DK171046B1 - Apparat til kompensering af frie momenter frembragt af inertikræfter i en stempelfremdrivningsmotor i et skib. - Google Patents

Description

DK 171046 B1

Opfindelsen angår et apparat til kompensering af frie momenter frembragt af inert ikraef ter i en stempel-fremdrivningsmotor i et skib, navnlig en stor totakts krydshovedmotor, hvor apparatet er bestemt til montering 5 i afstand i skibets længderetning fra motoren, og hvor apparatet har en svingmasse, der er roterbar om en vandret akse, og et drev til rotation af svingmassen samt en styreindretning, som efter apparatets igangsætning kan styre svingmassens rotationsfrekvens og 10 fasevinkel i afhængighed af motorens omløbstal og fasevinkel.

Et sådant apparat med tilhørende metode til drift heraf er velkendt fra eksempelvis europæisk patent 0010973, der beskriver et apparat med en enkelt sving-15 masse til kompensering af motorens 1. ordens frie moment eller med to svingmasser til kompensering af hhv. det 1. og det 2. ordens ydre moment. Der kendes også 2. ordens momentkompensatorer, hvor den kompenserende, varierende lodrette kraft frembringes af to svingmasser, 20 som er kontraroterende om en vandret akse. Momentkompensatorer til brug i forbindelse med hovedmotorer i skibe skal sædvanligvis frembringe store kompenserende kræfter, og den enkelte svingmasse må nødvendigvis have en betydelig masse for at være i stand til at frembringe 25 tilstrækkelig stor kompenserende kraft. Det er et fælles træk ved de kendte kompensatorer til skibe med svingmasser, der roterer om vandrette akser, at de er vanskelige at igangsætte, fordi svingmasserne ved inertieringen af rotationsbevægelsen skal overvinde tyngdekraftens træk 30 i de store masser.

Der er udviklet en række forskellige metoder til at sætte svingmasserne i de kendte apparater i bevægelse. En løsning indebærer, at drevet til rotation af svingmassen omskiftes en række gange til at drive 3 5 massen den ene og den anden vej i en pendlende bevægelse DK 171046 B1 2 med stadig større udsving, indtil massen kan drejes en helt omgang rundt og langsomt sættes op i omdrejningshastighed og synkroniseres med motoren. Styresystemet skal løbende afpasse tidspunktet for omstillingen af 5 drevet efter den stadig voksende amplitude af svingebe-vægelsen. Dette kræver komplicerede og kostbare styresystemer samt et drev, der kan yde stort moment ved meget lille rotationshastighed. I ovennævnte europæiske patent er behovet for meget stort startmoment løst ved at 10 anvende en hydraulikmotor, som tilføres hydraulikvæske fra en pumpe monteret på forbrændingsmotoren. Dette kræver dog, at såvel hydraulikmotoren som -pumpen er dimensioneret til stor effekt, og endvidere kræves lange hydraulikforbindelser mellem pumpen og motoren, hvilket 15 har vist sig at vanskeliggøre tilstrækkelig præcis styring af momentkompensatoren.

Fra EP-B-0409 462 kendes et apparat til kompensering af vibrationer frembragt af en forbrændingsmotor. Apparatet har fire koncentrisk monterede svinglegemer 20 arrangeret i to par, der roteres i modsatte retninger.

Den indbyrdes vinkelstilling mellem de to svinglegemer i hvert par er indstillelig mellem 0 og 180°, mens apparatet kører, for at indstille størrelsen af inertikraften frembragt af apparatet i overensstemmelse med 25 størrelsen af de uønskede vibrationer. De fire svinglegemers position kan aftastes ved hjælp af stationære sensorer, der afgiver positionssignaler til en styreenhed, der styrer en elektromotor for hvert svinglegeme, så størrelsen og fasen for den resulterende kompenseren-30 de kraft indstilles efter motorens driftsforhold. Svinglegemerne har en så lille svingmasse, at de fire elektromotorer kan igangsætte rotationsbevægelserne uden en speciel styring ved start. I en momentkompensator til et skib har svinglegemerne så stor masse, at en elektro-35 motor forbundet direkte til hvert svinglegeme næppe kan DK 171046 B1 3 igangsætte apparatet, og ved indstillingsbevægelser af de roterende svinglegemer vil der gå et stykke tid fra motorerne modtager ændrede styresignaler til svinglegemerne roterer med den nye omdrejningshastighed.

5 US-A-4,289,042 beskriver en vibrator med to koaksialt om en fælles rotationsakse monterede svinglegemer, hvis indbyrdes vinkelstilling er indstillelig for justering af vibratorens slaglængde, dvs. justering af størrelsen af den vibrationsfremkaldende kraft.

10 FR-C-l.115.555 beskriver også en vibrator med to på en fælles aksel roterbart lejrede svinglegemer. Det ene svinglegeme bærer en fjederbelastet krog, som kan gribe fat i det andet svinglegeme og fiksere svinglegemerne i en indbyrdes stilling, hvor svinglegemernes 15 ubalancer ophæver hinanden. Når svinglegemerne efter igangsætning af vibratoren roterer med tilstrækkelig stor omdrejningshastighed udløses krogen, og svinglegemerne drejes til en anden indbyrdes stilling, hvor svingmassen har maksimal ubalance.

20 Opfindelsen har til formål at anvise et meget driftsikkert apparat til kompensering af frie momenter, som selv med meget store svingmasser kan igangsættes ved hjælp af et passende lille startmoment og med en enkel styring af apparatet.

