ES2446422T3 - Dispositivo de amortiguación del movimiento de cabeceo - Google Patents
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Abstract
Un aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo (200) para reducir el movimiento de cabeceo en unbuque oceanico (100), en el que el aparato (200) incluye un tanque alargado (20) dispuesto transversalmente atraves de dicho buque (100) parcialmente cargado con un liquido (10), una disposición de control (210, 220) parasupervisar de un angulo de cabeceo (a) del buque (100) y para controlar dinamicamente una profundidad efectiva (d)del liquido (10) de manera que una ola (30) que se propaga en un superficie del liquido (10) esta al menosparcialmente en oposición de fase al movimiento de cabeceo del buque (100) para reducir la magnitud de dichomovimiento de cabeceo, caracterizado por que el aparato (200) incluye un media (240) dispuesto para mostrar imagenes de la superficie delliquido (10) para supervisar una posiciao instantanea de la ola (30) dentro del tanque (20); permitiendo dicho medio que el aparato (200) mida una amplitud de la ola, su dirección de propagación dentro deltanque (20) desde una serie de mediciones de posicion instantaneas de la ola (30) en diferentes instantes de tiempo.
Description
Dispositivo de amortiguacion del movimiento de cabeceo
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo para reducir el
movimiento de cabeceo en buques ocednicos. Por otra parte, la presente invencion se refiere a mdtodos de control
del aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo para reducir el movimiento de cabeceo en buques
oceanicos. Adicionalmente, la presente invencion se refiere a productos de software registrados en soportes de
almacenamiento de datos legibles por maquina, en los que los productos de software son ejecutables en un
hardware de computacion para implementar los metodos.
Antecedentes de la invencion
Es bien sabido que los buques oceanicos se ven afectados por las olas del mar que acttian sobre los mismos,
haciendo que los buques ocednicos experimenten tanto la rotaci6n angular (cabeceo, alabeo, guifiada), asi como el
desplazamiento lineal (balanceo, oscilacion vertical, movimientos lineales en direcci6n proa-popa). Para el personal
de los buques oceanicos, los movimientos de cabeceo y de oscilaciOn vertical son generalmente los mas notorios.
Los movimientos de cabeceo incluyen movimientos oscilatorios de buques ocednicos alrededor de su eje alargado
sustancialmente horizontal, y los movimientos de oscilacion vertical incluyen movimientos oscilatorios lineales de
buques oceanicos en una direcci6n vertical.
Se sabe que el movimiento angular puede ser resistido por los dispositivos giroscopicos Coreolis, por ejemplo, tat
como se emplea en los barcos propulsados por chorro de agua contemporaneos que incluyen grandes turbinas
internas para la generacion de los chorros de agua de propulsion; las turbinas son sinergicamente operables para
funcionar como grandes volantes de inercia de rotaciOn. Sin embargo, tales dispositivos giroscOpicos no son
capaces de resistir desplazamientos lineales (balanceo, oscilaciOn vertical, movimientos lineales de en direccion
proa-popa) a cuenta del principio de conservacion del momento lineal. Una empresa australiana ShipDynamics Ltd.
(Australia) ha informado recientemente de un estabilizador de cabeceo giroscOpico para una embarcacion de 50
metros, que es capaz de evitar por completo el movimiento de cabeceo de la embarcaci6n. Sin embargo, un
dispositivo girosc6pico de este tipo requiere aproximadamente 20kW de potencia de entrada para su funcionamiento
y, por tanto, es un refinamiento de lujo potencialmente costoso en el mundo en el context° de la rapida disminuciOn
de las reservas de combustibles f6siles mundiales.
En la solicitud de patente japonesa N° JP 2006219114, se describe el dispositivo de reducci6n del movimiento de
alabeo-cabeceo para un buque oceanic°. El dispositivo emplea un sensor de supervisiOn del movimiento del liquido.
Por otra parte, en la solicitud de patente japonesa con N° de publicacion JP 2005291830 (Shinko Engineering &
Maintenance Co. Ltd.), se describe un aparato de medicion por imagen y un mdtodo de mediciOn por imagen
correspondiente para detectar el nivel de liquid°.
El documento US 3.968.353 se considera como la tecnica anterior mas proxima y divulga un sistema de
amortiguacion del movimiento de cabeceo con tanques transversales y una disposicion de control para contrarrestar
las fases de las olas en los tanques y los cabeceos del buque.
