用于经受摆动运动的结构的装置和方法与流程

本发明涉及一种装置，装置作用在被设计成经受从第一边缘到第二边缘的至少一个倾斜运动的结构上。

背景技术：

在这个领域，以及在诸如水面舰船的浮动结构上，如果存在涡轮机，就会出现与运动和/或能量产生有关的抑制问题。事实上，旨在通过不在或在不同于涌浪的时间作用而对结构的运动产生影响的液体的循环通常是不合适的方式。

技术实现要素：

以下的方法的特征如下：

将总体积分成子体积，

相对于彼此适当地定位这些子体积，

在从一个边缘到另一个边缘的每个运动时，能够将几乎全部存在的液体定位在最低边缘处。

更具体地，建议装置包括：

位于第一和第二边缘之间的至少一个中间室，

第一侧舱和第二侧舱，两者都与中间室连通以提供液体入口和出口，侧舱均包括外部地限定侧舱的壁并朝向中间室的两端定位，分别朝向第一和第二边缘，其中每个侧舱包括：

上区段，上区段被定位成使得其与供应液体的中间室的延长方向相符地接收液体，

以及与上区段连通的下区段(定位在下部)，其中上区段和下区段中的每一个为了液体入口和出口与中间室连通。

因此，以下将应用：

将液体从侧舱中的顶部循环到底部，

并且在中间室的延长方向的延伸部分中接收液体的体积的侧向存在，从而避免了在来自考虑的侧舱的供应流体的方向上的弯曲或显著变化。

如下所述，在自由表面上(部分地)填充有液体的中间室将允许通过“flume”滚动抑制技术的g-sire或i-sire部件使用“flume”滚动抑制技术。

侧舱可配备有涡轮机。

在液体循环方面，还建议在液体在上区段和下区段之间通过期间，在侧舱中产生涡旋或竖直旋转(tourbillon)。为了该目的，建议以下内容：

相应侧舱的上区段和中间室之间的每个连通部被定位成使得液体由中间室引导切向进入所述侧舱，

和/或当装置是水平的时，外部地限定相应的侧舱的每个壁至少朝向进入口以卷的方式围绕竖直轴线被卷绕。为侧舱的下区段和中间室之间的连通部配备有止回阀也将是优选的。

为这些连通部配备有这些阀门可更有意义，这是因为中间室将不具有分隔隔板，一旦侧舱的上和下区段与所述室之间的所有连通部在该室中被接通，就使得两个方向上的移动液体团之间的流干扰更为显著。

然而，考虑到鼓励有效的液体供应，液体供应被尽可能少地通过由风或涌浪扰动的摆动运动影响，建议(至少)一个中间隔板在中间室中使用，中间室在侧舱之间分隔成第一循环管和第二循环管用于该液体，每个侧舱与两个管连通：

为了所述液体在侧舱的上区段中进入舱中，利用通过舱壁的第一通道，以及

为了所述液体在侧舱的下区段中从舱中排出，利用通过舱壁的第二通道。

也可能重要的一点是，(每个)涡轮机的优化的液体供料，涡轮机从沿一个方向倾斜接收液体流(例如从第一边缘到第二边缘的滚动)，并且当侧舱包括能量产生涡轮机时也是重要的。

