Пристрій для гасіння хвиль для плаваючих конструкцій

1. Пристрій для гасіння хвиль для плаваючих конструкцій шляхом вгамовування верти кальної компоненти руху плаваючої конструкції, зокрема руху, викликаного хви лями, який містить ряд отворів, які розташова ні істотно горизонтально, який відрізняє ться тим, що пристрій, призначений для розміщення нижче дна плаваючої конструкції або за бортом плаваючої конструкції, ви конаний у вигляді юбки, яка містить декілька каналів, що принаймні на частині своєї довжини простягаються істотно горизонтально і схо дяться від впускних отворів, які можуть бути розміщені на будь-якій із стінок каналу, обернути х до гори, вниз або в напрямі до плаваючої конструкції, до випускних отворів, що ведуть від плаваючої конструкції. 2. Пристрій за пунктом 1, який відрізняється тим, що кожен канал утворюється боковими стінками, які простягаються істотно паралельно одна до одної, верхніми пластинами і нижніми пластинами, які сходяться так, що відстань між пластинами менша біля країв пластин, більш віддалених від плаваючої конструкції, ніж біля країв, ближчих до конструкції. 3. Пристрій за пунктом 2, який відрізняється тим, що декілька таких каналів розміщені поруч в ряду, де бокові стінки утворюють перегородку між парами каналів, і тим, що вер хні та нижні пластини простягаються неперервно поперек декількох каналів. 4. Пристрій за пунктом 2 або пунктом 3, який відрізняє ться тим, що пристрій виконано у вигляді юбки, яка простягається нижче дна плаваючої конструкції, і кожен канал має передню стінку поблизу плаваючої конструкції і торцеву стінку на віддалі від плаваючої конструкції, в яких вибірково зроблено впускні та випускні отвори. 5. Пристрій за будь-яким з пунктів 1-4, який відрізняє ться тим, що верхня пластина і нижня C2 (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ГАСІННЯ ХВИЛЬ ДЛЯ ПЛАВАЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ 34507 пластин, які розміщені приблизно горизонтально з проміжком між ними, і що в пластинах зроблено проходи, розміщені так, що їх осі не збігаються одна з одною. 13. Пристрій для гасіння хвиль за пунктом 12, який відрізняє ться тим, що між парою неспіввісних проходів в кожній відповідній пластині розміщено перегородку, яка простягається між пласти нами і яка обладнана проходами. 14. Пристрій для гасіння хвиль за пунктом 13, який відрізняє ться тим, що він обладнаний отвором, який простягається в напрямку від плаваючої конструкції. 15. Пристрій за одним із пунктів 7 або 9 або за будь-яким із пунктів від 11 до 14, який відрізняє ться тим, що направлений вгору отвір веде до отвору в пристрої для гасіння хвиль. 16. Пристрій за будь-яким з пунктів від 1 до 15, який відрізняється тим, що засіб призначений для перетворення енергії потоку во ди, наприклад водяну турбіну розміщено в каналі або на вході до чи на виході з каналу. ______________________________ Винахід стосуєть ся пристрою для гасіння хвиль (демпфе ра) для плаваючих конструкцій відповідно до пункту 1 формули винаходу. Патент США US-5,330,293 описує кільцеподібну в перерізі нафтову платформу. На своїй нижній частині платформа має юбку, яка простягається горизонтально і слугує для обмеження спричиненого хвилями руху. Засоби швартування також прикріплені до юбки. Така демпфувальна юбка є повністю закритою. Патент США US-3,673,974 описує платформу, яка має велику горизонтальну пластину з отворами, розташовану нижче платформи на невеликій відста ні. Дійсно, пропонувалося використовувати демпфер такого типу на буровому кораблі Petrojarl норвезького ви робництва близько 10-12 років тому. Під час експериментів з моделями використовува лися суцільні горизонтальні пластини, підвішені на малій