Opublikowano: 3.1.1967 52002 KI. 65 a*, 65 MKP B 63 b 39/W Ui^JI Miki/I (r ..'; r-rltC\V(g0 1:" "^ th Twórca wynalazku: inz. Olgierd Jablonski Wlasciciel patentu: Instytut Morski, Gdansk (Polska) Przyrzad do wyznaczania i analizowania statecznosci statku Przedmiotem wynalazku jest przyrzad do zme¬ chanizowania obliczen zwiazanych z wyznacza¬ niem i analizowaniem statecznosci statku. Przy¬ rzad wedlug wynalazku jest w glównej mierze przeznaczony dla eksploatacyjnych potrzeb kapi¬ tanów i armatorów statków.Wynalazek w szczególnosci dotyczy przyrzadu pozwalajacego na sledzenie zmian, którym podle¬ gaja syntetyczna charakterystyka graficzna oraz poszczególne parametry statecznosciowe pod wply¬ wem przeobrazen zachodzacych w stanach ladun¬ kowych statku, a wiec w ilosci i w przestrzen¬ nym rozkladzie zabieranych w rejsach ladunków (obciazen).Przyrzad wedlug wynalazku, mechanizujac wla¬ sciwa czesc obliczen statecznosciowych, dzialania¬ mi swymi nie obejmuje wstepnych dla tego celu czynnosci eksploatacyjnych, zwiazanych z licz¬ bowym definiowaniem wyjsciowych parametrów stanów ladunkowych tj. wypornosci i wzniosu srodka ciezkosci systemu. Dla tego ostatniego ce¬ lu sluza przyrzady innego czynnosciowego za¬ kresu, jak na przyklad przyrzad wedlug paten¬ tów polskich nr 45044 i 49374. Przyrzad wedlug wynalazku uzyty wraz z przyrzadami tego ostat¬ niego typu, zapewnia pelna mechanizacje wszyst¬ kich operacji obliczeniowych potrzebnych dla eksploatacyjnego nadzoru nad bezpieczenstwem statecznosciowym statku.Czynnosciowy zakres przyrzadu wedlug wyna¬ lazku w znacznej mierze pokrywa sie z przyrza¬ dem wedlug patentu polskiego nr 41252, w sto¬ sunku do którego przyrzad wedlug wynalazku 5 wykazuje moznosc spelniania wiekszej liczby dzia¬ lan, przy zastosowaniu bardziej racjonalnych roz¬ wiazan konstrukcyjnych.Przyrzad wedlug wynalazku jest uwidoczniony schematycznie na rysunkach, na których fig. 1 — io przedstawia uklad konstrukcyjny calosci przyrza¬ du, a fig. 2 — konstrukcje wystepujacych w przy¬ rzadzie krzywek spiralnych.Przyrzad wedlug wynalazku spelnia swe zada¬ nie za pomoca dwu mechanicznych nastawien 15 (nadan), a mianowicie: nastawienia na aktualna dla danego obciazenia statku wypornosc V (m8), oraz miarodajny dla danego rozkladu ciezarów wznios srodka ciezkosci statku KG (m).W wyniku obu powyzszych nastawien przyrzad 20 wedlug wynalazku wykazuje: a) w glównym (srodkowym) oknie wskazniko¬ wym — przebieg (ksztalt) miarodajnej dla dane¬ go stanu ladunkowego krzywej ramion statycz¬ nej statecznosci statku, bedacej graficznym obra- 25 zem funkcji typu h = f ( tym symbole oznaczaja: h — ramie statecznosci, wypornosc statku, KG — wznios wypadkowego srodka ciezkosci zaladowanego statku wzgledem 30 stepkowego punktu K. 5200252002 3 4 b) na podzialkach prawego okna wskazniko¬ wego — nastawiona wartosc wypornosci statku V (m3) oraz odpowiadajace poszczególnym wy- pornosciom wielkosci nastepujace: — zanurzenie T (m) statku; wypór D (T) statku; nosnosc TDW (T) statku; wzdluzne polozenie xv(m) srodka Wy¬ poru; jednostkowy moment przeglebiajacy Mj (Tm); graniczny wznios srodka ciezkosci statku KGg(m) i tym podobne dane bedace funkcja wy¬ pornosci z uwagi na obowiazujace kryteria mini¬ mum statecznosci. c) na podzialkach lewego okna wskaznikowego — nastawiona wartosc wzniosu srodka ciezkosci statku KG (m) oraz miarodajna dla danego sta¬ nu ladunkowego wysokosc metacentryczna MG (m).Uwidoczniony na fig. 1 uklad konstrukcyjny przyrzadu wedlug wynalazku jest przykladowo dostosowany do wyznaczania wyzej wymienionej krzywej statecznosciowej za pomoca czterech przejsciowych rzednych (h) tej krzywej, a mia¬ nowicie odpowiadajacych przykladowym przechy¬ lom statku o katy: cp = 20°, 40°, 60° i 80°. W roz¬ wiazaniu wedlug wynalazku przyrzad wskazuje równiez kierunek wybiegu omawianej krzywej z punktu krzywej statecznosciowej wzgledem osi odcietych ukladu odniesienia. Przy powyzszym sterowanym kierunku wybiegu zapewniona zostaje moznosc poprawnego odwzorowywania ksztaltu krzywej statecznosciowej w tych nawet przypadkach, gdy w przyrzadzie wedlug wynalazku zastosowane zo¬ stana stosunkowo duze, na przyklad co 20° lub co 25° odstepy katowe pomiedzy regulowanymi przejsciowymi rzednymi tej krzywej.Do nastawiania przyrzadu wedlug wynalazku, na aktualne wypornosci V statku sluzy korbka 1.Obroty jej sa przekazywane na dwa walki 2 i 5.Walek 2 sluzy do odpowiedniego przesuwania wskazówki 3 wzdluz funkcyjnych podzialek 4 prawego okna wskaznikowego, a walek 5 sluzy do odpowiedniego obracania zespolu spiralnych krzywek 6, 8. W zespole tym grupa spiralnych krzywek 6 sluzy do odwzorowywania, w biegu¬ nowym ukladzie odniesienia (R, ft), odpowiednich do wybranych przejsciowych katów przechylu cp Statku tak zwanych krzywych pantokarenowych 1= f (V, cp) danego egzemplaza statku. Jak wiadomo krzywa pantokarenowa dla danego ka¬ ta- przechylu statku, podaje zaleznosc wartosci ramienia statecznosci formy lep od wypornosci V statku. Na fig. 1 pokazano przykladowe rozwia¬ zanie takich przejsciowych krzywych dla przy¬ kladowo wybranych czterech katów przechylu, a mianowicie: 120° = 1 (V); l4o° = f (V); 160° = f (V) oraz 180 = f (V).Spiralna krzywka 7 sluzy natomiast do od¬ wzorowywania tak zwanej krzywej KM, tj. za¬ leznosci poprzecznego wzniosu metacentrum od wypornosci statku V. W szczególnosci krzywka ta swymi promieniami R0 = f ($) odwzorowuje wartosci k. KM(V); znaczenie wystepujacego tu wspólczynnika k bedzie dalej wyjasnione.Pokazane na fig. 1 i 2 zastosowanie wielozwo- jowych krzywek spiralnych daje powazna reduk¬ cje wymiarów przyrzadu wedlug wynalazku oraz zmniejsza katowe pochylenie torów krzywkowych wzgledem rolek 8 popychaczy.Kazda z spiralnych krzywek 6 i 7 pod wply- 5 wem swych katowych ustawien ft przesuwa ze¬ batki 11 za posrednictwem rolek 8, ramek 9 i pre¬ tów 10. Przesuwy zebatek 11 dokonuja sie w sposób proporcjonalny do nastawianych wyporno¬ sci (V) i do wartosci odwzorowywanych przez po¬ szczególne krzywki spiralne. Zebatki 11 powoduja swymi przesuwami obracanie sie zebatych kólek 12, które za posrednictwem przekladni 13 stoz¬ kowych kól zebatych dokonuja obrotowych nadan do przekladni 14 obwiedniowo-sumujacych.Dla drugiego rodzaju nastawiania przyrzadu wedlug wynalazku, tj. stosownie do aktualnego wzniosu srodka ciezkosci KG statku — sluzy korb¬ ka 15, której obroty ti sa przekazywane na dwa transmisyjne walki 16 i 20. Walek 16 sluzy do odpowiedniego ustawiania wskazówki 17 wzgledem nieruchomej podzialki 18 (wskazujacej wartosci KG) oraz wzgledem przesuwnej linijki 19, z po- dzialka wartosci MG.Drugi walek 20 sluzy do obracania zespolu przekladni zebatych. W zespole tym jest grupa kilku par przekladniowych, zebatych kól 21, oraz jedna para przekladniowych zebatych kól 22. W grupie 21 para kól przekladniowych na stanowi¬ sku przekroju krzywej