DD152761A1 - ARRANGEMENT FOR SELF-TEST CONTROL OF THE SWIMMING POSITION, THE WATER EXTRACTION AND THE STABILITY OF A SHIP - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Erhoehung der Fahrtsicherheit des Schiffes. Das soll dadurch erreicht werden,dass waehrend der Fahrt die Schwimmlage und die Stabilitaet des Schiffes selbsttaetig ueberprueft werden. Weiterhin soll die Ladung rationell an Bord gestaut werden. Die tatsaechlichen Werte der Schwimmlage, der Wassverdraengung und der Schiffsstabilitaet werden mittels eines Tiefgangsgebers und zweier Schraegwinkellagengeber ermittelt und einer Rechnereinheit zugefuehrt. Die metazentrische Hoehe wird waehrend der Kraengung berechnet. Ueber eine Steuereinheit wird die Kraengung automatisch durchgefuehrt. Die so gewonnenen realen Werte des Tiefgangs vorn, hinten und mittschiffs, der statischen Kraengung des Trimms, der Wasserverdraengung und der metazentrischen Hoehe werden ermittelt und mit vorgegebenen Kontrollwerten verglichen.The invention relates to the field of increasing the safety of the ship. This is to be achieved by automatically checking the position of the vessel during swimming and the stability of the ship. Furthermore, the cargo should be stowed rationally on board. The actual values of the buoyancy, the Wassverdraengung and the vessel stability are determined by means of a draft timer and two Schraegwinkellagengeber and fed to a computer unit. The metacentric height is calculated during the impact. Via a control unit, the impact is automatically performed. The real values of the draft in the front, the back and the midships, the static impact of the trim, the water dilation and the metacentric height are determined and compared with given control values.

Description

Anordnung zur selbsttätigen Kontrolle der Schwimmlage, der Wasserverdrängung und der Stabilität eines SchiffesArrangement for the automatic control of the floating position, the displacement of water and the stability of a ship

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Gebiet des Schiffbaus und stellt eine praktische Realisierung des mit dem Urheberschein 451569 der UdSSR beschriebenen Verfahrens dar_e The invention relates to a field of shipbuilding and represents a practical realization of the method described with the copyright 451569 of the USSR _e

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Zur Bestimmung der Schwimmlage des Schiffes werden die Tiefgangsmarken benutzt, während die Schiffsstabilität über die Krängung ermittelt wird. Die Messungen werden in Glattwasser durchgeführt. N-ach dem bekannten Tiefgang des Schiffes und einer Linienrißkurve, die man Lastenmaßstab nennt, werden Raumverdrängung und reale Belastung des Schiffes bestimmt« Während der Krängung bei der bekannten Wasserverdrängung wird die metazentrische Anfangshöhe bestimmt, die ein Maß für die Schiffsstabilität darstellt. Nachher werden beim Schiffsbetrieb die Masse und die Koordinate der aufgenommenen und der verbrauchten Last eingetragen. Mit diesen Größen und' in Verbindung mit besonderen Rechenanlagen ist es dann möglich, den Tiefgang, die Krängung, die Trimmlage, die Wasserverdrängung und die metazentrische Anfangshöhe des Schiffes zu berechnen.To determine the floating position of the ship, the draft markers are used, while the ship's stability is determined by the heeling. The measurements are carried out in plain water. After the known draft of the ship and a line crack curve, which is called load scale, space displacement and real load of the ship are determined. "During the heeling in the known water displacement, the metacentric initial height is determined, which represents a measure of the ship's stability. Afterwards the mass and the coordinate of the absorbed and the consumed load are entered during ship operation. With these sizes and 'in conjunction with special computing systems, it is then possible to calculate the draft, the heeling, the trim position, the water displacement and the metazentrische initial height of the ship.

Dieses Verfahren wird beim Ladeumschlag angewendet. Der Mangel des Verfahrens besteht darin, daß die Genauigkeit der Ergebnisse nicht voll ausreichend ist» Das hat seine Ursache darin, daß die zur Berechnung benötigten Daten nicht vollständig und mit genügender Genauigkeit zur Verfügung stehen»This procedure is used during cargo handling. The defect of the method is that the accuracy of the results is not fully sufficient. "This is because the data required for the calculation is not complete and available with sufficient accuracy."