为了该目的，建议每个侧舱的上区段和下区段经由喷口相互连通。

基于相关的侧舱的体积、循环水体积预确定用于该喷口的通道横截面，往复倾斜运动的估计的平均条件被认为适用允许实现良好的性能。

然而，为了精确地调节来自每个侧舱的上区段的液体流，建议改变喷口的通道横截面，优选地基于安装的性能。

通过使用可变形或可调节的隔膜(例如通过经由可调节的开/关机构控制可变横截面)，可以容易且可靠地实现该目的。

为了减少压力损失和影响液体循环/快速排出的问题，建议增加附加的气态流体，附加的气态流体回路连接第一和第二侧舱，而不会与存在于中间室的自由表面上方的气态流体相通。

在倾斜期间，气体的转移作用以在具有或不具有阀的上升边缘侧上产生排空其本身的液体的超压。

除了上述之外，还关注在结构上的装置的安装。装置的尺寸以及装置在功能结构(商业舰船，拖网渔船，经受涌浪的平台等)上相对于船桥的定位可能是一个问题。

因此，鉴于装置被认为是水平的，因此提出以下内容：

中间室和侧舱任一包括当装置是水平的时位于同一水平面的底座，

或者，如果空间许可：

中间室包括定位在第一水平面的底座，

侧舱各自具有定位在第二水平面的底座，以及

第一水平面位于高于第二水平面的位置，使得液体在倾斜期间升高以从所述侧舱的下区段移动到中间室。

并且为了允许通过允许在自由表面上的共振波长方面的人为增加而不产生额外的移相来调节舱的周期，中间室可以包括在所述侧壁的内面上带有突出附件的与液体接触的侧壁。

如已经提到的，还应当注意的是，可存在关注点，将装置装备有至少第一涡轮机和第二涡轮机，两者分别定位在第一和第二侧舱的上区段中，当结构静置时每个涡轮机优选地是竖直的。与电能产生相符地，我们将提供压力损失(诱发性能问题)和构造问题(特别是紧凑性)的相关解决方案。

除了提供的装置之外，还涉及在经受至少一个从一个边缘到另一个边缘的倾斜运动的结构上的方法，其特征在于，在结构船上，在沿延长方向居中的至少一个细长中间室中，液体被循环至任一边缘，进入第一和第二侧舱中，第一和第二侧舱分别由入口通道供应，入口通道与中间室的延长方向相符地定位。

另外，并且优选地：

沿中间室的延长方向朝向中间室的每个端部，存在侧舱的上区段，中间室将与侧舱的上区段连通以供应液体，

然后通过喷口朝向所述中间室排出该液体，喷口将供有液体的所述上区段与所述侧舱的下区段分隔。

另外，可以紧密结合限制舰船倾斜以及产生电能，这是相当复杂的。

尽管如此，为了这个目的，本发明提出：

在需要稳定的舰船上，存在遵循路径循环的工作液体，同时产生用于波浪和涌浪对所述舰船的影响的补偿扭矩，

上述装置然后包括以下：

至少一个功能性联接至涡轮机的交流发电机，

以及电技术控制器具，电技术控制器具用于由涡轮机或交流发电机产生的能量以便能够至少相对于涉及交流发电机的产生的或涡轮机的产生的所述倾斜来稳定舰船。

换句话说，以下将然后被建议：

当舰船在波浪或涌浪的作用下倾斜时，在所述舰船中循环液体，液体将产生补偿扭矩，从而抑制波浪或涌浪的影响，以及

为了产生电力，在舰船上具有至少一个涡轮机，涡轮机沿着液体的循环路径定位并连接到至少一个交流发电机，

具有电技术控制或管理由涡轮机产生的机械能或由交流发电机吸取的电能的相对于给定时刻可获得的势能的特性。

因此，在不限制可用的工作液体的流或量的情况下，保持液体的流或量可用恒定，舰船可以如预期的稳定，或相反地，以利用例如来自一个可消耗的液体的舱的水量随着时间可变化，有利于适当的抗倾斜响应。

还涉及结构：

其中围绕水平轴线的摆动或倾斜运动被抑制，该结构装备有以上呈现其全部或部分特性的能量抑制、甚至能量产生装置，

或在其中实施上述方法。

附图说明

通过阅读作为关于附图的严格非限制性示例的描述，本发明的其它优点和特征将变得显而易见，其中：

图1是来自装备有能量抑制、甚至是能量产生装置的船尾区段的局部示意的部分透视图；

图2示出了来自图1中的一个侧舱倾斜的底视图，这里带有涡轮机；

图3示出了来自上面的以前的一般解决方案；

图4从侧面示出了具有附加气态流体回路的解决方案；

图5(侧面)以及图6和7(上方)显示了另一种选择，其具有轴向中间壁(图6)或倾斜角度的壁(图7)，以及

图8和9从侧面示出了具有偏移底座和一个舱(图8)或几个舱(图9)的建议方案；

以及图10和11从上方示出了在中间室的侧壁的内面上存在突出的附件。

具体实施方式

图1示出了装备有装置3的水面舰船1的后区段的区域，装置具有抑制该舰船绕水平轴线的运动的目的。

在图1至图7中所示的示例中，由于存在分别朝向第一和第二边缘7a、7b定位的第一和第二涡轮机11a、11b，装置3还用作为电能产生装置。每个涡轮机连接到作为发电机操作的交流发电机13a、13b。优选地，涡轮机将被安装成使得它们总是沿同一方向转动。

