CN110753658B - 用于船舶的u型储罐主动摇摆阻尼系统和用于船舶的主动摇摆阻尼的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种U型储罐主动摇摆阻尼系统和用于设置有U型储罐的船舶的主动摇摆阻尼的方法，其能够在船舶摇摆运动周期的前面以相反相位来控制在侧部储罐中的流体高度。至少一个真空和空气压力操纵单元布置于相连的侧部储罐的上部部分，且至少一个对着外部空气的通气装置与另一侧部储罐的上部部分连接，其中，该至少一个真空和空气压力操纵单元布置成在相连储罐中的流体表面上供给空气压力或真空，以便控制两个储罐中的流体高度。

Description

用于船舶的U型储罐主动摇摆阻尼系统和用于船舶的主动摇 摆阻尼的方法

技术领域

本发明涉及一种用于船舶的U型储罐主动摇摆阻尼系统。

本发明还涉及一种用于设置有U型储罐的船舶的主动摇摆阻尼的方法。

背景技术

在20世纪初，Frahm在德国率先使用了U型管储罐，它们通常称为Frahm储罐。这些局部充满的储罐包括两个侧部储罐，这两个侧部储罐在底部通过基本横跨的导管来相连。两个储罐中的液体上方的空气柱也通过导管来连接。如在自由表面的储罐中一样，当船舶开始摇摆时，流体从侧部储罐流向侧部储罐，这导致船舶的摇摆力矩随时间变化，且通过仔细设计，该摇摆力矩为校正相位，以便减小船舶的摇摆运动。它们并不限制前后通道，因为在横跨导管上方和下方的空间可用于其它目的。

JP7251793A、KR20160104884A、JP7251793A、KR101235329B1和KR20150045323A是这种系统的示例，在该系统中，空气供给装置布置于两个侧部储罐，在它们的上端处。

还已知在横跨导管中使用泵来控制在侧部储罐中的流体量。

这些泵的问题在于主动传递用于摇摆阻尼的足够容积量，但是在“防倾斜”系统中足够。

GB1213853A还介绍了一种如上所述的系统，该系统需要侧部储罐的上部连接件，以便保证在两个储罐中在液体上方的空气空间通过相对大气压力的通气口而处于相同压力。在GB1213853A中，增压器装置布置成将空气供给两个侧部储罐，它在控制时与摇摆测量相关。即在GB1213853A中，系统工作成这样：当向第一侧部储罐供给空气时，第二储罐中的流体高度升高，当要降低第二储罐中的流体高度时，空气供给第二储罐，从而降低第二储罐中的流体高度和升高第一储罐中的流体高度。多余空气通过在两个储罐的上部部分处的相互连接导管而流回储存器。因此，GB1213853A介绍了一种封闭系统，其中，各储罐通过在它的上部部分处的管道而与增压装置相连。在GB1213853A中清楚指出，系统不能分类为主动稳定器，因为增压器装置不能提供足够的力来在储罐之间产生所需的液体流动，以便稳定船舶的摇摆运动。

GB2087818A公开了一种与GB1213853A中的系统类似的系统，它的工作方式与GB1213853A类似，并有与GB1213853A相同的缺点。

提及的U型储罐系统主要设计成用于当利用在储罐顶部处的鼓风机时防止倾翻，但是另外，这些系统还能够通过储罐之间的流体自由流动(由于船舶的摇摆运动)来提供被动摇摆阻尼，同时储罐完全开口，从而在储罐的顶部之间通气，其中，流体流设计为用于船舶的最短摇摆周期。当船舶有更长摇摆周期时，在储罐顶部处的储罐通气减小，以便降低在储罐之间的流体流动速度。在这种被动摇摆阻尼模式中，系统尝试在船舶摇摆运动周期之后接近90度实现流体流动。

因此，现有技术方案不能提供主动摇摆阻尼，还需要一种U型储罐主动摇摆阻尼系统和用于对设置有U型储罐的船舶进行主动摇摆阻尼的方法。

现有技术方案还有以下缺点：它们不能提供抵消由波浪产生的摇摆影响所需的容积量或响应时间(在它们开始影响船舶之前)，而是只能在影响之后，因此将不能提供船舶的主动摇摆阻尼。因此，现有技术方案并不布置成或不能提前移动足够的流体容积(在摇摆运动之前大约90度)。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于船舶的U型储罐主动摇摆阻尼系统以及一种用于船舶的主动摇摆阻尼的方法，它们部分或全部地解决了现有技术的缺点。

