NO135353B

NO135353B -

Info

Publication number: NO135353B
Application number: NO290771A
Authority: NO
Inventors: Anne Horsford; George Richard Grant Lewison; James Arthur Haines Paffett
Original assignee: Secretary Trade Ind Brit
Priority date: 1970-08-04
Filing date: 1971-08-03
Publication date: 1976-12-20
Also published as: GB1374415A; NO135353C

Description

Foreliggende oppfinnelse angår passive rullings-stabilisatorer for reduksjon av rullingen av skip eller andre flytende fartoy. Skjdnt oppfinnelsen kan bringes til anvendelse i skip eller flytende far- The present invention relates to passive roll stabilizers for reducing the rolling of ships or other floating vessels. If the invention can be put to use in ships or floating vessels

toy av en hvilken som helst stbrrelse, er den imidlertid best egnet for små fartbyer. toy of any size, however, it is best suited for small speed towns.

Passive rullings-stabilisatorer som anvender en væske, som f.eks. Passive roll stabilizers that use a liquid, such as

vann, som en bevegelig vekt i en tank eller tanker som strekker seg tvers over skipets bredde, er vel kjent. I sådanne anlegg utnyttes den bevegelige vekt for å trekke ut energi fra det rullende fartby ved å anordne det hele slik at farbyet utover et arbeide på den bevegelige vekt. Da rullingen av et fartby vanligvis er en harmonisk bevegelse, vil den frembringe en harmonisk bevegelse av den bevegelige vekt, hvilket resulterer i at anlegget er selvdrevet. Det er også water, as a movable weight in a tank or tanks extending across the breadth of the ship, is well known. In such installations, the moving weight is used to extract energy from the rolling speedboat by arranging the whole thing so that the paint outside of it works on the moving weight. Since the roll of a speedboat is usually a harmonic motion, it will produce a harmonic motion of the moving weight, resulting in the plant being self-propelled. It is also

vel kjent at det er bnskelig å anordne anlegget slik at den naturlige bevegelsesperiode for nevnte vekter i det vesentlige sammenfaller med den naturlige bevegelsesperiode for vedkommende skip. I dette tilfelle sies det at anlegget er avstemt. For at et dempningssystem skal fungere tilfredsstillende må det også alltid være rettet mot hastigheten, men ikke utsvinget av et svingende legeme, således at den bevegelige vekt i et rullende fartby ideelt alltid burde befinne seg på den side av fartbyet som for byeblikket hever seg. Ved resonans vil det da.være en kvart periodes faseforskjell mellom skipets bevegelse og den avstemte bevegelse av vedkommende vekt, it is well known that it is desirable to arrange the facility so that the natural movement period for said scales essentially coincides with the natural movement period for the ship in question. In this case, the plant is said to be tuned. In order for a damping system to function satisfactorily, it must also always be directed towards the speed, but not deflected by a swinging body, so that the moving weight in a rolling speed city should ideally always be on the side of the speed city which is currently rising. In the case of resonance, there will then be a phase difference of a quarter of a period between the ship's movement and the coordinated movement of the relevant weight,

idet vektens bevegelse ligger etter skipets; hvilket nettopp vil gi de bnskede forhold med maksimal energioverfbring til den bevegelige as the movement of the weight follows that of the ship; which will precisely provide the desired conditions with maximum energy transfer to the moving part

vekt fra skipet. weight from the ship.

Den energi som tilfores en bevegelig vekt i en rullings-stabilisator oker amplityden for vektens svingende bevegelse, således at hvis de ikke dempes, ville de oke i det uendelige. I praksis vil-amplityden av vektens utsving oke inntil den 'energi som avgis fra skipet til det bevegelige system er lik den energi som mottas av skipet frå bblgene, bortsett naturligvis på grunn av de tap som oppstår ved naturlig demping av skipsskrogets rullebevegelser i vannet. Dempingen av den bevegelige vekt er således den endelige mottager av den energi som mottas fra bblgene under fartbyets rulling. Dempingens storrelse må avpasses for å holde bevegelsesamplityden av den bevegelige vekt innenfor praktiske grenser. I passive stabilisatorer som anvender en vannmengde som bevegelig vekt, frembringes demping av vannets bevegelse ved turbulens og bblgebryting. Ytterliger demping kan også lett frembringes ved passende utforming av innsiden av de tanker som inneholder vedkommende vannmengde, eller ved å anordne innsnevringer av en eller annen art inne i tankene. The energy supplied to a moving weight in a roll stabilizer increases the amplitude of the swinging motion of the weights, so that if they were not damped, they would increase indefinitely. In practice, the amplitude of the fluctuation of the weight will increase until the 'energy emitted from the ship to the moving system is equal to the energy received by the ship from the buoys, except of course due to the losses arising from the natural damping of the rolling movements of the ship's hull in the water. The damping of the moving weight is thus the final recipient of the energy received from the bblgs during the roll of the speedboat. The size of the damping must be adapted to keep the amplitude of movement of the movable weight within practical limits. In passive stabilizers that use a quantity of water as a moving weight, the movement of the water is dampened by turbulence and bubble breaking. Additional damping can also be easily produced by suitably designing the inside of the tanks that contain the relevant amount of water, or by arranging narrowings of one kind or another inside the tanks.

