NO332099B1

NO332099B1 - Hydraulic HIV compensation device

Info

Publication number: NO332099B1
Application number: NO20075563A
Authority: NO
Inventors: Martin Fluks; Charles Simons
Original assignee: Bosch Rexroth Ag
Priority date: 2005-04-04
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2012-06-18
Also published as: DE502006005035D1; NO20075563L; EP1869282A1; EP1869282B1; WO2006105764A1; DE102005058952A1; ATE445081T1

Abstract

The device has a compensation system (4) including a hydropneumatic storage (6) supporting a load and an active cylinder device (8) staying in working connection with the storage. The cylinder device includes two control spaces, which are loaded with pressure to actuate the cylinder device. The cylinder device is integrated in the hydropneumatic storage, and a common piston arrangement is accommodated in a common cylinder housing.

Description

Oppfinnelsen vedrører en hydraulisk hivkompenseringsinnretning som angitt i innled-ningen til krav 1. The invention relates to a hydraulic heave compensation device as stated in the introduction to claim 1.

Slike hivkompenseringsinnretninger brukes eksempelvis ved marine aktiviteter, når en last skal overføres fra et skip og til et på havbunnen hvilende objekt, eksempelvis en plattform, idet eksempelvis en kran er anordnet ombord på skipet. Omvendt kan kranen være anordnet på en på havbunnen hvilende plattform, slik at lasten skal overføres til et skip eller et tilsvarende flytende objekt. En liknende oppgavestilling foreligger når eksempelvis en borstreng skal senkes fra en flytende plattform som heves og senkes som følge av sjøgangen. I forbindelse med undersøkelser blir eksempelvis tungt måle-utstyr eller forsyningsstasjoner for roboter eller liknende senket til større dyp fra et skip ved hjelp av en vinsj, og i denne forbindelsen vil bærekabelen utsettes for betydelige strekkbelastninger som følge av sjøgangen. I mange anvendelser kan det også forekomme at ikke bare måleobj ektet, men også lasten utfører bevegelser som følge av sjøgangen, og man vil da i prinsippet ha de samme forholdene som beskrevet foran. Such heave compensation devices are used, for example, in marine activities, when a load is to be transferred from a ship to an object resting on the seabed, for example a platform, as for example a crane is arranged on board the ship. Conversely, the crane can be arranged on a platform resting on the seabed, so that the load is to be transferred to a ship or similar floating object. A similar task situation exists when, for example, a drill string is to be lowered from a floating platform that is raised and lowered as a result of the sea passage. In connection with surveys, for example, heavy measuring equipment or supply stations for robots or the like are lowered to greater depths from a ship using a winch, and in this connection the support cable will be exposed to significant tensile loads as a result of the sea passage. In many applications, it can also occur that not only the measuring object, but also the load performs movements as a result of the sea, and you will then in principle have the same conditions as described above.

De som følge av sjøgangen forårsakede bevegelser av lasten skal utliknes med hivkompenseringsinnretninger, som sørger for at lastens relative stilling i forhold til måleobj ektet i hovedsaken holdes konstant. The movements of the load caused by the passage of the sea must be compensated with heave compensation devices, which ensure that the relative position of the load in relation to the measuring object is essentially kept constant.

I US 3.946.559 er det beskrevet en hivkompenseringsinnretning (Heave Compensation System), hvor lasten, der en borstreng er festet til en som sylinder utført aktuator, opplagret på et skip eller en plattform. Et trykkrom i aktuatoren pådras med trykket i en passiv hydropneumatisk akkumulator, som innbefatter et stempel som skiller et gassrom fra et trykkmediumrom. Stempelet kan forskyves ved hjelp av en aktiv sylinder. Denne har to styrerom, som kan pådras med en mediumstrøm i avhengighet av et styresignal via en reguleringsventil og en trykkmiddelkilde, for på den måten å kunne regulere posisjonsendringen i aktuatoren. En liknende løsning erkjent fra US 5.209.302.1 slike systemer kompenseres den statiske lasten med den hydropneumatiske akkumulatoren, mens den aktive sylinderen utlikner posisjons- og trykkendringer som skyldes sjø-gangen. Det har vist seg at slike systemer gir en vesentlig bedre hivkompensering enn systemer hvor den statiske lasten bare bæres av et forholdsvis enkelt passivt system (hydropneumatisk akkumulator). En slik passiv hivkompenseringsinnretning er, for eksempel, beskrevet i dokument GB 210 4032 A. In US 3,946,559, a heave compensation device (Heave Compensation System) is described, where the load, where a drill string is attached to an actuator designed as a cylinder, is stored on a ship or a platform. A pressure chamber in the actuator is applied with the pressure in a passive hydropneumatic accumulator, which includes a piston that separates a gas chamber from a pressure medium chamber. The piston can be displaced using an active cylinder. This has two control rooms, which can be applied with a medium flow depending on a control signal via a control valve and a pressure medium source, in order to be able to regulate the position change in the actuator in that way. A similar solution recognized from US 5,209,302.1 such systems compensates the static load with the hydropneumatic accumulator, while the active cylinder compensates for position and pressure changes due to the sea going. It has been shown that such systems provide significantly better heave compensation than systems where the static load is only carried by a relatively simple passive system (hydropneumatic accumulator). Such a passive heave compensation device is, for example, described in document GB 210 4032 A.

I US 3.946.559 holdes lasten (borstrengen) ved hjelp av en lineærdrivinnretning (aktuator). I prinsippet kan lasten også holdes med en vinsj, idet vinsjen da må kunne styres på egnet måte for kompensering av sjøgangen. Således kan det eksempelvis i området mellom vinsjen og lasten være anordnet en hydraulisk forskyvbar rulle, som beveges i avhengighet av sjøgangen, for derved å kunne holde posisjonen til lasten konstant i forhold til måleobj ektet. Slike løsninger er eksempelvis beskrevet i publika-sjonen "Efficient Heave Motion Compensation For Cable-Suspended Systems" In US 3,946,559 the load (drill string) is held by means of a linear drive device (actuator). In principle, the load can also be held with a winch, as the winch must then be able to be controlled in a suitable way to compensate for the sea going. Thus, for example, a hydraulically displaceable roller can be arranged in the area between the winch and the load, which moves depending on the sea, in order to thereby be able to keep the position of the load constant in relation to the measurement object. Such solutions are, for example, described in the publication "Efficient Heave Motion Compensation For Cable-Suspended Systems"

( www. oceanworks. ee). (www.oceanworks.ee).

Et problem ved de kjente løsninger er at systemene er forholdsvis komplekse og krever stor plass. A problem with the known solutions is that the systems are relatively complex and require a lot of space.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en hivkompenseringsinnretning, som har en enkel oppbygning og samtidig muliggjør en pålitelig kompensering av bevegelser som skyldes sjøgangen. The purpose of the invention is to provide a heave compensation device, which has a simple structure and at the same time enables a reliable compensation of movements due to the movement of the sea.

Denne hensikten oppnås med en hydraulisk hivkompenseringsinnretning som angitt i krav 1. This purpose is achieved with a hydraulic heave compensation device as stated in claim 1.

Ifølge oppfinnelsen har hivkompenseringsinnretningen (Heave Compensation System) et kompenseringssystem, som i prinsippet består av en hydropneumatisk akkumulator (passiv sylinder) og av en aktivsylindeirnnretning. Aktivsylindeirnnretningen er integrert i den hydropneumatiske akkumulatoren, og en felles stempelanordning er anordnet inne i et felles sylinderhus. De to ytterste stempelflatene og de hosliggende husendeflat-ene begrenser et respektivt trykkrom, hvorav det ene fortrinnsvis er et gassrom i den hydropneumatiske akkumulatoren. According to the invention, the heave compensation system (Heave Compensation System) has a compensation system, which in principle consists of a hydropneumatic accumulator (passive cylinder) and an active cylinder device. The active cylinder device is integrated into the hydropneumatic accumulator, and a common piston device is arranged inside a common cylinder housing. The two outermost piston surfaces and the adjacent housing end surfaces limit a respective pressure chamber, one of which is preferably a gas chamber in the hydropneumatic accumulator.

