BR112015017646B1

BR112015017646B1 - Compensador de efeito de onda passivo, e, método de prover compensação variável ao compensador de efeito de onda passivo

Info

Publication number: BR112015017646B1
Application number: BR112015017646-1A
Authority: BR
Inventors: David Cannell; Eric ODIGIE; Shaun RIDDELL; Christophe LABBE
Original assignee: Technip N-Power
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2021-12-07
Also published as: EP2954147B1; GB2503063A; GB2503063B; BR112015017646A2; EP2954147A2; US20160002012A1; WO2014122527A3; GB201302151D0; AU2014213685A1; US9718652B2; AU2014213685B2; WO2014122527A2

Abstract

COMPENSADOR DE EFEITO DE ONDA PASSIVO. Um compensador de efeito de onda passivo, compreendendo: um cilindro hidráulico principal, incluindo um pistão móvel, tendo uma haste de pistão extensível através do cilindro hidráulico principal e um cabeçote de pistão, uma fase de gás acima do cabeçote de pistão e pelo menos uma fase de óleo embaixo do cabeçote de pistão, separada por um limite, um ponto de conexão superior associado com o cilindro hidráulico principal e um ponto de conexão inferior, associado com a haste de pistão; e pelo menos um acumulador, o ou cada acumulador tendo um separador móvel para dividir o acumulador entre uma fase de gás acima do separador e uma fase de óleo abaixo do separador, e a ou cada fase de óleo ficando em comunicação com uma fase de óleo do cilindro hidráulico principal; caracterizado pelo fato de que o cilindro hidráulico principal compreende ainda uma luva de cilindro coaxial com o cabeçote de pistão, para prover, em coordenação com o cabeçote de pistão, o limite entre a fase de gás e a pelo menos uma fase de óleo do cilindro hidráulico principal. Desta maneira, a variação da coordenação entre o formato, posição longitudinal, ou ambas,(...).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um compensador de efeito de onda passivo e a um método de prover compensação, particularmente para uso offshore.

[0002] Em geral, os compensadores de efeito de onda passivos são projetados para reduzir o impacto de significativas variações de carga que são possíveis durante levantamento ou transferência pesado offshore, geralmente devido a movimentos variáveis do ponto de levantamento ou da carga ou, na realidade, ambos. Tais compensadores podem reduzir as forças dinâmicas do cabo de levantamento ou cabo hospedeiro, causadas pelo movimento do mar da carga ou sobre a carga, para o ponto de levantamento. Eles utilizam uma mistura de amortecedores hidráulicos e pneumáticos, para ajudar a compensar tais variações de carga. Seus usos incluem a transferência ou levantamento de cargas: entre pontos estáticos e navios flutuantes, entre navios flutuantes ou unidades de descarga de tais navios; bem como em várias operações submarinas, tais como unidades de abaixamento a um leito de mar, e em ‘proteção de sobrecarga’ em ambientes submarinos.

[0003] A US7934561 B2 descreve um compensador de efeito de onda passivo como uma ‘ferramenta em linha’, que utiliza os princípios de isolamento de mola, para gerar um efeito de compensação de efeito de onda líquida ou efeito de isolamento de mola. A unidade é um dispositivo de amortecimento de mola de ‘nitrogênio sobre óleo’ e sua invenção utiliza ‘equilíbrio de pressão’ para mitigar/eliminar o efeito que a pressão hidrostática tem sobre tais unidades, quando usadas em águas mais profundas.

[0004] Ernst-B. Johansen a.s. suprem unidades sob a marca comercial ‘Cranemaster’ (www.cranemaster.no) como sistemas de compensação de efeito de onda passivos, que são unidades hidráulicas/pneumáticas autocontidas, carregadas com uma pressão de gás interna e volume de óleo. As unidades Cranemaster são capazes de absorver cargas de pico: tais como, por exemplo, um levantamento de transferência entre um navio de suprimento e uma sonda, ou em zonas de respingo, quando itens com grandes áreas de superfície são abaixadas através da zona de respingo.

[0005] As unidades Cranemaster geralmente têm um diferente “ponto de curso” preestabelecido (isto é, a carga em que o pistão começará a estender-se, obtida ajustando-se as pressões de pretensão etc.), dependendo de seu uso. Por exemplo, onde uma unidade Cranemaster for usada em uma zona de respingo ou para levantamentos submarinos, o Cranemaster é normamente preestabelecido, de modo que a haste de pistão inicialmente estende-se a cerca de 2/3 de seu comprimento quando no ar, e retrai-se 1/3 de seu comprimento quando submersa. Acima da água, a unidade Cranemaster é de ciclo livre, respondendo a seu meio-ambiente e agarrando o cabo frouxo quando estando em linha para levantar uma carga através de uma zona de respindo. Quando a carga está totalmente submersa, a unidade então atua como um compensador de efeito de onda passivo, para reduzir o deslocamento vertical e, assim, a velocidade de aterrissagem da carga. Quando trabalhando principalmente como um compensador de efeito de onda submarino, a unidade é, em vez disso, preestabelecida para girar cerca de 1/3 a % de seu curso total. Isto deixa a carga em um estado mais estável, visto que a unidade absorve o movimento e vibrações transmitidas pelo cabo. Como a carga sendo instalada será exposta a movimento menos dinâmico, é possível controlar o deslocamento vertical e a velocidade de aterrissagem e, desse modo, prover uma instalação mais segura.

[0006] Para levantamentos de transferência entre navios, a unidade pode ser preestabelecida para absorver cargas de pico devidas a movimento do navio nas ondas em relação a uma sonda.

[0007] A unidade Cranemaster pode também ser preestabelecida pra reduzir ou evitar ressonância.