Inntil nå er væsker og særskilt vann blitt ansett som passende bevegelige vekter i passive rullings-stabilisatorer for store og middels store skip, der det er tilstrekkelig tilgjengelig plass for den vannmengde som kreves. Videre har væsker vært ansett som lettere å behandle i store og middels store skip, og vil vel fortsatt i disse tilfeller bli betraktet som lettere å behandle enn en tilsvarende fast vekt, som imidlertid er mer kompakt og derfor kan være farlig hvis den unnslipper sitt fbringssystem. I mindre fartbyer hvor en tilsvarende mindre bevegelig vekt er påkrevet, vil imidlertid en fast bevegelig vekt stille seg^ mer fordelaktig på grunn av dens kompakthet, som sparerplass og muliggjbr frembringelse av en kraftigere dempingsvirkning, da vektens tyngdepunkt i dette tilfelle kan bevege seg i stbrre avstand fra skipets svingningssentrum.. Until now, liquids and especially water have been considered suitable moving weights in passive roll stabilizers for large and medium-sized ships, where there is sufficient available space for the amount of water required. Furthermore, liquids have been considered easier to handle in large and medium-sized ships, and will probably still be considered easier to handle in these cases than an equivalent solid weight, which is however more compact and therefore can be dangerous if it escapes its delivery system . In smaller speed towns where a correspondingly less movable weight is required, a fixed movable weight will, however, be more advantageous because of its compactness, as a space saver and enabling the production of a stronger damping effect, as the center of gravity of the weight in this case can move in stbrre distance from the ship's center of swing..

Oppfbrselen av en fast bevegelig vekt i et passivt stabiliserings-anlegg bor være analog med en pendelvekt som er opphengt i en streng av en lengde som tillater den å svinge med en.periode som i det vesentlige er .lik den naturlige resonante svingningsperiode for vedkommende skip. Ulempen med å henge opp en bevegelig vekt fra et The design of a fixed moving weight in a passive stabilization system should be analogous to a pendulum weight suspended in a string of a length that allows it to oscillate with a period that is essentially equal to the natural resonant oscillation period of the ship in question . The disadvantage of suspending a moving weight from a

hbytliggende punkt kan i praksis unngås ved å anvende en krum bane high-lying points can in practice be avoided by using a curved path

for den f aste vekts bevegelse for å reprodusere banen for en til-'' svarende pendelvekt.' for the fixed weight's movement to reproduce the trajectory of a corresponding pendulum weight.

Liksom ved en bevegelig vannmengde vil en bevegelig vekt av fast As with a moving quantity of water, a moving weight of solid will

■ stoff og som er anordnet fritt bevegelig under påvirkning av tyngdekraften inne i et fartby, også redusere fartbyets statiske stabilitet. Dette vil forholde seg slik fordi vekten ved en liten tilfeldig helning av skipet vil bevege seg nedover og motvirke opprettingen av skipet, således at dets statiske stabilitet nedsettes. Denne stabilitetsnedsettelse kan vanligvis representeres ved en reduksjon av skipets metacenter-hbyde, og når denne hbyde er liten fra begynnelsen av, bor en ytterligere nedsettelse på grunn av en bevegelig vekt gjbres så liten som mulig. En annen parameter som er av betydning når det gjelder en bevegelig vekt av fast stoff i et fartby eller annet flytende legeme er den avstand som den bevegelige vekt vil kunne bevege seg fra fartbyets midtlinje ved en gitt helningsvinkel for fartbyet. En pendelanalogi til den såkalte "fri overflate-effekt" for vann foreligger for et sådant bevegelig legeme av fast stoff. ■ substance and which are arranged to move freely under the influence of gravity inside a speedboat, also reduce the static stability of the speedboat. This will be the case because the weight of a small random inclination of the ship will move downwards and oppose the straightening of the ship, so that its static stability is reduced. This reduction in stability can usually be represented by a reduction of the ship's metacenter height, and when this height is small from the start, a further reduction due to a moving weight is kept as small as possible. Another parameter that is important when it comes to a moving weight of solid matter in a speedboat or other floating body is the distance that the moving weight will be able to move from the centerline of the speedboat at a given angle of inclination of the speedboat. A pendulum analogy to the so-called "free surface effect" for water exists for such a moving solid body.

For statiske forhold kan vekten av et bevegelig pendelloddmed masse m hele tiden ansees å være rettet gjennom sitt opphengningspunkt, For static conditions, the weight of a moving pendulum with mass m can be considered to be directed through its suspension point at all times,

som befinner seg i en hbyde 1 over den bevegelige masses tyngdepunkt. Statisk kan derfor et fartbys stabilitet betraktes som nedsatt med en vekt m»g som heves til en hbyde 1. Den tilsvarende reduksjon av metacenter-hbyden for et fartby med totalt deplassement /\ vil da være <:>• which is located at a height 1 above the center of gravity of the moving mass. Statically, a speedboat's stability can therefore be regarded as reduced by a weight m»g that is raised to a height of 1. The corresponding reduction of the metacenter height for a speedboat with total displacement /\ will then be <:>•

I tilfeller der reduksjonen av metacenter-hbyde på grunn av vedkommende bevegelige vekt må holdes innenfor strenge grenser for et skip av gitt deplassement, kan dette bare oppnås ved å redusere massen m og/eller den effektive pendellengde 1. Fra konstruktørens synspunkt vil en hver reduksjon av massen m for den bevegelige vekt også resultere i nedsatt effektiv virkning av stabilisatoren. Ut fra dette synspunkt er det således mer fordelaktig å redusere pendellengden 1 for vedkommende bevegelige faststoff-vekt, heller enn å gå til nevnte massereduksjon for å motvirke tapet av metacenter-hbyde. I praksis kan imidlertid den effektive pendellengde 1 reguleres ved å forandre krumningen av vektens fbringsbane. Enhver reduksjon av nevnte effektive pendellengde for en bevegelig vekt vil imidlertid redusere dens bevegelsesperiode, hvilket ikke vil være bnskelig da dette vil resultere i at stabilisatoranlegget ikke lenger blir avstemt til skipets naturlige bevegelse, idet den naturlige svingeperiode for den bevegelige vekt da vil bli kortere enn skipets resonante svingningsperiode. In cases where the reduction of metacenter height due to the relevant moving weight must be kept within strict limits for a ship of a given displacement, this can only be achieved by reducing the mass m and/or the effective pendulum length 1. From the designer's point of view, each reduction of the mass m for the moving weight also result in a reduced effective effect of the stabilizer. From this point of view, it is thus more advantageous to reduce the pendulum length 1 for the moving solid weight in question, rather than to go for the aforementioned mass reduction to counteract the loss of metacenter height. In practice, however, the effective pendulum length 1 can be regulated by changing the curvature of the weight's path. Any reduction of said effective pendulum length for a movable weight will however reduce its period of movement, which will not be desirable as this will result in the stabilizer system no longer being matched to the ship's natural movement, as the natural swing period of the movable weight will then be shorter than the resonant oscillation period of the ship.