So sind das reale Gewicht und die Lastkoordinaten nicht immer bekannt· Besonders schwierig sind diese Daten zu bestimmen bei der Beförderung von Massengut und Containern. Dabei wird das Gewicht nach dem Kennwert berücksichtigte Das bekannte Verfahren ist nicht geeignet, Veränderungen der Belastung und der Schiffsstabilität zu erfassen, die hervorgerufen wurden bei- · spielsweise durch Wassereinbruch in den Laderäumen, durch Vereisung, Lastverlust oder Durchweichung und anderer nicht verhersehbarer Umstände. Da es nicht möglich ist, während der Fahrt auftretende langsame Veränderungen der Stabilität zu erfassen und somit die Unterschreitung der zulässigen Stabilitätsgrenze rechtzeitig zu erkennen, ist dieses eine der Ursachen für Schiffsunglücke wegen Stabilitätsverlust.Thus, the real weight and the load coordinates are not always known. This data is particularly difficult to determine when transporting bulk goods and containers. In this case, the weight is taken into account according to the characteristic value. The known method is not suitable for detecting changes in load and ship stability which have been caused, for example, by water in the hold, icing, load loss or softening and other unforeseeable circumstances. Since it is not possible to detect slow changes in stability occurring during the journey, and thus to detect the drop below the permissible stability limit in time, this is one of the causes of shipwreck due to loss of stability.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zu entwickeln, die die Notwendigkeit der manuellen Einführung der Information ausschließt und mit Hilfe eines Gerätesystems eine direkte Kontrolle der realen Belastung unter Betriebsbedingungen bei der Pahrt im Glattwasser und im Seegang gewährleisteteThe object of the invention is to develop a device that eliminates the need for manual introduction of information and, with the aid of a device system, ensures direct control of the real load under smooth-water and sea-access conditions

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

- Die technische Aufgabe- The technical task

Zur Erfüllung der Zielstellung wird auf einem mit einem Krängungsmaßstab ausgerüsteten Schiff eine Anordnung eingebaut, die ein automatisches System zur Kontrolle der Schwimmlage, der Wasserverdrängung und der Stabilität darstellt und der Durchführung des "Verfahrens zur Bestimmung der Stabilität eines Schiffes während der Fahrt" nach Urheberschein der UdSSR Nr. 451569 dient.In order to meet the objective, a ship equipped with a heel scale shall be fitted with an assembly constituting an automatic system for controlling the position of the water, displacement and stability and carrying out the "procedure for determining the stability of a ship while in motion" USSR No. 451569 is used.

- Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Zur Anordnung gehören als empfindliche Elemente Tiefgangsgeber und Winkeineigungsgeber, eine Rechen-, Anzeige- und Steuereinheit, die Elemente zur Krängungssteuerung im Automatikbetrieb enthält« Um die nötige Information zu bekommen, genügen drei Geber:The arrangement includes as sensitive elements depth gauge and Winkeineigungsgeber, a computing, display and control unit that contains elements for Heel control in automatic mode «To get the necessary information, three donors are sufficient:

zwei Tiefgangs.geber und ein Krängungswinkelgeber oder ein Tiefgangsgeber und zwei Winkeineigungsgeber, und zwar für die Krängung und für den Trimm.two depth gauges and one heel angle encoder or one depth giver and two angle reducers for heeling and trim.

Die Winkeineigungsgeber sollen in der Mittschiffsebene eingebaut werden, und zwar so nahe wie möglich am Schwerpunkt des Schiffes, um die Einwirkung der Trägheitskräfte zu verhindern«» Die Tiefgangsgeber sollen in der Mittschiffsebene im Bereich des ebenen Kiels vorne und hinten eingebaut werden, wo der Druckgradient am kleinsten isto Von Vorteil ist es dabei, den genauen Einbauort auf ..Grund von Modellversuchen in der Schlepprinne oder des Prototyps festzulegen»The pitch markers shall be installed in the midship level, as close as possible to the center of gravity of the ship to prevent the action of inertial forces. "" The depth gauges shall be installed in the midships plane in the area of the flat keel at the front and rear, where the pressure gradient at The smallest isto It is advantageous to specify the exact installation location on the basis of model tests in the towing laneway or the prototype »

Da die Anordnung nicht nur im Glattwasser, sondern auch im Seegang arbeiten soll, müssen die Gebersignale, bevor sie in den Rechner gelangen, gemittelt werden«.Since the arrangement should work not only in smooth water, but also in the sea state, the encoder signals must be averaged before they reach the computer ".