[0008] Para recuperar objetos do leito do mar, a unidade Cranemaster pode ser preestabelecida para inicialmente ficar em um curso zero. Assim, quando usada pra recuperar estruturas submarinas, a unidade é capaz de absorver o movimento do navio ‘no lado do topo’ sobre a superfície e proteger o guindaste de sobrecarga. A unidade utiliza sua força de mola, provida pela pressão de gás preestabelecida, para assegurar uma recuperação controlada do equipamento submarino de sua posição instalada. Quando o guindaste começa a levantar, a tensão aumentada no cabo de guindaste faz a unidade estender-se até a tensão do cabo de guindaste exceder a força necessária para puxar o objeto para fora do leito do mar. Uma vez levantada, a unidade pode assegurar uma retração controlada, suspendendo o cabo frouxo e atuando como um compensador de efeito de onda passivo quando a carga é levantada em direção à superfície.

[0009] Entverticalnto, as unidades Cranemaster não podem ser mudadas de sua compensação preestabelecida durante operação e elas são somente eficientes quando operando nas condições para as quais elas foram ajustadas. Elas são distintamente menos eficazes quando usadas para diferentes usos e elas não podem ser compensadas em pressão para uso em diferentes profundidades. Isto torna-se um problema mais significativo em profundidades muito profundas.

[0010] A Figura 1 dos desenhos acompanhantes mostra uma vista esquemática em seção transversal de um exemplo de um compensador de efeito de onda passivo 1 da arte anterior, para ilustrar isto. O compensador 1 da arte anterior tem um cilindro hidráulico principal 2 alojando um pistão móvel 4 e haste de pistão 6. O compensador 1 é geralmente em linha com o levantamento de uma carga e, assim, tem um ‘topo’ e ‘base’ relativos ao navio ou leito do mar etc. O topo do cilindro hidráulico principal 2 tem um ponto de conexão superior (não mostrado) para prender em um cabo de levantamento ou similar, e uma carga (não mostrada) são fixados à extremidade livre da haste de pistão 6 empregando-se um ponto de conexão inferior (não mostrado). O pistão 4 tem um cabeçote de pistão 8 que completamente divide o cilindro hidráulico principal 2 entre uma primeira parte de gás comprimido 10 e uma primeira parte de óleo 12. Em seguida ao cilindro hidráulico principal 2 há um acumulador 14, tendo um separador móvel 16 dividindo o volume do acumulador em uma segunda parte de gás 18 e uma segunda parte de óleo 20. As primeira e segunda partes 12, 20 ficam em comunicação via uma passagem 22.

[0011] Em uso, a carga esperada e os limites de carregamento para o uso pretendido do compensador de efeito de onda passivo são considerados, e o volume e pressão de cada uma das partes de gás e óleo são calculados a fim de prover a corvertical faixa de amortecimento para a carga ou carregamento esperado, com base em um deslocamento esperado ou desejado do pistão dentro do cilindro hidráulico principal. Desta maneira, o compensador de efeito de onda passivo é ‘pretensionado’ para a variação de carga esperada ou outras limitações de carga.

[0012] Entverticalnto, quando o compensador de efeito de onda passivo, mostrado na Figura 1, é uma unidade auto-contida, as pressões e volumes das gases gás e óleo não podem ser ajustadas durante operação. Isto é, o compensador é considerado ser ‘preajustado’. Como tal, um compensador da arte anterior não é eficiente quando usado em quaisquer condições de carga, ou para cargas significativamente diferentes, ou mesmo para diferentes usos.

[0013] É um objetivo da presente prover um compensador de efeito de onda passivo tendo um amortecimento variável ou efeito de compensação de carga.

[0014] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido um compensador de efeito de onda passivo compreendendo:

[0015] um cilindro hidráulico principal, incluindo um pistão móvel tendo uma haste de pistão estensível através do cilindro hidráulico principal e um cabeçote de pistão, uma fase de gás acima do cabeçote de pistão e pelo menos uma fase de óleo abaixo do cabeçote de pistão separada por um limite;

[0016] um ponto de conexão superior, associado com o cilindro hidráulico principal, e um ponto de conexão inferior, associado com a haste de pistão; e

[0017] pelo menos um acumulador, o ou cada acumulador tendo um separador móvel para dividir o acumulador entre uma fase de gás acima do separador e uma fase de óleo abaixo do separador, e a ou cada fase de óleo ficando em comunicação com uma fase de óleo do cilindro hidráulico principal;

[0018] caracterizado pelo fato de que o cilindro hidráulico principal compreende ainda uma luva de cilindro coaxial com o cabeçote de pistão, para prover, em coordenação com o cabeçote de pistão, o limite entre a fase de gás e a pelo menos uma fase de óleo do cilindro hidráulico principal.

[0019] Desta maneira, a variação da coordenação entre o formato, posição longitudinal ou ambos, do cabeçote de pistão, que naturalmente deve ser menor em seção transversal do que a seção transversal do cilindro hidráulico principal, e a extensão transversal da luva de cilindro, provê variação da área de seção transversal do volume de óleo do cilindro hidráulico principal e, assim, diferentes efeitos de amortecimento, ao longo do comprimento do cilindro hidráulico principal, que são disponíveis para o usuário.

[0020] Em outra maneira, a luva de cilindro e o cabeçote de pistão proveem cada uma uma parte do limite, de modo que, juntas, proveem o limite entre a fase de gás e pelo menos uma fase de óleo, opcionalmente mais do que uma fase de óleo. O limite é o limite óleo/gás requerido por um compensador de efeito de onda passivo a fim de operar. A parte deste limite provido pelo cabeçote de pistão geralmente será o mesmo sempre que for posicionado ao longo do comprimento do cilindro hidráulico principal,porém a parte do limite provida pela luva de cilindro pode variar, dependendo das possíveis posições e variações da coordenação da luva de cilindro e cabeçote de pistão.

[0021] Opcionalmente, o cabeçote de pistão não se estende até a parede interna do cilindro hidráulico principal, e a luva de cilindro inclui uma ou mais paredes ou flanges laterais, capazes de completar a distância entre o cabeçote de pistão e a parede interna do cilindro hidráulico principal, a fim de criar o requerido limite de óleo/gás dentro do cilindro hidráulico principal, que provê a existência da fase de gás e da separável pelo menos uma fase de óleo.

