DE1270980B - Passiver Tankstabilisator fuer Schiffe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B 63b

Deutsche Kl.: 65 a2 - 57

P 12 70 980.7-22
30. Juli 1965
20. Juni 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen passiven Tankstabilisator für Schiffe mit einem länglichen Tank, der eine ihn teilweise ausfüllende Flüssigkeitsmasse und Dämpfungseinrichtungen zur Dämpfung der Flüssigkeitsbewegung enthält.

Es ist ein passiver Schiffsstabilisator unter Verwendung eines sich querschiffs erstreckenden Behälters bekannt, der oben offen und mit einer Flüssigkeitsmenge gewünschter Höhe gefüllt ist. Seitlich der Schiffsmittelachse sind je ein Seitentank vorgesehen, die durch eine gegenüber den Tanks sich über die ganze Höhe der Tanks erstreckende verengte Leitung miteinander in Verbindung stehen. Bei dieser Ausführung wird bei einer Rollbewegung des Schiffes die in der Anlage enthaltene Flüssigkeit von einem Tank zum anderen über die verengte Verbindungsleitung bewegt, wobei die Flüssigkeitsbewegung gegenüber der Rollbewegung des Schiffes in der Phase um etwa 90° verschoben ist. Durch die verengte Verbindungsleitung wird außerdem ein Teil der kinetischen Energie der sich bewegenden Flüssigkeit vernichtet.

Bei einem weiteren gegenüber der vorliegenden Erfindung älteren Vorschlag gelangt die verengte Verbindungsleitung zwischen den beiden Seitentanks in Wegfall, und es ist ein einziger durchgehender Tank von im wesentlichen gleicher Breite vorgesehen. Die Dämpfungsmittel für die während der Rollbewegung des Schiffes strömende Flüssigkeit werden durch im Abstand von den kurzen Stirnwänden des Tanks angeordnete waagerechte Platten gebildet. Durch diese Platten wird eine örtliche Dämpfung der sich bewegenden Flüssigkeitsmasse erreicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei passiven Stabilisatoren, welche einen länglichen Tank mit einer ihn teilweise ausfüllenden Flüssigkeit und Dämpfungseinrichtungen zur Dämpfung der Flüssigkeitsbewegung aufweisen, Mittel vorzusehen, durch die in den Endbereichen des Tanks eine verbesserte Dämpfung bzw. Vernichtung der Flüssigkeit erreicht wird.

Gemäß der Erfindung sind bei einem passiven Tankstabilisator für Schiffe der vorgekennzeichneten Art an jedem Ende des Tanks Dämpfungsteile angeordnet, die aus einer Mehrzahl von langgestreckten Körpern gleichbleibenden Querschnitts bestehen, die waagerecht und im Abstand voneinander und parallel und/oder quer zur Längsachse des Tanks angeordnet sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind langgestreckte Körper in den Endbereichen des Tanks vorgesehen, die, bezogen auf die Passiver Tankstabilisator für Schiffe

Anmelder:

John J. McMullen Associates, Inc.,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. E. Wiegand

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Patentanwälte,

2000 Hamburg, Königstr. 28

Als Erfinder benannt:

Lawrence Waterman Ward, Glen Cove, N. Y.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 30. Juli 1964 (386198) - -

senkrechte Längsachse des Tanks, in einer V-förmigen Figurierung angeordnet sind.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können diese langgestreckten Körper eine Leiter bilden, die unterhalb und parallel zu der Ebene angeordnet ist, welche durch die statische Oberfläche der Flüssigkeitsmasse bestimmt ist.

Nach einer praktischen Ausführungsform der Erfindung können die langgestreckten Körper gleichbleibenden Querschnitt haben und aus Rohren oder Stangen bestehen.

Zusätzlich zu den vorgekennzeichneten Dämpfungsmitteln kann im Bereich der Tankmitte ein Wehr aus vertikal im Abstand voneinander stehenden langgestreckten Körpern gleichbleibenden Querschnittes angeordnet sein, wobei jeder Körper eine Querschnittsfläche hat, die kleiner als der dazwischenliegende Raum ist.

Durch eine solche Ausbildung eines passiven Tankstabilisators für Schiffe wird in den Endbereichen des Tanks eine im wesentlichen senkrechte, jedoch starke Hemmung der Bewegung der Flüssigkeit erreicht, durch die der Momentenarm des Stabilisiermomentes schnell auf ein Maximum gebracht werden kann.

