Способ и устройство для конструкции, подверженной качке

Изобретение относится к области судостроения, в частности к средствам для умерения качки. Предложено демпфирующее устройство для конструкции, выполненной с возможностью раскачивания с первого борта на второй (противоположный) борт, содержащее по меньшей мере одну промежуточную камеру (17), расположенную между первым и вторым бортами, первый и второй боковые резервуары (15а, 15b), сообщающиеся с промежуточной камерой (камерами) для обеспечения впуска и выпуска жидкости, каждый из которых содержит стенку (19), ограничивающую их снаружи, и которые расположены по направлению к двум концам промежуточной камеры, причем каждый боковой резервуар содержит верхнюю секцию, расположенную с возможностью приема жидкости, поступающей из промежуточной камеры, по существу, в ее продольном направлении (17а), и нижнюю секцию, которая сообщается с верхней секцией, причем каждая из верхней и нижней секций сообщается с промежуточной камерой (камерами) для впуска и выпуска жидкости, и каждый канал сообщения между верхней секцией соответствующего бокового резервуара и промежуточной камерой расположен так, что обеспечена возможность входа жидкости, направляемой промежуточной камерой, в указанный боковой резервуар, по существу, в тангенциальном направлении. Предложен также способ демпфирования указанной конструкции. Технический результат заключается в оптимизации процесса ограничения раскачивания конструкции (судна), использовании рабочей жидкости, компенсирующей влияние волн и морской зыби на судно, для генерации электрической энергии. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

[0001] Изобретение относится к устройству, воздействующему на конструкцию, выполненную с возможностью выдерживать по меньшей мере одно движение раскачивания с первого борта на второй борт.

[0002] В данной области и на плавучей конструкции – такой, как надводное судно – возникают проблемы демпфирования, связанные с движением судна и/или с выработкой энергии, если имеются турбины. По существу, циркуляция жидкости, предназначенная для влияния на движение конструкции, очень часто неэффективна при ее действии со сбоем во времени, или во время, отличающееся от времени волнений на море.

[0003] Предложенный далее подход характеризуется следующим:

- разделение совокупного объема на частичные объемы,

- надлежащее расположение этих частичных объемов относительно друг друга и

- обеспечение возможности размещения во время любого движения с одного борта на другой практически всей жидкости, имеющейся на борту, расположенном ниже других.

[0004] В частности, в этом контексте предложено, что устройство содержит:

- по меньшей мере одну промежуточную камеру, расположенную между первым и вторым бортами,

- первый боковой резервуар и второй боковой резервуар, сообщающиеся с промежуточной камерой (камерами) для обеспечения впуска и выпуска жидкости, каждый из которых содержит стенку (ограничивающую их снаружи, и которые расположены по направлению к двум концам промежуточной камеры, соответственно к первому и второму бортам), причем каждый боковой резервуар содержит:

- верхнюю секцию, расположенную с возможностью приёма жидкости, поступающей из промежуточной камеры в ее продольном направлении, и

- нижнюю (то есть, расположенную ниже) секцию, которая сообщается с верхней секцией, причем каждая из верхней и нижней секций сообщается с промежуточной камерой (камерами) для впуска и выпуска жидкости.

[0005] При этом имеет место следующее:

- циркуляция жидкости сверху вниз в боковых резервуарах и

- наличие сбоку емкости, в которую поступает жидкость в продолжение продольного направления промежуточной камеры, что позволяет избежать искривления или существенного изменения в направлении подачи текучей среды указанного бокового резервуара.

[0006] Использование описанным ниже образом промежуточной камеры, заполненной (частично) жидкостью на свободной поверхности, позволяет применить технологию демпфирования бортовой качки «FLUME» в виде ее составляющих G-SIRE или I-SIRE.

[0007] Боковые резервуары могут быть оснащены турбинами.

[0008] В отношении циркуляции жидкости дополнительно рекомендуется также создавать завихрение или вертикальный турбулентный поток в боковых резервуарах во время прохождения жидкости между верхней и нижней секциями. С этой целью рекомендуется, чтобы:

- каждый канал сообщения между верхней секцией соответствующего бокового резервуара и промежуточной камерой располагался так, чтобы жидкость, направляемая промежуточной камерой к одному из указанных резервуаров, поступала в указанный резервуар по существу в тангенциальном направлении, и/или чтобы

- каждая стенка, ограничивающая снаружи соответствующий боковой резервуар, в случае горизонтального расположения устройства была закручена по существу в спираль вокруг вертикальной оси по меньшей мере в направлении входа. Предпочтительно также каналы сообщения между нижними секциями боковых резервуаров и промежуточной камерой оснащены невозвратными клапанами.

[0009] Оснащение этих каналов сообщения указанными клапанами может иметь большой смысл - тем более что промежуточная камера не будет содержать разделительную перегородку, и при этом все сообщения между верхней и нижней секциями боковых резервуаров и указанной камерой будут происходить в данной камере, что усилит возможные помехи потоку взаимодействующих масс жидкости при их перемещении в двух противоположных направлениях.