statecznosciowej odpowia¬ dajacej katowi przechylu cp = 20° przetwarza obroty walka 20 proporcjonalne do KG, na obro¬ ty proporcjonalne do iloczynu KG • sin 20°. Na stanowisku cp = 40° — na obroty proporcjonalne do KG • sin 40° itd.Para przekladniowych zebatych kól 22 sluzy do przetwarzania nadawczych obrotów na war¬ tosci proporcjonalne do iloczynu k • KG, gdzie liczba k wyraza w radianach zastosowana w roz¬ wiazaniu odleglosc walka 32 od poczatku ukladu odniesienia krzywej statecznosciowej.Kazda para kól zebatych z powyzszego zespolu przekladni 21 i 22 dokonuje za posrednictwem stozkowych kólek 23, obrotowych nadan do ob- wiedniowych przekladni 14.Tak wiec do kazdej obwiedniowej przekladni 14 dochodza dwa niezalezne nadania obrotowe. Jed¬ no z nich dochodzi od strony spiralnych krzy¬ wek 6 i 7, a wiec takze od nadawczej korbki 1, nastawianej recznie na wypornosci V statku; dru¬ gie zas dochodzi od strony zebatych przekladni 21 i 22, a wiec takze od nadawczej korbki 15, ustawianej recznie na wznios srodka ciezkosci KG statku. Doplyw tych obu nadan jest tak transmisyjnie zaprojektowany, ze obroty nadaw¬ cze od krzywek 6 i 7, towarzyszace dodatniemu wzrostowi wartosci V wchodza do obwiedniowych przekladni 14 z kierunkami przeciwnymi do obro¬ tów nadawczych ód karbki 15 towarzyszacych do¬ datniemu wzrostowi wartosci KG.Wystepujace w przekladniach 14 satelitarne ze¬ bate kólka 24, swymi obiegami obwiedniowymi, odwzorowuja wartosci proporcjonalne do róznicy pomiedzy nadaniami bedacymi funkcjami wypor¬ nosci V a nadaniami bedacymi funkcjami wznio¬ su srodka ciezkosci KG. Obroty wynikowe w kaz- 15 20 25 30 35 40 45 50 59 6052002 6 dej obwiedniowej przekladni 14 beda w szczegól¬ nosci równac sie polowie róznicy tych obrotów nadawczych (skladowych). W tym celu satelitar¬ ne kólka 24 osadzone sa na promieniowych osiach 25 i za ich posrednictwem obracaja wynikowe walki 26 i 32.W nastepstwie obu dokonanych na przyrzadzie nadan V i KG — poszczególne wynikowe walki 26 obrócone zostana o wartosci proporcjonalne do odpowiednich rzednych krzywej statecznosciowej, miarodajnej dla danego stanu ladunkowego, czy¬ li obrócone zostana proporcjonalnie do wartosci: h = f (V, (p) — KG sin cp. Natomiast walek 32 obró¬ cony zostanie o wartosc proporcjonalna do wy¬ sokosci metacentrycznej MG, a w szczególnosci o wartosc proporcjonalna do iloczynu k • MG, przy czym — zgodnie z fizycznymi wlasciwosciami statków nawodnych i zgodnie z operacjami prze¬ prowadzanymi przez obwiedniowa przekladnie 14 wspólpracujaca z walkiem 32 — obowiazuje rów¬ nanie: MG = KM —KG.Wynikowe walki 26 i 32 uksztaltowane sa u góry w formie srub pociagowych do przesuwa¬ nia osadzonych na nich nakretek 27 i 33. Na nakretkach tych osadzone sa obracalne czopy 28 i 34.Przez wszystkie czopy 28 oraz przez obrotowy czop 29, osadzony w poczatku ukladu odniesienia odwzorowywanej krzywej statecznosciowej, jest poprzecznie luzno przewleczona elastyczna tasma 30, która ksztaltem swego wygiecia odwzorowuje miarodajna dla danego stanu ladunkowego krzywa statecznosciowa, czyli funkcje typu: h = f (V, Zgodnie z zasadami teorii budowy okretów, po¬ czatkowa wysokosc metacentryczna MG, odpo¬ wiadajaca prostemu polozeniu statku, jest liczbo¬ wo równa tangensowi kata nachylenia a stycz¬ nej do krzywej statecznosciowej w poczatku ukla¬ du odniesienia cp = 0.Aby elastyczna tasma 30, sluzaca do odwzoro¬ wywania miarodajnej krzywej statecznosciowej, wybiegala