NO169554B - Traadtau - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et trådtau av det slaget som er angitt i innledningen til patentkrav 1.

I et trådtau forløper kordelene skrulinje-formet, dvs. skrått til trådtauets lengderetning. Angripes trådtauet av ei strekk-kraft, så virker denne i lengderetningen. Den forsøker å trekke kordelene i lengderetningen, altså sno dem opp. På denne måten oppstår det i et kordellag et dreiemoment

m=kp d

(m=dreiemoment, k=konstant faktor, p=lengdekrefter som virker i kordellaget, d=diameteren på kordellaget).

Faktoren k omfatter en omformingsfaktor mellom aksialkraft og tangentialkraft, som er avhengig av skråstillingen på kordelen. Jo mer skrå kordelene står, det vil si jo mindre slaglengden er i forhold til diameteren d, dessto større er denne omformingen og dermed faktoren k og dreiemomentet m ved konstant kraft p.

Ved et trådtau med bare ett kordellag på en hampkjerne er trekk-krafta som angriper på tauet eksakt lik den trekk-krafta som angriper på kordellaget. Ved et trådtau som har en kjemekordel og flere kordellag, fordeler trekk-krafta seg hovedsakelig på kordellagene, andelen på kjernekordelen er lav.

Strekkrafta som angriper trådtauet er ved den nedre enden av trådtauet lik nyttelasta og langs den nedhengende lengden av trådtauet lik nyttelasta pluss trådtauets egen vekt under det aktuelle stedet. Dette betyr at dreiemomentet m stiger ved de kjente trådtau fra den nedre enden og oppover. Det foreligger således ingen likevekt i dreiemomentet over lengden av trådtauet. Av dette vil det følge fordreininger i taustrukturen inntil likevekt er oppnådd. I det øvre området av trådtauet, hvor dreiemomentet er større enn i det nedre, foreligger en sterkere tilbøyelighet til oppsnoing enn i det nedre området. Dette fører til en oppsnoing i det øvre området samtidig som det skjer en ytterligere snoing i det nedre, inntil det oppnås likevekt. Oppsnoingen i det øvre området løsner taustrukturen der. Ved føring over tauskiver eller oppvikling på tautromler fører dette til langsforskyvninger i tauet. Samlet oppstår skader som forkorter levetida.

SE patentskrift 76738 beskriver et trådtau bestående av 3 eller flere kordellag konstruert for å utligne differansen i dreiemomentet mellom kordellagene. Dette er løst ved at tråd-diameteren for det ytterste kordellaget er mindre enn diameteren i de innenforliggende lagene, og der stigningsvinkelen for det ytterste kordellaget er større enn for de innenforliggende lagene. En oppsnoing vil likevel ikke forhindres med en slik løsning, og gir ingen hjelp for et trådtau med bare ett kordellag slått på en kjerne.

GB patentskrift l,177,015beskriver et trådtau balansert mot dreining, der kordelene kan vikles i en enkelt operasjon, og som videre ikke vil gi noen dreining. Dette er løst ved at slaglengden ide ytre kordelene er > 1,75 ganger slaglengden for selve kordelene i tauet, slik at tauets dreiemoment vil være omlag det samme som kordelenes. Dette er imidlertid ingen god løsning, og i skriftet innrømmes det at det likevel finner sted en viss dreining, omlag 9°/m.

GB patentskrift 1,386,851 beskriver et trådtau til bruk for hengende last, slik som i gruvesjakter, der dreiemomentet forsøkes påvirket ved å variere spesifikk vekt av kordellene over trådtauets lengde, dvs. at det nedover i tauet skjøtes på tråder av et annet materiale med lavere spesifikk vekt. Et annet alternativ som er beskrevet der, er anbringelse av ikke-snodde innbyrdes parallelle tråder lokalisert mellom ulike kordellag for å motvirke dreining. Dette er imidlertid en unødig komplisert og kostbar framstillingsmetode, og faren for at feil kan oppstå i skjøtene vil være tilstede.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å øke strukturstyrken til et slikt trådtau.

Dette kan ifølge oppfinnelsen oppnås ved å utforme trådtauet i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1. Ytterligere særtrekk framgår av de uselvstendige kravene 2 og 3.