[0010] Однако с целью обеспечить благоприятные условия для подачи жидкости, в которых она в минимально возможной степени подвержена воздействию колебательных движений, нарушаемых помехами от ветра или волнениями на море, предложено предусмотреть (по меньшей мере) одну вертикальную разделительную перегородку в промежуточной камере, которая разделяется при этом на первый и второй каналы циркуляции указанной жидкости между боковыми резервуарами, причем каждый боковый резервуар сообщается с двумя каналами

- для впуска указанной жидкости в резервуар по первому проходу через стенку резервуара в его верхней секции и

- для выпуска указанной жидкости из резервуара по второму проходу через стенку резервуара в его нижней секции.

[0011] Еще одним предположительно значимым аспектом является оптимизированная подача жидкости в (каждый) боковой резервуар, в который поступает поток жидкости, возникающий в результате раскачивания в одном направлении (например, крена с первого борта на второй), в том числе при наличии в боковых резервуарах турбин для выработки энергии.

[0012] С этой целью рекомендуется, чтобы верхняя и нижняя секция каждого бокового резервуара сообщались между собой через горловину.

[0013] Проходное сечение для данной горловины определяют, исходя из объема соответствующего бокового резервуара, из фактического объема циркулирующей жидкости, из расчетных средних условий чередующегося движения раскачивания, предположительно позволяющих обеспечить хорошую эффективность.

[0014] Однако для более точного регулирования потока жидкости из верхней секции каждого бокового резервуара рекомендуется изменять проходное сечение горловины, предпочтительно в зависимости от эффективности установки.

[0015] Эту цель можно простым и надежным способом достичь при использовании деформируемой или регулируемой диафрагмы (например, при управлении переменным проходным сечением с помощью регулируемого механизма открывания/закрывания).

[0016] Для ограничения потери давления и турбулентности, пагубно влияющей на циркуляцию/быстрый слив жидкости, рекомендуется добавлять дополнительный контур газообразной текучей среды, соединяющий между собой первый и второй боковых резервуара без сообщения с газообразной текучей средой, расположенной над свободной поверхностью промежуточной камеры.

[0017] Передача газа, осуществляемая во время раскачивания, вызывает избыточное давление, действующее на жидкость, самостоятельно стекающую на стороне возвышающегося борта, независимо от наличия клапана.

[0018] В дополнение к вышеизложенному рассмотрена также установка устройства на конструкции. Его габариты, как и его расположение по отношению к палубе (палубам), может создавать помехи на конструкции с учетом ее функционального назначения (торговое судно, траулер, подверженная качкам платформа и др.).

[0019] Соответственно, предлагается следующее – при условии, что устройство считается расположенным горизонтально:

- либо промежуточная камера и боковые резервуары содержат основания, расположенные по существу на одном и том же уровне при нахождении устройства в горизонтальном положении,

- либо, если допускает пространство:

- промежуточная камера содержит основание, расположенное на первом уровне,

- каждый из боковых резервуаров содержит основание, расположенное на втором уровне, и

- первый уровень находится выше второго уровня так, что во время раскачивания обеспечено перемещение жидкости вверх из нижней секции указанного бокового резервуара к промежуточной камере.

[0020] И для получения возможности регулировки собственного периода колебаний резервуара с обеспечением искусственного увеличения резонансной длины волны свободной поверхности без возникновения дополнительного фазового сдвига можно оснастить промежуточную камеру боковыми вертикальными стенками, имеющими на внутренней поверхности выступы, контактирующие с жидкостью.

[0021] Следует отметить также возможный упомянутый выше интерес к оснащению устройства по меньшей мере первой турбиной и второй турбиной, расположенными в верхней секции первого и второго боковых резервуаров соответственно, причем каждая из турбин преимущественно является турбиной с вертикальной осью при нахождении конструкции в состоянии покоя. В рамках рассмотрения выработки электрической энергии здесь предложено также адекватное решение по потерям нагрузки (вызывающим проблемы с эффективностью работы) и проблемам сооружения (в частности, компактности).

[0022] Предметом заявки наряду с представленным здесь устройством является также способ в отношении конструкции, выдерживающей по меньшей мере одно движение раскачивания с одного борта на другой, характеризующийся тем, что на борту конструкции по меньшей мере в одной удлиненной промежуточной камере, отцентрованной в продольном направлении, обеспечена циркуляция жидкости к любому из указанных бортов в первом и втором боковых резервуарах, заполняемых по впускным каналам, расположенным соответственно по существу с ориентацией в продольном направлении промежуточной камеры.

[0023] В дополнение к этому и предпочтительно:

- по направлению к каждому из концов промежуточной камеры в её продольном направлении расположена верхняя секция бокового резервуара, с которым промежуточная камера сообщается для подачи жидкости, и

- далее указанную жидкость сливают в направлении указанной промежуточной камеры через горловину, отделяющую указанную верхнюю секцию, заполненную жидкостью, от нижней секции указанного бокового резервуара.

[0024] Одновременно с этим желательно тесно связать между собой ограничение раскачивания судна и генерацию электрической энергии, однако это трудно реализуемо.