Los aparatos pasivos contemporaneos para reducir el movimiento de cabeceo en buques oceanicos que utilizan
tanques de liquid°, funcionan a menudo de forma inadecuada porque las caracteristicas dinamicas de los tanques
no se supervisan adecuadamente. En ciertas circunstancias, estos aparatos contemporaneos pueden incluso hacer
que los movimientos de cabeceo de buques ocednicos sean mas severos de to que serian en el caso de los buques
estuvieran desprovistos del aparato contemporanea. En ciertas condiciones climaticas adversas, el aparato
contemporaneo antes mencionado para reducir el movimiento de cabeceo puede causar un malestar considerable
para el personal y/o pasajero, e induso poner la estabilidad de los buques oceanicos en peligro momentaneo.
Sumario de la invencion
La presente invencion pretende proporcionar un aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo que sea
capaz de funcionar de forma mas fiable y eficaz que los tipos de aparatos de amortiguacion del movimiento de
cabeceo pasivos conocidos.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona un aparato de amortiguacion del
movimiento de cabeceo de acuerdo con la reivindicacion 1 adjunta; se proporciona un aparato de amortiguacion del
movimiento de cabeceo para reducir el movimiento de cabeceo en un buque oceanic°, caracterizado por que el
aparato incluye un tanque alargado dispuesto transversalmente a traves del buque parcialmente cargado con un
liquid°, una disposicion de control para supervisar un dngulo de cabeceo (a) del buque y para controlar
dinamicamente una profundidad efectiva (d) del liquid°, de modo que una ola que se propaga en una superficie del
liquid° esta al menos parcialmente en oposicion de fase al movimiento de cabeceo del buque para reducir una
magnitud del movimiento de cabeceo.
La invenciOn es ventajosa porque controlar dinamicamente la propagacion de la ola superficial por medio del control
dinamico de la profundidad efectiva del liquido dentro del tanque permite que el movimiento de cabeceo del buque
se compense mejor por el aparato.
Opcionalmente, el aparato esta adaptado para controlar la profundidad efectiva (d) de forma dinamica durante la
operaci6n mediante la extraccion de liquid° del tanque y/o mediante la carga de liquid° en el tanque.
Opcionalmente, el aparato esta adaptado para controlar la profundidad efectiva (d) de forma dinamica durante la
operaci6n mediante la modulacion de una superficie inferior efectiva del tanque mediante el uso de una disposici6n
de deflectores accionados.
Opcionalmente, el aparato incluye at menos uno de los siguientes sensores acoplado a la disposici6n de control para
la medici6n de la propagacion dinamica de la ola en la superficie del liquido:
(a) una camara dispuesta para mostrar imagenes de la superficie del liquid° para supervisar una posici6n
instantanea de la ola dentro del tanque;
(b) una disposicion de deteccion del nivel de liquid° en la superficie dispuesta en una pluralidad de ubicaciones
dentro del tanque para supervisar una posicion instantanea de la ola dentro del tanque; y
(c) una disposici6n de radar para supervisar la superficie del liquid° para supervisar una posicion instantanea de
la ola dentro del tanque.
Mas opcionalmente, el aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo se implementa de modo que la
profundidad efectiva (cf) del liquid° se controla dinamicamente durante la operaciOn extrayendo selectivamente el
liquid() en un primer extremo del tanque e inyectando selectivamente el liquid° en un segundo extrema del tanque.
Mas opcionalmente, el aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo se implementa para incluir un dep6sito
en el que el liquid° que se ha extraido del tanque se bombea y desde el que el liquid° se bombea para ser inyectado
enel tanque, de tal manera que el tanque y el dep6sito forman un sistema cerrado para el liquido.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invencion, se proporciona un metodo para controlar un aparato de
amortiguacion del movimiento de cabeceo de acuerdo con el primer aspecto de la invencion, caracterizado por que
el metodo incluye:
- (a)
- supervisar un angulo de cabeceo (a) de un buque oceanico equipado con el aparato;
- (b)
- supervisar las caracteristicas de propagacion de una ola superficial que se propaga en un liquid° en un tanque del aparato; y
- (c)
- ajustar una profundidad efectiva del liquid° en el tanque de manera que la propagaci6n de la ola superficial en
eltanque se controla a fin de oponerse, at menos parcialmente, a un movimiento de cabeceo del buque, como es
evidente en el angulo de cabeceo (a) del buque.
Opcionalmente, el metodo incluye controlar la profundidad efectiva (d) de forma dinamica durante la operaciOn
mediante la extraccion de liquid° del tanque y/o la carga de liquid° en el tanque.
Opcionalmente, el metodo incluye controlar la profundidad efectiva (d) de forma dinamica durante la operacion por
medio de la modulacion de una superficie inferior efectiva del tanque mediante el uso de una disposiciOn de
deflectores accionados.
