BR112018002024B1

BR112018002024B1 - Dispositivo para controle de carga e método de controle de movimento de uma carga utilizando o mesmo

Info

Publication number: BR112018002024B1
Application number: BR112018002024-9A
Authority: BR
Inventors: Jonathan Ralph Manchester
Original assignee: Ihc Engineering Business Limited
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2021-10-13
Also published as: BR112018002024A2; JP2018523622A; EP3328779A1; CA2994100A1; AU2016300167A1; KR102594517B1; RU2018106514A; WO2017017450A1; AU2016300167B2; US10822206B2; CN108137291A; US20180222727A1; GB201513483D0; JP6917111B2; CA2994100C; EP3328779B1; KR20180103814A

Abstract

são descritos um dispositivo para controle de carga e um método para controlar o movimento de uma carga suspensa. o dispositivo para controle de carga inclui: uma base para conexão a ou que faz parte de uma carga; um elemento de suporte preso de forma articulada e que se estende a partir da base para receber e/ou conectar um cabo de elevação; e um meio de acionamento conectado ao elemento de suporte e à base em respectivas posições as quais são espaçadas a partir da conexão articulada entre o elemento de suporte e a base de modo que o acionamento, em uso, do meio de acionamento faz com que a base gire em relação ao elemento de suporte.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um dispositivo para controlar o movimento de uma carga suspensa. Mais especificamente, embora não exclusivamente, a presente invenção se refere a um dispositivo para reduzir ou eliminar o movimento oscilante de uma carga suspensa, particularmente em uma carga suspensa por um guindaste.

ANTECEDENTES

[0002] Guindastes e outros dispositivos de elevação sao comumente necessários para mover cargas de uma posição para outra. Na indústria offshore,os guindastes são frequentemente usados para transportar cargas entre os navios e a costa ou de um navio para outro ou de um navio para o mar, por exemplo.

[0003] Ao transportar uma carga através de um guindaste ou outro dispositivo de elevação, podem ocorrer problemas se uma carga suspensa começar a oscilar em um movimento de tipo pêndulo. As oscilações da carga no guindaste podem ser induzidas por vários fatores. O movimento da ponta do guindaste em si pode causar oscilações em virtude da diferença de velocidade inicial entre a ponta do guindaste e a carga suspensa. Além disso, para guindastes localizados em uma plataforma offshore ou um navio, o movimento de onda da plataforma ou do navio pode fazer com que uma carga suspensa oscile. Também é possivel que o vento atue na ponta do guindaste ou da carga em si, causando oscilações da carga suspensa. Em algumas situações, a ação do pêndulo também pode se tornar ressonante com o aumento da energia.

[0004] As cargas oscilantes podem ser dificeis de controlar e, muitas vezes, o operador de um guindaste pode simplesmente ter de esperar que as oscilações sejam reduzidas naturalmente antes que a carga possa ser desembarcada com segurança na posição desejada. Alternativamente, pode ser necessário adiar a operação de elevação para um dia em uma condição de estado do mar prescrita. Isto é, em geral, um processo muito demorado e, portanto, dispendioso. Além disso, uma carga oscilante pode ser uma preocupação para a saúde e segurança em alguns ambientes.

[0005] Para guindastes posicionados sobre uma plataforma flutuante (por exemplo, um navio), movimentos de onda continues podem aumentar ainda mais o problema de reduzir o movimento de uma carga oscilante. Sem a capacidade de estabilizar suficientemente uma carga, pode ser muito dificil desembarcar a carga no lugar correto com a precisão necessária.

[0006] Um sistema conhecido descrito no documento GB2380182 é um dispositivo de manuseio de carga, que tem um estabilizador retrátil que é móvel entre uma posição retraida e uma posição estendida. Na posição retraida, a carga pode se mover livremente em relação ao dispositivo e, na posição estendida, o estabilizador entra em contato com a carga para limitar ou controlar o movimento de rotação da carga.

[0007] Outro sistema conhecido descrito no documento GB2336355 inclui uma armação estabilizadora que é extensivel sobre um cabo de elevação. A armação estabilizadora se estende sobre ou é adjacente ao cabo de elevação durante elevação para manter o centro de gravidade do sistema estabilizador ao longo do mesmo eixo vertical em relação ao cabo de elevação. Isto ajuda a controlar o movimento da carga, uma vez que, durante a elevação, não há força lateral significativa atuando sobre a carga, pois o centro de gravidade do sistema estabilizador está deslocado para um lado.

[0008] Outros sistemas de manuseio de carga são descritos nos documentos GB1150695, US4883184, GB2355705 e US7150366.

[0009] Embora alguns dispositivos conhecidos controlem o balanço (efeito de pêndulo) de uma carga até certo ponto, há um problema particular quando a carga recebe acionamento de fatores externos, tais como o movimento das ondas e o vento (conforme mencionado acima). Estes problemas são ainda mais proeminentes mediante operação de guindastes offshore em mares agitados.

[0010] Muitas das configurações acima incluem dispositivos de amortecimento/amortecedores. Um amortecedor é um dispositivo passivo que tira energia. No caso de um amortecedor viscoso, a força de amortecimento está relacionada à velocidade.

[0011] A invenção tem como objetivo fornecer um dispositivo que resolva um ou mais dos problemas acima. A invenção também tem como objetivo fornecer um dispositivo para controle de carga que possa responder ativamente ao movimento de uma carga e mitigar os efeitos do movimento de pêndulo causado por ambientes mais extremos. A invenção também tem como objetivo fornecer um dispositivo para controle de carga que possa ser usado com dispositivos de elevação existentes, sem afetar a certificação (carga operacional máxima) do dispositivo de elevação. A invenção também tem como objetivo fornecer um dispositivo para controle de carga que possa responder ao movimento de uma carga suspensa e aplicar uma força para se opor ao movimento da carga suspensa.