[0025] Несмотря на это, в рамках задачи изобретения предложено:

- чтобы на судне, положение которого необходимо стабилизировать, использовать рабочую жидкость, циркулирующую по пути с генерацией восстанавливающего крутящего момента для компенсации влияния волн и морской зыби на указанное судно;

- указанное выше устройство при этом содержит:

- по меньшей мере один генератор переменного тока, функционально связанный с турбинами, и

- электротехнические средства управления энергией, сгенерированной турбиной или генератором переменного тока, таким образом, чтобы способствовать стабилизации судна, по меньшей мере в отношении указанного раскачивания, по отношению к энергии, сгенерированной генератором переменного тока или турбиной.

[0026] Иными словами, тем самым рекомендуется следующее:

- во время воздействия на судно волн или морской зыби, вызывающих бортовую качку, обеспечить на указанном судне циркуляцию жидкости, генерирующей восстанавливающий крутящий момент, сглаживающий воздействие волн или морской зыби, и

- для генерации электроэнергии оснащать судно по меньшей мере одной турбиной, расположенной вдоль пути циркуляции жидкости и соединенной по меньшей мере с одним генератором переменного тока,

- в части специфики, касающейся потенциальной энергии, имеющейся на данный момент, контролировать или регулировать электротехническими средствами механическую энергию, сгенерированную турбиной, или электрическую энергию, сгенерированную генератором переменного тока.

[0027] Поэтому предварительно без принятия мер по ограничению расхода или количества имеющейся рабочей жидкости – соответственно по существу при постоянном расходе, или имеющемся количестве жидкости – обеспечивается возможность способствовать стабилизации судна ожидаемым образом или, напротив, возможность формировать соответствующий отклик по устранению раскачивания с помощью изменяющегося по времени количества воды, например, из резервуара для потребляемой жидкости.

[0028] Изобретение касается также конструкции:

- в которой требуется демпфирование колебательного движения, или движения раскачивания относительно горизонтальной оси, причем данная конструкция оснащена демпфирующим устройством, точнее, устройством генерации энергии, представленным выше во всех или в части его характеристик, или

- в которой реализован описанный выше способ.

[0029] Другие преимущества и характеристики изобретения станут очевидными после прочтения описания, выполненного в виде безусловно не подразумевающего ограничений примера в сочетании с сопроводительными фигурами, на которых:

фигура 1 представляет собой частичный перспективный вид с местным разрезом части кормы судна, предположительно оснащенной устройством демпфирования – точнее, генерации энергии;

фигура 2 представляет собой вид снизу в состоянии раскачивания одного из боковых резервуаров, изображенных на фиг. 1, - в данном случае с турбиной;

фигура 3 иллюстрирует приведенное выше общее решение в проекции сверху;

фигура 4 иллюстрирует решение с дополнительным боковым контуром газовой текучей среды;

фигура 5 (вид сбоку) и фигуры 6 и 7 (виды сверху) иллюстрируют другое дополнительное решение с осевой промежуточной стенкой (фиг. 8) или наклоненной под углом стенкой (фиг. 9) и

фигуры 8 и 9 демонстрируют в проекции сбоку варианты исполнения со смещенными основаниями и одним (фиг. 8) или несколькими (фиг. 9) резервуарами; и

фигуры 10 и 11 демонстрируют в проекции сверху наличие выступов на внутренней поверхности боковых стенок промежуточной камеры.

[0030] Итак, на фиг. 1 схематически представлена область из кормовой секции надводного судна 1 с устройством 3 для демпфирования перемещений данного судна относительно горизонтальной оси.

[0031] В примерах, проиллюстрированных фигурами 1–7, устройство 3 является также устройством генерации электрической энергии благодаря наличию первой и второй турбин 11а, 11b, расположенных по направлению к первому и второму бортам 7a, 7b (соответственно). Каждая турбина соединена с генератором переменного тока 13a, 13b, осуществляющим генерацию. Предпочтительно, турбины устанавливают по схеме постоянного вращения в одном и том же направлении.

[0032] Однако эти турбины (и соответственно генераторы переменного тока) могут не применяться.

[0033] Тем не менее, судно 1, выполненное с возможностью движения в прямом направлении (здесь в направлении 5), является примером конструкции выполненной с возможностью выдерживать по меньшей мере одно колебательное движение между противоположными бортами 7a, 7b, обычно под воздействием волн и/или морской зыби. Здесь судно 1 содержит корпус 9 и палубу 11. Допускается также другая согласованная конструкция (платформа, плавучий док и др.).

[0034] Устройство 3 содержит первый и второй боковые резервуары 15a, 15b, сообщающиеся с промежуточной камерой 17. Эти боковые резервуары расположены по направлению к двум концам указанной камеры, соответственно по направлению к первому и второму бортам 7a, 7b. Каждый из них содержит периферийную стенку 19, ограничивающую их снаружи.

[0035] Камера 17 частично заполнена жидкостью 18 и имеет свободную поверхность; жидкостью может являться вода, топливо – такое как бензин или дизельное топливо или жидкость более высокой плотности – для получения преимуществ от действия инерции. Промежуточная камера 17 вытянута направлении 17a, представленным на иллюстрациях практически в виде горизонтали применительно к конструкции, находящейся в состоянии покоя, между первой и второй турбинами. В данном случае боковые резервуары также предпочтительно имеют свободную поверхность.

