NL2026944B1

NL2026944B1 - Stabilization device for active damping of ship movements.

Info

Publication number: NL2026944B1
Application number: NL2026944A
Authority: NL
Inventors: Johannes Maria Dinnissen Lambertus; Theodorus Koop Mattheus
Original assignee: Rotorswing Holland B V
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2022-07-01

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het actief dempen van scheepsbewegingen met behulp van vleugelvormige dempingslichamen. Meer specifiek wordt een actieve dempingsinrichting voor scheepsbewegingen voorgesteld, omvattende tenminste een paar van, onder de waterlijn van het schip opgestelde en uit de scheepswand strekkende, roteerbare en als een vleugel uitgevoerde dempingslichamen, sensormiddelen voor het detecteren van de scheepsbewegingen en het op basis hiervan afgeven van stuursignalen, en aandrijfmiddelen voor het op basis van de afgegeven stuursignalen tegelijk roteerbaar aandrijven van de vleugelvormige dempingslichamen van elk paar van vleugelvormige dempingslichamen ten behoeve van het dempen van de gedetecteerde scheepsbewegingen. Door de vleugelvormige dempingslichamen een roterende (ook wel zwenkende) beweging op te dringen is het niet langer noodzakelijk om de massa van de vleugelvormige dempingslichamen steeds van richting te Iaten veranderen. Hierdoor worden in de aanvrage genoemde nadelen van de bekende actieve dempingsinrichtingen ondervangen.The invention relates to a device for actively damping ship movements by means of wing-shaped damping bodies. More specifically, an active ship motion damping device is proposed, comprising at least a pair of rotatable wing-shaped damping bodies positioned below the waterline of the ship and extending from the ship's hull, sensor means for detecting the ship's movements and dispensing on the basis thereof. of control signals, and drive means for simultaneously rotatably driving the wing-shaped damping bodies of each pair of wing-shaped damping bodies for the purpose of damping the detected ship movements on the basis of the supplied control signals. By forcing a rotating (also pivoting) movement on the wing-shaped damping bodies, it is no longer necessary to have the mass of the wing-shaped damping bodies constantly change direction. This obviates the drawbacks of the known active damping devices mentioned in the application.

Description

Korte aanduiding: Stabilisatie-inrichting voor het actief dempen van scheepsbewegingen.Short designation: Stabilizing device for actively damping ship movements.

BESCHRIJVING De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het actief dempen van scheepsbewegingen met behulp van vleugelvormige dempingslichamen.DESCRIPTION The invention relates to a device for actively damping ship movements using wing-shaped damping bodies.

Een dergelijke actieve dempings- of stabilisatie-inrichting voor scheepsbewegingen is bijvoorbeeld bekend uit het Nederlandse octrooischrift nr. NL2015674. In dit octrooischrift wordt voorgesteld om een dempingslichaam dat uit de scheepswand onder de waterlijn in het water uitsteekt uit te voeren als een vleugelvormig dempingslichaam. Aan dit vleugelvormige dempingslichaam wordt een zwenkverplaatsing om een zwenkas opgedrongen in de richting van het voorsteven respectievelijk het achtersteven van het vaartuig, teneinde zo te compenseren voor de slinger- of rolbewegingen die het vaartuig ondergaat.Such an active damping or stabilizing device for ship movements is known, for example, from Dutch Patent Specification NL2015674. In this patent it is proposed to design a damping body that projects from the ship's hull below the waterline into the water as a wing-shaped damping body. A pivotal displacement about a pivot axis in the direction of the stem or stern of the vessel is imposed on this wing-shaped damping body, in order to compensate for the pendulum or roll movements that the vessel undergoes.

Hiertoe zijn in het vaartuig meerdere sensormiddelen opgenomen, bijvoorbeeld hoek-, snelheids- en versnellingsopnemers, waarmee de (rol)hoek, snelheid dan wel versnelling van de rolbeweging worden gemeten. Op basis van deze gegevens worden stuursignalen gegenereerd, op basis waarvan aandrijfmiddelen de zwenkverplaatsing om de zwenkas van het vleugelvormig dempingslichaam regelen als ook een kantelhoek van het vleugelvormig dempingslichaam ten opzichte van de waterlijn instellen. Het vleugelvormige dempingslichaam beweegt min of meer parallel aan de waterlijn door het water en aldus wordt een lift-effect gecreëerd, waarmee kan worden gecompenseerd voor de slinger- of rolbewegingen die het vaartuig ondergaat.To this end, several sensor means are included in the vessel, for instance angle, speed and acceleration sensors, with which the (roll) angle, speed or acceleration of the rolling movement are measured. Control signals are generated on the basis of this data, on the basis of which drive means control the pivotal displacement about the pivot axis of the wing-shaped damping body and also set a tilt angle of the wing-shaped damping body relative to the waterline. The wing-shaped damping body moves more or less parallel to the waterline through the water and thus a lift effect is created, which can be used to compensate for the pendulum or roll movements that the vessel undergoes.

Het actieve dempingssysteem volgens NL2015674 kan zowel bij langzaam varende als bij stiliggende vaartuigen worden toegepast, waarbij de vleugvormige dempingslichamen een heen en weer gaande, zwenkende beweging maken ten opzichte van de scheepswand. Daarbij wordt gebruik gemaakt van de relatieve snelheid van het water dat langs de zwenkende vleugelvormige dempingslichamen stroomt voor het realiseren van het corrigerende lift-effect.The active damping system according to NL2015674 can be used for both slow sailing and stationary vessels, wherein the wing-shaped damping bodies make a reciprocating, pivoting movement relative to the ship's hull. Use is made herein of the relative speed of the water flowing past the pivoting wing-shaped damping bodies for realizing the corrective lift effect.