BREVE SUMÁRIO DA DESCRIÇÃO

[0012] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um dispositivo para controle de carga para controlar o movimento de uma carga suspensa, o dispositivo compreendendo: uma base para fixação a ou formação de parte de uma carga; um elemento de suporte conectado de forma articulada e/ou engrenada e/ou presa e que se estende a partir da base para recebimento e/ou conexão a um cabo de elevação; e um meio de acionamento conectado ao elemento de suporte e à base em respectivas posições que são afastadas da conexão articulada, de modo que o acionamento, em uso, do meio de acionamento faça com que a base gire sobre um eixo em relação ao elemento de suporte.

[0013] Assim, a invenção fornece um dispositivo que pode ser configurado para permitir controle ativo do movimento de uma carga suspensa, por exemplo, ao se opor ativamente a um movimento oscilatório da mesma.

[0014] O elemento de suporte pode compreender um meio de conexão para conectar ao cabo de elevação. O dispositivo pode ser configurado de modo que o peso da carga seja transmitido para o cabo de elevação através da base e do elemento de suporte, por exemplo, por meio do qual o dispositivo pode compreender ou fornecer uma armação de elevação para conexão com um dispositivo de elevação. Isto permite que o dispositivo forme parte da carga, o que não afeta a certificação do dispositivo de elevação. Alternativamente, o cabo de elevação pode ser conectado diretamente à base ou à carga, caso no qual o elemento de suporte pode receber o cabo de elevação, por exemplo, uma parte do cabo de elevação, que pode se estender através da conexão com a base ou a carga.

[0015] O elemento de suporte pode compreender um membro alongado, coluna ou viga. O elemento de suporte pode ser conectado de forma articulada e/ou engrenado e/ou preso a uma porção central da base, por exemplo, em ou adjacente a uma de suas extremidades, por exemplo, uma primeira extremidade. O elemento de suporte pode compreender o meio de conexão em ou adjacente a uma de suas extremidades, por exemplo, outra de suas extremidades ou uma segunda extremidade. Alternativamente, o elemento de suporte ou coluna ou viga pode ser configurado para receber, em uso, uma porção de um cabo de elevação que está conectado à base ou à carga. Por exemplo, o elemento de suporte pode compreender uma coluna tubular através da qual o cabo de elevação pode se estender e se conectar à base ou à carga.

[0016] O meio de acionamento pode ser conectado ao elemento de suporte entre a primeira e segunda extremidades ou em ou adjacente à segunda extremidade. O meio de acionamento pode ser conectado a uma porção externa ou periférica da base.

[0017] Em concretizações, o dispositivo ou o meio de acionamento compreende um acionador, por exemplo, um ou dois ou mais acionadores. Pelo menos um ou cada acionador pode ser conectado ao elemento de suporte entre a primeira e segunda extremidades ou em ou adjacente à segunda extremidade. Além disso, ou alternativamente, pelo menos um ou cada acionador pode ser conectado a diferentes porções externas ou periféricas da base. O dispositivo pode ser configurado de modo que o acionamento, em uso, de cada um de dois ou mais acionadores faça com que a base gire sobre um eixo em uma direção diferente e/ou em torno de um eixo diferente em relação à coluna. Os acionadores ou pelo menos dois dos acionadores podem se estender em um ângulo com relação a cada um do elemento de suporte. Adequadamente, eles se estendem em um ângulo reto ou substancialmente reto, por exemplo, ortogonalmente, um em relação ao outro a partir do elemento de suporte. Alternativamente, eles podem se estender em um ângulo obliquo, tal como um ângulo agudo, obtuso ou reflexo ou obliquo, um em relação ao outro a partir do elemento de suporte. Em concretizações, os acionadores ou pelo menos dois dos acionadores se estendem radialmente a partir do elemento de suporte em respectivas direções que se estendem em tal ângulo um em relação ao outro.

[0018] Conforme usado aqui, o termo acionador ou acionamento é usado para um componente que atua para mover outro elemento. Isto é, um acionador aplica ativamente uma força para deslocar um elemento.

[0019] A conexão ou fixação articulada entre o elemento de suporte e a base pode permitir que o elemento de suporte gire em torno de dois ou mais eixos em relação à base. Adicional ou alternativamente, a conexão ou fixação articulada entre a base e o elemento de suporte pode compreender uma junta universal ou uma unidade de cardan.

[0020] O dispositivo pode compreender um meio de controle, que pode ser operável para controlar o acionamento do meio de acionamento ou pelo menos um ou cada acionador, por exemplo, em resposta ao movimento da carga suspensa. O meio de controle pode compreender um algoritmo que está configurado para detectar ou antecipar um movimento oscilatório da carga e, por exemplo, controlar o acionamento do meio de acionamento ou de um ou pelo menos um ou cada acionador em resposta ao mesmo e/ou impedir ou inibir tal movimento oscilatório. O meio de controle pode compreender um sistema de controle ou um ou mais controladores ou um módulo de tal sistema ou um ou uma combinação de tais controladores.

[0021] O dispositivo pode compreender um meio de detecção, que pode estar operativamente conectado ao meio de controle. O meio de detecção pode ser configurado para detectar movimentos ou movimentos relativos entre duas ou mais da base, do elemento de suporte, de uma plataforma de desembarque e/ou de um dispositivo de elevação ao qual o dispositivo para controle de carga está conectado em uso. O dispositivo ou o meio de detecção pode ser operável ou configurado para transmitir dados de movimento ou movimento relativo detectado para o meio de controle. O meio de detecção pode compreender um ou mais sensores associados, por exemplo, montados ou fixados a, pelo menos uma ou cada uma ou qualquer combinação da base, do elemento de suporte, de uma plataforma de desembarque e/ou de um dispositivo de elevação. Aqueles versados na técnica apreciarão que várias combinações de sensores podem ser usadas para detectar ou antecipar um movimento oscilatório da carga.