[0022] Geralmente, há pelo menos uma fase de óleo abaixo de pelo menos uma parte da luva de cilindro. Opcionalmente, a luva de cilindro inclui um ou mais flanges estendendo-se através ou transversal ao cilindro hidráulico principal, para prover pelo menos uma parte do limite entre a fase de gás e pelo menos uma fase de óleo.

[0023] Opcionalmente, a luva de cilindro tem uma fase de óleo abaixo dela e o cabeçote de pistão tem a mesma ou uma diferente fase de óleo embaixo dela.

[0024] Em geral, o compensador de efeito de onda passivo, provido pela presente invenção, é capaz de prover variação da área de seção transversal da fase de óleo ao logo do comprimento do cilindro hidráulico principal, em seguida ao movimento de pelo menos o cabeçote de pistão e/ou a luva de cilindro durante ação de compensação de efeito de onda passiva.

[0025] Em particular, dividindo-se longitudinalmente o cilindro hidráulico principal usando-se tanto uma luva de cilindro como o cabeçote de pistão, é possível variação concernente à área de seção transversal da fase ou fases de óleo ao longo do comprimento do cilindro hidráulico, assim provendo variação da operação de amortecimento do compensador de efeito de onda passivo.

[0026] Opcionalmente, a luva de cilindro é móvel longitudinalmente através ou ao longo do cilindro hidráulico principal, ou uma parte da luva de cilindro é móvel, da mesma maneira que o pistão e cabeçote de pistão são móveis longitudinalmente através do cilindro hidráulico principal..

[0027] Opcionalmente, a luva de cilindro é pelo menos em parte móvel em linha com o movimento do cabeçote de pistão. Tal movimento pode ser controlado ou controlável e ocorre em predeterminados deslocamentos de um ou outro da luva de cilindro e cabeçote de pistão ou outras relações de deslocamento entre elas, a fim de prover uma desejável operação de amortecimento variável, baseada na carga ou crregamento aplicado à cabeçote de pistão.

[0028] Opcionalmente, a luva de cilindro e o cabeçote de pistão sobrepõem-se longitudinalmente.

[0029] O uso de uma luva de cilindro sendo coaxial com o cabeçote de pistão permite muitas variações dos parâmetros do compensador de efeito de onda passivo e, assim, variações nas operações de amortecimento. Por exemplo e sem limitação e, opcionalmente, em combinação: • a provisão de mais do que uma fase de óleo no cilindro hidráulico principal, tais fases de óleo opcionalmente tendo diferentes parâmetros, tais como diferentes propriedades reológicas, diferentes pressões etc.; • a provisão de mais do que um acumulador, para prover o mesmo ou diferente efeito de pressão/amortecimento sobre a fase ou fases de óleo no cilindro hidráulico principal; • a provisão de diferentes deslocamentos da luva de cilindro e cabeçote de pistão para prover difrerentes operações de amortecimento; • a provisão de diferentes formatos da luva de cilindro, para prover variação na seção transversal da fase ou fases de óleo ao longo do comprimento do cilindro hidráulico principal.

[0030] Somente como exemplo, a luva de cilindro poderia prover um compartimento de cilindro para o cabeçote de pistão dentro das dimensões do cilindro hidráulico principal, formando um ‘cilindro interno’ coaxial para o cabeçote de pistão.

[0031] Deslocamento independente da luva de cilindro e cabeçote de pistão provê compensação de multietapas no ou pelo compensador. Onde a luva de cilindro e cabeçote de pistão podem também ser deslocadas em coordenação, isto pode prover uma compensação mais diferente no ou pelo compensador.

[0032] Outras opções e formas de realização separadas ou combináveis da presente invenção incluem: • em que tal cilindro hidráulico principal tem uma primeira fase de óleo embaixo do cabeçote de pistão e uma segunda fase de óleo embaixo da luva de cilindro; • em que tais primeira e segunda fases de óleo estão em comunicação fluida; • em que as primeira e segunda fases de óleo são separadas. • em que cada fase de óleo e o cilindro hidráulico principal estão em comunicação fluida com um acumulador separado, opcionalmente em que cada tal acumulador provê uma diferente compensação para o cilindro hidráulico principal; • em que o cabeçote de pistão e a luva de cilindro têm diferentes deslocamentos dentro do cilindro hidráulico principal; • em que a luva de cilindro e o cabeçote de pistão são couníveis, p. ex., localizáveis, entre si para obter movimento coordenado quando necessário ou desejado.

[0033] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o compensador de efeito de onda passivo tem uma luva de cilindro com paredes laterais longitudinais transversais pendentes, formando um cilindro interno pra o cabeçote de pistão, para prover uma primeira fase de óleo embaixo do cabeçote de pistão e uma segunda fase de óleo, definida pelas parede laterais de luva de cilindro e parede interna do cilindro hidráulico principal.

[0034] Opcionalmente, cada fase de óleo fica em comunicação fluida com o mesmo acumulador, em cujo caso isto é opcionalmente via passagens separadas.

[0035] Alternativamente, cada fase de óleo fica em comunicação fluida com um acumulador separado, acumuladores separados estes podendo ter os mesmos ou diferentes parâmetros, especialmente volume, pressão ou ambos de fase de gás.

[0036] Tal forma de realização pode ser usada de modo que somente o cabeçote de pistão seja móvel dentro do cilindro interno. Desta maneira, o compensador de efeito de onda passivo pode ser projetado para suportar menos/menores cargas ou carregamentos, enquanto ainda provendo o requerido comprimento da haste de pistão, além do cilindro hidráulico principal.

[0037] Alternativamente, tal forma de realização pode ser usada em que a luva de cilindro e cabeçote de pistão são counidas, de modo que ambas fases de óleo são comprimidas em coordenação em seguida à carga do pistão, o que produz um sistema de amortecimento mais pesado, de modo que seja capaz de suportar mais/mais elevadas cargas, para os mesmos ou similares pistão/comprimento.

