FI128548B - Method and device for reducing rolling of a ship and for recovering rolling movement energy - Google Patents

Method and device for reducing rolling of a ship and for recovering rolling movement energy Download PDF

Info

Publication number
FI128548B
FI128548B FI20175039A FI20175039A FI128548B FI 128548 B FI128548 B FI 128548B FI 20175039 A FI20175039 A FI 20175039A FI 20175039 A FI20175039 A FI 20175039A FI 128548 B FI128548 B FI 128548B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
mass
vessel
energy
braking
rocking
Prior art date
Application number
FI20175039A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20175039A (en
Inventor
Antti Paakkinen
Heikki Paakkinen
Original Assignee
Wello Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wello Oy filed Critical Wello Oy
Priority to FI20175039A priority Critical patent/FI128548B/en
Priority to CN201780077518.7A priority patent/CN110072771A/en
Priority to PCT/FI2017/050836 priority patent/WO2018134471A1/en
Publication of FI20175039A publication Critical patent/FI20175039A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI128548B publication Critical patent/FI128548B/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
    • B63B39/02—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by displacement of masses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
    • B63B39/04—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by using gyroscopes directly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
    • B63B2035/4466—Floating structures carrying electric power plants for converting water energy into electric energy, e.g. from tidal flows, waves or currents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
    • B63B39/10—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by damping the waves, e.g. by pouring oil on water
    • B63B2039/105—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by damping the waves, e.g. by pouring oil on water by absorption of wave energy, e.g. by structured, wave energy absorbing hull surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2209/00—Energy supply or activating means
    • B63B2209/14—Energy supply or activating means energy generated by movement of the water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

Uppfinningen berör ett förfarande för att dämpa gungningen av et fartyg samt tillvaratagande av gungningsrörelsens energi. I förfarandet dämpar man fartygets (1) gungning (rolling) genom att snurra massa (5) runt en vertikal axel (4) kring en cirkelformad bana i en snurriktning och justerar massans position i förhållande till fartygets lutningsvinkel genom att turvis bromsa och turvis främja massans snurrörelse och på så vis åstadkomma ett motmoment till gungningsrörelsen. Genom justering hålls snurrörelsen i 70 – 110 grader efter gungningsrörelsens ytterlägen från de motsvarande massans lägsta lägen.The invention relates to a method for damping the rocking of a ship and to utilizing the energy of the rocking movement. In the process, the rocking of the ship (1) is damped by rotating mass (5) about a vertical axis (4) about a circular path in a direction of rotation and adjusting the position of the mass in relation to the angle of inclination of the ship by braking and promoting the mass in turn. spinning motion and thus bring about a counter-moment to the rocking motion. By adjusting, the rotational movement is kept at 70 - 110 degrees according to the outer positions of the rocking movement from the lowest positions of the corresponding mass.

Description

Menetelmä ja laite aluksen keinumisen vaimentamiseksi ja keinumisliik- keen energian talteen ottamiseksi Keksinnön kohteena on menetelmä aluksen keinumisen vaimentamiseksi ja kei- — numisliikkeen energian talteen ottamiseksi, jossa menetelmässä aluksen keinumista (rolling) vaimennetaan pyörittämällä massaa keinumisen tahdissa pystyakselin ym- päri pitkin ympyränmuotoista rataa yhteen kiestosuuntaan. Keksinnön kohteena on myös laite aluksen keinumisen vaimentamiseksi ja keinumis- — liikkeen energian talteen ottamiseksi, johon laitteeseen kuuluu aluksen keinumista (rolling) vaimentava massa, joka on järjestetty siirreltäväksi keinumisen tahdissa. Aluksen keinumisen vaimentamiseksi on tunnettua siirtää painolastia aluksen puolel- ta toiselle. Painolastina käytetään tyypillisesti vettä, kuten esim. julkaisussa KRThe invention relates to a method for damping the oscillation of a ship and to recovering the energy of the rocking motion, in which the rolling of the ship is damped by rotating the mass at a pace from the vertical axis about a vertical axis. . The invention also relates to a device for damping the rocking of a ship and for recovering the energy of the rocking motion, which device comprises a mass damping the rolling of the ship (Rolling), which is arranged to be moved in step with the rocking motion. In order to dampen the rocking of the ship, it is known to move the ballast from one side of the ship to the other. Water is typically used as a ballast, as in KR

