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Vorrichtung zur Geschwindigkeitsmessung von Schiffen
Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit von Schiffen nach der
Druckmethode mit einer am Vorstehen angeordneten Drucka,u.fnahmestelle für den Staudruck
der Anströmung.
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Geschwindigkeitsmesser für Schiffe sind bekannt, bei denen. Druckunterschiede
an verschiedenen Stellen des Schiffskörpers unterhalb der Wasserlinie gemessen werden.
Bei diesen Geschwindigkeitsmessern wird an einer Druckaufnahmestelle der Gesamtdruck
aus dem von der Geschwindigkeit erzeugten hydrodynamischen und dem an. der Meßstelle
gleichzeitig herrschenden hydrostatischen Druck gemessen, während an einer anderen
Druckaufnahmestelle lediglich der von der Geschwindigkeit unbeeinflußte hydrostatische
Druck gemessen wird. Bei einer bekannten Ausführungsform liegt die zum Messen des
Gesamtdruckes dienende Meß; stelle am Bug des Schiffes, wo der dynamische Druck
des Wassers. verlustlos in potentiellen Druck umgewandelt wird.
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Es. ist bekannt, an der Meßstelle am Bug eines Schiffes mit schrägem
Vorsteven druckfangende Anbauten an den Bohrungen vorzusehen, damit der an der Druckaufnahmestelle
wahrgenommene Druck trotz des schrägen. Vorstevenis dem Staudruck entspricht. Die
Anbauten können in Form von sogenannten Staunasen, Stautaschen oder Staumuscheln
ausgeführt sein.
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Diese bekannte Ausführung hat den Nachteil, daß diese Ausführungen
im Hinblick auf den geringen Tiefgang bei ballastfahrenden Schiffen und/
oder
einer möglichen achterlastigen Vertrimmung möglichst tief unter Wasser angeordnet
werden muß, damit sie auch bei Seegang unter Wasser bleibt. Durch diese tiefliegende
Anordnung besteht aber die Gefahr einer Beschäd.igung bei möglichen Grundberührungen
und damit der Ankerkette beim Schwoien des Schiffes und beim Hieven. Ferner ergeben
sich maßgebliche Nachteile bei der Anwendung an Eisbrechern, Schleppern und Sonderfahjrzeugen
auf Strömen und an Rüsten. Eine Beschädigung der Staudrucknase, die infolge der
zwangsmäßig erforderlichen Anordnung leicht eintritt, erfordert für die Reparatur
immer das Eindocken, d. h. eine verhältnismäßig lange Außerdienststellung des Schiffes.
Hinzu treten erhebliche Kosten für das Docken und den Fahrtausfall.
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Ferner ist die Anordnung eines Meßpropellers in einem flossenförmigen
Vorbau bekannt, der senkrecht zur Strömungsrichtung in einem Schutzgehäuse verschiebbar
angeordnet ist. Der Vorbau ist innerhalb des Schutzgehäuses auf Federn abgestützt,
die ihn normalerweise aus dem Schutzgehäuse herausdrücken, aber gestatten, daß au.f
den Vorbau treffende Fremdkörper eine Verschiebung in das Schutzgehäuse bewirken.
Der Meßpropeller befindet sich unter Bezugnahme auf die Fahrtrichtu.ng an der hinteren
Seite des Vorbaues.
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Diese bekannte Ausführung hat den Nachteil, daß im Wasser treibende
Fremdkörper, die bei ihrer Bewegung den Stromlinien folgen, auch den Meßpropeller
treffen. Im übrigen treten bei einer derartigen Anordnung bei Geschwindigkeiten
etwa über io Knoten Ablösungen auf, die die Umströmung des. Vorbaues abreißen lassen,
so daß eine einwandfreie Beaufschlagung des Propellers und damit richtige Meßergebnisse
nicht mehr gewährleistet sind. Im übrigen können. bei der Verschiebung des Vorbaues
infolge Auftreffen von Fremdkörpern Verkantungen auftreten, weil die Einwirkungsrichtung
der Fremdkörper auf den. Vorbau nicht mit der Verschiebungsrichtung des Vorbaues
übereinstimmt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile der bekannten
Vorrichtungen. zu beseitigen, und eine auch an Sonderfahrzeugen und unter schwierigen
Verhältnlissen im Dauerbetrieb sicher arbeitende Vorrichtung zum Messen auch von
hohen Geschwindigkeiten zu schaffen, wobei ferner Reparaturen bei einer Beschädigung
ohne Eindicken des Schiffes ausführbar sein sollen.
