RU2309081C1 - Large sea buoy at preset wave resistance and stability - Google Patents
Large sea buoy at preset wave resistance and stability Download PDFInfo
- Publication number
- RU2309081C1 RU2309081C1 RU2006113476/11A RU2006113476A RU2309081C1 RU 2309081 C1 RU2309081 C1 RU 2309081C1 RU 2006113476/11 A RU2006113476/11 A RU 2006113476/11A RU 2006113476 A RU2006113476 A RU 2006113476A RU 2309081 C1 RU2309081 C1 RU 2309081C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- damper
- buoy
- mass
- wave
- volume
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам навигационного обеспечения морскими буями большого водоизмещения глубоководных фарватеров на подходе к портам и гаваням, подверженным значительному морскому волнению. Оно может быть также применено для автономных буйковых станций (АБС), осуществляющих мониторинг морской среды, а также другие специальные функции.The invention relates to navigational support for large-displacement deep-water fairway sea buoys on the approach to ports and harbors subject to significant sea disturbance. It can also be used for autonomous buoy stations (ABS), monitoring the marine environment, as well as other special functions.
Известные Большие морские буи (БМБ) (Справочник по средствам навигационного оборудования. Часть 1, Л. ГУИНО, 1983 г.) представляют собой бочкообразную плавучесть диаметром 2,5÷2,6 м и общей высотой корпуса 2÷2,5 м. Над ней возвышается мачта ферменного типа, на которой размещаются светооптический аппарат (СОА), радиолокационные отражатели (РЛО) и ревун. На АБС на мачте размещается также аппаратура измерения параметров воздушной среды и волнения, а также радиопередающая антенна. Главным недостатком БМБ и АБС является нерациональная архитектурная форма, которая целиком воспринимает волновые возмущающие силы и моменты. Результатом этого являются усиленная вертикальная и угловая качка БМБ и АБС и нередкие обрывы удерживающих их связей.Famous Large Sea Buoys (BMB) (Guide to Navigation Equipment.
Известно техническое решение патенту РФ 2011599 (Разумеенко Ю.В., Пыльнев Ю.В. Полупогружное основание морского сооружения, бюл. №8 от 30.04.94) - аналог. В соответствии с этим патентом для нейтрализации вертикальных волновых возмущающих сил буй должен выполняться в виде длинного полупогруженного цилиндра общей длиной не менее 1,35-1,5 расчетной высоты волны hp, при этом на глубине Тд≥1,2 расчетной амплитуды волны Ар=0,5hp буй должен иметь плоский или объемный пассивно-активный демпфер (ЛАД), размеры которого определяются расчетной длиной волны λр. Буй, выполненный по рекомендациям этого патента, будет иметь в 4-6 раз меньшие отрывные усилия, а также уменьшенную вертикальную и угловую качку по сравнению с буями традиционных форм.A technical solution is known to the patent of the Russian Federation 2011599 (Razumeenko Yu.V., Pylnev Yu.V. Semi-submersible base of an offshore structure, Bulletin No. 8 of 04/30/94) - analogue. In accordance with this patent, to neutralize the vertical wave perturbing forces, the buoy must be made in the form of a long semi-immersed cylinder with a total length of at least 1.35-1.5 of the estimated wave height h p , while at a depth of T d ≥ 1.2 of the calculated amplitude of wave A p = 0.5h p the buoy must have a flat or volume passive active damper (LAD), the dimensions of which are determined by the calculated wavelength λ p . The buoy, made according to the recommendations of this patent, will have 4-6 times less tearing forces, as well as reduced vertical and angular pitching compared to buoys of traditional shapes.
Однако высокий водоизмещающий цилиндрический корпус особенно при его изготовлении из стали создает проблемы с остойчивостью, из-за чего приходится применять тяжелый твердый балласт и увеличивать водоизмещение буя.However, the high displacement cylindrical body, especially when it is made of steel, creates stability problems, because of which it is necessary to use heavy solid ballast and increase the displacement of the buoy.
Наиболее близким по сущности к предлагаемому изобретению является техническое решение по патенту РФ №2180544 (Плавучий предостерегающий знак повышенной волностойкости, бюл. №28 от 10.10.2002 г.) - прототип.The closest in essence to the present invention is a technical solution according to the patent of the Russian Federation No. 2180544 (Floating warning sign of increased wave resistance, bull. No. 28 from 10.10.2002) - prototype.