відстані нижче моделі. Було доведено, що ці пластини давали дуже малий ефект. І близько не було нічого здатного виправдати надвитрати, до яких призвело б оснащення корабля пластинами такого типу. І все ж таки Petrojarl був побудо ваний з демпфувальними пластинами такого типу. Оснащення пластин отворами могло б трохи збільшити демпфівний ефект, але не настільки, щоб це мало вирішальне значення. Для того, щоб пластина такого типу була ефективною, вона повинна бути занурена на глибину принаймні 40 м, де море значно спокійніше, ніж на поверхні. Очевидно, що це є надто коштовним, щоб бути рентабельним. Патент Ве ликобритані ї GB 2 200 082 описує по дібні демпфувальні засоби, а ле при цьому передбачається зв'я зок їх ве ликих ба ластних цистерн з демпфе ром. Ці баластні цистер ни слугують ні чому ін шо му як збіль шенню ва ги конструк ції і, та ким чином, дуже мало впли вають на демпфування руху платфор ми, викликаного хвилями. Патент США US-3,224,401 описує платформу, оснащену дво ма різними типами демпферів. Один тип має горизонтальні перфоровані пластини, розміщені вздовж горизонтальних розпірок. Експерименти з моделями, проведені заявником, показали, що демпфер такого типу буде мати деякий ефект під час руху при швидкості від 7 до 8 метрів за секунду. Однак нормальна швидкість руху платформи лежить в області від 1 до 4 метрів за секунду. В цьому діапазоні демпфер за цим патентом США буде мати дуже малу е фективність. Другий тип демпфе ру містить канали вздовж вертикальних розпірок. Такий демпфер призво дить до втрати платформою плавучості, окрім того має дуже малий вплив на демпфування руху. Демпфе ри за патентом США US-3,224,401 придатні лише для використання у відносно гарну погоду, яка часто спостерігається у Мексиканській затоці, і будуть мати здебільшого незначний ефект у важких погодних умовах, які відомі, наприклад, для Північного моря. Патент Ве ликобританії GB 2 009 693 описує бетонну башту, обладнану каналами, які переходять по дузі із горизонтального напряму у висхідний напрям під кутом приблизно 45°. Такий засіб буде гасити вертикальну хи тавицю і запобігати перекиданню башти. Однак такі демпфери мають дуже складний дизайн, що означає, що во ни повинні добиратися окремо для кожної конкретної ситуації. Це веде до проблеми значних експлуа таційних витрат, і демпфери будуть придатними тільки для бетонної башти, а не для платформи. Бетонна башта буде, в дійсності, мати дуже малу несучу здатність. В нижній частині бетонної колони зроблено ряд комірок, які дають дуже малий вплив на демпфування, так як вони тільки допомагають конструкції стати більш важкою, оскільки комірки заповнюються водними масами. Патент США US-3,291,408 описує пристрій, який має верти кальні та горизонтальні балансири, розміщені зовні конструкції, яка повинна бути захи щена. Цей пристрій насамперед найбільш придатний для гасіння бризок від хвиль і не буде мати аніякого впливу в розумінні гасіння руху плаваючої конструкції, викликаного хвилями. Патент США US-4,232,623 описує баржу, оснащену ба гатьма отворами в борту. Ці отвори поглинатимуть водяні краплі, але тільки слабо гаситимуть рух, викликаний хвилями, і це тому, що зайва водна маса, яку несе баржа з собою в корпусі є причиною того, що баржа стає більш важкою. Пристрій за патентом США US-4,232,623 буде придатним тільки в невеликих морях, оскільки баржа має дуже малу плавучість. Патент Шве ції SE-421 773 описує пристрій для демпфування руху водної поверхні в каналі підйому та спуску для підводної камери. Камера, яка охоплює канал, сполучаєть ся з каналом через ряд отворів. В камері також розміщено горизонтальні перегородки, в яких зроблено отвори. Метою цього є не демпфування руху платфор