25 Med henblik herpå er apparatet ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at den som en enhed roterbare svingmasse på i og for sig kendt vis er opdelt i to svinglegemer, der hver er således excentrisk monteret i forhold til den fælles vandrette rotationsakse, at svinglegemer-30 nes indbyrdes position i forhold til rotationsaksen er indstillelig under rotationsbevægelsen mellem en første stilling, hvor svinglegemernes fælles tyngdepunkt befinder sig nær rotationsaksen, og en anden stilling, hvor det fælles tyngdepunkt befinder sig i større 35 afstand fra rotationsaksen, og at en indstillings- DK 171046 B1 4 indretning til omstilling af svinglegemerne fra den første til den anden stilling, mens svinglegemerne roterer, omfatter mindst et ringsegmentformet trykkammer, hvis endevægge er udformet på det ene svinglegeme, 5 og et på det andet svinglegeme fikseret stempelorgan, der ligger i trykkammeret og bevæges efter dettes cirkelbueformede midterlinie, når svinglegemerne drejes i forhold til hinanden, samt to fluidumkanaler, der udmunder i trykkammeret på hver sin side af stempel-10 organet og via en styreventil kan tilsluttes henholdsvis en fluidumtrykkilde og et fluidumdræn.

Opdeling af den i en fælles bevægelse roterbare svingmasse i to svinglegemer muliggør en indbyrdes drejning af svinglegemerne, så deres fælles tyngdepunkt 15 forskydes radialt i forhold til rotationsaksen, hvilket ændrer excentriciteten af den samlede svingmasse i forhold hertil og dermed også størrelsen af svingmassens ubalance og størrelsen af den kompenserende, roterende kraft ved en bestemt omdrejningshastighed. Når svingle-20 gemernes tyngdepunkter ligger på diametralt modsatte sider af rotationsaksen, er ubalancen minimal. Når svinglegemerne fra denne stilling drejes i forhold til hinanden, bevæges det fælles tyngdepunkt bort fra rotationsaksen, og ubalancen vokser og dermed også den 25 kompenserende kraft. Dette muliggør, som forklaret ovenfor, at apparatet kan igangsættes med minimal eller ingen ubalance, hvorefter ubalancen indstilles til den ønskede størrelse.

Den fornødne kraft til indstilling af de tunge 30 svinglegemer kan på simpel vis frembringes ved at påføre stempelorganet et passende fluidumtryk. En fluidumtrykkilde kan tilvejebringes på simpel og meget driftsikker vis, eksempelvis ved hjælp af en hydraulikpumpe. Indstillingsindretningen er meget driftsikker, fordi den DK 171046 B1 5 kun er afhængig af opretholdelsen af fluidumtrykket og korrekt funktion af en enkelt styreventil.

Svingmassen kan ved igangsætningen af apparatet indstilles, så dens tyngdepunkt ligger nær ved eller er 5 sammenfaldende med rotationsaksen, og svingmassens ubalance er passende lille eller nul, så svingmassen ved den indledende rotationsbevægelse ikke skal løftes op mod en stor tyngdepåvirkning, og desuden er dens drejningsinertimoment lille. Begge disse forhold 10 medfører, at svingmassen kan sættes i rotation af et forholdsvis lille drejningsmoment uden nogen pendlende startbevægelse. Det er således muligt at anvende et lille og simpelt styret drev, såsom en elektromotor med et tænd/sluk-relæ.

15 Når svingmassen er sat i rotation ændres ind stillingen af dens tyngdepunkt til at ligge i afstand fra rotationsaksen. Når først svingmassen roterer, er tyngdepåvirkningen på den excentriske masse ikke generende, idet tyngdekraften under massens nedover-20 gående svingning afleverer en bevægelsesenergi svarende til den energi, der optages under den opovergående svingebevægelse.

De fleste drivmotorer yder større moment, når de kører end ved stilstand, og med opfindelsen kan opnås 25 en væsentlig virkning i og med, at svingmassens tyngdepunkt kan bringes til at ligge nær ved eller være sammenfaldende med rotationsaksen i selve startøjeblikket. Bevægelsen af svingmassens tyngdepunkt bort fra rotationsaksen kan indledes efter en forholdsvis lille 30 drejning på eksempelvis 50 eller 100°, men det foretrækkes, at svingmassens tyngdepunkt holdes sammenfaldende med rotationsaksen i løbet af i det mindste den første halve omdrejning af svingmassen for i videst muligt omfang at fjerne tyngdekraftens indflydelse på 35 det krævede drejningsmoment. Det kan ofte være praktisk DK 171046 B1 6 at accelerere svingmassen op til det omdrejningstal, hvor drivmotoren yder størst moment, inden tyngdepunktet flyttes væk fra rotationsaksen.

Fremdrivningsmotorens frie 2. ordens moment 5 frembringes af inertikræfter på de frem- og tilbagegående masser i motoren, og størrelsen af dette moment afhænger af motorens omløbstal. Motorens frie 2. ordens moment kan aflevere stor energi til den skrogsvingnings-form, hvis egenfrekvens falder sammen med det dobbelte 10 af motorens øjeblikkelige omløbstal. For en stor totakts dieselmotor med et omløbstal på eksempelvis 90 omdr/min kan det 2. ordens frie moment ofte fremkalde resonanssvingninger med skrogets 4- eller 5-knudepunkts lodrette skrogsvingningsform. Den aktuelle skrogsvingningsform 15 og beliggenheden af knudepunkterne afhænger af skibets lastekondition. Kompensatorens kompenserende lodrette kraft frembringer et kompenserende moment, hvis størrelse afhænger af den vandrette afstand fra kompensatoren til det nærmeste knudepunkt for skrogsvingningen.