В соответствии с известным техническим решением, надводная водоизмещающая часть ППЗ делается высотой 1÷1,5 м, но не менее половины амплитуды расчетной волны, над этой надводной частью на мачтовых конструкциях поднимаются на необходимую высоту светооптический аппарат (СОА) и радиолокационные отражатели (РЛО), аккумуляторная батарея располагается в самой нижней части корпуса, при этом твердый балласт крепится к его низу и выполняется в виде плоского диска диаметром Dтб=(1,8-2,0)Dпк, где Dпк - средний диаметр погруженной части корпуса, выполненного из конусов или диаметр цилиндрического корпуса, а его масса определяется значением заданной метацентрической высоты h=(0,25-0,30) м, на расстоянии от ватерлинии 1,2-1,3 расчетной амплитуды волны ППЗ имеют пассивно-активный демпферы, при этом демпферы имеют скос под углом 20-30° к горизонту, который обеспечивает не одинаковую их эффективность при подъеме волны вверх и опускании ее вниз.In accordance with the well-known technical solution, the surface displacement part of the PPZ is made 1–1.5 m high, but not less than half the amplitude of the calculated wave; light-emitting apparatus (SOA) and radar reflectors (RLO) rise to the required height above this surface part on the mast structures , the battery is located in the lower part of the housing, while the solid ballast is attached to its bottom and is made in the form of a flat disk with a diameter of D tb = (1.8-2.0) D pc , where D pc is the average diameter of the immersed part of the housing, completed of the cones or the diameter of the cylindrical body, and its mass is determined by the value of the specified metacentric height h = (0.25-0.30) m, at a distance from the waterline of 1.2-1.3 of the calculated amplitude, the PPZ waves have passively active dampers, at the same time, the dampers have a bevel at an angle of 20-30 ° to the horizon, which ensures their unequal efficiency when the wave is raised up and down.
Данное техническое решение частично адаптирует рекомендации патента №2011599 к особенностям буев. Однако описание и формула патента-прототипа имеют следующие недостатки:This technical solution partially adapts the recommendations of patent No. 20111599 to the features of the buoys. However, the description and claims of the prototype patent have the following disadvantages:
- Известное техническое решение жестко привязано к значению метацентрической высоты h=0,25-0,3 м. Однако требования к ней у буев разного типа и назначения могут быть разные. И, кроме того, величина h существенно влияет на угловую качку буя.- A well-known technical solution is rigidly tied to the value of metacentric height h = 0.25-0.3 m. However, the requirements for it for buoys of different types and purposes can be different. And, in addition, the value of h significantly affects the angular rolling of the buoy.
- Диаметр диска ТБ Dтб=(1,8-2,0)Dпк назначен излишне большим, что может быть невыгодным по конструктивным соображениям.- The diameter of the TB disk D tb = (1.8-2.0) D pc assigned too large, which may be disadvantageous for structural reasons.
- Уменьшение высоты водонепроницаемой надводной части по сравнению с подводной скомпенсировано неодинаковостью эффективности ПАДов за счет скоса вниз их поверхности, однако понятие "скос" неточно отражает сущность предложения - фактически ПАД имеет коническую поверхность.- The decrease in the height of the watertight surface part compared to the underwater part is compensated for by the divergence in the effectiveness of PADs due to beveling down their surface, however, the concept of “beveling” does not accurately reflect the essence of the proposal - in fact, PAD has a conical surface.
- Размеры демпферов формула патента-прототипа не оговаривает, предполагается, что они соответствуют рекомендациям патента 2011599 по полной структурной нейтрализации вертикальных волновых сил. Это приводит к большим размерам демпферов, что по конструктивным соображениям может быть неприемлемым, а по конкретным эксплуатационным требованиям - излишним.- The formula of the patent prototype does not stipulate the dimensions of the dampers, it is assumed that they comply with the recommendations of the 2011599 patent for the complete structural neutralization of vertical wave forces. This leads to large sizes of dampers, which for design reasons may be unacceptable, and for specific operational requirements - unnecessary.
- Невозможно независимо друг от друга удовлетворить требованиям плавучести и остойчивости буя при наперед заданной осадке и метацентрической высоте без учета массы и плавучести ПАДа, плавучесть которого может быть соизмерима с плавучестью основного корпуса. Требуется дополнительный алгоритм действий.- It is impossible to independently meet the buoyancy and stability requirements of the buoy with a predetermined draft and metacentric height without taking into account the weight and buoyancy of the PAD, the buoyancy of which can be comparable with the buoyancy of the main body. An additional action algorithm is required.
