RU2112692C1

RU2112692C1 - Watercraft passive stabilizer

Info

Publication number: RU2112692C1
Application number: RU96123818A
Authority: RU
Inventors: Герман Георгиевич Плехов
Original assignee: Герман Георгиевич Плехов
Priority date: 1996-12-15
Filing date: 1996-12-15
Publication date: 1998-06-10

Abstract

FIELD: stabilization of watercraft through control of frequency of its oscillations. SUBSTANCE: passive stabilizer includes side reservoirs partially filled with liquid and communicated with the aid of liquid and air passages and oscillation frequency regulator fitted in liquid passage. Oscillation frequency regulator is made in form of passive blade rotor; blades of rotor have adjustable angle of turn relative to direction of moving mass of liquid. Passive blade rotor is mechanically linked with electric generator. EFFECT: enhanced efficiency of stabilization of watercraft. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, а точнее к средствам уменьшения бортовой качки плавающих средств. The invention relates to shipbuilding, and more specifically to means for reducing the rolling side of floating vehicles.

Известен успокоитель качки плавающего средства, содержащий бортовые резервуары, частично заполненные жидкостью, соединенные между собой жидкостным поперечным каналом, в котором установлена подвижная перегородка [1]. Known stabilizer pumping floating equipment containing onboard tanks, partially filled with liquid, interconnected by a liquid transverse channel in which a movable partition is installed [1].

Приводное устройство этого успокоителя качки выполнено в виде гидравлического двигателя, механически соединенного через маховик с насосом переменной производительности, и снабжено силовыми цилиндрами, взаимодействующими с перегородкой. The drive unit of this pitching damper is made in the form of a hydraulic motor mechanically connected through a flywheel to a variable displacement pump and equipped with power cylinders interacting with the partition.

Регулирование напора жидкости, подаваемой в бортовые резервуары с помощью подвижной перегородки, должно быть синхронизировано с амплитудой и частотой колебаний плавающего средства, что достаточно трудно достичь в реальных условиях качки. Жесткое отсечение масс жидкости, подаваемых в тот или иной резервуары, вызовет существенный инерционный эффект, а вместе с тем и увеличение гидравлического сопротивления, что не будет способствовать надежной стабилизации качки плавающего средства. The regulation of the pressure of the fluid supplied to the onboard tanks by means of a movable baffle should be synchronized with the amplitude and frequency of oscillations of the floating vehicle, which is quite difficult to achieve in real rolling conditions. Rigid clipping of the masses of fluid supplied to a particular reservoir will cause a significant inertial effect, and at the same time an increase in hydraulic resistance, which will not contribute to reliable stabilization of the rolling of the floating vehicle.

Кроме того, система функционирования насоса переменной производительности в заданном режиме достаточна сложна и требует повышенных эксплуатационных затрат и энергооснащенности. In addition, the functioning system of a variable displacement pump in a given mode is quite complex and requires increased operating costs and energy equipment.

Известен успокоитель качки плавающего средства, содержащий бортовые резервуары, частично заполненные жидкостью, соединенные между собой жидкостным и воздушным каналами, и регулятор частоты колебаний плавающего средства [2]. Known stabilizer pumping floating equipment, containing airborne tanks, partially filled with liquid, interconnected by liquid and air channels, and a regulator of the oscillation frequency of the floating vehicle [2].

Регулятор частоты колебаний выполнен в виде управляемых сервомеханизмом активизаторов, размещенных внутри резервуаров и разделяющих каждый из них на наружную и внутреннюю полости, причем наружная полость каждого бортового резервуара сообщена с внутренней полостью резервуара другого борта. The oscillation frequency regulator is made in the form of activators controlled by a servo mechanism, located inside the tanks and dividing each of them into the external and internal cavities, the external cavity of each onboard tank being in communication with the internal cavity of the tank of the other side.

Этому успокоителю качки присущи недостатки предыдущего аналога. Кроме того, система достаточна сложна и энергонасыщена. This pitching damper has the disadvantages of the previous analogue. In addition, the system is sufficiently complex and energy-saturated.

Известный пассивный успокоитель качки плавающего средства, содержащий бортовые резервуары, частично заполненные жидкостью, соединенные между собой жидкостным и воздушным каналами, и установленный в жидкостном канале регулятор частоты колебаний. Последний выполнен в виде шибера и заслонки решетчатого типа, перекрывающих поперечное сечение канала [3]. Known passive damping device for floating equipment, comprising airborne tanks partially filled with liquid, interconnected by liquid and air channels, and an oscillation frequency regulator installed in the liquid channel. The latter is made in the form of a gate and a lattice-type damper overlapping the cross section of the channel [3].