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Erfindungsgemäß ist die Geschwindilgkeitsmeßvorrichtung in Fahrtrichtung
verschiebbar in der Schiffswand angeordnet. Insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf die Anordnung der Vorrichtung an Schiffen mit schrägen Vordersteven und einer
am Vord ersteven angeordneten Druckauinahmestelle, wobei erfindungsgemäß ein in
Längsrichtung des Schiffes verschiebbarer Staukörper an seiner dem Staudruck der
Anströmung ausgesetzten Stirnseite die Druckaufuahmestelle trägt. Der Staukörper
ist insbesondere in einer zum. Steven offenen Führung und in Dichtungsmitteln, beispielsweise
einer dem Spalt zwischen dem Staukörper und der Führung abdichtenden Pa.ckung (Stopfbüchse)
gelagert.
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Für den verschiebungsfähigen Staukörper sind zwei Betriebsstellungen
vorgesehen, die durch Anschläge festgelegt sind. In der einen, vorderen Betriebss
tellung ist der Staukörper so weit ausgefahren, daß der an seiner Stirnseite befindliche
Staukörper voll dem tatsächlichen Staudruck ausgesetzt ist. In der zurückgezogenen
Betriebsstellung ist die Stirnseite des Staukörpers völlig in die Führung des. Staukörpers,
d. h. in d.ie Kontur des Vorstevens zurückgezogen.
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Der Staukörper ist ferner mit einem dritten Anschlag ausgestattet,
der eine bestimmte Stellung der Stirnseite des Staukörpers in der Führung hinter
einer Absperrvorrichtung, beispielsweise einen Schieber, kennzeichnet. Dieser dritte
Anschlag dient als Sicherheitsvorkehrung, damit der Staukörper n.icht aus der Führung
bzw. den Dichtmitteln zwischen. dem Staukörper und der Führung herausgezogen werden
kann, bevor das Verschlußmittel der Führung, beispielsweise der Schieber, geschlossen
ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Staukörper eine Vorrichtung
angeordnet, die ständig bestrebt ist, den Staukörper in seine Arbeitsstellung auszufahren.
Beispielsweise kann diese Vorrichtung ein mechanischer Kraftspeiche r sein, wie
z. B. Rückzugfedern.
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Zur Bewegung des Staukörpers dient ein Antrieb, beispielsweise ein
Handantrieb aus einer Zahnstange und einer mit einem Ritzel versehenen Kurbel. In
einer besonders vorteilhaften Ausführung ist ein elektromotorischer Antrieb vorgesehen,
der in Abhängigkeit von der Bewegung des Staukörpers, beispielsweise mittels eines
Kontaktes, einschaltbar ist bzw. sich selbst schaltet. Die Steuerung dieses Antriebes
ist so eingestellt, daß der Antrieb nach Zurückdrücken der Staunase an der Stirníläche
des Staukörpers, beispielsweise infolge Eispressung, um ein geringes Maß, beispielsweise
etwa 3 mm, eingeschaltet wird und den Staukörper nach innenbords führt. Nach Nachlassen
der Eispressung wird das Ausfahren ebenfalls motorisch durchgeführt.
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In. dem Staukörper ist in einer besonderen Ausführungsform eine Heizung
vorgesehen, um das Einfrieren der gesamten Vorrichtung zu verhindern. Das Kondensat
einer Dampfleitung wird nach außenbords geführt, oder es werden hierfür Rücklaufleitungen
vorgesehen.
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Weitere Vorteile gehen aus der Beschreibung eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels hervor. Es zeigt Fig. I einen Schnitt durch die
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen V orrichtung in Betrieb, Fig. 2 einen
Ausschnlitt der Darstellung in Fig. I bei einer anderen Betriebsstellung außer Be!trieb.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem
die Verschiebung des Staukörpers in Längsschiffsrichtung erfolgt. Der Vorsteven
des Schiffes ist mit r bezeichnet. All d.iesem
Vorsteven mündet
die Führung 2 als dickwandiges Stahl rohr für den Staukörper 3. Der Staukörper ist
rohrförmig ausgebildet, so daß auch die Führung 2 zylindrische Form hat. Die Führung
2 erstreckt sich von: dem Vorsteven I bis hinter das Kollisionsschott 4 und ist
dickwandig ausgeführt.
