NO122824B

NO122824B -

Info

Publication number: NO122824B
Application number: NO160204A
Authority: NO
Inventors: E Dreyfus
Original assignee: Mcmullen Ass John J
Priority date: 1964-10-27
Filing date: 1965-10-25
Publication date: 1971-08-16
Also published as: DE1271580B; FI43691B; NL6513829A; US3272170A; ES318960A1; BE671503A; SE338931B; GB1057789A

Description

Passivt stabilisatoranlegg for skip.Passive stabilizer system for ships.

Denne oppfinnelse vedrører et passivt stabilisatoranlegg for skip, mer spesielt av den art som omfatter en langstrakt væsketank som strekker seg på tvers av skipets skrog og har i det vesentlige samme bunnivå over hele lengden og en høyde som er vesentlig større enn den væskehøyde som er nødvendig for oppnåelse av en egenfrekvens for væsken som svarer til fartøyets naturlige rullefrekvens, og hvilken tank er fylt med væske med fri overflate til omtrent halvparten av tankens høyde, og hvor en damlignende hindring er anordnet i tanken symmetrisk om skipets langsgående midtplan og strekker seg fra tankens ene langvegg til den annen langvegg. This invention relates to a passive stabilizer system for ships, more particularly of the kind which comprises an elongated liquid tank which extends across the ship's hull and has substantially the same bottom level over the entire length and a height which is substantially greater than the liquid height required for obtaining a natural frequency for the liquid which corresponds to the vessel's natural rolling frequency, and which tank is filled with liquid with a free surface to approximately half the height of the tank, and where a dam-like obstacle is arranged in the tank symmetrically about the ship's longitudinal center plane and extending from the tank's one long wall to the other long wall.

Passive stabilisatoranlegg av forskjellige typer er tidligere kjent. Således har man tidligere foreslått å anordne en væs- Passive stabilizer systems of various types are previously known. Thus, it has previously been proposed to arrange a

ketank for stabilisering ved påvirkning av stabiliseringsmomentetketank for stabilization by impact of the stabilization torque

i avhengighet av et skips krengningsvinkel som følge av en omvelt-ning av væskemassen som finner sted uten at det forekommer noen vesentlig forskyvning av bevegelsens fase i forhold til skipets krengnings- eller rullingsbevegelse. Man oppnår en reduksjon av utgangsstabiliteten innenfor et begrenset område på omtrent - 3%.Bunnen i stabiliseringstanken er ved den kjente utførelse utformet slik at den sammen med den valgte væskefyllingsgrad for tanken be-virker at reduksjonen av den frie væskeoverflate oppnås ved at tank-bunnen løper tørr. Når en slik tank benyttes til stabiliserings-formål, må man imidlertid også ta med på kjøpet at ballastvæske-mengden reduseres betydelig hvis den tilsiktede effekt skal oppnås. depending on a ship's heeling angle as a result of an overturning of the liquid mass which takes place without any significant shift in the phase of the movement in relation to the ship's heeling or rolling movement. A reduction of the output stability is achieved within a limited range of approximately -3%. The bottom of the stabilization tank is, in the known embodiment, designed so that, together with the selected level of liquid filling for the tank, the reduction of the free liquid surface is achieved by the tank bottom running dry. When such a tank is used for stabilization purposes, however, one must also take into account that the amount of ballast liquid is significantly reduced if the intended effect is to be achieved.

I passive 'skipsstabilisatorer er det også tidligere kjent at man foruten strupningsorganer av forskjellige typer også kan ha en i tankens midtparti anordnet damformet hindring med liten bredde som strekker seg fra tankens ene langvegg til den annen. En slik hindring opptar bare en liten del av tankens bunn og er derfor 'bare egnet til og bestemt for tilintetgjørelse av væskens kinetiske energi under stabiliseringsbevegelsen. In passive ship stabilizers, it is also previously known that, in addition to throttling devices of various types, you can also have a pond-shaped obstacle arranged in the central part of the tank with a small width that extends from one long wall of the tank to the other. Such an obstacle occupies only a small part of the bottom of the tank and is therefore only suitable for and intended for the destruction of the liquid's kinetic energy during the stabilization movement.

Stabiliseringstanker som er forsynt med strupningsorganerStabilization tanks equipped with throttling devices

i forskjellig form har vært kjent i lengere tid. Strupningsorganer kan være i form av vertikale rør. som deler tanken i flere partier eller kammere. in various forms has been known for a long time. Choking means can be in the form of vertical tubes. which divides the tank into several parts or chambers.