但是可以省去这些涡轮机(并且因此省去交流发电机)。

适于向前移动的、在此沿着方向5移动的这种舰船1是被设计成通常在波浪和/或涌浪的作用下在相反边缘7a、7b之间经受至少一个摆动运动的结构的示例。舰船1包括船体9和船桥11。其它结构可被采用：平台、浮标等。

装置3包括与中间室17连通的第一和第二侧舱15a、15b。第一和第二侧舱朝向室的两端定位，分别朝向第一和第二边缘7a、7b。第一和第二侧舱均包括外部地限定侧舱的周边壁19。

室17部分地填充有具有自由表面的液体18，液体可以是水、诸如汽油或柴油的燃料或更稠密的液体，以受益于惯性效应。中间室17在方向17a上是细长的，其中，当结构静置时，所述方向在第一和第二涡轮机之间在图中是水平的。在这种情况下，侧舱优选也具有自由表面。

在图1的示例中，方向17a横向于纵向前进轴线、即横向于所考虑的结构或舰船的方向5。

为了改进性能、结构和紧凑性，每个侧舱包括(具体见图1至5)：

上区段150a、150b，以经由进入口23a或23b接收来自室17的液体。

以及下区段152a、152b，其经由通道21a、21b与上区段以及室17连通，分别用于液体的排出口25a、25b。

如果涡轮机11a、11b存在，则它们分别被定位在侧舱15a、15b的相应上区段中。

上区段150a、150b中的相应液体进入口23a、23b(适当时)被定位成使得上区段与中间室的延长方向17a相符地接收液体18(参见图5中特别针对点划线指示的水平面)；箭头20。因此，针对液体流避免了方向的弯曲和其他变化，限制了压力损失、甚至摇晃。实际上，如图1中所示，入口通道23a、22b分别与延长方向(轴线)17a相符地定位或沿相对于延长方向(轴线)17a的轴向延长定位。

因此，如图所示并且为了进一步限制压力损失可以规定，相应侧舱的上区段150a或150b与室17之间的每个连通被定位成使得来自室的液体切向地、且在示例中周向地穿入侧舱下面(箭头27，图3、6)。

因此，通过被排出到相关舱的下区段，通过通道21a或21b然后到室，流将在竖直轴线110a或110b的方向上盘旋，同时(如果涡轮机存在的话)切向地、沿涡轮机的旋转方向进入涡轮机。

在各图(具体地说是1、2、3)上，也可清楚地看到，外部地限定侧舱15a、15b的每个壁19应该优选地(特别朝向舱的进入口)以卷的方式围绕相应通道21a、21b并因此围绕相关的竖直轴线110a、110b被卷绕。水平地，进入上区段150a、150b的切向进入口23a、23b将因此变窄，至少直到壁19的一部分到达圆形区段的筒形部分。

如所示，容易理解所关注的在于，顶部连通部23a、23b朝向外部侧向偏移，并且因此被定位成更靠近中间室17的诸如191a的侧壁，所述侧壁在图6中几乎与顶部开口或连通部23a接界，而底部连通部25a、25b将朝向内部侧向偏移，并且因此定位成更靠近轴线17a，以侧向接近上区段150b和下区段152b之间的连通的轴向/中心位置。

因此，侧舱将从顶部优选切向地与自底部的排出相结合地被供料，底部发生至过渡室17的返料。从如图3中所示自轴线17a的一侧面对面地具有两个卷、即两个切向入口23a、23b将避免影响围绕结构的水平摆动轴线的倾斜取向。

