NO118955B

NO118955B -

Info

Publication number: NO118955B
Application number: NO160036A
Authority: NO
Inventors: K Ripley
Original assignee: Mcmullen Ass John J
Priority date: 1964-10-15
Filing date: 1965-10-12
Publication date: 1970-03-02
Also published as: DE6604717U; GB1075836A; FI43953B; FI43045B; SE351186B; DE1531641A1; US3256848A; GB1076220A; SE359787B; DE1290053B; CA922174A; NL6513186A; ES318536A1; BE670983A

Description

Passiv stabilisator for sjøgående fartøy. Passive stabilizer for seagoing vessels.

Denne oppfinnelse vedrører en passiv stabilisator for sjø-gående fartøy, omfattende en tank som er innrettet til å inneholde en væske med fri overflate i hele tankens lengde og som er beliggende tverrskips og strekker seg et betydelig stykke i begge retninger bort fra fartøyets lengdemidtplan og med i det vesentlige samme bunnivå over hele lengden og en høyde som er vesentlig høyere enn den væskehøyde som er nødvendig for å oppnå en egenfrekvens for væsken som svarer til skipets rullefrekvens. This invention relates to a passive stabilizer for sea-going vessels, comprising a tank which is arranged to contain a liquid with a free surface throughout the length of the tank and which is located transversely and extends a considerable distance in both directions away from the vessel's longitudinal center plane and with essentially the same bottom level over the entire length and a height that is significantly higher than the liquid height that is necessary to achieve a natural frequency for the liquid that corresponds to the ship's rolling frequency.

En hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en stabilisator av ovennevnte art som tillater stor væskegjennomstrømning med liten eller ingen turbulens i midtpartiet og med spredning av den kinetiske energi i væsken konsentrert ved tankens endepartier. En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en stabilisator som skal være så enkel og billig i fremstilling som mulig,men som allikevel sikrer god stabilisering under de fleste forhold. Dette har man ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at tanken inneholder et horisontalt skillelegeme bestående av en flat plate hvis bredde er den samme som tankens dimensjon i skipets lengderetning, hvilken plate er i kontakt med væsken når denne er i ro og hvis ender befinner seg i samme avstand fra tankens ender slik at det derved er dannet siderom og forbindelsespassasjer for væsken over og under skilleplaten. Da det plateformede legeme er omtrent i væske-flatens nivå når stabilisatoren er i ro, vil hele væskeoverførin-gen hovedsakelig skje under platen. Den horisontale kanal vil bi-dra til dannelse av alternerende trykk- og sugbølger som vil in-fluere på reaksjonshastigheten. Motstanden ved platens ender vil være liten, men tilstrekkelig til å bevirke en viss turbulens i tankens sidepartier og derved en viss spredning av kinetisk energi i væsken. Denne stalilisatortype virker tilfredsstillende over hele arbeidsområdet relativt uavhengig av forholdet mellom skipets rullefrekvens og væskens overføringsfrekvens. Stabilisatoren sikrer den nødvendige faseforskyvning mellom bevegelsene slik at denne holder seg mellom 90° og 6 0 - 45°. One purpose of the invention is to provide a stabilizer of the above-mentioned kind which allows a large liquid flow with little or no turbulence in the middle part and with dispersion of the kinetic energy in the liquid concentrated at the end parts of the tank. Another purpose of the invention is to provide a stabilizer which should be as simple and cheap to manufacture as possible, but which nevertheless ensures good stabilization under most conditions. According to the invention, this has been achieved by the tank containing a horizontal separating body consisting of a flat plate whose width is the same as the tank's dimension in the longitudinal direction of the ship, which plate is in contact with the liquid when it is at rest and whose ends are at the same distance from the ends of the tank so that side spaces and connecting passages are formed for the liquid above and below the dividing plate. As the plate-shaped body is approximately at the level of the liquid surface when the stabilizer is at rest, the entire liquid transfer will mainly take place below the plate. The horizontal channel will contribute to the formation of alternating pressure and suction waves which will influence the reaction rate. The resistance at the ends of the plate will be small, but sufficient to cause a certain turbulence in the side parts of the tank and thereby a certain dispersion of kinetic energy in the liquid. This type of stabilizer works satisfactorily over the entire working area, relatively independent of the relationship between the ship's rolling frequency and the fluid's transmission frequency. The stabilizer ensures the necessary phase shift between the movements so that this remains between 90° and 60 - 45°.