In den Zeichnungen sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise zur Darstellung gebracht. Es ist

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Haut eines Schiffes mit in ihm angeordnetem passivem Schiffsstabilisator,

809 560/40

3 4

F i g. 2 eine Draufsicht einer Ausführungsform der Wenn die Flüssigkeit bestrebt ist, an einem Ende

Erfindung mit weggenommener Oberwand, des Tanks 12 einen Überdruck aufzubauen, ver-

Fig. 3 eine Schnittansicht nach Linie 3-3 der ändert die Geschwindigkeitskomponente ihre Rich-

Fig. 2, tung von der Waagerechten zur Vertikalen. Infolge-

F i g. 4 eine Draufsicht einer weiteren Ausfüh- 5 dessen strömt die Flüssigkeit in senkrechter Richtung

rungsform der Erfindung, durch die waagerecht angeordneten Rohre 22 oder

F i g. 5 eine Schnittansicht nach Linie 5-5 der 24, und diese Hindernisse dämpfen weiterhin die

F i g. 4, kinetische Energie der Flüssigkeit.

F i g. 6 eine Draufsicht einer weiteren Ausfüh- Das V-förmige Profil für die Anordnung der Rohre

rungsform der Erfindung, io 22 und 24 arbeitet dahin, Energie der waagerechten

F i g. 7 eine Schnittansicht nach Linie 7-7 der Komponente der sich bewegenden Flüssigkeit an den

F i g. 6. Enden des Tanks sowohl als auch die senkrechte

In Fig. 1 ist eine Schiffshaut mit einem passiven Komponente der sich bewegenden Flüssigkeit zu Stabilisator dargestellt, der allgemein bei 12 ange- dämpfen. Daher ist diese Ausführung insbesondere deutet und zwischen zwei Decks des Schiffes ange- 15 für Schiffe geeignet, von welchen angenommen wird, ordnet ist. Die Stabilisieranlage kann eine Mehrzahl daß sie auf eine große Rollbewegung treffen werden. Seitenplatten und Stirnplatten enthalten, die z. B. Die innerhalb des Stabilisators zu verwendende zwischen vorhandenen Decks des Schiff es verschweißt Flüssigkeit kann eine beliebige Flüssigkeit sein, sind, so daß das Oberdeck als Oberwand und das welche eine genügende Dichte und eine Viskosität Unterdeck als Boden für die passive Stabilisieranlage 20 von genügend kleiner Größe hat, so daß der Fluß arbeitet. Eine Flüssigkeitsmenge ist in dem Flüssig- zwischen den Rohren 26 und den Rohren 22 und 24 keitsspeichertank 12 angeordnet, die im Ansprechen bequem stattfinden kann. Flüssigkeiten, wie z. B. Seeauf die Rollbewegung des Schiffes von einem wasser, Süßwasser, Bunkeröl und andere Arten von Ende des Tanks 12 zum anderen befördert wird. Die flüssiger Ladung können in dem Stabilisiertank verGeometrie des Tanks und die Flüssigkeitsmasse 25 wendet werden. Nachdem einmal der Stabilisator sind so gewählt, daß die natürliche Frequenz der in das Schiff eingebaut ist, kann die Höhe der Flüs-Tankflüssigkeit auf die natürliche Rollperiode des sigkeit im Stabilisator verändert werden, um den Schiffes um 90° außer Phase abgestimmt ist, so daß Stabilisator an verschiedene Bedingungen des Schiffes dem Schiff das richtige Stabilisiermoment erteilt wer- und der See abzustimmen, den kann. 30 Die senkrechten Rohre 26 arbeiten weiter dahin-