Een nadeel van de in NL2015674 beschreven actieve dempingsinrichting is dat de vleugelvormige dempingslichamen door de verplaatsingsmiddelen een heen en weer gaande zwenkbeweging opgedrongen wordt ten opzichte van de scheepswand, dat wil zeggen in de richting van het voorsteven en weer terug in de richting naar het achtersteven. Dit betekent, dat de verplaatsingsmiddelen steeds opnieuw omgeschakeld moeten worden voor het in de ene zwenkrichting (van voor- naar achtersteven) versnellen en weer vertragen van de massa van het vleugelvormige dempingslichaam en het weer in de andere, tegengestelde zwenkrichting {van achter- naar voorsteven) versnellen en vertragen van de massa van het vleugelvormige dempingslichaam. De massatraagheid van het systeem werkt verder nadelig voor een soepel functioneren, doordat tevens door aansturing van de aandrijfmiddelen de zwenkrichting van de vleugelvormige dempingslichamen ten opzichte van de scheepswand telkens omgedraaid dient te worden. Deze versnelling-vertraging-en-weer-versnelling van massa vergt een behoorlijke aanslag op de energievoorzieningen aan boord van het betreffende schip. De generatoren van de verplaatsingsmiddelen worden zwaar en vanwege de noodzakelijke omschakeling steeds variërend belast. Dit variëren wordt zoveel mogelijk opgevangen door, bij een hydraulische aandrijving, accumulatoren toe te passen, die de piekstromen afvlakken.A drawback of the active damping device described in NL2015674 is that the wing-shaped damping bodies are forced by the displacing means into a reciprocating pivoting movement relative to the ship's hull, i.e. in the direction of the stern and back again in the direction of the stern. This means that the displacement means have to be switched over again and again for accelerating and decelerating the mass of the wing-shaped damping body in one pivot direction (from stern to stern) and again in the other, opposite pivoting direction (from stern to stern). ) accelerating and decelerating the mass of the wing-shaped damping body. The mass inertia of the system further has an adverse effect on a smooth functioning, because the pivoting direction of the wing-shaped damping bodies with respect to the ship's wall must also be reversed each time by controlling the drive means. This acceleration-deceleration-and-again acceleration of mass requires a considerable drain on the energy supplies on board the ship in question. The generators of the displacing means are subject to heavy loads and, because of the necessary switching, always varying. This variation is taken care of as much as possible by using accumulators in the case of a hydraulic drive, which smooth out the peak flows.

De uitvinding beoogt derhalve een actieve dempingsinrichting voor scheepsbewegingen te verschaffen, die de bovengenoemde nadelen niet bezit. Hiertoe wordt een actieve dempingsinrichting voor scheepsbewegingen voorgesteld, omvattende tenminste één paar van, onder de waterlijn van het schip opgestelde en uit de scheepswand strekkende, roteerbare en als een vleugel uitgevoerde dempingslichamen, sensormiddelen voor het detecteren van de scheepsbewegingen en het op basis hiervan afgeven van stuursignalen, en aandrijfmiddelen voor het op basis van de afgegeven stuursignalen tegelijk roteerbaar aandrijven van de vleugelvormige dempingslichamen van elk paar van vleugelvormige dempingslichamen ten behoeve van het dempen van de gedetecteerde scheepsbewegingen.It is therefore an object of the invention to provide an active damping device for ship movements which does not have the above-mentioned drawbacks. To this end, an active damping device for ship movements is proposed, comprising at least one pair of rotatable damping bodies arranged below the waterline of the ship and extending from the ship's wing and in the form of a wing, sensor means for detecting the ship's movements and dispensing on the basis thereof control signals, and drive means for simultaneously rotatably driving the wing-shaped damping bodies of each pair of wing-shaped damping bodies for the purpose of damping the detected ship movements on the basis of the supplied control signals.

Hierdoor worden bovengenoemde nadelen van de bekende active dempingsinrichtingen ondervangen. Door de vleugelvormige dempingslichamen een roterende (ook wel zwenkende) beweging op te dringen is het niet langer noodzakelijk om de massa van de vleugelvormige dempingslichamen steeds van richting te laten veranderen.This obviates the above drawbacks of the known active damping devices. By forcing a rotating (also pivoting) movement on the wing-shaped damping bodies, it is no longer necessary to have the mass of the wing-shaped damping bodies constantly change direction.

Meer specifiek dienen de vleugelvormige dempingslichamen van elk paar van vleugelvormige dempingslichamen tegengesteld aan elkaar te roteren of zwenken.More specifically, the wing-shaped damping bodies of each pair of wing-shaped damping bodies should rotate or pivot opposite to each other.

Bij een meer functionele uitvoeringsvorm zijn de vleugelvormige dempingslichamen elk in slechts een rotatierichting (zwenkbaar) roteerbaar of zwenkbaar. Hiertoe wordt voorkomen dat de rotatie- of zwenkrichting van de vleugelvormige dempingslichamen steeds dient te worden omgekeerd en te worden aangepast in snelheid. Zodoende is de massa-verplaatsing aanzienlijk minder, waardoor de gehele aandrijving (de aandrijfmiddelen) eenvoudiger qua constructie kan worden uitgevoerd.In a more functional embodiment, the wing-shaped damping bodies are each rotatable or pivotable in only one direction of rotation (pivoting). To this end it is prevented that the direction of rotation or pivoting of the wing-shaped damping bodies must always be reversed and adjusted in speed. The mass displacement is thus considerably less, so that the entire drive (the drive means) can be constructed in a simpler manner.

Als verder voordeel van deze zwenkende aandrijving draait of zwenkt elk vleugelvormig dempingslichaam constant rond in één rotatie- of zwenkrichting, waarbij de gerealiseerde correctie-kracht als gevolg van het door het vleugelvormige dempingslichaam verplaatste watermassa over een veel grotere tijdsduur voor de compensatie c.q. tegenwerking van de gedetecteerde slingerbeweging kan worden gebruikt.As a further advantage of this pivoting drive, each wing-shaped damping body rotates or pivots constantly in one direction of rotation or pivoting, whereby the correction force realized as a result of the water mass displaced by the wing-shaped damping body over a much greater period of time for the compensation or counteraction of the detected pendulum motion can be used.