Hensikten med oppfinnelsen er å forbedre et anlegg av den innledningsvis omtalte type og mer spesielt å oppnå at stabiliseringsmomentet som frembringes pr. vektsenhet av i systemet forelig gende væske øker vesentlig slik at virkningsgraden forbedres til-svarende. Anlegget ifølge oppfinnelsen utmerker seg i det vesentlige ved at hindringen strekker seg horisontalt til begge sider av nevnte symmetriplan over en strekning som svarer omtrent til halvparten av tankens lengde og at hindringens høyde er omtrent halvparten av høyden til det statiske væskenivå i tanken for vedkommende skip. The purpose of the invention is to improve a plant of the type mentioned at the outset and, more particularly, to achieve that the stabilizing torque produced per unit weight of liquid present in the system increases significantly so that the efficiency is improved accordingly. The facility according to the invention is essentially distinguished by the fact that the obstacle extends horizontally to both sides of said plane of symmetry over a stretch that corresponds to approximately half the length of the tank and that the height of the obstacle is approximately half the height of the static liquid level in the tank for the ship in question.

Ved hjelp av oppfinnelsen er for det første oppnådd den for-del som anordningen av en tyerrgående hindring fører med seg og dessuten er det gjort mulig å tilveiebringe full stabiliseringsvirkning med minst mulig væskemengde fordi den spesielt utformede hindring fortrenger væsken fra tankens midtparti hvor som kjent væsken har den minste virkning hva stabiliseringsmomentet angår. Da væs ken allikevel har anledning til å strømme over hindringens topp, kan den nødvendige stabiliseringsvirkning oppnås. Ytterligere trekk ved anlegget ifølge oppfinnelsen fremgår av underkravene. With the help of the invention, firstly, the advantage that the arrangement of a tyre-going obstacle brings with it has been achieved and, furthermore, it has been made possible to provide a full stabilization effect with the smallest possible amount of liquid because the specially designed obstacle displaces the liquid from the middle part of the tank where, as is known, the liquid has the smallest effect as far as the stabilization torque is concerned. As the liquid still has the opportunity to flow over the top of the obstacle, the necessary stabilization effect can be achieved. Further features of the plant according to the invention appear from the sub-claims.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av et eksem-pel under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser skjematisk og i snitt et skipsskrog med en passiv stabiliseringsanordning ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et horisontalsnitt langs linjen 2-2 på fig. 1, fig. 3 et vertikalt lengdesnitt langs linjen 3-3 på fig. 2, og fig. 4 et vertikalt tverrsnitt langs linjen 4-4 på fig. 3. The invention shall be explained in more detail by means of an example with reference to the drawings, where: Fig. 1 shows schematically and in section a ship's hull with a passive stabilization device according to the invention, fig. 2 shows a horizontal section along the line 2-2 in fig. 1, fig. 3 a vertical longitudinal section along the line 3-3 in fig. 2, and fig. 4 a vertical cross-section along the line 4-4 in fig. 3.

På fig. 1 er vist et skipsskrog 10 med en stabilisator 12 anordnet mellom skipets to dekk og som strekker seg i det vesentlige over skipets hele bredde. Stabilisatoren er delvis fylt med væske og en del av denne overføres som følge av fartøyets rulling fra stabilisatorens ene side til den annen, slik at et stabilise-rende moment meddeles fartøyet. In fig. 1 shows a ship's hull 10 with a stabilizer 12 arranged between the ship's two decks and which extends substantially across the entire width of the ship. The stabilizer is partially filled with liquid and part of this is transferred as a result of the vessel's rolling from one side of the stabilizer to the other, so that a stabilizing moment is communicated to the vessel.

På fig.2-4 kan sees at.stabilisatoren omfatter en avlang tank 14 med sideplater 16 og endeplater 18. Sideplatene 16 og endeplatene 18 er sveiset eller på annen måte festet mellom skipets to dekk, slik at skipets øvre dekk 21 utgjør tankens 14 topp, og skipets nedre dekk 22 tankens bunn. In fig.2-4 it can be seen that the stabilizer comprises an oblong tank 14 with side plates 16 and end plates 18. The side plates 16 and end plates 18 are welded or otherwise fixed between the ship's two decks, so that the ship's upper deck 21 forms the top of the tank 14 , and the ship's lower deck 22 the bottom of the tank.

