträchtliche -Beanspruchung; der sie den 'Schiffsrumpf unterwerfen, welcher infolgedessen verstärkt werden muß.On the other hand, the disadvantages of gyroscopic systems are known and complete especially the very considerable stress; to which they subdue the ship's hull, which consequently needs to be strengthened.

Die Ausscbiebflossen (Schlingerflossen) haben bei Anwendung an dem gleichen Schiff folgende Vorteile: geringere Gewichte, ungefähr roo t, geringeren Raumverbrauch, geringere Kraft für die Betätigung der Flügelflossen, ungefähr 5o bis Zoo PS. An Nachteilen sind zu erwähnen: die Unmöglichkeit, diese Flossen so schnell zu bewegen, wie es notwendig wäre; ihre große Verletzlichkeit, die sich daraus ergibt, daß sie aus dem Schiffsrumpf herausragen müssen; ein sehr beträchtlicher wirklicher und unvermeidlicher Kraftverbrauch mit doppelt schlechtem Wirkungsgrad, weil dieser ganz von den Schrauben gedeckt werden muß; Beanspruchungen des Schiffsrumpfes an den Durchtrittsstellen der Flossen, die eine besondere Verstärkung erfordern, und die Unmöglichkeit dieses Systems, beim Stilliegen des Schiffes wirksam zu sein. Eine Stabilisierungsvorrichtung mit - Hilfe von Flüssigkeitsströmen hat bei Anwendung auf das gleiche Schiff die folgenden Vorteile: ein sehr schnelles Ansprechen, geringe Gewichte und die Möglichkeit sowohl beim Stilliegen als auch während der Fahrt des Schiffes wirksam zu sein. Bezüglich der Nachteile ist zu erwähnen: großer Raumbedarf in gewissen Fällen; die Notwendigkeit, eine sehr große Leistung vorzusehen, die, obwohl mit einer entsprechenden Steuerung nur ein geringer effektiver Verbrauch erfolgt, dennoch installiert sein muß, und zwar sowohl was die Motorpumpengruppen als auch was die elektrische Anlage betrifft. Die vorzusehende Leistung bewegt sich in der Größenanordnung von 1o ooo PS.When used on the same ship has the following advantages: lighter weights, roughly roo t, lighter Space consumption, less force to operate the wing fins, about 5o to zoo PS. Drawbacks to be mentioned: the impossibility of these fins like that to move quickly as needed; their great vulnerability, which it follows that they must protrude from the hull of the ship; a very considerable one real and inevitable power consumption with doubly poor efficiency, because this must be completely covered by the screws; Stresses on the ship's hull at the passage points of the fins that require special reinforcement, and the impossibility of this system to be effective when the ship is idle. A stabilization device with the aid of liquid flows has when used on the same ship the following advantages: a very quick response, low Weights and the possibility of lying still and while driving the Ship to be effective. With regard to the disadvantages, it should be mentioned: large space requirement in certain cases; the need to provide a very large output which, although with an appropriate control only a low effective consumption takes place, but must be installed, both what the motor-pump groups as well as what concerns the electrical system. The performance to be envisaged is moving in the order of magnitude of 10,000 horsepower.

Zu den Systemen, die mit der Verlagerung von Flüssigkeit oder festen Gewichten arbeiten, ist zu sagen: In dem Falle des in Betracht gezogenen Schiffes handelt es sich darum, ein Moment von 1240 mt zu erzeugen; wenn die halbe Breite des Schiffes 15 m beträgt, so erkennt man, daß ein Behälter für zoo m3 Wasser, der 12,40 m von dem mittleren Längsschnitt oder ungefähr 2,50 m von der Außenwandung entfernt ist; das geforderte Moment aufbringen würde. Diese Stabilisierungsvorrichtung erfordert also nur zwei richtig angeordnete Behälter und Mittel, die das Wässer schnell von dem einen in den anderen Behälter fördern können.Regarding the systems that operate with the displacement of liquids or fixed weights, it can be said: in the case of the ship under consideration, it is a matter of generating a moment of 1240 mt; if half the width of the ship is 15 m, it can be seen that a container for zoo m3 of water is 12.40 m from the central longitudinal section or about 2.50 m from the outer wall; would muster the required moment. This stabilization device thus only requires two correctly arranged containers and means that can convey the water quickly from one container to the other.