本发明的还一目的是提供一种用于船舶的U型储罐主动摇摆阻尼系统以及一种用于船舶的主动摇摆阻尼的方法，它们能够在波浪开始影响船舶之前抵消船舶的摇摆运动。

本发明的目的是提供一种用于船舶的U型储罐主动摇摆阻尼系统以及一种用于船舶的主动摇摆阻尼的方法，它们能够实现足够的容积量，从而能够在船舶摇摆运动周期的前面使得足够体积的流体以相反相位在它的侧部储罐之间运动。

本发明的目的是提供一种用于船舶的U型储罐主动摇摆阻尼系统以及一种用于船舶的主动摇摆阻尼的方法，其中，控制一个侧部储罐中的流体高度，还控制另一侧部储罐中的流体高度。

本发明的目的是提供一种用于船舶的U型储罐主动摇摆阻尼系统以及一种用于船舶的主动摇摆阻尼的方法，它们能够利用安装在船上和用于防倾斜的现有U型储罐系统。

通过下面的说明书、权利要求和附图，将清楚本发明的其它目的。

本申请公开了一种根据本发明的、用于船舶的U型储罐主动摇摆阻尼系统。该系统还具有优选特征。

本申请公开了一种用于设置有U型储罐的船舶的主动摇摆阻尼的方法。该方法还具有优选特征。

本发明公开了一种基于U型储罐的、用于船舶的主动摇摆阻尼系统和主动摇摆阻尼方法。U形储罐由左舷侧部储罐和右舷侧部储罐形成，该侧部储罐在上端处密封，在下端处通过横跨导管来连接，其中，U形储罐局部充装有流体，该流体通常是水或海水。U形储罐内部的实际流体容积必须由船员根据船舶的实际负载来确定。根据本发明的U型储罐主动摇摆阻尼系统还包括：至少一个真空和空气压力操纵单元，该真空和空气压力操纵单元布置在相连侧部储罐的上部部分；以及至少一个对着外部空气的通气装置，该通气装置与另一侧部储罐的上部部分连接。根据本发明，该至少一个真空和空气压力操纵单元布置成在相连侧部储罐中的流体表面上供给空气压力或真空，而另一侧部储罐打开，用于向外部空气通气，以便控制在两个侧部储罐中的流体高度。

根据本发明的U型储罐主动摇摆阻尼系统的第二实施例，该至少一个真空和空气压力操纵单元布置成通过可控制阀而在另一侧部储罐的流体表面上供给空气压力。因此，另一储罐通过可控制阀而与真空和空气压力操纵单元的压力侧连接。在该实施例中，还在两个侧部储罐布置有通气装置。该实施例将特别适合当在两个侧部储罐之间的流体高度差必须大于5米时的方案，即在与该至少一个真空和空气压力操纵单元相连的侧部储罐中的流体高度比另一侧部储罐中的流体高度高5米以上。通过该实施例，在达到5米的流体高度差之后，与真空和空气压力操纵单元相连的侧部储罐的通气装置设置成向空气打开，而另一侧部储罐的通气装置关闭，其中，真空和空气压力操纵单元设置成在另一侧部储罐的流体表面上提供空气压力，因此，在另一侧部储罐中的流体高度将进一步降低，而在与真空和空气压力操纵单元相连的侧部储罐中的流体高度将相应升高。在替代实施例中，至少一个单独的空气压力单元与另一储罐连接，而不是用于在另一侧部储罐中的流体表面上供给压力的真空和空气压力操纵单元。

在根据本发明的U型储罐主动摇摆阻尼系统的一个实施例中，真空和空气压力操纵单元包括至少一个真空和空气压力产生单元，该真空和空气压力产生单元与需求控制通风单元连接，从而能够在真空或压力的供给之间进行控制切换。在替代实施例中，两个或更多的真空和空气压力产生单元与公共需求控制通风单元连接。根据还一实施例，根据本发明的U型储罐主动摇摆阻尼系统包括布置在相同侧部储罐上的两个或更多真空和空气压力操纵单元。