Det er således et formål for'foreliggende oppfinnelse å fremskaffe It is thus an object of the present invention to provide

en passiv rullings-stabilisator som utnytter et bevegelig legeme av fast stoff, og hvorved en bnsket, påkrevet svingeperiode for anlegget a passive roll stabilizer that utilizes a moving body of solid material, and whereby a desired, required swing period for the plant

med sikkerhet kan oppnås, selv om det anvendes et tyngre legeme enn det som normalt ville være tillatelig ut i fra statiske stabilitets-krav. can be achieved with certainty, even if a heavier body is used than would normally be permissible based on static stability requirements.

Det er et ytterligere formål for foreliggende oppfinnelse å fremskaffe It is a further object of the present invention to provide

en kompakt innretning for opptagelse av den energi som overfores a compact device for recording the energy that is transferred

fra et skip eller annet flytende fartby til et bevegelig legeme av fast stoff i en passiv rullings-stabilisator, hvorved for store svingningsamplityder for vedkommende legeme forhindres. from a ship or other floating vessel to a moving body of solid material in a passive roll stabilizer, thereby preventing too large oscillation amplitudes for the body in question.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det anordnet en passiv rullingsstabilisator for skip, omfattende en foring som danner en konkavkrum bane i et plan stort sett parallelt med skipets rullings-plan, og et bevegelig legeme som understbttes av foringen slik at de.t ved skipets rullende bevegelse kan foreta en frem- og tilbake-gående bevegelse langs foringen og samtidig en roterende bevegelse om en horisontal akse i rett vinkel på planet for foringen, hvor det bevegelige legeme har en innrétning for opptagelse av energi som det bevegelige legeme opptar fra skipet under legemets bevegelse langs banen og hvor det bevegelige legeme omfatter minst ett legeme som kan rulle om en rulleakse og som har minst en sirkelformet rulleflaté hvorpå legemet ruller om sin rulleakse langs banen i foringen, hvor det særegne består i at radien for rulleflaten hvor- According to the present invention, a passive roll stabilizer for ships is arranged, comprising a liner which forms a concave curved path in a plane largely parallel to the ship's rolling plane, and a movable body which is supported by the liner so that when the ship is rolling movement can make a reciprocating movement along the liner and at the same time a rotary movement about a horizontal axis at right angles to the plane of the liner, where the moving body has a device for absorbing energy that the moving body absorbs from the ship under the body's movement along the path and where the moving body comprises at least one body that can roll around a rolling axis and which has at least one circular rolling surface on which the body rolls about its rolling axis along the path in the lining, where the distinctive feature is that the radius of the rolling surface where-

på legemet ruller er lik eller mindre enn treghetsradien for hele legemet om rulleaksen, slik at systemets rotasjonsenergi er stbrre enn den halve translasjonsenergi, at banen i foringen har vesentlig sterkere krumning enn banen for en pendel med en naturlig resonansfrekvens lik den for det rullende skip for derved å sikre en bnsket tilstrekkelig statisk stabilitet for skipet. on the body rolls is equal to or less than the radius of inertia of the entire body about the roll axis, so that the rotational energy of the system is greater than half the translational energy, that the path in the liner has significantly stronger curvature than the path of a pendulum with a natural resonance frequency equal to that of the rolling ship for thereby ensuring the desired sufficient static stability for the ship.

Som beskrevet ovenfor, er det ut fra sikkerhets-synspunkt bnskelig As described above, it is desirable from a security point of view

å begrense den effektive pendellengde ved å begrense krumningen av den bue som legemets bevegelsesbane danner, hvilket i sin tur vil begrense legemets svingningsperiode. Oppfinnelsen muliggjbr imidlertid en forlengelse av denne periode, slik at den kan tilpasses den naturlige resonante svingebevegelse for det skip hvori stabilisatoren er installert, uten at dette påvirker metacenter-hbyden. Dette oppnås ved å oke vedkommende bevegelige legemes effektive treghet ved utnyttelse av rotasjonstregheten for hele eller en del av legemet. Det således rullende legeme kan med fordel konstrueres for å ha en rotasjonstreghet som gir en rotasjonsenergi stbrre enn eller til og med mange ganger stbrre enn, dens translatoriske energi. to limit the effective pendulum length by limiting the curvature of the arc formed by the body's path of motion, which in turn will limit the period of oscillation of the body. However, the invention enables an extension of this period, so that it can be adapted to the natural resonant swinging motion of the ship in which the stabilizer is installed, without this affecting the metacenter height. This is achieved by increasing the effective inertia of the moving body in question by utilizing the rotational inertia of all or part of the body. The thus rolling body can advantageously be designed to have a rotational inertia which gives a rotational energy greater than, or even many times greater than, its translational energy.