In dem Rechner werden mit Hilfe der geometrischen Verhältnisse die Schwimmlage aus den Werten Tiefgang vorn und hinten, mittlerer Tiefgang mittschiffs, statische Krängung und Trimm berechnet <> Die Ergebnisse werden auf die Anzeigeeinheit übertragen»In the calculator the float position is calculated from the values Draft fore and aft, mid-draft midships, static heeling and trim using the geometric conditions <> The results are transferred to the display unit »

Gleichzeitig wird ein Signal, das dem mittleren Tiefgang proportional ist, auf den Funktionsumformer des Rechners übertragen«, Dort wird der "Lastenmaßstab des Schiffes", d. h. die Abhängigkeit der Wasserverdrängung vom Tiefgang D = f(T) realisiert und die Wasserverdrängung D bestimmt und zum Anzeigegerät geführte Der gefundene Wert der tatsächlichen Wasserverdrängung wird für die nachfolgende Berechnung der metazentrischen Höhe, die die Stabilität kennzeichnet, verwendeteAt the same time, a signal proportional to the mean draft is transmitted to the computer's function converter. H. realized the dependence of the water displacement on the draft D = f (T) and determined the water displacement D and guided to the display device The found value of the actual water displacement is used for the subsequent calculation of the metacentric height, which marks the stability

Zur Bestimmung der Stabilität nach den o<> a. Verfahren ist eine Bordkrängungseinrichtung notwendig, die eine Krängungsmomentveränderung auf eine, konstante vorgegebene Größe gewährleistete Die metazentrische Anfangshöhe wird periodisch nach der Ausführung jedes Krängungszyklusses bestimmt» Mit Hilfe der Recheneinheit wird die absolute Winkeldifferenz der statischen KrängungTo determine the stability after the o <> a. Method is a Bordkrängungseinrichtung necessary, which ensures a heeling moment change to a, constant predetermined size The metacentric initial height is determined periodically after the execution of each Heängungszyklusses »With the help of the arithmetic unit, the absolute angular difference of the static Heeling

bestimmt und bei der Anwendung der bekannten Werte des Krängungsmomentes M und der Wasserverdrängung D die Formel der ine ta zentrischen Höhedetermines and, in the application of the known values of the heeling moment M and the water displacement D, the formula of the ine ta centric height

h ^{M hm}

• Ο ~ D Δ θ• Ο ~ D Δ θ

angewandte Der erhaltene Wert der metazentrischen Höhe h₀ wird der Anzeigeeinheit zugeführt» In der Recheneinheit wird dieser Wert dem minimal zulässigen Wert der metazentrischen Höhe zugeordnet, der sich aus den Stabilitätsbedingungen ergibt. Bei Unterschreiten der zulässigen unteren Stabilitätsgrenze erscheint auf der Anzeigeeinheit ein Gefahrensignale Ebenso können auch weitere zu berechnende Größen überwacht werden₀ Die Anordnung ist sowohl in analoger, digitaler als auch in analog-digitaler Ausführungsform zu verwirklichen.The obtained value of the metacentric height h ₀ is fed to the display unit. In the arithmetic unit, this value is assigned to the minimum permissible value of the metacentric height which results from the stability conditions. When falling below the allowable lower limit of stability is a danger signals appear on the display unit also can also other sizes to be calculated are monitored ₀ The arrangement is to realize both analog, digital and in analog-digital embodiment.