Цель изобретения - обеспечение БМБ заданной степени волностойкости и остойчивости, уменьшение ветровой нагрузки при одновременном уменьшении его объема и массы. Эти цели достигаются тем, что у полупогружного вертикально ориентированного корпуса ППЗ, включающего погруженную часть общей осадкой Тпк не менее 1,35-1,5 расчетной амплитуды волны Ар и охватывающий корпус пассивно-активный демпфер, верхняя кромка которого удалена от невозмущенной поверхности на величину Тд не менее (1,2-1,3) расчетной амплитуды волны, водонепроницаемую надводную часть высотой 1-1,5 м, но не менее половины Ар расчетной амплитуды волны с расположенной над ней с помощью мачтовой конструкции РЛО и СОА, аккумуляторную батарею, расположенную в самой нижней части ППЗ, и твердый балласт, выполненный в виде плоского диска, жестко соединенного с нижней частью корпуса, демпфер выполнен объемным, водоизмещением не менее 10-15% водоизмещения основного вертикально ориентированного корпуса, верхняя и нижняя поверхности демпфера выполнены коническими с наклоном верхней образующей к горизонту не менее 20-30°, а нижней - в 1,5-2 раза меньше, чем у верхней, наружные кромки верхней поверхности этого демпфера имеют округление радиусом 0,05-0,1 радиуса горизонтальной его проекции плавно переводящее коническую поверхность в вертикальную, идущую до нижней конической поверхности, СОА и РЛО подняты над свободной поверхностью воды на высоту не менее 3,5-5 м, твердый балласт выполняется в виде набортных плоских дисков диаметром Dтб=(1,2÷1,4)Dпк, где Dпк - средний диаметр погруженной части корпуса, выполненного из конусов, или диаметр цилиндрического корпуса, эти диски на шпильках крепятся к основному, коренному диску, жестко соединенного (например, на сварке или на болтах) с днищем корпуса БМБ, нижняя коническая поверхность объемного демпфера, корпус буя и коренной диск твердого балласта жестко (например, на сварке) соединены вертикальными бракетами, выполняющими роль подкрепляющих демпфер связей и вертикальных демпферов, уменьшающих угловые колебания буя на волне, при этом осредненный диаметр погруженной части основного корпуса Dпк, его общее заглубление Тпк, размеры объемного демпфера, масса потребного твердого балласта и водоизмещение БМБ в целом определяются исходя из заданной полезной нагрузки (массы аккумуляторной батареи, СОА, РЛС и др.), расчетной балльности моря, глубины постановки, требований к метацентрической высоте и необходимой степени нейтрализации волновых возмущающих сил из последовательного решения следующей системы алгебраических уравненийThe purpose of the invention is the provision of BMB of a given degree of wave resistance and stability, reducing wind load while reducing its volume and mass. These goals are achieved by the fact that in a semi-submersible vertically oriented housing ППЗ, including the immersed part with a total draft T pc of at least 1.35-1.5 of the calculated wave amplitude A r and covering the case with a passive-active damper, the upper edge of which is removed from the unperturbed surface at the value of T d not less than (1.2-1.3) of the calculated wave amplitude, a waterproof surface part of a height of 1-1.5 m, but not less than half A p of the calculated wave amplitude located above it with the help of the mast structure of the RLO and SOA, rechargeable battery laid in the lower part of the PPZ, and a solid ballast made in the form of a flat disk rigidly connected to the lower part of the body, the damper is made volumetric, with a displacement of at least 10-15% of the displacement of the main vertically oriented body, the upper and lower surfaces of the damper are conical with an inclination the upper generatrix to the horizon is at least 20-30 °, and the lower one is 1.5-2 times less than the upper one, the outer edges of the upper surface of this damper are rounded with a radius of 0.05-0.1 of the radius of its horizontal projection smoothly evodyaschee conical surface in a vertical extending to the bottom of the conical surface, SOA and RLS lifted above the free water surface at a height of not less than 3.5-5 m, the solid ballast made in the form of flat discs on-board diameter D TB = (1,2 ÷ 1 4) D pc , where D pc is the average diameter of the submerged part of the body made of cones, or the diameter of the cylindrical body, these disks on studs are attached to the main, main disk, rigidly connected (for example, by welding or bolts) to the bottom of the BMB body lower conical surface of the surround empfera, the body of the buoy and the radical drive solid ballast rigidly (e.g., welding) are connected by vertical with brackets that perform the role of reinforcement damper linkages and vertical dampeners, reducing the angular oscillations of the buoy at a wavelength, wherein the averaged diameter of the submerged part of the main body D pc, its overall penetration T pc , the dimensions of the volume damper, the mass of the required solid ballast and the displacement of the BMB as a whole are determined on the basis of a given payload (mass of the battery, SOA, radar, etc.), estimated ballast and the sea, setting depth, requirements for metacentric height and the necessary degree of neutralization of the wave perturbing forces from the sequential solution of the following system of algebraic equations
- Уравнения масс и плавучести БМБ- Equations of mass and buoyancy BMB
где ρ=1,01÷1,025 т/м3 - плотность морской воды;where ρ = 1.01 ÷ 1.025 t / m 3 is the density of sea water;
Vпк - объем погруженной части основного корпуса, м3;V pc - the volume of the immersed part of the main body, m 3 ;
Vод - водоизмещающий объем демпфера, зависящий от его формы и размера, м3;V od - displacement volume of the damper, depending on its shape and size, m 3 ;