20160069637. Julkaisusta WO 2016/003345 A1 tunnetaan keinumisen vaimennus- järjestely, jolla voidaan tuottaa vaimennuksen ohella myös energiaa. Näissä kaikissa on se epäkohta, että ne vaativat erikoisrakenteisen aluksen. Julkaisusta WO 2016/110610 Al tunnetaan säätöjärjestelmä, jolla voidaan optimoida aaltovoimalan energian tuotantoa kun aaltovoimala on toteutettu massarotaattorin ja hyrrän yhdis- — telmänä. Julkaisusta DD 157322 tunnetaan menetelmä ja laite aluksen keinumisen vaimen- tamiseksi, jossa menetelmässä aluksen keinumista (rolling) vaimennetaan pyörittä- mällä massaa keinumisen tahdissa pystyakselin ympäri pitkin ympyrän muotoista — rataa yhteen kiertosuuntaan. Vaihe-ero suhteessa aluksen keinumiseen pyritään o pitämään 180 asteessa, mikä tarkoittaa sitä, että keinumista pyritään vaimentamaan O pelkästään massan painon avulla. Tällöin vaimennus ei ole paras mahdollinen, koska 5 massan dynaamisen liikkeen vaikutusta vaimennukseen ei ole huomioitu. Vaimen- 0 nustehoa ei voida säätää. Myöskään keinumisliikkeen energian talteenottoa ei ole z 30 — järjestetty. a 3 Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan aluksen keinumista vaimentava menetel- S mä ja laite, jolla voidaan tuottaa säädettävän vaimennuksen ohella myös energiaa ja a joka ei vaadi erikoisrakenteista alusta, vaan laite voidaan asentaa monentyyppisiin — aluksiin.20160069637. WO 2016/003345 A1 discloses a swing damping arrangement which can produce energy in addition to damping. All of these have the disadvantage of requiring a specially constructed vessel. WO 2016/110610 A1 discloses a control system with which the energy production of a wave power plant can be optimized when the wave power plant is implemented as a combination of a mass rotator and a vortex. DD 157322 discloses a method and apparatus for damping the oscillation of a ship, in which the rolling of the ship (Rolling) is damped by rotating the mass at a rate of oscillation about a vertical axis along a circular path in one direction of rotation. The aim is to keep the phase difference in relation to the rocking of the vessel at 180 degrees, which means that the aim is to dampen the rocking by the weight of the mass alone. In this case, the damping is not the best possible, because the effect of the dynamic movement of the mass 5 on the damping has not been taken into account. The damping power cannot be adjusted. Also, energy recovery of the rocking motion is not z 30 - arranged. It is an object of the invention to provide a method and device for damping the sway of a ship, which can produce energy in addition to adjustable damping and which does not require a specially constructed vessel, but the device can be installed on many types of vessels.

Tämä tarkoitus saavutetaan oheisessa patenttivaatimuksessa 1 esitetyllä menetel- mällä ja patenttivaatimuksessa 6 esitetyllä laitteella. Epäitsenäisissä patenttivaati- muksissa on esitetty keksinnön edullisia suoritusmuotoja.This object is achieved by the method set out in the appended claim 1 and the device set out in claim 6. Preferred embodiments of the invention are set out in the dependent claims.

Seuraavassa keksintöä selostetaan suoritusesimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 esittää päältä nähtynä alusta, johon on asennettu keksinnönmukaiset keinumisen vaimennuslaitteet; kuvio 2 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaista laitetta menetelmän suoritta- miseksi; —kuvio3 esittää esimerkkiä laitteen vaihtoehtoisesta rakenneratkaisusta; kuvio 4 havainnollistaa menetelmän ja laitteen toimintaperiaatetta keinumisen eri vaiheissa kuvion 2 suoritusesimerkillä; ja — Kuvio 5 havainnollistaa menetelmän ja laitteen toimintaperiaatetta keinumisen eri vaiheissa kuvion 3 suoritusesimerkillä. Kuviossa 1 on esitetty alus 1, jolla on pitkänomainen runko, jonka keskilinjalle on sijoitettu laite 2 keinumisen vaimentamiseksi. Viitenumerolla 3 on merkitty pystyta- — soa, joka kulkee aluksen keskilinjan ja keinumisakselin kautta. Laitteita 2, jotka ovat o erikseen asennettavia yksiköitä, voi olla useita peräkkäin. Vaihtoehtoisesti laitteita 2In the following, the invention will be described by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a top view of a base on which the rocking damping devices according to the invention are mounted; Fig. 2 schematically shows an apparatus according to the invention for carrying out the method; —Figure 3 shows an example of an alternative design of the device; Fig. 4 illustrates the operating principle of the method and the device at different stages of rocking by the embodiment of Fig. 2; and Fig. 5 illustrates the operating principle of the method and the device at different stages of rocking by the embodiment of Fig. 3. Figure 1 shows a vessel 1 with an elongate hull, on the center line of which a device 2 for damping the oscillation is placed. Reference numeral 3 denotes a vertical plane passing through the center line and the rocking axis of the vessel. There may be several devices in series, which are o separately installed units. Alternatively, devices 2

