NL1037151C2 - Actief slingerdempingssysteem voor scheepsbewegingen. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Actief slingerdempingssysteem voor scheepsbewegingen.

BESCHRIJVING

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het actief 5 dempen van scheepsbewegingen omvattende tenminste één eerste aan een zijde en onder de waterlijn van het schip uitstrekkend, roteerbaar dempingslichaam, sensormiddelen voor het detecteren van de scheepsbewegingen en het op basis hiervan afgeven van stuursignalen aan aandrijfmiddelen voor het roteerbaar aandrijven van het dempingslichaam ten behoeve van het dempen van de 10 gedetecteerde scheepsbewegingen, alsmede verplaatsingsmiddelen omvat voor het ten opzichte van het schip verplaatsen van het dempingslichaam.

Een dergelijke actieve dempingsinrichting voor scheepsbewegingen is bijvoorbeeld bekend uit het Nederlandse octrooischrift nr. 1023921. In dit octrooischrift wordt voorgesteld om een dempingslichaam dat uit de scheepswand 15 onder de waterlijn in het water uitsteekt om zijn langsgerichte as te roteren teneinde zo te compenseren voor de rolbewegingen die het schip bij stilliggen ondergaat. Hiertoe zijn in het schip sensormiddelen opgenomen, bijvoorbeeld hoek-, snelheids en versnellingsopnemers waarmee de hoek, snelheid dan wel versnelling van de rolbeweging worden gemeten. Op basis van deze gegevens worden stuursignalen 20 gegenereerd, welke de rotatie van het roterend dempingslichaam regelen voor wat betreft de rotatierichting en rotatiesnelheid als ook de verplaatsing van het dempingslichaam ten opzichte van het schip.

Onder invloed van de rotatiebeweging van het dempingslichaam en het langsstromende water als gevolg van het ten opzichte van het stillliggende schip 25 verplaatsende dempingslichaam ontstaat er een correctiekracht die haaks staat op de rotatierichting en de verplaatsingsrichting. Dit fysisch verschijnsel wordt ook wel het Magnus-effect genoemd, op basis waarvan de correctiekracht gebruikt wordt om de rolbeweging van het schip tegen te gaan.

Een nadeel van het in dit Nederlandse octrooischrift dempings-30 inrichting is enkel ingezet kan worden tijdens het stilliggen van het schip. Indien een dergelijk actief dempingssysteem bij varende schepen wordt ingezet, wordt het systeem tegengewerkt door enerzijds de verhoogde wrijvingsweerstand als ook de massatraagheid van het systeem doordat de rotatie-richting van de dempings-lichamen telkens omgedraaid dient te worden.

1037151 2

De uitvinding beoogt derhalve een actieve dempingsinrichting voor scheepsbewegingen volgens bovengenoemde aanhef te verschaffen, welke enkel bij varende schepen toepasbaar is. Overeenkomstig de uitvinding wordt de actieve dempingsinrichting hiertoe gekenmerkt, doordat het tenminste ene roteerbare 5 dempingslichaam slechts in één richting roteerbaar is. Doordat het roteerbare dempingslichaam slechts in één richting roteerbaar is, wordt voorkomen dat - zoals bij de inrichting overeenkomstig aan de stand van de techniek - aan het dempingslichaam telkens een andere rotatierichting moet worden opgedrongen.

Indien voor het dempen van scheepsbewegingen aan het roteerbare 10 dempingslichaam telkens een andere rotatierichting dient te worden opgedrongen, dient de rotatie-beweging van elk dempingslichaam telkens omgedraaid te worden hetgeen een opeenvolgend vertragen en versnellen inhoudt. Dit laatste resulteert in een steeds moeilijker uit te voeren dempingsregeling doordat bij hogere vaarsnelheden van het schip het dempingslichaam steeds sneller dient te roteren, 15 waardoor de constructie mede door de massatraagheid van het dempingslichaam in zijn toepassing wordt beperkt.