这将能够有不同的设置以及冗余。

根据本发明系统的还一实施例，真空和空气压力操纵单元设置有阀，用于打开或关闭与相连侧部储罐的连接，且通气装置设置有阀，用于打开或关闭与外部空气的通气。

在根据本发明的、用于船舶的U型储罐主动摇摆阻尼系统的还一实施例中，真空和空气压力操纵单元布置成用于相连侧部储罐对于外部空气的通气。这样，根据本发明的系统能够在被动模式下操作。也可选择，为此能够布置单独的通气装置。

通过真空和空气压力操纵单元以及充气装置的所述阀，根据本发明的系统能够以稳定模式操作，从而通过关闭所述阀来将侧部储罐中的流体高度锁定在合适高度。

根据本发明，U型储罐主动摇摆阻尼系统包括至少一个流体高度传感器，该流体高度传感器布置在各侧部储罐中，用于测量在相连储罐中的流体高度。

根据本发明的、用于船舶的U型储罐主动摇摆阻尼系统还包括专用运动参考单元(MRU)，用于测量船舶在摇摆运动中的加速度。

根据本发明，U型储罐主动摇摆阻尼系统还包括控制单元，该控制单元布置成用于控制真空和空气压力操纵单元、通气装置以及相关阀，还设置有用于根据专用运动参考单元的测量值和来自流体高度传感器的测量值来控制侧部储罐中的流体高度的装置和/或软件，以便在船舶摇摆运动周期前面以相反相位来控制在相应侧部储罐中的流体高度，在摇摆运动周期前面大约90度。

因此，本发明提供了一种U型储罐主动摇摆阻尼系统，该系统能够控制侧部储罐中的流体容积，以便在船舶摇摆运动周期前面以相反相位来运动。因此，根据本发明的U型储罐主动摇摆阻尼系统能够在摇摆运动周期前面大约90度使得足够的流体体积从一个侧部储罐运动至另一侧部储罐，并由此在波浪开始影响船舶之前抵消经过波浪的影响。

在现有技术中没有介绍或提及这样进行主动摇摆阻尼以便抵消船舶的摇摆运动的方法。

根据本发明的系统的控制很普通，因为只需要控制一个侧部储罐中的流体高度/体积，该侧部储罐中的流体高度/体积直接影响另一侧部储罐中的流体高度/体积。这减少了在船舶中用于布置该系统所需的空间，并减少了系统的部件数量，从而降低了维护和安装成本。

根据本发明的、用于设置有U型储罐的船舶的主动摇摆阻尼的方法，包括通过由至少一个真空和空气压力操纵单元来在相连侧部储罐中的流体表面上供给空气压力或真空以及由通气装置来使得另一侧部储罐对着外部空气通气而控制两个侧部储罐中的流体高度，以及在船舶摇摆运动周期前面以相反相位来控制在两个侧部储罐中的流体高度。

根据本发明方法的还一实施例，该方法包括根据专用运动参考单元的测量值和来自与侧部储罐相连的流体高度传感器的测量值来控制侧部储罐中的流体高度，以便在船舶摇摆运动周期前面以相反相位来控制在相应侧部储罐中的流体高度，在船舶摇摆运动周期前面大约90度。

根据本发明方法的还一实施例，该方法包括：通过布置于侧部储罐的至少一个通气装置来关闭该另一侧部储罐的通气和打开与该至少一个真空和空气压力操纵单元相连的侧部储罐的通气；以及当需要另外增加与真空和空气压力操纵单元相连的侧部储罐中的流体高度时，利用该至少一个真空和空气压力操纵单元或至少一个单独的空气压力单元来在另一侧部储罐的流体表面上供给压力。

实际上，即使当船舶倾斜时，在两个侧部储罐中的流体高度也会试图保持水平。通过在一个侧部储罐(即与真空和空气压力操纵单元相连的侧部储罐)中添加足够量的真空或超压，利用本发明能够使流体足够迅速地运动，从而实现控制摇摆阻尼。在船舶运动发展之前，在两个侧部储罐之间的流体运动越早(即在前面/提前)，用于阻尼摇摆运动/角度所需的流体(量/重量)就越少。