I den fra US 3.946.559 kjente teknikk er derimot aktivsylindeirnnretningen satt på den hydropneumatiske akkumulatoren, og en slik løsning krever derfor vesentlig mer plass og en teknisk større innsats. Sammenlignet med det passive hivkompenseirngssystemet vist i dokumentet DB 210 4032 A oppviser løsningen i henhold til oppfinnelsen langt bedre hivkompenserende oppførsel. In the technique known from US 3,946,559, on the other hand, the active cylinder device is placed on the hydropneumatic accumulator, and such a solution therefore requires significantly more space and a greater technical effort. Compared to the passive heave compensation system shown in document DB 210 4032 A, the solution according to the invention exhibits far better heave compensating behavior.

Enheten som består av den hydropneumatiske akkumulatoren og den der integrerte aktivsylinderinnretningen, kan drives i arbeidsforbindelse med en lineæraktuator (hydraulisk sylinder) eller en vinsj som holder lasten. The unit, which consists of the hydropneumatic accumulator and the active cylinder device integrated therein, can be operated in working connection with a linear actuator (hydraulic cylinder) or a winch that holds the load.

I det førstnevnte alternativet bæres således lasten av den som hydraulikksylinder utførte aktuator, hvis i lastbærerretningen virksomme trykkrom via en trykkledning er forbund et med det andre trykkrommet i det felles sylinderhus. Dette trykkrommet, som utgjør et arbeidsrom, og det nevnte gassrommet, vil da sammen danne de to endeavsnittene i det felles sylinderhuset. In the first-mentioned alternative, the load is thus carried by the actuator designed as a hydraulic cylinder, if the pressure chamber operating in the direction of the load carrier is connected via a pressure line to the other pressure chamber in the common cylinder housing. This pressure chamber, which constitutes a working chamber, and the aforementioned gas chamber, will then together form the two end sections of the common cylinder housing.

Den i dette felles sylinderhuset førte stempelanordning har to stempler som danner de nevnte stempelbunner, og disse to stemplene er forbundne med hverandre ved hjelp av et stempelsteg. Dette stempelsteget går på tett måte gjennom en skillevegg i sylinderhuset, slik at ringflatene på stemplene og husskilleveggen begrenser de to styrerommene i aktivsylinderinnretningen. The piston device carried in this common cylinder housing has two pistons which form the aforementioned piston bottoms, and these two pistons are connected to each other by means of a piston step. This piston step passes tightly through a partition in the cylinder housing, so that the annular surfaces of the pistons and the housing partition limit the two control spaces in the active cylinder device.

For avtetning av disse to styrerommene i forhold til hverandre, og for avtetning av styrerommene relativt det hosliggende gassrommet, henholdsvis arbeidsrommet, er det anordnet pakninger på den ytre omkretsen til stemplene og i gjennomgangsåpningen i husskilleveggen. For sealing these two control rooms in relation to each other, and for sealing the control rooms relative to the adjacent gas room, respectively the working room, gaskets are arranged on the outer circumference of the pistons and in the passage opening in the housing partition.

Ifølge det andre alternativet bæres lasten med en vinsj. Denne drives fortrinnsvis med en hydraulisk motor, hvis trykkside er slik forbundet med arbeidsrommet i sylinderhuset at det foreligger en trykkmediumforbindelse mellom den hydrauliske motoren og aktivsylinderinnretningen . According to the second option, the load is carried with a winch. This is preferably operated with a hydraulic motor, the pressure side of which is connected to the working space in the cylinder housing in such a way that there is a pressure medium connection between the hydraulic motor and the active cylinder device.

Enheten som består av den hydrodynamiske akkumulatoren og aktivsylinderinnretningen, har i dette utførelseseksemplet fordelaktig en stempelanordning med to endestemp-ler og et sentralt ringstempel. Disse elementene er forbundne med hverandre ved hjelp av to stempelsteg. Hvert stempelsteg går gjennom en husskillevegg i sylinderhuset, slik at det i sylinderhuset, i tillegg til de to ytre sylinderrommene (ett av dem er gassrommet) vil foreligge to styrerom for aktivsylindeirnnretningen, begrenset av en respektiv ringstempelflate og husskilleveggen, mens stemplenes andre ringendeflater og den mellom disse anordnede husskillevegg danner et respektivt arbeidsrom. The unit, which consists of the hydrodynamic accumulator and the active cylinder device, in this design example advantageously has a piston device with two end pistons and a central ring piston. These elements are connected to each other by means of two piston steps. Each piston stage passes through a housing partition in the cylinder housing, so that in the cylinder housing, in addition to the two outer cylinder chambers (one of which is the gas chamber), there will be two control chambers for the active cylinder device, limited by a respective ring piston surface and the housing partition, while the other ring end surfaces of the pistons and the between these arranged house partitions form a respective work space.

Ifølge det som er sagt foran er det på endesiden i sylinderhuset anordnet et gassrom og et ytterligere trykkrom. Sistnevnte kan i en foretrukket utførelsesform være pådratt med omgivelsestrykk. According to what has been said above, a gas chamber and a further pressure chamber are arranged on the end side of the cylinder housing. The latter can in a preferred embodiment be applied with ambient pressure.

Den for driften av vinsjen anordnede hydrauliske motoren kan ha et lukket eller åpent trykkmediumkretsløp. 1 det førstnevnte tilfellet (lukket trykkmediumkretsløp) forsynes den hydrauliske motoren med trykkmedium ved hjelp av en motordrevet pumpe med variabelt transportvolum, idet en sugetilknytning i pumpen via en sugeledning er forbundet med en lav-trykktilknytning i den hydrauliske motoren, mens en trykktilnytning i pumpen via en høytrykksledning er forbundet med en trykktilslutning i den hydrauliske motoren. I dette utførelseseksemplet er høytrykkledningen via en trykkledning forbundet med det førstnevnte arbeidsrommet, og sugeledningen er via en lavtrykksledning forbundet med det ytterligere arbeidsrom, slik at den hydrauliske motoren valgvis, eller på en overlag-rende måte, kan forsynes med trykkmedium via pumpene eller arbeidsrommene. The hydraulic motor arranged for the operation of the winch can have a closed or open pressure medium circuit. In the first-mentioned case (closed pressure medium circuit), the hydraulic motor is supplied with pressure medium by means of a motor-driven pump with variable transport volume, a suction connection in the pump via a suction line being connected to a low-pressure connection in the hydraulic motor, while a pressure connection in the pump via a high-pressure line is connected to a pressure connection in the hydraulic motor. In this design example, the high-pressure line is connected via a pressure line to the first-mentioned working space, and the suction line is connected to the further working space via a low-pressure line, so that the hydraulic motor can optionally, or in an overlapping manner, be supplied with pressure medium via the pumps or the working spaces.

Stemplene og stempel stegene kan ha ulike diametre. The pistons and piston steps can have different diameters.

For sikring kan det i trykkledningen mellom aktuatorens (hydraulikksylinderen) trykkrom og arbeidsrommet i sylinderhuset, eller mellom arbeidsrommet og trykkledningen til den hydrauliske vinsjdriften, være anordnet en hurtigkoplende sperreventil, slik at forbindelsen mellom aktuatoren henholdsvis vinsjdriften og kompenseringssystemet (hydropneumatisk akkumulator/aktivsylinderinnretning) kan brytes på kortest mulig tid. For protection, a quick-connecting shut-off valve can be arranged in the pressure line between the actuator's (hydraulic cylinder) pressure chamber and the working space in the cylinder housing, or between the working space and the pressure line of the hydraulic winch drive, so that the connection between the actuator or the winch drive and the compensation system (hydropneumatic accumulator/active cylinder device) can be broken as fast as possible.

Stempelanordningen kan være enhetlig eller kan være tilformet av flere stempler. The stamp device may be uniform or may be formed by several stamps.

Andre fordelaktige videreutviklinger av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige kravene. Other advantageous further developments of the invention are indicated in the independent claims.

Nedenfor skal foretrukne utførelser av oppfinnelsen beskrives nærmere under henvis-ning til den skjematiske tegningen, hvor Below, preferred embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the schematic drawing, where

figur 1 viser en hydraulisk hivkompenseringsinnretning for en last som holdes av en lineæraktuator, figure 1 shows a hydraulic heave compensation device for a load held by a linear actuator,

figur 2 er en hivkompenseringsinnretning for en last som holdes med en vinsj, og figure 2 is a heave compensating device for a load held by a winch, and

figur 3 er en konkret anvendelse av hivkompenseringsinnretningen i figur 1 i forbindelse med en boreinnretning. figure 3 is a concrete application of the heave compensation device in figure 1 in connection with a drilling device.