Rotasjonstregheten for anlegget kan ganske enkelt være utledet fra det faste legemes rotasjon når det ruller langs fbringsbanen, eller det kan frembringes av et lbpehjul som utgjor en del av det faste legeme, og som kan dreies i avhengighet av det faste legemes bevegelse. Alternativt kan rotasjonstregheten utledes fra et spesielt legeme som bringes til å rotere på grunn av nevnte bevegelse av det faste legeme. The rotational inertia of the plant can simply be derived from the solid body's rotation as it rolls along the conveyor path, or it can be produced by an idler wheel that forms part of the solid body, and which can be turned in dependence on the solid body's movement. Alternatively, the rotational inertia can be derived from a particular body which is caused to rotate due to said motion of the fixed body.

De innretninger som er påkrevet for optagelse av energien som overfores til stabilisatoren er innesluttet i en del av anlegget som i det minste frembringer en del av rotasjonstregheten. De energiopptagende innretninger vil således bli innesluttet i selve det faste legeme hvis dette ruller langs sin bevegelsesbane, og alternativt kan innretningene være innesluttet i lbpehjulet, hvis et sådant lbpehjul er en del av det bevegelige legeme. I de tilfeller hvor rotasjonstregheten utledes fra et separat legeme, vil innretningene være innesluttet i dette separate legeme. I hvert tilfelle vil en sådan inneslutning av de energiopptagende innretninger innvendig i et roterende legeme gi et kompakt energiforbruk. The devices that are required to absorb the energy that is transferred to the stabilizer are enclosed in a part of the plant that produces at least part of the rotational inertia. The energy-absorbing devices will thus be enclosed in the fixed body itself if it rolls along its path of movement, and alternatively the devices can be enclosed in the impeller, if such an impeller is part of the moving body. In cases where the rotational inertia is derived from a separate body, the devices will be enclosed in this separate body. In each case, such an enclosure of the energy-absorbing devices inside a rotating body will result in a compact energy consumption.

I en enkel utfbreise omfatter oppfinnelsen en passiv rullings-stabilisator for et flytende fartby, og som omfatter et legeme som kan bevege seg langs en krum bane i et plan hovedsakelig parallelt med fartbyets rullings-plan, hvorved nevnte legeme i seg selv er anordnet for å rulle omkring en rotasjonsakse, idet det har i det minste en sirkulær rulleflate som ruller langs fbringsbanen, idet - radien av rulleflaten er mindre enn treghetsradien for legemet som helhet om sin rulleakse. Ved uttrykket "radien for rulleflaten" menes radien for den del av legemet som ruller i kontakt med en fbringsbane som bærer legemets vekt. Radien av rulleflaten må da være mindre, og kan være vesentlig mindre, enn den maksimale eller midlere radius av det rullende legeme med hensyn på sin rotasjonsakse. In a simple version, the invention comprises a passive roll stabilizer for a floating cruise ship, and which comprises a body that can move along a curved path in a plane mainly parallel to the ship's rolling plane, whereby said body is arranged in itself to rolling around an axis of rotation, having at least one circular rolling surface that rolls along the fbring path, the radius of the rolling surface being less than the radius of inertia of the body as a whole about its rolling axis. The expression "radius of the rolling surface" means the radius of the part of the body that rolls in contact with a bearing path that carries the weight of the body. The radius of the rolling surface must then be smaller, and may be significantly smaller, than the maximum or average radius of the rolling body with regard to its axis of rotation.

Hvis legemet har en treghetsradius k og en rulle-radius r, vil rulleperioden langs en bane med krumningsradius 1 være: If the body has a radius of inertia k and a roll radius r, the rolling period along a path of curvature radius 1 will be:

Systemets svingeperiode bkes således i forhold — yl I 1 + k^The oscillation period of the system is thus given in relation to — yl I 1 + k^

i forhold til svingningsperioden for en enkel pendel. Her kan både k og r dimensjoneres etter bnske. compared to the oscillation period of a simple pendulum. Here, both k and r can be dimensioned as desired.

I henhold til et ytterligeretrekk ved oppfinnelsen kan det faste According to a further feature of the invention, it can fast

legeme omfatte en masse som kan rulle på hjul, idet nevnte masse ved hjelp av en eller flere drivremmer og lbpehjul er tilkoblet en ytterligere dreibar masse som kan rotere i avhengighet av bevegelsen av det faste legemet. Herunder kan den roterbare masse enten være montert på eller separat fra nevnte faste legeme. body comprise a mass that can roll on wheels, said mass being connected by means of one or more drive belts and idler wheels to a further rotatable mass that can rotate depending on the movement of the fixed body. Below this, the rotatable mass can either be mounted on or separately from said fixed body.

En ruilingsdemper med et bevegelig fast legeme i form av en kule innrettet for å svinge i en krum passasje fylt med vann eller en væske med hbyere viskositet, ble forst foreslått av Cremieu i 190 7, A rolling damper with a movable fixed body in the form of a ball arranged to oscillate in a curved passage filled with water or a liquid of higher viscosity was first proposed by Cremieu in 1907,

og er dessuten angitt på side 419 i en bok med tittel "The Design and Construction of Ships" bind II av professor J. H. Biles. En ytterligere foreslått konstruksjon av Creimieu er angitt på side 210 and is further set forth on page 419 of a book entitled "The Design and Construction of Ships" Volume II by Professor J. H. Biles. A further proposed construction of Creimieu is given on page 210

i bind 53, del I i "Transactions of the Institution of Naval Architects" av 1911 i en diskusjon av en artikkel av H. Frahm med tittel "Results of Trials of the Anti-Rolling Tanks at Sea". I nevnte annet tilfelle er det beskrevet et bevegelig legeme på hjul. I ingen av de nevnte referanser har imidlertid Cremieu henvist til farene ved et fritt bevegelig, fast legeme i forbindelse med et fartbys statiske stabilitet.. in Volume 53, Part I of "Transactions of the Institution of Naval Architects" of 1911 in a discussion of a paper by H. Frahm entitled "Results of Trials of the Anti-Rolling Tanks at Sea". In the aforementioned second case, a movable body on wheels is described. In none of the aforementioned references, however, has Cremieu referred to the dangers of a freely moving, fixed body in connection with the static stability of a fast city.

