NL2004316C2 - Lier met hydraulische koppeling. - Google Patents

Description

Lier met hydraulische koppeling.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een vaartuig omvattende een lier met een frame, een in dat frame aangebrachte liertrommel met as, een aandrijving voor 5 die as, omvattende een aandrijfmotor en een tussen die aandrijfinotor en die kabeltrommelas aangebrachte koppeling.

Een dergelijke constructie is bekend uit de Australische octrooipublicatie 434584. Daarin wordt een tussen een lier en een hydraulische aandrijfmotor aangebrachte ffictiekoppeling beschreven.

10 In het bijzonder in de scheepvaart worden lieren toegepast voor het slepen en sturen van allerlei soorten vaartuigen, platforms en dergelijke. Met name indien de afstand tussen een sleepboot en een te sturen/slepen vaartuig verhoudingsgewijs klein is, dat wil zeggen de sleep- of lierkabel verhoudingsgewijs steil loopt en zo een aanzienlijke verticale component heeft, ontstaan negatieve effecten door het deinen van 15 het water waarin de betreffende vaartuigen zich bevinden.

Onder sleepkabel of lierkabel wordt in het onderstaande elke verbinding tussen bijvoorbeeld een sleepboot en een vaartuig bedoeld en deze kan omvatten banden, kettingen en dergelijke.

Omdat er een trend is met steeds grotere vaartuigen vrachten over de wereld te 20 verplaatsen worden deze steeds grotere vaartuigen steeds meer buitengaats geladen en gelost en worden onder steeds zwaardere omstandigheden zoals de hoogte van golven, naar een aanlegplaats gedirigeerd.

Omdat dergelijke golven hoogten van een tot vele meters kunnen hebben is het noodzakelijk te deinbeweging te compenseren. Dit geldt vooral indien een 25 sleepvaartuig nauwkeurig gepositioneerd moet worden waarbij het voortdurend strak staan van de sleepkabel van belang is, zonder dat de kabel breekt.

Uit US 4 062 187 is een hydraulische koppeling bekend in een verrijdbare kraan aangebracht tussen de hefmotor en de kabeltrommel. Teneinde overbelasting bij het heffen te voorkomen is een ontlastklep aanwezig die de maximum oliedruk in de 30 hydraulische koppeling begrenst.

Uit de Japanse publicatie 2009 269683 is het gebruik van een hydraulische motor voorzien van een ontlastklep bij een kabellier bekend. In de publicatie "True torque Fluid Couplings, Selection Guide 521-110; Falk Corporation wordt een aantal hydraulische koppelingen beschreven.

2

Het is het doel van de onderhavige uitvinding in een lier te voorzien waarmee het zonder bijzondere ingrepen mogelijk is voortdurend een strakgespannen verbinding tussen een te slepen vaartuig en het slepende vaartuig te garanderen terwijl anderzijds overbelasting van de lierconstructie voorkomen moet worden. Een dergelijke 5 overbelasting kan de aandrijvende liermotor volledig vernietigen.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven vaartuig verwezenlijkt doordat die koppeling een hydraulische koppeling is, met op het aangedreven deel en aan te drijven deel aangebrachte van schoepen voorziene rotoren aangebracht in een aan het dek van dat vaartuig bevestigd rotorhuis waarbij de aangedreven rotor door de aanwezigheid 10 van een hydraulisch fluïdum zonder contact met de aandrijvende rotor door die aandrijvende rotor verplaatst, en waarbij een belasting metende sensor aanwezig is, die de op de kabeltrommel door een kabel uitgeoefende kracht bepaalt en met een sturing verbonden is, waarbij bij overbelasting gemeten door die sensor door die sturing een daarmee verbonden regeling ingeschakeld wordt voor het verminderen van de 15 momentoverdracht tussen die rotoren.

Een dergelijke sensor kan op enigerlei wijze aangebracht zijn. Zo is het mogelijk deze aan te brengen tussen het frame van de lier en de daar onder liggende bevestiging zoals een scheepsdek. Bovendien is het mogelijk deze in het lagerbok van de as van de lier trommel te verwerken. Een verdere mogelijkheid is de momentbelasting te meten 20 die op een van de assen van de lier uitgeoefend wordt.

Volgens de onderhavige uitvinding is de toegepaste koppeling een hydraulische koppeling. Door met een sensor de kracht op een lierkabel te bepalen, bijvoorbeeld door het meten van het moment dat op de as van de liertrommel uitgeoefend wordt, kan met behulp van een door de sensor aangestuurde sturing een regelsignaal voor het 25 door de koppeling over te brengen vermogen/moment verwezenlijkt worden. In de meest eenvoudige uitvoering kan dit een aan-uitsignaal zijn, dat wil zeggen op het moment dat de lierkabel overbelast wordt kan de aandrijfkracht afkomstig van de aandrijfmotor naar de liertrommel direct onderbroken worden.

