パッシブヒーブ補正

パッシブヒーブ補償は、揚重や掘削作業における波の影響を軽減するために使用される技術です。 ^[1]シンプルなパッシブヒーブ補償装置（PHC）は、スプリングアイソレーションを利用して伝達率を1未満に低減するソフトスプリングです。 ^[2] PHCは外部電力を消費しない点でAHCとは異なります。

PHC の主な原理は、システムに影響を与える外部の力 (波) からのエネルギーを蓄え、それを消散させるか、後で再適用することです。ショックアブソーバーやドリルストリングコンペンセータは PHC の単純な形式であり、非常に単純なため、通常はヒーブコンペンセータと呼ばれますが、「パッシブ」はより高度な油圧システムや機械システムについて使用されます。

典型的なPHC装置は油圧シリンダーとガスアキュムレーターで構成されています。ピストンロッドが伸びるとガスの総量が減少し、ガスが圧縮されてピストンにかかる圧力が増加します。圧縮比は低く、剛性が低くなっています。適切に設計されたPHC装置は80パーセント以上の効率を達成できます。^[3]

PHCは、海底にある、または海底に連結されたオフショア機器によく使用されます。外部エネルギーを必要としないため、PHCは海底作業への波の影響を軽減するフェイルセーフシステムとして設計できます。^{[4] PHCは、}アクティブなヒーブ補正と併用してセミアクティブシステムを形成することもできます。^[5]

この計算では、PHC デバイスはクレーンのフックに接続されています。ニュートンの第 2 法則を使用して、ペイロードの加速を説明します。

${\displaystyle (m+m_{A}){\ddot {y}}=-k_{c}(y+H\cos \omega t)}$

どこ

${\displaystyle m}$- PHCデバイスの下の荷物の質量

${\displaystyle m_{A}}$- PHCデバイスの下の荷重の追加質量

${\displaystyle {\ddot {y}}}$- PHC装置の下の負荷の質量の加速度です

${\displaystyle k_{c}}$- PHCデバイスの剛性

${\displaystyle y}$- PHC装置の下の質量の垂直位置

${\displaystyle H}$- 船舶の運動振幅

${\displaystyle \omega}$- 角波周波数

${\displaystyle t}$- 時間です

過渡解析を無視すると、荷重の振幅と波の振幅の比は次のようになります。

${\displaystyle {\frac {A}{H}}={\frac {\frac {k_{c}}{m+m_{A}}}{\omega ^{2}-{\frac {k_{c}}{m+m_{A}}}}}}$

表現を簡略化するために、次のように定義されるシステムの固有周波数を導入するのが一般的です。 ${\displaystyle \omega _{0}}$

${\displaystyle \omega _{0}={\sqrt {\frac {k_{c}}{m+m_{A}}}}}$

この比率は次の式で表されます。

${\displaystyle {\frac {A}{H}}={\frac {1}{({\frac {\omega }{\omega _{0}}})^{2}-1}}}$

伝染性は次のように定義されます:${\displaystyle T_{R}}$

${\displaystyle T_{R}=\left|{\frac {1}{({\frac {\omega }{\omega _{0}}})^{2}-1}}\right|}$

最後に、効率は次のように定義されます。

${\displaystyle \eta _{PHC}=1-T_{R}}$

PHCデバイスの剛性は次のように表される: ^[6]

${\displaystyle k_{c}={\frac {p_{0}A}{S}}(C^{\kappa }-1)}$

どこ

${\displaystyle p_{0}}$- 平衡ストロークにおけるガス圧力

${\displaystyle A}$- ピストンエリア

${\displaystyle S}$- ストロークの長さ

${\displaystyle C}$- 圧縮比

${\displaystyle \kappa}$- は断熱係数

この積はペイロードの水中重量に相当します。式からわかるように、圧縮比が低く、ストローク長が長いと剛性が低くなります。 ${\displaystyle p_{0}A}$