Behovet for å nedsette den effektive pendellengde for vedkommende bevegelige legeme av sikkerhetshensyn, mens en passende svingningsperiode likevel opprettholdes hvilket er det hovedsakelige karakteristiske særtrekk ved foreliggende oppfinnelse, er således ikke på noen måte foregrepet i de ovenfor angitte henvisninger. The need to reduce the effective pendulum length for the moving body in question for safety reasons, while still maintaining a suitable period of oscillation, which is the main characteristic feature of the present invention, is thus not anticipated in any way in the above references.

Det vil videre forstås at en kule, slik som foreslått av Cremieu, har en relativt liten rulletreghet i forhold til sin masse, samtidig som væsken i kulens fbringspassasje vil ha en tendens til å motvirke, rulling. It will further be understood that a sphere, as proposed by Cremieu, has a relatively small rolling inertia in relation to its mass, while the liquid in the sphere's bearing passage will tend to counteract rolling.

Det bevegelige legeme kan være innrettet med et hovedsakelig sylindrisk innvendig kammer, idet en fluid-lignende substans som delvis fyller kammeret glir langs den innvendige flate og veives rundt når legemet ruller langs sin bane, hvorved den energi som det bevegelige legeme mottar fra det rullende fartby, derved forbrukes. Uttrykket "fluid-lignende substans" er beregnet på å omfatte partikkelformede eller granulerte substanser, og kan fortrinnsvis omfatte en substans slik som bly-haggel eller sand, idet hovedsaken er at dempningsmaterialet må være i stand til å bevege seg på fluid-lignende måte under påvirkning av gravitasjonskrefter. The moving body may be provided with a substantially cylindrical inner chamber, a fluid-like substance partially filling the chamber sliding along the inner surface and swinging around as the body rolls along its path, whereby the energy that the moving body receives from the rolling velocity , thereby being consumed. The term "fluid-like substance" is intended to include particulate or granular substances, and may preferably include a substance such as lead shot or sand, the main thing being that the damping material must be able to move in a fluid-like manner under influence of gravitational forces.

I henhold til ennå et trekk ved foreliggende oppfinnelse, kan det bevegelige legeme omfatte flere legemer som hver har to sirkulære, kolaterale rulleflater, henholdsvis på motsatte sider av legemet, According to yet another feature of the present invention, the moving body can comprise several bodies, each of which has two circular, collateral rolling surfaces, respectively on opposite sides of the body,

og hvorved legemet kan rulle langs sin fbringsbane. Diameteren for nevnte rulleflater er herunder mindre enn den midlere tverrsnittsdiameter av legemets hoveddel, og sammenkoblingsinnretninger er anordnet for sammenfbyning av nevnte legemer i tandem, slik at de tvinges til å rulle i takt med hovedsakelig samme translasjonshastighet og parallelle rotasjonsakser. and by which the body can roll along its trajectory. The diameter of said rolling surfaces is hereunder smaller than the average cross-sectional diameter of the body's main part, and connecting devices are arranged for connecting said bodies in tandem, so that they are forced to roll in step with essentially the same translational speed and parallel axes of rotation.

Det bevegelige legeme av fast stoff er herunder fortrinnsvis anordnet for å bevege seg i tverrskipsretningen langs en eller flere fbring-baner, f.eks. en skinnegang eller et spor som er profilert slik at legemet vil folge en bane som tilsvarer en bnsket bevegelse av et pendellodd. En'sådan fbringsbane vil gjore det mulig for en konstruk-tør å avvike fra en ren sirkulær bevegelse. Den konvensjonelle pendel er isokron for små utslagsvinkler, mens svingningsperioden ved stbrre The movable body of solid material is here preferably arranged to move in the transverse direction along one or more fbring paths, e.g. a rail or a track that is profiled so that the body will follow a path corresponding to the desired movement of a pendulum weight. Such a manufacturing path will make it possible for a designer to deviate from a pure circular movement. The conventional pendulum is isochronous for small deflection angles, while the oscillation period at stbrre

utslag blir en funksjon av amplityden. output becomes a function of the amplitude.

Det er mulig å beregne former på nevnte fbringsbaner som gir en hvilken som helst bnsket svingningsperiode for en bevegelig vekt It is possible to calculate shapes on said bearing paths that give any desired period of oscillation for a moving weight

som funksjon av dens bevegelse. as a function of its motion.

To utfbrelseseksempler av stabilisatoren i henhold tii oppfinnelsen vil nå bli beskrevet under henvisning til de vedfbyde tegninger, hvori: Fig. 1 viser et tverrskipssnitt gjennom et skip, og som viser plasseringen og forlbpet av en fbringsbane for svingende bevegelse av en fast vekt i en passiv stabilisator; Fig. 2 viser nevnte bevegelige vekt separat og delvis i snitt langs linjen A-A i fig. 1; Fig. 3 viser en tandem-konstruksjon av bevegelige vekter, som er vist separat uten fbringsbane; Fig. 4 er en planskisse av det sett av bevegelige vekter som er vist i fig. 3, og Two manufacturing examples of the stabilizer according to the invention will now be described with reference to the attached drawings, in which: Fig. 1 shows a cross-section through a ship, and which shows the location and course of a bearing path for the oscillating movement of a fixed weight in a passive stabilizer; Fig. 2 shows said movable weight separately and partially in section along the line A-A in fig. 1; Fig. 3 shows a tandem construction of movable weights, which are shown separately without a conveyor; Fig. 4 is a plan view of the set of movable weights shown in fig. 3, and

Fig. 5 viser vektene i fig. 3 sett forfra. Fig. 5 shows the weights in fig. 3 front view.