Figur 1 viser et funksjonsskjema for en hivkompenseringsinnretning (Heave Compensation System) 1, hvor en last L kan beveges ved hjelp av en som en hydraulikksylinder 2 utført lineærdrift. Det skal her antas at hydraulikksylinderen 2 er opplagret stasjonært på et skip eller på en flytende plattform og at lasten L skal holdes i en på forhånd bestemt relativposisjon i forhold til et faststående måleobjekt, eksempelvis en plattform som hviler på havbunnen. Kompenseringen av den statiske lasten og sjøgangen skjer ved hjelp av et med strekpunkterte linjer antydet kompenseringssystem 4 med en hydropneumatisk akkumulator, ved hjelp av hvilken hydraulikksylinderen 2 kan styres slik at lasten L bibeholder sin forutbestemte relativposisjon i forhold til måleobjektet. Figure 1 shows a functional diagram for a heave compensation device (Heave Compensation System) 1, where a load L can be moved by means of a hydraulic cylinder 2 carried out linear operation. It shall be assumed here that the hydraulic cylinder 2 is stored stationary on a ship or on a floating platform and that the load L is to be held in a predetermined relative position in relation to a fixed measuring object, for example a platform resting on the seabed. The compensation of the static load and the seaway takes place by means of a compensation system 4 indicated by dotted lines with a hydropneumatic accumulator, by means of which the hydraulic cylinder 2 can be controlled so that the load L maintains its predetermined relative position in relation to the measurement object.

Den som differensialsylinder utformede hydraulikksylinder 2 har et differensialstempel 35, som deler hydraulikksylinderen 2 i et ringrom 36, som gjennomtrenges av stempelstangen, og et bunnsidig sylinderrom. I det minste ringrommet 36 er for ut- og innkjør-ing av stempelstangen 39 forbindbar med en pumpe eller en beholder ved hjelp av en ikke vist trykkmediumforsyning, slik at lasten L derved kan heves eller senkes. En slik lineærdrift er bare dimensjonert for forholdsvis små slaglengder. The hydraulic cylinder 2 designed as a differential cylinder has a differential piston 35, which divides the hydraulic cylinder 2 into an annular space 36, which is penetrated by the piston rod, and a bottom-side cylinder space. The smallest annular space 36 can be connected to a pump or a container by means of a pressure medium supply, not shown, so that the load L can thereby be raised or lowered. Such a linear drive is only designed for relatively small stroke lengths.

Kompenseringssystemet 4 består i hovedsaken av en hydropneumatisk akkumulator 6 og en som likegangsylinder utformet aktivsylinder 8, som er integrert i den hydropneumatiske akkumulatoren. Enheten som består av den hydropneumatiske akkumulatoren 6 og aktivsylinderen 8, betegnes her som aktivakkumulator. Den hydropneumatiske akkumulatoren 6 er dimensjonert slik at den kan bære lasten, dvs. lasten L statisk, uten de dynamiske vekselpåkjenninger som skyldes sjøgangen, mens aktivsylinderen er beregnet til utlikning av de dynamiske vekselbelastninger, så som friksjon og andre parasittfaktorer, og muliggjør en stillingsregulering av lasten med høy hastighet. The compensation system 4 mainly consists of a hydropneumatic accumulator 6 and an active cylinder 8 designed as an equal-flow cylinder, which is integrated into the hydropneumatic accumulator. The unit consisting of the hydropneumatic accumulator 6 and the active cylinder 8 is referred to here as an active accumulator. The hydropneumatic accumulator 6 is dimensioned so that it can carry the load, i.e. the load L statically, without the dynamic alternating stresses caused by seagoing, while the active cylinder is designed to equalize the dynamic alternating loads, such as friction and other parasitic factors, and enables a position regulation of the load at high speed.

Den av akkumulatoren 6 og aktivsylinderen 8 bestående aktivakkumulator har et felles sylinderhus 10, hvor en stempelinnretning 12 er aksialt forskyvbar. Stempelinnretningen har to stempler 14,16 som er forbundne med hverandre ved hjelp av et stempelsteg 18. Dette stempelsteget 18 går igjennom en husskillevegg 20 i sylinderhuset, slik at sylinderhuset derved er delt opp i et gassrom 22, begrenset av stempelet 16, og i et arbeidsrom 24 som er begrenset av stempelet 14. Mellom stempelet 16 og skilleveggen 20 dannes det et første styrerom 26. Mellom stempelet 14 og husskilleveggen 20 dannes et andre styrerom 28.1 området hvor stempelstangen 18 er ført gjennom husskilleveggen 20, og på omkretsen til de to stemplene 14,16, er det anordnet i figur 1 ikke viste pakninger for avtetning av de nevnte sylinderhusrom mot hverandre. Gassrommet 22 er gjennom en gassledning 30 forbundet med en gassakkumulator 32, slik at stempelets 16 endeflate påvirkes av et gasstrykk. De to styrerommene 26, 28 er ved hjelp av tilknyt-ninger A, B forbindbare med en nedenfor nærmere beskrevet reguleringsventilinnret-ning og en trykkmiddelkilde, henholdsvis en beholder, slik at ringflaten på stempelet 16 eller ringflaten på stempelet 14 kan pådras med et trykk som medfører at stempelinnretningen 12 vil forskyves i avhengighet av lastens L bevegelse. Tilknytningene A, B kan også kortsluttes, slik at aktivsylinderen da vil være koplet til "frigang". Da vil anlegget virke som en passiv akkumulator. The active accumulator consisting of the accumulator 6 and the active cylinder 8 has a common cylinder housing 10, where a piston device 12 is axially displaceable. The piston device has two pistons 14,16 which are connected to each other by means of a piston step 18. This piston step 18 passes through a housing partition wall 20 in the cylinder housing, so that the cylinder housing is thereby divided into a gas space 22, limited by the piston 16, and in a working space 24 which is limited by the piston 14. Between the piston 16 and the partition wall 20, a first control space 26 is formed. Between the piston 14 and the housing partition wall 20, a second control space 28 is formed.1 the area where the piston rod 18 is guided through the housing partition wall 20, and on the circumference of the two pistons 14,16, gaskets not shown in figure 1 are provided for sealing the aforementioned cylinder housing spaces against each other. The gas space 22 is connected through a gas line 30 to a gas accumulator 32, so that the end surface of the piston 16 is affected by a gas pressure. The two control chambers 26, 28 can be connected by means of connections A, B to a control valve device described in more detail below and a source of pressure medium, respectively a container, so that the annular surface of the piston 16 or the annular surface of the piston 14 can be applied with a pressure which means that the piston device 12 will be displaced depending on the movement of the load L. The connections A, B can also be short-circuited, so that the active cylinder will then be connected to "clearance". The system will then act as a passive accumulator.

Arbeidsrommet 24 er gjennom en trykkledning 34 forbundet med et ringrom 36 i hydraulikksylinderen 2. For å forebygge støtbelastninger når last løftes fra et bevegelig sted (f.eks. dekket til et skip som befinner seg i sjøgang), kan det i trykkledningen 34 være anordnet en stiplet, hurtigkoplende sperreventil 38. Ved hjelp av denne sperreventilen 38 kan aktivakkumulatorens oljeside skilles fra hydraulikksylinderen 2. Ved hjelp av denne sperreventilen 38 kan man også kople ut akkumulatorfunksjonen. The working space 24 is connected through a pressure line 34 to an annular space 36 in the hydraulic cylinder 2. In order to prevent shock loads when cargo is lifted from a moving place (e.g. the deck of a ship that is at sea), the pressure line 34 can be arranged a dotted, quick-connecting shut-off valve 38. With the help of this shut-off valve 38, the oil side of the active accumulator can be separated from the hydraulic cylinder 2. With the help of this shut-off valve 38, the accumulator function can also be switched off.

I eksemplet i figur 1 utgjøres således den passive hydropneumatiske akkumulatoren av gassakkumulatoren 32, gassrommet 22 og arbeidsrommet 24, mens aktivsylinderen utgjøres av de to ringformede styrerommene 26, 28. Disse styrerommene er skilt fra hverandre ved hjelp av husskilleveggen 20 og kan pådras med trykkmedium gjennom tilknytningene A, B. In the example in Figure 1, the passive hydropneumatic accumulator is thus made up of the gas accumulator 32, the gas chamber 22 and the working chamber 24, while the active cylinder is made up of the two annular control chambers 26, 28. These control chambers are separated from each other by means of the housing partition 20 and can be applied with pressure medium through the connections A, B.