20 For samme lastekondition kan afstanden hen til nærmeste knudepunkt ændres, fordi motorens omløbstal ændres således, at den aktuelle skrogsvingningsform skifter til at have flere eller færre knudepunkter, eksempelvis kan motoren ved fuld belastning excitere 5-25 knudepunktssvingningsformen, mens den ved dellast og dermed lavere motoromløbstal kan excitere 4-knudepunkt s svingnings formen. Derudover kan knudepunkterne i samme svingningsform som nævnt ændre beliggenhed som følge af ændret lastfordeling og -mængde i skibet.

30 Svingningerne frembragt af et frit moment fra motoren, fortrinsvis dennes frie 2. ordens moment, kan detekteres med en vibrationsføler, som er tilknyttet skibets skrog, og i en regneenhed kan ud fra detekterede vibrationssignaler bestemme styresignaler, som anvendes 35 til løbende svingningsdæmpende indstilling af afstanden DK 171046 B1 7 mellem tyngdepunktet af svingmassen og rotationsaksen.

Når regneenheden ud fra det aktuelt målte vibrationsniveau bestemmer, at en mindskning af vibrationen er ønskelig, indstilles svingmassens tyngdepunkt til at 5 ligge i større eller mindre afstand fra rotationsaksen alt efter, om den kompenserende kraft skal øges eller mindskes. I tillæg til afstemning af apparatets rotationsfrekvens og fasevinkel i afhængighed af motorens drift giver apparatet ifølge opfindelsen endvidere 10 mulighed for indstilling af størrelsen af den kompenserende kraft efter motorens aktuelle drift og efter skibets lastekondition ud fra de faktisk målte svingninger i skibets skrog. Svingningsmålingen og justeringen af apparatets ubalance behøver ikke at være kontinu-15 ert aktiveret, men kan iværksættes i en passende periode, efter at skibet har ændret lastekondition, og/eller når motorbelastningen ændres væsentligt.

Den automatiske indstilling af svingmassens tyngdepunkt i afhængighed af skibets lastekondition og 2 0 motorens driftspunkt kan naturligvis også ske ud fra erfaringsværdier, hvorved vibrationsmåleren kan udelades .

I en foretrukket udførelsesform omfatter det første svinglegeme to dellegemer, der er excentrisk monteret 25 på to akseltappe, der i apparatets hus er lejret koncentrisk med rotationsaksen, og er indbyrdes adskilt i rotationsaksens retning af et forbindelsesstykke, og det andet svinglegeme er drejeligt, excentrisk lejret på forbindelsesstykket mellem de to dellegemer. Da det 3 0 andet svinglegeme i aksialretningen ligger optaget inden i det første svinglegeme, kan de to svinglegemers tyngdepunkter ligge i et plan, der står vinkelret på rotationsaksen, hvilket giver den fordel, at apparatets hus ikke påvirkes af det roterende vridningsmoment, som DK 171046 B1 8 ville fremkomme, hvis svinglegemernes tyngdepunkter var adskilt i rotationsaksens retning.

Det ene svinglegeme kan have et justerbart anslag, som fastlægger svinglegemernes indbyrdes drejestilling 5 i den anden stilling, hvor deres tyngdepunkter ligger i kort afstand fra hinanden. Efter igangsætningen kan ubalancen på enkel vis omstilles ved, at det andet svinglegeme drejes hen til anlæg mod anslaget. Anslaget kan være manuelt justerbart. I stedet for et manuelt 10 indstilleligt anslag foretrækkes dog, at indstillingsindretningen automatisk kan placere svinglegemerne i den anden stilling, og at den anden stilling er indstillelig, mens apparatet er i drift.

Kompenseringen af motorens frie moment forudsætter, 15 at svingmassens fasevinkel er korrekt indstillet efter motorens fasevinkel, dvs. det kompenserende moment skal ligge i modfase med det frie moment. Indstillingen af apparatets fasevinkel kan ske manuelt ud fra korrektionstabeller over sammenhængen mellem en fasekorrektion 20 og svinglegemernes indbyrdes drejestilling, når de står i den aktive anden stilling. Fasekorrektionen kan indstilles på eller indtastes i styreindretningen, når det justerbare anslag indstilles. I det tilfælde at det justerbare anslag indstilles, mens apparatet er i drift, 25 for afpasning af det kompenserende moment til ændrede driftsforhold for motoren, er det selvsagt ikke ønskeligt, at fasekorrektionen skal indstilles manuelt, idet dette giver risiko for fejlindstilling med medfølgende frembringelse af store svingninger i skibets skrog.

30 For at muliggøre automatisk indstilling af fasekor rektionen kan apparatet hensigtsmæssigt være udformet således, at det andet svinglegemes drejeakse er sammenfaldende med rotationsaksen, at en cirkelbueformet tandstang med aksialt udragende tænder er fastgjort 35 således på hvert svinglegeme, at de to tandstænger DK 171046 B1 9 ligger aksialt over for hinanden med centrum for cirkelbuen sammenfaldende med rotationsaksen, at et om en radius til rotationsaksen drejeligt tandhjul ligger optaget mellem og i indgreb med de to tandstænger, og 5 at tandhjulet bærer et radialt udragende indikatororgan, som ved bevægelse forbi en stationær nulpulsgiver aktiverer denne.