Die Vorteile dieses Systems sind: eine große Einfachheit, ein mäßiges Gewicht von ungefähr 300 t für das in Frage stehende Schiff; worin die Turbodynamos, die die Motoren der einzelnen Pumpen betreiben, eingeschlossen sind, Fortfall anomaler Verstärkungen des Schiffsrumpfes, die Möglichkeit, nicht allein bei Stilliegen und auch bei der Fahrt des Schiffes zu wirken, sondern außerdem einen statischen Neigungswinkel des Schiffes, der erwünscht sein kann, ohne Kraftaufwand schaffen zu können (oder ihn auszugleichen). Diese Vorteile werden aber durch sehr ernste Nachteile aufgehoben: relativ langsames Funktionieren des Systems infolge der Trägheit des Wassers, großer Raumbedarf, in gewissen Fällen großer wirklicher Energieverbrauch, wie nachfolgend erläutert In der Annahme, däß diese Zoo m3 z. B. in 7 Sekunden zu verlagern sind und weiterhin angenommen, daß der Druckverlust der gesamten Einrichtung nur 15 m beträgt, :ergibt sich eine Leistung von und unter Annahme eines Pumpenwirkungsgrades von 75 %, die tatsächlich aufgewandt werden müssen.The advantages of this system are: a great simplicity, a moderate weight of about 300 tons for the ship in question; which includes the turbo dynamos that operate the motors of the individual pumps, the absence of anomalous reinforcements of the ship's hull, the possibility of not only having an effect when the ship is lying still and also when the ship is moving, but also a static angle of inclination of the ship, which may be desirable without being able to create (or compensate for) any effort. These advantages are offset by very serious disadvantages: relatively slow functioning of the system due to the inertia of the water, large space requirements, in certain cases large real energy consumption, as explained below. B. are to be relocated in 7 seconds and continue to assume that the pressure loss of the entire device is only 15 m: results in a performance of and assuming a pump efficiency of 75%, which actually have to be expended.

Man muß dabei beachten, daß die notwendige Leistung eine Exponentialfunktion der Geschwindigkeit darstellt, mit der man das Wasser zu verlagern wünscht.It must be noted that the power required is an exponential function represents the rate at which one wishes to displace the water.

Die Stabilisierungsvorrichtung, die auf der Verlagerung von festen Gewichten beruht, wie sie bisher vorgeschlagen wurde, d. h. die Bewegung eines Laufwagens möglichst in der Ebene des Schwerpunktes,. derart, daß dieser Laufwagen quer in bezug auf die Bewegungsrichtung des Schiffes durch einen Seilzug, der über zwei Scheiben verläuft, die an den Backbord-und Steuerbordwänden gelagert sind, und der von einem feststehenden Motor betätigt wird, d. h. der fest mit den Spanten des Schiffes verbunden ist, unterscheidet sich schon vorteilhaft von dem System der flüssigen Gewichte.The stabilization device based on the displacement of fixed Weighting is based as previously suggested, i. H. the movement of a carriage if possible in the plane of the center of gravity. such that this carriage transversely with respect to the direction of movement of the ship by a cable that runs over two discs that are mounted on the port and starboard walls, and which is operated by a stationary motor, d. H. the one firmly with the frames of the ship is connected, already advantageously differs from the system of the liquid weights.

Klan erkennt, daß sie wie ein waagerecht angeordneter Fahrstuhl arbeitet. Die Vorteile dieses Svstems sind: eine große Einfachheit, ein verringertes Gewicht, ungefähr i5o t für das in Betracht gezogene Schiff, die Möglichkeit, sowohl beim Stilliegen als auch beim Fahren des Schiffes wirksam zu sein, die Möglichkeit, einen statischen Neigungswinkel des Schiffes ohne Energieaufwand beizubehalten oder auszugleichen, und ein verringerter Raumbedarf. Es bestehen aber noch die folgenden genügend ernsten Nachteile: tatsächlicher Verbrauch einer erheblichen Energiemenge, die sich teilweise aus dem schlechten Wirkungsgrad ergibt, eine gewisse Trägheit, sehr starke auf die Seile und auf den Schiffsrumpf ausgeübte Beanspruchungen und die Belegung wertvollen Raumes.Klan realizes that it works like a horizontally arranged elevator. The advantages of this system are: great simplicity, reduced weight, about i5o t for the ship under consideration, the possibility of both at Lying still as well as being effective when driving the ship, the possibility of one Maintain or compensate for the static angle of inclination of the ship without using energy, and a reduced footprint. But there are still the following sufficiently serious ones Disadvantages: actual consumption of a considerable amount of energy, which is partly from the poor efficiency results in a certain inertia, very strong on the Ropes and stresses exerted on the ship's hull and the occupancy valuable Space.