In het bijzonder zijn de vleugelvormige dempingslichamen elk geplaatst op een roteerbare zwenkas, waarbij de zwenkas zich in het door het vleugelvormige dempingslichaam gevormde vlak uitstrekt. Zodoende fungeren de vleugelvormige dempingslichamen als een roer waarmee door het zwenken om de zwenkas een watermassa wordt verplaatst ten behoeve van het tegenwerken van de gedetecteerde slingerdemping. Bij functionele uitvoeringsvorm strekt de zwenkas zich in een dwarsrichting van het vleugelvormige dempingslichaam uit.In particular, the wing-shaped damping bodies are each placed on a rotatable pivot axis, the pivot axis extending in the plane formed by the wing-shaped damping body. The wing-shaped damping bodies thus act as a rudder with which a water mass is displaced by pivoting about the pivot axis for the purpose of counteracting the detected roll damping. In a functional embodiment, the pivot axis extends in a transverse direction of the wing-shaped damping body.

Doordat bij een uitvoering de zwenkas zich nagenoeg loodrecht op de waterlijn uitstrekt, is het compensatie c.q. tegenwerking van de gedetecteerde slingerbeweging van de als een rondzwenkend roer functionerende vleugelvormige dempingslichamen uiterst effectief.Because in one embodiment the pivot axis extends substantially perpendicular to the waterline, the compensation or counteraction of the detected pendulum movement of the wing-shaped damping bodies functioning as a revolving rudder is extremely effective.

Het vleugelvormige dempingslichaam kan een Aspect-Ratio gelegen tussen 0,1 tot 2 bezitten, waardoor een aanzienlijke watermassa verplaatst kan worden voor het dempen van de slingerbewegingen.The wing-shaped damping body can have an Aspect-Ratio between 0.1 to 2, whereby a considerable water mass can be displaced to damp the pendulum movements.

Voor een efficiënte demping c.q. compensatie van de gedetecteerde slingerbewegingen zijn de vleugelvormige dempingslichamen van elk paar van vleugelvormige dempingslichamen zich elk aan een zijde van het schip opgesteld, waarbij in het bijzonder de vleugelvormige dempingslichamen van elk paar van vleugelvormige dempingslichamen 180° uit fase ten opzichte van elkaar roteerbaar of zwenkbaar zijn. Zodoende oefenen de vleugelvormige dempingslichamen van elk paar van vleugelvormige dempingslichamen het meest effectieve krachtenspel uit op het vaartuig en wordt de efficiëntste tegenwerking van de slingerbewegingen gerealiseerd.For efficient damping or compensation of the detected pendulum movements, the wing-shaped damping bodies of each pair of wing-shaped damping bodies are each arranged on one side of the ship, in particular the wing-shaped damping bodies of each pair of wing-shaped damping bodies are 180° out of phase with respect to be rotatable or pivotable. Thus, the wing-shaped damping bodies of each pair of wing-shaped damping bodies exert the most effective interplay of forces on the vessel and the most efficient counteraction of the pendulum movements is realized.

De uitvinding zal nu aan de hand van een tekening nader worden toegelicht, welke tekening achtereenvolgens toont in: Figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm van een actieve dempingsinrichting overeenkomstig de uitvinding in een vaartuig; Figuur 2 het krachtenspel van een paar van twee vleugelvormige dempingslichamen overeenkomstig de uitvinding; Figuur 3 een zijaanzicht van een vaartuig voorzien van een paar van twee vleugelvormige dempingslichamen overeenkomstig de uitvinding; Figuur 4 het krachtenspel van een paar van twee vleugelvormige dempingslichamen overeenkomstig de uitvinding in een vaartuig dat een rolbeweging ondergaat.The invention will now be further elucidated with reference to a drawing, which drawing successively shows in: Figure 1 a first embodiment of an active damping device according to the invention in a vessel; Figure 2 shows the interplay of forces of a pair of two wing-shaped damping bodies according to the invention; Figure 3 shows a side view of a vessel provided with a pair of two wing-shaped damping bodies according to the invention; Figure 4 shows the interplay of forces of a pair of two wing-shaped damping bodies according to the invention in a vessel undergoing a rolling movement.

Voor een beter begrip van de uitvinding worden in de navolgende figuurbeschrijving de in de verschillende figuren getoonde overeenkomende onderdelen met identieke referentiecijfers aangeduid.For a better understanding of the invention, in the following description of the figures, the corresponding parts shown in the various figures are denoted by identical reference numerals.

In Figuur 1 wordt een uitvoeringsvorm getoond van een actieve dempingsinrichting overeenkomstig de uitvinding. Een, hier stilliggende, vaartuig 1 is gelegen op een wateroppervlak 3. Voorts is het vaartuig 1 voorzien van de lettercombinaties BB en SB, die de bakboordzijde (“port-side”) en de stuurboordzijde (“star bord-side”) van het vaartuig aanduiden. Daar SB links in de Figuur 1 en BB rechts in de Figuur 1 is getoond, is het voorsteven 1a van het vaartuig 1 gericht uit het vlak van de figuur 1. Referentiecijfer 2 duidt de scheepswand aan die onder het waterniveau 3 is gelegen, terwijl referentiecijfer 2a de kiel aanduidt.Figure 1 shows an embodiment of an active damping device according to the invention. A vessel 1 that is stationary here is located on a water surface 3. The vessel 1 is also provided with the letter combinations BB and SB, which indicate the port side ("port-side") and the starboard side ("star bord-side") of the ship. indicate vessel. Since SB is shown on the left in Figure 1 and BB on the right in Figure 1, the bow 1a of the vessel 1 is directed out of the plane of Figure 1. Reference numeral 2 denotes the ship's hull which is below the water level 3, while reference numeral 2a indicates the keel.