[0038] Ainda alternativamente, tal forma de realização pode ser usada emque o primeiro deslocamento é movimento do pistão em qualquer carga inicial, seguido por deslocamento secundário da luva de cilindro em mais carregamento. Como há diferentes fases de óleo embaixo do cabeçote de pistão e da luva de cilindro, diferentes operações de amortecimento serão providas pelo compensador através de diferentes cargas.

[0039] De acordo com outra forma de realização da presente invenção, o compensador de efeito de onda passivo tem uma luva de cilindro com paredes laterais longitudinais transversais everticais, formando um cilindro interno vertical para o cabeçote de pistão e uma primeira fase de óleo embaixo do cabeçote de pistão e acima da luva de cilindro, em comunicação fluida com o primeiro acumulador, e uma segunda fase óle embaixo da luva de cilindro e em comunicação fluida com o mesmo acumulador como a primeira fase de óleo ou, opcionalmente, com um acumulador separado.

[0040] A operação e alternativas e vantagens desta forma de realização são similares àquelas descritas aqui acima.

[0041] De acordo com outra forma de realização da presente invenção, o compensador de efeito de onda passivo tem uma luva de cilindro com paredes laterais longitudinais transversais everticais, formando um cilindro interno vertical para o cabeçote de pistão e uma única fase de óleo embaixo do cabeçote de pistão e luva de cilindro em comunicação fluida com um único acumulador.

[0042] Tal forma de realização provê uma primeira operação de amortecimento, por movimento do cabeçote de pistão ao longo do cilindro interno, cilindro interno este tendo uma primeira área de seção transversal sendo menor do que a área de seção transversal do cilindro hidráulico principal, seguido por movimento coordenado do cabeçote de pistão e luva de cilindro tendo uma área de seção transversal de fase de óleo sendo todo o cilindro hidráulico principal, provendo uma segunda operação de amortecimento, diferente da primeira operação de amortecimento.

[0043] Os termos “superior/inferior” e “pendendo/vertical”, como aqui usados, referem-se ao uso geral dos compensadores de efeito de onda passivos entre um cabo de levantamento ou cabo hospedeiro conectado ao ‘topo’ do cilindro hidráulico principal,e uma carga sendo fixada à extremidade livre da haste de pistão estendendo-se embaixo da ‘base’ do cilindro hidráulico principal. Onde o compensador de efeito de onda passivo pode ser usado em outras orientações, os termos “superior/inferior” etc. não são limitantes da presente invenção, porém são usados em seu sentido esperado para a pessoa hábil no uso geral dos compensadores de efeito de onda passivos conhecidos na arte.

[0044] Em um segundo aspecto da presente invenção, é provido um compensador de efeito de onda passivo compreendendo:

[0045] um cilindro hidráulico principal, incluindo um pistão móvel tendo uma haste de pistão extensível através do cilindro hidráulico principal e um cabeçote de pistão, uma fase de gás acima do cabeçote de pistão e pelo menos uma fase de óleo embaixo do cabeçote de pistão separada por um limite.

[0046] um ponto de conexão superior associado com o cilindro hidráulico principal e um ponto de conexão inferior, associado com a haste de pistão; e

[0047] pelo menos um acumulador, o ou cada acumulador tendo um separador móvel para dividir o acumulador entre uma fase de gás acima do separador, e uma fase de óleo embaixo do separador, e a ou cada fase de óleo ficando em comunicação com uma fase de óleo do cilindro hidráulico principal.

[0048] caracterizado pelo fato de que a seção transversal das mudanças de limite dependendo da posição do cabeçote de pistão ao longo do comprimento do cilindro hidráulico principal.

[0049] Alternativamente, caracterizado pelo fato de que a área de seção transversal da fase de óleo é variável ao longo do comprimento do cilindro hidráulico principal.

[0050] Em particular, o limite de óleo/gás é variável, dependendo da posição do cabeçote de pistão em relação à luva de cilindro, da posição da luva de cilindro no cilindro hidráulico principal, e/ou da extensão em que a luva de cilindro está formando o limite em coordenação com o cabeçote de pistão.

[0051] Opcionalmente, no compensador de efeito de onda passivo, como descrito acima, o cilindro hidráulico principal compreende ainda uma luva de cilindro coaxial com o cabeçote de pistão, em que o cabeçote de pistão provê uma primeira fase de óleo tendo uma primeira área de seção transversal, e a luva de cilindro provê uma segunda fase de óleo, tendo uma segunda área de seção transversal.

[0052] Opcionalmente, no compensador de efeito de onda passivo descrito acima, a coordenação da luva de cilindro e do cabeçote de pistão provê uma terceira fase de óleo com uma terceira área de seção transversal.

[0053] Opcionalmente, cada fase de óleo fica em comunicação fluida com um acumulador separado.

[0054] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é provido um método de prover compensação variável a um compensador de efeito de onda passivo, como descrito aqui, compreendendo as etapas de: • a) prover carregamento do compensador de efeito de onda passivo através do ponto de conexão inferior, • b) deslocar óleo em pelo menos uma fase de óleo do cilindro hidráulico principal para pelo menos um acumulador, por deslocamento de pelo menos uma da luva de cilindro, cabeçote de pistão ou ambos.