Opcionalmente, el metodo incluye el uso de al menos uno de los siguientes sensores acoplados a una disposici6n
de control del aparato para medir la propagacion dinamica de la ola en la superficie del liquido:
(a) una camara dispuesta para mostrar imagenes de la superficie del liquid° para supervisar una posicion
instantanea de la ola dentro del tanque;
(b) una disposiciOn de detecciOn del nivel de la superficie de liquid() dispuesta en una pluralidad de ubicaciones
dentro del tanque para supervisar una posici6n instantanea de la ola dentro del tanque; y
(c) una disposiciOn de radar para supervisar la superficie del liquid() para supervisar una posiciOn instantanea de
la ola dentro del tanque.
De acuerdo con un tercer aspecto de la invencion, se proporciona un buque ocednico que incluye al menos un
aparato de acuerdo con el primer aspecto de la invencion para reducir un movimiento de cabeceo del buque durante
su operacion.
De acuerdo con un cuarto aspecto de la invenciOn, se proporciona un producto de software registrado en un medio
de almacenamiento de datos legible por maquina, en el que el producto es ejecutable en un hardware de
computaci6n para la implementacion de un metodo de acuerdo con el segundo aspecto de la invenciOn.
Se apreciara que las caracteristicas de la invencion son susceptibles de combinarse en cualquier combinacion sin
apartarse del alcance de la invencion como se define por las reivindicaciones adjuntas.
Descripcion de los diagramas
A continuacion se describiran las realizaciones de la presente invenciOn, solamente a modo de ejemplo, con
referencia a los siguientes diagramas en los que:
La Figura 1 esuna ilustracion de un tanque alargado que esta parcialmente cargado con un liquid°, y que
puedehacerse funcionar para soportar la propagacion de una o mas olas superficiales dentro del
- tanque;
- La Figura 2
- es una ilustracian de un buque oceanic° equipado con un tanque como se ilustra en la Figura 1
- dispuesto de manera transversal dentro del buque;
- La Figura 3
- es una ilustraciOn de una realizacion de un aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo
deacuerdo con la presente invencion;
La Figura 4 esuna ilustracion de un sensor de nivel de liquid° para su uso en el aparato de la Figura 3;
La Figura 5 esuna ilustracian de una disposici6n de deflectores accionados sumergida para modular una
profundidad efectiva del tanque de la Figura 1 tal como se emplea en el aparato de la Figura 3; y
La Figura 6 esuna ilustracion de un gran buque oceanic° equipada con dos aparatos como se ilustra en la
Figura3.
En los diagramas adjuntos, se emplea un nOrnero subrayado para representar un elemento sabre el que se coloca el
numero subrayado o un elemento al que el nilmero subrayado es adyacente. Un numero no subrayado se refiere a
un elemento identificado por una linea que une el nOrnero no definido al elemento. Cuando un nOmero no esta
subrayado y esti acompahado de una flecha asociada, el nOmero no subrayado se utiliza para identificar un
elemento general al que apunta la flecha.
Descripcion de realizaciones de la invencion
Haciendo referenda a la Figura 1, es bien conocido que una cantidad de liquido 10 en un tanque alargado 20 puede
proporcionar una guia de olas de liquid° en la que una o mas olas superficiales 30 son capaces de propagarse. La
una o mas olas superficiales 30 tienen campos de energra dinamicas que caen de manera exponencial con la
profundidad z en el liquid° 10, por ejemplo, agua o aceite. Cuando el liquid° 10 en el tanque 20 tiene una
profundidad que es menor que la extension del campo de energia dinamica de una o mas olas superficiales 30, la
profundidad d del liquid° en el tanque 20 se convierte en un parametro que influye en las caracteristicas de
propagaciOn de la una o mas olas superficiales 20, por ejemplo, su velocidad de propagaciOn v y tambien amplitud
cresta a valle p. Se pueden utilizar diversos mecanismos para estimular la formacion de olas superficiales en el
tanque alargado 20. Un enfoque, tal como se emplea en tanques de olas experimentales, es el uso de deflectores
accionados dentro del tanque 20. Otro enfoque es variar periadicamente un Angulo de inclinacion a del tanque 20,
estimulando de este modo la propagaci6n de la ola superficial dentro del tanque 20. Una situaciOn de este tipo
surgiria si el tanque 20 estuviese dispuesto transversalmente a traves de un buque ocednico.
Ventajosamente se considera que el tanque 20 se comportar como una guia de ola unidimensional. Por otra parte,
las caras de extremo 40 del tanque 20 se pueden considerar como reflectores de ola, de tal manera que el tanque
20 se comporta despues como un Onico elemento de ajuste dimensional, en concreto, una cavidad de ola. Si el
tanque 20 se hace suficientemente corto en longitud con respecto a longitudes de ola X de la una o mas alas
superficiales 30, solo unos pocos modos de longitud de ola son susceptibles de mantenerse dentro del tanque 20.