[0036] В примере на фиг. 1 направление 1 проходит поперечно продольной оси перемещения, здесь направлению 5 рассмотренной конструкции, или судна.

[0037] Для повышения эффективности работы, обеспечения практичности сооружения и компактности каждый боковой резервуар содержит (в частности, см. фигуры 1, 5):

- верхнюю секцию 150a, 150b для приема жидкости, поступающей из камеры 17 через вход 23a или 23b, и

- нижнюю секцию 152a, 152b, которая сообщается по каналам 21a, 21b с верхней секцией и с камерой 17 для выпуска жидкости соответственно по каналам 25a, 25b.

[0038] Если используются турбины 11a, 11b, их следует устанавливать в относящейся к турбине верхней секции боковых резервуаров 15a, 15b (соответственно).

[0039] Соответствующие входы 23a, 23b для жидкости в верхней секции 150a, 150b (соответственно) расположены так, что в последнюю поступает жидкость 18 (см. уровень, конкретно обозначенный на фиг. 5 штрихпунктирной линией) по существу в продольном направлении 17а промежуточной камеры (стрелка 20). Таким образом, исключаются искривления и другие изменения направления для потоков жидкости, что ограничивает потери давления, точнее, напора. На практике рекомендуется, чтобы входные каналы 23a, 23b располагались, как показано на фиг. 1, по существу ориентированными в продольном направлении (по оси) 17а или на осевом удлинении относительно него.

[0040] Следовательно, можно для на дальнейшего ограничения потерь давления предусмотреть (как показано) такое расположение каждого канала сообщения между верхней секцией 150a или 150b соответствующего бокового резервуара и камерой 17, при котором выпущенная из камеры жидкость поступает в боковой резервуар по существу в тангенциальном направлении (в представленном примере по окружности) сверху вниз (стрелка 27, фигуры 3, 6).

[0041] Таким образом, при выпуске в нижнюю секцию соответствующего резервуара по проходу 21a или 21b и далее в камеру поток закручивается в вихрь вокруг вертикальной оси 110a или 110b с поступлением в турбину (если имеется) по существу в тангенциальном направлении в направлении вращения.

[0042] На различных фигурах (в частности, на фигурах 1, 2, 3) также ясно видно, что каждую стенку 19, ограничивающую боковой резервуар 15a, 15b снаружи, в еще более предпочтительном варианте исполнения, в частности, на входе резервуара закручивают в спираль вокруг соответствующего прохода 21a, 21b и как следствие, вокруг соответствующей вертикальной оси 110a, 110b. В горизонтальном направлении вход 23a, 23b в тангенциальном направлении в верхнюю секцию 150a, 150b при этом сужается, по меньшей мере на всем протяжении до участка стенки 19 в цилиндрической части круговой секции.

[0043] Отсюда можно понять интерес к тому, что в показанном варианте верхние каналы 23a, 23b сообщения смещены в боковом направлении к наружной части и тем самым приближены к указанной боковой стенке промежуточной камеры 17 так же, как 191а, который практически примыкает к верхнему отверстию, или каналу 23a сообщения (см. фиг. 6), в то время как нижние каналы 25a, 25b сообщения предпочтительно смещены в боковом направлении к внутренней части и тем самым приближены к оси 17а с целью приближения в боковом направлении к показанной здесь оси/центру расположения канала сообщения между верхней и нижней секциями, здесь 150b и 152b.

[0044] Поэтому заливка боковых резервуаров происходит сверху, преимущественно в тангенциальном направлении, в сочетании с выпуском через нижнюю часть, когда имеет место возврат в транзитную камеру 17. Благодаря наличию двух спиралей и соответственно двух входов 23a, 23b в тангенциальном направлении, встречно расположенных с одной стороны от оси 17а, как показано на фиг. 3, исключается создание момента, способного повлиять на направление раскачивания относительно горизонтальной оси колебаний конструкции.

[0045] В этой связи получают также преимущество от того, что первая и вторая турбины 11a, 11b (если имеются) имеют (при нахождении конструкции в состоянии покоя) вертикальную ось, совпадающую с указанной осью 110а или 110b.

[0046] На практике рекомендуется также, чтобы каждый из каналов 21a, 21b сообщения определял собой горловину между верхней и нижней секциями каждого бокового резервуара.

[0047] Конечно, каждая из горловин 21a, 21b может иметь заранее определяемое поперечное сечение, выполненное для средних условий эксплуатации. В любом случае можно предусмотреть наличие горловины 21а на фиг. 5. Поэтому можно определять любую горловину посредством мембраны или пластины, обладающей свойством эластичной деформации или управляемой с помощью механизма для мониторинга или адаптации перемещения текучей среды, выпущенной из соответствующей турбины, к этому участку. Таким образом, путем изменения проходного сечения соответствующей горловины можно регулировать поток жидкости из верхней секции каждого бокового резервуара 15a, 15b. Предусмотрена возможность использования кольцеобразного пакета, выполненного с возможностью надувания его газообразной текучей средой и сдувания, либо более или менее заполняемого под давлением газообразной текучей среды.