因此，根据本发明的方法和系统的控制单元将布置成使用来自专用运动参考单元的、关于船舶摇摆运动的最后历史信息，并根据它来预测可能的未来下一个摇摆运动/序列，并根据此而在波浪影响船舶之前/提前控制在侧部储罐中的流体高度。

除了上面所述，该系统还能够在两个侧部储罐都通气的情况下以被动摇摆阻尼模式来操作，以使得流体在两个侧部储罐之间被动地自由流动。这将与船舶的最小摇摆周期匹配。当要延长该周期时，将通过控制真空和空气压力操纵单元以及通气装置的阀的打开来实现。

该系统还能够设置为稳定模式，其中，通过关闭真空和空气压力操纵单元以及通气装置的阀来锁定在侧部储罐中的当前流体高度。

本发明还能够使用在船舶中已经存在的储罐，例如防倾斜系统储罐，并利用相同储罐容积。

通过下面的示例说明、权利要求和附图，将清楚本发明的其它优选特征和有利细节。

附图说明

下面将参考附图更详细地介绍本发明，附图中：

图1是根据本发明第一实施例的、用于船舶的U型储罐主动摇摆阻尼系统的原理图；

图2是根据本发明第二实施例的、用于船舶的U型储罐主动摇摆阻尼系统的原理图；

图3是根据本发明的系统的方框图；以及

图4a-c是在U形储罐的侧部储罐中的流体高度的不同状态的原理图。

具体实施方式

下面参考图1，图1是根据本发明的、用于船舶100的U型储罐主动摇摆阻尼系统的原理图。U形储罐10由一对侧部储罐11a-b形成，一个布置在船舶100的右舷侧，另一个布置在船舶100的左舷侧。侧部储罐11a-1b在上端处密封，并在下端处通过横跨导管12来连接，从而形成在船舶100内部的U型储罐10。U形储罐10首先将充装根据船舶100的实际负载来确定的流体容积。U型船舶10的这种结构对于技术人员为公知。横跨导管12将设计成使得流体能够在侧部储罐11a-b之间充分流动，以便抵消船舶100在自然摇摆周期内的部分摇摆运动。

因此，所述侧部储罐11a-1b和横跨管道12形成在船舶100中的封闭流体系统。在本发明中，横跨导管12是在两个侧部储罐11a-b之间的唯一连接部。

本发明涉及怎样使用这种已知的U型储罐来主动摇摆阻尼船舶100。

根据本发明，该系统还包括：至少一个真空和空气压力操纵单元20，该真空和空气压力操纵单元20与一个相连侧部储罐11a-b的上部部分连接；以及通气装置30，该通气装置30与另一侧部储罐11a-b的上部部分连接。在所示示例中，真空和空气压力操纵单元20与左舷侧部储罐11a连接，通气装置30与右舷侧部储罐11b连接，但是真空和空气压力操纵单元20能够与右舷侧部储罐11b连接，通气装置30能够与左舷侧部储罐11a连接。

真空和空气压力操纵单元20包括至少一个真空和空气压力产生单元21，该至少一个真空和空气压力产生单元21与需求控制通风单元22连接，该需求控制通风单元22通过可控制阀23而与相连侧部储罐11a内部的上部部分连接。真空和空气压力操纵单元20布置成在相连侧部储罐11a中的流体表面上供给空气压力(超压)或真空(低压)。

通气装置30还包括用于控制所述侧部储罐11b的通气的可控制阀31。

下面参考图2，图2是根据本发明的U型储罐主动摇摆阻尼系统的第二实施例的原理图。在该第二实施例中，至少一个真空和空气压力操纵单元20另外布置成通过可控制阀24和管25而在另一侧部储罐11b的流体表面上供给空气压力，该管25从真空和空气压力操纵单元20的压力侧延伸至另一侧部储罐11b的上部部分。在该实施例中，还在两个侧部储罐11a-b上都布置有通气装置30。该实施例将特别适用于这样的方案，其中，在两个侧部储罐11a-b之间的流体高度差必须大于5米，即，相连侧部储罐11a中的流体高度比在另一侧部储罐11b中的流体高度高5米以上。在替代实施例中，至少一个单独的空气压力单元布置于侧部储罐11b的上部部分，以便以与上面所述的真空和空气压力操纵单元20相同的方式向其中的流体表面供给压力。