I visse tilfelle kan det være ønskelig å øke oppholdstiden for væsken i sidepartiene for å bringe faseforskyvningsvinkelen nærmere 9 0° og øke stabiliseringsmomentet ved å tillate væsken i sidepartiene å stige til et høyere nivå uten at væskenivået i midtpartiet øker. Dette har man oppnådd ved at platen ved dens frie ender er forsynt med i forhold til tanken tverrgående vertikale legemer som strekker seg nedover eller nedover og oppover fra platens kant. Legemenes nedad forløpende partier vil innsnevres i tverrsnitt mellom platen og tankens bunn slik at strupningseffekten vil komme i tillegg. In certain cases it may be desirable to increase the residence time of the liquid in the side sections to bring the phase shift angle closer to 90° and increase the stabilization moment by allowing the liquid in the side sections to rise to a higher level without the liquid level in the middle section increasing. This has been achieved by providing the plate at its free ends with vertical bodies transverse to the tank which extend downwards or downwards and upwards from the edge of the plate. The downwardly extending parts of the bodies will narrow in cross-section between the plate and the bottom of the tank so that the throttling effect will be added.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av eksempler under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et tverrsnitt av et skipsskrog med et utførel-seseksempel for plassering av den avlange væskelagringsirinretning eller tank, fig. 2 er et grunnriss av utførelsen ifølge fig. 1, sett som snitt langs linjen 2- 2 på fig. 1*fig. 3 viser et verti-kalsnitt gjennom en annen utførelse ifølge oppfinnelsen, og fig. 4 viser et snitt langs linjen 4-4 på fig. 3. The invention shall be explained in more detail by means of examples with reference to the drawings, where: Fig. 1 shows a cross-section of a ship's hull with an embodiment for the placement of the elongated liquid storage device or tank, fig. 2 is a plan view of the embodiment according to fig. 1, seen as a section along the line 2-2 in fig. 1*fig. 3 shows a vertical section through another embodiment according to the invention, and fig. 4 shows a section along the line 4-4 in fig. 3.

På fig. 1 og 2 er vist skjematisk et fartøy 10 med en av-lang væsketank 12 som er anordnet på tvers av fartøyet. Væsketan-ken 12 kan ha fastsveisede sideplater og endeplater.som er festet mellom skipets 10 to dekk 14 og 16 som da utgjør tankens 12 topp og bunn. Tankens 12 lengde er vesentlig større enn tankens bredde. Tanken er utført med jevn bredde og høyde. En horisontal plan plate 18 er festet i tankens tverretning i tanken i like stor avstand fra tankens ender 15. Platens avstand fra bunnen er valgt slik at dens øvre flate befinner seg i høyde med eller under det statiske væskenivå når tanken er fylt med normal mengde væske. Platens 14 oppgave er å lede væsken slik at i det vesentlige hele væsken må strømme under platen når skipet ruller fra den ene side til den annen. Også den mengde væske som med vedkommende skipssi-de i laveste stilling befinner seg over platen, vil tvinges til å bevege seg utover og deretter nedover for å. ledes innover og inn under platen når rullebevegelsen skifter fortegn. Platen opptar også de negative og positive trykk som væsken under denne utset-tes . f or under rullingssyklusen. Under bestemte perioder av rullingssyklusen virker platen også som en strupeinnretning for væs-kestrømmen under platen. In fig. 1 and 2 schematically show a vessel 10 with an oblong liquid tank 12 which is arranged across the vessel. The liquid tank 12 can have welded side plates and end plates, which are attached between the two decks 14 and 16 of the ship 10, which then form the top and bottom of the tank 12. The length of the tank 12 is significantly greater than the width of the tank. The tank is designed with uniform width and height. A horizontal plane plate 18 is fixed in the transverse direction of the tank in the tank at an equal distance from the ends of the tank 15. The distance of the plate from the bottom is chosen so that its upper surface is at the level of or below the static liquid level when the tank is filled with a normal amount of liquid . The plate 14's task is to guide the liquid so that essentially all of the liquid must flow under the plate when the ship rolls from one side to the other. Also, the amount of liquid which, with the ship's side in question in its lowest position, is above the plate will be forced to move outwards and then downwards to be led inwards and under the plate when the rolling motion changes sign. The plate also absorbs the negative and positive pressures to which the liquid is subjected. f or during the rolling cycle. During certain periods of the rolling cycle, the plate also acts as a throttling device for the liquid flow under the plate.

På fig. 3 og 4 er vist en annen utførelse med på tvers av tanken og i avstand fra tankens 12 begge ender 15 horisontalt anordnede legemer 20 som forløper i avstand fra tankens bunn 16 og topp 14. Disse legemer 20 er festet til platens frie endekanter og danner med tankens vegger 15 siderom med åpen overflate. Mellom tverrlegemene 2 0 og tankbunnen 16 er således dannet avlange, horisontale dyser 22 som struper eller demper bevegelsen av væsken som strømmer gjennom dem. Væskebevegelsen er derfor noe forskjel-lig fra det som skjer ved den første utførelse. Som vist på fig. 3 ligger tverrlegemenes 2 0 øvre kanter over væskenivået 2 3 når tanken 12 er i ro. In fig. 3 and 4 shows another embodiment with across the tank and at a distance from both ends 15 of the tank 12 horizontally arranged bodies 20 which extend at a distance from the bottom 16 and top 14 of the tank. These bodies 20 are attached to the free end edges of the plate and form with the walls of the tank 15 side compartments with an open surface. Between the transverse bodies 20 and the tank bottom 16, oblong, horizontal nozzles 22 are thus formed which throttle or dampen the movement of the liquid flowing through them. The fluid movement is therefore somewhat different from what happens in the first embodiment. As shown in fig. 3, the upper edges of the transverse bodies 2 0 lie above the liquid level 2 3 when the tank 12 is at rest.