An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1: ein Blockschaltbild in Analogtechnik und Fig. 2: eine Prinzipanordnung der Stellorte. Das Krängungsmoment wird durch die Krängungstanks erzeugt· In Fig. 2 sind die prinzipiellen Stellorte der Systemelemente auf dem Schiff dargestellt. Ihre Auswahl erfolgt unter Berücksichtigung des Druckkurvenverlaufes auf den ebenen Kiel in der Mittschiffsebene bei der optimalen Schiffsgeschwindigkeit. Die Anordnung besteht aus einem Bug- und einem Heektiefgangsgeber 1 und 2, einem Krängungswinkelgeber 5, einem Meßumformer 4, einer analogen Recheneinheit 5, einer Eingabeeinheit der geometrischen Schiffsdaten 6, einer Eingabeeinheit für die Größe des Krängungsmomentes 7» einer Steuereinheit 8, dem Flutungsgeber der Krängungstanks 9, dem Geber zum Lenzen der Krängungstanks 10, einer automatischen Flutungs- und Lenzsteuereinheit der Krängungstanks 11 sowie einer Anzeige- und Kontrolleinrichtung für die gesuchten Größen 12«In one embodiment, the invention will be explained in more detail. In the accompanying drawings: FIG. 1 shows a block diagram in analog technology and FIG. 2 shows a principle arrangement of the actuating locations. The heeling moment is generated by the heeling tanks. FIG. 2 shows the basic setting locations of the system elements on the ship. Your choice is made taking into account the pressure curve course on the level keel in the midships plane at the optimal ship speed. The arrangement consists of a bow and a Heilliefgangsgeber 1 and 2, a heel angle sensor 5, a transmitter 4, an analog processing unit 5, an input unit of the geometric ship data 6, an input unit for the magnitude of the heeling moment 7 »a control unit 8, the flooding sensor of Heel tanks 9, the sender for lenzening the heel tanks 10, an automatic flooding and bilge control unit of the heel tanks 11 and a display and control device for the desired sizes 12 «

- 5 - - 5 -

Nachstehend soll anhand des Ausführungsbeispiels die Arbeitsweise der Anordnung beschrieben werden.Hereinafter, the operation of the arrangement will be described with reference to the embodiment.

Die Signale der Geb'er 1 und 2.für den Bug- und Hecktiefgang sowie der Krängungswinkelgeber 5 werden über die ihnen zugeordneten'Meßumformer 4 nach der dort erfolgten Normierung in die analoge Recheneinheit 5 eingegeben. Über die Geber der geometrischen Schiffsdaten 6 und der Krängungsmomentgröße 7 werden die Daten der Schiffslänge, der. Relativlage der Tiefgangsgeber 1 und 2 und die Größe des Krängungsmomentes, welches mittels der Krängungstanks erzeugt wird, in den Rechner eingegeben.The signals from the transmitters 1 and 2 for the bow and stern draft as well as the heel angle encoder 5 are input to the analogue computing unit 5 via the measuring transducers 4 assigned to them after the standardization carried out there. About the encoder of the geometric ship data 6 and the Heeling momentum 7, the data of the ship's length, the. Relative position of the draft timer 1 and 2 and the size of the heeling moment, which is generated by means of the heeling tank, entered into the computer.

Die Steuereinheit 8 der Anordnung erzeugt die Steuersignale •für die Krängungs tanks, die Recheneinheit 5 urtci die Anzeige- und Kontrolleinrichtung 12. Nachdem die durch die Steuersignale ausgelösten Vorgänge vollzogen wurden, werden die Meßgrößen in die Zahlentafel eingegeben· Zum Unterschied gegenüber den anderen Signalen wird das Signal zur Berechnung der meta zentrischen Anfangshöhe und Übertragung deren Größe auf die Anzeige- und Kontrolleinrichtung 12 nur nach einem Krängungszyklus eingegeben· Überschreiten die Meßwerte die vorgegebenen Grenzen, so werden über die Anzeige- und Kontrolleinrichtung optische und akustische Warnsignale ausgelöst·The control unit 8 of the arrangement generates the control signals for the heel tanks, the arithmetic unit 5 and the display and control device 12. After the processes triggered by the control signals have been completed, the measured variables are entered into the numerical table as a difference from the other signals the signal for calculating the meta-centric initial height and transferring its size to the display and control device 12 is entered only after a heeling cycle. If the measured values exceed the predetermined limits, optical and acoustic warning signals are triggered via the display and control device.