因此，根据本发明的系统提供了一种U型储罐主动摇摆阻尼系统，该系统能够在被动模式和在主动模式中操作，用于执行摇摆阻尼。通过根据本发明的系统，将获得完全控制在两个侧部储罐11a-1b之间运动的流体的系统。

根据本发明的系统还包括布置在侧部储罐11a-b中的流体高度传感器40，用于读取/测量在侧部储罐11a-b中的当前流体高度。

下面参考图3，图3是根据本发明的系统的方框图。根据本发明的系统还包括专用运动参考单元50，用于测量船舶100在摇摆运动中的加速度，从而提供船舶的摇摆角度，该摇摆角度能够用于控制在侧部储罐11a-b中的流体高度/容积。

根据本发明的系统还包括控制单元60，该控制单元60布置成用于控制至少一个空气压力操纵单元20、通气装置30和阀23、31、24。控制单元60设置有用于根据操作模式(下文中的被动或主动摇摆阻尼)，或者稳定模式来控制真空和空气压力操纵单元20、通气装置30以及阀23、31、24的装置和/或软件。

在主动模式中，控制单元60布置成将右舷侧部储罐11b的通气装置30设置成朝向外部空气打开，且真空和空气压力操纵单元20设置成根据来自运动参考单元50的测量值和来自流体高度传感器40的、在侧部储罐11a-b中的当前流体高度的测量值而在左舷侧部储罐11a中供给空气压力或真空。因此，在主动模式中，不是流体相对于船舶100运动而被动地运动(因此在船舶摇摆运动之后大约90度进行运动)，而是通过根据本发明的系统来实现流体运动的主动控制，并能够在船舶摇摆运动周期的前面/提前以相反相位来使在相应侧部储罐11a-b中的流体运动。通过能够在左舷侧部储罐11a中的流体表面上供给空气压力或真空的真空和空气压力操纵单元20，能够控制流体在所述侧部储罐11a-b之间的运动。在右舷侧部储罐11b的通气装置30相对于空气打开的情况下，通过在左舷侧部储罐11a中供给空气压力，在左舷侧部储罐11a中的流体高度将降低，因为空气压力将迫使流体从左舷侧部储罐11a通过横跨导管12而运动至右舷侧部储罐11b，从而相应提高在右舷侧部储罐11b中的流体高度。类似地，在右舷侧部储罐11b的通气装置30相对于空气打开的情况下，通过向左舷侧部储罐11a中的流体表面供给真空，这将导致在所述侧部储罐11a-b之间的压力差，该压力差将吸引/迫使流体从右舷侧部储罐11b通过横跨导管12而运动至左舷侧部储罐11a，从而提高在左舷侧部储罐11a中的流体高度和降低在右舷侧部储罐11b中的流体高度。因此，通过控制在左舷侧部储罐11a中的流体表面上的压力，将以主动方式来实现在两个侧部储罐11a-b(即整个U型储罐)中的流体高度的完全控制。

当需要超过5米的流体差时，即当左舷侧部储罐11a中的流体高度必须比右舷侧部储罐11b中的流体高度高5米以上时，上述第二实施例(如图2中所示)能够在主动模式中使用。第二实施例的工作与第一实施例相同，如上所述，但是当达到5米的流体高度差时，左舷侧部储罐11a的通气装置30设置成对空气打开，而右舷侧部储罐11b的通气装置30关闭，且真空和空气压力操纵单元20设置成在右舷侧部储罐11b的流体表面上供给空气压力，因此，右舷侧部储罐11b中的流体高度将进一步降低，而左舷侧部储罐11a中的流体高度将因此升高。对于大部分船舶，在侧部储罐11a-b之间的5米的流体高度差将提供足够的摇摆阻尼，但是对于更大的船舶，可能需要更大的流体高度差，这能够通过第二实施例来实现。