Данный успокоитель качки предполагает одновременное управление шибером и решетчатой заслонкой в процессе регулирования частоты колебаний плавающего средства, что усложняет его эксплуатацию вследствие одновременного контроля за двумя механизмами и снижает надежность выхода на стабилизирующий режим колебаний. This pitching damper assumes the simultaneous control of the gate and the trellis damper in the process of controlling the oscillation frequency of the floating vehicle, which complicates its operation due to the simultaneous control of two mechanisms and reduces the reliability of reaching the stabilizing vibration mode.

Кроме того, данная система успокоителя качки предназначена для работы в энергозатратном режиме, не используя напор перемещающихся по каналу масс жидкости. In addition, this pitching damper system is designed to operate in an energy-intensive mode, without using the pressure of the masses of fluid moving along the channel.

Целью изобретения является повышение эффективности стабилизации режима качки плавающего средства путем регулирования частоты его колебаний и возможность использования напора перемещающихся масс жидкости. The aim of the invention is to increase the stabilization efficiency of the rolling mode of a floating vehicle by regulating the frequency of its oscillations and the possibility of using the pressure of moving masses of liquid.

Указанная цель достигается тем, что в пассивном успокоителе качки, содержащем бортовые резервуары, частично заполненный жидкостью, соединенные между собой жидкостным и воздушным каналами, и установленный в жидкостном канале регулятор частоты колебаний, последний выполнен в виде пассивного лопастного ротора, лопасти которого выполнены с регулируемым углом поворота относительно направления перемещающихся масс жидкости, а пассивный лопастной ротор механически связан с генератором электроэнергии. This goal is achieved by the fact that in a passive damping pump, which contains airborne tanks, partially filled with liquid, interconnected by a liquid and air channels, and an oscillation frequency regulator installed in the liquid channel, the latter is made in the form of a passive blade rotor, the blades of which are made with an adjustable angle rotation relative to the direction of the moving masses of liquid, and the passive blade rotor is mechanically connected to the electric power generator.

Выполнение регулятора колебаний плавающего средства в виде пассивного лопастного ротора с изменяемым положением угла атаки лопастей позволяет обеспечить сравнительно плавный бесступенчатый режим стабилизации качки плавающего средства. При этом пассивный лопастной ротор выполняет одновременно функцию регулятора частоты колебаний и демпфирующего устройства. The implementation of the regulator of oscillations of the floating medium in the form of a passive blade rotor with a variable position of the angle of attack of the blades allows for a relatively smooth stepless stabilization mode of rolling of the floating medium. In this case, the passive blade rotor simultaneously performs the function of a frequency regulator and a damping device.

Кроме того, механическая связь лопастного ротора, вращаемого за счет перемещения масс жидкости, с генератором позволяет дополнительно получать некоторое количество электроэнергии. In addition, the mechanical connection of the blade rotor, rotated by moving masses of liquid, with the generator allows you to additionally receive a certain amount of electricity.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый успокоитель качки; на фиг.2 - пассивный лопастной ротор, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - то же вид Б на фиг.2. Figure 1 schematically depicts the proposed rolling damper; figure 2 - passive blade rotor, section aa in figure 1; figure 3 is the same view B in figure 2.

Пассивный успокоитель качки плавающего средства содержит частично заполненные жидкостью бортовые резервуары 1 и 2, соединенные жидкостным 3 и воздушным 4 каналами. Воздушный канал оборудован предохранительным клапаном 5. В жидкостном канале установлен пассивный лопастной ротор 6 с лопастями 7. The passive damper for the rolling of the floating vehicle contains partially filled with liquid side tanks 1 and 2, connected by a liquid 3 and air 4 channels. The air channel is equipped with a safety valve 5. In the liquid channel a passive blade rotor 6 with blades 7 is installed.

Пассивный ротор состоит из центрального вала 8 и соосно расположенной трубчатой обечайкой 9. The passive rotor consists of a central shaft 8 and a coaxially arranged tubular shell 9.

С одной стороны трубчатая обечайка через пружинный элемент 10 упирается в дно стакана 11, жестко закрепленного на центральном валу, с другой - зафиксирована гайкой 12, навинчиваемой на конец центрального вала. К гайке подведен механический захват, выполненный в виде рычага 13 с поворотными относительно оси 14 зажимами 15, кинематически связанными струнами 16 через промежуточный элемент (не показан) с гидроцилиндром 17 двойного хода, закрепленном на пространственной опоре 18. Включение гидроцилиндра на вращение гайки в ту или иную сторону обеспечивает возможность осевого перемещения обечайки относительно центрального вала. Лопасти закреплены на трубчатой обечайке и снабжены хвостовиком 19, взаимодействующим с упорами 20 и 21 центрального вала, при этом смежные лопасти соседних рядов смещены относительно друг друга на величину

, где α^° - угол между соседними лопастями в каждом ряду.On the one hand, the tubular shell through the spring element 10 abuts against the bottom of the cup 11, which is rigidly fixed to the central shaft, and on the other, is fixed by a nut 12 screwed onto the end of the central shaft. A mechanical gripper is made to the nut, made in the form of a lever 13 with clamps 15 rotatable relative to the axis 14, kinematically connected by strings 16 through an intermediate element (not shown) with a double-stroke hydraulic cylinder 17 mounted on the spatial support 18. Turning the hydraulic cylinder on the nut to rotate in one or the other side provides the possibility of axial movement of the shell relative to the Central shaft. The blades are mounted on a tubular shell and equipped with a shank 19 that interacts with the

stops

20 and 21 of the central shaft, while adjacent blades of adjacent rows are offset relative to each other by an amount

where α ^° is the angle between adjacent blades in each row.

