BR112013024071B1

BR112013024071B1 - dispositivo para tensionar corda

Info

Publication number: BR112013024071B1
Application number: BR112013024071-7A
Authority: BR
Inventors: Karl Frederik Sandvik
Original assignee: Flamek Ltd
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2021-04-20
Also published as: EP2688832A1; HRP20150614T1; NO334128B1; WO2012128637A1; EP2688832B1; BR112013024071A2; CA2830316A1; PT2688832E; US20130341453A1; CA2830316C; DK2688832T3; ES2539036T3; US9321617B2; PL2688832T3; EP2688832B2; NO20120366A1

Abstract

DISPOSITIVO PARA ESTICAR CORDA. A presente invenção refere-se a um dispositivo para esticamento de uma corda, o dispositivo compreendendo duas ou mais roldanas (6, 6'), cada roldana (6, 6') sendo operada por um motor (7, 7'), onde uma corda (10) que será esticada pode ser disposta, de modo que ela repousa sequencialmente contra a superfície de contato das roldanas do dispositivo. As roldanas (6, 6') são dispostas em pares em um suporte giratório (2), onde os eixos geométricos de rotação das roldanas e da mesa rotativa são substancialmente paralelos. As roldanas têm uma primeira posição na qual a corda (10) pode passar desimpedida entre as roldanas (6, 6') do par e ser girada pelo dito suporte (2) para a segunda posição na qual a corda (10) é enrolada em um ângulo de contato substancial ao redor das roldanas.

Description

Campo técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para tensio- nar um corpo alongado, tais como um cabo, arame ou corda e mais especificamente uma corda que deve ser enrolada em um guincho. O presente dispositivo pode ser usado para o enrolamento inicial de uma corda em um tambor do guincho ou para manter a tensão da corda sendo novamente enrolada no tambor do guincho durante uma operação onde a tensão na corda pela carga é muito pequena.

Técnica Anterior

[0002] Essencial para o entendimento de como a força de tensão em uma corda é estabelecida através de uma roldana é a "fórmula de atrito da corda" bem conhecida: se a força de tensão F2 é aplicada em uma extremidade de uma corda que está enrolada ao redor de uma roldana, a corda deslizará para fora da roldana a menos que exista uma força de tensão F1 aplicada na outra extremidade. A relação entre a F1 e F2 é dada pela "fórmula de atrito da corda" F2 = F1*eμa

[0003] onde μ é o coeficiente de atrito entre a corda e a roldana e a é o ângulo em radianos tirado de F1 a F2 (o raio da roldana é sem influência se a rigidez da curvatura da corda é pequena). Dada uma volta completa e μ = .2, F2 = F1*3,5. Dadas 5 voltas completas, F2 = 535*F1. O fator ainda seria o mesmo com 10 roldanas e metade de uma volta ao redor de cada no último caso.

[0004] Uma corda sempre enrolada em um guincho para opera ções de içamento e assim por diante é enrolada no tambor do guincho em uma tensão predeterminada. A variação da tensão da corda sendo enrolada em camadas no tambor pode causar sérios problemas, já que a corda em uma camada sobreposta pode "interromper" uma ca- mada subjacente enquanto uma alta carga é aplicada na corda. Isso causará problemas no enrolamento e também terá um efeito prejudicial na própria corda. Normalmente, tal incidente torna necessário parar a operação para corrigir o problema.

[0005] Para evitar esse problema, um guincho de tração que é normalmente usado nos casos onde a tensão na corda a ser enrolada no tambor do guincho é significativamente menor do que a tensão na corda quando a corda é desenrolada do tambor do guincho. O guincho de tração é então dimensionado para ter uma capacidade de içamento sendo equivalente à capacidade máxima de içamento do sistema. A tensão da corda entrando no tambor do guincho pode então ser mantida suficientemente constante mesmo se a carga da corda que entra no sistema varia substancialmente.

[0006] Aspectos negativos relacionados com os sistemas existen tes são que os sistemas são dispendiosos e os sistemas ocupam um grande espaço a bordo de um navio onde espaço e peso são dispendiosos.