[0022] A base pode compreender uma porção central, por exemplo, à qual o elemento de suporte pode ser conectado de forma articula e/ou preso. A base pode compreender uma porção externa ou periférica, por exemplo, à qual o meio de acionamento ou pelo menos um ou cada acionador pode ser conectado. A porção central é apropriadamente presa ou conectada ou integral com a porção externa ou periférica, por exemplo, através de um ou mais, apropriadamente dois ou mais, mais apropriadamente pelo menos três, elementos radiais ou raios. Em concretizações, a base é plana e/ou compreende uma placa, por exemplo, uma placa de base. Será apreciado que, quando a base compreende uma placa, a placa pode compreender qualquer espessura adequada, mas precisa compreender apenas uma espessura e/ou configuração, por exemplo, uma seção de caixa ou um conjunto de armação, que seja adequada para as cargas envolvidas. Também será apreciado que, quando a base forma parte da carga, isto é, o elemento de suporte e o meio de acionamento estão conectados diretamente à carga, a porção da carga que forma a base pode compreender uma parede de um recipiente ou caixa ou uma porção de um elemento ou parte sólida, por exemplo, um bloco de concreto ou similar.

[0023] Em concretizações, o meio de acionamento, por exemplo, pelo menos um ou cada acionador, estão conectados de forma articulada a um ou a cada um dos elementos de suporte e/ou à base. A base pode compreender uma ou mais conexões ou conectores articulados, por exemplo, um ou mais pares de suportes verticais que podem incluir um orificio, por exemplo, um orificio oposto, para receber um pino para engatar uma extremidade de um acionador. Da mesma forma, o elemento de suporte pode compreender uma ou mais conexões ou conectores articulados, por exemplo, um ou mais suportes verticais que podem incluir um orificio, por exemplo, um orificio oposto, para receber um pino para encaixar uma extremidade de um acionador.

[0024] 0 meio de acionamento, por exemplo, pelo menos um ou cada acionador, pode compreender um acionador hidráulico ou pneumático ou eletromecânico. Pelo menos um ou cada acionador pode compreender um cilindro e/ou um pistão, os quais podem ser móveis dentro e/ou ao longo do cilindro. Pelo menos um ou cada acionador pode compreender uma haste, que pode ser conectada ao pistão, por exemplo, em uma extremidade, que pode ser uma primeira extremidade do mesmo, e/ou haste, que pode se estender a partir de uma extremidade do cilindro, por exemplo, uma primeira e/ou a extremidade aberta do cilindro. Pelo menos um ou cada acionador pode compreender uma conexão ou conector giratório em uma ou cada uma de suas extremidades. 0 ou cada cilindro podem compreender uma conexão ou conector articulado em uma extremidade do mesmo, por exemplo, uma segunda e/ou extremidade fechada. A ou cada haste pode compreender uma conexão ou conector articulado em uma extremidade, que pode ser uma segunda extremidade da mesma.

[0025] Alternativamente, o meio de acionamento pode compreender um motor ou similar, que fornece torque ao elemento de suporte através de um pistão, haste, corrente ou similar.

[0026] Pelo menos uma das conexões ou conectores articulados pode compreender uma bucha ou um rolamento com um furo ou eixo ou pino através do mesmo.

[0027] O elemento de suporte pode compreender um ou mais orificios de elevação para receber um elemento de elevação preso a um cabo de elevação ou para receber uma parte do cabo de elevação. A base pode compreender um ou mais elementos de fixação para prender a base à carga.

[0028] O dispositivo pode compreender uma bússola ou rumo de bússola, por exemplo, para determinar a orientação do dispositivo em relação a uma plataforma de desembarque.

[0029] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um método para controlar o movimento de uma carga, por exemplo, usando o dispositivo conforme descrito acima. O método pode compreender aplicar, através do meio de acionamento, uma força de articulação entre o elemento de suporte e a base para se opor ou inibir um movimento da carga suspensa e/ou impedir ou inibir um movimento oscilatório detectado ou previsto.

[0030] Um outro aspecto da invenção fornece um elemento de programa de computador que compreende meios de código de programa legiveis em computador para fazer com que um processador execute um procedimento para implementar o método mencionado acima. Um outro aspecto adicional da invenção fornece o elemento de programa de computador incorporado em um meio legivel em computador.

[0031] Um outro aspecto adicional da invenção fornece um meio legivel em computador que tem um programa armazenado no mesmo, onde o programa é configurado para fazer com que um computador execute um procedimento para implementar o método mencionado acima.

[0032] Um outro aspecto adicional da invenção fornece um meio de controle ou sistema de controle ou controlador que compreende o elemento de programa de computador ou meio legivel em computador mencionado acima.