Når svinglegemerne drejes i forhold til hinanden, svinger tandstængerne tandhjulet i omkredsretningen 10 gennem en vinkelbue svarende til halvdelen af svinglegemernes drejningsvinkel, hvilket netop svarer til vinkeldrejningen af svinglegemernes samlede tyngdepunkt. Tandhjulet vil derfor altid stå i en stilling, som er repræsentativ for den øjeblikkelige beliggenhed af 15 svingmassens tyngdepunkt. Ved installation af apparatet bestemmes en gang for alle en korrekt ionsværdi for apparatets fasevinkel i forhold til motoren, når indikatororganet aktiverer den stationære nulpulsgiver, og denne korrektionsværdi er derefter korrekt uanset 2 0 svinglegemernes indbyrdes drej estilling.

I en foretrukket videreudvikling er tandhjulet fastgjort på en radialgående aksel, som er bevægelses-overførende forbundet med en langs rotationsaksen forløbende stang, så en drejning af tandhjulet medfører 25 en længdeforskydning af stangen, og styreventilen er således forbundet med stangen, at en forskydning af stangen bort fra en indstillelig ligevægtsstilling får styreventilen til at åbne for trykfluidum til den fluidumkanal, hvor fluidumtilførslen genopretter 30 ligevægtsstillingen.

Det er velkendt, at en styreventil med et hus og en ventilglider kan udformes med afskæringskanter og til- og afgangsporte, så glideren vil søge at indstille sig i en bestemt ligevægtsstilling i forhold til huset.

35 Ved at forbinde stangen og et indstillingsdrev til DK 171046 B1 10 glideren og huset, kan indstillingsdrevet indstille den ligevægtsstilling mellem hus og glider, der frembringer den ønskede indbyrdes drejestilling af svinglegemerne.

Hvis svinglegemerne drejes bort fra den ønskede stil-5 ling, drejes tandhjulet og stangen længdeforskydes, så glideren åbner for en korrigerende fluidumstrømning til trykkammeret, hvilket genopretter den ønskede drej est illing af svinglegemerne. Styreventilen er meget hurtigvirkende og kan holde svinglegemerne i den ønskede 10 indbyrdes drej est illing med en nøjagtighed på mindre end eksempelvis 1/2°. Da styreventilens ligevægtsstilling er indstillelig kan det indstillelige anslag udelades.

I stedet for en styreventil med ventilglider kan anvendes en styreventil i form af en elektronisk styret 15 omstillingsventil.

Eksempler på opfindelsen beskrives herefter nærmere med henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et længdesnit gennem en første udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen, 20 fig. 2 en skematisk illustration af et tværsnit efter linien II-II af apparatet i fig. 1, fig. 3 et længdesnit gennem en alternativ udførelsesform for apparatet, fig. 4 et længdesnit gennem en anden udførelsesform 25 for apparatet, fig. 5 i større skala en styreventil til apparatet i fig. 4, og fig. 6-8 i endebillede en skematisk illustration af tre forskellige drejestillinger for to svinglegemer 30 i apparatet i fig. 4.

I fig. 1 ses et apparat 1 til kompensering af frie momenter frembragt af en hovedmotor i et skib. Motoren kan være en stor totakt krydshovedmotor, der ved fuld belastning (maximum continuous rating) har et omløbstal 35 beliggende i intervallet fra 80-120 rpm. Det lave DK 171046 B1 11 omløbstal medfører, at de frie momenter frembragt af motoren bliver lavfrekvente, hvilket giver stor risiko for, at de kan fremkalde resonanssvingninger med lodrette svingningsformer i skibets skrog, så anvendel-5 sen af en momentkompensator er påkrævet.

Apparatet har et hus 2 fastgjort ved boltning eller svejsning til et fundament 3 beliggende på passende sted i skibets skrog, eksempelvis i styremaskinrummet, hvor der normalt vil være fordelagtig stor afstand til de 10 nærmste knudepunkter i skrogets svingningsformer. Et generelt med 4 betegnet første svinglegeme er fikseret på to aksel tappe 5, der er monteret i lejer 6, såsom hvidmetallejer i huset 2, så det første svinglegeme kan rotere om en rotationsakse 7, der står i det væsentlige 15 vinkelret på skibets langsgående, lodrette centerplan.

Det første svinglegeme 4 er opbygget af to dellegemer 8, der er fastgjort, eksempelvis ved krympning eller prespasning på hver sin akseltap 5, så dellegemerne står ud for hinanden set i rotationsaksens retning, samt af 20 et forbindelsesstykke 9. Forbindelsesstykket er fast monteret i de to dellegemer, så det første svinglegeme som helhed er et stift sammenhængende legeme. Et andet svinglegeme 10 ligger i rotationsaksens retning optaget mellem de to dellegemer 8 og er lejret ved hjælp af to 25 ringe 11 med lejemetal på forbindelsesstykket 9 med mulighed for at begrænset drejning om en med rotationsaksen parallel drejeakse 12. Ringene 11 kan eksempelvis være skruet eller boltet fast til svinglegemet.