Het vaartuig 1 is voorzien van een actieve dempingsinrichting overeenkomstig de uitvinding, dat is weergegeven met het referentiecijfer 100. Deze actieve dempingsinrichting voor het compenseren of dempen van slingerbewegingen van het stilliggende dan wel (langzaam) varende vaartuig is opgebouwd uit een paar van twee roteerbare of zwenkbare dempingslichaam 30a respectievelijk 30b. Het dempingslichaam 30a resp. 30b steken elk aan een langszijde (stuurboordzijde SB voor het dempingslichaam 30a en bakboordzijde BB voor het dempingslichaam 30b) van het vaartuig 1 en onder de waterlijn 3 uit de scheepswand 2.The vessel 1 is provided with an active damping device according to the invention, which is indicated by the reference numeral 100. This active damping device for compensating or damping pendulum movements of the stationary or (slowly) sailing vessel is made up of a pair of two rotatable or pivotable damping body 30a and 30b, respectively. The damping body 30a resp. 30b each protrude on a longitudinal side (starboard side SB for the damping body 30a and port side BB for the damping body 30b) of the vessel 1 and below the waterline 3 from the ship's hull 2.

De actieve slingerdempingsinrichting 100 is voorzien van sensormiddelen 101 welke de scheepsbewegingen en meer in het bijzonder de rolbeweging van het vaartuig 1 detecteren. Op basis hiervan worden stuursignalen 101z afgegeven aan schematisch weergegeven aandrijfmiddelen 102, welke op hun beurt de dempingslichamen 30a en/of 30b (afhankelijk van de uit te voeren slingerdempingscorrectie/compensatie) roteerbaar/zwenkbaar aandrijven via geschikte stuursignalen 102a en 102b, b.v. om de stuurmotoren 32a-32b van de dempingslichamenThe active roll damping device 100 is provided with sensor means 101 which detect the ship's movements and more particularly the roll movement of the vessel 1. Based on this, control signals 101z are supplied to schematically shown driving means 102, which in turn drive the damping bodies 30a and/or 30b (depending on the roll damping correction/compensation to be performed) rotatably/pivotably via suitable control signals 102a and 102b, e.g. to control the steering motors 32a-32b of the damping bodies

31a-31b te bekrachtigen. De sensormiddelen 101 kunnen daarbij bestaan uit hoekopnemers, snelheidsopnemers dan wel versnellingsopnemers, aangeduid met referentiecijfers 101a-101b, die continu de hoek van het vaartuig 1 ten opzichte van de horizontale waterspiegel 3, de snelheid dan wel de versnelling als gevolg van de 5 rolbewegingen detecteren.31a-31b. The sensor means 101 may consist of angle sensors, speed sensors or acceleration sensors, indicated with reference numerals 101a-101b, which continuously detect the angle of the vessel 1 with respect to the horizontal water level 3, the speed or the acceleration as a result of the rolling movements. .

Referentie-cijfer 1’ duidt het zwaartepunt van het op het water 3 rustende vaartuig 1 aan.Reference numeral 1' indicates the center of gravity of the vessel 1 resting on the water 3 .

Figuur 2 laat schematisch een bovenzijde zien van het vaartuig 1. Het vaartuig 1 is met zijn voorsteven 1a naar de ondermarge van de Figuur 2 gericht, en is voorzien van een paar bestaande uit twee vleugelvormige dempinglichamen 30a-30b. Opgemerkt wordt dat de actieve dempingsinrichting 100 overeenkomstig de uitvinding niet beperkt is tot slechts een paar van twee vleugelvormige dempinglichamen 30a-30b. De actieve dempingsinrichting 100 kan worden gebruikt met meerdere paren, elk bestaande uit twee vleugelvormige dempinglichamen, voor het compenseren of dempen van de slinger- of rolbewegingen van een vaartuig 1.Figure 2 shows schematically a top of the vessel 1. The vessel 1 is directed with its stem 1a towards the bottom margin of Figure 2, and is provided with a pair consisting of two wing-shaped damping bodies 30a-30b. It is noted that the active damping device 100 according to the invention is not limited to only a pair of two wing-shaped damping bodies 30a-30b. The active damping device 100 can be used with multiple pairs, each consisting of two wing damping bodies, to compensate or damp the roll or roll movements of a vessel 1.

In dit voorbeeld van Figuur 2 is een paar bestaande uit twee vleugelvormige dempinglichamen 30a-30b opgesteld nabij het zwaartepunt 1’ van het vaartuig. Echter, evenzo kan het vaartuig 1 zijn voorzien een paar bestaande uit twee vleugelvormige dempinglichamen zijn opgesteld nabij het voorsteven 1a en een paar opgesteld nabij het achtersteven 1b.In this example of Figure 2, a pair consisting of two wing-shaped damping bodies 30a-30b is arranged near the center of gravity 1' of the vessel. However, similarly, the vessel 1 may be provided with a pair consisting of two wing-shaped damping bodies arranged near the stem 1a and a pair arranged near the stern 1b.

In ieder geval verdient het de voorkeur dat de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b van elk paar van vleugelvormige dempingslichamen zich elk aan een zijde, een aan stuurboordzijde SB en een aan bakboordzijde BB, van het schip 1 zijn opgesteld. Zodoende is elk vleugelvormig dempingslichaam 30a-30b van elk paar van twee vleugelvormige dempingslichamen aan weerszijden van de langsas c.q. het zwaartepunt 1' van het vaartuig 1 opgesteld, hetgeen een efficiënte demping c.q. compensatie van de gedetecteerde slinger- en/of rolbewegingen mogelijk maakt.In any case, it is preferable that the wing-shaped damping bodies 30a-30b of each pair of wing-shaped damping bodies are arranged each on one side, a starboard side SB and a port side BB, of the ship 1. Thus, each wing-shaped damping body 30a-30b of each pair of two wing-shaped damping bodies is arranged on either side of the longitudinal axis or the center of gravity 1' of the vessel 1, which enables efficient damping or compensation of the detected pendulum and/or roll movements.