Por ejemplo, es posible disenar las dimensiones fisicas del tanque 20, en concreto, su tame° y forma, de tal
manera que solo es capaz de acomodar una sola cresta de la ola que se propaga dentro del tanque 20. La presente
invencian se refiere a la utilizaciOn de una unica ola de cresta 30 de este tipo que se propaga dentro del tanque 20.
Como se ha mencionado, la velocidad de la (mica ola 30 que se propaga dentro del tanque 20 se determina por el
campo de energia de la (mica ola 30 que interactila con un plan° de fondo del tanque 20; variando la profundidad d
se influencia de este modo la velocidad de propagacion de la Onica ola 30 que se propaga en vaiven entre las caras
de extremo 40.
Cuando el tanque 20 se dispone transversalmente a traves de un casco 110 de un buque oceanic° 100, por ejemplo
como se muestra en la Figura 2, y el tanque 20 se proporciona de modo que solo una sola cresta 30 es capaz,
durante la operaciOn, de propagarse entre las caras de extremo 40 del tanque 20, un movimiento de cabeceo del
buque 100 por un Angulo en aproximadamente un eje alargado principal 120 del casco 110 hace que la ola 30 se
transfiera a un centro de gravedad del buque 100 de un lado del buque lateral 100 al otro lado del mismo. Cuando la
ola 30 en la Figura 2 se propaga totalmente en fase con el movimiento de cabeceo natural del buque 100, tal
propagacion de la ola 30 tiene una tendencia a mejorar un movimiento de cabeceo del buque 100, en concreto, a
"amplificar" tal movimiento de cabeceo. Par el contario, cuando la propagacion de la ola 30 es sustancialmente en
oposicion de fase a un movimiento de cabeceo del buque 100, el movimiento de cabeceo del buque 100 se reduce
potencialmente de forma significativa.
Se encuentra at observer el movimiento de las olas en un entomo oceanic° abierto que las olas del mar tienen una
direcci6n de propagaci6n de ola predominante asociada con una direcci6n del viento predominante, junto con un
cierto grado de movimiento de las olas al azar en otras direcciones. Se ha apreciado por el inventor de la presente
invencion que la propagacion de olas en un entorno oceanic° es un movimiento complejo con un elemento aleatorio,
es decir, no es un movimiento oscilatorio regular simplista como se solia suponer hasta ahora. Por otra parte, el
inventor ha apreciado tambien que los intentos contemporaneos para reducir el movimiento de cabeceo de los
buques oceanicos mediante el uso de tanques de olas transversales pasivas han proporcionado hasta ahora
resultados de rendimiento insatisfactorios porque la profundidad d del agua en dichos tanques transversales no ha
sido controlada adecuadamente con respecto al movimiento de las olas del mar instantaneas. En realidad, la
profundidad d del agua en los tanques transversales necesita regularse dinamicamente para que la ola 30 que se
propaga lateralmente de derecha a izquierda y viceversa este, en gran medida, en oposicion de fase al movimiento
de cabeceo de los buques ocednicos en los que se instalan los tanques. La presente invencion se refiere a metodos
de control de tanques parcialmente cargados con liquid° dispuestos transversalmente a traves de buques oceanicos
para proporcionar una compensacion estabilizadora mejorada para estos buques.
Haciendo referenda a la Figura 3 y la Figura 4, un aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo se indica en
general con el 'liner° de referenda 200. El aparato 200 este adaptado para su tanque asociado 20 para disponerse
transversalmente a tray& de un buque oceanic°, por ejemplo como se ilustra en la Figura 2. El aparato 200
comprende el tanque 20 cargado de manera operative parcialmente con un liquid°, por ejemplo, el liquid° es
ventajosamente agua, aunque se podria utilizer, como alternative, un aceite de baja viscosidad que lubrique tambien
las bombas para bombear el liquid°. Opcionalmente, el tanque 20 se carga con aceite combustible para impulsar el
buque oceanic°. El tanque 20 es alargado e incluye cares de extern° 40 que pueden hacerse funcionar para
funcionar como reflectores de ola; estos reflectores de ola se pueden implementer como caras de extremo planes
del tanque 20 o superficies especialmente conformadas que se adaptan para conserver la energia y el momento de
las olas tras la reflexion de la ola desde las caras de extremo 40. El aparato 200 incluye edemas una unidad de
control 210 acoplada a un ordenador 220 para coordinar la operaciOn del aparato 200. El buque oceanic° tiene
instalado en el mismo un sensor de angulo de cabeceo 230 para determinar un Angulo de cabeceo a instantaneo del
buque y proporcionar una sena' indicative del Angulo de cabeceo correspondiente a la unidad de control 210. Por
otra parte, el aparato 200 incluye una disposiciOn de sensor para supervisar la formaci6n de la ola superficial y su
propagacion dentro del tanque 20; la disposici6n de sensor se implementa ventajosamente como uno o mas de: una
camera 6ptica 240, una configured& de sensores de flotador 250 dispuestos en diversas posiciones dentro del
tanque 20. La disposiciOn de sensor se emplea por el aparato 200 para la mediciOn de una amplitud de la ola 30, su
direccion de propagaci6n dentro del tanque 20 a partir de una serie de mediciones de posicion instantanea de la ola
30 en diversos instantes de tiempo. La operacion de la disposiciOn de sensor se describira en mayor detalle a
continuacion.
