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Vorrichtung zum Messen der Wasserverdrängung und der Trimmlage eines
Schiffes Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Wasserverdrängung
und der Trimmlage eines Schiffes.
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Bei den bekannten Vorrichtungen wird die Wasserverdrängung und die
Trimmlage eines Schiffes durch Ablesen von Tiefgangsmarken, Pendeln, Loten und Neigungslibellen
in Verbindung mit den von der Werft gelieferten Verdrängungsmeßblättern und Trimmblättern
ermittelt. Dieses Verfahren ist umständlich, für den praktischen Bordbetrieb unübersichtlich
und unbequem, so daß eine laufende und schnelle Kontrolle über Verdrängung und Trimmlage
des Schiffes nicht möglich ist. Weiterhin fehlt diesen Verfahren der übersichtliche
Zusammenhang, wie es der unmittelbare gegenseitige Einflug von Verdrängung und Trimmlage
auf die Stabilitätseigenschaften des Schiffes in bezug auf Schwerpunkt, metazentrische
Höhe und Stabilitätsmoment verlangt.
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Erfindungsgemäß werden diese Mängel behoben, und es ist möglich, durch
einfaches Ablesen jederzeit, auch bei Dunkelheit und schlechtem Wetter, und in jeder
Trimmlage des Schiffes die Wasserverdrängung und die Trimmlage :zu prüfen: Es ist
somit auch die Möglichkeit gegeben, durch ein automatisches Warnzeichen eine gewünschte
Wasserverdrängung
bzw. Trimmlage des Schiffes anzuzeigen.
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Um diese Vorteile zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
daß ein Vergleichsmodell, dessen innerer Hohlraum maßstabgetreu in einem gewählten
Verhältnis verkleinert genau der äußeren Wasserverdrängungsform des Schiffes entspricht,
in den Schiffskörper eingebaut und mit einer Meßflüssigkeit gefüllt ist, deren Menge
durch einen Schwimmerkolben geregelt wird, der unter dem Einfluß des von dem Schiff
verdrängten Fahrwassers steht, indem er die Höhenlage einer über der Meßflüssigkeit
angeordneten Saugdüse bestimmt, die mit einer Umlaufpumpe in Verbindung steht, durch
welche die Meßflüssigkeitsmenge in einem bestimmten Verhältnis zum Tiefgang des
Schiffes gehalten wird. Außerdem besitzt das Vergleichsmodell an den Enden seiner
Längs- und Querachse schwimmerartige Neigungsmesser zur gleichzeitigen Feststellung
der Trimmlage für jeden Beladungszustand.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel schematisch
dargestellt.
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Fig. I zeigt die Gesamtanordnung an einem Schiff im Längsschnitt,
während Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-B der Fig. I erkennen läßt; Fig. 3 zeigt
die neue Vorrichtung allein im Aufriß in vergrößertem Maßstab; Fig. 4 zeigt ein
Standglasgerät im Aufriß und Fig. 5 einen Schnitt nach Linie C-D der Fig. 4 ; Fig.
6 ist eine Teildraufsicht der Fig. 3.
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Ein Vergleichsmodell I, das hinsichtlich seines Hohlraumes genau der
äußeren Wasserverdrängungsform des Schiffskörpers in verkleinertem Maßstab genau
nachgebildet ist, ist durch Konsole 28 und ein Führungsrohr 2 für einen Schwimmerkolben
3 mit dem Schiffskörper starr verbunden, so daß es alle Bewegungen desselben mitmacht.
Bei dem Vergleichsmodell ist also nur seine innere Hohlraumform maßgebend, so daß
die äußere Gestalt nicht der des Schiffskörpers ähnlich sein muß. Die Menge der
im Vergleichsmodell befindlichen Meßflüssigkeit steht zu der von dem Schiff verdrängten
Wassermenge in einem aus dem gewählten Verkleinerungsmaßstab sich ergebenden Verhältnis.
