FI81324B - Vinschtrumma. - Google Patents

Description

1 81324

Vinssirumpu. - vinschtrumma.

Esillä olevan keksinnön kohteena ovat patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiset vinssirummut ja erityisesti, mutta eivät yksinomaan vinssirummut käytettäviksi vedenalaisen kaapelin vetämiseksi tai laskemiseksi.

Vinssirumpua voidaan käyttää yksinään tai yhdistelmänä muiden komponenttien kanssa siten, että se kelaa kokonaan tai osittain vetokuormituksen, joka voi olla läsnä pitkittäisessä elementissä, kuten ketjussa tai kaapelissa elementtiä kelattaessa tai laskettaessa. Käytössä elementti kulkee rummun ympäri ja elementin ja vinssirummun pinnan välinen liukuma tai luisto estetään järjestämällä rummun ympärille ennaltamäärätty minimimäärä elementin kierroksia; määrä valitaan siten, että elementin ja vinssirummun pinnan välillä oleva kokonaiskitka on riittävä tällaisen luiston estämiseksi.

Tavallisesti vinssirumpua käytetään käyttövoiman aikaansaamiseksi elementtiä käsiteltäessä, mutta se ei toimi elementin säilytyspaikkana. Rummun ympärillä oleva elementin kierrosmäärä voidaan tällöin pitää ennaltavalittuna minimimääränä. Kierrokset vedetään vierekkäin rummulle yhtenä kerroksena kierteen muodostamiseksi. Elementin nostamiseksi tai laskemiseksi rumpua pyöritetään siten, että elementti tulee syötetyksi rummulle kierteen toisesta päästä ja rummulta pois kierteen toisesta päästä.

Kukin rummulle syötetty elementin uusi kierre pitää ohjata siten, että se asettuu edellisen kierteen viereen, jotta saadaan säilytetyksi yksikerroksinen kierrerakenne. Tästä on seurauksena se, että pyöritettäessä rumpua yhteen suuntaan kierrosten muodostama spiraali etenee aksiaalisesti rumpua pitkin. Vaikka rumpu olisi kuinka pitkä tahansa on tosiasia se, että se kierrosmäärä on aina rajoitettu, jonka rumpu kykenee suoritta 2 81324 maan ennen kuin spiraali saavuttaa sen toisen pään. Eräs tunnettu ratkaisu tähän rajoitukseen on järjestää mukaan siirto-teriä, jotka saattavat spiraalin kierrokset liukumaan takaisin rumpua pitkin. Kussakin siirtoterässä on ohjauspinta, johon elementti koskettaa liukuvasti pian sen jälkeen kun se on syötetty rummulle. Terä on sijoitettu elementin rummun ympärille tekemän ensimmäisen kierroksen viereen ja se työntää jatkuvasti tätä kierrosta toiselle puolelle rumpua pitkin. Tästä syystä kukin spiraalin seuraava kierros ja tästä syystä koko spiraali liikkuu jatkuvasti rumpua pitkin.

Siirtoterien käyttöön saattaa kuitenkin liittyä haittapuolia. Tässä saattaa muodostua huomattavia voimia. Esimerkiksi vedenalainen viestintäkaapeli voi olla laskun tai noston aikana 45 tonnin vetokuormituksen alaisena. On arvioitu, että tässä tapauksessa siirtoterän aiheuttama voima voi olla 30 tonnia. Tästä syystä siirtoterän pitää olla kaapelirummun tehokas tai voimakas lisälaite, joka pitää asentaa paikalleen ja huoltaa. Mikäli kaapelirummun pyörimissuunta on käännettävissä, kuten yleensä on asianlaita, siirtoterä pitää järjestää rummun molempiin päihin.

Elementti voi vaurioitua tullessaan liukukosketukseen siirtoterän ja rummun pinnan kanssa tai sitä saattavat vahingoittaa yhteen pakotettujen vierekkäisten kierrosten leveyden epäyhtenäisyydet. Mikäli törmätään olennaisesti paksumpaan osaan elementtiä, jollaisen muodostaa esimerkiksi viestintäkaapelin vahvis-tinkotelo, siirtoterä pitää väliaikaisesti asettaa uudelleen ja tämä kuluttaa aikaa ja työtä.