[0055] De acordo com outra forma de realização da presente invenção, é provido um compensador de efeito de onda passivo compreendendo:

[0056] um cilindro hidráulico principal tendo uma extremidade superior e uma extremidade inferior;

[0057] um primeiro meio conector fixado na extremidade superior do cilindro hidráulico principal para conectar o cilindro hidráulico principal a um cabo de levantamento de carga;

[0058] um pistão móvel, localizado dentro do cilindro hidráulico principal, para movimento reciprocante nele e tendo uma haste de pistão extensível através da extremidade inferior do cilindro hidráulico principal, e tendo um cabeçote de pistão;

[0059] um segundo ponto de conexão fixado na extremidade inferior da haste de pistão, fora do cilindro hidráulico principal, para conectar o pistão a uma carga;

[0060] uma fase de gás no cilindro hidráulico principal, entre o cabeçote de pistão e a extremidade superior do cilindro hidráulico principal;

[0061] pelo menos uma fase de óleo embaixo do cabeçote de pistão e acima da extremidade inferior do cilindro hidráulico principal, separada por um limite de óleo/gás;

[0062] pelo menos um acumulador em comunicação fluida com o cilindro hidráulico principal;

[0063] um separador para movimento reciprocante dentro do acumulador;

[0064] uma fase de gás dentro do acumulador, acima do separador;

[0065] uma fase de óleo no acumulaor, embaixo do separador, dita fase de óleo ficando em comunicação com a fase de óleo do cilindro hidráulico principal, via a comunicação de fluido; e

[0066] uma luva de cilindro no cilindro hidráulico principal sendo coaxial com o cabeçote de pistão para prover, em coordenação com o cabeçote de pistão, o limite entre a fse gás e pelo menos uma fase de óleo dentro do cilindro hidráulico principal.

[0067] As formas de realização da presente invenção serão agora descritas somente como exemplo e com referência aos desenhos acompanhantes, em que:

[0068] A Figura 1 é uma vista esquemática em seção transversal de um compensador de efeito de onda passivo da arte anterior;

[0069] A Figura 2 é uma vista esquemática em seção transversal de uma forma de realização do primeiro compensador de efeito de onda passivo da presente invenção;

[0070] As Figuras 3a e 3b são vistas esquemáticas em seção transversal de uma segunda forma de realização de compensador de efeito de onda passivo da presente invenção;

[0071] As Figuras 4a e 4b são vistas esquemáticas em seção transversal de uma terceira forma realização de compensador de efeito de onda passivo da presente invenção; e

[0072] As Figuras 5a, 5b e 5c são vistas esquemáticas em seção transversal de uma quarta forma de realização de compensador de efeito de onda passivo da presente invenção.

[0073] Com referência aos desenhos, a Figura 1 é discutida aqui acima mostrando um exemplo de um compensador de efeito de onda passivo 1 da arte anterior, tendo um cilindro hidráulico principal 2 e um acumulador acompanhante 14. A primeira parte de óleo 12 do cilindro hidráulico principal 2 fica em comuicação fluida via a passagem 22 com a segunda parte de óleo 20 do acumulador 14. Desta maneira, a variação da carga ou carregamento sobre a extremidade livre da haste de pistão 6 (via o ponto de conexão inferior) pode ser amortecida através do compensador de efeito de onda passivo 1 (para o cabo de levantamento ou similar fixado ao ponto de conexão superior), por compressão do óleo da primeira parte de óleo 12 e da ação de compensação de amortecimento da primeira parte de gás 10 e da segunda parte de gás 18 sobre o óleo nas primeira e segunda partes de óleo 12 e 20.

[0074] A compensação é geralmente somente otimizada para um uso de: pegar o cabo frouxo, reduzir o deslocamento vertical e, assim, a velocidade de aterrissagem de uma carga, absorver das cargas de pico, reduzir ou evitar a ressonância, proteger de sobrecarga ou obter recuperação controlada do equipamento submarino, para um predeterminado ajuste de carga. O fabricante ou operador do compensador de efeito de onda passivo 1 está ciente da carga esperada ser aplicada e das condições esperadas de uso do compensador de efeito de onda passivo 1, de modo que os volumes e pressões das primeira e segunda partes de óleo e gás 10, 12, 18, 20 são adaptadas para obter-se operação de amortecimento no uso esperado, dentro dos limites de carga esperados e dentro de um deslocamento esperado ou desejado do pistão 4 dentro do cilindro hidráulico principal 2.

[0075] Por exemplo, o usuário pode desejar que a haste de pistão 6 somente estenda-sepor 30% ou 50% ou 80% de seu comprimento além do cilindro hidráulico principal 2, e para as ‘cargas leves’ esperadas as pressões do óleo e do gás podem ser ajustadas de acordo. Entverticalnto, uma vez as pressões de óleo e gás sejam estabelecidas, elas não podem ser ajustadas em absoluto durante a operação e somente ligeiramente no ‘lado de topo’, para permitir que o compensador de efeito de onda passivo 1 seja usado em diferentes condições ou para diferentes cargas, ou em diferentes locais etc. Assim, tais compensadores de efeito de onda passivos da arte anterior podem somente ser usados para uma predefinida faixa de condições.

[0076] A Figura 2 mostra compensador de efeito de onda passivo da presente invenção. O primeiro compensador de efeito de onda passivo 30 tem um cilindro hidráulico principal 32 e um acumulador 34. O acumulador 34 tem uma fase de gás 36 e uma fase de óleo 38, sepaadas por um separador móvel. 40.

[0077] O cilindro hidráulico principal 32 tem um pistão 42 tendo um cabeçote de pistão 44 e haste de pistão 46 estendendo-se além da extremidade ou base inferior do cilindro hidráulico 32. Também no cilindro hidráulico principal 32 há uma luva de cilindro 48 com paredes laterais longitudinais transversais pendendo 50, formando um cilindro interno 52 para o cabeçote de pistão 44. Embaixo do cabeçote de pistão 44 e dentro do cilindro interno 52 há uma primeira fase de óleo 54: entre as paredes laterais 50 e a parede interna do cilindro hidráulico principal 32, embaixo da luva de cilindro 48, há uma segunda fase de óleo separada 56.

[0078] A primeira fase de óleo 54 é conectada por uma primeira passagem 58 à fase de óleo 38 do acumulador 34. A segunda fase de óleo 56 é conectada à fase de óleo 38 do acumulador 34, via uma segunda passagem de fluido 60. A luva de cilindro 48 e o cabeçote de pistão 44 proveem, em coordenação, a fase de gás 64 do cilindro hidráulico principal 32.