[0007] Uma desvantagem significativa dos presentes sistemas de controle de tensão é os muitos ciclos de curvatura da curvatura da corda ou cabo sob carga e, em particular, quando o sistema é usado para compensar as ondas (compensação de arfagem). Depois que uma carga útil pesada foi abaixada no fundo do mar, o cabo será recuperado. Quando recuperando o cabo, a compensação da arfagem não será necessária, mas uma tensão apropriada quando enrolando o cabo no tambor do guincho precisa ser mantida. Com a maior parte dos sistemas de controle de tensão presentes, o cabo precisa passar o sistema a despeito de se existe a necessidade de controle da tensão ou não.

[0008] Também, uma desvantagem principal com os sistemas de controle de tensão existentes é que eles não são facilmente integrados com os guinchos existentes.

[0009] Cabos, e em particular esses utilizados na indústria maríti ma, adicionam um desafio extra com relação ao enrolamento, já que eles podem ter um corpo principal entremeado com segmentos de diversas seções transversais e/ou rigidez de curvatura devido aos dispositivos integrados como hidrofones ou sensores magnéticos (a seguir "cabos segmentados"). Esses segmentos podem ter uma seção transversal que não se adapta às ranhuras nas roldanas e tambores dispostos para o volume principal do cabo, e tais segmentos podem facilmente ficar danificados se eles são curvados além de um limite. Em operação, os cabos segmentados são enrolados em um tambor de diâmetro grande (por exemplo, 4 metros ou mais) em baixa tensão para evitar a curvatura excessiva.

[00010] WO 2011/139160 A1 revela um dispositivo de controle de tensão para uma corda de cabo de âncora de diâmetro grande tendo dois braços de elo móveis conectando em um braço de elo fixo, os braços móveis sendo operados por cilindros hidráulicos. Cada braço de elo está transportando uma roldana operada por um motor hidráulico. Entretanto, WO 2011/139160 A1 não permite a fixação em um cabo sob tensão e não permite cabos segmentados sem curvar significativamente o cabo.

[00011] Um objetivo da presente invenção é apresentar uma solução onde os problemas acima mencionados são resolvidos. Outros objetivos da presente invenção serão óbvios depois do estudo da presente descrição.

[00012] Na presente descrição, o termo "corda" foi usado para um corpo alongado. O corpo alongado mencionado pelo termo "corda" pode ser uma corda, um arame ou um cabo. Atualmente, o corpo alongado mais preferido é uma corda, especialmente uma corda de fibra feita de fibras sintéticas.

Sumário da invenção

[00013] A presente invenção refere-se a um dispositivo para tensio- namento de uma corda, o dispositivo compreendendo duas ou mais roldanas, cada roldana sendo operada por um motor tendo uma capacidade de frenagem, onde uma corda a ser tensionada pode ser disposta de modo que ela repousa sequencialmente contra a superfície da roldana das roldanas do dispositivo, as roldanas sendo móveis de modo a variar o ângulo de contato da corda ao redor de cada roldana, caracterizado em que as roldanas são dispostas em pares em um suporte giratório, o dito suporte giratório sendo giratório entre uma primeira posição rotacional na qual a corda pode passar desimpedida entre o par de roldanas e uma segunda posição rotacional variável na qual a corda foi enrolada em um ângulo de contato substancialmente igual ao redor das roldanas.

[00014] A disposição das roldanas como especificado acima torna possível mudar de uma posição desativada para uma posição ativada para as roldanas, onde a corda se estende entre as roldanas em um par de roldanas quando o dispositivo está em uma posição desativada e onde a corda é induzida a se estender em uma maneira em zigue- zague repousando contra as superfícies das roldanas quando o dispositivo está em uma posição ativada. Na posição desativada, a corda pode atravessar o dispositivo sem curvatura e sem qualquer atrito contra quaisquer partes do dispositivo de tensionamento. Na posição ativada, uma grande força de tensionamento é determinada pela corda repousando contra uma parte substancial da superfície externa das roldanas para produzir atrito máximo entre a corda e as roldanas do dispositivo de tensionamentoo.

