패시브 히브 보상

수동식 히브 보상은 리프팅 및 시추 작업에 미치는 파장의 영향을 줄이기 위해 사용되는 기술이다.^[1] 단순 패시브 히브 보상기(PHC)는 스프링 절연을 활용해 투과율을 1. 이하로 낮추는 소프트 스프링이다.^[2] PHC는 외부 전력을 소비하지 않음으로써 AHC와 다르다.

원리

PHC의 주요 원리는 시스템에 영향을 미치는 외부 힘(파동)에서 나오는 에너지를 저장한 후 이를 소멸시키거나 나중에 다시 적용하는 것이다. 쇼크 업소버나 드릴 문자열 보상기는 PHC의 단순한 형태로서, 일반적으로 히브 보상기라고 불릴 정도로 단순하며, 보다 정교한 유압 또는 기계 시스템에 대해서는 "수동"이 사용된다.

일반적인 PHC 장치는 유압 실린더와 가스 축전기로 구성된다. 피스톤 로드가 연장되면 총 가스량이 감소하여 가스를 압축하여 피스톤에 작용하는 압력을 증가시킨다. 압축비가 낮아 강성이 낮음을 보장한다. 잘 설계된 PHC 장치는 80% 이상의 효율성을 달성할 수 있다.^[3]

적용

PHC는 종종 해저에 있거나 연결된 해상 장비에 사용된다. 외부 에너지를 요구하지 않는 PHC는 해저 운용에 대한 파동 영향을 감소시키는 페일 세이프 시스템으로 설계될 수 있다.^[4] PHC는 반능동 시스템을 형성하기 위해 능동적 경량 보상과 함께 사용될 수 있다.^[5]

PHC 계산

해상 리프팅 작업 시 사용되는 PHC의 효율성

PHC 장치는 크레인 후크에 연결된 계산에 있다. 뉴턴의 두 번째 법칙은 페이로드의 가속도를 설명하기 위해 사용된다.
${\ddot {y}=-k_{c}(y+H\cos \omega t)}$

어디에
${\displaystyle m}$ ${\displaystyle m}$ $$- PHC 디바이스 아래의 부하 중량
${\displaystyle m_{}}$ ${\displaystyle A_{}}$ ${\$ $$- PHC 장치 아래에 하중이 추가된 중량
${\displaystyle \stackrel{}{y}}$ ${\displaystyle \stackrel{}{¨}}$ ${\$ $$- PHC 디바이스 아래의 부하 질량 가속
${\displaystyle k_{}}$ ${\displaystyle c_{}}$ ${\$ $$- PHC 장치의 강성
${\displaystyle y}$ ${\displaystyle y}$ $$- PHC 디바이스 아래의 질량의 수직 위치
${\displaystyle H}$ ${\displaystyle H}$ $$- 혈관 운동 진폭
${\displaystyle \Omega }$ ${\displaystyle \omega}$ $$- 각파 주파수임
${\displaystyle t}$ $[\displaystyle t}$ $$- is time

과도 솔루션을 무시하면 부하 진폭과 파동 진폭 간의 비율은 다음과 같음을 알 수 있다.
${\displaystyle {\frac {A}{H}}}={\frac {\frac {k_{c}{m+m_{{{}}}{{m+m_{{{}}}}}A}}{\omega ^{2}-{\frac {k_{c}}{m+m_{{{}}}{{m+m_{{}}}}A}}}}$

표현을 단순화하기 위해 $\Omega {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {0\mathrm{}}_{}}$ ${\$을(를) 다음과 같이 정의되는 시스템 고유 주파수로$$ 도입하는 것이 일반적이다.
${\displaystyle \omega_{0}={\sqrt {\frac {k_{c}}{m+m_{{{}}}}A}}}$

그 다음 비율에 대해 다음과 같은 표현을 얻는다.
${\displaystyle {\frac {A}{H}}={\frac {1}{{\frac {\omega }{\omega _{0}}}^{2}-1}}}}$

투과율 $T{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle R_{}}$ ${\$은(는) 다음과 같이 정의된다$$.
${\displaystyle T_{R}=\왼쪽 {\frac {1}{{\frac {1}{{\frac {\omega }{\omega _{0}}}^{2}-1}\오른쪽}}}$

마지막으로 효율성은 다음과 같이 정의된다.
${\displaystyle \eta _{PHC}=1-T_{R}}}$

PHC 강성 계산

PHC 장치의 강도는 다음과 같다.^[6]
${\displaystyle k_{c}={\frac {p_{0}A}{S}(C^{\kappa }-1)}$

어디에
${\displaystyle p_{}}$ ${\displaystyle {0\mathrm{}}_{}}$ ${\$ $$- 평형 행정 시 가스 압력임
${\displaystyle A}$ ${\displaystyle A}$ $$- 피스톤 영역
${\displaystyle S}$ ${\displaystyle S}$ $$- 스트로크 길이
${\displaystyle C}$ ${\displaystyle C}$ $$- 압축 비율
${\displaystyle \kappa }$ ${\displaystyle \kappa }$ $$- 고유 계수임

$p{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {0\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle p_{0}A}$ 제품은 페이로드의 수중 중량에 해당한다$$. 표현에서 알 수 있듯이 압축비가 낮고 스트로크 길이가 길면 강성이 낮다는 것은 분명하다.

참조