第二实施例还将导致能够以更快的方式更快地获得在两个侧部储罐11a-b中的所需压力差。

因此，通过测量船舶100在摇摆运动中的加速度，该信息能够用于在船舶摇摆运动周期的前面/提前以相反相位来使得流体在侧部储罐11a-b之间运动，即在相应侧部储罐11a-b中的流体水平。根据运动参考单元50的测量值，控制单元60能够预测和计算在相应侧部储罐11a-b中的流体高度，以使得能够在船舶摇摆运动周期的前面/提前以相反相位来控制流体高度/容积。因此，代替波浪在特定摇摆运动中向船舶重量(吨位)施加的力，根据本发明的系统在船舶100摇摆运动周期(频率)的前面在正确的相反相位点及时地将足够量的流体供给相应的侧部储罐11a-b中，即，优选是在船舶摇摆周期的前面/提前大约90度来使得相应侧部储罐11a-b中的流体高度运动。

因此，通过在侧部储罐110a-b之间的控制流体流动，由波浪对船舶100的影响能够通过迫使流体从侧部储罐11a-b流向侧部储罐11a-b而以主动方式来有效抵消，从而抵消船舶摇摆运动，这将明显减少船舶的摇摆。

为此，控制单元60提供为具有用于根据专用运动参考单元50的测量值和流体高度传感器40的测量值通过计算而控制侧部储罐11a-b中的流体高度的装置和/或软件和提供在侧部储罐11a-b中的最佳流体高度。

通过来自船舶加速度的运动参考单元50的读数/测量值，控制单元60布置成根据来自测量船舶运动加速度的专用运动参考单元50的输入来计算和提供在侧部储罐11a-b中的最佳流体高度，这样能够在船舶摇摆周期的前面以相反相位来设置流体高度。

因此，控制单元60将设置有用于使用来自专用运动参考单元50的、关于船舶摇摆运动的最后历史信息的装置和/或软件，并根据它来预测的可能的未来下一个摇摆运动/序列，并根据它来控制在侧部储罐11a-b中的流体高度，从而在波浪影响船舶之前/提前控制流体高度。

U型储罐10内部的初始流体容积必须由工作人员根据船舶100的实际负载来确定。

本发明能够利用与已经存在于船舶上的防倾斜系统相同的储罐容积，或者船舶能够设置有根据本发明的U型储罐。

除了上述主动模式之外，根据本发明的系统还能够设置成被动模式。在被动模式中，控制单元60将真空和空气压力操纵单元20设置成通气模式，其中，左舷侧部储罐11a设置成朝向空气打开，而右舷侧部储罐11b的通气装置30设置成朝向空气打开。因此，在被动模式中，流体能够根据船舶最小摇摆周期(在摇摆运动周期之后90度)通过横跨导管12而在侧部储罐11a-b之间自由地(被动地)流动。当要延长该周期时，能够通过由控制单元60来控制阀23和31而实现。对于第二实施例，在左舷侧部储罐11a中的通气装置30也能够用于该目的。

根据本发明的系统还能够设置有稳定模式，其中，控制单元60布置成关闭空气压力操纵单元20的阀23和在右舷侧部储罐11b中的通气单元30的阀31，以便锁定在侧部储罐11a-b中的当前流体高度。在第二实施例中，左舷侧部储罐11a的通气装置30也必须关闭。

本发明的U型储罐10还能够布置于流体供给和排出系统，用于供给和除去在U型储罐10中的流体，以便改变在U型储罐中的总流体量，这在现有技术中公知，且不需要进一步介绍。

根据本发明的系统还能够设置有两个或更多真空和空气压力操纵单元20以及通气装置30，它们分别冗余地与相连侧部储罐11a-b连接。真空和空气压力操纵单元20还能够设置有两个或更多真空和空气压力产生单元21，该真空和空气压力产生单元21与相同需求控制通风单元22连接，该通风单元22的尺寸为此设置。在替代实施例中，该系统还能够包括两个或更多真空和空气压力操纵单元20，它们分别通过单独的阀23或通过相同的阀23而布置于相同的侧部储罐11a。