在这方面，如果存在(在结构1静置时)结合地具有如110a或110b所提出的竖直轴线的第一和第二涡轮机11a、11b的话，则对于所述第一和第二涡轮机是有利的。

在实践中，还建议连通部21a、21b均限定每个侧舱的上区段和下区段之间的喷口。

当然，每个喷口21a、21b可以呈现适于平均操作条件的预确定横截面。然而，应该使用可变形隔膜，例如用于喷口21a的可变形隔膜210a，如图5所示。因此，每个喷口可以由使用弹性变形的膜或板限定，或者每个喷口可以由这样一种机构来控制，该机构监控或调整从所关注的涡轮机离开至该部位的流体的运动。因此，通过改变相关喷口的通道横截面，这促进了从每个侧舱15a、15b的上区段的液体供应的调节。使用可膨胀的环形袋是可取的，可膨胀的环形袋借助于气态流体可充气或能够在流体的压力下更多或更少地填充。

虽然针对侧舱的上区段与中间室17之间的连通部使用止回阀29a、29b是可选的，但是令止回阀(参见31a、31b)用于侧舱的下区段和中间室之间的下连通部25a、25b也是推断有用的。应当理解，所有止回阀将沿着主液体的流方向打开(当结构沿一个方向倾斜时)，并且将沿相反方向闭合，以避免或限制回流，如果所有液体同时并没有流动远离这个区域的话。在实践中，优选自由倾斜百叶门窗。

在上述中，室17是内部未划分的箱。然而，在室17中使用纵向隔板35引导液体流是有用的。如图6和7中所示，隔板35于是将室分隔成第一管和第二管37a、37b，用于液体在侧舱之间循环。

优选地，扩散器33b将弯曲地被放置在每个喷口21a、21b下方。每个扩散器在所述下区段152a或152b中包括流引导侧壁330，如图2所示，流引导侧壁的开口对应于相应连通部25b，如图2所示用于排出液体。

在图4中提供了附加的气态流体回路，功能如下：这些舱中的工作液体的水平面42上方的侧舱的上区段150a、150b中的气态流体(例如空气)的体积经由在上区段之间的管43沿着腔室17连通，管由隔板44从室分隔开。当在倾斜期间一个侧舱下降并且填充有工作液体时，上区段150a中的液面的升高压缩气态流体，气态流体上升并通过管逸出(箭头40)。然后，该流体到达另一个上区段150b，在那里，流体有助于降低该区段中的水平面42。这应该与所有以前的带有自由表面的选择使用。

如果涡轮机11a、11b存在，则其操作对结构1的摆动将产生的影响将优选地由通过这些涡轮机或多或少显著收集的能量经由交流发电机13a、13b以及相关的调节系统来管理，并且这与中间室中的液体水平面无关。然后负载的大小将取决于例如从交流发电机获得的功率和/或涡轮机的转速。

为了帮助控制舰船的摆动、甚至舰船的摆动的抑制，通过涡轮机和/或交流发电机的能量产生将经由这些涡轮机和/或交流发电机的控制而受到限制。因此，这样一种情况将是有利的，即例如在波浪在舰船右舷侧达到波浪的最大振幅时，舰船将平稳(零振幅)并且流体18将全部在右舷侧上(最大负振幅)。

在卷的入口处，在图1中可注意到将液体带到上区段150a、150b的倾斜斜面39a、39b。

止回阀31a、31b处于其水平面。

如图1、4、5中所示，室17和侧舱包括位于当装置是水平时的同一水平面的底座171。存在较小空间。

图8中的替代方案示出了一种解决方案，其中当装置是水平的时，室17的底座171a位于的第一水平面高于侧舱的底座171b位于的第二水平面，使得液体上升以从所述侧舱的下区段穿过、进入室17中。然后，侧舱的下区段152a、152b可以是单独的元件，单独的元件被添加至由室17和舱的上区段150a、150b形成的稳定箱。具体地说，侧舱的下区段的形状经计算设计以限制压力损失，呈朝向下游阀发散的形式。该选择简化了构造，提高了提供稳定性的水的体积的效率以及如果需要的话提高了能量性能。