Lasten L, som følge av sjøgangen, beveger seg mot høyre i forhold til det mot skipet avstøttede sylinderhuset 2 (figur 1). Da vil trykkmedium fortrenges fra ringrommet 36 og gjennom trykkledningen 34 inn i arbeidsrommet 24, slik at stempelinnretningen 12 i aktivakkumulatoren i figur 1 vil beveges mot venstre. Trykket i gassrommet 22, og således i gassakkumulatoren 32, vil motvirke denne forskyvningen av lasten L. I det tilfellet at de to arbeidstilknytningene A og B er forbundne med hverandre, vil aktivakkumulatoren virke som en passiv, vanlig hydropneumatisk akkumulator. Lastposi-sjonen kan da ikke påvirkes direkte. The load L, as a result of the sea passage, moves to the right in relation to the cylinder housing 2 supported against the ship (figure 1). Pressure medium will then be displaced from the annular space 36 and through the pressure line 34 into the working space 24, so that the piston device 12 in the asset accumulator in figure 1 will be moved to the left. The pressure in the gas space 22, and thus in the gas accumulator 32, will counteract this displacement of the load L. In the event that the two working connections A and B are connected to each other, the asset accumulator will act as a passive, ordinary hydropneumatic accumulator. The load position cannot then be influenced directly.

I det tilfellet at kompenseringsreguleringen er aktiv kan styrerommene 26 og 28 i figur 1 pådras med trykkmedium via tilknytningene A, henholdsvis B. Forskyvningen av stempelinnretningen 12 mot venstre eller høyre medfører en økning eller redusering av arbeidsrommet 24, slik at derved trykkmedium vil strømme fra ringrommet 36 og derved lasten L vil holdes i den ønskede relativposisjonen. Reguleringen av trykk-mediumtilførselen og -bortførselen til henholdsvis fra de to styrerommene 26,28, skjer på en slik måte at lasten L vil bevege seg i samsvar med en på forhånd bestemt hastig-hetsprofil eller vil bli holdt i sin relativposisjon. In the case that the compensation regulation is active, the control chambers 26 and 28 in Figure 1 can be charged with pressure medium via the connections A and B, respectively. The displacement of the piston device 12 to the left or right results in an increase or decrease of the working space 24, so that thereby pressure medium will flow from the annulus 36 and thereby the load L will be held in the desired relative position. The regulation of the pressure medium supply and removal to and from the two control rooms 26, 28, respectively, takes place in such a way that the load L will move in accordance with a predetermined speed profile or will be held in its relative position.

Den i figur 1 viste løsning har betydelige fordeler sammenliknet med den innlednings-vis nevnte kjente teknikk, særlig den som er kjent fra US 3.946.559.1 den kjente teknikk kreves det fire paknkinger (to på stemplene, en ved en skillevegg og en fjerde pakning der hvor en stempelstang går gjennom endeflaten i aktivsylinderhuset). I den i figur 1 viste løsning kreves det bare tre pakninger (stemplene 16,14 og skilleveggen 20). Da ingen stempelstang rager ut fra sylinderen, vil også løsningen ifølge oppfinnelsen være mer kompakt. Stempelinnretningen har ifølge den kjente teknikk fire glide-føringer (to stempler, gjennomføring i husskilleveggen og gjennomføring i aktiv-sylinderendeflaten), mens det i eksemplet i figur 1 bare forefinnes tre glideføringer (stemplene 14,16, husskilleveggen 20). Nok en fordel er at i den kjente teknikk ifølge US-patentskriftet er det anordnet en ekstern bevegelig del (stempelstang), mens det i løsningen ifølge figur 1 brukes en aktivakkumulator uten eksterne bevegelige deler. The solution shown in Figure 1 has significant advantages compared to the prior art mentioned at the outset, in particular that which is known from US 3,946,559.1, the prior art requires four gaskets (two on the pistons, one at a partition and a fourth gasket where where a piston rod passes through the end face of the active cylinder housing). In the solution shown in Figure 1, only three seals are required (pistons 16,14 and partition 20). As no piston rod protrudes from the cylinder, the solution according to the invention will also be more compact. According to the known technique, the piston device has four slide guides (two pistons, passage in the housing partition wall and passage in the active cylinder end surface), while in the example in figure 1 there are only three slide guides (pistons 14,16, housing partition wall 20). Another advantage is that in the known technique according to the US patent, an external moving part (piston rod) is arranged, while in the solution according to figure 1 an active accumulator is used without external moving parts.

Det foran beskrevne eksemplet med lineær drift, er beregnet for forholdsvis små bevegelser av lasten L. Dersom lasten L skal beveges over større strekninger, så brukes det en vinsj istedenfor en lineær drift. Et slikt utførelseseksempel er vist i figur 2. The above-described example of linear operation is intended for relatively small movements of the load L. If the load L is to be moved over larger distances, a winch is used instead of a linear operation. An example of such a design is shown in Figure 2.

Der beveges lasten L ved hjelp av en vinsj 40, som drives ved hjelp av en eller flere hydrauliske motorer 42.1 det viste eksemplet er den hydrauliske motoren 42 anordnet i et lukket kretsløp og forsynes med trykkmedium ved hjelp av en stillpumpe 44 som drives av en motor M. En trykktilknytning T i stillpumpen 44 er gjennom en høytrykks-ledmng 47 forbundet med en trykktilknytning P' i den hydrauliske motoren, og en sugetilknytning S i stillpumpen 44 er gjennom en sugeledning 49 forbundet med en lav-trykkstilknytning T i den hydrauliske motoren 42. There, the load L is moved by means of a winch 40, which is driven by means of one or more hydraulic motors 42. In the example shown, the hydraulic motor 42 is arranged in a closed circuit and is supplied with pressure medium by means of a still pump 44 which is driven by a motor M. A pressure connection T in the still pump 44 is connected through a high-pressure connection 47 to a pressure connection P' in the hydraulic motor, and a suction connection S in the still pump 44 is connected through a suction line 49 to a low-pressure connection T in the hydraulic motor 42 .

Selvfølgelig kan man også istedenfor det lukkede kretsløpet benytte et åpent trykk-mediumkretsløp, hvor stillpumpen suger trykkmedium fra en beholder T og trykkmediet føres tilbake til beholderen T gjennom lavtrykkstilknytningen T i den hydrauliske motoren 42. Of course, instead of the closed circuit, you can also use an open pressure-medium circuit, where the still pump sucks pressure medium from a container T and the pressure medium is fed back to the container T through the low-pressure connection T in the hydraulic motor 42.

Kompenseringssystemet 4 består i hovedsaken også her av en hydropneumatisk akkumulator 6 og en som likegangssylinder utformet aktivsylinder 8, hvilke enheter også her har utført som en enhet (aktivakkumulator). I det felles sylinderhuset 10 er det anordnet en stempelinnretning 12, som i dette eksemplet innbefatter to ytre stempler 14,16 og et midtre ringstempel 46. Ringstempelet 46 og stempelet 14 er forbundne med hverandre The compensation system 4 mainly consists here, too, of a hydropneumatic accumulator 6 and an active cylinder 8 designed as a constant-flow cylinder, which units here too have performed as a unit (active accumulator). In the common cylinder housing 10, a piston device 12 is arranged, which in this example includes two outer pistons 14,16 and a middle ring piston 46. The ring piston 46 and the piston 14 are connected to each other

ved hjelp av et første stempelsteg 48, og ringstempelet 46 og stempelet 16 er forbundne med hverandre ved hjelp av et andre stempelsteg 50. Dette sistnevnte stempelsteget kan by means of a first piston step 48, and the ring piston 46 and the piston 16 are connected to each other by means of a second piston step 50. This latter piston step can