下面参考图4a，该图4a表示了对于第一实施例的、在侧部储罐11a-1b中的流体高度的初始状态，其中，左舷侧部储罐11a和右舷侧部储罐11b中的流体高度平齐。图4a还可以表示稳定模式，其中，阀23和31关闭。在稳定模式中，需要时阀23和31也能够在左舷侧部储罐11a和右舷侧部储罐11b中的流体高度不同的情况下关闭。

下面参考图4b，该图4b表示了系统的第一实施例的状态，其中，由于真空和空气压力操纵单元20在左舷侧部储罐11a中的流体的流体表面上提供真空，从而导致在侧部储罐11a-b之间的压力差，左舷侧部储罐11a中的流体高度相对于右舷侧部储罐11b中的流体高度升高，从而导致流体从右舷侧部储罐11b流入左舷侧部储罐11a，并因此补偿由波浪撞击左舷侧或波浪从右舷侧掠过而引起的摇摆运动。

下面参考图4c，该图4c表示了系统的第一实施例的状态，其中，由于真空和空气压力操纵单元20在左舷侧部储罐11a中的流体表面上提供压力，从而迫使流体流向右舷侧部储罐11b，右舷侧部储罐11b中的流体高度相对于左舷侧部储罐11a中的流体高度升高，因此降低左舷侧部储罐11a中的流体高度和升高右舷侧部储罐11b的流体高度，并因此补偿由波浪撞击右舷侧或波浪从左舷侧掠过而引起的摇摆运动。

因此，通过本发明，实现了一种系统，其中，相应侧部储罐11a-b中的流体高度在船舶摇摆运动周期的前面/提前设置为相反相位，且在优选是在船舶摇摆运动周期的前面/提前大约90度。由于在侧部储罐11a-b之间的压力差，在侧部储罐11a-b之间的流体高度差将在几乎不使用能量的情况下返回成平齐。因此，真空和空气压力操纵单元20将只需要消耗用于所需压力差的一半的功率消耗，因为压力差的前一半能够在真空和空气压力操纵单元20空转运行的情况下实现。

而且，通过只在一个侧部储罐中使用空气压力和真空来控制在两个侧部储罐11a-b中的流体高度，这将导致与现有技术的系统相比只需要大约50％的功率需求，因为本发明将利用流体高度差，并将只需执行一半的工作来用于使得流体容积从一个侧部储罐11a-b运动至另一侧部储罐11a-b，这是因为使用了压力和真空的组合。

侧部储罐11a-b的形状和容积将必须适应船舶的实际特性。而且优选是，储罐有较大容积，且系统能够在较低压力差下操作。

上述实施例能够进行组合，以便在附加权利要求的范围内形成替代实施例。

Claims (12)

1.用于船舶(100)的U型储罐主动摇摆阻尼系统，其中，U型储罐(10)由侧部储罐(11a-b)形成，一个侧部储罐布置在船舶(100)的左舷侧，一个侧部储罐布置在船舶(100)的右舷侧，侧部储罐(11a-b)在上端处密封，并在下端处通过横跨导管(12)来连接，其中，U型储罐(10)局部充装有流体，所述U型储罐主动摇摆阻尼系统包括控制单元(60)和用于测量船舶(100)摇摆运动的加速度的运动参考单元(50)，其特征在于，至少一个真空和空气压力操纵单元(20)布置在相连侧部储罐(11a-b)的上部部分，至少一个对着外部空气通气的通气装置(30)与另一侧部储罐(11a-b)的上部部分连接，其中，所述至少一个真空和空气压力操纵单元(20)布置成在相连侧部储罐(11a)中的流体表面上供给空气压力或真空，其中，所述控制单元(60)设置有用于控制所述至少一个真空和空气压力操纵单元(20)的装置和/或软件，以便根据运动参考单元(50)的测量值，通过在船舶摇摆运动周期的前面/提前以相反相位预测和计算在相应侧部储罐(11a-b)中的流体高度，从而在船舶摇摆运动周期的前面/提前以相反相位来控制在两个侧部储罐(11a-b)中的流体高度。

2.根据权利要求1所述的用于船舶(100)的U型储罐主动摇摆阻尼系统，其特征在于：所述真空和空气压力操纵单元(20)设置有阀(23)，用于打开或关闭与相连侧部储罐(11a-b)的连接，通气装置(30)设置有用于打开或关闭向外部空气通气的阀(31)。