ми, а демпфування руху водної поверхні в каналі підйо 2 34507 му та спуску, інакше кажучи для усунення так званого ефекту гей зера. Патент Данії DK 129 144 описує хви леріз, який містить го ризонтальну гратку та нахиле ну гратку. Цей пристрій буде ефективним для захисту від бризок хвиль після подрібнення, наприклад, на виступі. Однак, якби його було змонтовано на плаваючій конструкції, то він більше не сприяв би гасінню руху, викликаного хвилями. Об'єктом даного винаходу є розробка більш ефективного пристрою для гасіння хвиль, який не зважаючи на свій малий розмір буде гасити спричинений хвилями рух в на багато більшій мірі, ніж пристрої для гасіння хвиль, відомі раніше. Це досягається завдяки особливостям, які розкриваються у відмітній частині пункту 1 формули винаходу, де описують ся відмінності. Діючи таким чином, можна перетворити рух плаваючої конструкції вго ру і/або вниз в рух во дяних струменів в бокових напрямах. Це стабілізує плаваючу конструкцію за рахунок того, що во дяні струмені ніби-то збільшують розмір демпфе ра. Інші переваги ви находу одержано завдяки особливостям, які розкрито в залежних пунктах. Особливо треба відзначити можливість примусу води рухати ся через вузькі проходи і та ким шляхом "утримуватися" демпфером на певний проміжок часу перед тим, як дозволити їй протікати. В такий спосіб від води може бути відібрано більше енергії, яка може бути ви користана для гасіння вертикальних рухі в плаваючої конструкції. Тепер винахід буде описано більш детально з посиланнями на супровідні креслення: Фігура 1 показує в перспекти ві перше найкраще втілення пристрою для гасіння хвиль відповідно до винаходу, де нижній демпфер трохи зміщено від верхнього демпфера, щоб зробити малюнок більш зрозумілим; Фігура 2 є зображенням поперечного розрізу пристрою для гасіння хвиль відповідно до фіг.1; Фігури 3-7 є видом зверху окремих секцій пластини пристрою для гасіння хвиль відповідно до Фіг.1; Фігура 8 є зображенням поперечного розрізу пристрою для гасіння хвиль відповідно до фіг.1, з зазначенням напрямів течії во ди; Фігура 9 показує в перспективі друге найкраще вті лення пристрою для гасіння хвиль відповідно до винаходу, причому нижній демпфер тро хи зміщено від вер хнього демпфе ра, щоб зробити малюнок більш зрозумілим; Фігура 10 є зображенням бокового розрізу пристрою для гасіння хвиль відповідно до фіг.9; Фігура 1 показує пристрій для гасіння хвиль 10, прикріплений до плаваючої конструк ції 11. Він складаєть ся з двох го ловних компонентів, вер хнього демпфе ра 12 і нижнього демпфе ра 13. Кожний із демпфе рів 12 і 13 має конструк цію з подвійних стінок, верхній демпфер 12 має верхню пластину 21 і нижню пластину 22. Пластини 21,22 з'єднані на своїх передніх краях 23, 33 за допомогою торцевої стін ки 14 і перегородок 24, які розміщуються перпендикулярно до поздовжнього напряму пластин 21,22. Плаваюча конструк ція може утворювати передню стінку 15 верхнього демпфе ра, але остання може складатись і з окремої пластини. Відсіки 25 розміщено між пласти нами 21,22 і перегородками 24. У верхній пластині 21 і в нижній пластині 22 зроблено отво ри відповідно 27 і 28. Вони розташова ні по черзі у верхній пластині 21 і в нижній пласти ні 22 так, що кожен другий відсік 25 має направлені вгору отвори 27, а кожен другий відсік має направлені донизу отвори 28. В перегородках 24 також зроблено отвори 29. На торцевій стінці 14 зроблено один отвір 16. Проточні канали 17 таким чином проходять крізь вхід до будь-якого з отворів 27 чи 28 крізь відсіки 25 і вихід назовні крізь отвори 28 або 27 в залежності від руху во ди вгору чи вниз відносно плаваючої конструкції. Нижній демпфер 13 також має подвійні стінки і складається з верхньої