[0033] Para fins da presente descrição, e não obstante o acima, deve ser entendido que qualquer (quaisquer) controlador (es), unidade(s) de controle e/ou módulo (s) de controle descritos aqui podem, cada um, compreender cada uma unidade de controle ou dispositivo computacional com um ou mais processadores eletrônicos. O controlador pode compreender uma única unidade de controle ou controlador eletrônico ou, alternativamente, funções diferentes do controle do sistema ou dispositivo podem ser incorporadas ou hospedadas em diferentes unidades de controle ou controladores ou módulos de controle. Conforme usado aqui, os termos "unidade de controle" e "controlador" serão entendidos como incluindo tanto uma única unidade de controle como um controlador quanto uma pluralidade de unidades de controle ou controladores que funcionam coletivamente para conferir a funcionalidade de controle requerida. Pode ser fornecido um conjunto de instruções que, quando executadas, fazem com que o(s) controlador(es) ou unidade(s) de controle ou módulo(s) de controle implemente (m) as técnicas de controle descritas aqui (incluindo o(s) método(s) descrito(s) aqui). 0 conjunto de instruções pode ser incorporado em um ou mais processadores eletrônicos ou, alternativamente, pode ser fornecido como software a ser executado por um ou mais processadores eletrônicos. Por exemplo, um primeiro controlador pode ser implementado em software executado em um ou mais processadores eletrônicos e um ou mais de outros controladores também podem ser implementados em software executado em ou mais processadores eletrônicos, opcionalmente, o mesmo um ou mais processadores que o primeiro controlador. Contudo, será apreciado que outras configurações também são úteis e, portanto, a presente invenção não se destina a estar limitada a qualquer configuração particular. Em qualquer caso, o conjunto de instruções descrito aqui pode ser incorporado em um meio de armazenamento legivel em computador (por exemplo, um meio de armazenamento não transitório) que pode compreender qualquer mecanismo para armazenar informações em uma forma legivel em uma máquina ou processadores eletrônicos/dispositivo computacional incluindo, sem limitação: um meio de armazenamento magnético (por exemplo, disquete flexivel); meio de armazenamento óptico (por exemplo, CD- ROM) ; meio de armazenamento magneto óptico; memória de leitura apenas (ROM); memória de acesso aleatório (RAM); memória programável apagável (por exemplo, EPROM e EEPROM); memória flash; ou meios elétricos ou outros tipos de meios para armazenar tais informações/instruções.

[0034] Para evitar dúvidas, qualquer uma das características descritas aqui se aplica igualmente a qualquer aspecto da invenção. Por exemplo, o dispositivo pode compreender qualquer uma ou mais das características do método relevantes para o mesmo e vice-versa.

[0035] Outro aspecto da invenção fornece um elemento de programa de computador que compreende e/ou descreve e/ou define um design tridimensional para uso com um meio de impressão ou impressora tridimensional ou meio ou dispositivo de fabricação de aditivo, o design tridimensional compreendendo um ou mais componentes de uma concretização do dispositivo descrito acima.

[0036] No âmbito do presente pedido, é expressamente pretendido que os vários aspectos, concretizações, exemplos e alternativas apresentados nos parágrafos anteriores, nas reivindicações e/ou na descrição e desenhos a seguir e, em particular, suas características individuais, podem ser tomados de forma independente ou em qualquer combinação. Isto é, todas as concretizações e/ou características de qualquer concretização podem ser combinadas de qualquer maneira e/ou combinação, a menos que tais características sejam incompatíveis. Para evitar dúvidas, os termos "pode", "e/ou", "e.g.", "por exemplo" e qualquer termo similar, conforme usado aqui, devem ser interpretados como não limitativos, de modo que qualquer característica assim descrita não precise estar presente. Na verdade, qualquer combinação de características opcionais é expressamente prevista sem se afastar do escopo da invenção, quer elas sejam ou não expressamente reivindicadas. O requerente se reserva o direito de alterar qualquer reivindicação inicialmente depositada ou depositar qualquer nova reivindicação, incluindo o direito de alterar qualquer reivindicação inicialmente depositada para depender e/ou incorporar qualquer característica de qualquer outra reivindicação, embora nao seja onginalmente reivindicado desta maneira.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0037] As concretizações serão agora descritas apenas a titulo de exemplo com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0038] a Figura 1 mostra um dispositivo para controle de carga de acordo com uma concretização quando posicionado em um guindaste;

[0039] a Figura 2 é uma vista em perspectiva de perto do dispositivo para controle de carga da Figura 1 quando em uma posição neutra;

[0040] a Figura 3 é uma vista plana do dispositivo para controle de carga da Figura 2;

[0041] as Figuras 4 e 5 são vistas laterais em elevação do dispositivo para controle de carga das Figuras 2 e 3;

[0042] a Figura 6 é uma vista em perspectiva do dispositivo para controle de carga da Figura 1 quando inclinado em um único plano;

[0043] a Figura 7 é uma vista lateral em elevação do dispositivo para controle de carga da Figura 6;

[0044] a Figura 8 é uma vista em perspectiva do dispositivo para controle de carga da Figura 1 quando inclinado em dois planos;

[0045] a Figura 9 é uma vista lateral em elevação do dispositivo para controle de carga da Figura 8; e

[0046] as Figuras 10 e 11 são esquemas que mostram forças que atuam sobre um cabo de elevação e uma carga.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0047] Com referência agora aos desenhos, a Figura 1 mostra um dispositivo para controle de carga 100 em uso com um conjunto de guindaste 102. Aqui, o dispositivo para controle de carga é mostrado em uso com um sistema de guindaste de torre (ou guindaste de balanço). Será apreciado que o dispositivo para controle de carga também pode ser usado com muitos outros tipos de guindaste ou dispositivos de elevação (por exemplo, guindastes telescópicos, guindastes montados em caminhões, guindastes aéreos, armações A).

[0048] O dispositivo para controle de elevação 100 se prende a um cabo de elevação 104 do conjunto de guindaste 102 (por exemplo, através de um gancho na extremidade do cabo de elevação) . Uma carga de elevação 106 se prende ao dispositivo para controle de elevação 100 e é suspensa a partir da mesma.

[0049] As Figuras 2 a 5 mostram um exemplo do dispositivo para controle de elevação 100 em maiores detalhes.

[0050] O dispositivo para controle de elevação 100 inclui uma base 108 à qual uma carga 106 pode ser conectada. Adequadamente, a carga 106 é conectada à base 108 com uma superfície inferior da base 108 em contato com uma superfície da carga 106. Mediante conexão, a superfície inferior da base 108 é devidamente alinhada com uma superfície da carga 106, conforme mostrado na Figura 1. Desta forma, quaisquer forças aplicadas à base 108 podem ser transmitidas diretamente para a carga.