Die Erfindung beseitigt alle diese Nachteile und verstärkt die beschriebenen Vorteile. Dies gelingt auf Grund der folgenden Überlegungen: A. Wenn im Falle des betrachteten Dampfers ein zweckmäßig gelagertes und verlagertes Gewicht von ioo t genügt, um das notwendige Stabilisierungsmoment zu erzeugen, empfiehlt es sich, jedes System zu verlassen, dessen praktische Verwirklichung den Aufwand von Gewichten erfordert, die viel höher oder sogar ein Vielfaches von ioo t sind.The invention overcomes all of these disadvantages and enhances those described Advantages. This succeeds on the basis of the following considerations: A. If in the case of the considered steamer a properly stored and displaced weight of 100 t is sufficient to generate the necessary stabilizing moment, it is advisable to to leave any system, its practical realization the effort of weights which are much higher or even multiples of ioo t.

a) Es ist also nötig, weitestgehend das Gewicht der bordfesten Anlage zu verringern, einschließlich der Generatoren für die elektrische Energie.a) It is therefore necessary to use the weight of the on-board system as much as possible decrease, including generators for electrical energy.

b) Es empfiehlt sich, eine Ausführung zu wählen, die nicht nur einen sehr guten Wirkungsgrad besitzt, sondern auch gestattet, während der Zeitdauer der Verzögerung, d. h. im Augenblick des Bremsens oder des Bewegungswechsels einen Teil der während der Beschleunigung aufgewandten Energie zurückzugewinnen, wodurch dann die Leistung und das Gewicht des Generators in gleichem Maße verringert werden.b) It is best to choose a version that is not just one has very good efficiency, but also allows for the duration of the Delay, d. H. a part at the moment of braking or change of movement to recover the energy expended during acceleration, which then the power and the weight of the generator can be reduced to the same extent.

c) Die praktische Ausführung darf den Schiffsrumpf nicht derart belasten, daß eine Verstärkung erforderlich wird.c) The practical execution must not stress the hull in such a way that that reinforcement is required.

B. Der Stabilisator darf nur möglichst wenig Raum in Anspruch nehmen, und zwar an einer solchen Stelle, wo seine Gegenwart nicht stört.B. The stabilizer must take up as little space as possible, in such a place where his presence does not interfere.

C. Der Stabilisator muß momentan reagieren können, d. h. trotz seiner beträchtlichen Massenträgheit in der Lage sein, augenblicklich beträchtliche Stabilisierungsmomente aufzubringen.C. The stabilizer must be able to react momentarily, i. H. despite his considerable inertia be able to instantaneously considerable stabilizing moments to raise.

Die folgende Ausführungsform nach der Erfindung genügt allen diesen Bedingungen. Es sei von neuem das erwähnte Schiff in Betracht gezogen: Am Schiffboden ist ein Raum von ungefähr io m Länge und .4 m Höhe vorgesehen, der sich über die gesamte Breite des Schiffes, also 30 m erstreckt. Dies ergibt ein Volumen von i2oo m3.The following embodiment of the invention satisfies all of these conditions. The ship mentioned should be considered again: On the ship's bottom there is a space about 10 m long and .4 m high, which extends over the entire width of the ship, i.e. 30 m. This results in a volume of i2oo m3.

Schienen und eventuell Zahnstangen oder deren Äquivalente sind quer in bezug auf die Bewegungsrichtung so weit wie möglich vom Schwerpunkt entfernt angeordnet. Dieser feststehende Teil der Anlage wird je nach dem vorliegenden Fall entweder auf eine ebene oder eine gewölbte Fläche aufgebracht.Rails and possibly racks or their equivalents are transverse as far as possible from the center of gravity in relation to the direction of movement arranged. This fixed part of the system will depend on the case at hand either applied to a flat or a curved surface.