In den F i g. 2 und 3 ist eine Ausführungsform der gehend, hohe Wellen bei der Flüssigkeitsübertragung Erfindung dargestellt. Der Tank 12 ist aus zwei in Ansprechen auf heftiges Rollen des Schiffes zu Seitenplatten 14 und 16 und zwei Stirnplatten 18 und verhindern und Energie der beförderten Flüssigkeit 20 zusammengesetzt. Der Tank 12 hat eine quer- zu verteilen. Gegebenenfalls können die Rohre 22 schiffs angeordnete Längsachse, die größer als eine 35 und 24 vollständig unterhalb des statischen Spiegels Querachse des Tanks ist. der Flüssigkeit innerhalb des Tanks angeordnet sein. Eine Mehrzahl Rohre 22 mit kleinem Durchmesser Die Funktion des Stabilisierungstanks wird nachist in den Seitenplatten 14 und 16 angeordnet und stehend im einzelnen beschrieben. Es sei angenomerstrecktsichseitlichundwaagerechtjeweils quer über men, daß die Bedingungen der See derart sind, daß ein Ende des Tanks. Bei dieser Ausführungsform ist 40 das Schiff 10 um seine Rollachse rollt, so daß eine die Anordnung der Rohre 22 derart, daß sie im Pro- Übertragung der Flüssigkeit innerhalb des Stabilifil im wesentlichen eine V-förmige Gestalt hat. Ein siertanks 12 erfolgt. Wenn das Schiff 10 nach Backgleieher Satz Rohre 24 ist waagerecht am anderen bord rollt, findet eine Flüssigkeitsbeförderung von Ende des Tanks 12 angeordnet. Steuerbord nach Backbord des Tanks 12 statt Eine weitere Mehrzahl Rohre 26 ist von dem 45 (F i g. 3). Wenn die Flüssigkeitsmasse sich durch die Oberende zum Boden in der Mitte des Tanks 12 an- senkrecht angeordneten Rohre 26 bewegt, nimmt die geordnet und bildet drei versetzte Reihen, die quer Flüssigkeit einen gewundenen Weg durch sie. Durch zum Tank 12 angeordnet sind. die Rohre 26 entsteht ein Formwiderstand und Rei-Die Durchmesser der Rohre 22, 24 und 26 sind bung auf. Dadurch wird zu einem gewissen Ausmaß klein und drosseln die Beförderung zwischen ihnen 50 der Energiegehalt der sich bewegenden Flüssigkeit durchströmender Flüssigkeit nicht sehr. Bei dieser vermindert, jedoch wird die Geschwindigkeit der Ausführung wird die Geschwindigkeit der sich bewe- sich bewegenden Flüssigkeit nicht erheblich verringenden Flüssigkeit nicht erheblich reduziert, jedoch gert. Wenn die Flüssigkeitsmasse an der Backbordwird eine erhebliche Größe an kinetischer Energie seite des Tanks 12 ankommt, sammelt sie sich dort verteilt bzw. die Schwingung gedämpft zufolge der 55 an und bewegt sich senkrecht durch die waagerecht Reibwirkung, welche der geförderten Flüssigkeit angeordneten Rohre 24. Zu diesem Zeitpunkt hat die durch die feststehenden Rohre erteilt wird. Dieses Backbordseite des Schiffes 10 die maximal negative Phänomen erklärt sich damit, daß die Dämpfungs- Rollage erreicht und kehrt in die waagerechte Lage energie dem Quadrat der Geschwindigkeit der sich zurück und versucht, sich weiter nach oben zu bebewegenden Flüssigkeit proportional ist. Bei der ge- 60 wegen und weiter nach Steuerbord zu rollen. Die ringen Drosselwirkung der kleinen Rohre wird im Ansammlung der Flüssigkeitsmasse an der linken wesentlichen kein örtlicher Überdruck erzeugt. Daher Seite des Tanks 12 wirkt der weiteren Aufwärtsbewird das Hemmen der Bewegung der Flüssigkeit, wegung der Backbordseite des Schiffes 10 entgegen, welches durch die Rohre 26 in der Mitte des Tanks so daß dem Schiff Roll-Stabilisierkräfte erteilt 12 geschaffen wird, durch den Abschirmeffekt, durch 65 werden.

Reibung und durch Wirbelströmung erhöht, welches Ein Teil der an der Backbordseite des Tanks 12

durch die besondere Anordnung der Rohre 22 und ankommenden kinetischen Energie der Flüssigkeit

24 hervorgerufen wird. wird verteilt, wenn sie in senkrechter Richtung durch

die waagerecht angeordneten Rohre 24 hindurchgeht, und der Rest der kinetischen Energie wird in potentielle Energie umgewandelt.

Wenn die Backbordseite des Schiffes 10 fortfährt, sich über die Waagerechte hinaus nach oben zu bewegen, wird der Flüssigkeitsmasse an der Backbordseite des Tanks eine Potentialenergie erteilt, so daß an dieser Stelle ein hydrostatischer Überdruck gebildet wird. Die Flüssigkeitsmasse beginnt dann, sich nach der Steuerbordseite des Tanks 12 zu bewegen, geht wiederum durch die Rohre 26 hindurch, welche beträchtliche Energiemengen verteilen, jedoch die Geschwindigkeit der sich bewegenden Flüssigkeit nicht erheblich reduzieren, und die Flüssigkeitsmasse sammelt sich an der Steuerbordseite des Tanks 12 an. Die Ansammlung dieser Flüssigkeitsmasse steigt wieder nach oben senkrecht durch die Rohre 24, 22 hindurch, und ein beträchtlicher Teil der kinetischen Energie wird dadurch verteilt bzw. umgewandelt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Steuerbordseite des Schiffes 10 durch ihre unterste Stellung gegangen und kehrt in die waagerechte Lage zurück und beginnt, sich nach oben zu bewegen, und ihrer Bewegung nach oben wird durch die große Flüssigkeitsmasse an der rechten Seite des Tanks 12 entgegengewirkt.

Es ist daher ersichtlich, daß dem Schiff entgegen seiner Rollbewegung Stabilisierungskräfte erteilt werden. Die Energie, die dem Schiff durch äußere Kräfte erteilt wird, wird verteilt und durch die die kinetische Energie dämpfenden Mittel ausreichend gesteuert, welche in diesem Fall die senkrechten Rohre 26 und die waagerecht angeordneten Rohre 22 und 24 enthalten. Daher wird die Rollbewegung des Schiffes mit der natürlichen Periode des passiven Stabilisators ausgeglichen.