eksempelvis ha en mindre diameter enn det førstnevnte stempelsteget 48. Stempelsteget 48 går gjennom en første husskillevegg 52, og det andre stempelsteget 50 går gjennom en annen husskillevegg 54. Stempelinnretningen 12 med de tre stempelelementene vil således gi en oppdeling av sylinderhuset 10 i seks trykkrom. Det i figur 2 viste høyre trykkrom er gassrommet 22. De to styrerommene 26,28 begrenses av husskilleveggen 52 og av ringstempelet 46 henholdsvis stempelet 40. Nok et arbeidsrom 56 ligger mellom husveggen 54 og det midtre ringstempelet 46. Et arbeidsrom 24 begrenses av husskilleveggen 54 og det høyre stempelet 16. Gassrommet 22 er som i det foregående eksemplet forbundet med gassakkumulatoren 32 ved hjelp av en gassledning 30, slik at gasstrykket virker på den siden av stempelet 16 som vender ut mot enden av anord-ningen. Mellom den siden av stempelet 14 som vender utover og den motstående endeflaten i huset 10, dannes det et rom 58. Dette kan eksempelvis være forbundet med omgivelsene eller med lavtrykksrommet, eller det kan være stengt. for example have a smaller diameter than the first-mentioned piston step 48. The piston step 48 passes through a first housing partition wall 52, and the second piston step 50 passes through another housing partition wall 54. The piston device 12 with the three piston elements will thus provide a division of the cylinder housing 10 into six pressure chambers. The right-hand pressure chamber shown in figure 2 is the gas chamber 22. The two control chambers 26,28 are limited by the housing partition wall 52 and by the ring piston 46 and the piston 40, respectively. Another working space 56 is located between the housing wall 54 and the central ring piston 46. A working space 24 is limited by the housing partition wall 54 and the right piston 16. As in the previous example, the gas chamber 22 is connected to the gas accumulator 32 by means of a gas line 30, so that the gas pressure acts on the side of the piston 16 which faces out towards the end of the device. Between the side of the piston 14 that faces outwards and the opposite end surface of the housing 10, a space 58 is formed. This can, for example, be connected to the surroundings or to the low-pressure space, or it can be closed.

I figur 2 er arbeidsrommet 24 gjennom en trykkledning 34 forbundet med høytrykks-ledningen 47. Arbeidsrommet 56 er gjennom en lavtrykksledning 60 forbundet med sugeledningen 49.1 lavtrykksledningen 60 og/eller i trykkledningen 34 kan det være anordnet hurtiglukkende sperreventiler 38. Med slike sperreventiler 38 kan en over-føring av støtbelastninger (Shock Loads) hindres, dvs. belastninger som eksempelvis kan forekomme ved bevegelse av en last fra et dekk som beveger seg. Akkumulatorfunksjonen kan også koples ut ved hjelp av sperreventilene 38. In Figure 2, the working space 24 is connected to the high-pressure line 47 through a pressure line 34. The working space 56 is connected to the suction line 49 through a low-pressure line 60. 1 the low-pressure line 60 and/or in the pressure line 34 there may be arranged quick-closing shut-off valves 38. With such shut-off valves 38, a the transfer of shock loads (Shock Loads) is prevented, i.e. loads that can occur, for example, when a load is moved from a moving tire. The accumulator function can also be switched off using the shut-off valves 38.

De to styrerommene 26, 28 kan, som i det foregående eksempelet, forbindes med en trykkmiddelkilde eller en beholder ved hjelp av tilknytningene A, B og en ikke vist reguleringsventilanordning, for derved å kunne gjennomføre en aktiv posisjonsregulering av akkumulatorstempelet, og dermed av lasten. The two control rooms 26, 28 can, as in the preceding example, be connected to a source of pressure medium or a container by means of connections A, B and a control valve device, not shown, in order to thereby be able to carry out active position regulation of the accumulator piston, and thus of the load.

For heving eller senking av en last under normale driftsbetingelser, dvs. uten hivkompensering, er de to tilknytningene A, B lukket og/eller sperreventilene 38 lukket, slik at aktivsylinderen 8 er uvirksom, og hastigheten og dreieretningen til vinsjen vil være bestemt av stillpumpens 44 svingevinkel. For raising or lowering a load under normal operating conditions, i.e. without heave compensation, the two connections A, B are closed and/or the shut-off valves 38 are closed, so that the active cylinder 8 is inactive, and the speed and direction of rotation of the winch will be determined by the still pump's 44 turning angle.

I det tilfellet at det ikke er nødvendig med en heving eller senking av lasten, men det allikevel er nødvendig med en hivkompensering for holding av lasten i en forhånds-bestemt relativposisjon til et målobjekt, vil stillpumpen 44 ikke levere trykkmedium til den hydrauliske motoren 42. Stempelinnretningen 12 forskyves imidlertid som følge av reguleringen av aktivsylinderen 8 i avhengighet av skipets vertikalbevegelse, slik at det tilsvarende fra arbeidsrommene 24 eller 56 føres trykkmedium til motoren 42, slik at denne kan drive vinsjen 40 tilsvarende og således muliggjøre kompenseringsbevegel-sene. Lasten L bæres av trykket i den hydropneumatiske akkumulatoren 6. Aktivsylinderen må tilveiebringe trykkforskjeller som følge av gasskarakteristikker, friksjon og dynamiske innflytelser. In the event that it is not necessary to raise or lower the load, but a heave compensation is still required for holding the load in a predetermined relative position to a target object, the still pump 44 will not supply pressure medium to the hydraulic motor 42. However, the piston device 12 is displaced as a result of the regulation of the active cylinder 8 in dependence on the ship's vertical movement, so that correspondingly from the working spaces 24 or 56 pressurized medium is fed to the motor 42, so that this can drive the winch 40 accordingly and thus enable the compensation movements. The load L is carried by the pressure in the hydropneumatic accumulator 6. The active cylinder must provide pressure differences as a result of gas characteristics, friction and dynamic influences.

I det tilfellet at hivkompenseringen skal gjennomføres samtidig med en heving eller senking av lasten - dette er det vanligste tilfellet - så vil reguleringen av stillpumpen 44 overlagre styringen av aktivakkumulatoren (aktivsylinder 8, hydropneumatisk akkumulator 6) og omvendt. In the event that the heave compensation is to be carried out simultaneously with a raising or lowering of the load - this is the most common case - then the regulation of the still pump 44 will superimpose the control of the active accumulator (active cylinder 8, hydropneumatic accumulator 6) and vice versa.

Som nevnt skal gasstrykket være slik at det kan bære lasten. I det tilfellet at det skal håndteres sterkt ulike laster, kan det være fordelaktig dersom gasstrykket i gassakkumulatoren 32 kan endres i avhengighet av lasten. For dette kan det eksempelvis anordnes en kompressor med tilhørende reguleringsinnretninger for innstilling av gasstrykket. As mentioned, the gas pressure must be such that it can carry the load. In the event that very different loads are to be handled, it can be advantageous if the gas pressure in the gas accumulator 32 can be changed depending on the load. For this, for example, a compressor can be arranged with associated regulating devices for setting the gas pressure.

Alternativt, eller i tillegg, kan tilpassingen av kompenseringskraften til lasten også skje ved at den hydrauliske motoren 42 til vinsjen 40 har et varierbart fortrengningsvolum, eller at flere hydrauliske motorer med varierbart fortrengningsvolum er parallellkoplet. Fortrengningsvolumet stilles da inn i avhengighet av lasten, idet trykket på aktivakkumulatorens gasside, dvs. trykket i gassrommet 22 og i gassakkumulatoren 32 kan holdes konstant, slik at det derved ikke er nødvendig med en egen kompressor, og heller ikke er nødvendig med en gasstrykkreguleringsinnretning. Alternatively, or in addition, the adaptation of the compensating force to the load can also take place by the hydraulic motor 42 of the winch 40 having a variable displacement volume, or by several hydraulic motors with variable displacement volume being connected in parallel. The displacement volume is then set depending on the load, as the pressure on the gas side of the active accumulator, i.e. the pressure in the gas chamber 22 and in the gas accumulator 32 can be kept constant, so that there is no need for a separate compressor, nor is a gas pressure regulation device necessary.

Det hydrauliske kretsløpet med pumpen 44 og den hydrauliske motoren 42 er for øvrig forsynt med ellers alle vanlige anordninger, så som eksempelvis trykkbegrensnings-ventiler, spylekretsløp, kjølere, filtre, slik man kjenner det fra de vanlige, lukkede kretsløpene. En lekkasje kan utliknes på samme måte som vanlig i de kjente systemer. The hydraulic circuit with the pump 44 and the hydraulic motor 42 is otherwise provided with all other usual devices, such as, for example, pressure limiting valves, flushing circuits, coolers, filters, as is known from the usual, closed circuits. A leak can be compensated in the same way as usual in the known systems.

I prinsippet kan funksjonene til de enkelte trykkrommene i aktivakkumulatoren byttes om. Således kan eksempelvis styrerommet 28 byttes om med arbeidsrommet 24. In principle, the functions of the individual pressure chambers in the asset accumulator can be changed. Thus, for example, the control room 28 can be replaced with the work room 24.