[0048] Хотя использование невозвратных клапанов 29a, 29b на участке сообщения между верхними секциями боковых резервуаров и промежуточной камерой 17 преимущественно не является обязательным, априорно полезно устанавливать их (см. элементы 31a, 31b) на участках 25a, 25b нижнего сообщения между нижними секциями боковых резервуаров промежуточной камерой. Понятно, что все невозвратные клапаны открываются в направлении основного потока жидкости (когда конструкция наклонена в одном направлении) и закрываются в противоположном направлении, чтобы исключить или ограничить обратный поток жидкости, если жидкость не полностью вытекла из данной зоны за указанное время. На практике предпочитают свободно наклоняемые заслонки.

[0049] В предшествующем изложении камера 17 представляет собой контейнер, не разделенный изнутри. Тем не менее, можно посчитать полезным для направленной передачи потоков жидкости предусмотреть в камере 17 продольную вертикальную перегородку 35. В этом случае перегородка 35 разделяет камеру на первый и второй каналы 37a, 37b для циркуляции жидкости между боковыми резервуарами, как показано на фигурах 6 и 7.

[0050] Предпочтительно, по существу под каждой горловиной 21a, 21b устанавливают диффузор, в данном случае изогнутый – 33b. Каждый диффузор содержит в указанной нижней секции 152a или 152b направляющую поток боковую стенку 330 (см. фиг. 2), при открывании которой осуществляется удаление жидкости через соответствующий канал 25b сообщения (см. фиг. 2).

[0051] На фиг. 4 представлен контур газообразной текучей среды, функционирующий следующим образом: объемы газообразной текучей среды (например, воздуха) в верхних секциях 150a, 150b боковых резервуаров выше уровня 42 рабочей жидкости в этих резервуарах сообщаются между собой по расположенной между ними трубе 43 вдоль камеры 17, от которой труба отделена перегородкой 44. Когда во время раскачивания один из боковых резервуаров опускается и заполняется рабочей жидкостью, подъем уровня жидкости в верхней секции 150a вызывает сжатие газообразной текучей среды, которая перемещается вверх и таким образом выходит через трубу (стрелка 40). Далее данная текучая среда поступает в другую верхнюю секцию 150b, где она способствует понижению уровня 42 в данной секции. Такое функционирование возможно во всех ранее рассмотренных режимах работы со свободной поверхностью.

[0052] Если имеются турбины 11a, 11b, управление воздействием их работы на колебательное движение конструкции 1 преимущественно обеспечивается путем отбора в режиме фазового сдвига большего или меньшего количества энергии через эти турбины посредством генераторов 13a, 13b и их системы регулирования, причем это не зависит от уровня текучей среды в промежуточной камере. Величина выходной нагрузки зависит при этом, например, от величины мощности, полученной от генератора (ов) переменного тока и/или от скорости вращения турбин.

[0053] Для облегчения управления колебательным движением судна, точнее его демпфированием, ограничивают выработку энергии турбинами и/или генератором (генераторами) переменного тока путем управления этими турбинами и/или генератором (генераторами) переменного тока. То есть, имеет смысл стремиться к ситуации, в которой в момент нарастания волны до ее максимальной амплитуды, например, на стороне правого борта судна, судно находится в горизонтальном положении (с нулевой амплитудой качки), и текучая среда 18 полностью находится на стороне правого борта (максимальная отрицательная амплитуда).

[0054] На входе в спиральные витки на фиг. 1 можно заметить наклонные площадки 39a, 39b, обеспечивающие подачу жидкости вверх до уровня верхних секций 150a, 150b.

[0055] Невозвратные клапаны 31a, 31b расположены здесь на уровне этих площадок.

[0056] Как показано на фигурах 1, 4, 5, камера 17 и боковые резервуары содержат основание 171, которое расположено по существу на одном и том же уровне при нахождении устройства в горизонтальном положении. Это обеспечивает экономию пространства.

[0057] На фиг. 8 представлено альтернативное решение, в котором при нахождении устройства в горизонтальном положении первый уровень, на котором находится основание 171a камеры 17, превышает второй уровень, на котором находится основание 171b боковых резервуаров, и при этом жидкость проходит вверх из нижней секции соответствующего бокового резервуара в камеру 17. Нижняя секция 152a, 152b боковых резервуаров может в этом случае представлять собой отдельный элемент, добавляемый к стабилизирующему блоку, образованному из камеры 17 и верхних секций 150a, 150b резервуаров. В частности, он может иметь форму, вычисленную для ограничения потерь давления, с расширением в направлении клапана нисходящего направления. Данный вариант реализации позволяет упростить конструкцию и повысить эффективность объема воды с получением по мере необходимости стабилизирующего эффекта и энергетического выигрыша.

[0058] На фиг. 9 показано, что устройство может содержать несколько наложенных друг на друга резервуаров, каждый из которых содержит камеру 17 и два связанных с ней боковых резервуара 15a, 15b.

[0059] Фигуры 10 и 11 иллюстрируют наличие выступов 175 на внутренней поверхности вертикальных боковых стенок 177 в камере 17. Эти выступы могут располагаться по всей высоте указанных стенок.