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Unmittelbar neben dem Kollisionsschott, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
vor diesem, ist ein Absperrschieber 5 angeordnet, der zum Schließen des Führttngsrohres
2 dient, wenn der Staukörper 3 herausgenommen wird. Es besteht die Möglichkeit,
aus Sicherheitsgründen weitere Schieber, beispielsweise noch einen Schieber hinter
dem. Kollisionsschott +, anzubringen.
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Der rohrförmig ausgebildete Staukörper 3 trägt an seiner Stirnseite
6, der sogenannten. Staunase, die Druckaufnahmestelle, von welcher eine Meßdruckleitung
7 durch den Staukörper in das Innere des Schiffes führt.
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Vorzugsweise hinter dem Kollisionsschott 4 ist eine Stopfbuchse 8
an dem Führungsrohr 2 angeordnet, die den Spalt zwischen dem Staukörper 3 und dem
Führungsrohr 2 wasserdicht abschließt, aber eine Verschiebung des Staukörpers 3
in dem Führungsrohr 2 zuläßt.
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An seinem hinteren Ende trägt der Staukörper 3 heispielsweise. einen
Anschlag I9, der mit zwei schiffsfesten Anschlägen g und 10 zusammenarbeitet. Diese
Anschläge bestimmen die jeweilige Betriebsstellung des Staukörpers 3. In der in
Fig. I dargestellten Arbeitsstellung befindet sich die Staunase 6 vor dem Volrsteven
in einer Stellung, die die Aufnahme des tatsächlichen Staudruckes ermöglicht. Aus
dieser Stellung kann der- Staukörper zurückgeführt werden, bis die Anschläge I9,
9 zur Anlage kommen. Damit ist die Staunase wieder völlig in das Führungsrohr 2
zttru.'ckgez-ogen, wie au.s Fig. 2 ersichtlich.
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In dieser zurückgezogenen Stellung wird sich der frei werdende, im
Schnitt dreieckförmige Raum 11 im vorderen Ende des Führungsrohres 2, je nach der
Ursache des Einfahrens des Staukörpers 3, mit hartem Eis oder Lehm füllen und somit
den Vorsteven widerstandsfrei ausglätten.
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An den Staukörper 3 greift eine Feder 12 an, die bestrebt ist, den
Staukörper ständig aus dem Führungsrohr 2 in die Arbeitsstellung auszufahren. Zur
Bewegung des Staukörpers 3 ist ferner ein Antrieb vorgesehen, der in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel als Handantrieb ausgeführt ist und im wesentlichen, aus einer
Zahnstange 13 auf dem Staukörper 3 sowie einer Kurbel 14 besteht, die über ein Ritzel
15 mit der Zahnstange im Eingriff steht Im Bereich der Erfindung liegen auch andere
Ausfüh.-rungsformen des Antriebs, z. B. ein elektrcmotorischer Antrieb, der sich
in Abhängikeit von. geringen Verschiebungen- des Staukörpers 3 selbsttätig ein-
bzw. aus-schaltet.
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Normalerweise befindet sich der Staukörper infolge der Wirkung des
mechanischen Kraftspeichers 12 ständ.ig in der in. Fig. I dargestellten Arbeitsstellung.
Wenn nun beispielsweise eine Eispressung von vorn auftritt, wirl der Staukörper
3 gegen. die Reibung der Stopfbuchsenpackung 8 und die Wirkung des Kraftspeichers
12 nach innenbords geschoben. Wenn eine Pressung oder ein von oben abgleitender
Fremdkörper etwa in Richtung der Vorstevenkontur auftrifft, so bewirkt die sich
ergebende Horizontalkomponente der auf den Staukörper 3 ausgeübten Kraft ebenfalls
die Verschie bung des Staukörpers, nach innen.
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Damit insbesondere nach Füllung des Rannies II mit Eis die Betriebssicherheit
gewährleistet bleibt, ist der Staukörper 3 mit einer Heizung I6 versehen, beispielsweise
einer elektrischen Widerstandsheizung, die zugleich das Einfrieren der gesamten
Vorrichtung verhindert. Besondere Vorkehrungen, beispielsweise Abfiußleitttngen
I7, I8, sind getroffen, um bei Dampf- oder Heißwasserheizung das Kondenswasser abzuführen-.