Lisäksi haittapuolia ovat se, että siirtoterä vääjäämättä jarruttaa rummun pyörimistä ja terän käyttämä voima, joka on esimerkiksi ylläviitattu 30 tonnia, siirtyy väistämättä terästä sen kiinnikkeisiin. Kun kyseessä on kaapelilaivaan asennettu 3 81324 vinssirumpu, tämä merkitsee sitä, että voima siirtyy laivan rakenteeseen.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan vinssirumpu, joka kykenee toimimaan siirtoteriä käyttämättä. US-patentti-julkaisusta 2428703 tunnetaan tekstiiliteollisuudessa käytettävien lankojen kelaamiseen tarkoitettu rumpu, jonka pinta on muodostettu useista sekmenteistä sovitettuina liikkumaan aksiaalisesti edestakaisin rummun suhteen. Tässä rummussa aksiaalisesti liikkuvat sekmentit siirretään säteittäisesti sisäänpäin irti langasta ennenkuin niitä siirretään vastakkaiseen suuntaan lankaan nähden. Tätä tunnettua rumpua ei ole kuitenkaan suunniteltu vankkojen, massiivisten kaapelien käsittelemiseen suurten kuormien alaisena ja hitailla nopeuksilla.

Keksinnön avulla saadaan aikaan patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen vinssirumpu, jolle on tunnusomaista se että vint-turipinta on sovitettu olemaan kosketuksissa kaapelin kanssa koko kehällään kaapelia laskettaessa ja nostettaessa.

Keksinnön mukaisilla vinssirummuilla on se etu, että ainoa vins-sirumpua käytettäessä mahdollisesti tarvittava käyttövoima on se voima, joka syötetään vinssirummun käyttöakseliin.

Edelleen etuna on se, että tällaiset vinssirummut ovat suhteellisen yksinkertaisia valmistaa ja huoltaa.

Seuraavaksi selvitetään keksinnön mukaisen kaapelivinssiruiranun erästä suoritusmuotoa viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 esittää vinssirumpua ylhäältäpäin.

Kuvio 2 on poikkileikkaus pitkin kuvion 1 viivaa A-A nuolten osoittamaan suuntaan.

Kuvio 3 on osittainen poikkileikkaus pitkin kuvion 2 viivaa B-B nuolten osoittamaan suuntaan.

4 81324

Kuvio 4 esittää vinssirummussa käytettävän nokkakehän kaarevaa ulkopintaa, joka on esitetty avattuna tasomaiseen suorakulmioon, ja

Kuvio 5 esittää käytössä olevaa vinssirumpua edestäpäin.

Kuvion 1 mukaisesti vinssirumpuun 1 kuuluu käyttöakseliin 4 kiinnitetty pyöritettävä sylinteri 2 ja sama-akselisesti sylinterin 2 päähän kiinnitetty pyörimätön nokkakehä 3. Sylinterin 2 vintturipinta muodostuu useista sisäpuoliseen runkoon 5 kiinnitetyistä aksiaalisista varsista tai puikoista 6.

Järjestely on sellainen, että sylinterin 2 pyöriessä nokkakehän 3 suhteen mainittu nokkakehä 3 ajaa varsia 6 edestakaisin aksi-aalisuuntaan rumpua 1 pitkin.

Kuvioiden 2 ja 3 mukaisesti kukin varsi 6 on kiinnitetty sisä-runkoon 5 pulteilla 12 akeiaalisesti liukuvasti kahden laakeri-osan 8 välille. Rakenne on yksityiskohtaisemmin kuvattu jäljempänä.

Sisärunkoon 5 kuuluu ontto sylinteri, jonka seinämän läpi ulottuu säännöllinen sarja rakoja 7. Raot 7 on järjestetty neljään-kymmeneen kolmen raon riviin, jolloin kukin rivi ulottuu yhdensuuntaisesti sylinterin akselin kanssa.

Sisärunkoon 5 on rakojen 7 muodostamien rivien väliin kiinnitetty laakeriosat 8. Kukin laakeriosa 8 käsittää materiaali-liuskan, joka ulottuu sisärungon 5 pituudelta. Kunkin laakerio-san 8 poikkileikkaus on kuviossa 3 esitetyllä tavalla olennaisesti suorakulmion muotoinen, jolloin kaksi vierekkäistä kulmaa on viistetty. Viistetyt kulmat 10 suuntautuvat ulospäin rungosta 5 ja laakeriosat 8 on kiinnitetty runkoon 5 piiloruuveilla 9.