[00015] Para conseguir a força de tensionamento exigida e o atrito entre a corda e o presente dispositivo, pode ser necessário que o dispositivo compreenda duas ou mais mesas rotativas, cada uma dotada com um par de roldanas como descrito acima. Se os eixos geométricos de rotação das mesas rotativas definem um plano comum, uma corda disposta nesse plano pode atravessar o dispositivo sem precisar tocar qualquer uma das roldanas quando o dispositivo está em uma posição desativada.

[00016] De acordo com uma modalidade, o dispositivo adicionalmente compreende roldanas de guia. As roldanas de guia podem ser usadas para evitar o deslocamento para o lado da corda durante a operação de ativação ou de desativação.

[00017] De acordo com uma modalidade específica, os motores das roldanas, que também agem como freios, são operados independentemente. Pelo controle independente da força de frenagem de cada roldana, é possível evitar, ou pelo menos reduzir, o risco da carga alta local na corda que pode ser prejudicial para a corda.

[00018] De acordo com uma modalidade, as mesas rotativas podem ser operadas independentemente. Pela operação independente das mesas rotativas em uma fileira de mesas rotativas, é possível adotar o número de roldanas para tensionamento da corda em um número de roldanas que é necessário para obter a força de frenagem exigida sem o risco de escorregamento, ao mesmo tempo que o número de roldanas ativas é mantido em um mínimo para evitar o desgaste excessivo da corda.

[00019] De acordo com uma modalidade diferente, duas ou mais mesas rotativas são operadas por um acionador comum. A operação de duas ou mais mesas rotativas por um acionador comum torna possível simplificar a construção do dispositivo e reduzir o número de aci- onadores.

[00020] No seguinte, a presente invenção será ainda descrita com referência aos desenhos esquemáticos incluídos mostrando modalidades exemplares da presente invenção.

Breve descrição dos desenhos

[00021] A Figura 1 é um esboço de princípio de um primeiro dispositivo de acordo com a presente invenção em uma primeira posição, ou desativada, a Figura 2 ilustra o dispositivo da Figura 1 em uma posição ativada, a Figura 3 é um corte ao longo de A-A na Figura 1, a Figura 4 é uma vista esquemática ilustrando uma segunda modalidade da invenção em uma posição desativada, a Figura 5 é uma vista esquemática ilustrando a modalidade na Figura 4 em uma posição ativada e a Figura 6 é uma projeção de um navio dotado com um dispositivo de acordo com a invenção no lado da mesma.

Descrição detalhada da invenção

[00022] A Figura 1 ilustra o presente dispositivo em uma primeira posição, ou desativada. Um corpo principal 1 é conectado em qualquer estrutura adequada para suportar o dispositivo a bordo de um navio. O corpo principal pode ser fixado diretamente nas estruturas do navio ou pode ser conectado de maneira móvel, por exemplo, conectado de maneira móvel no convés, de modo que o presente dispositivo de ten- sionamento pode ser deslocado ao longo ou através da trajetória da corda. O corpo principal 1 ilustrado é uma chapa retangular tendo uma base para fixação do corpo principal em uma estrutura do navio, tal como o convés.

[00023] Um ou mais suportes giratórios 2, aqui na forma de mesas rotativas, são dispostos no corpo principal 1. As mesas rotativas 2 podem ser giradas por meio de um ou mais motores ou acionadores 3, como descrito abaixo. Alternativamente, duas ou mais mesas rotativas podem ser giradas por um motor ou acionador comum.

[00024] As mesas rotativas 2 compreendem um elemento estático 4 e um elemento rotativo 5. O elemento estático 4 é fixado no corpo principal 1 e forma parte de um assim chamado anel giratório, e o elemento rotativo é disposto por rotação no elemento estático 4 ao redor de um eixo geométrico de rotação 14 que é substancialmente perpendicular ao corpo principal. O dispositivo ilustrado tem duas mesas rotativas. Se duas ou mais mesas rotativas estão presentes no dispositivo, os eixos geométricos de rotação 4 das mesas rotativas são paralelos e geralmente se situam em um plano comum.