Fig. 1 viser skroget for et skip 1' av en hvilken som helst utformning. G er skipets tyngdepunkt, M er dets metacenter og C er det effektive opphengningspunkt for en bevegelig vekt 2 når den betraktes som et svingende pendellodd, som er i stand til rullende bevegelser frem og. tilbake inne i et kammer 3 mellom stillingene I og III og forbi midtstillingen II, som'viser legemets statiske stilling i skipets langsgående midtplan0, Fig. 2 viser en sikkerhetsskinne 5 som er anordnet hovedsakelig Fig. 1 shows the hull of a ship 1' of any design. G is the center of gravity of the ship, M is its metacentre and C is the effective point of suspension of a movable weight 2 when considered as a swinging pendulum, capable of rolling motion forward and. back inside a chamber 3 between the positions I and III and past the middle position II, which shows the static position of the body in the ship's longitudinal center plane, Fig. 2 shows a safety rail 5 which is arranged mainly

parallelt med banen 4 som normalt ikke er i kontakt med den bevegelige vekt 2. Et ytterligere sikkerhetstiltak som er til hjelp ved sentrering av den bevegelige vekt, er at dens rulleflater 2a er konisk utformet, hvilket også eliminerer slingrebevegelser av vekten når den ruller. parallel to the track 4 which is not normally in contact with the movable weight 2. A further safety measure which helps in centering the movable weight is that its rolling surfaces 2a are conically designed, which also eliminates wobble movements of the weight when it rolls.

Den rullende vekt er konstruert i to deler, 2b og 2c som er sammen-fbyet ved hjelp av ringer 6. Vektens rulletrghet om aksen X-X er regulerbar ved fordeling av massen av delene 2b og 2c etter bnske, samtidig som massen av ringene 6 varieres. Delene 2b og 2c er utformet for å danne et sylindrisk kammer 7, hvori en viss mengde blyhaggel 8 er innesluttet som dempningsanordning. Når vekten ruller veives blyhaglet rundt gjentatte ganger i sitt forsbk på å forbli i bunnen av kamret således at energi derved uttrekkes fra det bevegelige system. Skjbnt stbpestål er et foretrukket materiale for delene av den bevegelige vekt, kan et hvilket som helst annet passende materiale også anvendes. The rolling weight is constructed in two parts, 2b and 2c, which are joined together by means of rings 6. The weight's rolling inertia about the axis X-X is adjustable by distributing the mass of the parts 2b and 2c as desired, while at the same time varying the mass of the rings 6. The parts 2b and 2c are designed to form a cylindrical chamber 7, in which a certain amount of lead shot 8 is enclosed as a damping device. When the weight rolls, the lead shot is swung around repeatedly in its attempt to remain at the bottom of the chamber so that energy is thereby extracted from the moving system. Carbon steel is a preferred material for the parts of the movable weight, any other suitable material can also be used.

Når skipet ruller, vil vedkommende bevegelige vekt i drift svinge mellom stillingene I og III under innflydelse av skipets bevegelser. Bevegelsen av den bevegelige vekt vil være faseforskjbvet etter skipets bevegelser med omkring 90° når vektens naturlige svingeperiode er korrekt avpasset til å sammenfalle med skipets. When the ship rolls, the movable weight concerned in operation will oscillate between positions I and III under the influence of the ship's movements. The movement of the moving weight will be phase-shifted to the ship's movements by about 90° when the weight's natural swing period is correctly adjusted to coincide with the ship's.

Til sjbs vil et skip sjelden stote på et tog av like bblger som bringer det til å rulle med eksakt sin natulige egenfrekvens. Derfor vil skipet og fblgelig også de svingende vekter i dets stabilisator, ikke rulle med maksimal amplityde. For å sikre at en foreliggende stabilisator med bevegelig vekt virker effektivt under alle forhold til sjbs, er det nbdvendig å sbrge for at vedkommende stabilisatorvekt beveger seg så nær som mulig til sine ytterstil-1inger I og III så ofte som mulig, selvom skipet ikke ruller til ekstrem helning. Den maksimale amplityden for den bevegelige vekt under ekstreme forhold vil da ha en tendens til å overskride grensene for den mulige bevegelse langs banen. Skjbnt sådanne situasjoner normalt vil optre sjeldent, er det viktig at det foreligger ytterligere energiabsorpsjons-innretninger for å hindre den bevegelige vekt fra å bli slengt inn i skipssiden under disse forhold. Sådanne energiabsorpsjons-anordninger kan omfatte et system av fire forbindelsesstaver, hvorved en av stavene kan anvendes som en bremsesko, som kan virke progressivt på den bevegelige vekt nær de ekstreme grenser av dens svingebane. Alternativt kan også de energi-absorberende anordninger omfatte hydrauliske dempere. At sea, a ship will rarely encounter a train of similar waves that causes it to roll at exactly its natural natural frequency. Therefore, the ship and possibly also the swinging weights in its stabiliser, will not roll with maximum amplitude. In order to ensure that a present stabilizer with a movable weight works effectively under all conditions of service, it is necessary to ensure that the relevant stabilizer weight moves as close as possible to its extreme positions I and III as often as possible, even if the ship is not rolling to extreme slope. The maximum amplitude of the moving weight under extreme conditions will then tend to exceed the limits of the possible movement along the track. Although such situations will normally occur rarely, it is important that there are additional energy absorption devices to prevent the moving weight from being thrown into the ship's side under these conditions. Such energy absorption devices may comprise a system of four connecting rods, whereby one of the rods may be used as a brake shoe, which may act progressively on the moving weight near the extreme limits of its swing path. Alternatively, the energy-absorbing devices can also include hydraulic dampers.