Door overeenkomstig de uitvinding het dempingslichaam slechts in één richting te roteren en zodanig in te zetten dat slechts één dempingslichaam telkens actief is, is het niet langer nodig om deze afwisselend in beide richtingen 20 aan te drijven.

Bij een functionele uitvoeringsvorm overeenkomstig de uitvinding omvat de dempingsinrichting tenminste één samenstel van een eerste en een verder roteerbaar dempingslichaam, waarbij het verdere dempingslichaam slechts in één richting tegengesteld aan de rotatie-richting van het eerste dempingslichaam 25 roteerbaar is. Ook hiermee wordt het nadeel zoals bij de stand van de techniek, waarbij het dempingslichaam telkens afwisselend in beide richtingen geroteerd dient te worden, voorkomen, zodat het dempingssysteem ook bij hogere snelheden en ondanks de hoge massatraagheid inzetbaar is.

Volgens een nadere uitvoeringsvorm wordt de inrichting verder 30 gekenmerkt, doordat tijdens het varen van het schip de verplaatsingsmiddelen voor elk samenstel afwisselend aan de roteerbare dempingslichamen een zwenkbeweging ten opzichte van het schip opdringen. Zodoende is het mogelijk om ook bij hogere snelheden en ondanks de hoge massatraagheid het dempingssysteem actief in te zetten. Deze afwisselende zwenkbeweging wordt in de 3 richting van de vaarrichting opgedrongen.

Overeenkomstig een nadere uitvoeringsvorm is het dempingslichaam met behulp van een draaikoppeling met het schip verbonden, zodat een zwenkende, ook wel draaiende beweging van het dempingslichaam ten opzichte van 5 het schip door het water mogelijk is.

Bij een specifieke uitvoeringsvorm van het aspect van de uitvinding is het dempingslichaam in een in de scheepswand aangebrachte uitsparing onneembaar, zodat bij het varen het dempingslichaam eventueel in de scheepswand kan worden teruggeplaatst zodat de wrijving van het schip met het water tijdens 10 varen aanzienlijk afneemt.

Optioneel kan het dempingslichaam zijn opgenomen in een, in of op de scheepswand aangebrachte, geleiding welke zich bij voorkeur althans gedeeltelijk in de lengterichting van het schip uitstrekt.

Overeenkomstig een verdere functionele uitvoeringsvorm kunnen 15 aan elke langszijde van het schip of aan slechts een zijde een dempingslichaam zijn aangebracht terwijl bij een andere uitvoeringsvorm twee of meer dempingslichamen aan de voorzijde van het schip is aangebracht.

De uitvinding zal aan de hand van een tekening nader worden toegelicht, welke tekening achtereenvolgens toont: 20 Figuren 1-4 aanzichten van actieve dempingsinrichtingen overeenkomstig de stand van de techniek;

Figuur 5 en 6 verschillende aanzichten van de scheepsbewegingen van een schip voorzien van een dempingsinrichting overeenkomstig de uitvinding.

In de figuren 1-4 worden uitvoeringsvormen van actieve 25 dempingsinrichtingen overeenkomstig de stand van de techniek getoond. Het stilliggende schip 1 gelegen op een wateroppervlak 3 is voorzien van een actieve dempingsinrichting weergegeven met referentiecijfers 10-11 -20-10'-20'. Deze bekende actieve dempingsinrichting voor scheepsbewegingen zoals beschreven in het Nederlandse octrooischrift nr. 1023921 is opgebouwd uit een roteerbaar 30 dempingslichaam 4a respectievelijk 4b dat ieder aan de langszijde van het schip en onder de waterlijn uit de scheepswand 2 steekt.

Hoewel niet weergegeven, is het actieve dempingssysteem volgens de stand van de techniek tevens voorzien van sensormiddelen welke de scheepsbewegingen en meer in het bijzonder de rolbeweging detecteren. Op basis hiervan 4 worden stuursignalen afgegeven aan eveneens niet weergegeven aandrijfmiddelen, welke de dempingslichamen 4a of 4b (afhankelijk van de uit te voeren dempingscorrectie) roteerbaar aandrijven. De sensormiddelen kunnen daarbij bestaan uit hoekopnemers, snelheidsopnemers dan wel versnellings-opnemers die 5 continu de hoek van het schip ten opzichte van de horizontale waterspiegel 3, de snelheid dan wel de versnelling als gevolg van de rolbewegingen 6 detecteren.