[0060] Они могут быть выполнены в виде профилированных валиков с симметричным сечением либо L-образных, T-образных или просто плоских элементов жесткости.

[0061] От этого ожидается эффект ускорения жидкости со снижением потерь давления. Это должно облегчить регулировку собственного периода колебаний резервуара путем искусственного увеличения длины резонансной волны свободной поверхности без создания дополнительного фазового сдвига. В результате должен снизиться демпфирующий момент в связи с уменьшением количества воды, циркулирующей в боковых резервуарах. В варианте с наличием турбин 11a, 11b может быть предусмотрена возможность управления воздействием устройства 1 на поведение судна с поворотом параллельно оси 17а и соответственно перпендикулярно продольной оси (5 на фиг. 1), предпочтительно в режиме фазового сдвига, путем отбора большего или меньшего количества энергии через турбины 11a, 11b посредством генераторов 13a, 13b переменного тока, показанных на фиг.1, и их системы регулировки, причем независимо от уровня текучей среды в промежуточной камере.

[0062] Влияние на колебание судна изменяется в зависимости от величины выходной нагрузки.

[0063] Для облегчения управления колебанием судна, точнее демпфированием, намеренно ограничивают выработку энергии турбинами и/или генератором (генераторами) переменного тока путем управления этими турбинами и/или генератором (генераторами) переменного тока. То есть, имеет смысл стремиться к ситуации, в которой в момент нарастания волны до ее максимальной амплитуды, например, на стороне правого борта судна, судно находится в горизонтальном положении (с нулевой амплитудой качки), и текучая среда 18 полностью находится на стороне правого борта – стороне 7а на фигурах (максимальная отрицательная амплитуда).

[0064] Как показано на фигурах, выходную механическую энергию турбины или выходную электрическую энергию генератора переменного тока регулируют в этом случае (по меньшей мере в основном) не путем регулирования потока рабочей жидкости и/или управления клапанами 29b, 31b, а с помощью электротехнических средств 41 управления, позволяющих улучшить стабильность положения судна, выражаемую его креном, соотнесенным с указанной выше выходной электрической энергией генератора переменного тока или механической энергией турбины.

[0065] Исходя из соображений производительности и эффективности работы, рекомендуется наличие в этих электротехнических средствах управления механической энергией, сгенерированной турбиной, по меньшей мере одного из указанных ниже элементов.

- Средства 45 для изменения скорости вращения турбины.

- Средства 47 для изменения мощности, выдаваемой генератором переменного тока, или одного из определяющих ее параметров (например, напряжения).

[0066] Как показано на фигуре 2, средства 45 предпочтительно связаны с соединительной осью (111 на фиг. 2) между турбиной и генератором.

[0067] Эти управляющие средства 45, 47 могут включать в себя, например, аккумуляторные батареи и/или средства автоматического переключения для генератора переменного тока в электрической сети судна для формирования внезапного увеличения потребности в энергии, если требуется регулировка равновесия судна (обычно фазового смещения в устройстве 1, соотнесенного с периодом поворота судна, вызываемого морской зыбью). Таким образом, осуществляется очень быстрая выборка энергии из кинетической энергии, накопленной во вращающихся массах. Это приводит к снижению скорости вращения указанных блоков, что благоприятно влияет на возможное изменение скорости потока рабочей жидкости. При этом возможно также более или менее свободное приведение во вращение оси 111 при использовании более или менее эффективного торможения.

[0068] Управление, или регулирование «нагрузки», или мощности, получаемой от генератора (турбины), может быть осуществлено посредством автомата, управляющего замыканием и размыканием электрической цепи на высокой частоте. Отношение «время замыкания/истекшее время» именуется циклическим соотношением и очень широко используется разработчиками средств регулирования мощности. Это соотношение равняется от 0 до 1. Когда оно близко к 1: проходит сильный ток и возникает высокая мощность, что приводит к торможению турбины. Можно переходить от 0 к 1 электронным способом с использованием триггеров, что обеспечивает почти моментальное воздействие на скорость вращения турбины.

[0069] Хотя при этом возможно воздействие на ось 111 турбины напрямую, через электронную коробку передач или с помощью любых других электромеханических средств, являющихся частью средств 45, это последнее решение априорно является менее сложным, нежели указанное выше, и обеспечивает более высокую надежность.

[0070] Если турбина подсоединена к электрическому генератору через коробку передач, обычно она может работать также посредством электронной схемы, как указано выше.

[0071]Что касается генераторов 13a, 13b, они могут являться синхронными машинами, и при этом скорость вращения их роторов регулируется путем воздействия на них управляющих средств 47.

[0072] В частности, возможна регулировка скорости вращения путем воздействия на количество пар полюсов, на проскальзывание двигателя (двигателя с контактными кольцами) и/или на частоту общей электрической сети судна, к которой подсоединен генератор (см. элемент связи 49 на фиг. 2).