图9示出了该装置可以包括多个重叠的舱173，多个重叠的舱均包括室17和两个相关的侧舱15a、15b。

图10和11示出了在室17中的侧壁177的内表面上存在突出的附件175。突出的附件的高度可以是所述壁的高度。

突出的附件可以是型材和对称的横截面附件或t形、l形或平坦的加强件。

液体的加速效应伴随着压力损失方面的降低可以被期望。这必须有助于通过人为地增加自由表面的共振波长来调节舱的周期，而不产生额外的移相。结果应该是减少抑制力矩，这是因为较少的水在侧舱中循环。

在涡轮机11a、11b存在的情况下，可以规定装置1在舰船的旋转行为(平行于轴线17a)并因此垂直于纵向轴线(图1中的5)的影响被控制，优选地在存在的移相中这是通过经由图1所示的交流发电机13a、13b以及交流发电机的调节系统凭借涡轮机11a、11b获得或多或少的能量来实现的，而不管中间室中流体液位如何。

对舰船的摆动的影响将取决于负载大小而变化。

为了帮助控制舰船的摆动，甚至舰船的摆动的抑制，涡轮机和/或交流发电机的能量产生将经由这些涡轮机和/或交流发电机的控制而被限制。因此，这样一种情况将是有利的，即例如在波浪在舰船右舷侧达到波浪的最大振幅时，舰船将平稳(零振幅)，并且流体18将全部在右舷侧；在图中侧7a(最大负振幅)。

如所示，然后通过涡轮机产生的机械能或通过交流发电机产生的电能将被控制(至少在原则上)，不是通过调节工作液体的流和/或通过控制阀29b、31b而是通过电技术控制器具41来实现控制，电技术控制器具有利于在相对于交流发电机的电产生或相关涡轮机的机械能产生的舰船的倾斜方面的舰船的稳定性。

考虑到性能和效率，建议用于通过涡轮机产生的机械能的这些电技术控制器具至少包括以下内容：

改变涡轮机转速的器具45，

改变由交流发电机产生的功率或改变确定功率的电参数之一(诸如电压)的器具47。

如图2中所示，器具45将优选地联接到图2中的涡轮机和交流发电机111之间的连接轴。

例如，如果需要调节舰船的平衡的话(通常是相对于通过涌浪施加在舰船上的旋转周期的装置1中的相位偏移)，这些控制器具45、47可包括用于舰船的电网上的交流发电机的电池和/或自动切换方法，以产生需求方面的突然增加。因此，相应的能量将非常快速地从存储在旋转体中的动能获得。这将导致这些单元的转速的降低，从而有利于工作流体的流速的可能变化。或多或少地自轴111释放的旋转也可能用于或多或少的有效制动。

从发电机(涡轮机)获取的“负载”或功率的管理或控制也可以通过plc实施，plc将以高频率管理电路的打开和关闭。“关闭时间/运行时间”比是循环比，并被功率管理设计者非常广泛地使用。这个比率在0和1之间。当接近1时：大量的电流通过，因此有大量的功率，大量的功率导致使涡轮机停止。通过使用开关电子上可实现从0移动到1，具有几乎立即对涡轮机的转速的影响。

虽然经由电子齿轮箱或形成采用的器具45的一部分的任何其他机电方法直接作用在涡轮机的轴111上是可能的，但是该最后解决方案与先前的解决方案相比不那么复杂并且提供更高的可靠性。

如果涡轮机经由齿轮箱连接至发电机，涡轮机通常也可以经由电子电路从上方起作用。

关于发电机13a、13b，发电机可能是同步电机，使得发电机的转子的转速通过控制器具47对发电机的作用可变化。

具体地说，转速可以通过在滑差电机(滑环电机)上和/或与发电机连接的舰船的一般电网的频率上作用于多对磁极来控制；见图2的联接49。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种装置，作用在被设计成从第一边缘倾斜到第二相反边缘的结构上，其中装置包括：