In de figuur 1 wordt een uitvoeringsvorm van een bekende actieve dempingsinrichting voorzien van een stel roteerbare dempingslichamen getoond. De actieve dempingsinrichting is voorzien van verplaatsingsmiddelen welke het 10 roteerbare dempingslichaam 4 ten opzichte van het stilliggende schip verplaatsen. Meer in het bijzonder wordt in figuur 1 een uitvoeringsvorm geopenbaard waarbij de verplaatsingsmiddelen 10 het roteerbare dempingslichaam 4 een heen en weer gaande translatiebeweging tussen twee uiterste posities 4a en 4b opdringen, zodanig dat deze beweging tenminste een component bezit gelegen in de langsrichting van 15 het schip. De langsrichting van het schip wordt in de figuur 1 aangeduid met de brede pijl X.

Bij de in de figuur 1 getoonde translerende uitvoeringsvorm van de actieve dempingsinrichting (zie ook figuur 2) wordt de translerende beweging c.q. verplaatsing van het roteerbare dempingslichaam 4 mogelijk gemaakt, doordat in de 20 scheepswand 2 van het schip 1 een geleiding 11 is opgenomen waarlangs het dempingslichaam 4 verplaatsbaar is. Hiertoe is het roteerbare dempingslichaam 4 met zijn ene einde 4” met behulp van een draaikoppeling 12 in de geleiding 11 opgenomen zodat enerzijds een translerende beweging in de geleiding 11 alsook een roterende beweging om de lengteas 13 mogelijk is.

25 Hoewel schematisch weergegeven, is het roteerbare dempings lichaam 4 door middel van een draaikoppeling 12 verbonden met de aandrijfmiddelen 6, welke het dempingslichaam 4 roteerbaar aandrijven ten behoeve van het dempen van de gedetecteerde scheepsbewegingen. Het samenstel van de aandrijfmiddelen 6 alsmede de draaikoppeling 12 (welke een rotatie van dempings-30 lichaam 4 ten opzichte van de aandrijfmiddelen 6 en het schip 1 mogelijk maakt) kan bij deze uitvoeringsvorm transleren langs de geleiding 11, bijvoorbeeld door middel van een niet weergegeven tandheugeloverbrenging.

Echter ook andere translerende overbrengingsmechanismen kunnen hiervoor gebruikt worden.

5

De heen en weer gaande translatiebeweging tussen de uiterste posities 4a en 4b van het roteerbare dempingslichaam 4 in de geleiding 11 in de langsrichting X van het stilliggende schip 1 resulteert tezamen met de rotatie-beweging van het dempingslichaam 4 in een reactiekracht, welke ook wel de 5 Magnus-kracht wordt genoemd. Deze kracht is loodrecht gelegen op zowel de verplaatsingsrichting van het dempingslichaam 4 in de richting X alsook loodrecht op de rotatierichting.

Afhankelijk van de richting van de te dempen scheepsbeweging (rolbeweging) dient de rotatierichting van het dempingslichaam 4 dusdanig gekozen 10 te worden dat de resulterende Magnus-kracht FM de door de rolbeweging op het schip uitgeoefende rolkracht FR tegenwerkt.

Dit is getoond in de figuur 3 waarbij de translerende roteerbare dempingslichamen 4a-4b onder de waterlijn 3 en ter hoogte van het midden van het schip (zie figuur 2) zijn opgesteld. Op overigens bekende wijze kan de richting de 15 snelheid alsook de versnelling van de rolbeweging worden gedetecteerd door daartoe geschikte sensormiddelen (hoekopnemer, snelheidsopnemer en versnellingsopnemer). Op basis hiervan worden stuursignalen afgegeven aan de aandrijfmiddelen 6 resp. 10. Op grond van deze signalen zullen de aandrijf-middelen 6 het dempingslichaam 4 met een al dan niet wisselende rotatiesnelheid 20 en -richting aandrijven, terwijl tevens de verplaatsingsmiddelen 10 het roterende dempingslichaam 4 met een zekere snelheid in de langsrichting X in de geleiding 10 zullen verplaatsen.