[00025] Duas roldanas 6, 6' são dispostas em cada um dos suportes giratórios 2, ambos tendo um eixo geométrico de rotação que é substancialmente paralelo ao eixo geométrico de rotação 14 das mesas rotativas. As duas roldanas são dispostas em um diâmetro comum da mesa rotativa 2, uma em cada lado de e em distância igual ao eixo geométrico de rotação 14 para a mesa rotativa 2 e com uma distância entre si para permitir que uma corda seja colocada ou removida pelo deslocamento na direção do eixo geométrico de rotação. Os tambores 6, 6' são operados por motores 7, 7', tal como motores elétricos ou hidráulicos que também agem como freios.

[00026] Uma mesa rotativa 2 com duas roldanas 6, 6' dispostas no corpo principal 1 é a seguir chamada uma unidade de tensionamento 8. De preferência, o presente dispositivo de tensionamento compreende duas ou mais unidades de tensionamento 8. O número de unidades depende do tipo de corda que deve ser usada com o dispositivo, a capacidade de içamento exigida para o guincho e a diferença na tensão para o uso planejado.

[00027] Quando o presente dispositivo de tensionamento está na sua posição aberta, o diâmetro comum da mesa rotativa na qual as roldanas 6, 6' são dispostas é substancialmente perpendicular ao plano comum definido pelo eixo geométrico de rotação 14 das mesas rotativas. Uma corda 10 pode então ser colocada entre as roldanas 6, 6' de cada uma das unidades de tensionamento 8, como ilustrado na Figura 1. As setas 11, 12 indicam a direção para o tambor do guincho (lado do guincho, seta 11) e a direção para a carga (lado da carga, seta 12).

[00028] Quando o dispositivo presente deve ser ativado, as mesas rotativas 2 são giradas na mesma direção, tal como anti-horária como na modalidade ilustrada. A corda 10, então, será trazida para uma trajetória onde a corda repousa contra as superfícies de ambas as roldanas 6, 6' em um padrão de zigue-zague. O número de movimentos em zigue-zague depende do número de unidades de tensionamento 8. O ângulo de contato entre a corda e cada roldana pode ser muito substancial, na faixa de 210 a 250 graus ou mais, dependendo, entre outras coisas, da espessura da corda. Uma faixa de 220 a 230 graus é normalmente obtenível.

[00029] As roldanas de guia 9, 9' são preferivelmente fornecidas no lado do guincho 11 e no lado da carga 12, respectivamente, para controlar a direção da corda em ambos os lados. As roldanas de guia 9, 9' podem também ser dotadas com motores, se necessário. Um rolete deslocável 13 pode ser fornecido se mais capacidade de tensionamen- to é necessária.

[00030] A rotação das roldanas pode então ser controlada pelos motores 7, 7'. O dispositivo de tensionamento é normalmente usado para enrolar a corda quando a carga no lado da carga é menor do que a tensão exigida para enrolamento no tambor do guincho. Os motores 7, 7' são normalmente usados, portanto, como freios da corda para evitar o enrolamento da corda no tambor em baixa tensão. De preferência, os motores das roldanas diferentes são operados independentemente um do outro. A operação independente permite ajustar a força de frenagem de acordo com a necessidade e compensar o alonga- mento/encurtamento da corda que se estende através do dispositivo devido à elasticidade da corda e à diferença na carga na corda através do dispositivo.

[00031] Quando não existe necessidade de tensionamento, o dispositivo de tensionamento será ajustado na posição aberta ou desativada. O dispositivo pode então ser ativado de repente, se necessário.

[00032] No caso dos cabos segmentados, seus segmentos podem ser passados utilizando dispositivos de acordo com a invenção com espaçamento suficiente para propiciar espaço para o segmento entre os dispositivos. Quando um segmento chega, o primeiro dispositivo é colocado na posição desativada até que o segmento tenha passado. A seguir, o primeiro dispositivo é reativado e o próximo dispositivo aberto para deixar o segmento passar.

[00033] As Figuras 4 e 5 ilustram uma modalidade adicional da invenção. O suporte giratório 5 para as roldanas 6, 6' aqui toma a forma de um braço do material de chapa. Os componentes para girar o suporte 5 ficam localizados em uma extremidade do suporte e podem adotar uma forma similar a essa da Figura 3, por exemplo, com um anel giratório e motor acionador. Uma das roldanas 6' é disposta com seu eixo geométrico de rotação coincidente com o eixo geométrico de rotação 14 do braço de suporte 5. A outra roldana 6 é disposta na extremidade oposta do braço de suporte. Ao trazer o dispositivo da condição desativada para a ativada, o braço de suporte 5 é girado no sentido anti-horário da posição na Figura 4 para a posição na Figura 5.