пласти ни 31 і нижньої пластини 32. Пластини 31,32 з'єднані на своїх передніх краях 33 за допомогою торцевої стін ки 44 і перегородок 34, які розміщуються перпендикулярно до поздовжнього напряму пластин 31,32. Нижній демпфер 13 також має передню стінку 45. Відсіки 35 розміщено між пластинами 31,32 і перегородками 34. У верхніх пластинах 31 і в нижніх пластинах 32 зроблено отвори відповідно 37 і 38. Вони розташовані над кожним другим відсіком 35 у верхній пластині 31 і в нижній пластині 32 таким чином, що кожен другий відсік 35 має направлений вгору о твір 37 і направлений вниз отвір 38. Перегородки 34 сконструйовано без отворів. В торцевій стінці 44 зроблено один отвір 46. Передня стінка 45 оснащена отворами 36 до середини тих відсіків 35, які не мають орієнтованих вгору або вниз отворів, відповідно 37 або 38. Таким чином утворюються проточні канали 47, що проходять через вхідні отвори 36 і/або 37 чи 38, крізь відсіки 35 і виходять назовні крізь отвори 46. Отвори 37 в нижньому демпфе рі 13 розміщують ся безпосередньо над вищевказаними отворами 28 у верхньому демпфері 12, утво рюючи тим самим вільний прохід крізь нижній демпфер 13 усередину відсіків 25 верхнього демпфера. На фі г.2 демпфер 10 по казано в поперечному розрізі. Тут можна побачити перего родки 24 і 34, при чому перего родка 24 обладнана отво рами 29. На фіг.З показано торце ві стін ки 14 і 46 демпфе ра 10, яка може скла дати ся з однієї спільної пласти ни, що має ряд отво рів 16 наверху і 46 під ни ми. Отво ри 46 мають великі і малі площі отво рів, що чер гуються, біль ші отвори розташо ва ні безпосередньо над отво рами 36 на передній стін ці 45. Фіг. 4 показує передню стінку 15 і 45 демпфе ра, яка може мати одну спільну пластину. Тут також показано отвори 36. Фіг.5 показує верхню пласти ну 21 з отворами 27. Фіг.6 показує нижню пластину 22 верхнього демпфера і верхню пласти ну 31 нижнього демпфе ра, які більш доречно виконати як одну спільну пластину. Ця пластина обладнана отворами 28,37. Фіг.7 показує нижню частину пластини 32 нижнього демпфера, яка обладнана отво рами 38. Фіг. 8 ілюструє дію демпфе ра, де суцільні лінії показують те чію води крізь отво ри 38,37,28,27 і отвори 16 і 46, коли плаваюча конструкція рухається вниз. Коли плаваюча конструкція рухається вертикально, оточуюча во да буде рухатись верти 3 34507 кально відносно плаваючої конструкції. Вода буде наганятись крізь отвори 38 в нижній частині пластини 32 нижнього демпфе ра 13, крізь отвори 37, крізь отвори 28 в нижній частині пластини 22 верхнього демпфера, горизонтально крізь отвори 29 в перегородках 24 і виводитися крізь отвори 27 верхньої пластини 21, і навпаки, коли конструкція 11 рухається в протилежному напрямі. Такий напрям руху те чії визначається каналом 17. В та кий спосіб воду примушують рухати ся в лабіринті і "утримуватися" демпфе ром 10 на певний період часу пе ред тим, як дозволити протікання. Таким чином більше енергії може бути ві дібрано від води, яка може бути ви користана для демпфування вертикального руху плаваючої конструкції. Суттєво, щоб було підібрано оптимальний розмір отворів в демпфері. Якщо площа отворів надто велика, то демпфер не буде здатним відібрати достатньо енергії від во ди, щоб діяти ефективно. Якщо отвори надто малі, вода не зможе проходити крізь демпфер. Одна й та ж кількість води буде залишатися усередині демпфера і внаслідок того просто буде повторювати його рухи, так що демпфер буде функціонувати як суцільна конструкція з вагою, що дорівнює вазі самої конструкції і води усередині. Оптимальний розмір отворів буде між іншим сильно залежати від вертикальної швидкості руху плаваючої конструкції. Для регулювання розміру отворів можна запровадити закриваючі