NO20120375A1

NO20120375A1 - Konstruksjon av gir

Info

Publication number: NO20120375A1
Application number: NO20120375A
Authority: NO
Inventors: Arnstein Lervik
Original assignee: I P Huse As
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-09-30
Also published as: DK2830985T3; NO334469B1; WO2013147613A1; SG11201406085TA; EP2830985B1; US20150083985A1; EP2830985A4; ES2632268T3; EP2830985A1

Abstract

Det omtales en fremgangsmåte ved drift av vinsj for håndtering av last med en line, ved hjelp av en eller flere elektromotorer via en girkasse, og den er kjennetegnet ved at driften av vinsjen med de en eller flere elektromotorer kombineres med en eller flere hydraulikkmotorer via girkassen. Det omtales også en ny vinsjkonstruksjon og en foretrukket anvendelse av fremgangsmåten og konstruksjonen.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en ny konstruksjon for drift av vinsjer, særlig elektriske vinsjer. Den vedrører også en foretrukket anvendelse.

Særlig tar man sikte på å frembringe en ny konstruksjon for en ny type girkasse for elektrisk drevne vinsjer for å forbedre deres dynamiske egenskaper under drift.

Oppfinnelsens bakgrunn

Elektriske vinsjer drives som oftest av veksel- (AC) eller likestrømmotorer (DC) med relativt høye turtall, eksempelvis 2000 omdreininger pr. min, og med et forholdsvis lavt vrimoment.

For vinsjer med høy trekkraft medfører dette at det mellom vinsjetrommelen og motorene må være et gir med et relativt stort utvekslingsforhold. Det samlede massetreghetsmomentet i girene og motorene vil medføre at vinsjen får en "stiv" karakteristikk, dvs. at vinsjen blir lite følsom for lastvariasjoner.

Å ha en vinsj som er følsom for lastvariasjoner er spesielt viktig for vinsjer ombord på f .eks. ankerhåndteringsskip hvor lasten ofte sitter fast i havbunnen samtidig som skipet beveger seg opp og ned i bølgene. Med en "stiv" vinsj kan strekket i ståltauet raskt stige og medføre fare for brudd i ståltau og koblingselementer, eller skader på vinsjer og annet utstyr.

Vinsjer ombord på ankerhåndteringsskip er som oftest drevet at hydraulikkmotorer som har forholdsvis høyt vrimoment og lavt turtall.

Dette medfører at utvekslingsforholdet i girene mellom vinsjetrommelen og motorene blir forholdsvis lavt. I tillegg har disse hydraulikkmotorene god kontroll på vrimoment-et slik at motorene raskt renderer hvis lasten overstiger momentet som motorene er innstilt på. Lastkontrollen kan enkelt justeres fra null til maks ved hjelp av kontroll-systemet på vinsjen. Med denne løsningen vil vinsjen være svært følsom for lastvariasjoner i ståltauet ut fra trommelen. Hvis man arbeider mot en last som er fast i havbunnen, vil vinsjens karakteristikk være "myk", slik at vinsjen raskt vil hive inn og slakke ut ståltau når skipet beveger som opp og ned i bølgene.

Formål med oppfinnelsen.

Med foreliggende oppfinnelse tar man sikte på å forbedre det ovennevnte vinsj-system som vil eliminere de ovennevnte ulempene.

Mange nye skip er i dag bygget med store diesel-elektriske anlegg og har dermed god tilgang på elektrisk effekt. Det kan derfor være hensiktsmessig at vinsjene har elektrisk drift.

Foreliggende oppfinnelse.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at driften av vinsjen med de en eller flere elektromotorer kombineres med en eller flere hydraulikkmotorer via girkassen. De foretrukne utførelsene fremgår av kravene 2-7.

Konstruksjonen er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av krav 8-10.

Ifølge oppfinnelsen anvendes fremgangsmåten og konstruksjon ifølge de foregående krav i vinsjkonstruksjoner på ankerhåndteringsskip der en lasten sitter fast i havbunnen samtidig som skipet beveger i bølgene.

Oppfinnelsen kombinerer hydraulikkmotorenes gode lastreguleringskontroll på en girkasse som er drevet av elektriske motorer. Dette gjøres ved å benytte en kombinasjon av planetgir og parallellgir i girkassen.

Med referanse til prinsippskisse på vedlagte figur, er oppfinnelsen konstruert og fungerer på følgende måte: Figuren viser en vinsjtrommel 100 som drives av en hydraulikkmotor og to (kan brukes en eller flere) elektromotorer 20,30 via en drivaksling 42. Akslingens 42 drev driver trommelen 100 via samvirkende tannhjul 44,101. Linen (vaier eller kjetting) 100 bærer lasten (ikke vist).