[00034] A Figura 6 mostra um navio dotado com um guindaste e um dispositivo 8 de acordo com a invenção orientado verticalmente e montado articuladamente ao redor de um eixo geométrico vertical no lado do navio, de modo que ele pode ser oscilado para fora para alcançar todo o lado do navio. Nessa posição, o guindaste pode se mover para colocar o seu cabo de içamento ao lado no vão entre as roldanas 6, 6' na sua condição desativada e ter o cabo engatado pelas roldanas mo- vimentando-as para a sua condição ativada.

[00035] Os dispositivos de tensionamento de acordo com a invenção podem ser dispostos de modo que todos os eixos geométricos de rotação das roldanas e mesas rotativas fiquem substancialmente horizontais, ou paralelos ao convés do navio, ou ele pode ser disposto de modo que o corpo principal fique substancialmente horizontal ou paralelo ao convés e os eixos geométricos de rotação fiquem substancialmente verticais.

[00036] O versado na técnica entenderá que para os dispositivos de tensionamento tendo duas ou mais unidades de tensionamento, as unidades de tensionamento podem ser operadas independentemente. Para evitar a flexão desnecessária da corda, pode ser preferido ativar o número de unidades de tensionamento que são necessárias para a dada tarefa e deixar as unidades restantes na sua posição desativada.

[00037] Embora um anel giratório tenha sido mostrado como o recurso para girar o suporte giratório, o versado na técnica entenderá que outros recursos estão disponíveis para essa função, por exemplo, um par de macacos agindo em uma manivela fixada no suporte.

[00038] O versado na técnica também entenderá que a força de frenagem dos motores pode ser transformada para energia utilizável, por exemplo, energia elétrica que pode ser usada para outras finalidades a bordo do navio. Além do mais, a presente invenção não é limitada às modalidades exemplares descritas aqui, pode ser variada e modificada pelo versado na técnica dentro do escopo das reivindicações seguintes.

Claims

1. Dispositivo para tensionar uma corda, o dispositivo compreendendo duas ou mais roldanas (6, 6') sendo operada por motor, onde uma corda (10) a ser tensionada pode ser disposta de modo que ela repouse sequencialmente contra a superfície da roldana das roldanas do dispositivo, as roldanas (6, 6') sendo móveis de modo a variar o ângulo de contato da corda ao redor de cada roldana, em que as roldanas (6, 6') são dispostas em pares em um suporte giratório (2), o dito suporte giratório (2) sendo giratório com relação a um corpo principal (1) entre uma primeira posição rotacional na qual a corda (10) pode passar desimpedida entre o par de roldanas (6, 6') e uma segunda posição rotacional variável na qual a corda (10) é enrolada em um ângulo de contato substancialmente igual ao redor das roldanas, caracterizado pelo fato de que um anel giratório é disposto para fornecer uma conexão rotativa entre o suporte giratórios (2) e o corpo principal (1), e que as roldanas (6, 6') são operadas por motores (7, 7') tendo uma capacidade de frenagem.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ângulo máximo de contato fica na faixa de 210 a 250 graus para cada roldana.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender roldanas de guia (9, 9').

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os motores (7, 7') das roldanas são operados independentemente.

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os suportes giratórios (2) são operados independentemente.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 5, caracterizado pelo fato de que dois ou mais suportes gi-ratórios (2) são operados por um acionador comum (3).

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que os eixos geométricos de rotação das roldanas (6, 6') são colocados em qualquer lado do eixo geométrico de rotação (14) do suporte giratório (2) e equidistantes do mesmo.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o eixo geométrico de rotação de uma das roldanas (6') coincide com o eixo geométrico de rotação (14) do suporte giratório (2).

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo é orientado verticalmente e é articuladamente montado ao redor de um eixo geométrico vertical no lado de um navio, de modo que o mesmo pode ser oscilado para fora pelo lado do navio.