пристрої, які можуть повністю або частково закривати отвори. Однак деяка части на води ви тікає крізь отво ри 16 і утворює во дяний стр умінь, який допомагає ство рюва ти опір у во ді проти вертикального руху. Цей напрям руху по току визначається каналом 47. Штрихові лінії показують потоки води, які вхо дять крізь отвори 36 і виходять крізь отвори 46. Коли плаваюча конструкція 11 рухаєть ся вниз, вона витісняє велику масу води, що знаходиться безпосередньо під конструкцією. Звичайно ця водяна маса тече вільно в усі х напрямках від конструкції 11. Однак за допомогою нижнього демпфера 13 велика частина цієї водної маси буде вимушена рухати ся крізь отвори 36, крізь відсіки 35 і вийти через отвори 46. Такий напрям руху те чії також визначається каналом 47. Верхній демпфер 12 також може бути використаний над водою. В цьому випадку він може слугувати для р уйнування хвиль на поверхні, так що вони не здійматимуться і не будуть створювати загрозу конструкції або заливати палубу. Немає необхідності, щоб демпфер 12 був закритою конструкцією, але він може також, наприклад, бути утворений горизонтальною пластиною, обладнаною отворами, зовнішній край якої зроблений у вигляді ряду пластин, які через одну нахиле ні під кутом вгору і вниз до напрямку плаваючої конструкції, із розташованими в лінію отворами. Таким чином утворюються канали між похиле ними пластинами і пропускальними отворами. Необхідно підкреслити, що як демпфер 12, так і демпфер 13 можуть бути використані поодинці з хо рошим ефектом. Однак найкращий ефект досягається, коли вони використовуються разом, у такий спосіб, як було показано в попередньому прикладі втілення. На фіг.9 показано альтернативне втілення демпфе ра. Демпфер тут повністю такий же, як показаний під номером 10. Більше того, всі деталі еквівалентні деталям в першому втіленні на фіг.1-8, позначеним тими ж самими номерами. Демпфер 10 відповідно до фіг.9 також має два го ловних компонента, верхній демпфер 12 і нижній демпфер 13. Кожний з демпферів 12 а 13 має конструкцію з подвійними стінками, верхній демпфер 12 має верхню пластину 21 і нижню пластину 22. Пластини 21,22 з'єднані своїми передніми краями 23 за допомогою торцевої стінки 14 і перегородок 24, які розміщують ся вертикально під прямим кутом до поздовжнього напряму пластин 21,22. Плаваюча конструкція може утворювати передню стінку 15 верхн ього демпфера, але може бути виконана окремою пластиною. Відсіки 25 розміщено між пластинами 21,22 і перегородками 24. У верхній пласти ні 21 зроблено отвори 27, але нижня пластина суцільна, на відміну від першого вті лення. Ці отвори 27 розміщено у верхній пластині 21 так, що кожний відсік 25 має отвори 27, направлені вгору. Перегородки 24 в цьому вті ленні суцільні. Верхня пласти на 21 і нижня пластина 22 мають викривлені ділянки, відповідно 21в і 22в, причому вони вигнуті вго ру в напрямку до їх передніх країв 23, так що кожен відсік 25 утворює викривлений канал 47, що звужується. Краще, щоб крива мала еліптичну форму. В торцевій стінці 14 зроблено отвір 16. Канали протікання 47 формуються входом через отвори 27, крізь відсіки 25 і виходом через отвори 16, коли вода рухаєть ся вниз відносно плаваючої конструкції. Нижній демпфер 13 є також з подвійними стінками і складається з верхньої пластини 31 і нижньої пластини 32. Пластини 31,32 з'єднані своїми передніми кромками 33 торцевою стінкою 44 і перегородками 34, які розміщені вертикально впоперек поздовжнього розміру пластин 31,32. Нижній демпфер 13 також має передню стінку 45. Відсіки 35 утворюються пластинами 31,32 та перегородками 34. Верхня пластина 31 суцільна, на відміну від першого вті лення. Перегородки 34 сконструйовано без отворів. Верхні пластини 