For det første bevirker tverrlegemene 2 0 at væsken vil kun-ne stige i siderommene til et høyere nivå uten å dekke platen 18 og uten å renne innover over platen. Stabiliseringsmomentet blir derfor større. For det annet vil væskens kinetiske energi tildels tilintetgjøres under passering av,passasjene eller dysene -22. Firstly, the transverse bodies 20 cause the liquid to rise in the side spaces to a higher level without covering the plate 18 and without flowing inwards over the plate. The stabilization moment is therefore greater. Secondly, the liquid's kinetic energy will be partially destroyed during passage of the passages or nozzles -22.

Stabilisatorens virkemåte skal nå forklares:The operation of the stabilizer will now be explained:

Når skrogets 10 høyre side (fig. 1) senkes og venstre side løftes, oppsamles væskemassen på tankens høyre side. Når skipets When the right side of the hull 10 (fig. 1) is lowered and the left side is raised, the liquid mass is collected on the right side of the tank. When the ship's

rullingsbevegelse fortsetter og skrogets 10 høyre side begynner årolling motion continues and the right side of the hull 10 begins to

løftes til horisontal stilling, bibringer den oppsamlede væske ved tankens 12 høyre side skipet et stabiliserende moment som mot- is lifted to a horizontal position, the collected liquid on the right side of the tank 12 imparts a stabilizing moment to the ship which counteracts

virker rullingen.. Etter som den høyre side av skroget 10 fortset-the rolling works.. As the right side of the hull 10 continues-

ter å løftes og passerer horisontalstillingen, dannes hydrostatisk trykk på tankens høyre side og væsken begynner å overføres mot is lifted and passes the horizontal position, hydrostatic pressure is formed on the right side of the tank and the liquid begins to be transferred towards

tankens venstre side. Ved utførelsen ifølge fig. 3 og 4 vil på grunn av strupedysene 22 mellom bunnen 16 og tverrlegemene 2 0 the left side of the tank. In the embodiment according to fig. 3 and 4 will, due to the throat nozzles 22 between the base 16 and the transverse bodies 2 0

volumet begrenses av det pr. tidsenhet overførte væskevolum til en på forhånd bestemt verdi. the volume is limited by the per unit of time transferred liquid volume to a predetermined value.

Når skrogets 10 venstre side befinner seg i sin nedersteWhen the hull's 10 left side is in its lowest position

stilling, skjer væskeoverføringen med maksimal hastighet mot tan-position, the liquid transfer takes place at maximum speed towards tan-

kens 12 venstre side. Når skrogets 10 venstre side begynner åken's 12 left side. When the hull's 10 left side begins to

løftes mot horisontalen, bibringer den oppsamlede væskemasse ved tankens venstre side skipet et stabiliserende moment som motvir-ker rullingen. Når skrogets 10 venstre side har passert horison- is lifted towards the horizontal, the collected liquid mass on the left side of the tank gives the ship a stabilizing moment which counteracts the rolling. When the hull's 10 left side has passed the horizontal

talen, dannes hydrostatisk trykk ved tankens venstre side og væs-speech, hydrostatic pressure is formed at the left side of the tank and the

ken begynner å overføres i den motsatte retning.ken begins to be transferred in the opposite direction.

De periodisk stabiliserende krefter vil bibringes skipetThe periodically stabilizing forces will be imparted to the ship

så lenge rullingsbevegelsen fortsetter.as long as the scrolling motion continues.

Væsken i tanken 12 kan være av en hvilken som helst typeThe liquid in the tank 12 can be of any type

med passende viskositet, f.eks. sjøvann, bunkerolje eller brensel-with suitable viscosity, e.g. seawater, bunker oil or fuel

olje. oil.

Claims

1. Passive stabilizer for seagoing vessels, comprising a tank which is arranged to contain a liquid with a free surface throughout the length of the tank. and which is located transversely and extends a considerable distance in both directions away from the length of the vessel

midplane and with essentially the same bottom level over the entire length and a height that is significantly higher than the liquid height that is necessary to achieve a natural frequency for the liquid that corresponds to the ship's roll frequency, characterized in that the tank contains a horizontal separating body consisting of a flat plate (18) whose width is the same as the tank's dimension in the longitudinal direction of the ship, which plate is in contact with the liquid when it is at rest and whose ends are at the same distance from the ends of the tank so that side spaces are thereby formed (16) and connecting passages for the liquid above and below the separator plate.

2. Stabilizer according to claim 1, characterized in that the plate at the ends has fixed vertical, horizontally extending, transverse bodies (20) which delimit the mentioned side spaces and whose lower edges extend below said plate and at a distance from the bottom of the tank.

3. Stabilizer according to claim 2, characterized in that the upper edges of the transverse bodies (20) extend at a distance from the top of the tank.