Det første og det andet svinglegeme udgør tilsammen 3 0 en svingmasse, som kan roteres i en fælles bevægelse om aksen 7 ved hjælp af en på huset 2 monteret drivmotor 13, der gennem en kæde eller en tandrem 14 indvirker på tandhjulet 15 på den ene akseltap. Når svingmassen roterer synkront med motoren, ligger dens fælles 35 tyngdepunkt i en sådan afstand fra rotationsaksen 7, at DK 171046 B1 12 den i tyngdepunktet virkende centrifugalkraft ved svingmassens aktuelle omdrejningstal har en størrelse, som fremkalder det ønskede kompenserende moment. Hvis apparatet skal kompensere for et frit 1. ordens moment 5 fra hovedmotoren, roterer svingmassen med samme omløbstal som denne, mens svingmassens omløbstal er dobbelt så stort som hovedmotorens, hvis apparatet skal kompensere for et frit 2. ordens moment osv. Ved at anbringe forbindelsesstykket 9, så drejeaksen 12 ligger 10 radialt forskudt i forhold til rotationsaksen 7, mindskes svingmassens samlede størrelse, idet det andet svinglegemes masse ligger i fordelagtig stor afstand fra rotationsaksen, så mængden af uvirksom masse beliggende omkring aksen 7 er minimal. Den forholdsvis lille 15 størrelse af den samlede svingmasse bedrager til, at apparatet kan igangsættes med et lille startmoment.

En styreindretning 16, såsom en elektronisk regneenhed, styrer svingmassens rotationsfrekvens og fasevinkel synkront med hovedmotorens rotationsfrekvens 20 og fasevinkel. Gennem en ledning 17 er styreindretningen forbundet med en motorstyring 18 for drivmotoren, eksempelvis en styrekreds, hvis drivmotoren er en elmotor. Styreindretningen modtager i det mindste besked om svingmassens rotationsbevægelse fra en nulpulsgiver 25 19, som gennem en ledning 20 giver signal til styreindretningen, ved hver passage af et lille aktiveringsorgan 21, der er fastgjort til den over for liggende endeflade på dellegemet 8.

Signalet fra nulpulsgiveren 19 anvendes til 30 bestemmelse af svingmassens øjeblikkelige fasevinkel, idet der tages hensyn til en fasekorrektion for beliggenheden af svingmassens samlede tyngdepunkt i forhold til aktiveringsorganet 21 og til en på hovedmotoren monteret nulpulsgiver. Fasekorrektionen kan 35 indstilles manuelt på et justeringsorgan 22 på styreind- DK 171046 B1 13 retningen. Ved optælling af antallet af signaler fra nulpulsgiveren 19 i et forudbestemt tidsrum kan styreindretningen 16 bestemme svingmassens øjeblikkelige omløbstal.

5 Hvis der ønskes en mere fintmærkende aftastning af svingmassens omløbstal, kan styreindretningen 16 gennem en kun delvis vist ledning 23 være forbundet med en taktgiver 24, som afgiver signal, når svingmassen er drejet en brøkdel af en omdrejning. Der kendes en række 10 forskellige taktgivere til dette formål, eksempelvis en såkaldt Optical Incremental Encoder, eller en magnetisk sensor, som aftaster passagen af hver tand på tandhjulet 15, hvilket for hver fulde omdrejning giver et signalantal svarende til tanddelingen på tandhjulet. Ud fra 15 taktsignalerne kan styreindretningen 16 bestemme svingmassens øjeblikkelige drejestilling, vinkelhastighed og -acceleration.

De øjeblikkelige værdier for hhv. fasevinkel og omløbstal for hovedmotoren oplyses til styreindretningen 20 16 gennem signalledninger 25 og 26. Ved sammenligning med de tilsvarende, øjeblikkelige værdier for svingmassens bevægelse, bestemmer styreindretningen 16 styresignaler for drivmotoren 13, så de to bevægelser holdes i synkronisering.

25 Når apparatet 1 skal igangsættes, drejes det andet svinglegeme 10 om aksen 12, så svingmassens samlede tyngdepunkt ligger nær rotationsaksen 7. Dette sker ved hjælp af en indstillingsindretning, som omfatter to ringsegmentformede trykkamre 30, der hver i radial 30 retning er afgrænset indadtil af forbindelsesstykket 9 og udadtil af indersiden af det andet svinglegeme 10.

I drejeaksen 12's retning er trykkamrene afgrænset af ringene 11. De to trykkamre er adskilt fra hinanden af to fremspring 31 på det andet svinglegeme. Fremspringene 35 forløber parallelt med drejeaksen 12 og er ind mod DK 171046 B1 14 forbindelsesstykket 9 forsynet med en pakning. Fremspringenes sider danner således endevægge 32 i trykkamrene. Forbindelsesstykket 9 bærer et aksialt forløbende og radialt udragende stempelorgan 33 i hvert trykkammer.

5 Stempelorganet er forsynet med en pakning, som ligger tætnende an mod det andet svinglegemes cylindriske inderside. I det første svinglegeme er udformet to fluidumkanaler 34 og 35, som i deres ene ende udmunder i trykkammeret på hver sin side af det tilhørende 10 stempelorgan 33, og i deres anden ende udmunder i hver sin ringnot 36, 37 i den ene akseltap. Ringnoterne er strømningsmæssigt forbundet med stationære fluidumkanaler, som passerer ud gennem huset 2 hen til en styreventil 40, som slutter fluidumkanalerne til hhv. en 15 fluidumtrykkilde 41 og et fluidumdræn 42.