En avlang dam 20 er anordnet i det vesentlige symmetrisk i tanken 14. Dammen -20 består av to plater 26 som er festet på tvers av tanken 14 og hvis ene ende er forbundet eller i ett med tankens 14 bunn 22, og hvis annen ende er avsluttet i avstand fra tankens topp. Plater 26 er festet i vinkel med. vertikalen og begge plater 26 skråner mot tankens 14 midte i en hensikt som skal forklares lengere nede. En horisontalt festet plate 28 strekker seg mellom de to sideplater 16 og mellom skråplatenes 26 øvre ender. Dammen 20 strekker seg over omtrent halvparten av tankens 14 lengde. Platen 28 kan være forsynt med ru overflate for økning av væskefrik-sjonen. An elongated pond 20 is arranged substantially symmetrically in the tank 14. The pond -20 consists of two plates 26 which are fixed across the tank 14 and one end of which is connected or one with the bottom 22 of the tank 14, and the other end of which is terminated at a distance from the top of the tank. Plates 26 are attached at an angle with. the vertical and both plates 26 slope towards the center of the tank 14 for a purpose which will be explained further below. A horizontally attached plate 28 extends between the two side plates 16 and between the upper ends of the inclined plates 26. The dam 20 extends over approximately half the length of the tank 14. The plate 28 can be provided with a rough surface to increase the liquid friction.

Flere rør samvirker med skilleplater 32 for å danne et an-tall vertikalt anordnede dyser 34. Dysene 34 med skilleveggene 32 danner med endeplatene 18 to sidetanker 50 ved tankens ender. Dy-senes 34 funksjon er å spre kinetisk energi av væsken som strømmer gjennom dysene og dessuten å dempe i noen grad væskens bevegelse i tanken 14. Several pipes cooperate with partition plates 32 to form a number of vertically arranged nozzles 34. The nozzles 34 with the partition walls 32 form with the end plates 18 two side tanks 50 at the ends of the tank. The function of the nozzles 34 is to disperse kinetic energy of the liquid flowing through the nozzles and also to dampen to some extent the movement of the liquid in the tank 14.

Et rør 36 er forbundet med og ført gjennom platene 26 og er utstyrt med en vanlig for hånd betjent ventil 38 som tjener til styring av væskebevegelsen gjennom røret. Den eneste hensikt med røret 36 og ventilen 38 er å muliggjøre forbindelse mellom tankens 14 to sider for tømning av tanken ved hjelp av passende tømnings-innretninger, som ikke er vist. Under normal stabiliseringsdrift er ventilen 38 stengt, slik at det ikke skjer noen væskebevegelse gjennom røret 36. A pipe 36 is connected to and passed through the plates 26 and is equipped with a conventional manually operated valve 38 which serves to control the movement of liquid through the pipe. The sole purpose of the pipe 36 and the valve 38 is to enable connection between the two sides of the tank 14 for emptying the tank by means of suitable emptying devices, which are not shown. During normal stabilization operation, the valve 38 is closed, so that no fluid movement occurs through the pipe 36.

Som nevnt er tanken 14 delvis fylt med vann, og vannet har samme nivå 40 overalt i tanken når den er i statisk tilstand. Anordningen burde være dimensjonert slik at den største væskedybde 40 i tanken 14 er omtrent to ganger avstanden mellom platen 28 og tankens 14 bunn. As mentioned, the tank 14 is partially filled with water, and the water has the same level 40 everywhere in the tank when it is in a static state. The device should be dimensioned so that the largest liquid depth 40 in the tank 14 is approximately twice the distance between the plate 28 and the bottom of the tank 14.

Anlegget virker på følgende måte. Når skipet beveger seg i rolig sjø og uten rulling, er væskefordelingen i de respektive sidetanker 50 i det vesentlige den samme, slik at ingen opprettende krefter tilføres skipet. Hvis imidlertid fartøyet utsettes for rulling, vil det rulle- med en naturlig frekvens som er bestemt ved massefordelingen i skipet. Ved innstilling av væskenivået 40 i tanken 14 kan stabiliseringsanorningens naturlige frekvens tilpas-ses skipets naturlige rullingsfrekvens. Da stabiliseringsanordnin-gen i sin helhet er passiv, vil frekvensen for stabiliseringssyste-met ikke falle i fase med skipets naturlige rullefrekvens, slik at skipet kan bibringes stabiliseringskrefter og -momenter. The facility works in the following way. When the ship moves in calm seas and without rolling, the liquid distribution in the respective side tanks 50 is essentially the same, so that no upsetting forces are supplied to the ship. If, however, the vessel is subjected to rolling, it will roll with a natural frequency determined by the mass distribution in the ship. By setting the liquid level 40 in the tank 14, the stabilization device's natural frequency can be adapted to the ship's natural rolling frequency. As the stabilization device is entirely passive, the frequency of the stabilization system will not fall in phase with the ship's natural rolling frequency, so that the ship can be provided with stabilizing forces and moments.