In dem das Schiff durchdringenden und mit ihm starr verbundenen Führungsrohr 2,
das mit dem Fahrwasser in Verbindung steht, befindet sich der Schwimmerkolben 3
mit einer daran befindlichen Zahnstange 4. Diese wirkt auf ein Zahnrad 5, durch
welches ein Ritzel6 angetrieben wird. An dem oberen Ende einer von dem Ritzel6 angetriebenen
Zahnstange 7 ist ein Saugrohr 9 vermittels eines Armes 8 starr befestigt, das an
seinem unteren Ende mit einer Saugdüse Io versehen ist. Die Saugdüse Io ist in einem
Filterrohr II angeordnet, um ein Eindringen von Schmutz in die Düse Io bzw. die
an diese anschließenden Rohrleitungen zu vermeiden. Eine Einstellschraube I2 dient
zur genauen Höheneinstellung der Saugdüse Io, um die Vorrichtung nach ihrem Einbau
in das Schiff zum Zwecke einer zuverlässigen Arbeitsweise mit einfachsten Mitteln
einstellen zu können. Durch einen Schlauch I3 ist das in der Höhe einstellbare Saugrohr
9 mit einer festen Saugeleitung I4 verbunden, von welcher eine zu einem Membranventil
2o, 2I, 22 führende Rohrleitung I4a abzweigt, während die Rohrleitung I4 an eine
maschinell betriebene Pumpe I5 anschließt. Die Pumpe I5 dient dazu, aus dem Vergleichsmodell
I Meßflüssigkeit abzusaugen und einem Meßgerät I6, I7, I8 zuzuführen, dessen Anzeigegerät
I7 von einem Schwimmer I8 betätigt wird. Die von der Pumpe I5 abgesaugte Meßflüssigkeit
wird in einen Behälter I6 abgegeben, der an höchster Stelle mit einem Rohrstutzen
I9 zum Durchtritt von Luft versehen ist. Der untere Teil des Meßbehälters I6 steht
durch eine Rohrleitung 29 mit dem Membranventil2o, 2I, 22 in Verbindung, das als
selbsttätiges Rückschlagventil ausgebildet ist, dessen Verschlußkegel 2o an einer
Membran 2I befestigt ist, die bei eingeschalteter Pumpe entgegen der Wirkung einer
Feder 22 mitsamt dem Ventilkegel 2o angehoben wird und dadurch den Rücklauf der
Meßflüssigkeit aus dem Behälter I6 in das Vergleichsmodell I gestattet.
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Durch mehrere Schwimmer 23 wird der jeweilige Höhenstand der Meßflüssigkeit
an verschiedenen Stellen des Vergleichsmodells I angezeigt. Diese Schwimmer 23 tragen
Meßstäbe 24, die mit Farbmarken oder Ziffern versehen sein können. Die Schwimmer
23 sind in Rohren 25 geführt und so in dem Vergleichsmodell I verteilt, daß zwei
in seiner Querachse und zwei in seiner Längsachse liegen (vgl. Fig. 6).
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An Stelle des Meßgerätes mit Schwimmer I6, I7, I8 kann auch ein einfaches
Standglasgerät, wie es in Fig. 4 und 5 dargestellt ist, verwendet werden. Dies besteht
aus zwei zylindrischen Rohren 27, die durch Kanäle 27a und 27b miteinander verbunden
sind. Zwischen den Kanälen 27a, 27b ist ein mit Skala versehenes Rohr 26 angeordnet.
Die Kanäle 27a, 27b sind zweckmäßig ziemlich klein zu halten, da besonders in dem
unteren Kanal 27b die unter der Nullinie sich befindende Meßflüssigkeit als totes
Gewicht vorhanden sein muß, um bei Neigungen eine richtige Anzeige im Bereich der
unteren Marken zu erreichen, während der obere Kanal 27a nur zum Durchtritt von
Luft dient.
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Die besondere Wirkungsweise dieses Standglasgerätes beruht darauf,
daß bei Neigungen des Schiffes der Flüssigkeitsstand in dem Skalenrohr 26 unverändertbleibt,da
letzteres symmetrischzwischen den zylindrischen Behältern 27 liegt und der Höhenausgleich
der Flüssigkeit nur in den zylindrischen Behältern 27 eintritt, indem die Flüssigkeit
durch den Kanal 27b und die Luft durch den Kanal27a überströmen kann.
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Der Einbau dieses Standglasgerätes in Fig. 3 an Stelle des Meßgerätes
16, 17 und 18 erfolgt derart, i daß sinngemäß die Leitung i9 die Entlüftung ist,
die Leitung 29 zum Membranventil 20, 21 und 22 führt und die dritte Leitung mit
der Pumpe 15 verbunden ist.
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Die neue Vorrichtung kann im Ruderhaus oder t an beliebiger anderer
Stelle im Schiff eingebaut
sein. Dabei ist indessen zu beachten,
daß die örtliche Anordnung der Saugdüse Io im Vergleichsmodell der örtlichen Anordnung
des Schwimmers 3 im Schiff, wenn auch nicht genau, so doch nahezu entsprechen muß.
Praktisch wird die Vorrichtung am zweckmäßigsten nahe mittschiffs angeordnet, da
hier die Bewegung des Schiffes am geringsten und damit ein Verschleiß aller beweglichen
Teile der Vorrichtung auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist.