Het vleugelvormig dempingslichaam 30b aan de bakboordzijde BB staat naar het voorsteven 1a gericht terwijl het vleugelvormig dempingslichaam 30a aan stuurboordzijde SB in de normale vaarrichting en gericht is naar het achtersteven 1b. F1 is de reactiekracht op het vaartuig 1 uitgeoefend door het stuurboord dempingslichaam 30a en F2 is de reactiekracht op het vaartuig 1 uitgeoefend door het bakboord dempingslichaam 30b. F1+F2 is de totale reactiekracht die op het vaartuig 1 wordt uitgeoefend.The wing-shaped damping body 30b on the port side BB faces the stern 1a while the wing-shaped damping body 30a on the starboard side SB is in the normal sailing direction and facing the stern 1b. F1 is the reaction force on the vessel 1 applied by the starboard damping body 30a and F2 is the reaction force on the vessel 1 applied by the port damping body 30b. F1+F2 is the total reaction force exerted on the vessel 1.

Elk vleugelvormig dempingslichaam is geplaatst op een roteerbare zwenkas 31a resp. 31b, dat door de scheepswand 2 uitstrekt en in het vaartuig is gekoppeld met een geschikte stuurmotor 32a-32b, zie Figuur 1 en 3. Zoals getoond in Figuur 3 strekt de zwenkas 31a-31b zich in het door het vleugelvormige dempingslichaam 30a-30b gevormde vlak uit. Meer specifiek strekt de zwenkas 31a-31b zich in een dwarsrichting van het vleugelvormige dempingslichaam 30a-30b uit, zodat de lengte- afmeting £ van het dempingslichaam zich loodrecht uitstrekt op de zwenkas 31a-31b.Each wing-shaped damping body is placed on a rotatable pivot shaft 31a resp. 31b, which extends through the ship's hull 2 and is coupled in the vessel to a suitable steering motor 32a-32b, see Figures 1 and 3. As shown in Figure 3, the pivot shaft 31a-31b extends into the wing-shaped damping body 30a-30b formed flat out. More specifically, the pivot axis 31a-31b extends in a transverse direction of the wing-shaped damping body 30a-30b, so that the longitudinal dimension of the damping body extends perpendicular to the pivotal axis 31a-31b.

Bij voorkeur en zoals getoond in Figuur 3 strekt de zwenkas 31a-31b zich nagenoeg loodrecht op de waterlijn 3 uit. Het vleugelvormige dempingslichaam 30a-30b fungeert dan als een soort van roer.Preferably and as shown in Figure 3, the pivot axis 31a-31b extends substantially perpendicular to the waterline 3 . The wing-shaped damping body 30a-30b then functions as a kind of rudder.

Op basis van de gedetecteerde slinger- en/of rolbewegingen die het vaartuig 1, bij stilliggen dan wel bij langzaam varen, ondergaat, geeft de actieve dempingsinrichting 100 stuursignalen 101z af aan de aandrijfmiddelen 102 die via signalen 102a-102b de stuurmotoren 32a-32b bekrachtigen voor het om de respectievelijke zwenkassen 31a-31b laten roteren dan wel zwenken van de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b. De zwenk- c.q. rotatiebeweging van vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b om hun respectievelijke zwenkas 31a-31b zorgt voor een watermassa verplaatsing resulterende in een kracht F1 resp. F2 die uitgeoefend wordt op het vaartuig 1. De resulterende kracht F1+F2 wordt gebruikt om de gedetecteerde rolbeweging van het vaartuig 1 tegen te werken en te corrigeren dan wel te compenseren.On the basis of the detected pendulum and/or roll movements which the vessel 1 undergoes when stationary or during slow sailing, the active damping device 100 supplies control signals 101z to the drive means 102, which via signals 102a-102b energize the steering motors 32a-32b. for causing the wing-shaped damping bodies 30a-30b to rotate or pivot about the respective pivot axes 31a-31b. The pivoting or rotational movement of wing-shaped damping bodies 30a-30b about their respective pivotal axis 31a-31b causes a water mass displacement resulting in a force F1 resp. F2 exerted on the vessel 1. The resultant force F1+F2 is used to counteract and correct or compensate for the detected roll movement of the vessel 1.

Overeenkomstig de uitvinding drijft de actieve dempingsinrichting 100 de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b van elk paar van vleugelvormige dempingslichamen tegelijk aan. Het tegelijkertijd roteerbaar, dan wel zwenkbaar om hun zwenkas 31a-31b aandrijven van de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b resulteert in een gecombineerde resulterende kracht F1+F2 die de gedetecteerde rol- of slingerbewegingen van het vaartuig 1 dempt dan wel tegenwerkt en corrigeert.According to the invention, the active damper 100 drives the wing dampers 30a-30b of each pair of damper bodies simultaneously. Driving the wing-shaped damping bodies 30a-30b simultaneously rotatably or pivotally about their pivot axis 31a-31b results in a combined resultant force F1+F2 which damps or counteracts and corrects the detected rolling or swinging movements of the vessel 1.

Hierbij wordt de effectiefste correctie bewerkstelligd indien de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b van elk paar van vleugelvormige dempingslichamen tegengesteld aan elkaar worden geroteerd of gezwenkt om hun respectievelijke zwenkas 31a-31b. Dit wordt duidelijk getoond in het bovenaanzicht van Figuur 2, waarbij het dempingslichaam 30a aan de stuurboordzijde SB tegen de klok in en het dempingslichaam 30b aan de bakboordzijde BB met de klok mee wordt geroteerd.Hereby, the most effective correction is achieved if the wing-shaped damping bodies 30a-30b of each pair of wing-shaped damping bodies are rotated or pivoted opposite to each other about their respective pivot axis 31a-31b. This is clearly shown in the plan view of Figure 2, where the starboard damper body 30a SB is rotated counterclockwise and the port damper body 30b BB is rotated clockwise.