En viktig egenskap ved sådanne dempere er at den bevegelige vekts energi vil bli fullstendig absorbert i lbpet av den tid som det normalt ville ha tatt for vekten å nå yttergrensen for sin svingebevegelse, hvis den hadde fått lbpe uhindret, sådanne ekstra sikkerhetsdempere er vist sjematisk ved 9 i fig. 1. I det fblgende vil det bli beskrevet et typisk utfbrelseseksempel for en stabilisator i henhold til oppfinnelsen for et skip med de fblgende karakteristiske data: An important property of such dampers is that the moving weight's energy will be completely absorbed in the time it would normally have taken for the weight to reach the outer limit of its swing movement, if it had been allowed to swing unhindered, such additional safety dampers are shown schematically at 9 in fig. 1. In the following, a typical embodiment of a stabilizer according to the invention will be described for a ship with the following characteristic data:

Ut fra plassvurderinger var en baneradius på 4,85 m mulig, hvorved opphengningspunktet C for den tilsvarense pendel ble liggende 2,7 m over skipets tyngdepunkt G, Hvilket ga et ytterste svingepunkt i avstand 3,2 m på hver side av skipets midtplan ± lengderetningen. Svingeperioden for en enkel pendel med nevnte svingeradius er 4, 43 sek. Den nbdvendige treghetsfaktor ( 1 + k—- ) for å oke svingeperioden for en rullende vekt til den bnskelige verdi vil således være lik Based on space assessments, a path radius of 4.85 m was possible, whereby the suspension point C for the corresponding pendulum was located 2.7 m above the ship's center of gravity G, which gave an outermost pivot point at a distance of 3.2 m on each side of the ship's center plane ± the longitudinal direction . The swing period for a simple pendulum with said swing radius is 4.43 sec. The necessary inertia factor ( 1 + k—- ) to increase the oscillation period of a rolling weight to the desired value will thus be equal to

hvilket gir forholdet lik 1,69. Ved valg av en bevegelig vekt på which gives the ratio equal to 1.69. When choosing a moving weight on

7 tonn er det da en enkel sak a utforme denne slik at stbrrelsen ^ får den bnskede verdi for en sådan utforming av vekten som er vist i fig. 2. Denne vekt sammen med en mengde blyhaggel på et tonn, som bæres inne i legemet som dempningsmiddel, ville gi en statisk helning på 4,15°, hvilket er et tilnærmet mål for det rullende legemets skrå-planvinkel. Tapet av metacenter-hbyde for skipet ved.de valgte verdier for den-bevegelige vekt og fbringsbanens radius, vil imidlertid bare være 0,03 m, hvilket er akseptabelt ut fra et stabilitetssynspunkt. 7 tonnes, it is then a simple matter to design this so that the rod movement ^ gets the desired value for such a design of the weight as shown in fig. 2. This weight together with a quantity of lead shot of one ton, carried inside the body as a damping agent, would give a static inclination of 4.15°, which is an approximate measure of the inclined plane angle of the rolling body. The loss of metacenter height for the ship at the chosen values for the moving weight and the radius of the bearing path will, however, be only 0.03 m, which is acceptable from a stability point of view.

For sammenligningsformål og i den hensikt å anskueliggjøre fordelene ved foreliggende oppfinnelse, ville det være nbdvendig med en baneradius på 8,8 m for å oppnå en svingningsperiode på 8,7 sek., hvis vekten var anordnet for å gli langs banen i stedet for å rulle. Ved antagelse av en banestilling i samme hbyde i forhold til tyngde-punktet, ville i sammenligningstilfellet pendelens opphengningspunkt ligge 16,4 m over skipets tyngdepunkt, hvilket vil resultere i et tap av metacenter-hbyde på 0,23 m, og dette ville være klart uakseptabelt ut fra et stabilitetssynspunkt. For comparative purposes and to illustrate the advantages of the present invention, a track radius of 8.8 m would be required to achieve a swing period of 8.7 sec. if the weight were arranged to slide along the track instead of roll. Assuming an orbit position at the same height in relation to the center of gravity, in the comparison case the pendulum's suspension point would be 16.4 m above the ship's center of gravity, which would result in a loss of metacenter height of 0.23 m, and this would be clear unacceptable from a stability point of view.

Massen av den bevegelige vekt kan være fordelt på mange forskjellige måter, ved at vektens diameter og bredde tilpasses den tilgjengelige plass, mens forholdet mellom rotasjonstreghet og translasjonstreghet bibeholdes slik at rotasjonsenergien for sabilisatoren er stbrre enn halvparten av den translasjonsenergi. The mass of the moving weight can be distributed in many different ways, by adapting the weight's diameter and width to the available space, while the ratio between rotational inertia and translational inertia is maintained so that the rotational energy for the stabiliser is greater than half of the translational energy.