Dit kan bijvoorbeeld verwezenlijkt worden door het hydraulische fluïdum tussen 30 de rotoren van de hydraulische koppeling weg te nemen. Een andere mogelijkheid is het voorzien in een tussen de rotoren aangebrachte verstelbare leischoep. Door het verstellen van de bladen daarvan kan de krachtoverdracht tussen de rotoren geregeld 3 worden. Bovendien kunnen verder als zodanig bekende delen in de hydraulische koppeling aanwezig zijn.

Door de hydraulische koppeling als koppelomvormer uit te voeren is het mogelijk deze kracht- respectievelijk momentvermindering geleidelijker op te bouwen (af te 5 bouwen).

Met de onderhavige uitvinding is het bij het slepen/sturen/vasthouden van een vaartuig mogelijk bij juiste instelling dat de aandrijfmotor van de lier voortdurend met een constant toerental draait. Door het regelen van de kracht overgedragen via de hydraulische koppeling kan daardoor voortdurend een constante kracht in de lierkabel 10 gehandhaafd worden. Dit terwijl tijdens het bedrijf de afstand tussen het slepende vaartuig en het te slepen vaartuig wisselt door deining van de zee. Dit kan in de meest extreme situatie betekenen dat de rotoren in tegengestelde zin draaien. Dat wil zeggen tijdens het verlenen van assistentie aan een te slepen vaartuig is het niet of nauwelijks noodzakelijk voor de bemanning om zich met de spanning van de lierkabel bezig te 15 houden omdat voortdurend een in hoofdzaak gelijkblijvende spanning gegarandeerd is.

Bovendien kan met deze constructie voorkomen worden dat de aandrijfmotor overbelast raakt. Een dergelijke aandrijfmotor kan elke soort motor omvatten zoals een inwendige verbrandingsmotor, elektrische motor of hydraulische motor.

Door het passend uitvoeren van de regeling kan door bijvoorbeeld een kapitein 20 van een van de vaartuigen die de lier volgens de onderhavige uitvinding bedient een "set point" ingesteld worden, dat wil zeggen een streefwaarde van bijvoorbeeld de belasting op de sleepkabel. Met behulp van de regelaar kan de hierboven beschreven hydrodynamische koppeling zodanig beïnvloed worden dat deze waarde tijdens bedrijf voortdurend zoveel mogelijk benaderd wordt door bijvoorbeeld het toevoeren/afvoeren 25 van hydraulisch fluïdum en/of het instellen van de leischoepen op de hierboven beschreven wijze. Daardoor kan een voortdurend strak gespannen sleepkabel gewaarborgd worden die in staat is wezenlijke belastingen op te nemen terwijl tevens automatisch deinbewegingen en dergelijke opgenomen worden.

De onderhavige uitvinding kan eveneens gebruikt worden voor het gebruik in 30 lieren waarbij grote belastingen zonder contragewicht over aanzienlijke afstand verplaatst moeten worden en door de remmende werking die vereist is overbelasting van het systeem te vrezen valt. Met behulp van een hierboven beschreven hydraulische koppeling kan remming verkregen worden waarbij het mogelijk is de rotoren in 4 tegengestelde zin te laten draaien. Vanzelfsprekend dient het hydraulische fluïdum bij langdurig opnemen van grote hoeveelheden warmte gekoeld te worden. Andere voorbeelden zijn het laten vieren van een verhoudingsgewijs zwaar anker over grote diepte.

5 Bovendien heeft de uitvinding betrekking op een vaartuig of platform, welke met elkaar verbonden zijn met een kabel en een hierboven beschreven lier. Tevens heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het slepen van een dergelijk verder vaartuig door een sleepboot zoals hierboven beschreven.

De onderhavige uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de 10 tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld verduidelijkt worden. Daarbij tonen:

Fig. 1 schematisch een sleepboot en verder vaartuig verbonden via een sleepkabel;

Fig. 2 in detail de in fig. 1 getoonde lier;

Fig. 3 in detail een eerste uitvoeringsvorm van de daar in de lier gebruikte 15 hydraulische koppeling;

Fig. 4 in detail een tweede uitvoeringsvorm van de hydraulische koppeling; en

Fig. 5a, b in vooraanzicht een rotor met verstelbare bladen in verschillende posities.