Oppfinnelsen er basert på denne erkjennelsen og gir botemiddel på den måten at økningen av dreiemomentet m oppover blir motvirket ved en endring av taustrukturen i samme retning, som reduserer det lastspesifikke dreiemomentet m/kp, dvs. dreiemomentet som skapes pr. lastenhet, ved at slaglengden endres over taulengden etter tre alternative grunnprinsipper: Det første grunnprinsippet er at det ved økningen av slaglengden til kordellagene oppover kan oppnås en reduksjon av faktoren k i ligningen m=k-p-d, se ovenfor.

Dette grunnprinsippet kan brukes bare på trådtau med ett kordellag og med flere kordellag som har samme slagretning, idet i det siste tilfelle i tillegg til de ytre kordellagene også de indre henholdsvis de forskjellige indre som foreligger, i hvertfall det nest innerste kordellaget skal ha en oppover tiltakende slaglende.

Dette grunnprinsippet er likeens anvendbart, når det foreligger ett eller flere indre kordellag, som delvis eller samtlige har omvendt slagretning i forhold til det eller de ytre kordellagene, men hvor det på grunn av dimensjonene og/eller oppbygningen foreligger et nøytralt dreieforhold, dvs. at de ikke enkeltvis eller sammen er i stand til å skape et vesentlig dreiemoment.

Det andre grunnprinsippet er, at det ved økning av elastisiteten i det ytre kordellaget eller kordellagene, eventuelt i to ytre kordellag som er slått i samme slagretning, og/eller reduksjon av elastisiteten til den øvrige taukjernen oppover skjer en avlastning av det eller de ytre kordellagene, ved samtidig merbelastning av den øvrige taukjernen, slik at faktoren p for de ytre kordellagene i ligningen m=k • p • d reduseres, hvilke på grunn av sin større diameter i særlig grad bestemmer trådtauets dreiemoment.

Dette grunnprinsippet kan brukes alene, når den nevnte øvrige taukjernen på grunn av en særlig snoingssvak oppbygning ikke skaper noe særlig dreiemoment selv, og da ved reduksjon av slaglengdene i kordelene i det eller de ytre kordellagene og/eller økning av slaglengdene i kordelene i den øvrige taukjernen oppover, hvilket øker henholdsvis reduserer elastisiteten til kordelene selv oppover.

Dette grunnprinsippet kan dessuten, avhengig av omstendighetene, brukes i konkurranse med virkningen av det første grunnprinsippet ved reduksjon av slaglengdene til det eller de ytre kordellagene oppover, hvilket øker kordel-laget eller kordellagenes elastisitet oppover og dermed virker reduserende på faktor p ved reduksjon av deres andel av kraftopptaket, men samtidig øker faktor k etter det første grunnprinsippet. Det avhenger av den totale tauoppbygningen, hvilken innflytelse som overveier og i hvilken utstrekning følgelig det andre grunnprinsippet for avlastning kan brukes på denne måten.

Det første grunnprinsippet for endring av kraftomformingen som bestemmes av slaglengden henholdsvis slagvinkelen, står, som det går fram foran, i konkurranse med en avlasting ifølge det andre grunnprinsippet, som inntrer samtidig, avhengig av forholdene. Bruken av grunnprinsippet med endring av kraftomformingen krever derfor at en slik avlastning ikke kan skje i vesentlig grad. Dette er tilfelle ved et enlags tau med en fiberkjerne eller en kjerne som er tilstrekkelig elastisk og som ligger under det eller de aktuelle kordellagene. Omvendt krever altså bruken av grunnprinsippet med avlastning av et kjernetau som befinner seg under det eller de aktuelle kordellagene og som ut over sitt nøytrale dreieforhold i tillegg er så mye mindre elastisk, at det opptar den forutsatte merbelastning og ellers har det nødvendige metalltverrsnitt for dette formålet.

I konkurranse med det første grunnprinsippet med endring av kraftutformingen står det tredje grunnprinsippet, hvor det skjer en lastoverlagring fra det eller de ytre kordellag på minst det innenfor liggende kordellaget med omvendt slagretning: Ved oppover tiltakende elastisitet på det eller de ytre kordellagene og/eller avtakende elastisitet til det eneste indre henholdsvis det innenforliggende kordellaget, vil, som allerede nevnt, andelen av lastopptaket på det eller de ytre kordellagene avta oppover, idet disse metalltverrsnitt og diameter som overstiger de andre kordellagene vanligvis opptar storparten av lasta og skaper det dreiemomentet som oppstår i tauet. Den lastandelen som overlagres på det indre henholdsvis innenforliggende kordellaget, som er slått i motsatt retning, øker oppover mot momentet som oppstår i dette kordellaget. Det resulterende dreiemomentet stiger da oppover uten proporsjonalitet med økningen i tauvekta. Det kan holdes konstant.