El aparato 200 incluye una disposicion de salida para el tanque 20 dispuesto para extraer el liquid° desde un primer
extrema del tanque 20. La disposici6n de salida incluye una valvula 270 en serie con una bomba 260 que puede
hacerse funcionar para bombear liquid° del tanque 20 a un deposit° 300. La valvula 270 y la bomba 260 se
controlan durante la operacion de la unidad de control 210. Adicionalmente, el aparato 200 incluye una disposicion
de entrada para el tanque 20 dispuesta para anadir liquid° a un segundo extremo del tanque 20. La disposiciOn
entrada incluye una valvula 290 en serie con una bomba 280 que puede hacerse funcionar para bombear liquido del
depOsito 300 al tanque 20. La valvula 290 y la bomba 300 se controlan durante la operaciOn de la unidad de control
210. Mediante el uso coordinado de las bombas 260, 280 y de las valvulas 270, 290, la unidad de control 210 es por
tanto capaz de ajustar dinamicamente una profundidad total (d) del liquid° 10 dentro del tanque 20, asi como ser
poder estimular la formed& de la ola 30 mediante la extraccion de una porci6n del liquid° 10 desde el primer
extremo del tanque 20 y la adici6n de la porci6n del liquid° 10 en el segundo extremo del tanque 20.
El dep6sito 300 es susceptible de ser implementado en diversas diferentes maneras posibles. Opcionalmente, en
una primera forma, el dep6sito 300 es una configured& de diversos tanques pequerios que son individualmente
demasiado pequenos para soportar un movimiento de ola significativo en su interior. Ventajosamente, estos diversos
tanques pequeflos se disponen a lo largo de un eje alargado del buque 100, es decir, cerca de su centro de
gravedad. Tal disposicion se conoce como un "sistema de cierre" debido a que el liquid° 10 se recircula durante la
operaci6n.
Como alternative, en una segunda forma, el deposit° 300 es el propio entomo oceanic° y una o mas de las bombas
260, 280 y/o valvulas 270, 290 estan equipadas con filtros para evitar la acumulaciOn de desechos marinos en el
tanque 20, las valvulas 270, 290 y las bombas 260, 280. Un enfoque de este tipo evita la necesidad de que el buque
100 soporte el peso del deposit° 300. Opcionalmente, cuando se implementa en una segunda forma de este tipo,
una entrada para el agua del ocean° que se tiene que inyectar en el tanque 20 se implementa de forma ventajosa en
un lado inferior del buque 100; por ejemplo, un movimiento hacia adelante del buque 100 puede ayudar a forzar el
agua del ocean° a traves de un respiradero sumergido repidamente en el tanque 20, evitando potencialmente de
este modo la necesidad de la bomba 260, mientras que la gravedad se puede utilizer para ayudar a extraer el agua
del tanque 20, evitando de este modo la necesidad de la bomba 280. Una segunda forma de este tipo de
implementer el aparato 200 se conoce como un "sistema abierto".
La cdmara 240 en la Figura 3 se implementa ventajosamente coma una camera eptica con dispositivo de carga
acoplada estandar (CCD) o semiconductor de &id° metalico complementario (CMOS) operable para proporcionar
datos de secuencia de pixeles a la unidad de control 210. La unidad de control 210 en combined& con su
ordenador 220 puede hacerse funcionar para mostrar imagenes de la superficie del liquid° 10 en un angulo oblicuo,
y procesar despues una serie de imagenes de la superficie del liquid° 10 como una funcien del tiempo para
determinar a partir de las mismas una amplitud de la ola 30, una velocidad de propagacion de la ola 30, una
posicion de la ola 30 como una funci6n del tiempo, y una direccion de propagacien de la ola 30 en el tanque 20. El
control 210 derive ventajosamente tales datos mediante la presentacion de una serie de imagenes de la superficie
del liquid° 10 en el tanque 20 a una red neural de la unidad de control 210 y su ordenador asociado 220 que ha sido
pre-programado con imagenes del tanque 20 con las diversas posiciones de ola y altura de las olas conocidas de
manera que la red neural es capaz de proporcionar una indicacion inmediata de la amplitud y de la posici6n de la ola
30. Mediante la repeticion de tal computacien de red neural en diversos intervalos de tiempo conocidos se permite
calcular una direcci6n de propagacion y una velocidad de propagacion de la ola 30. La red neural se puede
implementer ya sea utilizando un software en combined& con un motor de procesamiento paralelo o par media de
una red neural implementada en el hardware. Como una alternative o complemento a la utilizacion de la camera 240,
el aparato 200 puede estar provisto de un radar Doppler por microolas y/u ultrasonido para determinar la
propagaciOn caracteristica de la ola 30 en el tanque 20.