I det foran beskrevne eksemplet er stempelinnretningen 12 utført som en enhetlig innretning, men i prinsippet kan den også være flerdelt. In the example described above, the piston device 12 is designed as a unitary device, but in principle it can also be multi-part.

Figur 3 viser en konkret anvendelse av den i figur 1 viste hivkompenseringsinnretning for en borstreng som utgjør lasten L. Et borhode skal senkes ned mot havbunnen fra et skip 62, eksempelvis for uttak av en havbunnprøve eller for boring etter olje. I det konkrete eksemplet består hydraulikksylinderanordningen 2 av to eller flere parallell-koplede hydraulikksylindere, idet stempelstangen 39 er lagret i et ombord i skipet 62 anordnet borestativ 64, mens lasten L (borstrengen) er festet til de vertikalt forskyvbare sylindere. En lasermåleinnretning 66 er i dette eksemplet tilordnet borestativet 64. Ved hjelp av en slik lasermåleinnretning 66 kan skipets posisjon registreres. Sylinderens 2 posisjon registreres ved hjelp av en strekningsmåler 68. Figure 3 shows a concrete application of the heave compensation device shown in Figure 1 for a drill string which constitutes the load L. A drill head is to be lowered towards the seabed from a ship 62, for example for taking a seabed sample or for drilling for oil. In the specific example, the hydraulic cylinder device 2 consists of two or more parallel-connected hydraulic cylinders, the piston rod 39 being stored in a drill stand 64 arranged on board the ship 62, while the load L (the drill string) is attached to the vertically displaceable cylinders. In this example, a laser measuring device 66 is assigned to the drill stand 64. With the help of such a laser measuring device 66, the ship's position can be registered. The position of the cylinder 2 is recorded using a displacement gauge 68.

Figur 3 viser de vesentlige komponentene i en reguleringsenhet for styring av aktivsylinderen 8, for aktiv utlikning av bevegelsene henholdsvis trykkvariasjonene i hydrau-likksylindeme to som følge av sjøgangen. Som nevnt foran i forbindelse med figur 1, bæres lasten L, dvs. vekten til sylinderen så vel som borstrengen, statisk av den hydropneumatiske akkumulatoren 6, idet gasstrykket i gassrommet 22 og dermed i gassakkumulatoren 32 innstilles tilsvarende. Innstillingen av gasstrykket i gassakkumulatoren 32 skjer ved hjelp av en gasstrykk reguleringsenhet 70, som forbinder gassakkumulatoren 32 med en forrådsakkumulator 72, som på sin side kan lades ved hjelp av en kompress-oranordning 74. Selvfølgelig kan gassakkumulatoren 32 også lades direkte ved hjelp av kompressorenheten 74 og gasstrykkreguleringsenheten 70, idet da gasstrykket kan endres i avhengighet av vekten til borstrengen og eventuelt i avhengighet av sjøgangen. Figure 3 shows the essential components of a control unit for controlling the active cylinder 8, for active equalization of the movements and pressure variations in the two hydraulic cylinders as a result of the sea flow. As mentioned above in connection with Figure 1, the load L, i.e. the weight of the cylinder as well as the drill string, is carried statically by the hydropneumatic accumulator 6, the gas pressure in the gas chamber 22 and thus in the gas accumulator 32 being set accordingly. The setting of the gas pressure in the gas accumulator 32 takes place with the help of a gas pressure regulation unit 70, which connects the gas accumulator 32 with a supply accumulator 72, which in turn can be charged using a compressor device 74. Of course, the gas accumulator 32 can also be charged directly using the compressor unit 74 and the gas pressure regulation unit 70, since the gas pressure can be changed depending on the weight of the drill string and possibly depending on the sea level.

Trykkmediumforsyningen til aktivsylinderen 8, hydraulikksylinderen 2 og arbeidsrommet 24, skjer ved hjelp av en stillpumpe 76. Denne pumpen suger trykkmedium fra en beholder T og sender det inn i trykkledningen 34. Trykkledningen 34 er via en løfte-ventil 78 forbindbar med en med pumpen 76 forbundet pumpeledning 80 og via en senkeventil 82 forbindbar med en beholderledning 84 som er forbundet med beholderen T. Begge ventiler 78, 80 er forspent lekkasjefritt i en sperrestilling. Løfteventilen 78 er en sjalteventil, mens senkeventilen 82 er en stillbar veiventil, hvor en utløpsblende kan innstilles proporsjonalt. The supply of pressure medium to the active cylinder 8, the hydraulic cylinder 2 and the working space 24 takes place by means of a still pump 76. This pump sucks pressure medium from a container T and sends it into the pressure line 34. The pressure line 34 can be connected via a lifting valve 78 to one with the pump 76 connected pump line 80 and via a lowering valve 82 can be connected to a container line 84 which is connected to the container T. Both valves 78, 80 are pre-tensioned leak-free in a blocking position. The lifting valve 78 is a switching valve, while the lowering valve 82 is an adjustable directional valve, where an outlet aperture can be set proportionally.

Fra pumpeledningen 80 går det en forløpsledning 86, og fra beholderledningen 84 går det en utløpsledning 88. Disse ledningene går til to inngangstilknytninger P, T i en proporsjonal stillbar aktivakkumulatorreguleringsventil 90. To arbeidstilknytninger A, B i aktivakkumulatorreguleringsventilen 90 er ved hjelp av en tilløpsledning 92 og en utløpsledning 94 forbundet med arbeidstilknytningene A henholdsvis B i aktivsylinderen 8. Tilløpsledningen 92 og utløpsledningen 94 kan kortsluttes ved hjelp av en bypassventil 97, slik at aktivsylinderen 8 da blir virkningsløs og akkumulatoren 4 bare vil virke som en passiv akkumulator. Ved hjelp av den proporsjonalt stillbare aktivakkumu- latorreguleirngsventilen 90 kan de to styrerommene 26,28 i aktivsylinderen 8 pådras med trykkmedium i avhengighet av skipsbevegelsene, henholdsvis forbindes med beholderen T. Aktivakkumulatorreguleringsventilen 90 er i sin fjærforspente basisposisjon utført med en flytende stilling og kan således forstilles ved hjelp av proporsjonalt stillbare elektromagneter, slik at derved enten styrerommet 26 eller styrerommet 28 vil være forbundet med stillpumpen 76, mens trykkmedium fra det respektive andre trykkrommet fortrenges mot beholderen T. From the pump line 80 there is a flow line 86, and from the container line 84 there is an outlet line 88. These lines go to two input connections P, T in a proportional adjustable active accumulator control valve 90. Two working connections A, B in the active accumulator control valve 90 are by means of an inlet line 92 and an outlet line 94 connected to the working connections A and B respectively in the active cylinder 8. The inlet line 92 and the outlet line 94 can be short-circuited by means of a bypass valve 97, so that the active cylinder 8 then becomes ineffective and the accumulator 4 will only act as a passive accumulator. With the help of the proportionally adjustable active accumulator control valve 90, the two control chambers 26,28 in the active cylinder 8 can be pressurized with medium depending on the ship's movements, respectively connected to the container T. The active accumulator control valve 90 is in its spring-biased base position made with a floating position and can thus be adjusted by means of proportionally adjustable electromagnets, so that thereby either the control room 26 or the control room 28 will be connected to the still pump 76, while pressure medium from the respective other pressure room is displaced towards the container T.

Fyllingen av arbeidsrommet 24 i den hydropneumatiske akkumulatoren 6 og av ring-rommene 36 i hydraulikksylinderanordningen 2, skjer ved hjelp av en fyllingsregu-leringsventil 96, hvis eneste arbeidstilslutning A gjennom en fylleledning 99 er forbundet med en forbindelsesledning 100 mellom arbeidsrommet 24 og trykkledningen 34.1 denne forbindelsesledningen 100 er den tidligere beskrevne sperreventilen 38 anordnet. Med denne sperreventilen kan forbindelsen mellom arbeidsrommet 24 og hydraulikksylinderanordningen 2 sperres eller åpnes. En trykktilslutning P i fyllingsreguleringsventilen 96 er gjennom en pumpe-grenledning 102 forbundet med pumpeledningen 60, og en beholdertilslutning T i fyllingsreguleringsventilen 96 er gjennom en beholder-grenledning 104 forbundet med beholderledningen 84, hvor det dessuten kan være anordnet innretninger for kjøling, filtrering etc. av trykkmediet. The filling of the working space 24 in the hydropneumatic accumulator 6 and of the annular spaces 36 in the hydraulic cylinder device 2 takes place by means of a filling control valve 96, whose only working connection A through a filling line 99 is connected to a connecting line 100 between the working space 24 and the pressure line 34.1 this connecting line 100, the previously described shut-off valve 38 is arranged. With this shut-off valve, the connection between the working space 24 and the hydraulic cylinder device 2 can be blocked or opened. A pressure connection P in the filling control valve 96 is connected to the pump line 60 through a pump branch line 102, and a container connection T in the filling control valve 96 is connected to the container line 84 through a container branch line 104, where devices for cooling, filtering etc. can also be arranged. of the print medium.