N S voi olla asennettu symmetrisesti pystytason 3 molemmille puolille. Aluksen pituus on 5 yli 4 kertaa aluksen leveys. Tällöin sivulta tulevat aallot keinuttavat (roll) alusta voi- 2 makkaasti. Tätä keinumista voidaan vaimentaa eli vähentää keksinnönmukaisella I 30 menetelmalla ja laitteella niin, että laite toimiessaan on energianeutraali ja suotui- > sissa olosuhteissa energiaa generoiva. Sopivissa olosuhteissa voidaan liikkuvaan tai oO 2 ankkuroituun alukseen asennettua laitetta käyttää myös aaltovoimalla toimivanaN S can be mounted symmetrically on both sides of the vertical plane 3. The length of the ship is 5 more than 4 times the width of the ship. In this case, the waves coming from the side will roll the platform strongly. This rocking can be damped, i.e. reduced, by the method and device I according to the invention, so that the device is energy-neutral when operating and generates energy under favorable conditions. Under suitable conditions, a device installed on a mobile or oO 2 anchored vessel may also be used as a wave-powered

LO ~ sähkögeneraattorina.LO ~ as an electric generator.

OO NOF

Kuvioissa 2 ja 3 esitetyn laitteen pystyakseli 4 on sijoitettu pystytasoon 3 ja pysty- akselille 4 on laakeroitu epäkeskeisesti massa tai paino 5, joka voi olla pelkkä massa tai massan ja vauhtipyörän yhdistelmä.The vertical axis 4 of the device shown in Figures 2 and 3 is arranged in a vertical plane 3 and a mass or weight 5 is eccentrically mounted on the vertical axis 4, which may be a mere mass or a combination of mass and flywheel.

Pystyakselilla tarkoitetaan tässä akselia, joka on pystysuunnassa kun alus on tyynessä vedessä.By vertical axis is meant here an axis that is vertical when the vessel is in calm water.

Massaa 5 pyöritetään pystyakse- lin 4 ympäri pitkin ympyrän muotoista rataa yhteen pyörimissuuntaan ja säädetään massan 5 asemaa suhteessa aluksen kallistuskulmaan vuoroin jarruttamalla ja vuo- roin edistämällä massan 5 pyörimisliikettä pystyakselin 4 ympäri siten, että alukseen kohdistuva dynaaminen vastavoima on vaikutukseltaan enimmäkseen keinuntaa vaimentava.The mass 5 is rotated about a vertical axis 4 along a circular path in one direction of rotation and the position of the mass 5 relative to the vessel's heeling angle is adjusted alternately by braking and alternately promoting the rotation of the mass 5 about the vertical axis 4 so that the dynamic counterforce

Tämä saadaan aikaan pitämällä massa 5 sopivassa vaiheessa suhteessa aluksen keinuntaliikkeeseen.This is achieved by keeping the mass 5 at a suitable stage in relation to the rocking motion of the vessel.

Jos aluksen keinunta ajatellaan sinimuotoiseksi liik- keeksi ja massan kiertoliike ajatellaan vakiovauhtiseksi, edullisin vaihe on sellainen, jossa massa on uloimmassa asemassaan pituusakselin suuntaan eteen tai taakse sillä hetkellä, kun keinuntaliike on ääriasemassaan oikealle tai vasemmalle, ja massa 5 kiertää yhden kierroksen samassa ajassa kuin alus heilahtaa kerran molemmille — puolille.If the rocking motion of the vessel is thought to be sinusoidal and the rotational motion of the mass is thought to be constant, the most preferred stage is where the mass is in its outermost position forward or backward in the longitudinal axis at the right or left of its rocking motion and mass 5 rotates one turn at the same time as the vessel swings once on both sides.

Tämä asetelma vaimentaa keinumisliikettä koko kierroksen ajan vaimenta- van tehon vaihdellessa sinimuotoisesti kaksinkertaisella taajuudella nollan ja maksi- min välillä.This arrangement dampens the rocking motion throughout the cycle with the damping power varying sinusoidally at twice the frequency between zero and maximum.

Vaimennustyö on nolla vain sillä hetkellä, kun heilahdusliike kääntyy ää- riasennossaan.The damping work is zero only when the oscillation movement turns in its extreme position.

Hyvä vaimennus saadaan aikaiseksi myös tästä vaiheesta hieman poikkeavalla asetuksella, esim. välillä 70-110 astetta, mikäli edullisinta asemaa kut- — sutaan 90 asteen vaihejättämäksi.Good attenuation is also achieved with a setting slightly different from this phase, e.g. between 70-110 degrees, if the most favorable position is called 90 degrees out of phase.

Teoriassa hieman vaimennusta saadaan aina, kun vaihejättämä on välillä 0-180 astetta.In theory, some attenuation is obtained whenever the phase lag is between 0-180 degrees.

Vaimennuksen määrää voidaan näin ollen säätää.The amount of attenuation can thus be adjusted.

Kuviossa 2 on esitetty järjestely massan 5 aseman aktiiviseksi säätämiseksi.Figure 2 shows an arrangement for actively adjusting the position of the mass 5.