mнг - масса независимых от размеров БМБ грузов, заданных или заранее принятых, например, масс светооптического аппарата и аккумуляторной батареи, т;m ng is the mass of freights independent of the size of the BMB, given or pre-accepted, for example, the masses of the light-optical apparatus and the battery, t;
mзг - масса зависимых от размеров и формы БМБ грузов, например, основного корпуса, демпфера, бракет, т;m zg is the mass of cargo, depending on the size and shape of the BMB, for example, the main body, damper, brace, t;
mтб- масса твердого балласта вместе с массой удерживающих БМБ связей, которые зависят от глубины места постановки, т;m tb is the mass of solid ballast together with the mass of BMP-holding bonds, which depend on the depth of the formulation site, t;
ρтб - плотность материала твердого балласта и удерживающих связей, большая плотности воды, т/м3;ρ tb - the density of the material of solid ballast and holding bonds, a large density of water, t / m 3 ;
- редукционный коэффициент, учитывающий потерю веса твердого балласта и якорь-цепи в воде; - reduction coefficient taking into account the weight loss of solid ballast and anchor chain in water;
- Заданного диапазона допустимого изменения метацентрической высоты- The specified range of permissible changes in metacentric height
где zc - положение по высоте центра плавучести водоизмщающих объемов корпуса БМБ при осадке Тпк, демпфера, бракет, м;where z c is the position of the height of the center of buoyancy of the water-scattering volumes of the BMB hull with a draft of T pc , damper, brace, m;
r - метацентрический радиус;r is the metacentric radius;
zg - положение по высоте БМБ центра масс всех грузов: корпуса вместе с демпфером, твердым балластом, якорь-цепью и другими, которые уравновешены плавучестью буя при осадке Тпк.z g is the height position of the BMB of the center of mass of all goods: the hull, together with the damper, solid ballast, anchor chain, and others, which are balanced by the buoyancy of the buoy during draft T pc .
- Уравнение для выбора размеров объемного конического ПАДа- The equation for choosing the dimensions of the volumetric conical pad
где 0<n≤0,5 - коэффициент нейтрализации волновых возмущающих сил, равный 0 при их полной нейтрализации и 0,5 - при частичной;where 0 <n≤0.5 is the neutralization coefficient of the wave perturbing forces, equal to 0 when they are completely neutralized and 0.5 when partial;
Sпк - средняя площадь горизонтального сечения погруженного корпуса при его выполнении из конусов или площадь горизонтального сечения цилиндра, м2;S pc - the average horizontal sectional area of the submerged body when it is made of cones or the horizontal sectional area of the cylinder, m 2 ;
Тпк - расчетная осадка погруженного корпуса БМБ, назначенная в интервале (0,6÷1,2) расчетной амплитуды волны Ар, при этом меньшее значение Тпк соответствует большему значению коэффициента нейтрализации n, м;T pc - the estimated draft of the submerged BMP body, assigned in the interval (0.6 ÷ 1.2) of the calculated wave amplitude A p , while a lower value of T pc corresponds to a larger value of the neutralization coefficient n, m;
kпк - коэффициент присоединенной массы погруженного корпуса при ускорениях частичек воды в волне, направленных вверх, принимаемый в пределах 0,3÷0,4;k pc is the coefficient of the attached mass of the submerged body during acceleration of water particles in the wave directed upward, taken within 0.3 ÷ 0.4;
Sод - площадь горизонтальной проекции конического объемного демпфера, м2;S od - the area of the horizontal projection of the conical volumetric damper, m 2 ;
kод - коэффициент присоединенной массы объемного демпфера, отнесенный к ρVод, принимаемый в пределах 0,6÷0,8;k od - the added mass coefficient of the volume damper, referred to ρV od taken in the range of 0.6 ÷ 0.8;
Тод - удаление от поверхности середины верхней конической поверхности объемного демпфера, назначаемое в интервале (0,6÷0,8)Тпк;T od - removal from the surface of the middle of the upper conical surface of the volume damper, assigned in the interval (0.6 ÷ 0.8) T pc ;
Нод - средняя высота объемного демпфера, назначаемая в интервале (0,2÷0,4)Тпк, м;N od - the average height of the volume damper assigned in the interval (0.2 ÷ 0.4) T pc , m;
λр - расчетная длина волны, м.λ p - estimated wavelength, m
На фиг.1 показан БМБ, водонепроницаемая часть которого выполнена из усеченных конусов, соединенных большими основаниями, а на фиг.2 - такой же БМБ, на основе вертикального кругового цилиндра и объемного демпфера. Эти БМБ включают погруженную часть 1 в виде вертикального цилиндра или составных конусов осадкой Тпк. Надводная водоизмещающая часть 2 может быть цилиндрической или конической формы. Над ней на мачтовых конструкциях 3 на заданную высоту поднимается СОА 4 и РЛО 5.Figure 1 shows the BMB, the waterproof part of which is made of truncated cones connected by large bases, and in figure 2 is the same BMB, based on a vertical circular cylinder and a volume damper. These BMBs include the submerged
Объемные демпферы 6 подкреплены крестообразными вертикальными плоскими бракетами 7, простирающимися от нижней конической поверхности демпфера до коренного диска твердого балласта 8. Эти бракеты жестко соединены (например, на сварке) с демпфером, корпусом БМБ и коренным диском твердого балласта. Другие 2÷4 диска 9 крепятся к нему на шпильках. Это дает возможность обеспечить плавучесть буя по наперед заданную ватерлинию при изменении глубины места постановки и изменении в связи с этим веса якорь-цепи. Вниз от днища идет хвостовик 10, к которому крепится удерживающая ППЗ связь (не показана).