Hydraulikkmotoren 10 med god momentkontroll er via en aksling 11 koblet til solhjulet 12 i planetgiret, mens en eller flere elektromotorer 20,30 er koblet sammen med annulus 15 gjennom tilstrekkelige girtrinn. Utgående drivaksling 42 fra gir kassen 50 er koblet til planetholderen 38. Utvekslingsforholdet mellom utgående aksling 40 og hydraulikkmotoren 10 blir da relativt lavt, mens utvekslingsforholdet mellom utgående aksling 40 og elektromotorene 20,30 relativt høyt. Ved vanlig kjøring, holdes solhjulet 12 stille, og girkassen 50 «kjøres» ved hjelp av elektromotorene 20,30.

Momentkontrollen på hydraulikkmotoren 10 er innstilt på en ønsket grense slik at

den ikke roterer så lenge lasten i vinsjen er lavere enn grensen. Hvis lasten i vinsjen overstiger grensen som hydraulikkmotoren 10 er innstilt på, startes hydraulikkmotoren å rotere. Dette vil medføre at vinsjen vil rendere og minimere lastoppbyggingen i ståltauet 60 ut fra trommelen 100.

Hydraulikkmotoren vil med andre ord fungere som en sikkerhetsventil som åpner når lasten blir for høy i forhold til den valgte grensen.

Løsningen gir også mulighet for å addere ytelsene fra elektromotorene med ytelsen fra hydraulikkmotoren. Dette er spesielt interessant ved utsetting av last, da hydraulikkmotoren kan sette ut last uten å ha installert tilsvarene pumpeeffekt. Hydraulikksløyfen må da ha installert tilstrekkelig kjøleeffekt for å fjerne generert effekt. Dette vil redusere behovet for håndtering av regenerativ eller bremseeffekt fra elektromotorene i det elektriske systemet ombord på fartøyet.

Hybrid-løsningen vil i tillegg til de beskrevne virkemåter, også gi vinsjedriften en redundans. Det vil si at hvis det skulle oppstå

problemer med den elektriske driften, kan lasten hives inn vha.

hydraulikkmotoren, På samme måte, kan lasten hives inn hvis man får problemer med det hydraulsike systemet. Dette vil være en stor fordel i forhold til eksisterende løsninger.

Claims

1. Fremgangsmåte ved drift av vinsj for håndtering av last med en line, ved hjelp av en eller flere elektromotorer via en girkasse (50),karakterisert vedat driften av vinsjen med de en eller flere elektromotorer kombineres med en eller flere hydraulikkmotorer via girkassen.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat hydraulikkmotoren innkobles når belastningen fra lasten blir for høy i forhold til en valgt lastgrense.

3. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat hydraulikkmotoren utnyttes til å håndtere lastvariasjoner i linen ut fra vinsjtrommelen 100, for å frembringe at vinsjen raskt hiver inn og slakke ut line når vinsjen beveger som, så som på et skip i bølgegang.

4. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat hydraulikkmotorens (10) utgangsaksling (11) er tilknyttet girkassen (50) via en kombinasjon av planetgir og parallellgir i girkassen (50).

5. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat det frembringes at utvekslingsforhold mellom utgående aksling 42 og hydraulikkmotoren 10 er relativt lavt, mens utvekslingsforholdet mellom utgående aksling 42 og elektromotorene 20,30 er relativt høyt.

6. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat hydraulikkmotoren fungerer som en sikkerhetsventil som åpner når lasten blir for høy i forhold til den valgte lastgrensen.

7. Konstruksjon av drivsystem for vinsj for håndtering av last med en line, ved hjelp av en eller flere elektromotorer via en girkasse (50),karakterisert vedat de en eller flere elektromotorer er kombinert med en eller flere hydraulikkmotorer via girkassen.

8. Konstruksjon i samsvar med krav 7,karakterisert vedat hydraulikkmotorens (10) utgangsaksling (11) er tilknyttet girkassen (50) via en kombinasjon av planetgir og parallellgir i girkassen (50).

9. Konstruksjon i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat det frembringes at utvekslingsforhold mellom utgående aksling 42 og hydraulikkmotoren 10 er relativt lavt, mens utvekslingsforholdet mellom utgående aksling 42 og elektromotorene 20,30 er relativt høyt.

10. Konstruksjon i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat hydraulikkmotoren 10 er via en aksling 11 koblet til et solhjul 12 i et planetgir, mens en eller flere elektromotorer 20,30 er koblet sammen med annulus 15 via tilstrekkelige girtrinn, mens en utgående drivaksling 42 fra girkassen 50 er koblet til en planetholder 38.

11. Anvendelse av fremgangsmåte og konstruksjon ifølge de foregående krav i vinsjkonstruksjoner på ankerhåndteringsskip der en last sitter fast i havbunnen samtidig som skipet beveger i bølgene.