Пассивный успокоитель качки плавающего средства

 

Изобретение предназначено для стабилизации режима качки плавающего средства путем регулирования частоты его колебаний. Пассивный успокоитель качки плавающего средства содержит бортовые резервуары, частично заполненные жидкостью, соединенные между собой жидкостным и воздушным каналами, и установленный в жидкостном канале регулятор частоты колебаний плавающего средства. Последний выполнен в виде пассивного лопастного ротора, а лопасти ротора выполнены с регулируемым углом их поворота относительно направления перемещающихся масс жидкости. Пассивный лопастной ротор механически связан с генератором электроэнергии. Обеспечивается повышение эффективности стабилизации режима качки плавающего средства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к судостроению, а точнее к средствам уменьшения бортовой качки плавающих средств.

Известен успокоитель качки плавающего средства, содержащий бортовые резервуары, частично заполненные жидкостью, соединенные между собой жидкостным поперечным каналом, в котором установлена подвижная перегородка [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.

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.

Кроме того, система функционирования насоса переменной производительности в заданном режиме достаточна сложна и требует повышенных эксплуатационных затрат и энергооснащенности.

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].

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.

Этому успокоителю качки присущи недостатки предыдущего аналога. Кроме того, система достаточна сложна и энергонасыщена.

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].

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.

Кроме того, данная система успокоителя качки предназначена для работы в энергозатратном режиме, не используя напор перемещающихся по каналу масс жидкости.

Целью изобретения является повышение эффективности стабилизации режима качки плавающего средства путем регулирования частоты его колебаний и возможность использования напора перемещающихся масс жидкости.

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.

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.

Кроме того, механическая связь лопастного ротора, вращаемого за счет перемещения масс жидкости, с генератором позволяет дополнительно получать некоторое количество электроэнергии.

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.

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.

Пассивный ротор состоит из центрального вала 8 и соосно расположенной трубчатой обечайкой 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 - угол между соседними лопастями в каждом ряду.

За пределами жидкостного канала центральный вал через муфту 22 соединен с генератором электроэнергии 23.

Пассивный успокоитель качки работает следующим образом.

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.

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.

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.

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.

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.

Формула изобретения

1. 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, отличающийся тем, что последний выполнен в виде пассивного лопастного ротора, а лопасти ротора выполнены с регулируемым углом их поворота относительно направления перемещающихся масс жидкости.

2. Успокоитель по п.1, отличающийся тем, что пассивный лопастной ротор механически связан с генератором электроэнергии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3