Волнение - процесс случайный, однако между средними высотами и длинами волн существуют статистические отношения для волн 3% обеспеченности и для волн 1% обеспеченности.Excitement is a random process, but there are statistical relationships between average heights and wavelengths for waves of 3% coverage and for waves of 1% coverage.
Используя эти соотношения и указанные выше рекомендации по выбору Тпк и Тод и назначая в зависимости от жесткости требований по умерению качки Тпк=(0,6-1,2)Аp=(0,3-0,6)hp и Тод=(0,7-0,8)Тпк, можно заранее вычислить для волн 3% или 1% обеспеченности и получить для принятых Тпк и Тод условия на выбор площади горизонтального сечения Sод и высоты Нод объемного демпфера, нейтрализующие с коэффициентом n квазигидростатическую возмущающую силуUsing these ratios and the above recommendations for the selection of T pc and T od and assigning, depending on the stringency of the requirements for moderate pitching, T pc = (0.6-1.2) A p = (0.3-0.6) h p and T od = (0.7-0.8) T pc , you can pre-calculate for waves of 3% or 1% coverage and to obtain, for the accepted T pc and T od, conditions for choosing the horizontal section area S od and the height H od of the volume damper, which neutralize the quasi-hydrostatic disturbing force with coefficient n
где kод - коэффициент присоединенной массы объемного демпфера с коническими верхней и нижней поверхностями, зависящий от его формы и лежащий в пределах 0,6-0,8;where k od - the coefficient of the attached mass of the volume damper with conical upper and lower surfaces, depending on its shape and lying in the range of 0.6-0.8;
а и b - коэффициенты, соответствующие расчетной высоте волны 1% и 3% обеспеченности, указанные выше;a and b are the coefficients corresponding to the calculated wave height of 1% and 3% of the security indicated above;
kпк - коэффициент присоединенной массы погруженного основного корпуса, лежащий в пределах 0,3-0,4.k pc - the coefficient of the attached mass of the submerged main body, lying in the range of 0.3-0.4.
Назначив Sод≈(1,5-1,8)Sпк, можно из (4) найти Нод, или по назначенному из конструктивных соображений Нод≤(0,2-0,3)Тпк найти Sод.By assigning S od ≈ (1.5-1.8) S pc , one can find H od from (4), or, according to the designation appointed by the design considerations H od ≤ (0.2-0.3) T pc, find S od .
Предложенные технические решения по нахождению размеров и формы БМБ заданной волностойкости и остойчивости могут быть реализованы при их проектировании в следующей последовательности:The proposed technical solutions for finding the size and shape of the BMB of a given wave resistance and stability can be implemented during their design in the following sequence:
1. Задается район и глубина постановки, указывается расчетная балльность моря, и коэффициент 0≤n≤0,5 нейтрализации волновых нагрузок, при которой БМБ, АСБ должны нормально функционировать, указываются общие и особые требования. Это дает возможность назначить расчетную высоту волны hp и ее длину λр, а также осадку погруженного корпуса Тпк, высоту надводной части корпуса Ннк.1. The area and depth of setting are specified, the estimated sea score is indicated, and a coefficient of neutralization of wave loads at which BMP and ASB should function normally is indicated, general and special requirements are indicated. This makes it possible to assign the calculated wave height h p and its length λ p , as well as the draft of the submerged body T pc , the height of the surface part of the body H nk .
2. Задается полезная нагрузка: масса СОА, РЛО, аккумуляторной батареи и определяется mнг.2. The payload is set: the mass of SOA, RLO, the battery and m ng is determined.
3. На основе анализа требований задания выбирается архитектурный тип (фиг.1, 2) материал корпуса и его толщина, назначается заглубление демпфера Тод=(0,7-0,8)Тпк.3. Based on the analysis of the requirements of the assignment, the architectural type (Figs. 1, 2) of the case material and its thickness is selected, the damper depth T od = (0.7-0.8) T pc is assigned.