Kaiken — aikaa samaan suuntaan pyörivää sähkökonetta 7 voidaan käyttää ohjauksella moot- o torina tai generaattorina.The electric machine 7 rotating in the same direction at all times can be operated with control as a motor or generator.

Moottorina toimiessaan sähkökone 7 edistää massan 5 O kiertoliikettä pystyakselin 4 ympäri ja generaattorina toimiessaan jarruttaa kiertolii- 5 kettä, jolloin laite tuottaa sähköenergiaa.When acting as a motor, the electric machine 7 promotes the rotation of the mass 5 O about the vertical axis 4 and, acting as a generator, brakes the rotation, whereby the device produces electrical energy.

Jarruttamalla tuotettua energiaa varastoi- 2 daan konvertterin 8 kautta aluksella olevaan sähköakkuun 9, jonka energiaa käyte- I 30 — tään massan 5 pyörimisen edistämiseen.The energy produced by braking is stored via a converter 8 in an electric battery 9 on board, the energy of which is used to promote the rotation of the mass 5.

Varastoitua sähköenergiaa voidaan käyttää > myös vauhtipyörän eli hyrrän pyörittämiseen jos sellainen on järjestetty massan 5 2 yhteyteen.The stored electrical energy can also be used to rotate the flywheel, if any, if it is arranged in connection with the mass 5 2.

Ylimääräistä sähköä voidaan käyttää myös aluksen muihin tarpeisiin.The extra electricity can also be used for other needs of the ship.

S Konvertteria ohjataan ohjausyksiköllä 10, joka saa ohjausparametrit massan 5 paik- NN kasensorilta 11 ja keinumisasteen sensorilta 12. Mikäli massan 5 yhteydessä onmyös vauhtipyörä, on ohjausparametrina myös sen pyörimisnopeus, joka saadaan nopeussensorilta 13. Säädön avulla massan 5 kiertoliike pidetään edullisesti 70-110 astetta jäljessä (vai- —hejättämä) keinuntaliikkeen ääriasentoja vastaavista massan alimmista asemista. Kuviossa 4 on esitetty vaihejättämä 90 astetta, mikä on edullisin sekä vaimennuksel- le että energian tuotolle. Massan yhden kierroksen aikana tuotetaan energiaa jarrut- tamalla pyörimisliikettä edullisesti kaksi eri kertaa ja tarvittaessa kulutetaan energiaa edistämällä pyörimisliikettä edullisesti kaksi eri kertaa vuoron perään jarrutusten — kanssa. Laitteeseen kuuluvalla sensorilla 12 aluksen keinunta-astetta seurataan ja säätölaitteiden 8-11 avulla synkronoidaan jarrutuksen ja pyörimisen edistämisen jaksot aluksen kallistuksen ennalta määrättyihin kohtiin, joiden sijainnit ovat keinun- ta-asteesta riippuvaisia. Tällä tavoin voidaan optimoida vaimennuksen ja energian tuoton suhdetta olosuhteiden ja tarpeen mukaan.S The converter is controlled by a control unit 10, which receives control parameters from the mass 5 location sensor 11 and the rocker sensor 12. If the mass 5 also has a flywheel, its control speed is also obtained from the speed sensor 13. The control preferably keeps the mass 5 rotation 70-110 degrees. lagging behind (left-left) from the lowest positions of the mass corresponding to the extreme positions of the rocking motion. Figure 4 shows the phase lag of 90 degrees, which is most advantageous for both attenuation and energy production. During one revolution of the pulp, energy is produced by braking the rotational movement preferably two different times and, if necessary, energy is consumed by promoting the rotational movement preferably two different times in turn with the braking. The sensor 12 of the device monitors the degree of rocking of the vessel and the control devices 8-11 synchronize the periods of braking and the promotion of rotation to predetermined points of the heeling of the vessel, the positions of which depend on the degree of heeling. In this way, the ratio of damping to energy output can be optimized according to conditions and need.