[0051] Neste exemplo, a base 108 inclui uma placa substancialmente circular com uma porção central circular e uma porção periférica em formato de anel conectada à porção central por quatro raios radiais. A base 108 é formada de aço, embora outros materiais adequados possam incluir ligas com base em aluminio, cromo e/ou niquel, materiais compósitos de titânio ou materiais com base em fibra de carbono, ou qualquer outro material adequado, por exemplo. Adequadamente, a base não é endurecida, isto é, a base deve ser rigida o suficiente para transmitir as forças induzidas pelos acionadores para a carga sem flexão significativa da base, o que poderia causar desgaste excessivo no dispositivo.

[0052] Um elemento de suporte 110, por exemplo, uma coluna ou viga, é preso de forma articulada e se estende a partir da base 108. Neste exemplo, o elemento de suporte 110 está na forma de uma coluna substancialmente cilíndrica e é formado de aço, embora outros materiais também possam ser usados. Por exemplo, o elemento de suporte pode ser formado por ligas com base em alumínio, cromo e/ou níquel, materiais compósitos de titânio ou materiais com base em fibra de carbono ou qualquer outro material adequado. O elemento de suporte é mostrado em um ângulo substancialmente perpendicular à base.

[0053] Uma primeira extremidade inferior do elemento de suporte 110 é presa de forma articulada ao centro da base 108. Uma segunda extremidade superior do elemento de suporte 110 inclui um meio de conexão na forma de um par de suportes verticais 116 com orifícios de passagem (ou orifícios de elevação) nos quais um cabo de elevação 104 ou gancho de elevação pode ser inserido e conectado. O dispositivo para controle de elevação 100 é, assim, configurado de modo que o peso da carga 106 seja transmitido para o cabo de elevação 104 através da base 108 e do elemento de suporte 110.

[0054] Nesta concretização, o elemento de suporte 110 é preso à base 108 através de uma conexão que permite a inclinação do elemento de suporte 110 em relação à base 108 em todos os planos que passam através de um eixo central Z ortogonal à base 108. Isto é, o elemento de suporte 110 pode girar em torno de sua primeira extremidade em relação à base 108 em todas as direções, mas nenhuma rotação do elemento de suporte em relação à base é possível. Desta forma, a conexão articulada permite que o elemento de suporte 110 gire em torno de dois ou mais eixos em relação à base 108.

[0055] Neste exemplo, a conexão articulada está na forma de uma unidade de cardan 114 com dois eixos de rotação para permitir a inclinação do elemento de suporte 110 em relação à base 108 em todos os planos que passam por um eixo central Z ortogonal à base 108. Naturalmente, outras juntas ou acoplamentos universais ou uma série de acoplamentos podem fornecer a conexão articulada.

[0056] Cada um de um par de acionadores 112 está conectado ao elemento de suporte 110 e à base 108 em respectivas localizações, que são espaçadas da unidade de cardan 114. Neste exemplo, os acionadores 112 são macacos hidráulicos, cada um incluindo um cilindro e uma haste de pistão. Adequadamente, os macacos hidráulicos 112 são posicionados com o cilindro na extremidade mais próxima da base 108. Isto tem a vantagem de que o peso pode ser melhor distribuído sobre o dispositivo, com o centro de gravidade mais próximo da base.

[0057] Cada acionador 112 conecta a extremidade superior do elemento de suporte 110 a uma posição diferente (externa) da base 108. Desta maneira, em uso, o acionamento de cada acionador faz a base 108 girar em uma direção diferente e/ou sobre um eixo diferente em relação à coluna. Neste exemplo, dois acionadores 112 se estendem a partir da extremidade superior do elemento de suporte 110 até a base 108 em direções radiais que são ortogonais uma em relação à outra, conforme pode ser visto mais claramente na Figura 3.

[0058] Os acionadores 112 estão conectados de forma articulada a cada uma das bases 108 e ao elemento de suporte 110 através das juntas de articulação 118 para permitir a inclinação do acionador 112 em relação à base 108 e ao elemento de suporte 110. Cada junta articulada 118 inclui um par de suportes espaçados com orificios opostos que recebem, cada um, um pino 120, que engata um orificio, bucha ou rolamento do acionador 112. Será apreciado que o orificio, bucha ou rolamento do acionador 112 deve ser configurado para permitir pelo menos alguma inclinação da base em relação ao elemento de suporte em todas as direções (vide, por exemplo, Figura 9) . Alternativamente, o acionador 112 pode ser conectado em uma ou ambas as extremidades através de uma junta universal, que permitiria que o elemento de suporte 110 girasse mais livremente em todas as direções em relação à base 108.

[0059] Uma unidade de controle ou meios de controle podem ser montados no dispositivo para controlar os acionadores em resposta ao movimento da carga. A unidade de controle pode incluir um ou mais sensores para detectar o movimento da carga. Uma unidade de fonte de energia pode ser montada no dispositivo e fornecer energia para a unidade de controle e/ou fluido hidráulico pressurizado para os acionadores 112. Alternativamente, a unidade de controle e/ou a fonte de energia podem ser montadas no dispositivo de elevação ou no chão ou no convés de um navio onde o dispositivo de elevação está localizado, por exemplo. Em algumas concretizações, os acionadores 112 podem ser acionados eletromecanicamente, por exemplo, de modo que uma única fonte de energia possa ser usada para alimentar a unidade de controle e os acionadores. Em algumas concretizações, a carga pode ser uma carga com energia capaz de fornecer energia para a unidade de controle e aos acionadores. Como tal, ao usar uma carga com energia, uma unidade de alimentação adicional pode não ser necessária.

[0060] Em uso, uma carga de elevação 106 pode ser presa à base 108 através de um ou mais elementos de fixação. Os elementos de fixação podem incluir um ou mais prendedores, tais como parafusos e/ou qualquer um ou mais de ganchos, armações, manilhas e/ou cabos.