In figuur 4 wordt een andere uitvoeringsvorm van een bekende actieve dempingsinrichting getoond, waarbij de verplaatsingsmiddelen (hier 25 aangeduid met referentiecijfer 20) het dempingslichaam 4 ten opzichte van het stilliggende schip 1 een heen en weer gaande zwenkbeweging tussen twee uiterste posities 4a en 4b opdringt. Voor een goed functioneren van de actieve dempingsinrichting bij stilstaande schepen is het ook bij deze uitvoeringsvorm zoals getoond in figuur 4 wenselijk dat de zwenkbeweging, die door de verplaatsingsmiddelen 20 30 aan het roteerbare dempingslichaam 4 wordt opgedrongen tenminste een verplaatsingscomponent in de langsrichting X van het schip 1 bezit.

In die opstelling en bij een geschikte regeling en aandrijving van het dempingslichaam 4 termen van rotatiesnelheid, richting en zwenksnelheid en zwenkrichting zal bij een stilstaand schip dat voor anker ligt bijvoorbeeld het 6

Magnus-effect optreden resulterend in een Magnus-kracht FM die tenminste een krachtcomponent bezit, die naar of van het waterniveau 3 is gericht. Deze opwaartse dan wel neerwaartse krachtcomponent van de Magnus-kracht FM kan zeer effectief gebruikt worden om de rolbeweging van het stilliggende schip om zijn langgerichte 5 as X te compenseren.

Zeer belangrijk nadeel van de thans bekende actieve dempings-inrichting die op basis van het Magnus-effect functioneren is het feit dat zij thans enkel bij stilliggende schepen kunnen worden ingezet. Momenteel is er nog geen dempingsinrichting op basis van het Magnus-effect voorhanden of beschikbaar dat 10 ingezet kan worden bij snel varende schepen. Daarbij komt dat bij varen een hogere wrijvingsweerstand wordt ondervonden, die de bekende systemen ongeschikt maakt.

In de figuur 5 worden verschillende aanzichten getoond van een schip voorzien van een dempingsinrichting overeenkomstig de uitvinding in 15 verschillende stadia van een scheepsbeweging. Het schip 10 is voorzien van een stel dempingslichamen 40a-40b welke aan weerszijden in de scheepswand 2 zijn aangebracht. Overeenkomstig de uitvinding is elk dempingslichaam van de dempingslichamen 40a-40b slechts in één richting roteerbaar aandrijfbaar zodat het dempingssysteem met name geschikt is voor het dempen van scheepsbewegingen 20 bij schepen die met hoge snelheden varen.

Zoals duidelijk getoond in de Figuur 5 worden in afhankelijkheid van de gedetecteerde scheepsbeweging één of beide dempingslichamen in en uit bewogen zodat het roterende dempingslichaam als gevolg van zijn verplaatsing door een water een resulterende Magnus-kracht genereert die tenminste een 25 krachtcomponent bezit die naar of van het waterniveau 3 is gericht. Deze opwaartse dan wel neerwaartse krachtcomponent kan effectief worden gebruikt om tijdens vaart de rolbeweging van het schip om zijn langs gerichte as te compenseren.

Teneinde het actieve dempingssysteem met name geschikt te maken voor schepen die met hoge snelheid varen zijn de beide dempingslichamen 30 40a-40b enkel in één rotatierichting aandrijfbaar. Zodoende is het met name als gevolg van de hoge massatraagheid niet langer noodzakelijk om het roteerbare dempingslichaam in beide richtingen te laten roteren waardoor ook een telkens afremmen en weer versnellen van de dempingslichamen wordt vermeden.

Dit laatste resulteert in een eenvoudigere constructie doordat de 7 aandrijving maar ook bijvoorbeeld de lagering van het roteerbare dempingslichaam zoals in de scheepswand goedkoper en eenvoudiger kan worden uitgevoerd.