Energiaa kulutetaan tyypillisesti välillä 0-30% verrattuna tuotettuun energiaan. Mikäli laite halutaan optimoida myös sähkön tuotantoon, voidaan massan 5 kierto- nopeuden antaa vaihdella yhden kierroksen aikana sopivasti, jotta riittävän vaimen- nuksen ohella sähkön nettotuotto maksimoituu. Pelkällä massalla 5 energian tuotto — on sykkivää. Tätä voidaan tasoittaa käyttämällä massan 5 yhteydessä vauhtipyörää, jonka spinning kierroslukua säätämällä energian tuotto saadaan lähes tasaiseksi. Vauhtipyörän kierroslukua lisäämällä vaimennusvaikutus kasvaa, vaikka pysyykin luonteeltaan sinimuotoisesti keinumisen tahdissa vaihtelevana. Tällöin myös massan 5 painoa voidaan pienentää. Ilman vauhtipyörää massan 5 paino on alle 10% aluk- — sen painosta. Vauhtipyörän kanssa se voi olla alle 5% aluksen painosta. Lisäksi o vauhtipyörän energiaa voidaan käyttää rotaattorin 4, 5 pyörimisen edistämiseen ja S jarrutusenergialla voidaan kiihdyttää vauhtipyörän nopeutta. 5 0 Kuviossa 3 on esitetty periaatekuva suoritusmuodosta, jossa on kaksi päällekkäistä z 30 — rotaattoria. Pystyakselin 4 ja massan 5 muodostama ensimmäinen rotaattori vastaa > edellä selostettua. Tämä ensimmäinen rotaattori on laakeroitu aluksen runkoon 20 E laakereilla 18.Tässä järjestelyssä generaattorin 17 staattori 16 pyörii pystyakselin 4 ~ ja massan 5 mukana. Massa 5 on siis yhdistetty generaattorin staattoriin 16 akselin NN 4 välityksellä. Toisen rotaattorin massa 15 on yhdistetty generaattorin roottoriin 14 — niin, että ne pyörivät yhdessä pystyakselin 4 ympäri. Massa 15 ja generaattorinroottori 14 on laakeroitu laakereilla 19 pystyakselille 4. Tällä järjestelyllä generaatto- rille 17 saadaan kaksinkertainen nopeus joten siitä tulee pienempi, kevyempi ja hal- vempi. Haittapuolena on hieman mutkikkaampi rakenne, lisälaakerit ja liukurengas 21, joka yhdistää generaattorin staattorin 16 sähköisesti konvertteriin. Massat 5 ja 5 15 on järjestetty pyörimään keskenään vastakkaisiin suuntiin, kuten on havainnollis- tettu kuviossa 5. Massat siis ohittavat toisensa kaksi kertaa kierroksen aikana ja ovat pystyakselin vastakkaisilla puolilla vastakkaisiin suuntiin osoittavina kaksi kertaa kierroksen aikana. Molemmat massat toimivat siis periaatteessa samalla tavalla vaikka pyörimissuunnat ovat vastakkaiset.Energy is typically consumed between 0-30% compared to the energy produced. If it is also desired to optimize the device for the production of electricity, the rotational speed of the mass 5 can be allowed to vary suitably during one revolution so that, in addition to sufficient damping, the net electricity output is maximized. With a mere mass of 5 energy yield - is pulsating. This can be smoothed out by using a flywheel in connection with the mass 5, the spinning speed of which, by adjusting the energy, makes the energy output almost uniform. By increasing the speed of the flywheel, the damping effect increases, although the sinusoidal nature of the swing remains variable. In this case, the weight of the mass 5 can also be reduced. Without the flywheel, the weight of the mass 5 is less than 10% of the weight of the vessel. With a flywheel, it can be less than 5% of the weight of the vessel. In addition, o the energy of the flywheel can be used to promote the rotation of the rotator 4, 5 and the braking energy of S can accelerate the speed of the flywheel. Figure 3 shows a schematic diagram of an embodiment with two overlapping z 30 rotators. The first rotator formed by the vertical shaft 4 and the mass 5 corresponds to that described above. This first rotator is mounted on the hull 20 E of the vessel by bearings 18. In this arrangement, the stator 16 of the generator 17 rotates with the vertical axis 4 ~ and the mass 5. The mass 5 is thus connected to the generator stator 16 via the shaft NN 4. The mass 15 of the second rotator is connected to the rotor 14 of the generator - so that they rotate together around the vertical axis 4. The mass 15 and the generator rotor 14 are mounted by bearings 19 on the vertical shaft 4. This arrangement gives the generator 17 twice the speed so that it becomes smaller, lighter and cheaper. The disadvantages are a slightly more complicated structure, additional bearings and a slip ring 21 which electrically connects the generator stator 16 to the converter. The masses 5 and 5 15 are arranged to rotate in opposite directions, as illustrated in Figure 5. Thus, the masses pass each other twice during a revolution and are on opposite sides of the vertical axis pointing in opposite directions twice during a revolution. Thus, both masses operate in basically the same way even if the directions of rotation are opposite.