[0061] As Figuras 6 e 7 ilustram o dispositivo para controle de elevação 100 com um acionador 112b estendido a partir de uma posição neutra. Neste exemplo, o acionador 112b está em uma posição estendida e é mais longo que o acionador 112a, que está em uma posição neutra. A base 108 é, portanto, inclinada em um único plano em relação ao elemento de suporte 110. Será apreciado que uma inclinação similar da base 108 na direção oposta pode ser alcançada ao retrair o acionador 112b comparado com sua posição neutra.

[0062] As Figuras 8 e 9 ilustram o dispositivo para controle de elevação 100 com os dois acionadores 112 estendidos a partir de uma posição neutra. Neste exemplo, os acionadores 112a, 112b são estendidos em comparação com a posição neutra. A base 108 é, portanto, inclinada em dois planos em relação ao elemento de suporte 110. Mais uma vez, será apreciado que uma inclinação similar da base 108 na direção oposta pode ser alcançada através da retração de ambos os acionadores 112a, 112b comparado com sua posição neutra.

[0063] Em uso, o acionamento do acionador 112 faz com que a base 108 gire em relação ao elemento de suporte 110 (e o cabo de elevação 104). Em outras palavras, os acionadores 112 podem se estender e retrair para aplicar uma força ao elemento de suporte 110 e à base 108. À medida que um acionador é estendido ou retraido, o cabo de elevação 104 é defletido pela força aplicada na porção de conexão 116 para o elemento de suporte 110, atuando, assim, contra qualquer movimento da carga 106 suspensa. Em outras palavras, a força aplicada atua para se opor à inércia da carga 106 suspensa e, assim, reduz qualquer movimento oscilatório da carga 106.

[0064] Adequadamente, a força aplicada pelos acionadores 112 é nominalmente inferior à carga suspensa e não faz parte do percurso primário da carga. Isto reduz as chances de que a carga 106 seja direcionada na direção oposta ao movimento original pelos acionadores 112 e evita que o dispositivo para controle de carga cause um movimento de balanço indesejado adicional.

[0065] Por exemplo, durante elevação da carga 106, a carga 106 pode começar a balançar em um movimento de tipo pêndulo. O controlador pode monitorar o movimento da carga 106 e, em resposta ao movimento da carga 106, pode operar os acionadores 112. Um ou mais dos acionadores 112 podem ser estendidos ou retraidos para aplicar uma força de rotação ao elemento de suporte 110 e à base 108. Esta força se opõe à inércia da carga 106 e, portanto, atua para desacelerar e reduzir o movimento da carga.

[0066] Esta operação é mostrada mais claramente nas Figuras 10 e 11, que ilustram uma versão bidimensional simplificada das forças aplicadas pelos acionadores 112.

[0067] A Figura 10 ilustra as forças aplicadas pelos acionadores 112 quando a carga 106 está balançando no sentido horário sobre a página (velocidade Vcw) . À medida que a carga 106 balança no sentido horário, o acionador 112 é estendido a partir da sua posição neutra. O acionador 112 aplica, portanto, uma força Fi ao cabo de elevação 104, desviando, assim, o cabo de elevação para a esquerda, conforme mostrado na Figura. Isto é, o acionador desvia o cabo de elevação na direção de movimento da carga 106. Uma força oposta F2 é, consequentemente, aplicada à carga para se opor ao balanço no sentido horário Vcw, desacelerando, assim, a carga 106, conforme mostrado pela AACW.

[0068] A Figura 11 ilustra as forças aplicadas pelos acionadores 112 quando a carga 106 está balançando no sentido anti-horário no sentido sobre a página (velocidade VACW) . Quando a carga 106 se desloca no sentido anti-horário, o acionador 112 é retraido a partir de sua posição neutra. O acionador, portanto, aplica uma força F3 ao cabo de elevação 104, desviando, assim, o cabo de elevação para a direita, conforme mostrado na Figura. Assim, o acionador desvia o cabo de elevação na direção de movimento da carga 106. Uma força oposta F4 é, consequentemente, aplicada à carga para se opor ao balanço anti-horário VACW,desacelerando, assim, a carga 106, conforme mostrado por Acw.

[0069] Os acionadores 112 podem ser continuamente controlados pela unidade de controle para se estender e retrair para se opor ao movimento da carga 106, conforme ilustrado nas Figuras 10 e 11. Evidentemente, quando dois ou mais acionadores 112 são usados, os movimentos de balanço da carga 106 podem ser controlados em todas as direções ao estender e/ou retrair o(s) acionador(es) 112 relevante(s) conforme necessário.

[0070] Ao desembarcar uma carga 106 em uma plataforma que não se move em relação ao dispositivo de elevação (por exemplo, movimento de uma carga de uma posição em terra para outra posição em terra), o dispositivo para controle de carga 100 pode ser configurado para reduzir qualquer movimento da carga 106 em relação ao dispositivo de elevação, de modo que haja muito pouco ou nenhum movimento relativo da carga em relação ao dispositivo de elevação à medida que a carga é colocada em sua posição de desembarque.

[0071] No entanto, ao desembarcar em uma plataforma que se move em relação ao dispositivo de elevação (por exemplo, movimento de uma carga de terra para um deque em uma embarcação quando o guindaste 102 está posicionado em terra), o movimento relativo da plataforma ou plataforma de desembarque em relação à carga também deve ser considerado. Por exemplo, um meio de detecção conectado de forma operacional ao meio de controle no dispositivo de elevação pode ser posicionado na plataforma de desembarque para detectar o movimento da plataforma de desembarque. 0 outro meio de detecção pode, então, transmitir os dados de movimento para o meio de controle no dispositivo de elevação. 0 meio de controle no dispositivo de elevação pode, então, usar os valores relativos de deslocamento, velocidade e aceleração para determinar como controlar os acionadores para afetar o movimento da carga de forma apropriada em relação ao movimento da plataforma de desembarque.