За пределами жидкостного канала центральный вал через муфту 22 соединен с генератором электроэнергии 23. Outside the fluid channel, the central shaft is connected through a sleeve 22 to an electric power generator 23.

Пассивный успокоитель качки работает следующим образом. Passive stabilizer pitching works as follows.

При перетекании по каналу 3 во время качки жидкости последняя, встречая на своем пути лопасти 7 пассивного ротора 6 и испытывая при этом определенное сопротивление, заставляет центральный вал 8 ротора вращаться в направлении движения потока жидкости. При этом лопасти ротора зафиксированы своими хвостовиками 19 относительно упоров 20 или 21 центрального вала. When flowing through the channel 3 during the pumping of the liquid, the latter, meeting the blades 7 of the passive rotor 6 on its way and experiencing a certain resistance, causes the central shaft 8 of the rotor to rotate in the direction of fluid flow. In this case, the rotor blades are fixed with their shanks 19 relative to the stops 20 or 21 of the central shaft.

Для стабилизации режима качки за счет перетекания жидкости, например из бортового резервуара 2 в резервуар 1 (на момент, изображенный на фиг.1), гидроцилиндром двойного хода 17 сначала сводят зажимы 15 механического захвата по контуру боковой поверхности гайки 12, а затем начинают вращать гайку, накручивая на центральный вал 8. Сжимая пружинный элемент 10, трубчатая обечайка 9 с лопастями 7 смещается вправо соосно центральному валу. При этом хвостовики 19 лопастей, воздействуя на упоры 21 центрального вала, поворачивают лопасти 7, изменяя их положение таким образом, чтобы увеличить сопротивление перетеканию масс жидкости из бортового резервуара 2 в резервуар 1. To stabilize the pumping mode due to fluid flow, for example, from the on-board tank 2 to the tank 1 (at the moment shown in Fig. 1), the double-stroke hydraulic cylinder 17 first brings the clamps 15 of the mechanical gripper along the contour of the side surface of the nut 12, and then begin to rotate the nut , turning on the central shaft 8. Compressing the spring element 10, the tubular shell 9 with blades 7 is shifted to the right coaxially to the central shaft. In this case, the shanks 19 of the blades, acting on the stops 21 of the central shaft, rotate the blades 7, changing their position so as to increase the resistance to the flow of masses of liquid from the onboard tank 2 into the tank 1.

Замедление перетекания масс жидкости, вызванное увеличением сопротивления лопастей, позволит содержать часть жидкости в заданный момент в резервуаре 2 и тем самым уменьшить частоту и амплитуду плавающего средства. Slowing down the flow of masses of liquid, caused by an increase in the resistance of the blades, will allow you to contain part of the liquid at a given moment in the tank 2 and thereby reduce the frequency and amplitude of the floating means.

Определив параметры возмущающих моментов, вызывающих качку плавающего средства, устанавливают лопасти в положение, при котором сопротивление перемещение масс жидкости с борта на борт будет оптимальным для обеспечения наиболее благоприятный частоты колебаний плавающего средства. Having determined the parameters of the disturbing moments causing the rolling of the floating vehicle, set the blades in a position in which the resistance to the movement of liquid masses from side to side will be optimal to ensure the most favorable frequency of oscillation of the floating means.

После установки лопастей в заданное положение гидроцилиндром 17 разводят зажимы 15 механического захвата и пассивный лопастной ротор начинает работать в постоянном режиме. При вращении центрального вала 8 в ту или другую стороны крутящий момент через муфту 22 передается на генератор 23 переменного тока. Режим работы генератора определяется нагрузкой подключенных к нему потребителей электроэнергии. After the blades are installed in a predetermined position, the clamps 15 of the mechanical gripper are opened with the hydraulic cylinder 17 and the passive blade rotor starts to work in a constant mode. When the central shaft 8 is rotated in one direction or another, the torque is transmitted through the clutch 22 to the alternator 23. The operating mode of the generator is determined by the load of the consumers of electricity connected to it.

Claims

1. Passive damping device for floating a vehicle, comprising airborne tanks partially filled with liquid, interconnected by liquid and air channels, and an oscillation frequency regulator installed in the liquid channel, characterized in that the latter is made in the form of a passive blade rotor, and the rotor blades are made with adjustable angle of rotation relative to the direction of the moving masses of liquid.

2. The damper according to claim 1, characterized in that the passive blade rotor is mechanically connected to an electric generator.