[0079] A Fig. 2 mostra o pistão 42 em uma posição ‘totalmente retraída’ no cilindro hidráulico principal 32. Em um primeiro uso, o cabeçote de pistão 44 e a luva 48 poderiam ser encaixados, opcionalmente travados juntos, para prover o limite de óleo/gás e uma operação de amortecimento baseada na compressão de tanto a primeira como a segunda fases de óleo 52, 56 juntas por variação da carga na haste de pistão 46. Quando a luva 48 e o cabeçote de pistão 44 são travados juntos, o compensador de efeito de onda passivo 30 pode ser usado sob ou para um primeiro conjunto de condições e/ou carga definidas.

[0080] Entverticalnto, desencaixando ou desengrenando ou de outro modo separando o cabeçote de pistão 44 da luva 48, o cabeçote de pistão 44 fica então livre para mover-se separadamente da luva 48. Assim, o mesmo deslocamento da haste de pistão 46, além da extremidade inferior do compensador de efeito de onda passivo 30, poderia ser usado para cargas mais leves ou condições mais suaves, com o acumulador 34 somente tendo que acomodar variação da primeira fase de óleo 54 dentro do cilindro interno 52, com base no movimento do cabeçote de pistão 44 somente dentro do cilindro interno 5.

[0081] As Figuras 3a e 3b mostram um segundo compensador de efeito de onda passivo 70 da presente invenção, sendo uma variação do primeiro compensador de efeito de onda passivo 30, mostradona Figura 2. Para facilidade de referência, os mesmos numerais de referência são usados nas Figuras 3a e 3b que na Figura 2, onde os mesmos ou similares itens ou detalhes se aplicam.

[0082] Assim, a Figura 3a tem um pistão 42 longitudinalmente móvel ou delocável ao longo de um cilindro interno 52 formado pelas paredes pendentes 50 de uma luva de cilindro 48 e que, juntas, formam um limite de óleo/gás tendo uma diferente seção transversal da da Figura 2.

[0083] Entverticalnto, em uma primeira variação comparada com a Figura 2, a primeira fase de óleo 54 do cilindro interno 52 é conectada ao primeiro acumulador 72 tendo uma fase de gás 74 e uma fase de óleo 76. No ínterim, a segunda fase de óleo 56 é conectada via a segunda passagem 60 a um segundo acumulador 80, tendo uma fase de gás 82 e uma fase de óleo 84.

[0084] Em um primeiro arranjo para o segundo compensador de efeito de onda passivo 70, os parâmetros das fases de óleo e gás 74, 76 do primeiro acumulador 72 são diferentes dos parâmetros das fases gás e óleo 82, 84 do segundo acumulador 80. Tais parâmetros variáeis incluem pressões e/ou volumes das fases, bem como as dimensões ou outro controle de fluido ou fluxo de fluido dentrodas passagens 58 e 60.

[0085] A Figura 3a mostra movimento do pistão 42 para baixo em relação à luva de cilindro 48, para prover uma primeira operação de amortecimento para uma carga fixada na haste de pistão 46 do pistão 42. Isto provê uma primeira fase de gás 64a no cilindro hidráulico principal 32. Quando amortecimento mais pesado é requerido, a Figura 3b mostra acoordenação do cabeçote de pistão 44 e luva de cilindro 48, para prover movimento coordenado para baixo, assim requerendo a compressão de ambas as primeira e segunda fases 54, 56 juntas comum constante limite de óleo/gás. Isto provê uma diferente segunda fase de gás 64b no cilindro hidráulico principal 32.

[0086] A Figura 4a mostra um terceiro compensador de efeito de onda passivo 90, de acordo com a presente invenção. O terceiro compensador 90 tem um cilindro hidráulico principal 92, incluindo um pistão móvel 94 tendo uma haste de pistão 98 estendendo-se através do cilindro hidráulico principal 92, e um cabeçote de pistão 96. Acima do cabeçote de pistão 96 há uma primeira fase de gás 100 e, abaixo do cabeçote de pistão 96, há uma primeira fase de óleo 102.

[0087] Como antes, há um ponto de conexão superior (não mostrado) associado com o cilindro hidráulico principal 90, e um ponto de conexão inferior (não mostrado), associado com a haste de pistão 98.

[0088] A Figura 4a mostra um primeiro acumulador 104 tendo um separador móvel 106 para dividir o acumulador 104 entre uma fase de gás 108, acima do separador 106, e uma fase de óleo 110, embaixo do separador 106.

[0089] O terceiro compensador 90 iclui uma luva de cilindro 110 coaxial com o cabeçote de pistão 96 para prover, em coordenação com o cabeçote de pistão 96, a fase de gás 100 e uma primeira fase de óleo 102 no cilindro hidráulico principal 90.

[0090] A luva de cilindro 112 estende-se através da seção transversal do cilindro hidráulico principal 92 e tem um colar 114 para permitir movimento do pistão 94 através dela. Entverticalnto, o colar 114 provê uma suficiente selagem em torno do pistão 94, de modo que a primeira fase de óleo 102 é separada de uma segunda fase de óleo 16, embaixo da luva de cilindro 112, até a extremidade inferior do cilindro hidráulico principal 92.

[0091] A Figura 4a mostra a primeira fase de óleo 102 tendo uma primeira passagem de fluido 118 com a fase de óleo 110 do primeiro acumulador 104; e a segunda fase de óleo 116 ficando na segunda comunicação fluida via uma segunda passagem 120 com a fase 'leo 110 do acumulador 104.

[0092] Desta maneira, a variação da carga na extremidade da haste de pistão 98 provoca movimento ou deslocamento do cabeçote de pistão 96 dentro do cilindro interno vertical 115, para as dimensões ou volume da primeira fase de óleo 102 somente, o que impacta a fase de óleo 110 do primeiro acumulador 104 e, em consequência, impacta a segunda fase de óleo 116 via a segunda passagem120. Tal arranjo pode ser usado para ‘cargas mais leves’.