Doordat de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b elk in slechts een doch tegengestelde richting roteerbaar of zwenkbaar ten opzichte van elkaar zijn, is het niet langer noodzakelijk om de massa van de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b steeds van richting te laten veranderen. Hiertoe wordt voorkomen dat de rotatie- of zwenkrichting van de vleugelvormige dempingslichamen steeds dient te worden omgekeerd en te worden aangepast in snelheid. Zodoende is de massa-verplaatsing aanzienlijk minder, waardoor de gehele aandrijving (de aandrijfmiddelen 102 en de stuurmotoren 32a-32b) eenvoudiger qua constructie kan worden uitgevoerd.Because the wing-shaped damping bodies 30a-30b are each rotatable or pivotable relative to each other in only one but opposite direction, it is no longer necessary to have the mass of the wing-shaped damping bodies 30a-30b always change direction. To this end it is prevented that the direction of rotation or pivoting of the wing-shaped damping bodies must always be reversed and adjusted in speed. Thus, the mass displacement is considerably less, so that the entire drive (the drive means 102 and the steering motors 32a-32b) can be of simpler construction.

Bij voorkeur bezit het vleugelvormige dempingslichaam 30a-30b een Aspect-Ratio gelegen tussen 0,1 tot 2, waardoor een grote watermassa verplaatsing tijdens het roteren c.q. zwenken van het als een roer acterende dempingslichaam 30a- 30b wordt gerealiseerd en dienovereenkomstig een geschikte reactiekracht F1 en F2 ter compensatie van de rolbewegingen van het vaartuig 1. Zoals duidelijk getoond in Figuur 2 en 4 zijn de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b van elk paar van vleugelvormige dempingslichamen 180° uit fase ten opzichte van elkaar geplaatst op hun respectievelijke rotatieas / zwenkas 31a-31b. Hierdoor kan de resulterende kracht F1+F2 van elk als een roer fungerend dempingslichaam 30a-30b gegenereerde kracht F1 en F2 op het water 3 effectief worden gebruikt voor het compenseren van de gedetecteerde rol- /slingerbeweging van het vaartuig 1.Preferably, the wing-shaped damping body 30a-30b has an Aspect-Ratio between 0.1 to 2, whereby a large water mass displacement during rotation or pivoting of the damping body 30a-30b acting as a rudder is realized and, accordingly, a suitable reaction force F1 and F2 to compensate for the rolling movements of the vessel 1. As clearly shown in Figures 2 and 4, the wing damping bodies 30a-30b of each pair of wing damping bodies are placed 180° out of phase with respect to each other on their respective rotational axis / pivot axis 31a-31b . As a result, the resultant force F1+F2 of each generated force F1 and F2 on the water 3 acting as a rudder acting as a rudder 30a-30b can be effectively used to compensate for the detected roll/snake motion of the vessel 1.

In Figuur 4 wordt een stilliggend vaartuig 1 getoond. Hoewel het aansturen van de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b door de actieve dempingsinrichting 100 overeenkomstig de uitvinding voornamelijk is ontworpen voor toepassing bij een stilliggend vaartuig, dat bijvoorbeeld voor anker ligt of vrij drijft op zee en daarbij onderhevig is aan rolbewegingen (golfslag) van kustwateren, kan het echter ook ingezet worden tijdens het varen.In Figure 4 a stationary vessel 1 is shown. Although the actuation of the wing-shaped damping bodies 30a-30b by the active damping device 100 according to the invention is mainly designed for use with a stationary vessel, which for example is anchored or floating freely at sea and is subject to rolling movements (wave action) of coastal waters, however, it can also be used while sailing.

Onder invloed van de golfslag van het water 3 zal dit vaartuig 1 om zijn langsgerichte as (reikend door het voor- en achtersteven 1a resp. 1b) door het zwaartepunt 1’ een heen-en-weer gaande (van bakboord BB naar stuurboord SB en terug) slinger- of rolbeweging uitvoeren. Voor het dempen c.q. tegengaan van deze rolbeweging worden een vijftal stadia van de rolbeweging getoond, elk aangeduid met de Romeinse cijfers I-II-II-IV-V. Stadium | komt daarbij overeen met stadium V.Under the influence of the wave action of the water 3, this vessel 1 will go back and forth about its longitudinal axis (reaching through the stern and stern 1a and 1b, respectively) through the center of gravity 1' (from port BB to starboard SB and back) perform a pendulum or roll movement. To damp or counteract this rolling movement, five stages of the rolling movement are shown, each indicated by the Roman numerals I-II-II-IV-V. Stadium | corresponds to stage V.

In stadium |, die ook wel de vaanstand wordt genoemd, bezit het vaartuig 1 zijn maximale rolsnelheid, aangeduid met vmax (m/s) naar bakboord BB. De rolbeweging naar bakboord, die resulteert in de maximale uitslag, dient door de actieve dempingsinrichting 100 te worden tegengewerkt door het tegelijk aandrijven van de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b. Zoals getoond in stadium | zijn de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b in de vaanstand (ruststand) zoals getoond in Figuur 2. Tijdens de rolbeweging van het vaartuig naar bakboord BB roteren of zwenken beide de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b tegelijk, doch tegen gesteld aan elkaar tegengesteld over een hoek van 90° naar hun positie zoals getoond in stadium II.In stage |, which is also called the feather position, the vessel 1 has its maximum roll speed, indicated by vmax (m/s) to port BB. The roll to port, which results in the maximum deflection, must be counteracted by the active damping device 100 by simultaneously driving the wing-shaped damping bodies 30a-30b. As shown in stage | the wing-shaped damping bodies 30a-30b are in the feathered position (rest position) as shown in Figure 2. During the roll movement of the vessel to port BB, both the wing-shaped damping bodies 30a-30b rotate or pivot simultaneously, but opposite each other through an angle of 90° to their position as shown in stage II.

Meer specifiek, tijdens de 90° zwenkbeweging om hun zwenkas 31a resp. 31b roteert of zwenkt het vleugelvormige dempingslichaam 30a geplaatst aan de stuurboordzijde SB linksom, en het vleugelvormige dempingslichaam 30b geplaatst aan de bakboordzijde BB rechtsom. Door deze rotatie- of zwenkbeweging door de watermassa 3 creëren de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b de reactiekrachten F1 resp. F2, waarvan de resultante kracht F1+F2 naar bakboord BB is gericht en zo de naar bakboord gaande slingerbeweging wordt tegengewerkt.More specifically, during the 90° pivoting movement about their pivot axis 31a resp. 31b, the wing damper body 30a located on the starboard side SB rotates or pivots counterclockwise, and the wing damper body 30b located on the port side BB rotates clockwise. Due to this rotational or pivoting movement through the water mass 3, the wing-shaped damping bodies 30a-30b create the reaction forces F1 resp. F2, whose resultant force F1+F2 is directed to port port BB and thus counteracts the pendulum motion to port.