In F i g. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, welche einen Flüssigkeitstank 12 wiedergibt, in dem wiederum eine Flüssigkeitsmasse enthalten ist. Zwei versetzte Reihen dreier waagerecht angeordneter Rohre 28 sind in den Seiten des Tanks 12 angeordnet, und diese Rohre 28 haben einen kleinen Durchmesser und sind unterhalb des statischen Flüssigkeitsspiegels angeordnet. Obgleich die Rohre 28 gegebenenfalls in zwei versetzten Reihen angeordnet sind, kann ihre Anordnung gleichmäßig sein. Das Arbeiten der in F i g. 4 und 5 dargestellten Anlage ist im wesentlichen gleich der in F i g. 2 und 3 dargestellten.

Bei der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform ist ein länglicher Tank 12 wiedergegeben, der zwei Reihen senkrecht angeordneter und versetzter Rohre 30 hat, die seitlich quer über seiner Mitte angeordnet sind. Gegebenenfalls können mehr als zwei Reihen Rohre 30 innerhalb des Tanks 12 angeordnet werden; dies hängt von den vorher festgelegten Rolleigenschaften des Schiffes ab.

Zwei waagerecht angeordnete Rohre 32 und 34 sind in den Seiten quer zum Tank 12 angeordnet Die waagerechten Rohre 32 und 34 dienen zum Tragen einer Mehrzahl waagerechter Rohre 36 und 38, deren eines Ende jeweils an den Rohren 32 bzw. 34 und deren andere Enden jeweils an den Stirnplatten des Tanks 12 befestigt sind. Daher bilden die Rohranordnungen 32, 36 und 34, 38 ein Paar Leiterformen an jedem Ende des Stabilisatortanks 12. Die Leiter liegt, wie dargestellt, in einer waagerechten Ebene. Jedoch kann die Ebene der Leiter sich in einem Winkel oberhalb oder unterhalb der Waagerechten befinden, solange sie die erforderliche Dämpfung der kinetischen Energie in der sich senkrecht bewegenden Flüssigkeit schafft. Der Spiegel der Flüssigkeitsmasse in dem Tank 12 liegt unmittelbar oberhalb der Höhe der Leiterausbildungen 32, 36 und 34, 38.

Die Arbeitsweise der in den F i g. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform ist im wesentlichen gleich der oben beschriebenen. Wenn die sich bewegende flüssige Masse an dem einen oder dem anderen Ende des Stabilisatortanks 12 ankommt, nimmt sie eine senkrechte Richtung an, und die waagerecht angeordneten Leiterausführungen 32, 36 und 34, 38 legen an die sich senkrecht hindurchbewegende Flüssigkeit einen Widerstand an.

Die Rohre kleiner Durchmesser gemäß der vorstehenden Beschreibung sind lediglich als Beispiele genannt, und eine Mehrzahl Stangen, Rohre mit geradlinigem Querschnitt oder langgestreckte Körper gleichbleibenden, profilierten Querschnitts können verwendet werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Passiver Tankstabilisator für Schiffe mit einem länglichen Tank, der eine ihn teilweise ausfüllende Flüssigkeitsmasse und Dämpfungseinrichtungen zur Dämpfung der Flüssigkeitsbewegung enthält, gekennzeichnet durch an jedem Ende des Tanks angeordnete Dämpfungsteile (22, 24 bzw. 28 bzw. 32, 36), die aus einer Mehrzahl von langgestreckten Körpern gleichbleibenden Querschnitts bestehen, die waagerecht und im Abstand voneinander und parallel und/oder quer zur Längsachse des Tanks angeordnet sind.

2. Passiver Tankstabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Körper (24,22), bezogen auf die senkrechte Längsebene des Tanks, in einer V-förmigen Figurierung angeordnet sind.

3. Passiver Tankstabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Körper (36) eine Leiter bilden, die unterhalb und parallel zu der Ebene angeordnet ist, welche durch die statische Oberfläche der Flüssigkeitsmasse bestimmt ist.

4. Passiver Tankstabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Körper (22,24 bzw. 28 bzw. 32,36) gleichbleibenden Querschnitts aus Rohren oder Stangen bestehen.

5. Passiver Tankstabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich im Bereich der Tankmitte ein Wehr aus vertikal im Abstand voneinander stehenden, langgestreckten Körpern (26 bzw. 30) gleichbleibenden Querschnitts angeordnet ist, wobei jeder Körper (26 bzw. 30) eine Querschnittsfläche hat, die kleiner als der dazwischenliegende Raum ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 962 343.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 560/40 6. 68 © Bundesdruckerei Berlin