31 і нижні пластини 32 мають викривлені ділянки, відповідно З1в та 32в, причому вони вигнуті вниз в напрямку їх передніх кромок 33, так що кожний відсік 35 утворює викривлений канал 47, що звужується. Бажано, щоб і в цьому випадку крива була еліптичної форми. Якщо демпфер 13 кріпиться до лицевої сторони плаваючої конструкції 11, то нижня пластина 32 оснащується отворами 38. Ці отвори 38 розміщують ся в нижній пласти ні 32 так, що кожен відсік 35 має отвір 38, спрямований вниз. В цьому випадку стінка 44 суцільна. Якщо пристрій для гасіння хвиль 13 монтуєть ся як юбка, яка розтягується нижче низу конструкції 11, то торцеву стін ку 44 обладнують отворами 46. В цьому випадку нижня пластина суцільна. Передня стінка 45 обладнана отворами 36 всередину кожного відсіку 35. Канали протікання 47 таким чином формуються з входом крізь отвори 36 або 38, крізь відсіки 35 і з виходом крізь отвори 46. В цьому другому втіленні немає зчеплення потоків між верхнім демпфером 12 і нижнім демпфе ром 13. 4 34507 Фіг.10, де суцільними лініями показана течія води крізь отвори 38,27,16 і 46, коли плаваюча конструкція рухається вниз або вгору, ілюструє дію пристрою для гасіння хвиль, здійсненого у відповідності до фіг.9, Коли плаваюча конструкція рухаєть ся верти кально, оточуюча вода буде рухатись вертикально відносно плаваючої конструкції. Коли конструкція 11 рухаєть ся вниз, вода буде наганятися через отвори 38 в нижній пласти ні 32 нижнього демпфе ра 13 і також зпіднизу конструкції 11 у відсіки 35 і виводиться крізь отвори 46. Такий напрям руху потоку виз начається каналом 47. Із-за того, що відсіки 35 загнуті донизу і звужуються, вода буде викидатися з великою силою вбік і вниз. Як і для першого втілення, бокова компонента реактивної тяги утворює великий уявний пристрій для гасіння хвиль, а компонента реактивної тяги, направлена вниз, породжує силу, протилежну до напряму руху конструкції. Коли конструкція рухаєть ся вгору, во да втискується через отвори 27 у верхній пластині 21 у відсіки 25 і виводиться через отвори 16. Такий напрям руху те чії визначається каналом 47. Внаслідок того, що відсіки 25 загинаються вгору і звужуються, вода буде з великою силою викидатися вбік і вгору. Як і в першому вті ленні, бокова компонента реактивної тяги утворює великий уявний демпфер, а компонента реактивної тяги, направлена вгору, породжує силу, що діє суп ротивно руху конструкції. Хоч найкращий ефект досягається, коли використовують ся обидва, верхній і нижній пристрої для гасіння хвиль, на плаваючому резервуа рі мож на використати тільки один з двох. Пристрій для гасіння хвиль за винаходом може бути використаний для гасіння руху, викликаного хвилями, на будь-якій можливій плаваючій конструкції, включаючи кораблі, нафтові платформи тощо. Пристрої для гасіння хвиль можуть бути виконані як окремі пристрої для гасіння хвиль, які простягаються приблизно горизонтально вздовж принаймні частини периферії резервуа ра/конструкції, але деякі можуть бути також розміщені один над другим від кіля/найнижчого краю до палуби. Більші пристрої для гасіння хвиль будуть краще пристосовані для розміщення біля найнижчого краю/кіля, в той час як менші пристрої для гасіння хвиль можуть бути розміщенні ближче до поверхні і поблизу ва терлінії. Хо ча пристрій відповідно до вищезгаданого винаходу був виз начений як пристрій для гасіння хвиль, існує інша область застосування для винаходу. Наприклад, в каналах 47 можуть бути розміщені малі водяні турбіни, які використовують енергію потоку во ди для виробництва електричної енергії. Фіг. 1 5 34507 Фіг. 3 Фіг. 2 Фіг. 4 Фіг. 5 Фіг. 6 6 Фіг. 7 34507 Фіг. 8 Фіг. 9 7 34507 Фіг. 10 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 8