Der Laufwagen ist auf Rädern nach Art der Eisenbahnräder gelagert. Seine Belastung besteht im wesentlichen in den Bahnmotoren und Zubehör des oder der Umformer (mit oder ohne Schwungrad), die zur Speisung der Bahnmotoren dienen. Die letzteren verschieben den Laufwagen genau so, als ob es sich um eine elektrische Lokomotive handeln würde, indem ein Moment auf die tragenden Räder oder die Zahnräder ausgeübt wird, die mit der oder den Zahnstangen oder ihren Äquivalenten kämmen.The carriage is mounted on wheels in the style of railway wheels. Its main load consists in the rail engines and accessories of the or the converters (with or without a flywheel), which are used to feed the railway motors. The latter move the carriage exactly as if it were an electric one Locomotive would act by adding a moment to the load bearing wheels or the gears is exercised that mesh with the rack or racks or their equivalents.

Die Vorteile dieser Ausführung sind offensichtlich. Die Belastung des Schiffsrumpfes ist unbedeutend. Die Schienen befinden sich in dem Falle des betrachteten Schiffes im Abstand von io m vom Schwerpunkt. Es ist möglich, zum Zwecke der Stabilisierung nicht allein die Gewichte selbst, sondern außerdem die Rückwirkung auf den Schiffsrumpf (über die Schienen und Zahnstangen oder deren Äquivalente) auszunutzen, die sich aus der Geschwindigkeit und besonders der Beschleunigung des Laufwagens ergeben. Hieraus leiten sich sehr interessante Ergebnisse ab.The advantages of this design are obvious. The load the hull is insignificant. The rails are in the case of the observed ship at a distance of 10 m from the center of gravity. It is possible for the purpose the stabilization not only the weights themselves, but also the reaction onto the ship's hull (via the rails and racks or their equivalents) to take advantage of the speed and especially the acceleration of the Surrender to the carriage. Very interesting results can be derived from this.

Der notwendige Kraftaufwand zur horizontalen Verlagerung des Laufwagens liegt nur in der Größenordnung von 2 kg/t, d. h. Zoo kg, und ergibt bei einer angenommenen Geschwindigkeit von 4 m/sec eine Leistung von Unter Berücksichtigung eines Wirkungsgrades von o,8, aber ohne eine eventuelle Vertikalkomponente in Rechnung zu stellen.The force required to move the carriage horizontally is only in the order of magnitude of 2 kg / t, ie zoo kg, and results in an output of at an assumed speed of 4 m / sec Taking into account an efficiency of 0.8, but without taking into account any vertical components.

Wenn sich das Gewicht von einer Bordseite zur anderen in 7 Sekunden verlagern muß, so wie die flüssige Masse in dem vorbeschriebenen Beispiel, ist es erforderlich, daß z. B. während rd. 2 Sekunden eine Beschleunigung von 2 m/sec= aaftritt. Die erforderliche Zugkraft bei dieser Beschleunigung beläuft sich auf Es ist zu erkennen, daß diesem Kraftaufwand eine gleich große Rückwirkung auf die Schienen und Zahnstangen oder ähnlichem entspricht. Diese erzeugt augenblicklich ein Moment von 2o - io -- Zoo mt (i/, des maximalen statischen Momentes), welches in den meisten Fällen mehr als ausreichend sein wird, um das Moment des 1leeres auszugleichen. Daraus ergibt sich, daß, wenn die Masse und die Größe der Beschleunigung günstig gewählt sind, der Laufwagen nur verhältnismäßig wenig verlagert wird.If the weight has to shift from one side of the board to the other in 7 seconds, like the liquid mass in the example described above, it is necessary that, for. B. an acceleration of 2 m / sec = aaftritt for about 2 seconds. The pulling force required for this acceleration amounts to It can be seen that this expenditure of force corresponds to an equally large reaction on the rails and racks or the like. This instantly generates a moment of 2o - io - zoo mt (i /, the maximum static moment), which in most cases will be more than sufficient to compensate for the moment of the 1 void. It follows that, if the mass and the magnitude of the acceleration are chosen favorably, the carriage is only displaced relatively little.