z poczatku ukladu odniesienia pod wlasciwym katem nachylenia a do osi odcietych, w przyrzadzie wedlug wynalazku zastosowano roz¬ wiazanie nastepujace. Narozny czop 29 jest stero¬ wany, co do swego obrotowego polozenia dzwignia 35, której nachylenie a wzgledem osi cp jest ste¬ rowane polozeniem nakretki 34, przesuwnej wzdluz walka 32. Gdy walek 32 zostanie usta¬ wiony w przyrzadzie wedlug wynalazku, w od¬ leglosci k od czopa 29, wyrazonej w radianach, z uwzglednieniem skali katowej wykresu, to dla zapewnienia miarodajnego kata a wystarczy na¬ kretke 34 odsunac od osi w dól lub w góre (zalez¬ nie od znaku wielkosci MG) o wartosc proporcjo¬ nalna do iloczynu k • MG.Zgodnie z poprzednimi wyjasnieniami, obwied¬ niowa przekladnia 14 wspólpracujaca z walkiem 32 nadaje na ten walek obroty proporcjonalne wlasnie do iloczynu k ¦ MG i w wyniku tego w kazdym przypadku zostaje zapewnione wlasci¬ we nachylenie dzwigni 35 pod katem a.W powyzszy sposób, przyrzad wedlug wynalaz¬ ku, wykazuje katowy odpowiednik miarodajnej dla danego Manu ladunkowego wartosci wysoko¬ sci metacentrycznej MG, a niezaleznie od tego wartosc ta zostaje takze wykazana liczbowo w le¬ wym oknie wskaznikowym na przesuwnej linij¬ ce 19. 5 Polozenie wysokosciowe punktu M na prze¬ suwnej linijce 19 jest regulowane spiralna krzyw¬ ka 7. W tym celu obrotowy ruch 'kólka 12, wspól¬ pracujacego z zebatka 11 przesuwana przez spi¬ ralna krzywke 7, jest przekazywany za posrednic- 10 twem przystozkowych kól 36 na walek 37. Dla przeksztalcenia obrotów walka 37, proporcjonal¬ nych do iloczynu k • KM, na obroty proporcjonalne do wartosci KM sluzy przekladnia 38 o stosunku uzebienia k : 1. W tej przekladni wylotowy wa- 15 lek 39, swym nagwintowaniem przesuwa nakret¬ ke 40 i wraz z nia linijka 19 z naniesionym na niej punktem M, kazdorazowo odpowiadajacym swym wysokosciowym polozeniem aktualnej war¬ tosci KM. Przyjmujac punkt M na linijce 19 za 20 poczatkowy punkt dla liczenia wzniosu metacen- trum nad srodkiem ciezkosci, czyli dla liczenia wartosci MG i nanoszac na linijce 19 podzialke jednakowa z podzialka wartosci KG, z kierun¬ kiem wzrastajacych wartosci przeciwnym do po- 25 dzialki 18 (KG), uzyskuje sie w opisanym ukla¬ dzie to, ze przyrzad wedlug wynalazku dokonuje mechanicznie operacji odejmowania: KM — KG, wskazujac wskazówka 17 wynik tego dzialania, czyli odpowiednia wartosc MG. 30 Uwidocznione w powiekszeniu na fig. 2 spiralne krzywki 6 i 7 w wykonaniu parozwojowym prze¬ strzennym, dzialaja nastepujaco. Wlasciwa krzyw¬ ka ypiralna 6 lub 7 swym zmiennym promieniem R (zmiany zalezne od katowego ustawienia ft 35 krzywki, które to katy sa proporcjonalne do wy¬ pornosci), odwzorowuje pantokarene lep dla kata przechylu (p lub tez krzywa KM danego typu statku. Krzywke obejmuje z obu stron ramka 9 popychacza, a walek 5, na którym te krzywki 40 sa osadzone przechodzi przez szczeliny 41 ramek 9. Ramka 9 przyciskana jest w kierunku krzyw¬ ki (w dól) srubowa sprezyna 42 osadzona na pre¬ cie 10 popychacza. Od strony czubka spirali prze¬ strzennej w wystepie ramki 9 osadzony jest kra- 45 zek 8, który toczy sie po torze krzywki spiralnej i sluzy do przenoszenia na tor krzywki nacisku sprezyny 42 popychacza. Tory toczne krzywki spi¬ ralnej sa obramowane kryzami 43 zmuszajacymi krazek 8 do osiowego przesuwania sie przy. obro- 50 tach krzywki. Krazek 8 jest w ramce 9 osadzo¬ ny na równoleglym do walka 5 przesuwnym sworzniu 44. Przesuwne ulozyskowanie sworznia 44 w ramce 9 moze byc wykonane jako toczne za pomoca krazków 45.. 