Устройство для уменьшения вертикальной качки плавучих конструкций

Устройство для уменьшения вертикальной качки плавучих конструкций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ КАЧКИ ПЛАВУЧИХ КОНСТРУКЦИЙ , подводная часть которых выполнена с успокоителем качки в виде вертикального цилиндра переменного сечения , отличающееся тем, что, с целью уменьшения вертикальной качки в широком диапазоне характеристик волнения, успокоитель качки снаб-г жен компенсатором, выполненным в виде замкнутой кольцевой емкости, установленной снаружи корпуса с возможностью перемещения в вертикальном направлении по этому корпусу.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЦУЬЛИН (19) (И) g g В 63 В 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О П.(РЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21). 3476267/27-11 (22). 28.07.82 (46) 15.08.84. Вюл. и - 30 (72) А.Н. Холодилин и О.И. Лисагор (7f) Всесоюзное морское научно-произ" водственное объединение инженерной геологии "Союзморинжгеология" (53) 629 ° 12:532.5.041(088.8) (56) 1.. Спайс Ф. Океанографические и экспериментальные платформы.

Э кн Освоение:глубин океана (Сборник материалов), И., Воениздат, 1971, с. 187-222 (прототйп). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ

ВЕРТИКАЛЬНОЙ КАЧКИ ПЛАВУЧИХ КОНСТРУКЦИЙ, подводная часть которых выполнена с успокоителем качки в виде вертикального цилиндра переменного сечения, отличающееся тем, что, с целью уменьшения вертикальной качки в широком диапазоне характеристик волнения, успокоитель качки снаб-. жен компенсатором, выполненным в виде замкнутой кольцевой емкости, установленной снаружи корпуса с возможностью перемещения в вертикальном направлении по этому корпусу.! 108041

Изобретение относится к судострое..нию и предназначено для стабилизации вертикальной качки плавучих конструкций.

Известно устройство для уменьше- 5 ния вертикальной качки плавучих конструкций, подводная часть которых выполнена с ускопоителем качики в виде вертикального цилиндра переменного сечения L13 . 10

Недостатком известного устройства является то, что конструкция подводной части корпуса позволяет компенсировать действующие на него силы от выполнения и исключать вертикальную 15 качку только для одной определенной длины волны, на которую расчитан корпус, что является недостаточным в реальном море, где. волнение меняется в течение времени. 20

Цель изобретения — уменьшение вертикальной качки в широком диапазоне характеристик волнения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для уменьшения вер- 25 тикальной качки плавучих конструкций, подводная часть которых выполнена с успокоителем качки в виде вертикального цилиндра переменного сечения, успокоитель качки снабжен компенсато-30 ром, выполненным, в виде замкнутой кольцевой емкости, установленной снаружи корпуса с возможностью перемещения в вертикальном направлении по этому корпусу.

На чертеже схематически представлен один из возможных вариантов исполнения подводной части конструкций.

Устройство содержит цилиндрическую часть корпуса меньшего диаметра t с компенсатором 2 и цилиндрическую часть корпуса большего диаметра 3.

Подводная часть конструкции выполняется в виде двух:вертикальных цилиндров разного диаметра 1 и 3, сость!45 кованных между собой. Вдоль верхнего цилиндра меньшего диаметра 1 перемещается компенсатор 2, выполняющий функцию успокоителя колебаний и представляющии собой соосныи с корпусом

50 цилиндр большего диаметра.

Нриицип действия компенсатора 2 заключается в следующем, Так как площадь палубы цилиндрического компенсатора 2 равна площади его55 днища, а интенсивность вертикальной составляющей сил от волнения падает с глубиной по экспотенциальному закону, то на компенсаторе возникает результирующая сила, направленная вниз и величина ее зависят от глубины погружения компенсатора 2.

В то же время при изменении длины волны, например в большую сторону от расчетной, при которой вертикальная составляющая сил на корпусе равна нулю, появляется результирующая сила, направленная вверх. Для ее компенсации устанавливают компенсатор перемещения его по вертикали относительно подводной части так, что результирующая гидродинамических сил волнения станет равна нулю, в связи с чем устраняются причины вертикальной качки. Перемещение компенсатора 2 может производиться за счет изменения плавучести путем заполнения или осушения его балластных цистерн.