5 81324

Varsien 6 pituus on myös yhtäsuuri kuin sisärungon 5. Kunkin varren 6 poikkileikkaus on olennaisesti matalan kolmion muotoinen, jonka kanta on lievästi kupera. Edelleen kolmion kummassakin kyljessä on ontto ura 11, jonka muoto vastaa laakeriosien 8 viistettyjä kulmia 10. Kuhunkin uraan 11 on upotettu laakerimateriaalia. Rakenteeseen kuuluu neljäkymmentä vartta 6 ja kukin varsi 6 on kiinnitetty sisärunkoon 5 rakojen 7 muodostaman rivin yläpuolelle ja yhdensuuntaisesti sen kanssa. Varret 6 on mitoitettu siten, että kukin niistä saadaan sovitetuksi laakeriosien 8 parin väliin, jolloin laakeriosien 8 viistetyt kulmat 10 työntyvät mataliin uriin 11 ollen siten kosketuksessa laakerimateriaaliin. Uloimpien varsien 6 kuperien pintojen 26 kaare-vuusakselit sattuvat yhteen rungon 5 akselin kanssa.

Kutakin vartta 6 pitää paikallaan kaksi pulttia 12. Kukin pultti 12 ulottuu kyseisen varren 6 ja sen alla olevan vastaavan raon 7 läpi. Laakerimateriaalista valmistetut aluslaatat 13 vastaanottavat kunkin pultin 12 varren kyseisen raon 7 toisella puolen ja mukaan on järjestetty mutterit 14, jotka yhdessä aluslaattojen 13 kanssa estävät pulttien 12 irtoamisen raoista 7. Pulttien 12 kannat on piilotettu varsien 6 kuperien pintojen 26 alle.

On huomattava, että yksi rako 7a kussakin rakojen 7 muodostamassa rivissä on ilman pulttia 12. Tämä rako 7a on sylinterin 2 päähän kiinnitetyn nokkakehän 3 yläpuolella. Näiden rakojen 7a tarkoitus selvitetään jäljempänä.

Vinssirumpu 1 ja nokkakehä 3 on sovitettu toistensa suhteen seuraavasti.

Sisärunko 5 on kiinteästi asennettu käyttöakseliin 4 sarjalla pinnoja tai puikkoja 15 ja käyttöakseli 4 on kytketty vinssi-moottoriin (ei esitetty). Rungon 5 toisen pään sisäpuolelle 6 81324 sama-akselisesti käyttöakselin 4 ja rungon 5 väliin on asennettu nokkakehä 3. Nokkakehässä 3 on sylinterimäinen ulkopinta ja se pääsee vapaasti pyörimään akselin 4 ja rungon 5 suhteen. Se on asennettu paikalleen rullien 16 avulla, jotka puolestaan on asennettu runkoa 5 tukeviin pinnoihin 15. Rullat 16 asettuvat nokkakehän 3 sisäpinnassa olevaan rengasuraan 17. Kehän 3 ulkopintaan on muodostettu jatkuva ohjausnokkaura 18.

Kuvion 4 mukaisesti ohjausnokkauran 18 kehitetty profiili on jaettu poikittaisosaan 19 ja paluuosaan 20. Poikittaisosa 19 on suora ja kattaa 95% kehän 3 ulkopinnan kehäpituudesta. Paluuosa 20 on jatkuvan kiihdytyskäyrän muotoinen ja ulottuu loput 5% mainitun pinnan kehäpituudesta.

Tarkasteltaessa jälleen kuviota 2 voidaan todeta, että kukin varsi 6 on varustettu nokkaseuraimella 21. Nokkaseuraimet 21 on sijoitettu kunkin varren 6 sen pään läheisyyteen, joka on nokkakehän 3 päällä. Kukin nokkaseurain 21 työntyy sisärungossa 5 olevan naapurirakonsa 7a läpi ja asettuu ohjausuraan 18. Voidaan todeta, että kyseinen naapurirako 7a on kunkin rivin se rako 7a, jossa ei ole pulttia 12.

Vinssirummun 1 käyttöakselia 4 tukee kiinnitysalusta 22. Kiinnitysalusta 22 on varustettu kiinteällä ulokkeella 23, joka työntyy nokkakehässä 3 olevaan uraan estäen siten sen pyörimisen kiinnitysalustan 22 tai vinssirummun 1 suhteen.

Kuvion 5 mukaisesti kiinnitysalusta 22 antaa myös tuen ohjaimille 24, jotka ohjaavat aina sitä pitkittäiselementtiä, joka kelataan vinssirummulle 1 tai siltä pois. Tällaiseen käyttöön sopivat ohjaimet 24 ovat tunnettuja eikä niitä tästä syystä ole tässä kuvattu.