In stadium II is het vaartuig 1 tot stilstand gekomen en heeft dan de grootste hoekuitslag, door ook een rolsnelheid van v=0 (m/s). Beide vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b staan nu met de langsrichting £ van hun dempingslichaam loodrecht op de langsrichting van het vaartuig. De resultante kracht die de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b op het water 3 en derhalve op het vaartuig 1 uitoefenen is nihil (0). Het vaartuig 1 begint vanuit stadium Il terug te rollen van bakboord BB naar stuurboord SB.In stage II, the vessel 1 has come to a standstill and then has the largest angular deflection, also due to a roll speed of v=0 (m/s). Both wing-shaped damping bodies 30a-30b now have the longitudinal direction of their damping body perpendicular to the longitudinal direction of the vessel. The resultant force exerted by the wing-shaped damping bodies 30a-30b on the water 3 and therefore on the vessel 1 is nil (0). Vessel 1 begins to roll back from stage II from port BB to starboard SB.

De vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b worden nu door de actieve dempingsinrichting 100 verder aangedreven en zwenken daarbij tegelijk doch in tegengestelde richtingen om hun respectievelijke zwenkassen 31a-31b verder door met 90° tot hun positie in stadium III. De eerder door beide vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b ingezette zwenk- of rotatiebeweging vanuit stadium | naar Il blijft gehandhaafd.The wing-shaped damping bodies 30a-30b are now further driven by the active damping device 100, thereby pivoting simultaneously but in opposite directions about their respective pivot axes 31a-31b further by 90° to their position in stage III. The pivoting or rotational movement from stage | . initiated earlier by both wing-shaped damping bodies 30a-30b to Il is maintained.

De vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b draaien elk dezelfde richting, derhalve roteert of zwenkt het vleugelvormige dempingslichaam 30a geplaatst aan de stuurboordzijde SB nog immer linksom, en het vleugelvormige dempingslichaam 30b geplaatst aan de bakboordzijde BB nog immer rechtsom.The wing dampers 30a-30b each rotate in the same direction, so the wing damper 30a placed on the starboard side SB still rotates or pivots counterclockwise, and the wing damper 30b placed on the port side BB still rotates clockwise.

Hiertoe is het niet noodzakelijk dat de rotatie- of zwenkrichting van de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b steeds dient te worden omgekeerd, hetgeen gewoonlijk betekent dat het dempingslichaam dient te worden afgeremd tot rotatiesnelheid nul, waarna de rotatie-richting moet worden omgekeerd, en waarna het dempingslichaam werd dient te worden geaccelereerd tot de gewenste rotatiesnelheid. Dit vertragen en weer versnellen van de massa van het dempingslichaam eist gewoonlijk veel van het aandrijfsysteem in het vaartuig. Nu de rotatierichting telkens hetzelfde blijft, is zodoende deze massa-vertraging-en-versnelling afwezig, waardoor de gehele aandrijving (de aandrijfmiddelen 102 en de stuurmotoren 32a-32b) eenvoudiger qua constructie kan worden uitgevoerd.To this end, it is not necessary that the direction of rotation or pivoting of the wing-shaped damping bodies 30a-30b always has to be reversed, which usually means that the damping body must be decelerated to zero rotational speed, after which the direction of rotation must be reversed, and after which the damping body should be accelerated to the desired rotational speed. This slowing down and reacceleration of the mass of the damping body usually demands a lot from the propulsion system in the vessel. Now that the direction of rotation always remains the same, this mass deceleration and acceleration is thus absent, so that the entire drive (the drive means 102 and the steering motors 32a-32b) can be constructed in a simpler manner.

De gegenereerde reactiekrachten F1 en F2 alsmede de resulterende kracht F1+F2 die de beide dempingslichamen 30a-30b op het vaartuig 1 uitoefenen, werken nu in de andere richting naar stuurboord en werken de naar stuurboord gerichte rolbeweging vanuit stadium II, via stadium Ill naar stadium IV, tegen. Dit wordt in Figuur 4 bij stadium Ill weergeven door het minteken van —(F1+F2). In stadium Il zijn de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b van elk paar van vleugelvormige dempingslichamen 180° uit fase ten opzichte van elkaar geplaatst op hun respectievelijke rotatieas / zwenkas 31a-31b.The generated reaction forces F1 and F2 as well as the resultant force F1+F2 exerted by the two damping bodies 30a-30b on the vessel 1, now act in the other direction to starboard and act the starboard roll from stage II, via stage Ill to stage. IV, against. This is shown in Figure 4 at stage III by the minus sign of —(F1+F2). In stage II, the wing dampers 30a-30b of each pair of wing dampers are placed 180° out of phase with respect to each other on their respective rotational axis/pivot axis 31a-31b.

In stadium lll bezit het vaartuig in de vaanstand de maximale rolsnelheid Vmax welke rolbeweging nu naar stuurboord is gericht. Tijdens de rolbeweging van het vaartuig 1 vanuit de vaanstand van stadium lll (vmax) naar zijn grootste hoekuitslag of tilt naar stuurboord SB in stadium IV (v=0) draaien de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b door en staan nu met de langsrichting £ van hun dempingslichaam loodrecht op de langsrichting van het vaartuig 1. De resultante kracht die de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b op het water 3 en derhalve op het vaartuig 1 uitoefenen is nihil (0). In stadium IV is het vaartuig 1 tot stilstand gekomen en heeft dan de grootste hoekuitslag, door ook een rolsnelheid van v=0 (m/s).In stage III, the vessel has the maximum roll speed Vmax in the feathered position, which roll movement is now directed to starboard. During the roll movement of the vessel 1 from the feathering of stage III (vmax) to its greatest angular deflection or tilt to starboard SB in stage IV (v=0) the wing-shaped damping bodies 30a-30b rotate and now stand with the longitudinal direction of their damping body perpendicular to the longitudinal direction of the vessel 1. The resultant force that the wing-shaped damping bodies 30a-30b exert on the water 3 and therefore on the vessel 1 is nil (0). In stage IV, the vessel 1 has come to a standstill and then has the largest angular deflection, also due to a roll speed of v=0 (m/s).