[0093] A Fig. 4b mostra uma variação 89a do terceiro compensador de efeito de onda passivo 90 da Figura 4a, tendo um primeiro acumulador 120 e um segundo acumulador 130. No arranjo da Figura 4b, a primeira fase de óleo 102, embaixo do cabeçote de pistão 96, fica em comuicação fluida via a passagem 118 com a fase de óleo 122 do primeiro acumulador 120 tendo um separador 124 e uma fase de gás 126 sobre ela. Similarmente, a segunda fase de óleo 116 e o cilindro hidráulico principal 90, embaixo da luva de cilindro 112, são conectados via a segunda passagem de fluido 120 a uma fase de óleo 132 do segundo acumulador 130, tendo um separador 134 e uma fase de gás 136 entre elas.

[0094] Desta maneira, mais carga sobre a haste de pistão 98 faz com que o cabeçote de pistão 96 e a luva 112 sejam deslocadas e coordenação, provendo um maior efeito de amortcimento ou operação baseada na compressão do óleo, agora estendendo-se através da inteira área de seção transversal do cilindro hidráulico 92. Adicional/alternativamente, as fases de óleo e gásm dos primeiro e segundo acumuladores 120, 130, têm diferentes parâmetros, de modo a prover diferentes operações de amortecimento nas diferentes fases de óleo do cilindro hidráulico principal 92.

[0095] As Figuras 5a, 5b e 5c mostram um quarto compensador de efeito de onda passivo 140. O quarto compensador 140 tem um cilindro hidráulico principal 142, um pistão móvel 144 tendo um cabeçote de pistão 146 e uma haste de pistão 148. Um acumulador 150 tem um separador 152 para dividir o acumulador 150 entre uma fase de gás 154 e uma fase de óleo 156.

[0096] O quarto compensador 140 inclui uma luva de cilindro 160, tendo paredes laterais longitudinais transversais everticais 162, formando um cilindro interno vertical 164, para o cabeçote de pistão 146 mover-se ao longo delas ou com elas.

[0097] A luva 160 não se estende através da área de seção transversal do cilindro hidráulico principal 142, de modo que há livre passagem para o óleo dentro da primeira fase de óleo 166 sendo abaixo do cabeçote de pistão 146 do cilindro interno 164 ou dentro da área do cilindro hidráulico principal 142, embaixo da luva de cilindro 160. A primeira fase de óleo 166 é conectada à fase de óleo 156 dentro do acumulaor 150, via uma passagem de fluido 168.

[0098] A Figura 5a mostra o pistão 144 emuma posição totalmente retraída, em que o cabeçote de pistão 146 é aninhada contra uma prateleira interna 170 no topo das paredes laterais 162. Quando de uma primeira carga na haste de pistão 148,o movimento ou deslocamento descendente do cabeçote de pistão 146 dentro do cilindro interno 164 requer compressão do óleo na primeira fase de óleo 166, com base na área de seção transversal do cilindro interno 164. Quando o cabeçote de pistão 146 alcança e está em linha com a luva de cilindro 160, ela repousa contra a segunda prateleira interna 172, em torno da parte interna da luva de cilindro 160, de modo que mais carga, em particular mais carga mais pesada sobe a haste de pistão 148 agora requer a compressão doóleo na primeira fase de óleo 166, através da inteira área de seção transversal do cilindro hidráulico principal 142, como mostrado na Figura 5c. A redução da carga sobre a haste de pistão 148 inverte os movimentos mostrados nas Figuras 5c, 5b e de volta para a Figura 5a.

[0099] Várias modificações e variações da formas de realização descritas da invenção serão evidentes para aqueles hábeis na arte, sem desvio do escopo da invenção como definido aqui. Embora a invenção tenha sido descrita em conexão com formas de realização preferidas específicas, deve ser entendido que a invenção, como definida aqui, não deve ser indevidamente limitada a tais formas de realização específicas.

Claims

1. Compensador de efeito de onda passivo (30) compreendendo: um cilindro hidráulico principal (32), incluindo um pistão móvel (42) tendo uma haste de pistão (46) extensível através do cilindro hidráulico principal e um cabeçote de pistão (44), uma fase de gás (64) acima do cabeçote de pistão, e pelo menos uma fase de óleo (54) abaixo do cabeçote de pistão separado por um limite; um ponto de conexão superior associado com o cilindro hidráulico principal e um ponto de conexão inferior, associado com a haste de pistão; e pelo menos um acumulador (34), o ou cada acumulador tendo um separador móvel (40) para dividir o acumulador entre uma fase de gás (36), acima do separador, e uma fase de óleo (38) abaixo do separador, e a ou cada fase de óleo estando em comunicação com uma fase de óleo no cilindro hidráulico principal; caracterizadopelo fato de que o cilindro hidráulico principal compreende adicionalmente uma luva de cilindro (48) coaxial com o cabeçote de pistão para prover, em coordenação com o cabeçote de pistão, o limite entre a fase de gás e a pelo menos uma fase de óleo do cilindro hidráulico principal, e em que o cilindro hidráulico principal tem uma primeira fase de óleo abaixo do cabeçote de pistão e uma segunda fase de óleo abaixo da luva de cilindro.

2. Compensador de efeito de onda passivo (30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a luva de cilindro (48) é móvel.

3. Compensador de efeito de onda passivo (30) de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que a luva de cilindro (48) é pelo menos em parte móvel em linha com o movimento do cabeçote de pistão (44).

4. Compensador de efeito de onda passivo (30) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que as primeira e segunda fases de óleo (54, 56) estão em comuicação fluida.

5. Compensador de efeito de onda passivo (30) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que as primeira e segunda fases de óleo (46, 48) são separadas.

6. Compensador de efeito de onda passivo (30) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que cada fase de óleo (54, 56) do cilindro hidráulico principal (32) está em comunicação fluida com um acumulador separado (72, 80).

7. Compensador de efeito de onda passivo (30) de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que cada acumulador (72, 80) provê uma diferente compensação para o cilindro hidráulico principal (32) .

8. Compensador de efeito de onda passivo (30) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o cabeçote de pistão (44) e a luva de cilindro (48) provêem compensação de múltiplas etapas para o compensador.