Um aber eine Beschleunigung von 2 m/sec° während 2 Sekunden erreichen zu können, ist es erforderlich, eine Leistung von vorzusehen, die keinen unzulässig hohen Wert darstellt; um so weniger als: es möglich ist, davon einen wichtigen Bruchteil während der Verzögerungsperiode zurückzugewinnen: Der Aufbau des Laufwagens ist durch Fig. 2 und 3 der Zeichnung verdeutlicht, die eine schematische Darstellung zeigen. Das Fahrgestell = ist auf den paarweise angeordneten Antriebsrädern 2 gelagert. Ein Zahnrad ¢ ist mit j edem Laufrad 2 fest verbunden. Diese Zahnräder sind untereinander durch Ritzel5 verbunden, welche zum gleichzeitigen Antrieb der Laufräder dienen. Die Ritzel5, die auf gegenüberliegenden Seiten des Laufwagens angeordnet sind, sind auf einer gemeinsamen Welle 6 befestigt, die in ihrer Mitte ein drittes Ritzel 5' trägt, welches identisch mit den Ritzeln 5 ist und mit einem Zahnrad q.' kämmt, welches seinerseits den Zahnrädern q. entspricht und mit der Zahnstange 8 im Eingriff steht, die als festes Element mit dem Schiffsrumpf verbunden ist.However, in order to be able to achieve an acceleration of 2 m / sec ° for 2 seconds, an output of provide that does not represent an inadmissibly high value; all the less than: it is possible to recover an important fraction of this during the delay period: The construction of the carriage is illustrated by FIGS. 2 and 3 of the drawing, which show a schematic representation. The chassis = is mounted on the drive wheels 2 arranged in pairs. A gear ¢ is firmly connected to each impeller 2. These gears are connected to each other by pinions5, which serve to drive the running wheels at the same time. The pinions 5, which are arranged on opposite sides of the carriage, are mounted on a common shaft 6 which carries in its center a third pinion 5 'which is identical to the pinions 5 and has a gear q.' meshes, which in turn the gears q. corresponds and is in engagement with the rack 8, which is connected as a fixed element to the ship's hull.

Zwei Bahnmotoren ii und ii' sind an dem Fahrgestell i unterhalb desselben aufgehängt (das Fahrgestell i ist in Fig. 2 als ein gestricheltes Rechteck dargestellt, damit die unterhalb des Chassis gelagerten Elemente zu erkennen sind). Die Wellen dieser beiden Motoren greifen unter ,Zwischenschaltung von Untersetzungszahnrädern io, g und entsprechend =o', g' an den beiden freien Wellen eines Differentialausgleichsgetriebes an.Two rail motors ii and ii 'are on the chassis i below the same suspended (the chassis i is shown in Fig. 2 as a dashed rectangle, so that the elements stored below the chassis can be recognized). The waves these two motors intervene, interposition of reduction gears io, g and correspondingly = o ', g' on the two free shafts of a differential compensating gear at.

Um zu vermeiden, daß die Krafterzeugungsanlage des Schiffes Überlastungen erleidet, werden die beiden Bahnmotoren -vorteilhaft unter Zwischenschaltung eines Umformers gespeist, der ebenfalls auf den Laufwagen montiert ist und unter Benutzung von bekannten Vorrichtungen zur Stromzuführung gespeist wird. Dieser Umformer, wie der in Fig:2 und 3 dargestellt ist, besteht aus einem Schwungrad 12, mindestens einem Dynamo 13 und einem Motor 1q., der von der Krafterzeugungsanlage des Schiffes gespeist wird, und einer Erregermaschine 15; der Kasten 16, den der Laufwagen gleicherweise trägt (in Fig. 2 nicht dargestellt, um die Anordnung der Motoren zu zeigen), nimmt die Steuereinrichtung auf.To avoid overloading the ship's power generation system suffers, the two rail engines - advantageously with the interposition of one Converter fed, which is also mounted on the carriage and in use is fed by known devices for power supply. This converter how which is shown in Figures 2 and 3, consists of a flywheel 12, at least a dynamo 13 and a motor 1q., from the power generation system of the ship is fed, and an exciter 15; the box 16, which the carriage alike carries (not shown in Fig. 2 to show the arrangement of the motors) takes the control device.