3.根据权利要求1所述的用于船舶(100)的U型储罐主动摇摆阻尼系统，其特征在于：所述真空和空气压力操纵单元(20)布置成用于相连侧部储罐(11a-b)的、对着外部空气的通气。

4.根据权利要求1所述的用于船舶(100)的U型储罐主动摇摆阻尼系统，其特征在于：所述U型储罐主动摇摆阻尼系统包括至少一个流体高度传感器(40)，所述流体高度传感器布置在各侧部储罐(11a-b)中，用于测量在相应侧部储罐(11a-b)中的流体高度。

5.根据权利要求2所述的用于船舶(100)的U型储罐主动摇摆阻尼系统，其特征在于：所述至少一个真空和空气压力操纵单元(20)布置成在另一侧部储罐(11a-b)的流体表面上供给空气压力，或者至少一个单独的空气压力单元布置成在另一侧部储罐(11a-b)的流体表面上供给压力，设置有用于打开或关闭向外部空气通气的可控制阀(31)的通气装置(30)布置于两个侧部储罐(11a-b)。

6.根据权利要求5所述的用于船舶的U型储罐主动摇摆阻尼系统，其特征在于：所述至少一个真空和空气压力操纵单元(20)通过可控制阀(24)和管(25)而布置于另一侧部储罐(11a-b)，所述管从真空和空气压力操纵单元(20)的压力侧延伸至另一侧部储罐(11a-b)的上部部分。

7.根据权利要求1所述的用于船舶(100)的U型储罐主动摇摆阻尼系统，其特征在于：运动参考单元(50)测量船舶(100)在摇摆运动中的加速度。

8.根据权利要求6所述的用于船舶(100)的U型储罐主动摇摆阻尼系统，其特征在于：所述控制单元(60)还控制通气装置(30)和阀。

9.根据前述任意一项权利要求所述的用于船舶(100)的U型储罐主动摇摆阻尼系统，其特征在于：所述真空和空气压力操纵单元(20)包括至少一个真空和空气压力产生单元(21)，所述真空和空气压力产生单元与需求控制通风单元(22)连接。

10.用于设置有U型储罐(10)的船舶(100)的主动摇摆阻尼的方法，所述U型储罐由侧部储罐(11a-b)形成，一个侧部储罐布置在船舶(100)的左舷侧，一个侧部储罐布置在船舶(100)的右舷侧，侧部储罐(11a-b)在上端处密封，并在下端处通过横跨导管(12)来连接，其中，U型储罐(10)局部充装有流体，其特征在于，

测量船舶(100)摇摆运动的加速度；

根据测量值，在船舶摇摆运动周期的前面/提前以相反相位预测和计算在两个侧部储罐(11a-b)中的流体高度；

通过由至少一个真空和空气压力操纵单元(20)来在相连侧部储罐(11a-b)中的流体表面上供给空气压力或真空以及通过通气装置(30)来使得另一侧部储罐(11a-b)对着外部空气通气，从而在船舶摇摆运动周期的前面/提前以相反相位来控制在两个侧部储罐(11a-b)中的流体高度。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：根据运动参考单元(50)的测量值以及与侧部储罐(11a-b)相连的流体高度传感器(40)的测量值来控制在侧部储罐(11a-b)中的流体高度，以便在船舶摇摆运动周期的前面/提前以相反相位来控制在相应侧部储罐(11a-b)中的流体高度，在船舶摇摆运动周期的前面/提前大约90度。

12.根据权利要求10-11中任一项所述的方法，其特征在于：通过布置在侧部储罐的至少一个通气装置(30)来关闭另一侧部储罐(11a-b)的通气和打开与至少一个真空和空气压力操纵单元(20)相连的侧部储罐(11a-b)的通气；以及当需要另外增加与所述真空和空气压力操纵单元(20)相连的侧部储罐(11a-b)中的流体高度时，利用所述至少一个真空和空气压力操纵单元(20)或至少一个单独的空气压力单元而在另一侧部储罐(11a-b)的流体表面上供给空气压力。

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