Det foreligger de samme midler som ved det andre grunnprinsippet for avlastning av det ytre kordellaget: Elastisiteten i det ytre kordellaget kan økes ved økning av slaglengden for dette laget. Virkningen av den lastforkyvningen som dermed skapes i det indre henholdsvis det innenfor liggende kordellaget på det resulterende dreiemomentet må i dette tilfelle være større enn virkningen av den økningen av den faktoren k på det ytre kordellaget, som er forbundet med reduksjonen av slaglengden, dvs. kraftomformingen i samsvar med første grunnprinsipp, for at den ønskete effekten skal oppnås.

Elastisiteten i det indre henholdsvis innenforliggende kordellaget kan reduseres ved økning av slaglenden til dette kordellaget. Også virkningen av den lastoverlagringen som derved oppnås på tauets dreiemoment - økning av p i det indre henholdsvis innenforliggende kordellaget - må i dette tilfelle, for at den ønskete effekten skal oppnås, overstige den reduksjonen av faktor k for dette kordellaget, som er forbundet med økningen av slaglengden. Dette er, avhengig av forholdene, mulig.

I stedet for reduksjonen henholdsvis økningen av slaglengden på selve kordellaget eller i tillegg, kommer også en reduksjon henholdsvis en økning av slaglengden på trådlagene i de aktuelle kordelene på tale, idet også dette øker henholdsvis reduserer elastisiteten.

Det skulle være klart at lastoverlagring mellom det ytre og det indre henholdsvis innenfor liggende kordellaget med omvendt slagretning, ved elastisitetsforandring, bare kan brukes dersom det indre henholdsvis innenforliggende kordellaget er slik dimensjonert og oppbygd at det skaper et vesentlig dreiemoment. Tilhører f.eks. det indre kordellaget til et kjernetau, som har en diameter som ikke mer enn en tre-del av taudiameteren, er dreiemomentet minimalt.

Endelig blir det som fordelaktig utforming av oppfinnelsen foreslått at det spesifikke lastopptaket, eller uttrykt som lastfordeling, i tautverrsnittet ved den øvre tauenden er omtrent ensartet og at den sterkere belastningen av enkelte kordellag, som nødvendigvis er forbundet med den skildrete lastforlagringen ett eller annet sted, da opptrer i de nedre områder av trådtauet, hvor lasta er lav.

For ikke å måtte konstruere og bygge en maskin for framstilling av trådtau spesielt for kontinuerlig slaglengdeforandring, kan slaglengden forandres trinnvis.

I det følgende er oppfinnelsen beskrevet nærmere under henvisning til et utførelseseksempel idet:

fig. 1 viser et tverrsnitt gjennom et trådtau,

fig. 2 viser et diagram hvor dreiemomentet m er oppført i forhold til belastningen for forskjellige slaglengdefaktorer, mens

fig. 3 viser et diagram hvor det for et dreiemoment m er oppført slaglengdefaktoren i avhengighet av belastningen,

fig. 4 viser at det i et trådtau med et enkelt kordellag øker lengden av slaget fra den nedre enden og oppover,

fig. 5 viser at det i et trådtau med flere kordellag som hver har samme slagretning, øker slaglengden til det ytterste laget og fortrinnsvis også det nest ytterste, nedenfra og oppover, og

fig. 6 viser at et trådtau med et ytre kordellag og et opptilliggende indre kordellag med motsatt slagretning, vil slaglengden til det ytre laget avta nedenfra og oppover og omvendt for laget innenfor.

Tråtauet 1 består, som fig. 1 viser, av en kjernekordel 2, et indre kordellag med seks kordeler 3, ei plastkappe 4 rundt det indre kordellaget og et ytre kordellag med ti kordeler 5 inntrykt i plastkappa.

Som fig. 1 dessuten viser, er kjernekordelen 2 og kordelene 3 og 5 fortettet eller komprimert og kordelene 5 parallellslåtte kordeler.

Slagretningen til de to kordellagene er forskjellig. Begge kordellagene er slått i kryss-slag. Den gjennomsnitlige fyllfaktoren utgjør 0,68,taufaktoren ("Verseilfaktor") 0,84og vektsfaktoren 0,86.