Som trykfluidum kan eksempelvis anvendes smøreolie eller hydraulikolie. Trykkilden kan på kendt vis bestå af én pumpe 43, som via en sugeledning 44 forsynes med olie fra et reservoir 45. En elmotor 46 driver pumpen, 20 og den reguleres til konstant leveringstryk ved hjælp af en trykføler på højtrykssiden. En trykakkumulator 47 dæmper tryksvingninger i oliesystemet ved aktiveringen af styreventilen 40.

Styreventilen 40 er en omstillingsventil, der i den 25 viste stilling forbinder fluidumkanalen 34 med højtryksiden og kanalen 35 med drænet. Ved omstilling af styreventilen forbindes fluidumkanalerne modsat, hvilket presser fremspringet 31 væk fra stempelorganet 33, hvorved det andet svinglegeme 10 drejes om aksen 12 i 30 forhold til det første svinglegeme.

Stempelorganet 3 3 og fremspringet 31 på hver sit svinglegeme er anbragt således, at de i en ikke-vist yderstilling i anlæg mod hinanden holder svinglegemerne i en første indbyrdes stilling vist i fig. 6, hvor 35 svinglegemernes tyngdepunkter M1 og M2 ligger på DK 171046 B1 15 diametralt modsatte sider af rotationsaksen 7, hvorved deres fælles tyngdepunkt M1+2 ligger tættest muligt på rotationsaksen, og svingmassens ubalance er minimal. I eksemplet vist fig. 6 er masserne af de to svinglegemer 5 afstemt således, at det fælles tyngdepunkt er sammenfaldende med rotationsaksen, og ubalancen er nul.

Når svingmassen er sat i rotation, omstilles styreventilen 40 på et passende tidspunkt, så det andet svinglegeme 10 drejes om aksen 12 hen til en anden 10 stilling, hvor svingmassen har den ønskede ubalance. Fuidumdrænet 42 kan have en blænde til styring af den udstrømmende olie, så omstillingen eksempelvis tager 20 sekunder. Som vist i fig. 7 og 8 kan denne anden stilling være indstillelig ved forskydning af et anslag 15 50 i et tilhørende styrespor 51, som i det andet svinglegeme 10 strækker sig langs et cirkelbuestykke, hvis centrum er sammenfaldende med drejeaksen 12. Efter indstillingen fastspændes anslaget 50 i styresporet. Et aksialt udragende stop 52 er fikseret til det første 20 svinglegeme 4 i en sådan stilling, at stoppet rager ind i styresporet 51 og hindrer passagen af anslaget 50.

Det andet svinglegeme 10 kan fra den i fig. 6 viste første stilling drejes i retning af pilen A, indtil anslaget 50 støder mod stoppet 52, hvilket 25 fastlægger den anden yderstilling. Størrelsen af svingmassens ubalance i den anden yderstilling kan justere ved indstilling af anslaget 50. I fig. 6 og 7 er anslaget fastgjort nær styresporets ene ende, så svingmassens ubalance i den anden yderstilling er næsten 30 maksimal. Det ses, at svingmassens samlede tyngdepunkt M^+2 ligger i stor afstand fra rotationsaksen 7.

I fig. 8 er anslaget 50 fikseret ved den anden ende af styresporet 51, så det andet svinglegeme 10 kun kan drejes gennem en lille vinkel ot hen til den anden 35 yderstilling. Det ses, at svingmassens samlede tyng- DK 171046 B1 16 depunkt M1+2 i denne stilling ligger i kort afstand fra rotationsaksen 7, hvilket kun giver svingmassen en lille ubalance.

Som vist i fig. 1 kan det justerbare anslag 50' 5 alternativt være fastgjort til det første svinglegeme 4, mens stoppet 52' er fikseret til det andet svinglegeme. Et dæksel 53 giver adgang for manuel indstilling af anslaget. Omstillingen af styreventilen 40 aktiveres fra styreindretningen 16.

10 Fig. 3 viser en alternativ udførelsesform, hvor indstillingsindretningen er indstillelig, mens apparatet kører. For enkelheds skyld omtales kun afvigelserne i forhold til udførelsesformen i fig. 1, lige som styreindretningen 16 med tilhørende tilslutninger ikke er 15 vist. Nulpulsgiveren 19 er flyttet højere op i huset, og aktiveringsorganet 21 er flyttet ud til periferien af dellegemet 8, så dette kan ligge tættere på indersiden af huset. Det andet svinglegeme 10 har i sin ene side ud for ringen 11 en reces til optagelse af en tand-20 krans 60, der er fikseret til det andet svinglegeme.

Et rør 61 med indvendig skråfortanding er drejeligt lejret i et med rotationsaksen 7 koaksialt, gennemgående hul i akseltappen 5. Røret rager ud på indersiden af dellegemet 8 og bærer et tandhjul 62, som 25 er i indgreb med tandkransen 60.

En central stang 63 med udvendige skråfortanding indgriber med fortandingen på røret 61 og passerer ud gennem et til tappen 5 fikseret dæksel 68. Dækslet og stangen er forsynet med modsvarende akseparallelle 30 noter, som tillader længdeforskydning men ikke drejning af stangen 63 i forhold til akseltappen.

Ved drejning af det andet svinglegeme 10 i forhold til det første svinglegeme 4 drejes tandhjulet 62 rundt som følge af drejningen af tandkransen 60. Røret 61 35 drejes rundt sammen med tandhjulet 62, og de sammen- DK 171046 B1 17 hørende skråfortandinger på røret og stangen 63 fremkalder en længdeforskydning af stangen.