Der Einbau der Tiefgangsgeber 1 und 2 erfolgt am Schiff vorn und achtern, und zwar an jenen Stellen, wo die Druckkurven bei der Dienstgeschwindigkeit des Schiffes durch Null hindurchgehen. Der Krängungswinkelgeber 5 wird unweit von dem Schwerpunkt eingebaute Die Meßumformer 4 können in unmittelbarer Nähe der Geber angeordnet sein oder mit einer Recheneinheit verbunden werden. Die Steuereinheit 8, die Recheneinheit 5 sowie die Anzeige- und Kontrolleinrichtung 12 befinden sich auf der Brücke. Die Geber zum Lenzen und Fluten der Krängungstanks werden vorteilhaft auch dort angeordnet.The depth gauges 1 and 2 are installed at the ship fore and aft at those points where the pressure curves at the ship's service speed go through zero. The heel angle sensor 5 is installed not far from the center of gravity The transducers 4 can be arranged in the immediate vicinity of the encoder or connected to a computing unit. The control unit 8, the arithmetic unit 5 and the display and control device 12 are located on the bridge. The donors to Lenzen and flood the heel tanks are advantageously arranged there.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird eine fortlaufende Überwachung der realen Belastung und der Stabilität des Schiffes ermöglicht. Der Einbau der Anordnung an Bord einesWith the arrangement according to the invention, a continuous monitoring of the real load and the stability of the ship is made possible. The installation of the arrangement on board a

Schiffes zum Zwecke der Kontrolle der Schwimmlage, der Wasser« Verdrängung und der Stabilität gestattet, bei Lastumschlag und während der Fahrt unter jeden Wetterbedingungen die reale Belastung und die metazentrische Höhe zu bestimmen. Dadurch wird eine rationelle Ladungsverteilung erreicht und de Schiffssicherheit erhöhteVessel for the purpose of controlling the position of the water, the displacement of water and its stability, it is possible to determine the real load and the metacentric height during load transfer and while driving under any weather conditions. Thus, a rational distribution of charge is reached and de ship security increased

Claims (1)

Patentansprücheclaims β Anordnung zur selbsttätigen Kontrolle der Schwimmlage, der Wasserverdrängung und der Stabilität eines Schiffes zur Durchführung des Verfahrens nach dem Urheberschein der UdSSR lire 451569, welches mittels Gebern, Krängungsmitteln, einer Rechenanzeigeeinheit und automatischen Steuerelementen arbeitet, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erhöhung der Schiffsbetriebssicherheit und zur Gewährleistung einer rationellen'Ladungsverteilung auf dem mit einer Krängungsaniage ausgerüsteten Schiff Geber (1, 2 und 3) eingebaut sind, deren Signale nach der Mittelung dem Rechner (5) angepaßt und in die Werte des Tiefganges vorn und hinten, des mittleren Tiefganges, der Wasserverdrängung und der meta zentrischen Höhe des Schiffes umgewandelt, automatisch den Zuständen zugeordnet sind und·, falls erforderlich, in der Anzeigeeinheit (12) anstehen» Arrangement for the automatic control of the floating position, the displacement of water and the stability of a ship for carrying out the procedure according to the USSR lire 451569, which operates by means of encoders, ailerons, a ruler and automatic controls, characterized in that to increase the safety of the vessel and Ensuring a rational distribution of charge on the vessel equipped with a heeling system (1, 2 and 3), whose signals after averaging are adapted to the computer (5) and in the values of the draft front and rear, the middle draft, the water displacement and the meta-centric height of the ship are converted, automatically assigned to the states and, if necessary, in the display unit (12) pending » β Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , daß zur, Erlangung einer Aussage über die v/irkliche Schwimmlage in der Mittschiffsebene drei empfindliche Geber - ein Krängungswinkelgeber (5) und zwei Tiefgangsgeber (1 und 2) in der Mittschiffsebene im Bereich des minimalen Druckgradienten eingebaut sindaβ Arrangement according to claim 1, characterized in that, for obtaining a statement about the v / irkliche swimming position in the midships plane three sensitive donors - a heel angle sensor (5) and two depth givers (1 and 2) are installed in the midship level in the region of the minimum pressure gradient 5. Anordnung nach Anspruch 1 und 2 dadurch g e k e η η •z.eichnet, daß zur Bestimmung der v/irklichen Wasserverdrängung des Schiffes in dem Rechner (5) ein den Lasten-. maßstab realisierender Punktionsgeber angeordnet ist.5. Arrangement according to claim 1 and 2 characterized g e k e η η • z.eichnet that for determining the v / irklichen water displacement of the ship in the computer (5) a the loads. scale realizing puncture is arranged. Hierzu 1 Ssits Z©?ßhnunö8fl .To this 1 ssits Z ©? Sshnunö8fl.