Haciendo referencia a la Figura 4, el sensor de flotador 250 proporciona una manera simple y robusta para medir la
caracteristica de propagaciOn de la ola 30 en el tanque 20 sin necesidad de realizar un sofisticado procesamiento de
datos dentro de la unidad de control 210 y su ordenador asociado 220. El sensor de flotador 250 esta disenado de
manera ventajosa para ser pequetio y compact° en relacion con el tame° del tanque 20 y su ola asociada 30 a fin
de no influir en la propagacion de la ola 30 en el tanque 20 cuando el aparato 200 este en operacidn. El sensor 250
incluye un flotador 360 que es boyante en el liquid° 10 y que puede hacerse funcionar para deslizarse a lo largo de
un miembro de detecci6n alargado 350. El flotador 360 tiene ventajosamente una forma anular y rodea una porci6n
del miembro 350 durante su operaciOn. El flotador 260 induye una o mds cavidades de flotabilidad cargadas con gas
400 y uno o mas imanes permanentes 410; el flotador 260 se fabrica ventajosamente de material plastic° con las
una o mas cavidades 400 y los uno o mas imanes permanentes 410 moldeados en su interior. El miembro de
deteccien alargado 350 es ventajosamente un tubo hueco, por ejemplo, fabricado a park de acero inoxidable o
aluminio no magnetic°, en el que una serie interruptores magneticos al vado encapsulados en vidrio 420 se incluyen
a lo largo de una longitud del miembro 350. La interruptores magneticos 420 estan normalmente abiertos, a menos
que los uno o mas imanes 410 se encuentren en estrecha proximidad a los mismos, par ejemplo dentro de un
intervalo de aproximadamente 3cm, lo que hace que los interruptores 420 se cierren. Opcionalmente, el miembro
350 incluye circuitos integrados digitales a largo del mismo para la codificacien de la abertura y cierre de los
interruptores magneticos 420 en una corriente de datos para su comunicaciOn a la unidad de control 210. Para cada
sensor 250, la unidad de control 210 y su ordenador asociado 220 pueden hacerse funcionar para recibir asi
rapidamente en tiempo real, a traves de un enlace de datos 370, una indicacion de una profundidad instantanea del
liquid° 10 en la proximidad del sensor de flotador 250, sin necesidad de que la unidad de control 210 y su ordenador
220 realicen ningun computacion computacionalmente exigente. Los sensores de flotador 250 se disponen
ventajosamente en una file en el centro a lo largo del tanque 20 de su primera cara de extremo 40 a su segunda
cara de extremo 40. A partir de la profundidad instantanea medida del liquid° 20 en una serie de puntos
espacialmente dispuestos a lo largo del tanque 20, se puede determinar rapidamente las caracteristicas de amplitud,
velocidad de propagacien y direccidn de propagacien de la ola 30 con recursos de computed& modestos. Como se
ha mencionado, la disposicion del flotador se puede emplear opcionalmente en sustitucion de, o edemas de, la
camera 240, y/o radar antes mencionado.
Las valvulas 270, 290 se implementan de manera ventajosa como valvulas de mariposa giratorias con aletas
giratorias para proporcionar una rapida respuesta de aberturakierre, asi coma exhibiendo una baja resistencia al
flujo cuando estan en un estado abierto. Las bombas 260, 270 se implementan de manera ventajosa como bombas
de turbinas giratorias de etapas multiples de baja inercia de forma que pueden entrar y salir rapidamente de la
operaci6n de bombeo. Se apreciara para un gran buque oceanic° que el tanque 20 puede tener un tamatio muy
considerable e incluir una cantidad de liquid° 10 que ascienda a mas de aproximadamente 1000 toneladas. En
consecuencia, las bombas 260, 270 son, entonces, elementos de equipos relativamente potentes. Opcionalmente,
para obtener la respuesta dinamica mas rapida, las bombas 260, 270 se implementan cada una coma una
configuraciOn en paralelo de una pluralidad de bombas mas pequehas.