4. Назначается доля водоизмещения объемного ПАДа от водоизмещения погруженной части основного корпуса Vод=род·Vпк, род≈0,15-0,4.4. The proportion of the volumetric PAD displacement from the displacement of the submerged part of the main body is assigned V od = r od · V pc , r od ≈0.15-0.4.
5. На основе требований к метацентрической высоте указываются пределы допустимых ее значений h1<hзад<h2.5. Based on the requirements for metacentric height, the limits of its permissible values h 1 <h back <h 2 are indicated.
6. С использованием данных буев-прототипов находятся приближенные выражения для зависимых от размеров буя масс, например, корпуса, якорь-цепи, назначается доля твердого балласта. В результате получают выражение типа6. Using these prototype buoys, approximate expressions are found for mass-dependent buoy sizes, for example, hulls, chain anchors, and the proportion of solid ballast is assigned. The result is an expression like
где р'кр, р'нап, р'яц, р'тб - доли в первом приближении масс корпуса, наполнителя, якорь-цепи и твердого балласта от водоизмещения основного корпуса буя и ПАДа.where p ' cr , p' nap , p ' yaz , p' tb are the shares in the first approximation of the mass of the hull, filler, anchor chain and solid ballast from the displacement of the main body of the buoy and PAD.
7. С учетом Vпк=Sпк·Тпк составляется уравнение масс и плавучести для определения в первом приближении осредненной площади сечения погруженного корпуса Sпк 7. Taking into account V pc = S pc · T pc, the equation of mass and buoyancy is compiled to determine, as a first approximation, the averaged cross-sectional area of the submerged body S pc
Из его решения при уже назначенной осадке Тпк определяется в первом приближении S'пк, D'пк.From his solution, with the precipitate already assigned, T pc is determined to a first approximation S ' pc , D' pc .
8. По уже определенному в первом приближении площади приведенного сечения основного корпуса Sпк и назначенному по заданной балльности Тпк, а также определенным выше значением "а" и "в" составляется и решается уравнение волностойкости (4) и уточняется площадь горизонтального сечения Sод демпфера, его высота Hод и объем. Тем самым уточняется назначенная в первом приближении доля ПАДа .8. According to the area of the reduced section of the main body S pc already determined in the first approximation and assigned according to the given point T pc , as well as the value "a" and "b" defined above, the wave-resistance equation (4) is compiled and solved and the horizontal section area S od damper, its height H od and volume. This clarifies the proportion of PAD assigned in the first approximation .
9. После этого повторяется цикл по пп.5÷8 и проверяется совместимость уравнений масс и плавучести (1) и волностойкости (4), уточняется доля ПАДа и его размеры.9. After this, the cycle is repeated according to
10. По данным этого согласованного приближения разрабатывается эскиз БМБ, назначаются толщины листов корпуса и ПАДа, производят расчет прочности и уточняются зависимые от размеров БМБ водоизмещение, массы корпуса, наполнителя, размеры и массы демпфера, бракет, коренного и наборного дисков твердого балласта для обеспечения плавания БМБ по волностойкую ватерлинию. По ним уточняется во II приближении для корпуса с демпфером и дисками твердого балласта доли p''kp, p''нап, р''яц, р''тб уточняется доля якорь-цепи р''яц с учетом максимальной глубины постановки, а также доли коренного и наборных дисков твердого балласта.10. According to this agreed approximation, a BMB sketch is developed, thicknesses of the hull and PAD sheets are assigned, strength calculations are made, and displacement, mass of the hull, filler, sizes and masses of the damper, brackets, main and stacked disks of solid ballast are determined to ensure swimming BMB on a wave-resistant waterline. According to them, it is specified in the II approximation for the case with a damper and disks of solid ballast the shares p '' kp , p '' nap , p '' yaz , p '' tb the part of the anchor chain p '' yaz is specified taking into account the maximum setting depth, and also the shares of the primary and composing disks of solid ballast.
11. Составляется уравнение (6) и (4) во II приближении и уточняются S''пк, D''пк.11. Equation (6) and (4) are compiled in the II approximation and S ″ pc , D ″ pc are refined.