55 Nadmienic tu nalezy, ze przy dobieraniu pb- dzialek wykonawczych i wymiarów spiralnych krzywek 6 i 7 nie potrzebuja byc brane pod uwa¬ ge pelne wartosci rzednych krzywych pantoka- renowych lep = f(V) oraz krzywej KM = f(V) lecz eo jedynie te ich czesci, które podlegaja zmianom pod wplywem zmian wypornosci. Czyli kazda z powyzszych rzednych moze byc traktowana ze stanowiska nastepujacego schematu: lep = lcpo + + A l(p(V). W schemacie tym lcpo oznacza nie- 05 zmienna (stala) czesc danej rzednej a A l 7 czesc zmienna zalezna od wypornosci. Zgodnie z tym schematem promieniami krzywek spiral¬ nych R moga byc odwzorowywane same tylko zmienne czesci powyzszych rzednych, przez co wymiary krzywek moga byc znacznie zmniejszone.Przyrzad wedlug wynalazku pod wzgledem wiekszosci swych mechanizmów i rozwiazan wy¬ kazuje przystosowanie do seryjno-przemyslowej produkcji obliczonej na dostarczanie przyrzadów wedlug wynalazków na wszelkie wymiary i typy statków. Zindywidualizowanych wykonan dla od¬ dzielnych egzemplarzy lub serii statków wymaga¬ ja w zasadzie same tylko spiralne krzywki 6 i 7, sluzace do odwzorowywania geometrycznych cha¬ rakterystyk okreslonych typów statków. W nie¬ których przypadkach zindywidualizowanych wy¬ konan moga wymagac takze podzialki wskazni¬ kowe przyrzadu wedlug wynalazku.Nalezy zaznaczyc, ze przy budowie przyrzadów wedlug wynalazku bedzie wystepowac potrzeba odpowiedniego dostosowywania zakresów nastaw¬ czych (V i KG) do praktycznie wystepujacych po¬ trzeb w danej formie eksploatacyjnej. Przy tym nie bedzie wystepowala potrzeba zabezpieczania w przyrzadzie wedlug wynalazku mozliwosci do odwzorowywania pelnego zakresu przeobrazen, przez które przechodzic moze krzywa statecznos¬ ciowa pcd wplywem wszelkich teoretycznie moz¬ liwych kombinacji w ramach zarezerwowanych zakresów nastawczych dla V i KG. Skale wykre¬ su wynikowego i zwiazane z tym wymiary srod¬ kowego okna wskaznikowego, a takze wymiary calosci przyrzadu wedlug wynalazku wystarczy pod powyzszymi wzgledami dostosowywac do ta¬ kiej tylko ograniczonej rozpietosci kombinacji na¬ stawczych V i KG, z którymi praktycznie liczyc sie potrzeba w danym rodzaju eksploatacji statku.Dla zabezpieczenia przyrzadu wedlug wynalaz¬ ku przed mozliwoscia powstawania uszkodzen z powodu kombinacji nastawczych (V i KG), wy¬ kraczajacych poza zakladane z góry zakresy, ko¬ nieczne jest stosowanie przy budowie tych przy¬ rzadów systsmu elektryczno-sygnalowego, opar¬ tego o zasade kontaktowych ograniczników dla przesuwu wszystkich wystepujacych w tym przy¬ rzadzie nakretek pociagowych, a wiec typów: 3, 17, 27, 34.Do szczególnych zalet przyrzadu wedlug wyna¬ lazku nalezy to, ze umozliwia on kapitanom stat¬ ków uzyskiwanie w szybki i prosty sposób nie tylko kompletnego zestawu poszczególnych licz¬ bowych parametrów statecznosciowych danego stanu ladunkowego, lecz ponadto takze aktualne¬ go wykresu miarodajnej funkcji, a wiec komplet¬ nego syntetycznego opism wszystkich wlasciwosci statecznosciowych danego statku przy danym sta¬ nie ladunkowym.Dzieki tym zaletom, przyrzad wedlug wynalaz¬ ku, moze w szerokim zakresie ulatwiac wyszuki¬ wanie optymalnych rozwiazan dla zamierzonych operacji zaladunkowych statków, czyli spelniac zadania analizatora wchodzacych w rachube moz¬ liwosci statecznosciowo-zaladunkowych. PL