Het vaartuig 1 begint vanuit stadium IV terug te rollen van stuurboord SB naar bakboord BB en de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b worden door de actieve dempingsinrichting 100 verder aangedreven en zwenken daarbij tegelijk doch in tegengestelde richtingen om hun respectievelijke zwenkassen 31a-31b verder door met 90° tot hun vaanstand positie in stadium V, welke gelijk aan de positie in stadium |.The vessel 1 begins to roll back from stage IV from starboard SB to port BB and the wing-shaped damping bodies 30a-30b are further driven by the active damping device 100, pivoting simultaneously but in opposite directions about their respective pivot axes 31a-31b further through 90 degrees. ° to their feather position in stage V, which is equal to the position in stage |.

Ook hier roteert of zwenkt het vleugelvormige dempingslichaam 30a geplaatst aan de stuurboordzijde SB linksom, en het vleugelvormige dempingslichaam 30b geplaatst aan de bakboordzijde BB rechtsom, beiden om hun zwenkas 31a resp.Here again, the wing-shaped damping body 30a located on the starboard side SB rotates or pivots counterclockwise, and the wing-shaped damping body 30b located on the port side BB rotates or pivots clockwise, both about their pivot axis 31a and 31a, respectively.

31b. Door deze rotatie- of zwenkbeweging door de watermassa 3 creëren de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b de reactiekrachten F1 resp. F2, waarvan de resultante kracht F1+F2 naar bakboord BB is gericht en zo de naar bakboord gaande slingerbeweging tegengewerkt.31b. Due to this rotational or pivoting movement through the water mass 3, the wing-shaped damping bodies 30a-30b create the reaction forces F1 resp. F2, whose resultant force F1+F2 is directed to port port BB and thus counteracts the pendulum movement to port.

Dit patroon van het zwenken van de vleugelvormige dempingslichamenThis pattern of the swinging of the wing-shaped damping bodies

30a-30b om hun zwenkassen 31a-31b door de actieve dempingsinrichting 100 herhaalt zich constant gedurende de sinusvormige rolbeweging van het vaartuig 1.30a-30b about their pivot axes 31a-31b through the active damping device 100 constantly repeats during the sinusoidal roll motion of the vessel 1.

Door hun constructie kunnen de vleugelvormige dempingslichamen 30a- 30b ook bij het achteruit varen van het vaartuig 1 worden ingezet.Due to their construction, the wing-shaped damping bodies 30a-30b can also be deployed when the vessel 1 is sailing backwards.

Ten aanzien van de vleugelvormige dempingslichamen 30a-30b bezitten deze een aspect ratio AR die gelegen is tussen 0,1 tot 2. Met de aspect ratio AR wordt de verhouding bedoeld bepaald door de lengtemaat £ (ook wel de hoogte) gedeeld door de gemiddelde breedte. Een dergelijke lage AR verhouding zorgt ervoor dat er meer vleugeloppervlakte achter de zwenkas 31a-31b aanwezig is, hetgeen een gunstig effect heeft op de compenserende werking van de dempingslichamen op de rolbeweging.With regard to the wing-shaped damping bodies 30a-30b, they have an aspect ratio AR which lies between 0.1 to 2. The aspect ratio AR is understood to mean the ratio determined by the length (also known as the height) divided by the average width. . Such a low AR ratio ensures that there is more wing area behind the pivot axis 31a-31b, which has a favorable effect on the compensating effect of the damping bodies on the rolling movement.

Door het vleugvormige dempingslichaam 30a-30b uit te voeren uit een licht materiaal, zoals uit koolstofvezel, kan een aanzienlijke gewichtsbesparing en massatraagheidsvermindering worden bewerkstelligd, waardoor het gehele aandrijfsysteem van de actieve dempingsinrichting eenvoudiger kan worden uitgevoerd.By making the wing-shaped damping body 30a-30b from a light material, such as carbon fiber, a considerable weight saving and reduction in mass can be achieved, so that the entire drive system of the active damping device can be designed in a simpler manner.

Claims

CONCLUSIONS

1. Device for actively damping ship movements, comprising at least - one pair of rotatable damping bodies arranged as a wing below the waterline of the ship and extending from the ship's hull, - sensor means for detecting the ship's movements and based thereon issuing control signals, - driving means for driving the wing-shaped damping bodies of each pair of wing-shaped damping bodies on the basis of the delivered control signals for the purpose of damping the detected ship movements.

Apparatus according to claim 1, wherein the wing-shaped damping bodies of each pair of wing-shaped damping bodies are rotatable in opposite directions.

Device as claimed in claim 1 or 2, wherein the wing-shaped damping bodies are each placed on a rotatable pivot shaft.

Device as claimed in claim 3, wherein the pivot axis extends in the plane formed by the wing-shaped damping body.

5. Device as claimed in claim 4, wherein the pivot axis extends in a transverse direction of the wing-shaped damping body.

6. Device as claimed in one or more of the claims 3-5, wherein the pivot axis extends substantially perpendicular to the waterline.

Device according to one or more of the preceding claims, wherein the wing-shaped damping body has an Aspect Ratio between 1 and 10.

8. Device according to one or more of the preceding claims, wherein the wing-shaped damping bodies of each pair of wing-shaped damping bodies are each arranged on one side of the ship.

9. Device as claimed in one or more of the foregoing claims, wherein the wing-shaped damping bodies are each rotatable in only one direction of rotation.

An apparatus according to one or more of the preceding claims, wherein the wing-shaped damping bodies of each pair of wing-shaped damping bodies are rotatable 180° out of phase with respect to each other.