Der Laufwagen (Fig. i) läuft längs der Schienen von einem Ende zum anderen seiner Bahn, beeinfiußt von der Steuerungsanlage. Diese arbeitet in Abhängigkeit von mehreren Faktoren, die ihrerseits Ableitungen von Ursache und Wirkung der Schlingerbewegungen des Schiffes sind. Der Abstand, um den der Laufwagen aus seiner mittleren Stellung heraus verlagert wird, hängt ab von dem Stabilisierungsmoment, das er erzeugen muß, und die Anordnung ist so getroffen, daß das maximale Moment (es werden 1240 mt erzielt, wenn der Laufwagen um 12,4 m von der Schiffsmitte aus verschoben ist) ausgeübt wird, wenn der Laufwagen sich noch in einem gewissen Abstand von den äußeren Enden der Schienen oder Zahnstangen befindet. Wenn aus irgendeinem Grunde der Laufwagen die Schienenenden erreicht, kommt er mit einer Art von Endanschlag 17 in Berührung. Beim Berühren dieses Anschlages wird der Wagen zum Stillstand gebracht und der Einftuß der Steuereinrichtung außer Betrieb gesetzt, bis sie wieder so arbeitet, daß der Laufwagen nach der gegenüberliegenden Seite verlagert wird. Der Laufwagen muß mit kräftigen Bremsen versehen sein, damit er im Falle eines Versagens der elektrischen oder mechanischen Einrichtungen stillgesetzt werden kann. Solche Bremseinrichtungen sind bereits bekannt, und es kann deshalb auf eine Beschreibung verzichtet werden. Weiterhin können verschiedene andere Sicherheitseinrichtungen vorgesehen werden, um beispielsweise das Entgleisen unmöglich zu machen und den Laufwagen in bezug auf das Schiff in einer festgelegten Stellung zu halten, wenn er nicht arbeitet.The carriage (Fig. I) runs along the rails from one end to the other of its path, influenced by the control system. This works in dependence of several factors, which in turn derive the cause and effect of the rolling movements of the ship. The distance the carriage from its central position is shifted out, depends on the stabilizing moment that it has to generate, and the arrangement is made so that the maximum moment (1240 mt are achieved, if the carriage is moved 12.4 m from the center of the ship) is exercised, if the carriage is still a certain distance from the outer ends of the Rails or racks are located. If for some reason the carriage dies When the rail ends are reached, it comes into contact with a type of end stop 17. When this stop is touched, the car is brought to a standstill and the influence the control device put out of operation until it works again so that the The carriage is shifted to the opposite side. The carriage must go with powerful brakes should be provided so that in the event of an electrical failure or mechanical devices can be shut down. Such braking devices are already known and a description can therefore be dispensed with. Various other safety devices can also be provided, For example, to make derailing impossible and the carriage in relation to keep the ship in a fixed position when not working.

Die Vorteile einer Stabilisierungsvorrichtung nach der Erfindung sind offensichtlich. Die auf den Schiffsrumpf ausgeübten Beanspruchungen können vernachlässigt werden. Wenn im übrigen im Falle des in Betracht gezogenen Schiffes die Schienen ungefähr =o m unterhalb des Schwerpunktes verlegt werden, ist es möglich, zum Zwecke der Stabilisierung nicht nur die Gewichte selbst, sondern auch die Reaktion auf den Schiffsrumpf (die sich über die Schienen und die Zahnstangen oder ähnlichem auswirkt), herrührend von der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Laufwagens, zu benutzen. Dies führt zu einigen der interessantesten Folgeerscheinungen, die im folgenden näher erläutert werden.The advantages of a stabilization device according to the invention are apparently. The stresses exerted on the ship's hull can be neglected will. If, moreover, in the case of the ship under consideration, the rails to be laid approximately = o m below the center of gravity, it is possible for the purpose Stabilizing not only the weights themselves but also the response to them the hull (which extends over the rails and the racks or the like affects), resulting from the speed and acceleration of the carriage, to use. This leads to some of the most interesting sequelae that are explained in more detail below.