Vaimennusta voidaan olennaisesti tehostaa sijoittamalla massan painopisteen kierto- radan taso olennaisen matkan verran aluksen keinunta-akselin yläpuolelle. Tämä matka on ainakin Va aluksen korkeudesta, edullisesti ainakin 1/3 tai jopa aluksen päällä, yläkannella. Tällöin tehontuottoon liittyvä momentti ja massaan kohdistuvat — jarrutus- tai kiihdytysvoimat, joilla on olennainen komponentti aluksen poikittais- suunnassa, vaikuttavat tehokkaasti keinuntaliikkeeseen. Myös massan sijainti pysty- tason 3 suhteen vaikuttaa vaimennukseen, mutta tämä vaikutus on melko vähäinen. Myös massan aiheuttama keskipakovoima vaikuttaa aluksen keinuntaan sitä enem- män, mitä ylempänä massa on suhteessa keinunta-akseliin. Lisäksi vaimennukseen — vaikuttaa se, että massan painopisteen kiertoradan taso pyrkii säilyttämään suun- tansa (hyrrävaikutus).The damping can be substantially enhanced by placing the plane of the center of gravity of the center of gravity a substantial distance above the rocking axis of the vessel. This distance is at least Va from the height of the ship, preferably at least 1/3 or even above the ship, on the upper deck. In this case, the torque associated with the power output and the braking or acceleration forces on the mass, which have an essential component in the transverse direction of the vessel, effectively affect the rocking motion. The position of the mass with respect to the vertical plane 3 also has an effect on the damping, but this effect is rather small. The centrifugal force caused by the mass also affects the rocking of the vessel the higher the mass is relative to the rocking axis. In addition, the damping is affected by the fact that the plane of orbit of the center of gravity of the mass tends to maintain its direction (vortex effect).

OO NOF OO

N > 0N> 0

OO

I jami a oO 0I Jami a oO 0

OO LOLO

PP oPP o

NOF

Claims (13)