For bedre forståelse av oppfinnelsen skal nedenfor en senking og en opphenging av et borehode forklares nærmere. For a better understanding of the invention, a lowering and a suspension of a drill head will be explained in more detail below.

I en første forberedelsesfase blir den hydropneumatiske akkumulatoren 6 først ført til en utgangsposisjon og gasstrykket i gassrommet 22 innstilt i avhengighet av borstrengens vekt, hvilken innstilling er proporsjonal med den forventede vekten som skal senkes, minus den kraft som man ønsker skal virke på borehodet. Denne innstillingen av aktivakkumulatoren 8 skjer ved hjelp av fyllingsreguleringsventilen 96, som sørger for for-syning av arbeidsrommet 24 med trykkmedium, mens sperreventilen 38, løfteventilen 78, senkeventilen 82 alle er lukket og bypassventilen 97 er åpnet, slik at de to styrerommene 26 og 28 i aktivsylinderen 8 er forbundne med hverandre. In a first preparation phase, the hydropneumatic accumulator 6 is first brought to an initial position and the gas pressure in the gas chamber 22 is set depending on the weight of the drill string, which setting is proportional to the expected weight to be lowered, minus the force that is desired to act on the drill head. This setting of the active accumulator 8 takes place with the help of the filling control valve 96, which ensures the supply of the working space 24 with pressure medium, while the shut-off valve 38, the lifting valve 78, the lowering valve 82 are all closed and the bypass valve 97 is opened, so that the two control rooms 26 and 28 in the active cylinder 8 are connected to each other.

I en andre fase senkes borehodet mot havbunnen. Sperreventilen 38 forblir lukket, og ventilene 78 og 82 brukes for å muliggjøre innkjøring og utkjøring av hydraulikksylinderanordningen 2 for sammensetting av borstrengen og senking av borehodet. Hydraulikksylinderanordningen 2 skal eksempelvis ved senket borehode være innstilt slik at det forblir en tilstrekkelig strekning for hivkompensering. Under denne senking- en kan trykkene i gassrommet 22 og i arbeidsrommet 24 innstilles tilsvarende ved hjelp av fyllingsventilen 96, henholdsvis gasstrykkreguleringsenheten 70, for utlikning av borstrengens vekt. In a second phase, the drill head is lowered towards the seabed. The shut-off valve 38 remains closed, and the valves 78 and 82 are used to allow the hydraulic cylinder device 2 to be retracted and retracted for assembly of the drill string and lowering of the drill head. The hydraulic cylinder device 2 should, for example, be adjusted when the drill head is lowered so that there remains a sufficient stretch for heave compensation. During this lowering, the pressures in the gas chamber 22 and in the working chamber 24 can be adjusted accordingly using the filling valve 96, respectively the gas pressure regulation unit 70, to equalize the weight of the drill string.

I det øyeblikket borhodet når havbunnen, innkoples først en passiv hivkompensering, idet lasttrykket i hydraulikksylinderanordningen 2 registreres. Under denne passive reguleringen bringes ventilene 78, 82 til sperreposisjon. Aktivakkumulatorreguleringsventilen 90 befinner seg fremdeles i sin basisposisjon, og sperreventilen 38 er åpen. Aktivakkumulatoren 8 er ennå uvirksom, fordi bypassventilen 97 fremdeles er i sin gjennomgangsstilling. The moment the drill head reaches the seabed, a passive heave compensation is first switched on, as the load pressure in the hydraulic cylinder device 2 is registered. During this passive regulation, the valves 78, 82 are brought to the blocking position. The active accumulator control valve 90 is still in its basic position, and the shut-off valve 38 is open. The active accumulator 8 is still inactive, because the bypass valve 97 is still in its through position.

Under den egentlige boring skiller man mellom tre metoder: During the actual drilling, a distinction is made between three methods:

1. Ved en såkalt normalboring "reguleres" boretrykket passivt. Det tillates bevisst boretrykkvariasjoner som følge av skipsbevegelser, og derfor sylinderbevegelser og akku-mulatorstempelbevegelser så vel som fasttrykkvariasjoner. Ved denne boretypen er aktivsylinderen kortsluttet, idet bypassventilen 97 befinner seg i sin gjennomgangsstilling og aktivakkumulatorreguleringsventilen er brakt til sin nøytralstilling. 2. Ved en "forbedret normalboring" blir boretrykkvariasjoner og tilsvarende dreie-moment- og dreiehastighetsvariasjoner og borhodeslitasje så vel som borhodeløfting redusert eller unngått så langt som mulig, idet trykket i arbeidsrommet 24 eller, fortrinnsvis i ringrommet 36, holdes konstant. Dette skjer ved hjelp av en trykkregulering av aktivsylinderen 8, idet bypassventilen 97 er brakt til sin sperrestilling og aktivakkumulatorreguleringsventilen er styrt slik på grunnlag av en egnet reguleringsprosess at trykket i trykkrommene 24 eller 36 forblir praktisk talt konstant. 3. Ved en såkalt "kjerneboring" borer man etter grunnprøver ved hjelp av et spesial-apparat som er festet til en borstreng. Posisjonene må da kunne reguleres med en relativt stor nøyaktighet for kompensering av sjøgang og eventuelle skipsbevegelser. Borstrengens totalvekt kompenseres, som allerede nevnt, i hovedsaken med gasstrykket i gassrommet 22. Posisjonen til hydraulikksylinderen 2 reguleres slik med aktivsylinderen 8 at skipsbevegelser kompenseres. Bypassventilen 97 befinner seg i sin sperrestilling, og aktivakkumulatorreguleringsventilen 90 reguleres tilsvarende. 1. In so-called normal drilling, the drilling pressure is "regulated" passively. Drilling pressure variations are deliberately allowed as a result of ship movements, and therefore cylinder movements and accumulator piston movements as well as fixed pressure variations. With this type of drill, the active cylinder is short-circuited, as the bypass valve 97 is in its through position and the active accumulator control valve is brought to its neutral position. 2. In an "improved normal drilling", drilling pressure variations and corresponding torque and rotation speed variations and drill head wear as well as drill head lifting are reduced or avoided as far as possible, the pressure in the working chamber 24 or, preferably, in the annulus 36, being kept constant. This takes place by means of a pressure regulation of the active cylinder 8, as the bypass valve 97 is brought to its blocking position and the active accumulator control valve is controlled in such a way, on the basis of a suitable regulation process, that the pressure in the pressure chambers 24 or 36 remains practically constant. 3. In a so-called "core drilling", core samples are drilled using a special device which is attached to a drill string. The positions must then be able to be regulated with a relatively high degree of accuracy to compensate for sea going and any ship movements. The total weight of the drill string is compensated, as already mentioned, mainly with the gas pressure in the gas chamber 22. The position of the hydraulic cylinder 2 is regulated with the active cylinder 8 so that ship movements are compensated. The bypass valve 97 is in its blocked position, and the active accumulator control valve 90 is regulated accordingly.

Etter endt boring trekkes borhodet ut fra grunnen og heves. Denne uttrekkingen kan i prinsippet skje ifølge de tre foran beskrevne metoder. I det tilfellet at man ønsker en kontinuerlig uttrekking av borhodet eller det tilordnede apparatet, kan den aktive hivkompenseringsreguleringen omkoples til en posisjonsregulering, for utlikning av skipsbevegelsene. After drilling, the drill head is pulled out of the ground and raised. This withdrawal can in principle take place according to the three methods described above. In the event that you want a continuous extraction of the drill head or the associated device, the active heave compensation regulation can be switched to a position regulation, for compensation of the ship's movements.