Wenn es erwünscht ist, daß sich der Laufwagen, um ein maximales Moment ausgleichen zu können, in 7 Sekunden von einer Bordseite zur anderen bewegen kann, d. h. in der Hälfte der Zeitdauer einer Halbperiode, dann beträgt die erforderliche Leistung ungefähr 655 PS unter Einbeziehung des Wirkungsgrades aller Einheiten (Bahnmotoren und Umformer). Die Leistung, die die Verlagerung des Laufwagens von einer Bordseite zur anderen im normalen Rhythmus, d. h. in 14 Sekunden gewährleistet, ist merklich geringer. Es ist- dann nötig, während ungefähr 6 Sekunden mit 0,5 m/sec2 zu beschleunigen. Dann wird der Laufwagen, nachdem er mit einer ungefähr konstanten Geschwindigkeit (3 m/sec) gerollt ist, während etwa 6 Sekunden mit o,5 m/sec2 verzögert. Er würde demnach 9 m in 6 Sekunden, sodann 6 m in 2 Sekunden und dann nochmals g m in 6 Sekunden, d. h. 24 m in 14 Sekunden zurücklegen.If it is desired that the carriage can move from one side of the board to the other in 7 seconds in order to be able to compensate for a maximum moment, ie in half the duration of a half cycle, then the required power is approximately 655 HP including the efficiency of all units (rail motors and converters). The performance that ensures the displacement of the carriage from one side of the board to the other in the normal rhythm, ie in 14 seconds, is noticeably lower. It is then necessary to accelerate at 0.5 m / sec2 for about 6 seconds. Then, after the carriage has rolled at an approximately constant speed (3 m / sec), it is decelerated at 0.5 m / sec2 for about 6 seconds. He would therefore cover 9 m in 6 seconds, then 6 m in 2 seconds and then again g m in 6 seconds, ie 24 m in 14 seconds.

Die dieser Beschleunigung entsprechende Kraft wird dann sein.The force corresponding to this acceleration then becomes be.

Die dieser Kraft entsprechende Leistung beläuft sich auf Wenn man eine mögliche Rückgewinnung vernachlässigt und wenn man annimmt, daß diese Leistung während der ganzen Beschleunigungsperiode gebraucht wird, was nicht der Fall ist, so gelangt man zu einem Mittel von Wenn man einen Gesamtwirkungsgrad aller Einheiten von 500/, ansetzt, dann bewegt sich die von dem Umformer fortgesetzt aufzubringende Leistung in der Größenordnung von 400 PS. Wenn der Laufwagen nicht seine maximale Bewegung ausführt, vermindert sich der Kraftverbrauch entsprechend.The power corresponding to this force amounts to If one neglects a possible recovery and if one assumes that this power is used during the whole acceleration period, which is not the case, one arrives at an average of If an overall efficiency of all units of 500 /, is assumed, then the power to be continuously applied by the converter is in the order of 400 hp. If the carriage does not perform its maximum movement, the power consumption is reduced accordingly.

In dem Falle einer regelmäßig sinusartigen Bewegung z. B. im Falle von gleichmäßigen Schlingerbewegungen ist die zweite Ableitung des Schlingerwinkels, d. h. die Winkelbeschleunigung in Phase mit dem Winkel, aber von entgegengesetztem Sinn. Daraus ergibt sich im Falle des Laufwagens und einer Anlage nach der Erfindung, daß die Gegenwirkungen, die sich aus den Beschleunigungen und Verzögerungen herleiten, ein Moment schaffen, das demjenigen entgegengesetzt ist, das durch das Gewicht des Laufwagens erzeugt wird, d. h. der Stabilisierung entgegengerichtet ist. Seine Größenordnung steigt bis 5ooo - io = 5o mt, das bedeutet bis zu 1/24 des statischen Momentes. Es empfiehlt sich daher möglichst schwache Beschleunigungs- und Verzögerungswerte für den normalen Betrieb der Erfindung auszuwählen.In the case of a regular sinusoidal movement z. B. in the case of uniform rolling movements is the second derivative of the rolling angle, d. H. the angular acceleration in phase with the angle but of opposite Sense. This results in the case of the carriage and a system according to the invention, that the counter-effects resulting from the accelerations and decelerations, create a moment opposite to that caused by the weight of the Carriage is generated, d. H. the stabilization is opposite. Its magnitude increases to 5ooo - io = 5o mt, that means up to 1/24 of the static moment. It is therefore advisable to use the lowest possible acceleration and deceleration values for normal operation of the invention.