PatenttivaatimuksetThe claims 1. Menetelmä aluksen keinumisen vaimentamiseksi ja keinumisliikkeen energian talteen ottamiseksi, jossa menetelmässä aluksen (1) keinumista (rolling) vaimenne- taan pyörittämällä massaa (5) keinumisen tahdissa pystyakselin (4) ympäri pitkin ympyrän muotoista rataa yhteen kiertosuuntaan, tunnettu siitä, että säädetään massan asemaa suhteessa aluksen kallistuskulmaan vuoroin jarruttamalla ja vuoroin edistämällä massan kiertoliikettä ja siten aiheutetaan vastamomentti keinumisliik- keelle ja että mainitun säädön avulla massan kiertoliike pidetään 70-110 astetta — jäljessä keinuntaliikkeen ääriasentoja vastaavista massan alimmista asemista.A method for damping the rocking of a vessel and recovering the energy of the rocking motion, in which the rolling of the vessel (1) is damped by rotating the mass (5) about the vertical axis (4) along a circular path in one direction of rotation. position relative to the vessel's heeling angle by alternately braking and alternately promoting the mass rotation and thus creating a counter-torque to the rocking motion and that said adjustment keeps the mass rotation 70-110 degrees - behind the lowest positions of the mass corresponding to the extreme positions of the rocking motion. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan yhden kierroksen aikana tuotetaan energiaa jarruttamalla pyörimisliikettä ja kulutetaan energiaa edistämällä pyörimisliikettä vuoron perään jarrutusten kanssa.A method according to claim 1, characterized in that during one revolution of the mass, energy is produced by braking the rotational movement and energy is consumed by promoting the rotational movement in turn with the braking. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan yhden kierroksen aikana tuotetaan energiaa jarruttamalla pyörimisliikettä kaksi eri kertaa ja kulutetaan energiaa edistämällä pyörimisliikettä kaksi eri kertaa vuoron perään jarrutusten kanssa.A method according to claim 2, characterized in that during one revolution of the pulp energy is produced by braking the rotational movement two different times and energy is consumed by promoting the rotational movement two different times in turn with the braking. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pyö- rimisliikettä jarrutetaan sähkögeneraattorilla ja jarruttamalla tuotettua energiaa va- rastoidaan aluksella olevaan sähköakkuun, jonka energiaa käytetään pyörimisen edistämiseen.Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the rotational movement is braked by an electric generator and the energy produced by the braking is stored in an electric battery on board, the energy of which is used to promote rotation. o o 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seu- S rataan aluksen keinunta-astetta ja synkronoidaan jarrutuksen ja pyörimisen edistä- 5 misen jaksot aluksen kallistuksen ennalta määrättyihin kohtiin, joiden sijainnit ovat 2 keinunta-asteesta riippuvaisia. E 30 o Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the degree of rocking of the vessel is monitored and the cycles of braking and rotation are synchronized at predetermined points in the heeling of the vessel, the positions of which depend on 2 degrees of rocking. E 30 o 6. Laite aluksen keinumisen vaimentamiseksi ja keinumisliikkeen energian talteen 2 ottamiseksi, johon laitteeseen kuuluu aluksen (1) keinumista (rolling) vaimentava = massa (5), joka on järjestetty keinumisen tahdissa pyöritettäväksi pystyakselin (4) N ympäri pitkin ympyrän muotoista rataa yhteen kiertosuuntaan tunnettu siitä, että — massan (5) asema eli kiertokulma on järjestetty säädettäväksi suhteessa aluksenkallistuskulmaan vuoroin jarruttamalla ja vuoroin edistämällä massan (5) kiertoliiket- tä siten ajoitettuna, että aiheutuu vastamomentti keinumisliikkeelle, ja että laittee- seen kuuluu aluksella oleva energiavarasto (9) jarrutusenergian varastoimiseksi ja elimet (8, 10) varastoidun jarrutusenergian käyttämiseksi massan pyörimisen edis- — tämiseen ja että mainittu säätö on sovitettu pitämään massan (5) kiertoliike 70-110 astetta jäljessä keinuntaliikkeen ääriasentoja vastaavista massan alimmista asemis- ta.An apparatus for damping the rocking of a vessel and recovering the energy 2 of the rocking motion, the apparatus comprising a roller (damping) (mass) (5) arranged to rotate about the vertical axis (4) N along a circular path in one direction of rotation. that - the position of the mass (5), i.e. the angle of rotation, is arranged to be adjustable relative to the heeling angle by alternately braking and alternately promoting the mass (5) rotation timed to counteract the rocking motion, and that the device includes an energy storage (9) and means (8, 10) for using the stored braking energy to promote the rotation of the mass and that said adjustment is adapted to keep the rotational movement of the mass (5) 70-110 degrees behind the lowest positions of the mass corresponding to the extreme positions of the rocking motion. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että massan painopisteen — kiertoradan taso on sijoitettu olennaisen matkan verran aluksen keinunta-akselin yläpuolelle ja että mainittu olennainen matka on ainakin % aluksen korkeudesta, edullisesti ainakin 1/3 tai laite on sijoitettu aluksen päälle, yläkannelle.Device according to claim 6, characterized in that the plane of mass center of gravity - orbit is located a substantial distance above the ship's rocking axis and in that said substantial distance is at least% of the ship's height, preferably at least 1/3 or the device is placed on the ship's top deck . 8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että jarrutusvaihe on — järjestetty tapahtumaan kaksi kertaa massan yhden kierroksen aikana ja energian kulutusvaihe pyörimisliikkeen edistämiseksi on järjestetty tapahtumaan kaksi kertaa massan yhden kierroksen aikana vuoron perään jarrutusten kanssa.Device according to Claim 6 or 7, characterized in that the braking step is arranged to take place twice during one revolution of the pulp and the energy consumption step for promoting the rotational movement is arranged to take place twice during one revolution of the pulp, alternately with the brakes. 9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että massan pyö- — rimisliike on järjestetty jarrutettavaksi sähkögeneraattorilla (7) ja jarruttamalla tuo- tettu sähköenergia on järjestetty varastoitavaksi aluksella olevaan sähköakkuun (9), jonka energiaa on järjestetty käytettäväksi massan pyörimisen edistämiseen.Device according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the rotational movement of the pulp is arranged to be braked by an electric generator (7) and the electrical energy produced by braking is arranged to be stored in an on-board electric battery (9). . 10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen — kuuluu sensori (12) aluksen keinunta-asteen seuraamiseksi ja säätölaitteet (8-11) o jarrutuksen ja pyörimisen edistämisen jaksojen synkronoimiseksi aluksen kallistuk- S sen ennalta määrättyihin kohtiin, joiden sijainnit ovat keinunta-asteesta riippuvaisia. 5 2 Device according to one of Claims 6 to 9, characterized in that the device - comprises a sensor (12) for monitoring the degree of oscillation of the vessel and adjusting devices (8-11) for synchronizing the braking and rotation-promoting cycles at predetermined points on the vessel's heel. the locations are dependent on the degree of rocking. 5 2 11. Jonkin patenttivaatimuksen 6-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että aluksen Ek 30 — (1) pituus on yli 4 kertaa aluksen leveys ja massan (5) paino on alle 10 % aluksen- > painosta. 3 = Device according to one of Claims 6 to 10, characterized in that the length of the vessel Ek 30 to (1) is more than 4 times the width of the vessel and the weight of the mass (5) is less than 10% of the weight of the vessel. 3 = 12. Jonkin patenttivaatimuksen 6-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että aluksessa N on useita aluksen pituussuunnassa peräkkäin olevia laitteita, jotka on synkronoitukeskenään toimimaan olennaisesti samassa vaiheessa, jossa massojen asema eli pyörimiskulma on olennaisesti sama.Device according to one of Claims 6 to 11, characterized in that the vessel N has a plurality of devices in succession in the longitudinal direction of the vessel, which act to synchronize with each other in substantially the same phase, in which the position of the masses is substantially the same. 13. Jonkin patenttivaatimuksen 6-13 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteessa — on kaksi päällekkäistä rotaattoria, jotka on sovitettu pyörimään vastakkaisiin suun- tiin, että ensimmäisen rotaattorin massa (5) on sovitettu pyörittämään pystyakselia (4), että toisen rotaattorin massa (15) on laakeroitu (19) pystyakselin (4) ympäri pyöriväksi, ja että generaattorin staattori (16) on sovitettu pyörimään pystyakselin (4) mukana ja generaattorin roottori (14) on sovitettu pyörimään yhdessä toisen — rotaattorin massan (15) kanssa.Device according to one of Claims 6 to 13, characterized in that the device - has two overlapping rotators arranged to rotate in opposite directions, the mass (5) of the first rotator is adapted to rotate the vertical axis (4) and the mass (5) of the second rotator 15) is mounted (19) for rotation about a vertical axis (4), and that the generator stator (16) is adapted to rotate with the vertical axis (4) and the generator rotor (14) is adapted to rotate together with the second rotor mass (15). OO NOF OO N > 0N> 0 OO I jami o oO 0I Jami o oO 0 OO LOLO NOF OO NOF
FI20175039A 2017-01-19 2017-01-19 Method and device for reducing rolling of a ship and for recovering rolling movement energy FI128548B (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20175039A FI128548B (en) 2017-01-19 2017-01-19 Method and device for reducing rolling of a ship and for recovering rolling movement energy
CN201780077518.7A CN110072771A (en) 2017-01-19 2017-11-28 For inhibiting ship to roll and restoring the method for rolling movement energy
PCT/FI2017/050836 WO2018134471A1 (en) 2017-01-19 2017-11-28 Method for dampening the rolling of a vessel and recovering the energy of the rolling motion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20175039A FI128548B (en) 2017-01-19 2017-01-19 Method and device for reducing rolling of a ship and for recovering rolling movement energy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20175039A FI20175039A (en) 2018-07-20
FI128548B true FI128548B (en) 2020-07-31