9. Compensador de efeito de onda passivo (30) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a luva de cilindro (48) tem paredes laterais longitudinais transversais (50) formando um cilindro interno (52) para o cabeçote de pistão (44).

10. Compensador de efeito de onda passivo (30) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o cabeçote de pistão (44) e a luva de cilindro (48) têm diferentes deslocamentos dentro do cilindro hidráulico principal (32).

11. Compensador de efeito de onda passivo (90) compreendendo: um cilindro hidráulico principal (32), incluindo um pistão móvel (42) tendo uma haste de pistão (46) extensível através do cilindro hidráulico principal e um cabeçote de pistão (44), uma fase de gás (64) acima do cabeçote de pistão, e pelo menos uma fase de óleo (54) abaixo do cabeçote de pistão separado por um limite; um ponto de conexão superior associado com o cilindro hidráulico principal e um ponto de conexão inferior, associado com a haste de pistão; e pelo menos um acumulador (34), o ou cada acumulador tendo um separador móvel (40) para dividir o acumulador entre uma fase de gás (36), acima do separador, e uma fase de óleo (38) abaixo do separador, e a ou cada fase de óleo estando em comunicação com uma fase de óleo no cilindro hidráulico principal; caracterizado pelo fato de que o cilindro hidráulico principal compreende adicionalmente uma luva de cilindro (112) coaxial com o cabeçote de pistão (96) para prover, em coordenação com o cabeçote de pistão, o limite entre a fase de gás e a pelo menos uma fase de óleo do cilindro hidráulico principal, e em que a luva de cilindro (112) com paredes laterais longitudinais transversais pendentes forma um cilindro interno (115) para o cabeçote de pistão (96), para prover uma primeira fase de óleo (102) abaixo do cabeçote de pistão e uma segunda fase de óleo (116) definida pelas paredes laterais de luva de cilindro e parede interna do cilindro hidráulico principal.

12. Compensador de efeito de onda passivo (140) compreendendo: um cilindro hidráulico principal (32), incluindo um pistão móvel (42) tendo uma haste de pistão (46) extensível através do cilindro hidráulico principal e um cabeçote de pistão (44), uma fase de gás (64) acima do cabeçote de pistão, e pelo menos uma fase de óleo (54) abaixo do cabeçote de pistão separado por um limite; um ponto de conexão superior associado com o cilindro hidráulico principal e um ponto de conexão inferior, associado com a haste de pistão; e pelo menos um acumulador (34), o ou cada acumulador tendo um separador móvel (40) para dividir o acumulador entre uma fase de gás (36), acima do separador, e uma fase de óleo (38) abaixo do separador, e a ou cada fase de óleo estando em comunicação com uma fase de óleo no cilindro hidráulico principal; caracterizado pelo fato de que o cilindro hidráulico principal compreende adicionalmente uma luva de cilindro (112) coaxial com o cabeçote de pistão para prover, em coordenação com o cabeçote de pistão, o limite entre a fase de gás e a pelo menos uma fase de óleo do cilindro hidráulico principal, e em que a luva de cilindro (112) com paredes laterais longitudinais transversais verticais (162) forma um cilindro interno vertical (164) para o cabeçote de pistão (146), e uma primeira fase de óleo abaixo do cabeçote de pistão e acima da luva de cilindro, em comunicação fluida com o primeiro acumulador, e uma segunda fase de óleo abaixo da luva de cilindro e em comunicação fluida com o mesmo acumulador como a primeira fase de óleo ou com um acumulador separado (130).

13. Compensador de efeito de onda passivo (30) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que tem a luva de cilindro (48) com paredes laterais longitudinais transversais verticais (50) formando um cilindro interno vertical para o cabeçote de pistão (44), e uma única fase de óleo abaixo do cabeçote de pistão e luva de cilindro em comunicação fluida com um único acumulador (150).

14. Compensador de efeito de onda passivo (30) compreendendo: um cilindro hidráulico principal (32), incluindo um pistão móvel (42) tendo uma haste de pistão (46) extensível através do cilindro hidráulico principal e um cabeçote de pistão (44), uma fase de gás acima do cabeçote de pistão e pelo menos uma fase de óleo (54) abaixo do cabeçote de pistão, separada por um limite; um ponto de conexão superior associado com o cilindro hidráulico principal e um ponto de conexão inferior associado com a haste de pistão; e pelo menos um acumulador (34), o ou cada acumulador tendo um separador móvel (40) para dividir o acumulador entre uma fase de gás (36) acima do separador, e uma fase de óleo (38) abaixo do separador, e a ou cada fase de óleo estando em comunicação com uma fase de óleo dentro do cilindro hidráulico principal; caracterizado pelo fato de que a seção transversal do limite muda, dependendo da posição do cabeçote de pistão ao longo do comprimento do cilindro hidráulico principal, e em que o cilindro hidráulico principal (32) compreende adicionalmente uma luva de cilindro (48) coaxial com o cabeçote de pistão (44), em que o cabeçote de pistão (44) provê uma primeira fase de óleo (54) tendo uma primeira área de seção transversal, e a luva de cilindro provê uma segunda fase de óleo (56), tendo uma segunda área de seção transversal.

15. Compensador de efeito de onda passivo (30) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a coordenação da luva de cilindro (48) e do cabeçote de pistão (44) provê uma terceira fase de óleo com uma terceira área de seção transversal.

16. Compensador de efeito de onda passivo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que cada fase de óleo (54, 56) está em comunicação fluida com um acumulador separado (72, 80).

17. Método de prover compensação variável a um compensador de efeito de onda passivo (30), conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) prover carregamento no compensador de efeito de onda passivo (30) através do ponto de conexão inferior; (b) deslocar óleo em pelo menos uma fase de óleo a partir do cilindro hidráulico principal (32) para pelo menos um acumulador (34), por deslocamento de pelo menos um da luva de cilindro (48), cabeçote de pistão (44), ou ambos.