Styreventilen 40' er udformet således, at den styrer oliestrømningen til og fra kanalerne 34 og 35 på 5 en sådan måde, at stangen 63 holdes i en forudbestemt stilling. Denne stilling er fastlagt ved hjælp af en føler 64, der er fjederbelastet til anlæg mod enden af stangen 63 og er båret af et pladestykke 65, der i sin ene ende er lejret drejelig om en på tværs af rotations-10 aksen 7 forløbende akse 66 og ved sin anden ende er indstillelig enten manuelt ved hjælp af et justerbart stop, såsom en excentrikskive 66 eller et elektrisk virkende stilleorgan 67, der indstilles af styreindretningen 16. Styreventilen 40' kan fra styreindretningen 15 16 indstilles til midlertidigt at dreje det andet svinglegeme, så stangen 63 trækkes tilbage fra føleren 64, så denne kan indstilles til en ny ligevægtsstilling.

Det ses af fig. 6-8, at svingmassens samlede tyngdepunkt M1+2 ændrer vinkelstilling i forhold til 20 rotationsaksen 7, når svinglegemerne drejes i forhold til hinanden. Dette medfører, at fasekorrektionen for svingmassens bevægelse i forhold til hovedmotoren ændrer værdi. Styreindretningen 16 kan indeholde en korrektionstabel over sammenhængen mellem fasekorrektionen og 25 svinglegemernes indbyrdes drejestilling.

I den anden udførelsesform vist i fig. 4 anvendes samme henvisningstal som ovenfor for elementer med samme funktion. Det andet svinglegeme 10 er aksialt adskilt fra dellegemerne 8 og er positioneret i akseretningen 30 af to udragende kraver 70 på forbindelsesstykket 9'. Akseltappene 5' og forbindelsesstykket er udført i et stykke og ligger koaksialt i forlængelse af hinanden, så drejeaksen for det andet svinglegeme er sammenfaldende med svingmassens rotationsakse. Dellegemet 8 35 er på sidefladen ind mod det andet svinglegeme 10 DK 171046 B1 18 forsynet med en cirkelbueformet tandstang 71 med aksialt fremstående tænder. Centrum for tandstangens cirkelbue er sammenfaldende med rotationsaksen 7, så tænderne ligger i samme radiale afstande herfra. Den modstående 5 sideflade af det andet svinglegeme har en tilsvarende cirkelbueformet tandstang 72, der ligger aksialt over for tandstangen 71. Tandstængerne kan eksempelvis være fremstillet som en støbt, krum tandstang, der er monteret i en reces på det tilhørende svinglegeme.

10 Et tandhjul 73 er i indgreb med de to tandstænger og er drejelig om en radius til rotationsaksen 7. Et radialt udragende indikatororgan 74 er fastgjort til tandhjulet. En nulpulsgiver 19' er monteret i huset 2, så indikatororganet 74 ved bevægelse forbi nulpuls-15 giveren aktiverer denne. Når det andet svinglegeme 2 drejes i forhold til det første, drejer tandhjulet 73 indikatororganet 74 gennem et vinkelinterval svarende til drejningsvinklen for svingmassens samlede tyngdepunkt, hvilket giver en automatisk justering af 20 apparatets fasekorrektion.

Tandhjulet 73 er fikseret på en radialgående aksel 75, der passerer gennem en udsparing i forbindelsesstykket 9' ind til en aksialgående udboring 76 i denne, hvor akslen 75 indgriber således med et mellemgear og 25 en tandstang 77, at en drejning af tandhjulet 73 omsættes til en forskydning af tandstangen 77 i rotationsaksen 7's retning. Tandstangen 77 er forbundet til en i fig. 5 vist ventilglider 78 i styreventilen 40' via et leje 95.

30 Styreventilens hus er fikseret på en længdeforsky delig tandstang 79, der er indstillelig ved hjælp af et elektrisk aktiveret drev 80, som styres af styreindretningen 16 for indstilling af den øjeblikkeligt ønskede indbyrdes drejestilling af svinglegemerne.

DK 171046 B1 19

Styreventilen 40' har to afgangsporte 81, 82 forbundet til hver sin fluidumkanal 38, 39, der som ovenfor beskrevet fører ind til trykkammeret 30. Endvidere har ventilen en tilgangsport 83 forbundet til 5 fluidumtrykkilden 41 og to afgangsporte 84, 85 forbundet til fluidumdrænet 42. Portene 81-85 udmunder inden i ventilhuset i ringformede noter 86-90. Ventilglideren 78 er forsynet med ringformede fremspring 91-93, som i styreventilens viste neutrale stilling afspærrer 10 afgangsportene 81, 82 fra såvel tilgangsporten 83 som drænportene 84, 85.

Hvis ventilglideren eksempelvis forskydes til højre i forhold til ventilhuset, går fremspringet 92 fri af noten 88, og fremspringet 93 går fri af noten 90, så 15 afgangsporten 81 forbindes med højtryksporten 83, og afgangsporten 82 forbindes med drænporten 85. Dette fremkalder en drejning af det andet svinglegeme 10 i en retning, som medfører en tilbageføring af ventilglideren til den viste neutrale stilling, hvor portene 81 og 82 20 er afspærrede. Hvis ventilglideren forskydes til venstre i forhold til ventilhuset, forbindes afgangsporten 81 med drænporten 84, og afgangsporten 82 forbindes med højtryksporten 83, så det andet svinglegeme drejes i en retning, der forskyder ventilglideren til højre til 25 neutralstillingen. Styreventilen 40' positionerer således svinglegemerne i en ligevægtsstilling, der er indstillelig ved længdeforskydning af ventilhuset med drevet 80.