12. Уточняется эскиз БМБ и все его элементы, рассчитывается во II приближении водоизмещение, положение центра масс, плавучести, значение метацентрического радиуса БМБ, вычисляется метацентрическая высота h и сравнивается с hзад. Если она попадает в заданный интервал, идет дальнейшая разработка конструкций, уточняется нагрузка и определяется масса БМБ с дополнительными дисками твердого балласта и якорь-цепью в сборе mБМБ. Если условие остойчивости не удовлетворяется, увеличивается или уменьшается масса дополнительных дисков твердого балласта, повторяется п.п.6÷11 и уточняются S''пк и S''од.12. The sketch of the BMB and all its elements is specified, the displacement, the center of mass, buoyancy, the metacentric radius of the BMB are calculated in the II approximation, the metacentric height h is calculated and compared to the back h. If it falls within the specified interval, further development of structures is underway, the load is being specified, and the weight of the BMB with additional disks of solid ballast and an anchor chain assembly m BMB is determined. If the stability condition is not satisfied, the mass of additional disks of solid ballast increases or decreases,
13. Определяется полное водоизмещение БМБ с учетом водоизмещения ПАДа, бракет, коренного диска твердого балласта, V по наперед заданную волностойкую ватерлинию и сравнивается с массой БМБ в сборе mБМБ. Еще раз проверяется удовлетворение требований по остойчивости. Если разность ρVБМБ-mБМБ без ущерба для эксплуатации БМБ на разных глубинах и заданного интервала допустимого измерения метацентрической высоты может быть скомпенсирована сменными дисками, процесс можно считать законченным. Если это невозможно, составляется уравнение масс и плавучести и определяется соответствующее значение S''пк и повторяется цикл по п.п.6÷11.13. The total displacement of the BMB is determined taking into account the displacement of the PAD, brackets, the main disk of the solid ballast, V according to the predetermined wave-resistant waterline and is compared with the mass of the BMB assembly m BMB . Once again, the satisfaction of stability requirements is verified. If the difference ρV BMB -m BMB without damage to the operation of the BMB at different depths and the specified interval of the permissible measurement of metacentric height can be compensated by removable disks, the process can be considered completed. If this is not possible, the equation of mass and buoyancy is compiled and the corresponding value S '' pc is determined and the cycle is repeated according to
Предложенное техническое решение принципиально отличается от прототипа и аналога по следующим показателям:The proposed technical solution is fundamentally different from the prototype and analogue in the following indicators:
- в нем не ставится задача полной нейтрализации волновых сил, а вводится коэффициент их нейтрализации 0<n≤0,5, что позволяет только уменьшить наибольшие расчетные отрывные усилия на якорь-цепь, но введение коэффициента нейтрализации, например, n=0,5, позволяет существенно уменьшить осадку буя с 1,35-1,5 расчетной амплитуды Ар до (0,6-0,8)Ар и общий вертикальный размер БМБ, а также диаметры дисков твердого балласта и демпфера; это расширяет диапазон применения данного технического решения для мелководных районов, но прочность удерживающих связей в данном случае должна быть больше;- it does not set the task of completely neutralizing the wave forces, but introduces a coefficient of their neutralization 0 <n≤0.5, which allows only to reduce the largest calculated separation forces on the anchor chain, but the introduction of a neutralization coefficient, for example, n = 0.5, allows to significantly reduce the draft of the buoy from 1.35-1.5 of the calculated amplitude A p to (0.6-0.8) A p and the total vertical size of the BMB, as well as the diameters of the disks of solid ballast and damper; this broadens the range of application of this technical solution for shallow areas, but the strength of the holding bonds in this case should be greater;
- объемный конический ПАД имеет существенное преимущество перед листовым коническим, т.к. он при заданной нагрузке может взять на себя часть потребной плавучести БМБ и этим уменьшить площадь ватерлинии основного корпуса Sпк, следствием этого является:- volume conical PAD has a significant advantage over sheet conical, because at a given load, it can take on part of the required BMB buoyancy and thereby reduce the area of the waterline of the main body S pc , the consequence of this is:
- уменьшение основной квазистатической волновой составляющей и уменьшение общего водоизмещения (Для БМБ и АСБ это важное преимущество);- a decrease in the main quasistatic wave component and a decrease in the total displacement (For BMB and ASB this is an important advantage);
- верхняя коническая поверхность ПАДа имеет округление, уменьшающее срыв потока при колебаниях волновой поверхности.- the upper conical surface of the PAD has rounding, which reduces the stall of the flow during oscillations of the wave surface.
- твердый балласт выполнен состоящим из коренного диска, жестко приваренного к нижней части корпуса, и нескольких сменных дисков, на шпильках, присоединяемых к коренному; этим обеспечивается установка БМБ на разных глубинах при разной длине якорь-цепи с обеспечением необходимой для его волностойкости осадки;- solid ballast is made up of a main disk, rigidly welded to the lower part of the body, and several removable disks, on studs, attached to the main one; this ensures the installation of BMB at different depths with different lengths of the anchor chain to ensure the necessary precipitation for its wave resistance;
- вертикальные и горизонтальные размеры основного корпуса и объемного демпфера БМБ, водоизмещение и количество твердого балласта определяется методом последовательных приближений по задаваемой полезной нагрузке, глубине постановки, расчетной балльности моря, принятому коэффициенту нейтрализации волновых сил и диапазону значений метацентрической высоты hmin<h<hmax, которой в зависимости от требований к угловой качке будет отличаться от h=0,25-0,3 м у прототипа.- the vertical and horizontal dimensions of the main body and volume damper BMB, displacement and the amount of solid ballast is determined by the method of successive approximations in terms of a given payload, setting depth, estimated sea level, the adopted coefficient of neutralization of wave forces and the range of metacentric height h min <h <h max , which, depending on the requirements for angular pitching, will differ from h = 0.25-0.3 m in the prototype.