Den nominelle diameteren, som samtidig er diameteren på det ytre kordellaget som består av kordelene 5, utgjør 26 mm, totaltverrsnittet 364,0 mm<2>, yttertråddiameteren 1,40 mm, lengdevekta 310 kg/% m, den beregnete bruddkraft 72.800 kp og minste bruddkraft 61.150 kp (trådenes nominelle styrke 1960 N/mm<2>).

Diameteren på kjernetauet, som består av kjernekordelen 2 og kordelene 3 utgjør 14,8 mm. Slaglengdefaktoren (kvotienten av slaglengde og diameter) for kjernetauet utgjør 6,3. Andelen av kjernetauet av det totale metalltverrsnittet til trådtauet utgjør 30%.

Den fritt hengende taulengden er fastslått til 800m. Totalvekta utgjør 2,51. Tausikkerheten skal utgjøre 8. Av dette finnes en totallast på 9,1 t og en nyttelast på 6,6 t henholdsvis en belastning på trådtauet i det øverste tautverrsnittet på 12,5% og det nederste på 9,1% av den beregnete bruddkrafta.

Diagrammet i fig. 2 viser dreiemomentet som opptrer i trådtauet avhengig av belastningen for forskjellige slaglengder. Kurvene er funnet eksperimentelt på fire trådtau med den oppbygningen som vist i fig. 1, som er blitt slått med forskjellige slaglengder for det ytre kordellaget, som angitt med slaglengdefaktorene 7,7; 7,0; 6,5 og 5,9.

Dersom dreiemomentet skal være likt i enhver høyde av trådtauet, må slaglengdene på hvert sted tilpasses lik til belastningen, at det dannes ei vannrett linje i diagrammet i fig. 2.1 det foreliggende eksemplet er den største belastningen på 12,5prosent av den beregnete bruddkrafta for tauet og den minste eksperimentelt undersøkte slaglenden, dvs. slaglengdefaktor 5,9 valgt som utgangspunkt A. På denne måten oppnås for den laveste belastningen på 9,1%,punktet B som ligger mellom 7,0 og 7,7. Med tilsvarende verdier mellom disse punktene.

I diagrammet i fig. 3 er diagrammet fra fig. 2 omtegnet med økning av målestokken slik at det for linja A-B er blitt påført slaglengdefaktoren (y-aksen) i forhold til belastningen (x-aksen). For punktet B finnes en slaglengdefaktor på omtrent 7,3. Samtidig er det i diagrammet i fig. 3 tegnet inn taulengden. Den strekete linja viser hvordan det for hvert punkt på taulengden kan avleses den ønskete slaglengdefaktor på den ytre kordelen. Tauet i fig. 1 er oppbygd på denne måten.

I tilfelle med trinnvis forandring av slaglengdefaktoren er f.eks. de første 80 m tilvirket med en slaglengdefaktor på 5,9, de andre 80 m med en slaglengdefaktor på 6,06 osv.

Claims (3)

1. Trådtau beregnet for hengende bruk over stor høyde, særlig med en nedre ende som holdes fast mot dreining, særlig for transportkurver, for bruk til sjøs eller for taubaner, med en lastbærende del, karakterisert ved at slaglengden er endret slik over den lastbærende delen at tauets (1) lastspesifikke dreiemoment avtar oppover slik at økningen av egenvekten for trådtauet (1) oppover i det vesentlige utligner virkningen på dreiemomentet, hvor slaglengden for et trådtau som har bare ett kordellag tiltar oppover; eller at slaglengden, i tilfelle flere kordellag med samme slagretning, tiltar til det ytre kordellaget i retning oppover, fortrinnsvis også til det indre henholdsvis det innenfor liggende laget; eller at slaglengden for et trådtau (1) med flere kordellag og med forskjellige slagretninger avtar til det ytre kordellaget (5), som er slått med motsatt slagretning i forhold til det indre henholdsvis det innenforliggende kordellaget, og/eller at slaglengden til det indre kordellaget eller kordellagene tiltar oppover.

2. Trådtau i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at det ved et trådtau (1) som har flere kordellag med forskjellige slagretninger avtar slaglengden til trådlagene i kordelene til det ytre kordellaget som har omvendt slagretning i forhold til det innenforliggende, oppover og/eller at slaglengden til kordelene i de indre kordellagene øker.

3. Trådtau i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at slaglengdeforandringen skjer i trinn.