In figuur 6 wordt een andere uitvoeringsvorm getoond van de actieve dempingsinrichting overeenkomstig de uitvinding waarbij van elk stel 5 dempingslichamen elk dempingslichaam afwisselend een zwenkbeweging ten opzichte van de scheepswand wordt opgedrongen voor het effectief dempen van de rolbewegingen van het schip. De zwenkhoek kan daarbij variëren van 0 tot meer dan 90 graden om zo een aanvullende liftkracht als gevolg van het Magnus-effect te realiseren. Deze zwenkbeweging wordt bij voorkeur in de vaarinrichting 10 opgedrongen.

Een meer functionele toepassing van de dempingsinrichting overeenkomstig de uitvinding bestaat uit het plaatsen van een stel dempingslichamen nabij de voorzijde van het schip. Met één of meer roteerbare dempingslichamen voorin het schip kan ook het vaartuig met de voorzijde bestuurd worden. 15 Gewoonlijk wordt dit bij lage snelheden reeds bewerkstelligd door de toepassing van zogenoemde boegschroeven maar indien het schip bij hoge snelheden vaart zijn dergelijke boegschroeven niet meer functioneel inzetbaar doordat de stroming van het langs stromende water de stuwkracht die de boegschroef opwekt teniet doet.

Roteerbare dempingslichamen die nabij de voorzijde van het schip 20 zijn opgesteld bezitten dit nadeel niet. Bij hogere snelheden kunnen de roteerbare dempingslichamen als gevolg van de krachtcomponent een aanvullende stuur-component op het schip uitoefenen. Hoewel bij hogere vaarsnelheden dergelijke aan de voorzijde geplaatste roteerbare dempingslichamen meer weerstand ondervinden, kan dit verschijnsel worden geminimaliseerd door het roteerbare dempingslichaam 25 onder een verstelbare hoek ten opzichte van de vaarrichting te positioneren.

1037151

Claims (8)

1. Inrichting voor het actief dempen van scheepsbewegingen omvattende tenminste 5 - één eerste aan een zijde en onder de waterlijn van het schip uitstrekkend, roteerbaar dempingslichaam, sensormiddelen voor het detecteren van de scheepsbewegingen en het op basis hiervan afgeven van stuursignalen aan aandrijfmiddelen voor het roteerbaar aandrijven van het 10 dempingslichaam ten behoeve van het dempen van de gedetecteerde scheepsbewegingen, alsmede verplaatsingsmiddelen omvat voor het ten opzichte van het schip verplaatsen van het dempingslichaam, met het kenmerk, dat het tenminste ene roteerbare dempingslichaam slechts in één richting roteerbaar is en dat tijdens het 15 varen van het schip de verplaatsingsmiddelen voor elk samenstel afwisselend aan de roteerbare dempingslichamen een zwenkbeweging ten opzichte van het schip opdringen.

2. Actieve dempingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de inrichting tenminste één samenstel van een eerste en een verder roteerbaar 20 dempingslichaam omvat, waarbij het verdere dempingslichaam slechts in één richting tegengesteld aan de rotatie-richting van het eerste dempingslichaam roteerbaar is.

3. Actieve dempingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het dempingslichaam met behulp van een draaikoppeling met het schip is 25 verbonden.

4. Actieve dempingsinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het dempingslichaam is opgenomen in een, in of op de scheepwand aangebrachte, geleiding.

5. Actieve dempingsinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, 30 dat de geleiding zich althans gedeeltelijk in de lengterichting van het schip uitstrekt.

6. Actieve dempingsinrichting volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat het dempingslichaam in een in de scheepswand aangebrachte uitsparing opneembaar is. 1037151

7. Actieve dempingsinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan elke langszijde van het schip een dempingslichaam is aangebracht.

8. Actieve dempingsinrichting volgens één of meer van de voorgaande 5 conclusies, met het kenmerk, dat het stel dempingslichamen aan de voorzijde van het schip is aangebracht. 10 1037151