Kuvioiden 2 ja 5 mukaisesti käytössä vedetään neljä kierrosta elementtiä, kuten kaapelia 25 vinssirummun ympäri, jolloin oh- 1 81324 jaimet 24 ohjaavat kaapelin 25 rummulle ja siltä pois. Nämä kaksi ohjainta 24 on sijoitettu siten, että ohjainten 24 välissä olevalla lyhyellä rumpuosalla on vain kolme kierrosta kaapelia 25. Nokkakehä 3 on sijoitettu siten, että ohjausuran 18 paluuosa sijaitsee ohjainten 24 välisen raon alla.

Sisärunkoa pyöritetään vakionopeudella käyttöakselin 4 avulla. Koska kiinnitysrungossa 22 oleva uloke 23 estää nokkakehän 3 pyörimisen sisärungon 5 mukana, kussakin varressa 6 oleva nok-kaseurain 21 seuraa nokkakehässä 3 olevaa uraa 18. Kukin varsi 6 pääsee liikkumaan ainoastaan aksiaalisesti sisärunkoa 5 pitkin ja rungon 5 ja nokkakehän 3 keskinäisen kääntymisen seuraus on se, että kukin varsi 6 liikkuu nokkaseuraimensa 21 käyttämänä edestakaisin pitkin vastaavaa laakeriosien 8 muodostamaa paria aksiaaliseen suuntaan runkoon 5 nähden. Tämän edestakaisen liikkeen amplituudin määrää selvästi uran 18 muoto ja edestakaisen liikkeen nopeuden määrää sekä uran 18 muoto että sisärungon 5 pyörimisnopeus nokkakehän 3 suhteen.

Voidaan laskea, että jos uran 18 poikittaisosa 19 ja paluuosa 20 ovat kuviossa 4 esitetyn kaltaiset, tällöin sisärungon 5 pyöriessä siirtyy aina vähintäin kolmekymmentäseitsemän vartta toiseen suuntaan samalla nopeudella runkoa 5 pitkin ja korkeintaan kolme vartta 6 palaa vastakkaiseen suuntaan runkoa 5 pitkin. Johtuen uran 18 paluuosan 20 valitusta muodosta on paluu-nopeus sellainen, että varsien 6 kiihtyvyys aksiaalisuuntaan rumpua pitkin paluun aikana pysyy vakiona.

Yllä kuvatusta rakenteesta seuraa käytössä se, että rummulla olevat kaapelin 25 kierrokset siirtyvät rumpua pitkin aksiaalisuuntaan varsien 6 kuljettamana rummun pyöriessä. Kaapelin 25 kierrokset siirtyvät siihen suuntaan, johon varret 6 siirtyvät seuraten samalla uran 18 poikittaisoaaa 19, koska suuri enemmistö varsista 6 siirtyy tähän suuntaan, kuten yllä mainittiin.

8 81 324

On edullista, että uran 18 paluuosa 20 sijaitsee ohjainten 24 välisen raon alapuolella olevalla lyhyellä rumpuosalla, jossa on ainoastaan kolme kierrosta kaapelia 25. Tämä vähentää edelleen uran 18 paluuosaa 20 seuraavien korkeintaan kolmen varren 6 mahdollista vaikutusta.

Mikäli rummun pyörimissuunta pitää muuttaa, ei laitetta välttämättä tarvitse säätää. Varret 6 seuraavat uraa 18 vastakkaiseen suuntaan ja siirtävät kaapelin 25 kierrokset toiseen aksiaaliseen suuntaan rumpua pitkin.

Varsien 6 edestakaisen liikkeen amplituudi voidaan valita siten, että rummulla olevien kaapelin 25 kierrosten välinen etäisyys on riittävän suuri, jotta siihen hyvin sopii kelauksessa todennäköisesti tavattava maksimipaksuinen kaapeli 25. Tällä tavoin voidaan ottaa huomioon kaapelin 25 paksuuden vaihtelut, jotka johtuvat vedenalaisen viestintäkaapelin vahvistinkote-loista, jolloin niitä varten ei tarvitse suorittaa mitään säätöä sen jälkeen kun vintturin käyttö on alkanut. Edestakaisen liikkeen amplituudin muuttamiseksi voidaan mukaan järjestää sarja erilaisia nokkakehiä 3, joissa kussakin on nousukierteeltään erilainen ura 18.