在第一和第二边缘之间的至少一个中间室(17、170a、170b)，

第一侧舱和第二侧舱(15a、15b)，两者都与中间室连通以提供液体(18)入口和出口，侧舱均包括外部地限定侧舱的壁(19)并朝向中间室的两端被定位，

其特征在于，每个侧舱包括：

上区段(150a、150b)，上区段被定位成使得其与供应液体的中间室的延长方向(17a、17a1、17b1)相符地接收液体，

以及与上区段连通(在21a、21b中)的下区段(152a、152b)，其中每个上区段和下区段为了液体入口和出口与中间室连通，

以及相应侧舱(15a、15b)的上区段与中间室之间的每个连通部被定位成使得由中间室(17、170a、170b)引导的液体切向进入所述侧舱。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，侧舱的下区段(152a、152b)和中间室之间的连通部装备有止回阀(31a、31b)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，中间室(17、170a、170b)包括与液体接触的侧壁(177)，侧壁带有位于所述侧壁的内侧上的突出附件(175)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，中间室(17、170a、170b)和侧舱包括底座(171)，当装置是水平的时，所述底座位于同一水平面。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，当装置是水平的时：

中间室(17、170a、170b)包括位于第一水平面的底座(171a)，侧舱均具有位于第二水平面的底座(171b)，

并且第一水平面位于高于第二水平面的位置，使得液体升高以从所述侧舱的下区段(152a、152b)移动到中间室。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中：

每个侧舱的上区段和下区段(150a、150b、152a、152b)使用喷口(21a、21b)彼此连通，喷口优选包括可变形隔膜，和/或：

每个侧舱的上区段和下区段(150a、150b、152a、152b)使用喷口(21a、21b)彼此连通，扩散器(33、33b)位于喷口下方，在所述下区段中扩散器包括流控制侧壁，流动控制侧壁带有开口，开口从该下区段至中间室引向相应液体出口连通部。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，当装置是水平的时，外部地限定相应侧舱的每个壁(19)至少朝向进入口以卷的方式围绕竖直轴线(110a、110b)被卷绕。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，为了结构上的能量产生，装置包括至少一个第一涡轮机和至少一个第二涡轮机(11a、11b)，两者分别位于第一和第二侧舱(15a、15b)的上区段(150a、150b)中，每个涡轮机(11a、11b)优选地是当结构静置时具有竖直轴线的涡轮机。

9.根据权利要求8所述的装置：

其中，在舰船上，所述液体是围绕舰船遵循路径循环的、同时产生用于补偿波浪和涌浪对所述舰船影响的复位扭矩的工作液体，

并且，装置包括：

至少一个功能性连接至涡轮机的交流发电机(13a、13b)，

以及电技术控制器具(41)，电技术控制器具用于控制由涡轮机产生的机械能或由交流发电机产生的电能，以便能够关于交流发电机的电产生或涡轮机的机械能产生至少相对于所述倾斜有利于舰船的稳定。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中：

中间室部分地填充有具有自由表面的液体(18)，

并且附加的气态流体回路(40)连接第一和第二侧舱(15a、15b)，而不与位于中间室的自由表面上方的气态流体连通。

11.一种在经受至少一个从一个边缘到另一个边缘的倾斜运动的结构上作用的方法，其特征在于，在结构船上，在沿延长方向居中的至少一个细长中间室(17、170a、170b)中，液体被循环至任一所述边缘(7a、7b)，进入第一和第二侧舱中，第一和第二侧舱分别由入口通道(23a、23b)供应，入口通道与中间室的延长方向(17a、17a1、17b1)相符地定位，其中液体切向地进入每个侧舱。

12.根据权利要求11所述的方法，其中：

在延长方向上朝向中间室的每个端部，存在侧舱(15a、15b)的上区段，中间室与上区段连通以供应液体，

通过喷口(21a、21b)再次朝向所述中间室排出该液体，喷口将供有液体的所述上区段与所述侧舱的下区段(152a、152b)分隔。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，在液体在舱的上区段和下区段之间通过期间，在相应的侧箱(15a、15b)中产生涡流。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，通过将液体循环到所述边缘(7a、7b)中的一个，液体被带到都位于边缘的第一和第二涡轮机(11a、11b)，用于结构上的能量产生。

15.一种浮动结构(1)，包括根据权利要求1至10中任一项所述的装置(3)，或者根据权利要求11至14中任一项所述的方法被施加至装置。