1. Демпфирующее устройство, воздействующее на конструкцию, выполненную с возможностью раскачивания с первого борта на противоположный второй борт, содержащее:

- по меньшей мере одну промежуточную камеру (17), расположенную между первым и вторым бортами,

- первый боковой резервуар и второй боковой резервуар (15a, 15b), сообщающиеся с промежуточной камерой (камерами) для обеспечения впуска и выпуска жидкости (18), каждый из которых содержит стенку (19), ограничивающую их снаружи, и которые расположены по направлению к двум концам промежуточной камеры;

характеризующееся тем, что каждый боковой резервуар содержит:

- верхнюю секцию (150a, 150b), расположенную с возможностью приёма жидкости, проступающей из промежуточной камеры, по существу, в ее продольном направлении (17a), и

- нижнюю секцию (152a, 152b), которая сообщается (через 21a, 21b) с верхней секцией, причем каждая из верхней и нижней секций сообщается с промежуточной камерой (камерами) для впуска и выпуска жидкости, и каждый канал сообщения между верхней секцией соответствующего бокового резервуара (15a, 15b) и промежуточной камерой расположен так, что обеспечена возможность входа жидкости, направляемой промежуточной камерой (17), в указанный боковой резервуар, по существу, в тангенциальном направлении.

2. Устройство по п. 1, в котором каналы сообщения между нижними секциями (152a, 152b) боковых резервуаров и промежуточной камерой оснащены невозвратными клапанами (31a, 31b).

3. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором промежуточная камера (17) содержит боковые стенки (177) с выступами (175), расположенными на внутренней стороне указанных боковых стенок в контакте с жидкостью.

4. Устройство по любому из пп. 1, 2, в котором при нахождении устройства в горизонтальном положении:

- промежуточная камера (17) содержит основание (171a), расположенное на первом уровне,

- каждый из боковых резервуаров содержит основание (171b), расположенное на втором уровне, и

- первый уровень находится выше второго уровня так, что обеспечен подъем жидкости из нижней секции (152a, 152b) указанного бокового резервуара к промежуточной камере.

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором:

- верхние и нижние секции (150a, 150b, 152a, 152b) каждого бокового резервуара сообщаются между собой с помощью горловины (21a, 21b), которая содержит деформируемую или регулируемую диафрагму, и/или:

- верхние и нижние секции (150a, 150b, 152a, 152b) каждого бокового резервуара сообщаются между собой, по существу, с помощью горловины (21a, 21b), под которой расположен диффузор (33, 33b), который в указанной нижней секции содержит управляющую потоком боковую стенку с отверстием, направленным к соответствующему каналу сообщения для выпуска жидкости из указанной нижней секции к промежуточной камере.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором каждая стенка (19), ограничивающая соответствующий боковой резервуар снаружи, закручена, по существу, в спираль вокруг вертикальной оси (110a, 110b), по меньшей мере, в направлении входа при нахождении устройства в горизонтальном положении.

7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором для выработки энергии в конструкции имеется по меньшей мере одна первая турбина и одна вторая турбина (11a, 11b), расположенные в верхней секции (150a, 150b) первого и второго боковых резервуаров (15a, 15b) соответственно.

8. Устройство по п. 7, в котором каждая турбина (11a, 11b) является турбиной с вертикальной осью при нахождении конструкции в состоянии покоя.

9. Устройство по п. 7 или 8, в котором:

- на судне указанная жидкость представляет собой рабочую жидкость, циркулирующую по периметру судна в указанном направлении с генерацией восстанавливающего крутящего момента для компенсации воздействия волн и морской зыби на указанное судно,

и которое содержит:

- по меньшей мере один генератор (13a, 13b) переменного тока, функционально связанный с турбинами, и

- электротехнические средства (41) управления для управления механической энергией, сгенерированной турбиной, или электрической энергией, сгенерированной генератором переменного тока, для способствования стабилизации судна, по меньшей мере, в отношении указанного раскачивания по отношению к электрической энергии от генератора переменного тока или механической энергии от турбины.

10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором:

- промежуточная камера частично заполнена жидкостью (18) и имеет свободную поверхность, и

- дополнительный контур (40) газообразной текучей среды соединяет между собой первый и второй боковые резервуары (15a, 15b) без сообщения с газообразной текучей средой, расположенной над свободной поверхностью промежуточной камеры.

11. Способ демпфирования конструкции, выполненной с возможностью раскачивания с первого борта на противоположный второй борт, характеризующийся тем, что на борту конструкции по меньшей мере в одной удлиненной промежуточной камере (17), отцентрованной в продольном направлении, обеспечена циркуляция жидкости к любому из указанных бортов (7a, 7b) в первом и втором боковых резервуарах (15a, 15b), заполняемых по впускным каналам (23a, 23b), расположенным соответственно, по существу, в продольном направлении (17a) промежуточной камеры, причем обеспечена возможность входа жидкости в каждый боковой резервуар, по существу, в тангенциальном направлении.

12. Способ по п. 11, в котором:

- по направлению к каждому из концов промежуточной камеры в её продольном направлении расположена верхняя секция бокового резервуара (15a, 15b), с которым сообщается промежуточная камера для подачи жидкости, и

- далее указанную жидкость заново сливают в направлении указанной промежуточной камеры через горловину (21a, 21b), отделяющую указанную верхнюю секцию, заполненную жидкостью, от нижней секции (152a, 152b) указанного бокового резервуара.