Hensikten med den avlange dam som er dannet ved platene 26 og 28, er å redusere den væskemengde som er nødvendig for tilveie-bringelse av beste stabiliseringsmoment for fartøyet. Man må kunne anta at det mest ueffektive parti av væsken i et passivt stabili-seringssystem^r det som befinner seg på midten ved tankens bunn. Den avlange dam 20 gjør det mulig at denne ueffektive væskemengde ikke finnes og at man allikevel oppnår en tilstrekkelig væsketrans-port over dammen, slik at de beste stabiliseringsmomenter for far-tøyet kan tilveiebringes. The purpose of the oblong pond which is formed at the plates 26 and 28 is to reduce the amount of liquid which is necessary to provide the best stabilizing moment for the vessel. One must be able to assume that the most ineffective part of the liquid in a passive stabilization system is that which is in the middle at the bottom of the tank. The oblong dam 20 makes it possible that this ineffective amount of liquid is not present and that sufficient liquid transport is still achieved over the dam, so that the best stabilization moments for the vessel can be provided.

Når ^skipet så ruller med sin naturlige frekvens, vil væsken fra den av de to sidetanker 50 som befinner seg høyest, strømme . gjennom de tilordnede dyser 34, over den avlange dam 20, gjennom dysene 34 som er tilordnet den andre sidetank og inn i den nevnte andre sidetank 50 som befinner seg lavest.. En vesentlig mengde av kinetisk energi vil tilintetgjøres som følge av væsketransporten og trykkfallet i dysene 34 i forbindelse med^idetankene og dessuten som følge av den ru overflate av platen 28.. Platene 26 for-, løper på skrå i vinkel på tankens 14 midte for .å tillate størst mulig væskeoverføring. Skjønt det ikke er forutsatt at en bestemt vannmengde skal bevege seg fra den ene sidetank til den annen under en fullstendig rullingssyklus, er det klart at væsken i tanken 14 betraktet som helhet strømmer fra den ene sidetank først gjennom dysesystemét og deretter over den avlange dam 20 og endelig inn i den annen sidetank, hvor den igjen passerer dysene 34. When the ship then rolls with its natural frequency, the liquid from the one of the two side tanks 50 which is located highest will flow. through the assigned nozzles 34, over the oblong dam 20, through the nozzles 34 which are assigned to the second side tank and into the mentioned second side tank 50 which is located lowest.. A significant amount of kinetic energy will be destroyed as a result of the liquid transport and the pressure drop in the nozzles 34 in connection with the side tanks and also as a result of the rough surface of the plate 28. The plates 26 run obliquely at an angle to the center of the tank 14 to allow the greatest possible liquid transfer. Although it is not assumed that a specific amount of water will move from one side tank to the other during a complete rolling cycle, it is clear that the liquid in the tank 14 considered as a whole flows from one side tank first through the nozzle system and then over the oblong pond 20 and finally into the other side tank, where it again passes the nozzles 34.

Claims

1. Passive stabilizer system for ships comprising an elongate liquid tank which extends across the ship's hull and has substantially the same bottom level over the entire length and a height which is substantially greater than the liquid height necessary to achieve a natural frequency for the liquid which responds to the vessel's natural rolling frequency, and which tank is filled with liquid with a free surface to approximately half the height of the tank, and where a dam-like obstacle is arranged in the tank symmetrically about the ship's longitudinal center plane and extends from one longitudinal wall of the tank to the other longitudinal wall, characterized by that the obstacle (20) extends horizontally to both sides of said plane of symmetry over a stretch corresponding to approximately half the length of the tank and that the height of the obstacle is approximately half the height of the static liquid level in the tank for the ship in question.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the obstacle (20) has a roughened or uneven top surface (28).

3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the side surfaces (26) of the obstacle (20) extend at an angle upwards towards the center of the tank.

4. Installation according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the obstacle in its lower part has a channel (36) which connects the sides of the tank and serves to empty the tank.

5. Plant according to claim 4, characterized in that the channel (36) is equipped with a manually operated closing device (38).

6. Installation according to one or more of the preceding claims, can be characterized in that between the obstacle and the end walls of the tank are arranged in and of themselves known throat means (34) which delimit two side chambers (50).

7. Installation according to claim 6, characterized in that the throat organs in a manner known per se consist of vertical pipes (30) arranged at a distance from each other.

8. Plant according to claim 7, characterized in that intermediate plates (32) are arranged between some of the pipes.

9. Plant according to claim 6, 7 or 8, characterized in that the throat organs (34) extend from the bottom of the tank to the top of the tank.