Приводится вывод формулы для ориентировочной оценки смещения компенсатора относительно корпуса в зависимости от длины волны.

Распределение гидродинамического давления в волне в точке с координатами я определяется выражением

p=Р КF-у ccss(kkz б ), 3 десь принята неподвижная система координат 0 Е g (Плоскость 0 fg совпадает с плоскостью спокойной жидкости, ось направлена в сторону распространения волны, ось () направлена вертикально вниз (2).

В формуле (1) где — атмосферное давление, г

=N e "У вЂ” радиус круговых орбит час,тиц волнующейся жидкости

Ф О - полувысота волны, К= — волновое число, — длина волны, б — круговая частота волнения, удельный вес волны.

При выводе формул предполагается волнение регулярное, установившееся.

Размеры ватерлинии корпуса малы по сравнению с длиной волны и, следовательно, имеет место плоское перемещение уровня воды. Тогда давление выражается формулой и

1 10804 1

Р = Ро II (— g

3ННИПИ 3axas, 5819/15 Тиряж 456 Подписное

Филиал ППП "Патежт", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Сила, действующая на горизонтальную поверхность корпуса со стороны взволнованной жидкости, определяется формулой

Г=Р S где S — площадь горизонтальной поверхности корпуса.

Определяя все силы, действующие на.корпусе в вертикальном направлении, суммируя их и приравнивая сумму к нулю, получим уравнение равновесия s„.з,(2 . g(H-ь) p(Q-4- „ ж „„созa Z-S,Яуф ) Уц„„, аейо (р К- „аззй)iip=o, где $» — площадь основания цилиндра меньшего диаметра 1, Эд — площадь основания цилиндра большего диаметра 3, S2=- S,- -a высота цилиндра большего диаметра 3. высота компенсатора 2, 1 — расстояние от палубы компенсатора 2 до днйща кор" пуса, Ц

-осадка корпуса на тихой воде, 7 -объемное водоизмещение.

Упрощая и раскладывая зто уравнение учитывая, что Я- 2 получаем систему уравнений Ь " 2

S а »» >8»»-% гц-к»»-hc)

Йз уравнения 8, учитывая, что

2х це F

1 получаем путем преобразования формулу

2l g (О Q ) е

h-, Ь

Л у где = Ь

При Ь-2»-К система уравнений (б,,7 и 8) принимает вид

H8„-%S„Y

При выводе формул диаметр компен1О сатора 2 равен диаметру большего цилиндра 3.

Уравнение (10) — это выражение, показывающее положение компенсатора 2 относительно корпуса в функции от волны

Система уравнений (11) дает возможность рассчитывать форму корпуса для минимального заданного волнения, при котором возможна стабилизация.

При увеличении длины волны от расчетной компенсатор перемещается вверх соответственно формуле (1), что приводит к полной ликвидации вертикальной качки на действующем волнении. Переход от цилиндра малого диаметра к цилиндру большого диаметра может быть выполнен не только ступенчатым, но и иметь другую форму, например конусную.

Компенсатор может быть выполнен также в различных вариантах, например, конусными палубой и днищем, в виде шара и т.п., !

3 Изменение конфигурациипогруж части корпуса и компенсатора необходимо учитывать при выводе зависимостей (10) и (11) .

Испытания модели конструкции

40 (фиг. 1) на регулярном волнении, имеющей размерения H= 600 мм, К = 100

В= 100 мм, Ь» = 38,5 см, 5 97,7 с»Р;

Ч= 3500 см, показали, что при наличии компенсатора вертикальная качка полностью отсутствует при длинах волн в диапазоне от 3 до 5 метров.

Предлагаемое устройство для стабилизации вертикальной качки имеет преимущество в том, что позволяет значительно уменьшить вертикальную качку плавучих конструкций на реальном, постоянно изменяющемся волнении при проведении работ в море.