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Als Übertragungsmittel für die Bewegungen des Schwimmers 3 zur Saugdüse
Io können an Stelle der verwendeten Mittel auch andere Mittel, wie z. B. Seile,
Ketten, elektrische Mittel od. dgl., Anwendung finden. Bedingung für ein zuverlässiges
Arbeiten der Vorrichtung ist lediglich, daß das Untersetzungsverhältnis zwischen
dem Hub des Schwimmers 3 und dem der Saugdüse Io dem einfachen Maßverhältnis des
Schiffes zu dem Hohlraum im Vergleichsmodell I entspricht.
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Als Meßflüssigkeit im Vergleichsmodell I ist eine Flüssigkeit zu wählen,
die weder verdunstet noch starke Wellenbildung hervorruft. Sie kann beispielsweise
gefärbt und dickflüssiger als Wasser sein. Als besonders geeignet wird eine ölartige
Flüssigkeit vorgeschlagen.
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Um bei Temperaturschwankungen eine verschiedene Ausdehnung der übersetzungsabhängigen
Teile zu verhindern, wird für diese sowie alle Lagerungen an dem Schwimmerführungsrohr
2 zweckmäßig Sauerstoff von gleicher Ausdehnung verwendet.
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Die Wirkungsweise der neuen Vorrichtung ist folgende: Durch Einschalten
der Pumpe I5 wird die Vorrichtung in Betrieb gesetzt. Die in ihrer Höhenlage von
dem Schwimmer 3 abhängige Saugdüse Io regelt jetzt den Höhenstand der Meßflüssigkeit
in dem Vergleichsmodell I laufend proportional mit dem Tiefgang des Schiffes.
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Die aus dem Vergleichsmodell I abgesaugte Meßflüssigkeit wird mit
dem Meßgerät I6, I7, I8 oder an Stelle dessen in dem Standglasgerät 26, 27 gemessen
und bildet hier abgezogen von dem Gesamtinhalt des Vergleichsmodells I das Maß für
die Menge der noch im Vergleichsmodell I befindlichen Meßflüssigkeit und somit auch
das Maß für die Wasserverdrängung des Schiffes, indem die Skala der Schwimmeruhr
I7 entsprechend geeicht und beziffert ist. Dies gilt für jede Trimmlage, denn das
Vergleichsmodell I macht, da es am Schiff starr befestigt ist, die gleichen Bewegungen
wie das Schiff, so daß stets die gleichen Verhältnisse zwischen der Menge der Meßflüssigkeit
und der Menge des durch das Schiff verdrängten Wassers vorliegen.
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Die Schwimmer 3 und I8 müssen genügend hoch sein, damit sie durch
die sie umgebende Wandung gut geführt werden und somit bei Neigungen des Schiffes
eine fehlerhafte Höhenverlagerung beider Schwimmer zueinander nicht vorkommen kann.
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Damit die Meßflüssigkeit im Bedarfsfall jederzeit wieder zum Vergleichsmodell
zurückfließen kann, z. B. beim Zuladen von Fracht in das Schiff oder beim Übergang
von See- in Frischwasser od. dgl., wobei das Schiff in das Fahrwasser tiefer eintaucht,
fließt während des Betriebes dauernd ein Teil der Meßflüssigkeit durch die Rohrleitung
29 und das nur während des Betriebes der Pumpe I5 angehobene Ventil 2o in das Vergleichsmodell
zurück. Diese Rücklaufmenge ist kleiner als die Menge, die die Saugdüse Io absaugen
kann, so daß hierdurch Meßfehler nicht entstehen. Die Skalen der Anzeigegeräte I7
bzw. 26 sind mit besonderen Marken für die verschiedenen Höchstverdrängungsfälle,
wie sie in den amtlichen Freibordvorschriften festgelegt sind, gekennzeichnet. Um
die Verdrängung von Kubikmetern in Gewichtstonnen auszudrücken, können den Anzeigegeräten
I7 bzw. 26 weitere Gewichtsskalen zugeordnet werden, z. B. eine für Seewasser und
eine andere für Frischwasser, so daß beispielsweise der Zeiger bei dem Gerät I7
in jeder Stellung die Skala für Kubikmeter und die dazugehörige Skala für Gewichtsdaten
überschneidet.
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Über die genaue Trimmlage des Schiffes geben die Meßstäbe 24 am Vergleichsmodell
I Auskunft, die so beziffert sind, daß sie das Maß für den Tiefgang des Schiffes
oder den Tiefgang einer bestimmten Stelle des Schiffes unmittelbar angeben.