La presente invencion se refiere a un metodo de operar el aparato 200 que se muestra en la Figura 3. El metodo
incluye:
(a)supervisar el dngulo de cabeceo a del buque 100 equipado con el aparato 200;
- (b)
- supervisar las caracteristicas de propagacion de una ola superficial 30 que se propaga en el tanque 20 del aparato 200; y
- (c)
- ajustar una profundidad efectiva del liquid° 10 en el tanque de manera que la propagacien de la ola 30 en el
tanque 20 se controla a fin de oponerse, al menos parcialmente, a un movimiento de cabeceo del buque 100,
comaes evidente en el angulo de cabeceo a del buque 100.
La profundidad efectiva del liquid° 10 en el tanque 20 se puede ver influenciada por la extraccion de liquid° 10 o por
la adici6n de liquid° en el tanque 20 a traves de las bombas 260, 280 y sus valvulas asociadas 270, 290,
respectivamente. Ademas, o como afternativa, la profundidad efectiva se puede modular mediante el uso de paletas
o deflectores giratorios, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 5. En la Figura 5, una region inferior del tanque 20
esta equipada con una serie de reflectores giratorios en forma de "L" 500 que pueden girar alrededor de sus ejes
510 respectivos. En una primera posiciOn de los deflectores 500 como se ilustra con la linea continua, la profundidad
efectiva del tanque 20 es menos profunda y las partes ortogonales de los deflectores 500 impiden un flujo de liquid°
por debajo de los deflectores 500. En una segunda posicion de los deflectores 500 como se ilustra con la linea
discontinua, una porcion importante de los deflectores 500 estan en una orientacion vertical y tienen relativamente
poca influencia en la propagacion de la ola 30 de tat manera que el liquid° 10 tiene una profundidad efectiva que
corresponde a una verdadera profundidad del liquid° 10 dentro del tanque 20. Una ventaja de los deflectores 500 es
que se pueden hacer girar con gran rapidez, por ejemplo, 900 en un segundo, con relativamente poco gasto de
energla para modular la profundidad efectiva del liquid° 10 dentro del tanque 20 y, par lo tanto, una velocidad de
propagaciOn de la ola 30 en el tanque 20. Mediante la adicion y/o extracciOn selectiva de liquid() 10 del tanque 20, y,
opcionalmente, mediante el uso de deflectores 500 para modular una profundidad efectiva del tanque 20, es factible
mantener la ola 30 propagandose en vaiven dentro del tanque 20 a fin de oponerse, at menos parcialmente, a un
movimiento de cabeceo del buque 100 tat como se detecta par el sensor del movimiento de cabeceo 230.
Hacienda referencia a la Figura 6, se muestra un gran buque oceanic° 100 equipado con dos aparatos 200 de
acuerdo con el presente invento con sus respectivos tanques 20 dispuestos transversalmente a tray& del buque
100 en aproximadamente las posiciones delantera y traseras dentro del buque 100. Es factible incluir uno o mas
ejemplos del aparato 200, en cada buque oceanic° 100. Opcionalmente, un ejemplo del aparato 200 se dispone
tambien a lo largo de una longitud de un buque oceanic° 100 para reducir el alabeo del buque 100. La presente
invenciOn proporciona una ventaja cuando se reducen los movimientos de cabeceo en buques oceanicos requiriendo
consumo de energia muy reducido en comparacion con los correspondientes sistemas de estabilizacion
giroscopicos, mejorando de este modo la eficiencia de combustible en buques. Por otra parte, la presente invencion
proporciona una reducciOn del movimiento de cabeceo mejorada en comparacion con la proporcionada par los
tanques de liquidos pasivos conocidos para reducir el movimiento de cabeceo.
Modificaciones en las realizaciones de la invenciOn descrita en lo que antecede son posibles sin apartarse del
alcance de la invencion coma se define par las reivindicaciones adjuntas. Expresiones tales coma "incluyendo", "que
incluye", "comprendiendo", "que comprende", "incorporando", "que incorpora", "consistiendo en", "que consiste en",
"teniendo", "que tiene", "es" utilizadas para describir y reivindicar la presente invenciOn, tienen par objeto
interpretarse de manera no exclusiva, en concreto, permitiendo que articulos, componentes o elementos no
descritos explicitamente tambien est& presentes. La referencia a la forma singular se debe interpretar tambien
relacionada con la forma plural. Los n6meros de referencia incluidos en parentesis en las reivindicaciones adjuntas
estan destinados a ayudar a la comprensiOn de las reivindicaciones y no deben interpretarse de ninguna manera
coma limitativos del objeto reivindicado par estas reivindicaciones.
