NO334469B1

NO334469B1 - Fremgangsmåte ved drift av vinsj for håndtering av last med en line, konstruksjon samt anvendelse

Info

Publication number: NO334469B1
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: 2014-03-10
Also published as: DK2830985T3; EP2830985A4; EP2830985A1; EP2830985B1; SG11201406085TA; US20150083985A1; NO20120375A1; WO2013147613A1; ES2632268T3

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 ved drift av vinsj for håndtering av last med en line, ved hjelp av en eller flere elektromotorer via en girkasse,

hvor driften av vinsjen med de en eller flere elektromotorer kombineres med en eller flere hydraulikkmotorer via girkassen hvilke(n) hydraulikkmotor innkobles når belastningen fra lasten blir for høy i forhold til en valgt lastgrense og utnyttes til å håndtere lastvariasjoner i linen ut fra vinsjtrommelen, for å frembringe at vinsjen raskt kan hive inn og slakke ut line som angitt i innledningen i krav 1.

Oppfinnelsen vedrører også en konstruksjon av drivsystem for vinsj for håndtering av last med en line, som angitt i innledningen i krav 7, samt en foretrukket anvendelse av fremgangsmåten og konstruksjonen som angitt i krav 12.

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 kontrollsy-stemet 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.

Når det gjelder teknikkens stilling, og overensstemmende med det som er angitt inn-ledningsvis, skal det vises til japansk patent publikasjon JP-2009 269683 som viser en vinsjmaskin med en hydralikkmotor i tillegg til elektromotorene, og som bidrar til å håndtere lastavariasjoner når skipet beveger seg i sjøgang under en lasthåndtering.

Formål med oppfinnelsen.

Med foreliggende oppfinnelse tar man sikte på å forbedre det ovennevnte vinsjsy-stem 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 hydraulikkmotorens utgangsaksling er tilknyttet girkassen via en kombinasjon av planetgir og parallellgir i girkassen.

Ifølge en foretrukket utførelse er den anvendte hydraulikkmotorens aksling koblet til et sol-hjul i planetgiret, mens en eller flere elektromotorer er koblet sammen med annulus via tilstrekkelige girtrinn.

Ifølge enda en foretrukket utførelse er den anvendte utgående drivaksling fra gir-kassen er koblet til planetholderen. Fortrinnsvis frembringes det at utvekslingsforholdet mellom utgående aksling og hydraulikk-motoren er relativt lavt, mens utvekslingsforholdet mellom utgående aksling og elektromotorene er relativt høyt. Særlig foretrukket er det at ved vanlig kjøring, holdes solhjulet stille, og girkassen «kjøres» ved hjelp av elektromotorene. Ifølge enda en foretrukket utførelse fungerer hydraulikkmotoren som en sikkerhetsventil som åpner når lasten blir for høy i forhold til den valgte lastgrensen.

Konstruksjonen ifølge foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at hydraulikkmotorens utgangsaksling er tilknyttet girkassen via en kombinasjon av planetgir og parallellgir i girkassen.

Ifølge en foretrukket utførelse er hydraulikkmotorens aksling koblet til et sol-hjul i planetgiret, mens en eller flere elektromotorer er koblet sammen med annulus via tilstrekkelige girtrinn. Videre er den utgående drivaksling fra gir-kassen er koblet til planetholderen.

Ifølge enda en foretrukket utførelse er konstruksjonen innrettet til å frembringe at utvekslingsforhold mellom utgående aksling og hydraulikkmotoren er relativt lavt, mens utvekslingsforholdet mellom utgående aksling og elektromotorene er relativt høyt.

Ifølge en foretrukket utførelse, er hydraulikkmotoren er via en aksling koblet til solhjulet i planetgiret, mens en eller flere elektromotorer er koblet sammen med annulus via tilstrekkelige girtrinn, mens en utgående drivaksling fra girkassen er koblet til en planetholder.

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

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 girkassen 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 gjelder at lasten kan hives inn hvis man får problemer med det hydrauliske 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), hvor driften av vinsjen med de en eller flere elektromotorer kombineres med en eller flere hydraulikkmotorer via girkassen hvilke(n) hydraulikkmotor innkobles når belastningen fra lasten blir for høy i forhold til en valgt lastgrense og utnyttes til å håndtere lastvariasjoner i linen ut fra vinsjtrommelen (100), for å frembringe at vinsjen raskt kan hive inn og slakke ut line,karakterisert vedat hydraulikkmotorens (10) utgangsaksling (11) er tilknyttet girkassen (50) via en kombinasjon av planetgir og parallellgir i girkassen (50).

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat den anvendte hydraulikkmotorens (10) aksling (11) er koblet til et sol-hjul (12) i planetgiret, mens en eller flere elektromotorer (20,30) er koblet sammen med annulus (15) via tilstrekkelige girtrinn.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1-2,karakterisert vedat den anvendte utgående drivaksling (42) fra gir-kassen (50) er koblet til planetholderen (38).

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

5. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat ved vanlig kjøring, holdes solhjulet (12) stille, og girkassen (50) «kjøres» ved hjelp av elektromotorene (20,30).

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), hvor driften av vinsjen med de en eller flere elektromotorer kombineres med en eller flere hydraulikkmotorer via girkassen hvilke(n) hydraulikkmotor,karakterisert vedat hydraulikkmotorens (10) utgangsaksling (11) er tilknyttet girkassen (50) via en kombinasjon av planetgir og parallellgir i girkassen (50).

8. Konstruksjon i samsvar med krav 7,karakterisert vedat hydraulikkmotor-ens (10) aksling (11) er koblet til et sol-hjul (12) i planetgiret, mens en eller flere elektromotorer (20,30) er koblet sammen med annulus (15) via tilstrekkelige girtrinn.

9. Konstruksjon i samsvar med krav 7-8,karakterisert vedat den utgående drivaksling (42) fra gir-kassen (50) er koblet til planetholderen (38).

10. Konstruksjon i samsvar med et av de foregående krav 7-9,karakterisert vedat den er innrettet til å frembringe 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.

11. Konstruksjon i samsvar med et av de foregående krav 7-10,karakterisert vedat hydraulikkmotoren (10) er via en aksling (11) koblet til solhjulet (12) i planetgiret, 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).

12. 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.