[0072] O dispositivo para controle de carga 100 pode ser usado com qualquer guindaste 102 ou dispositivo de elevação 102 existente, uma vez que ele pode ser conectado diretamente ao gancho de um guindaste ou um cabo de elevação 104. Isto tem a vantagem adicional de que o dispositivo não afeta a certificação de carga do guindaste 102, uma vez que o guindaste 102 em si não requer qualquer modificação.

[0073] O dispositivo para controle de carga também é muito mais leve do que os sistemas de amortecimento conhecidos e pode, tipicamente, pesar cerca de 70 kg, embora, naturalmente, o peso real do dispositivo dependerá das exigências da carga a ser elevada. Isto significa que o uso do dispositivo para controle de carga não afetará de forma significativa a massa de carga que um dispositivo de elevação pode conter.

[0074] Em algumas concretizações, o dispositivo para controle de elevação 100 pode ainda incluir pelo menos uma bússola ou rumo de bússola montado no dispositivo para controle de elevação em si e/ou sobre uma plataforma de desembarque para determinar as orientações relativas da carga em relação à plataforma de desembarque e permitir rotação da carga suspensa em torno do eixo do cabo de elevação.

[0075] Em uma configuração alternativa à concretização descrita acima, o elemento de suporte pode incluir uma coluna tubular ou outra estrutura de coluna oca. O cabo de elevação do dispositivo de elevação pode, então, se estender através da coluna tubular e ser conectada diretamente à carga suspensa. Como tal, quando o cabo de elevação está conectado com a carga (por exemplo, através de um gancho), a coluna tubular pode se apoiar contra a parte do cabo de elevação que é recebida na coluna tubular. A parte do cabo de elevação recebida na coluna tubular é, portanto, efetivamente parte de uma estrutura da coluna rigida e o dispositivo pode funcionar de um modo similar à concretização descrita acima.

[0076] Em uma configuração alternativa à concretização descrita acima, a base pode formar uma parte da carga. Isto é, uma base pode ser integrada à carga em si. Esta poderia ser uma base similar àquela descrita acima, tendo uma placa, ou a base pode simplesmente incluir porções da carga à qual o elemento de suporte e os acionadores são ou podem ser conectados.

[0077] Embora a concretização acima tenha sido descrita com dois acionadores 112, será apreciado que um, três, quatro ou mais acionadores 112 podem ser usados. Apropriadamente, o dispositivo para controle de carga 100 inclui pelo menos dois acionadores para permitir a inclinação do elemento de suporte 110 em todos os planos em relação à base 108. É evidente que três ou quatro acionadores também podem ser usados e podem funcionar juntos para afetar o movimento da carga.

[0078] Por exemplo, quatro acionadores 112 podem ser espaçados igualmente em torno do elemento de suporte 110 e da porção externa da base 108. Neste exemplo, à medida que um acionador 112 se estende, o acionador oposto retrai. Esta configuração pode ser vantajosa para cargas particularmente pesadas, uma vez que dois acionadores podem atuar juntos para aplicar uma força ao cabo de elevação e afetar o movimento da carga.

[0079] Embora os acionadores tenham sido descritos acima como se estendendo ortogonalmente uns em relação aos outros a partir do elemento de suporte, será apreciado que outros ângulos também podem ser possiveis. Por exemplo, os acionadores podem se estender apenas de forma ortogonalmente aproximada uns em relação aos outros a partir do elemento de suporte ou podem se estender em qualquer outro ângulo apropriado uns em relação aos outros a partir do elemento de suporte.

[0080] Será apreciado que não é necessário que os acionadores 112 se estendam entre a base 108 e a segunda extremidade do elemento de suporte 110. Como alternativa, o acionador 112 pode se estender entre a base 106 e uma posição entre as extremidades do elemento de suporte 110, que pode estar adjacente à segunda extremidade. Alternativamente, o acionador 112 pode ser conectado ao elemento de suporte 110 através de um suporte que se estende além da segunda extremidade do mesmo. Desta forma, os acionadores 112 podem continuar a funcionar para exercer uma força sobre o elemento de suporte 110 e defletir o cabo de elevação para reduzir o movimento da carga 106.

[0081] Embora os acionadores tenham sido descritos acima como macacos hidráulicos, outros acionadores, por exemplo, acionadores pneumáticos ou eletromecânicos, também podem ser usados. Embora o elemento de suporte descrito acima seja uma coluna substancialmente cilindrica, outros elementos de suporte adequados podem estar na forma de uma haste, coluna, poste, viga ou barra que tem qualquer formato adequado, por exemplo.

[0082] Com a presente invenção, o centro de gravidade da carga é alterado em relação ao movimento de oscilação de uma carga oscilante. Assim, trabalho negativo (momento angular negativo) é adicionado ao sistema. À medida que a carga oscila, o acionador altera o centro de massa contra a direção de balanço, reduzindo a quantidade de movimento angular.

[0083] Com a presente invenção, é fornecido um dispositivo para controle de carga que pode responder ativamente ao movimento de uma carga e mitigar os efeitos de um movimento oscilante. Além disso, o dispositivo pode responder ao movimento de uma carga suspensa e aplicar uma força para se opor ao movimento da carga.

[0084] Além disso, o dispositivo para controle de carga pode viabilizar dispositivos de elevação sob condições de mar piores, comparado com as condições permitidas para os dispositivos de elevação anteriormente conhecidos.