En vibrationsføler 94 er monteret på skibets skrog 30 i en position, der erfaringsmæssigt ligger ved en svingningsbug for de lodrette skrogsvingninger eller ved en af skibets ender eller i overbygningen. Føleren 94 er forbundet med styreindretningen 16, så denne ud fra de øjeblikkeligt målte skrogsvingninger kan finjustere 35 svinglegemernes indbyrdes drejestilling, så det kompen- DK 171046 B1 20 serende moment løbende indstilles til en optimalt svingningsdæmpende størrelse.

Opfindelsen giver mulighed for at lave svingnings-kompensatorer, der har væsentlig større ubalance end de 5 hidtil brugte kompensatorer. Fra praksis kendes kompensatorer med ubalancer på op til 300 kg x m. Med opfindelsen kan anvendes ubalancer på op til eksempelvis 3000 kg x m, svarende til en svingmassevægt på 5590 kg med tyngdepunktet M1+2 beliggende i afstanden r = 53,7 10 cm fra rotationsaksen 7.

Claims (6)

1. Apparat (1) til kompensering af frie momenter frembragt af inertikræfter i en stempelfremdrivnings-motor i et skib, navnlig en stor totakts krydshoved-5 motor, hvor apparatet er bestemt til montering i afstand i skibets længderetning fra motoren, og hvor apparatet har en svingmasse, der er roterbar om en vandret akse, og et drev (13, 14) til rotation af svingmassen samt en styreindretning (16), som efter apparatets igangsætning 10 kan styre svingmassens rotationsfrekvens og fasevinkel i afhængighed af motorens omløbstal og fasevinkel, kendetegnet ved, at den som en enhed roter-bare svingmasse på i og for sig kendt vis er opdelt i to svinglegemer (4, 10), der hver er således excentrisk 15 monteret i forhold til den fælles vandrette rotationsakse (7) , at svinglegemernes indbyrdes position i forhold til rotationsaksen er indstillelig under rotationsbevægelsen mellem en første stilling, hvor svinglegemernes fælles tyngdepunkt (M1+2) befinder sig 20 nær rotationsaksen, og en anden stilling, hvor det fælles tyngdepunkt befinder sig i større afstand fra rotationsaksen, og at en indstillingsindretning til omstilling af svinglegemerne fra den første til den anden stilling, mens svinglegemerne roterer, omfatter 25 mindst et ringsegmentformet trykkammer (30), hvis endevægge (32) er udformet på det ene svinglegeme (10) , og et på det andet svinglegeme (4) fikseret stempelorgan (33), der ligger i trykkammeret og bevæges efter dettes cirkelbueformede midterlinie, når svinglegemerne drejes 30 i forhold til hinanden, samt to fluidumkanaler (34, 35), der udmunder i trykkammeret på hver sin side af stempel-organet og via en styreventil (40, 40') kan tilsluttes henholdsvis en fluidumtrykkilde (41) og et fluidumdræn (42). DK 171046 B1 22

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det første svinglegeme (4) omfatter to dellegemer (8) , der er excentrisk monteret på to akseltappe (5) , der i apparatets hus er lejret koncentrisk med 5 rotationsaksen (7) , og er indbyrdes adskilt i rotationsaksens retning af et forbindelsesstykke (9), og at det andet svinglegeme (10) er drejeligt, excentrisk lejret på forbindelsesstykket mellem de to dellegemer.

3. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet 10 ved, at det ene svinglegeme (10) har et justerbart anslag (50), som fastlægger svinglegemernes indbyrdes drej estilling i den anden stilling, hvor deres tyngdepunkter (M^, M2) ligger i kort afstand fra hinanden.

4. Apparat ifølge et af kravene 1-3, kende -15 tegnet ved, at indstillingsindretningen automatisk kan placere svinglegemerne (4, 10) i den anden stilling, og at den anden stilling er indstillelig, mens apparatet (1) er i drift.

5. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet 20 ved, at det andet svinglegemes (10) drejeakse er sammenfaldende med rotationsaksen (7), at en cirkulbueformet tandstang med aksialt udragende tænder er fastgjort således på hvert svinglegeme, at de to tandstænger (71, 72. ligger aksialt over for hinanden med centrum for 25 cirkelbuen sammenfaldende med rotationsaksen (7) , at et om en radius til rotationsaksen drejeligt tandhjul (73) ligger optaget mellem og i indgreb med de to tandstænger, og at tandhjulet bærer et radialt udragende indikatororgan (74), som ved bevægelse forbi en statio-30 nær nulpulsgiver (19') aktiverer denne.

6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at tandhjulet (73) er fastgjort på en radialgående aksel (75), som er bevægelsesoverførende forbundet med en langs rotationsaksen forløbende stang (77), så en 35 drejning af tandhjulet medfører en længdeforskydning af DK 171046 B1 23 stangen, og at styreventilen (40') er således forbundet med stangen, at en forskydning af stangen bort fra en indstillelig ligevægtsstilling får styreventilen (40') til at åbne for trykfluidum til den fluidumkanal, hvor 5 fluidumtilførslen genopretter ligevægtsstillingen.