Mikäli ylläkuvattua vinssirumpua 1 käytetään vedenalaisten optisten kuitukaapelien laskemiseksi tai nostamiseksi, rakenne voi olla sellainen, että varsien 6 kaarevat uloimmat pinnat muodostavat sylinteripinnan, jonka halkaisija on 3m tai enemmän. Tämä on edullista tunnettujen vedenalaisten optisten kuitukaapelien kohdalla, koska kaapelit vaurioituvat helposti mikäli niitä taivutetaan suurehkossa määrin mistään kohdasta. Tässä tapauksessa myös ohjaimet 24 pitää luonnollisesti suunnitella siten, että ne estävät kaapelin taipumisen. Muunlaisten elementtien tai kaapelien kohdalla ei kenties kuitenkaan ole välttämätöntä muodostaa varsien 6 uloimpia pintoja kaareviksi, 9 81324 vaikkakin se yleensä on edullista elementin vaurioitumisen välttämiseksi.

Kuvattuun rakenteeseen ja järjestelyyn voidaan tehdä monia muutoksia irtautumatta keksinnön suojapiiristä. Kaikkien varsien 6 ei esimerkiksi ole välttämätöntä liikkua edestakaisin. Riittää kun suurempi määrä varsia siirtyy samanaikaisesti toiseen aksi-aalisuuntaan runkoa 5 pitkin kuin se määrä varsia 6, jotka ovat paikallaan tai siirtyvät vastakkaiseen aksiaalisuuntaan.

On edullista, mutta ei välttämätöntä, että varret 6 seuraavat uran 18 paluuosaa 20 vakiokiihdytyksellä. Tämä järjestely on tärkeä siinä tapauksessa, että kelattava elementti on erityisen herkkä vahingoittumaan johtuen varsien 6 liukumisesta vasten elementin ulkopintaa.

Ei ole välttämätöntä järjestää mukaan neljääkymmentä edestakaisin liikkuvaa vartta 6. Rakenne voidaan tehdä toimivaksi saattamalla ainoastaan seitsemän vartta 6 siirtymään edestakaisin, mutta mitä suurempi on määrä sitä tasaisempi ja pehmeämpi on rummun vaikutus kyseiseen elementtiin ja sitä vähemmän vahinkoa aiheuttavat palautuvat varret 6. Neljäkymmentä vartta 6 on havaittu parhaaksi määräksi, joka tasapainottaa useampien varsien 6 kustannukset vinssirummun 1 tehokkuuteen nähden käytettäessä rumpuja vedenalaisten optisten kuitukaapeleiden kelaamiseen.

Edelleen on selvää, että kutakin vartta 6 paikallaan pitävien pulttien 12 määrää voidaan muuttaa useammaksi tai vähemmäksi kuin kaksi.

Claims (3)

10 81 324

1. Vinssirumpu, erityisesti vedenalaisen kaapelin laskemiseksi ja nostamiseksi, jonka rummun (1) vintturipinta on muodostettu useista segmenteistä (6), jotka on sovitettu liikkumaan aksiaa-lisesti edestakaisin rummun (1) suhteen siten, että suurempi osa pintaa siirtyy käytössä toiseen suuntaan ja pienempi osa pintaa siirtyy vastakkaiseen suuntaan, vinssirummun (1) ollessa varustettu nokkaohjauselimillä, jotka on sovitettu yhteistoimintaan mainittujen segmenttien (6) kanssa mainitun edestakaisen liikkeen muodostamiseksi, joihin ohjausnokkaelimiin kuuluu kehä (3), joka on asennettu sama-akselisesti rumpuun (1) ja jonka ulkopinnassa on jatkuva ohjausura (18), joka ohjausura (18) on jaettu poikittaisosaan (19) ja paluuosaan (20), jolloin uran poikittaisosa (19) muodostaa ainakin 240* kulman kehän (3) keskustassa, ja kukin segmentti (6) on varustettu nokkaseurai-mella (21), joka asettuu liukuvasti mainittuun ohjausuraan (18), jolloin kehä (3) ja vinssirummun (1) vintturipinta on järjestetty pyörimään käytössä toistensa suhteen, tunnettu siitä, että vintturipinta on sovitettu olemaan kosketuksissa kaapelin (25) kanssa koko kehällään (2) kaapelia laskettaessa ja nostettaessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vinssirumpu, tunnettu siitä, että poikittaisosa (19) muodostaa ainakin 342° kulman kehän (3) keskustassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vinssirumpu, tunnettu siitä, että uran (18) paluuosa (20) on sovitettu antamaan vakiokiihtyvyyden segmenteille (6), joiden nok-kaseuraimet (21) sijaitsevat uran (18) paluuosassa (20) kehän (3) ja vinssirummun (1) vintturipinnan välisen jatkuvan keskinäisen pyörimisen aikana. n 81324 Patentkray