Eine plötzliche Änderung im Betrieb des Laufwagens wird aber über die Räder, Schienen und Zahnstangen augenblicklich ein Moment auf das Schiff ausüben, das in der Lage ist, ein von dem Meer ausgeübtes Störmoment auszugleichen. Nach Ansicht Sachverständiger wird ein solches Störmoment nur während einer sehr kurzen Zeit ausgeübt. Wenn der Laufwagen ein augenblickliches Moment beispielsweise von iooo mt schaffen muß, genügt es, ihn mit io m/sec2 während 1/1o Sekunde zu beschleunigen, was eine Kraft von ergibt. Multipliziert mit dem Hebelarm von ro m ergibt dies ein Moment von iooo mt.A sudden change in the operation of the carriage will, however, immediately exert a moment on the ship via the wheels, rails and toothed racks which is able to compensate for a disturbance moment exerted by the sea. In the opinion of experts, such a disturbance torque is only exerted for a very short time. If the carriage has to create an instantaneous moment of, for example, iooo mt, it is sufficient to accelerate it with io m / sec2 for 1/10 of a second, which is a force of results. Multiplied by the lever arm of ro m, this results in a moment of iooo mt.

Die zugehörige Leistung ergibt sich zu Der Wagen wird sich am Ende dieser Beschleunigungsperiode von 1/1o Sekunde nur um 0,05 m verschoben haben.The associated service results from At the end of this 1/10 second acceleration period, the car will have shifted only 0.05 m.

Es erscheint angezeigt, Motoren vorzusehen, die eine gewisse Reserve besitzen, und die Umformer entsprechend zu bemessen.It seems advisable to provide motors with a certain reserve own, and dimension the converter accordingly.

Es ist zu beobachten, daß die vorstehend erläuterte Erfindung folgende Vorteile aufweist: mäßige erste Erstellungskosten, wirtschaftliche Arbeitsweise, stark reduzierte Gewichte, in jedem Falle niedriger als i °/o der Wasserverdrängung des Schiffes und in der Größenordnung von 0,3 °/o im Falle des vorerwähnten Schiffes, reduzierter Raumbedarf an am wenigstwichtigen und -wertvollen Stellen im Schiff, große Wirksamkeit mit gleichzeitig großer Anpassungsfähigkeit, wirksam beim Fahren und beim Stilliegen des Schiffes, und die Möglichkeit, einen statischen Neigungswinkel des Schiffes ohne Energieverbrauch schaffen oder aufheben zu können.It can be observed that the invention described above has the following advantages: moderate initial construction costs, economical operation, greatly reduced weights, in each case lower than 1 / o of the water displacement of the ship and in the order of 0.3 per cent In the case of the aforementioned ship, reduced space requirements in the least important and valuable places in the ship, great effectiveness with at the same time great adaptability, effective when driving and when the ship is stationary, and the possibility of being able to create or cancel a static angle of inclination of the ship without consuming energy.

Obwohl besondere Ausführungsformen nach der Erfindung beschrieben worden sind, so können verschiedene Abwandlungen getroffen werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Außerdem kann die Erfindung, obwohl sie im besonderen in ihrer Anwendung für die Stabilisierung von Schiffen beschrieben wurde, ganz allgemein zur Stabilisierung von Fahrzeugen oder zur Stabilisierung nur eines Teiles eines Fahrzeuges benutzt werden, wie z. B. für Geschützstände an Bord eines Schiffes, was offenbar mit einer geringeren Kraft bewirkt werden kann als die, die zur Stabilisierung des ganzen Schiffes erforderlich ist.Although particular embodiments according to the invention are described various modifications can be made without limiting the scope to leave the invention. Furthermore, the invention, while in particular in their application for the stabilization of ships has been described, in general to stabilize vehicles or to stabilize only part of a vehicle Vehicle are used, such. B. for gun positions on board a ship, which evidently can be effected with less force than that which is used to stabilize it of the whole ship is required.

Claims

PATENT CLAIMS: _. Device for stabilization, in particular for Preventing ships and other vehicles and parts of them from rolling, using a movable weight, preferably in the form of one on rails running carriages equipped with motors or similar drives (stabilization carriages), which is transverse to the longitudinal axis of the ship by means of rails, racks or similar means relocated, characterized in that the weight, e.g. B. the carriage, its movement reaction via rails or the like arranged as deeply as possible below the metacenter transfers the hull.

2. Device for stabilization according to claim i, characterized in that the ship's floor frames or additions to or built-in components in this serve to transfer the movement reaction.

3. Stabilization device according to claims i and 2, characterized in that the drive means, Control organs, possibly also converters with or without flywheel installed and are effective as stabilizing weights.