13. Способ по п. 12, в котором создают вихревой поток в соответствующем боковом резервуаре (15a, 15b) во время прохождения жидкости между верхней и нижней секциями указанного резервуара.

14. Способ по любому из пп. 11–13, в котором в процессе циркуляции жидкости к одному из указанных бортов (7a, 7b) подают жидкость в обе расположенные там первую и вторую турбины (11a, 11b) для выработки энергии в конструкции, причем первый и второй боковые резервуары (15a, 15b) и первая и вторая турбины расположены в продольном направлении (17а) промежуточной камеры.

15. Плавучая конструкция (1), содержащая устройство (3) по любому из пп. 1–10 либо для которой реализован способ по любому из пп. 11–14.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области морской техники, в частности к морским автономным устройствам, предназначенным для исследования мирового океана на различных глубинах.

Изобретение относится к устройствам, преобразующим энергию морских волн в потенциальную энергию воды и в конечном итоге - в электрическую энергию, и может использоваться в качестве основного или дополнительного источника питания электроэнергией объектов в открытом море или береговых потребителей.

Изобретение относится к отрасли морской энергетики и предназначено для извлечения электрической энергии из морских волн, ветра и столба жидкости над гидротурбиной.

Изобретение относится к устройствам преобразования энергии морских волн в электрическую энергию. Поплавковая волновая электростанция содержит корпус с камерами, заполненными жидкостью и соединенными каналом, два поплавка, расположенные симметрично относительно его оси, турбину, расположенную в канале на одной оси с электрогенератором и связанную с ним.

Изобретение относится к электрогенераторному устройству от океанской волны. .

Изобретение относится к системам осевых турбин и эжекторов. .

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии, в частности, для выработки электроэнергии путем использования энергии морских волн за счет образующихся вертикальных подъемов и спадов волн.

Изобретение относится к области гидроэнергетики и предназначено для получения электрической энергии путем преобразования кинетической энергии морских волн в электрическую энергию.

Изобретение относится к установкам для получения энергии от движения воды, в частности от приливного движения. .

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для производства экологически чистой электроэнергии путем преобразования энергии морских волн.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к средствам уменьшения бортовой качки плавающих средств. Пассивный успокоитель качки плавающего средства содержит бортовые цистерны 1 левого и правого борта, частично заполненные жидкостью 2, соединенные между собой жидкостным 3 и воздушным 4 каналами.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к средствам уменьшения бортовой качки плавающего средства. Пассивный успокоитель качки плавающего средства содержит бортовые резервуары 1, частично заполненные ферромагнитной жидкостью 2 и связанные между собой жидкостным 3 и воздушным 4 каналами.

Изобретение относится к области судостроения и касается использования ледокола или ледокольного судна для сбора и/или обработки нефти, собираемой с воды. Способ применения ледокола или ледокольного судна (10) для сбора и/или обработки нефти заключается в том, что цистерны противодействующей крену системы и/или цистерны (21, 22, 23 и 24) креновой системы применяются для сбора и/или обработки нефти (16), собираемой с воды.

Изобретение относится к средствам для причаливания плавучих конструкций, а также к демпфирующему устройству для причальной системы. Причальная система для плавучей конструкции содержит причальную конструкцию, такую как буй, дополнительную плавучую конструкцию или неподвижную башню, имеющую поворотную платформу.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано для умерения бортовой качки судов, обладающих относительно высокой остойчивостью (например, катамаранов) на короткопериодном волнении.

Изобретение относится к системе активной и пассивной стабилизации судна, такого как корабли, суда для работ на мелководье, буровые вышки, баржи, платформы и подъемные краны, работающие на море.

Изобретение относится к морским и добывающим платформам. .

Изобретение относится к области судостроения, в частности к средствам для умерения качки. Предложено демпфирующее устройство для конструкции, выполненной с возможностью раскачивания с первого борта на второй борт, содержащее по меньшей мере одну промежуточную камеру, расположенную между первым и вторым бортами, первый и второй боковые резервуары, сообщающиеся с промежуточной камерой для обеспечения впуска и выпуска жидкости, каждый из которых содержит стенку, ограничивающую их снаружи, и которые расположены по направлению к двум концам промежуточной камеры, причем каждый боковой резервуар содержит верхнюю секцию, расположенную с возможностью приема жидкости, поступающей из промежуточной камеры, по существу, в ее продольном направлении, и нижнюю секцию, которая сообщается с верхней секцией, причем каждая из верхней и нижней секций сообщается с промежуточной камерой для впуска и выпуска жидкости, и каждый канал сообщения между верхней секцией соответствующего бокового резервуара и промежуточной камерой расположен так, что обеспечена возможность входа жидкости, направляемой промежуточной камерой, в указанный боковой резервуар, по существу, в тангенциальном направлении. Предложен также способ демпфирования указанной конструкции. Технический результат заключается в оптимизации процесса ограничения раскачивания конструкции, использовании рабочей жидкости, компенсирующей влияние волн и морской зыби на судно, для генерации электрической энергии. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.

Наверх