Fig. 3, 4 og 5 viser et tandem-forbundet sett av bevegelige vekter 2, som hver er lik den som er vist i fig. 1 og 2, idet vektene er sammen-fbyet ved hjelp av et system av forbindelsesstenger med deler 11 til 17. De bevegelige vekter 2 er begge utstyrt med indre sylindriske kammere, av semme type som vist i fig. 2, og hvori en mengde bly-haggel er innesluttet for å dempe en hver ruilebevegelse av vektene. Som ved den bevegelige vekt som er vist i fig. 1 og 2, er vektene i fig. 3,4 og 5 henholdsvis utformet av to halvdeler som er sammen-fbyet ved hjelp av ringer 6. Massen av ringene 6 kan varieres og således anvendes som et middel for innstilling av vektenes rulletreghet med hensyn på sine respektive rotasjonsakser. De to bevegelige vekter 2 i fig. 3,4 og 5 er utstyrt med aksler 10 langs sine rulle-akser for tilslutning til forbindelsesstengene 11 til 17. Figs. 3, 4 and 5 show a tandemly connected set of movable weights 2, each of which is similar to that shown in Figs. 1 and 2, the weights being joined by means of a system of connecting rods with parts 11 to 17. The movable weights 2 are both equipped with inner cylindrical chambers, of the same type as shown in fig. 2, and in which a quantity of lead shot is enclosed to dampen each rocking movement of the weights. As with the movable weight shown in fig. 1 and 2, the weights in fig. 3,4 and 5 respectively formed of two halves which are joined together by means of rings 6. The mass of the rings 6 can be varied and thus used as a means of setting the rolling inertia of the weights with regard to their respective axes of rotation. The two movable weights 2 in fig. 3,4 and 5 are equipped with shafts 10 along their rolling axes for connection to the connecting rods 11 to 17.

Hovedformålet for nevnte system av forbindelsesstenger er å tvinge vektene til å bevege seg langs en bane 4 med hovedsakelig samme translasjonshastighet, på analog måte med bevegelsen av den enkle vekt som ble beskrevet under henvisning til fig. 1 og 2. Forbindelsesstengene holdes fortrinnsvis så lette som mulig for å holde deres bidrag til den totale translasjonstreghet så lite som mulig. Stengene 11 og 12 må være sterke nok til å motstå de langsgående krefter som oppstår ved stbt mot ekstra sikkerhetsdempere, slike som er vist ved The main purpose of said system of connecting rods is to force the weights to move along a path 4 with substantially the same translational speed, analogously to the movement of the single weight which was described with reference to fig. 1 and 2. The connecting rods are preferably kept as light as possible to keep their contribution to the total translational inertia as small as possible. The bars 11 and 12 must be strong enough to withstand the longitudinal forces that occur when stbt against additional safety dampers, such as shown at

9 i-fig. 1, og dette vil sannsynligvis bestemme deres konstruktive utforming. I tillegg til forbindelsesstengene 13,14,15 og 16 er det hensiktsmessig også anordnet koblingsstykker som er tapp-forbundet ved 17. Stengene 13 til 16 sikrer at de respektive bevegelige vekter ikke slingrer i forhold til hverandre når de ruller langs banen 4. Systemet av forbindelsesstenger bor også ha en viss tosjonsstivhet omkring bevegelsesretningen av vektene. En sikkerhets- 9 i-fig. 1, and this will probably determine their constructive design. In addition to the connecting rods 13, 14, 15 and 16, there are suitably also arranged connecting pieces which are pin-connected at 17. The rods 13 to 16 ensure that the respective movable weights do not wobble in relation to each other as they roll along the track 4. The system of connecting rods must also have a certain torsional rigidity around the direction of movement of the weights. A security

skinne 5 som er hovedsakelig parallell med sporet 4 kan imidlertid også anvendes. Denne sikkerhetsskinne vil normalt ikke ligge i kontakt med den bevegelige faste vekt 2. I praksis er forbindelses- however, rail 5 which is essentially parallel to track 4 can also be used. This safety rail will not normally be in contact with the movable fixed weight 2. In practice, the connecting

stengene anordnet for å sammenfbyes med de to bevegelige vekter etter at vektene har blitt plassert i stilling på banen 4. Dette reduserer problemet med å forflytte begge vektene samlet. the rods arranged to be joined to the two movable weights after the weights have been placed in position on the track 4. This reduces the problem of moving both weights together.

Claims

1. Passive roll stabilizer for ships, comprising a liner which forms a concave curved path in a plane largely parallel to the roll plane of the ship, and a movable body which is supported a<y> the liner so that during the rolling motion of the ship it can make a back and forth - traveling movement along the lining and at the same time a rotating movement about a horizontal axis at right angles to the plane of the lining, where the movable body has a device for absorbing energy that the movable body absorbs from the ship during the movement of the body along the path and where the movable body comprises at least one body that can roll around a rolling axis and which has at least one circular rolling surface on which the body rolls about its rolling axis along the path in the liner, characterized in that the radius of the rolling surface (2a) on which the body (2) rolls is equal to or less than the radius of inertia of the entire body about the rolling axis (X-X), so that the rotational energy of the system is greater than half the translational energy, that the path (4) in the lining (4,5) has significantly stronger curvature than the path for one pendulum with a natural resonance frequency similar to that of the rolling ship in order to thereby ensure a desired sufficient static stability for the ship.

2. Stabilizer as stated in claim 1, characterized by the fact that the rotational energy for the system is greater than the total translational energy.

3. Stabilizer as specified in claim 1, characterized in that the movable body (2) comprises a single body with two circular rolling surfaces (2a), one on each side of the body.

4. Stabilizer as specified in claim 3, characterized in that the roller rafts (2a) are designed conically with decreasing diameters outwards from the center plane of the body.

5. Stabilizer as specified in claim 4, characterized in that the bearing path (4,5) comprises two curved rails (4), one for each rolling surface (2a) on the movable body, and each equipped with an upper contact surface that is convex in the transverse direction.

6. Stabilizer as stated in claim .1, characterized in that the movable body (2) comprises at least two movable individual bodies which are connected together for movement in tandem with the same translation speed, each individual body being arranged to roll along the fbring path.,

7. Stabilizer as specified in claims 1-5, characterized in that the movable body (2) comprises several individual bodies, each of which is equipped with two circular collateral rolling surfaces (2a) on each side of the body so that the body can roll along its these, the diameter of the rolling surfaces being smaller than the average cross-sectional diameter of the body's main part, as well as connection devices (11-17) for connecting the individual bodies in tandem, so that they are forced to roll as a unified unit with mainly parallel axes of rotation.