Патентный поиск не выявил подобных технических решений. Поэтому оно отвечает критерию новизны.Patent search did not reveal such technical solutions. Therefore, it meets the criterion of novelty.
Предложенное техническое решение для БМБ и АБС большого водоизмещения отвечает также критерию существенного положительного эффекта. По сравнению с ближайшим прототипом, ППЗ с пластинчатым демпфером со скосом оно содержит объемный демпфер более совершенной формы, объем и размеры этого демпфера вместе с размерами корпуса согласованы с необходимой степенью компенсации волновых сил и, кроме того, предусмотрена возможность обеспечения остойчивости в заданных для конкретного буя пределах. Внутренние объемы предложенного ПАДа могут быть использованы для размещения полезных грузов, что при фиксации последних позволяет уменьшить диаметр основного корпуса, снизить волновые возмущающие силы, получить значительный выигрыш в водоизмещении и эффективности БМБ и АБС.The proposed technical solution for BMB and large displacement ABS also meets the criterion of a significant positive effect. Compared with the closest prototype, the PPZ with a plate damper with a bevel it contains a volume damper of a more perfect shape, the volume and dimensions of this damper, together with the dimensions of the body, are coordinated with the necessary degree of compensation of wave forces and, in addition, it is possible to ensure stability in the set for a specific buoy limits. The internal volumes of the proposed PAD can be used to place payloads, which, when fixing the latter, can reduce the diameter of the main body, reduce the disturbing wave forces, and obtain a significant gain in the displacement and efficiency of the BMP and ABS.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006113476/11A RU2309081C1 (en) | 2006-04-20 | 2006-04-20 | Large sea buoy at preset wave resistance and stability |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006113476/11A RU2309081C1 (en) | 2006-04-20 | 2006-04-20 | Large sea buoy at preset wave resistance and stability |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2309081C1 true RU2309081C1 (en) | 2007-10-27 |
Family
ID=38955718
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006113476/11A RU2309081C1 (en) | 2006-04-20 | 2006-04-20 | Large sea buoy at preset wave resistance and stability |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2309081C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701293C1 (en) * | 2018-09-03 | 2019-09-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy |
RU2796989C1 (en) * | 2022-12-13 | 2023-05-30 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Universal buoy for environmental monitoring of water bodies |
-
2006
- 2006-04-20 RU RU2006113476/11A patent/RU2309081C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701293C1 (en) * | 2018-09-03 | 2019-09-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Device for cyclic immersion and surfacing of sea buoy |
RU2796989C1 (en) * | 2022-12-13 | 2023-05-30 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Universal buoy for environmental monitoring of water bodies |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4565149A (en) | Semi-submergible spherical residential structure | |
US6817309B2 (en) | Cellular spar apparatus and method | |
JP5175733B2 (en) | Pontoon type floating structure | |
AU2006325588A1 (en) | Dual draft vessel | |
KR101950805B1 (en) | Floating marine facilities | |
EP2426045A2 (en) | Floating offshore structure | |
KR20200079216A (en) | Naval platform to support wind turbines and related naval facilities | |
CN103419906B (en) | A moldeed depth sea float island | |
RU2309081C1 (en) | Large sea buoy at preset wave resistance and stability | |
WO2019090956A1 (en) | Seaborne self-propelling platform for rocket launching and rocket recovery | |
USRE29478E (en) | Single column semisubmersible drilling vessel | |
CN213594477U (en) | Multifunctional hoisting engineering ship with floating, semi-submersible and bottom-sitting functions | |
CN1112483C (en) | Potoon bordge on sea not rocking with wave and its erection method | |
GB1564103A (en) | Breakwater | |
CN2687006Y (en) | Submersible semi-submerged barge | |
US20110064525A1 (en) | Floating hotel | |
RU2324619C2 (en) | Floating warning sign of preset stability and surgeproof | |
RU2374124C2 (en) | Device for moderation of seacraft rolling with high transverse stability | |
Lian et al. | The offshore prefabrication and semi-wet towing of a bucket foundation for offshore wind turbines | |
RU2785477C1 (en) | Stationary wave-resistant aerosol counteraction platform (acp) | |
RU2191132C1 (en) | Marine semi-submersible platform of high wave resistance | |
KR20130070174A (en) | Pontoon | |
KR101559409B1 (en) | Method for calculating equipment number of semi-submersible drilling rig and method for deciding size of anchoring device using the equipment number | |
RU2190554C2 (en) | Swell warning floating marker | |
CN111114702B (en) | Water floating equipment platform |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100421 |