Claims (11)
- REIVINDICACIONES1. Un aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo (200) para reducir el movimiento de cabeceo en un buque oceanic° (100), en el que el aparato (200) incluye un tanque alargado (20) dispuesto transversalmente atraves de dicho buque (100) parcialmente cargado con un liquid° (10), una disposici6n de control (210, 220) para supervisar de un angulo de cabeceo (a) del buque (100) y para controlar dinamicamente una profundidad efectiva (d) del liquid° (10) de manera que una ola (30) que se propaga en un superficie del liquid° (10) esta al menos parcialmente en oposici6n de fase al movimiento de cabeceo del buque (100) para reducir la magnitud de dicho movimiento de cabeceo,caracterizado por que el aparato (200) incluye un media (240) dispuesto para mostrar imagenes de la superficie del liquid° (10) para supervisar una posiciao instantanea de la ola (30) dentro del tanque (20); permitiendo dicho medio que el aparato (200) mida una amplitud de la ola, su direcciOn de propagacion dentro del tanque (20) desde una serie de mediciones de posicion instantaneas de la ola (30) en diferentes instantes de tiempo.
-
- 2.
- Un aparato de amortiguaciOn del movimiento de cabeceo (200) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho medio (240) es una camara (240).
-
- 3.
- Un aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo (200) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el
aparato (200) esta adaptado para controlar la profundidad efectiva (d) de forma dinamica durante la operacion mediante la extraccion de liquid° (10) del tanque (20) y/o carga de liquid° (10) en el tanque (20). - 4. Un aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo (200) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aparato (200) esta adaptado para controlar la profundidad efectiva (d) de forma dinamica durante la operacion por medio de la modulacion de una superficie de fondo efectiva del tanque (20) mediante el usode una disposiciOn de deflectores accionados (500, 510).
- 5. Un aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo (200) de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que la profundidad efectiva (d) del liquid° (10) es controlada dinamicamente durante la operacian mediante la extraccion selectiva de liquid° en un primer extern° del tanque (20) y la inyeccion selectiva de liquid° (10) en un segundoextremo del tanque (20).
- 6. Un aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo (200) de acuerdo con la reivindicaciOn 3, en el que dicho aparato (200) incluye un dep6sito (300) en el que el liquid° (10) extraido del tanque (20) es bombeado y desde el que el liquid° (10) es bombeado para su inyecci6n en el tanque (20), de tal manera que el tanque (20) y el dep6sito(300) forman un sistema cerrado para el liquid° (10).
- 7. Un metodo para controlar un aparato de amortiguacion del movimiento de cabeceo (200) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho metodo incluye:(a)supervisar un angulo de cabeceo (a) de un buque oceanic° (100) equipado con el aparato (200);
- (b)
- supervisar las caracterlsticas de propagaciOn de una ola superficial (30) que se propaga en un liquid° (10) en un tanque (20) del aparato (200); y
- (c)
- ajustar una profundidad efectiva del liquid° (10) en el tanque (20) de modo que la propagaciOn de la ola
superficial (30) en el tanque (20) es controlada con el fin de oponerse, al menos parcialmente, a un movimiento decabeceo del buque (100), coma es evidente en el angulo de cabeceo (a) del buque (100),en el que dicho metodo incluye la implementacion de la etapa (b) mediante el uso de un media tal coma una camara(240) dispuesta para mostrar imagenes de la superficie del liquid° (10) para supervisar una posicion instantanea de la ola (30) dentro del tanque (20), en el que el la camara (240) permite que el aparato (200) mida una amplitud de laola, su direccion de propagaci6n dentro del tanque (20) a partir de una serie de mediciones de posicion instantaneas de la ola (30) en diferentes instantes de tiempo. - 8. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que el metodo incluye controlar la profundidad efectiva (d) deforma dinamica durante la operaciOn mediante la extraccion de liquid° (10) del tanque (10) y/o carga de liquid° en el tanque (20).
- 9. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 7 u 8, en el que el metodo incluye controlar la profundidad efectiva (d) de forma dinamica durante la operacion por media de la modulaciOn de una superficie de fondo efectiva del tanque(20) mediante el uso de una disposicion de deflectores accionados (500, 510).
-
- 10.
- Un buque oceanic° (100) que incluye al menos un aparato (200) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 para reducir un movimiento de cabeceo del buque (100) durante su operacion.
-
- 11.
- Un producto de software registrado en un media de almacenamiento de datos legible par maquina, en el que
dicho producto es ejecutable en un hardware de computacion (220) para la implementacion de un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9.aFIG. 1200- 230
- 240
- 210
- 40
- 40
- 30
- (I
- 20
- 250 250
- 270
- 260 290
- 280
- 300
- FIG. 3
370250• • ••••,,..•360•MINOR••S••••.-•350360400FIG. 412FIG. 5AI.10114'.m. mow wmwwww we VWFIG. 6
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-
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