In fig. 1 is met 1 een te slepen vaartuig aangegeven. Dit dient gesleept en 20 gestuurd te worden door een aantal sleepboten waarvan er een met 2 aangegeven is. Deze sleepboot is op het dek voorzien van een lier 4 volgens de uitvinding voorzien van een lierkabel 3 die verbonden is met het vaartuig 1. De lierkabel dient onder alle omstandigheden strak te staan om nauwkeurig positioneren van het vaartuig 1 mogelijk te maken en ongewenste verplaatsingen te voorkomen en om trekkracht te kunnen 25 uitoefenen zonder dat de draad breekt of slap valt. Anderzijds staat aanzienlijke deining in het betreffende water 5 waardoor de verticale afstand tussen de sleepboot 2 en het te slepen vaartuig 1 voortdurend varieert. Dit probleem werd in de stand der techniek overwonnen door een deel van de sleepkabel elastisch uit te voeren of parallel aan het deel van de sleepkabel een verend deel aan te brengen dat deinbewegingen en 30 dergelijke compenseert.

Dit probleem wordt volgens de uitvinding opgelost met behulp van een lier 4 volgens de uitvinding waarvan details uit de overige figuren blijken.

5

In fig. 2 is de lier 4 afgebeeld omvattende een kabeltrommel of liertrommel 6 waarop de kabel 3 gewikkeld is. De liertrommel is met de as 8 daarvan opgenomen in een frame 7. Dit frame 7 is met hier niet in detail getoonde bevestigingen aan het scheepsdek aangebracht en in de verbinding met het scheepsdek bevindt zich een 5 krachtsensor 9 zoals een loadcell.

De liertrommel is aan de andere zijde via as 8 gekoppeld met een groot tandwiel 11 dat in kammende aangrijping staat met het ronsel 12. Ronsel 12 is verbonden met de uitgaande as 18 van een hydrodynamische koppeling 16. De ingaande as daarvan is met 19 aangegeven en deze is gekoppeld met een aandrijfmotor 14 in dit geval uitgevoerd 10 als hydraulische motor met aanvoer- en retourleidingen 13 en 15.

De sensor 9 is verbonden met een sturing 10 die via een regelleiding 28 de werkzaamheid van de hydraulische koppeling 16 kan beïnvloeden. Dit is op verschillende wijzen mogelijk.

In fig. 3 is een eerste mogelijkheid getoond. De hydrodynamische koppeling 16 is 15 opgenomen in een koppelingshuis 17. Daarin bevindt zich hydraulisch fluïdum 40. Binnen het koppelingshuis 17 is een rotorhuis 22 aangebracht waarbinnen de aandrijvende rotor 20 verbonden met as 19 aanwezig is en de aangedreven rotor 21 verbonden met as 18. Aan het rotorhuis 22 kan hydraulisch fluïdum toegevoerd worden via een pomp 24 met inlaat 25 en uitlaatleiding 26 die uitkomt bij inlaat 27 van 20 rotorhuis 22. Een elektrisch bedienbare klep 23 is aanwezig waarmee fluïdum uit het rotorhuis 22 in het koppelingshuis 17 gelaten kan worden.

De hierboven beschreven constructie werkt als volgt. Indien bij de situatie volgens fig. 1 de sleepboot 2 vanuit de getoonde positie naar een golfdal beweegt wordt de belasting op lierkabel 3 zodanig groot dat sensor 9 dit registreert en aan de sturing 25 10 een signaal geeft. Vervolgens wordt via leiding 28 klep 23 open gestuurd waardoor hydraulisch fluïdum uit het rotorhuis 22 geplaatst wordt en de krachtoverdracht tussen de aandrijvende rotor 20 en aangedreven rotor 21 vermindert.

Zodra de kracht op kabel 3 vermindert wordt dit waargenomen door sensor 9 en zal de sturing gestuurd worden in de zin van het aandrijven van pomp 24 waardoor via 30 inlaat 27 rotorhuis 22 weer gevuld wordt en krachtoverdracht tussen de rotoren 21 en 20 toeneemt. Op deze wijze kan de kabel bij het bewegen van het vaartuig 2 van een golftop naar een golfdal bij het gespannen blijven gevierd worden. Zodra het vaartuig 2 terugbeweegt van een dal naar een top zal opwikkelen ontstaan van de lierkabel. Bij het 6 vieren van de lierkabel 3 zullen de rotoren 20 en 21 in tegengestelde zin draaien. In principe is het mogelijk de hydraulische koppeling als koppelomvormer te laten functioneren waardoor een versterking van het moment bij het met geringe toerentallen bewegen van uitgaande as 18 verkregen wordt. Bovendien is het in principe mogelijk 5 de aandrijfmotor 14 met constant toerental te laten draaien.

In fig. 4 is in detail een variant van de constructie volgens fïg. 3 afgebeeld. De overeenkomstige delen zijn van dezelfde verwijzingscijfers voorzien. Op de ingaande as 19 is een rotorhuis 32 stationair aangebracht. In het rotorhuis bevindt zich een met de ingaande as 19 star gekoppelde rotor 31. De uitgaande as 18 is voorzien van een vast 10 daarmee verbonden rotor 30. Op het stationaire huisdeel is een aantal gemeenschappelijk bedienbare geleidingsschoepen 34 aangebracht roteerbaar om een as 36. Verdere details daarvan blijken uit figuur 5a en figuur 5b waarin eveneens de daarbij gebruikte actuator 40 getoond is die via een ring 41 de schoepen 34 kan verstellen.