Denne regulerte uttrekkingen av borhodet fra grunnen skjer ved at det gjennom fyllingsreguleringsventilen 96 og med åpen bypassventil 97 tilføres trykkmedium til ringrom-mene 36 i hydraulikksylinderanordningen 2, slik at derved borhodet kan trekkes med konstant hastighet ut fra grunnen. Som sagt foregår da en aktiv hivkompensering ved hjelp av en innstilling av aktivakkumulatorreguleringsventilen 90, hvormed det for hivkompensering nødvendige trykk i styrerommene 26,28 innstilles, slik at borhodet kan trekkes ut fra grunnen med konstant hastighet. This controlled extraction of the drill head from the ground takes place by supplying pressurized medium to the annulus 36 in the hydraulic cylinder device 2 through the filling control valve 96 and with the bypass valve 97 open, so that the drill head can thereby be pulled out of the ground at a constant speed. As said, an active heave compensation then takes place by means of a setting of the active accumulator control valve 90, with which the pressure necessary for heave compensation in the control rooms 26,28 is set, so that the drill head can be pulled out of the ground at a constant speed.

Etter at borhodet er trukket ut, kan man ved hjelp av de foran beskrevne regulerings-måtene hindre at hevingen skjer på en ukontrollerbar måte. Tidspunktet for uttrekkingen av borhodet fra grunnen kan registreres på en meget enkel måte, fordi den nødvendige uttrekkingskraften da slagaktig vil synke. For å hindre en kollisjon mellom borhodet og grunnen, blir borhodet relativt raskt brakt til en stilling med en avstand i forhold til bunnen i hullet. Så snart stempelinnretningen 12 i aktivakkumulatoren har inntatt sin på forhånd innstilte utgangsposisjon, koples hivkompenseringen ut. Sperreventilen 38 lukkes, og fyllingsreguleringsventilen 96 så vel som aktivakkumulatorreguleringsventilen 90 går tilbake til sine basisposisjoner. Bypassventilen 97 bringes til sin gjennomgangsstilling, slik at aktivsylinderen 8 koples ut. De to ventilene 78, 82 forblir lukket. After the drill head has been pulled out, you can use the regulation methods described above to prevent it from being raised in an uncontrollable way. The time for the extraction of the drill head from the ground can be registered in a very simple way, because the necessary extraction force will then drop dramatically. In order to prevent a collision between the drill head and the ground, the drill head is relatively quickly brought to a position with a distance in relation to the bottom of the hole. As soon as the piston device 12 in the asset accumulator has taken up its pre-set starting position, the heave compensation is switched off. The shut-off valve 38 closes, and the fill control valve 96 as well as the active accumulator control valve 90 return to their base positions. The bypass valve 97 is brought to its through position, so that the active cylinder 8 is disconnected. The two valves 78, 82 remain closed.

Deretter deles borstrengen og borhodet løftes tilbake til skipet. Under denne løftingen vil sperreventilen 38 være lukket, bypassventilen 97 vil være åpen, og de to regulerings-ventilene 96, 90 befinner seg i sine basisposisjoner. Under løftingen av borhodet og demonteringen av borstrengen skjer den nødvendige heving og senking av de til sylindermantlene til hydraulikksylinderanordningen 2 festede styrebjelker, som bærer borstrengen, ved hjelp av løfteventilen 78, henholdsvis senkeventilen 82. Gasstrykket i gassrommet 22 kan ved hjelp av gasstrykkreguleringsenheten 70 tilpasses borstrengens reduserte vekt. The drill string is then split and the drill head is lifted back to the ship. During this lifting, the shut-off valve 38 will be closed, the bypass valve 97 will be open, and the two control valves 96, 90 are in their basic positions. During the lifting of the drill head and the dismantling of the drill string, the necessary raising and lowering of the guide beams attached to the cylinder jackets of the hydraulic cylinder device 2, which carry the drill string, takes place with the help of the lifting valve 78, respectively the lowering valve 82. The gas pressure in the gas chamber 22 can be adapted to the drill string's with the help of the gas pressure regulation unit 70 reduced weight.

Det er foran vist å beskrevet en hivkompenseringsinnretning (Heave Compensation System), hvor kompenseringen av en som følge av sjøgang tilveiebrakt relativbevegelse mellom en last med hensyn til en ønsket posisjon, skjer ved hjelp av en passiv hydropneumatisk akkumulator og en aktivt regulert aktivsylinder. Ifølge oppfinnelsen er aktivsylinderen integrert i den hydropneumatiske akkumulatoren, slik at kompenseringsinnretningen har en meget kompakt og enkel oppbygging. A heave compensation system (Heave Compensation System) has been described above, where the compensation of a relative movement between a load with respect to a desired position caused by seagoing occurs with the help of a passive hydropneumatic accumulator and an actively regulated active cylinder. According to the invention, the active cylinder is integrated into the hydropneumatic accumulator, so that the compensation device has a very compact and simple structure.

Referanseliste: Reference list:

Claims

1. Hydraulic heave compensation device for compensating seaway caused relative movements between a load (2) and a target position, with a compensation system (4) which includes a load (L) bearing, hydropneumatic accumulator and an active cylinder device (8) thus in working connection, which has two control rooms (26, 28) which can be applied with a pressure for operating the active cylinder device (8), characterized in that the active cylinder device (8) is integrated in the hydropneumatic accumulator (6), as a common piston device (12) is occupied in a common cylinder housing (10), which limits a respective pressure chamber with its two-sided housing end surfaces and opposing piston surfaces, of which pressure chamber one is a gas chamber (22) in the hydropneumatic accumulator (6).

2. Heave compensation device according to claim 1, characterized by a hydraulic cylinder (2) for moving the load (L), which hydraulic cylinder has at least one pressure chamber (36), which through a pressure line (34) is connected to the other, a working chamber (24) forming a pressure chamber in the cylinder housing.

3. Hiv compensation device according to claim 2, characterized in that the piston device (12) includes two pistons (14,16) with piston surfaces facing the housing ends, which pistons (14,16) are connected to each other by means of a piston step (18) which tightly passes through a housing partition (20), so that the ridge-shaped piston plates of the pistons (14,16) and the housing partition (20) will limit the two control chambers (26,28) in the active cylinder (8).

4. Hinge compensation device according to claim 3, characterized in that the two pistons (14,16) and the housing partition (20) are assigned gaskets.

5. Heave compensation device according to claim 1, characterized by a winch (40) driven by a hydraulic motor (42) which carries the load (L), a pressure side of the hydraulic motor (42) being connected to a working space (24) in the cylinder housing.

6. Hiv compensation device according to claim 5, characterized in that the piston device (12) has two single-sided pistons (14,16) and a central ring piston (46), which pistons and ring piston are connected to each other by means of two piston steps (48, 50), which pass through a respective housing partition wall (52,54), so that a housing partition wall (52) and the adjacent ring piston surfaces in the piston device (12) limit the two control chambers (26,28) in the active cylinder (12), and the other housing partition wall (54) and the adjacent the ring piston surfaces limit the working space (24) and a further working space (56).

7. Hiv compensation device according to claim 6, characterized in that the pressure chamber (58) arranged at a distance from the gas chamber (22) is subjected to ambient pressure.

8. Lift compensation device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the hydraulic motor (42) has a constant or variable displacement volume.

9. Heave compensation device according to claim 8, characterized in that the hydraulic motor (42) is arranged in a closed or in an open pressure-medium circuit.

10. Hib compensation device according to claim 9, first alternative, characterized in that a pump (44) with variable transport volume is driven by an electric motor (M), and that a suction connection (S) in the pump (44) through a suction line (49) is connected to a low-pressure connection ( T) in the hydraulic motor (42) and a pressure connection (P) in the pump through a high-pressure line (47) are connected to a pressure connection (P') in the hydraulic motor (42).

11. Hib compensation device according to claim 10, characterized in that the working space (24) is connected to the high-pressure line (47) through a pressure line (34), and the further working space (56) is connected to the suction line (49) through a low-pressure line (60).

12. Hinge compensation device according to one of the preceding claims, characterized in that the pistons (14, 16), respectively the piston steps (48, 50), have different diameters.

13. Heave compensation device according to one of claims 5 to 12, characterized in that the two control rooms (26,28) are connectable or separable from the hydraulic motor's circuit by means of a bypass valve (97).

14. Hib compensation device according to claim 2 or 11, characterized in that quick-connect shut-off valves (38) are arranged in the pressure line (34) or in the high pressure/suction lines (47, 49).