[0085] Ao longo da descrição e das reivindicações do presente relatório descritivo, as palavras "compreende" e "contém", e variações das mesmas, significam "incluindo, porém sem limitações", e não se destinam a excluir (e não excluem) outras partes, aditivos, componentes, inteiros ou etapas. Ao longo da descrição e das reivindicações do presente relatório descritivo, o singular abrange o plural, a menos que o contexto exija de outra forma. Em particular, onde o artigo indefinido é usado, o relatório descritivo deve ser entendido como considerando a pluralidade, bem como a singularidade, a menos que o contexto exija de outra forma.

[0086] As características, números inteiros, recursos, compostos, porções quimicas ou grupos descritos em conjunto com um aspecto, concretização ou exemplo particular da invenção devem ser entendidos como sendo aplicável a qualquer outro aspecto, concretização ou exemplo descrito aqui, a menos que incompatível com o mesmo. Todas as características descritas no presente relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações, resumo e desenhos anexos) e/ou todas as etapas de qualquer método ou processo assim descrito podem ser combinados em qualquer combinação, exceto combinações onde pelo menos algumas de tais características e/ou etapas são mutuamente exclusivas. A invenção não está restrita aos detalhes de quaisquer concretizações anteriores. A invenção se estende a qualquer uma nova, ou qualquer combinação nova, das características descritas no presente relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações, resumo e desenhos anexos) ou a qualquer uma nova, ou qualquer combinação nova, das etapas de qualquer método ou processo assim descrito.

[0087] A atenção do leitor é dirigida a todos os artigos e documentos que sejam depositados simultaneamente com ou antes do presente relatório descritivo em relação ao presente pedido e que estejam abertos à inspeção pública com o presente relatório descritivo, e os conteúdos de todos de tais artigos e documentos são aqui incorporados por referência.

[0088] Será apreciado por aqueles versados na técnica que estão previstas diversas variações nas concretizações citadas acima, sem se afastar do escopo da invenção. Também será apreciado por aqueles versados na técnica que qualquer número de combinações das características mencionadas acima e/ou aquelas mostradas nos desenhos anexos fornecem vantagens claras em relação ao estado da técnica e estão, portanto, dentro do âmbito da invenção descrita aqui.

Claims

1. Dispositivo para controle de carga (100) para controlar o movimento de uma carga suspensa (106) caracterizado por compreender:uma base (108) para fixação a ou formação de parte de uma carga (106);um elemento de suporte (110) preso de forma articulada e que se estende a partir da base (108) para receber e/ou conectar a um cabo de elevação (104); eum meio de acionamento (112) conectado ao elemento de suporte (110) e à base (108) em respectivas posições que são espaçadas da conexão articulada entre o elemento de suporte (110) e a base (108), de modo que o acionamento, em uso, do meio de acionamento (112) faz com que a base (108) gire em relação ao elemento de suporte (110) em que a conexão articulada permite ao elemento de suporte (110) girar em torno de dois ou mais eixos em relação à base (108).

2. Dispositivo para controle de carga (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o elemento de suporte (110) compreender uma coluna conectada de forma articulada a uma parte central da base (108) em ou adjacente a uma primeira extremidade da mesma, o meio de acionamento (112) estando conectado à coluna em ou adjacente a uma segunda extremidade da mesma e conectado a uma porção externa da base (108).

3. Dispositivo para controle de carga (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a coluna compreender um meio de conexão em ou adjacente à segunda extremidade para conexão ao cabo de elevação (104), ou em que a coluna é configurada para receber, em uso, uma parte de um cabo de elevação (104) que está conectado à base (108) ou à carga (106).

4. Dispositivo para controle de carga (100), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o meio de acionamento (112) compreender dois ou mais acionadores (112a, 112b), cada um conectado à coluna em ou adjacente àsegunda extremidade e a diferentes porções externas da base (108), de modo que o acionamento, em uso, de cada acionador faz com que a base gire em uma direção diferente e/ou em torno de um eixo diferente em relação à coluna.

5. Dispositivo para controle de carga (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o meio de acionamento (112) compreender dois acionadores (112a, 112b) que se estendem ortogonalmente um em relação ao outro a partir do elemento de suporte (110).

6. Dispositivo para controle de carga (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a conexão articulada entre a base (108) e o elemento de suporte (110) compreender uma junta universal ou uma unidade de cardan (114).

7. Dispositivo para controle de carga (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por ainda compreender um meio de controle operável para controlar o acionamento do meio de acionamento em resposta ao movimento da carga suspensa.

8. Dispositivo para controle de carga (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por ainda compreender um meio de detecção operativamente conectado ao meio de controle, em que o meio de detecção é configurado para detectar o movimento relativo entre a base e um dispositivo de elevação ou plataforma de desembarque e transmitir os dados de movimento ao meio de controle.

9. Dispositivo para controle de carga (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por a base (108) compreender uma placa com uma porção central à qual o elemento de suporte é conectado de forma articulada e uma porção externa à qual o meio de acionamento é conectado.

10. Dispositivo para controle de carga (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por o meio de acionamento ser conectado de forma articulada a cada um dos elementos de suporte e à base e/ou em que o meio de acionamento (112) compreende um acionador hidráulico ou pneumático ou eletromecânico e/ouem que o elemento de suporte (110) compreende um meio de conexão que inclui um ou mais orifícios de elevação para receber um elemento de elevação conectado a um cabo de elevação (104) e/ouem que a base compreende um ou mais elementos de fixação para fixar a base (108) à carga (106) e/ouem que o dispositivo para controle de carga ainda compreende uma bússola para determinar a orientação do dispositivo em relação a uma plataforma de desembarque.

11. Método para controlar o movimento de uma carga usando o dispositivo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10 caracterizado por compreender aplicar, através do meio de acionamento (112), uma força de articulação entre o elemento de suporte (110) e a base (108) para se opor a um movimento da carga suspensa, em que a conexão de articulação permite que o elemento de suporte (110) gire em torno de dois ou mais eixos em relação à base (108).