15 Bij het aandrijven van as 19 wordt door rotor 31 of het pomp wiel een centrifugaalstroming naar buiten opgewekt waarmee de andere rotor 30 of het te bedienen wiel in aandrijving gebracht wordt waardoor as 18 roteert. Daardoor ontstaat een fluïdumstroming zoals aangegeven door pijl 44. Door het stellen van de schoepen 34 kan deze fluïdumstroming gestimuleerd of geblokkeerd worden. De in fig. 5a 20 getoonde positie toont de vrije stroming terwijl fig. 5b de geblokkeerde stroming toont.

Na het bovenstaande zullen bij degenen bekwaam in de stand der techniek dadelijk verdere varianten opkomen voor het regelen van de effectiviteit van de hydrodynamische koppeling 16. Bovendien moet begrepen worden dat de lier vele andere toepassingen heeft waarvan enkele voorbeelden hierboven beschreven zijn.

25

Claims (13)

1. Vaartuig omvattende een lier (4) met een frame (7), een in dat frame (7) aangebrachte liertrommel (6) met as (8), een aandrijving voor die as, omvattende 5 een aandrijfinotor (14) en een tussen die aandrijfmotor (14) en die kabeltrommelas aangebrachte koppeling (16), met het kenmerk, dat die koppeling (16) een hydraulische koppeling is, met op het aangedreven deel (18) en aan te drijven deel (19) aangebrachte van schoepen (35) voorziene rotoren (20, 21; 30, 31) aangebracht in een aan het dek van dat vaartuig bevestigd rotorhuis 10 (22) waarbij de aangedreven rotor (21,31) door de aanwezigheid van een hydraulisch fluïdum zonder contact met de aandrijvende rotor (20, 30) door die aandrijvende rotor verplaatst, en waarbij een belasting metende sensor (9) aanwezig is, die de op de kabeltrommel (6) door een kabel (3) uitgeoefende kracht bepaalt en met een sturing (10) verbonden is, waarbij bij overbelasting 15 gemeten door die sensor (9) door die sturing (10) een daarmee verbonden regeling ingeschakeld wordt voor het verminderen van de momentoverdracht tussen die rotoren (20, 21).

2. Vaartuig volgens conclusie 1, waarbij die sturing (10) zodanig uitgevoerd is, dat 20 de momentoverdracht ten minste 80% verminderd wordt.

3. Vaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die sturing zodanig uitgevoerd is, dat bij overbelasting die rotoren (20, 21) in tegengestelde zin draaien. 25

4. Vaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die regeling een te openen klep (23) in dat rotorhuis (22) omvat voor het afvoeren van hydraulisch fluïdum tussen die rotoren.

5. Vaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de koppeling omvat rotorbladen (34) die verstelbaar zijn aangebracht voor het beïnvloeden van de fluïdumstroom tussen de rotoren (30, 31), waarbij die regeling een verstelling van die bladen (34) naar een positie met minder momentoverdracht tussen die rotoren omvat.

6. Vaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die aandrijfmotor (14) een hydromotor is.

7. Vaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die hydraulische 5 koppeling een koppelomvormer is.

8. Samenstel omvattende een vaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, en een met de lier (4) verbonden onafhankelijk van dat vaartuig te bewegen last (1) waarbij die belasting metende sensor (9) zodanig is uitgevoerd, dat de door 10 deining veroorzaakte belastingspieken in de verbinding tussen die last (1) en die liertrommel (6) gecompenseerd worden door het verlengen resp. verkorten van die verbinding.

9. Samenstel volgens conclusie 8, waarbij die last een anker omvat. 15

10. Samenstel volgens conclusie 8 of 9 waarbij die last een verder vaartuig (1) omvat.

11. Werkwijze voor het verplaatsen van een last (1) door een sleepboot (2) omvattende het voorzien in een vaartuig (2) volgens een van de conclusies (1-7), 20 het met een verbinding (3) verbinden van dat vaartuig en die last, het voortdurend bedrijven van die aandrijfmotor (14) en het via die sensor (9) compenseren van de deinbeweging tussen dat vaartuig en die last door het vergroten resp. verkleinen van de slip tussen die rotoren (20, 21; 30, 31) bij het in hoofdzaak gelijkblijvend houden van de kracht in die verbinding. 25

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij die regeling zodanig is dat bij te hoge belasting op die kabel (3) die rotoren (20, 21; 30, 31) in tegengestelde zin draaien.

13. Werkwijze volgens een van de conclusies 11 of 12, waarbij op die lierkabel (3) voortdurend een in hoofdzaak constante kracht wordt uitgeoefend.