Family

ID=60997502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20175039A FI128548B (en) 2017-01-19 2017-01-19 Method and device for reducing rolling of a ship and for recovering rolling movement energy

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN110072771A (en)
FI (1) FI128548B (en)
WO (1) WO2018134471A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111846181B (en) * 2020-06-22 2022-09-23 上海矶怃科技有限公司 Unmanned ship using gyro inertia wave power generation device
CN113513452B (en) * 2021-08-20 2023-08-29 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 Floating fan and damping pool platform structure thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU443158A1 (en) * 1972-12-29 1974-09-15 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Геологоразведочный Институт Им. С.Орджоникидзе Stabilizing mechanism for floating drilling foundations
DD157322A1 (en) * 1981-01-28 1982-11-03 Klaus Wagner SCHLINGER DAMAGING PLANT FOR SHIPS
EP2839145B1 (en) * 2012-04-17 2016-06-08 Wello Oy Method for converting the energy of water waves into electricity by means of a wave power plant and a wave power plant
GB2508400B (en) * 2012-11-30 2016-12-28 Univ Southampton Gyroscopic system
WO2016110610A1 (en) * 2015-01-09 2016-07-14 Wello Oy Method and system for adjusting the torque of a mass and spinning wheel rotator in a wave power plant

Also Published As

Publication number Publication date
CN110072771A (en) 2019-07-30
WO2018134471A1 (en) 2018-07-26
FI20175039A (en) 2018-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI122615B (en) wave power plant
FI128548B (en) Method and device for reducing rolling of a ship and for recovering rolling movement energy
US7686583B2 (en) Cyclical wave energy converter
CA2585689C (en) Improvements relating to wave energy devices
KR20140003386A (en) System producing energy through the action of waves
US20100243392A1 (en) system for damping oscillations in a structure
CN105673353B (en) A kind of self-supporting tall and slender structure to be generated electricity using Vortex-excited vibration
CN102735963A (en) Wave energy generation simulation test device
CN107110105B (en) For adjusting the method and system of the torque of quality and spinning roller rotor in Wave-activated power generation equipment
CN101542034A (en) Unbalance control system for vertical-rotation-axis washing machines
KR20130021736A (en) Wind turbine
MX2020006135A (en) Mechanical vibrator with a bearing case for vibrating screens.
MX2009009584A (en) Hubless windmill.
JP2017109719A (en) Floating body for wind power generation
US11549568B2 (en) Device for damping vibrations in a structure
EP2839145B1 (en) Method for converting the energy of water waves into electricity by means of a wave power plant and a wave power plant
FI123295B (en) wave power plant
JP6522639B2 (en) Wave Energy Converter Using Trajectory Motion of Weight Carriage
Chen et al. Electromagnetic spring for sliding wave energy converter
US9644602B2 (en) Wave power plant
KR20150059006A (en) Floating wind turbine with device for performance deduction
CN102996332A (en) Offset variable-angle vertical axis wind energy device
Bracco et al. Design of a gyroscopic wave energy system
WO2014188289A1 (en) Vertical axis turbine with oscillating mobile blades
RU180102U1 (en) PLANETARY VIBRATOR WITH CONTROLLED CHARACTERISTICS AND CHAIN TRANSMISSION

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 128548

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MM Patent lapsed