NO336245B1

NO336245B1 - Hivkompensert kran

Info

Publication number: NO336245B1
Application number: NO20101312A
Authority: NO
Inventors: Øyvind Bjørshol
Original assignee: Rolls Royce Marine As
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2015-06-29
Also published as: GB201307003D0; GB2497503B; BR112013006624A2; WO2012039623A1; NO20101312A1; SG10201507863XA; GB2497503A; US20130220960A1; CN103189297B; SG188481A1; CN103189297A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en hivkompensert kran, omfattende en nedre vertikal bom og en øvre horisontal bom, som er innbyrdes forbundet via et leddstykke, idet den vertikale bommen nederst er forbundet med en sokkel som igjen omfatter en svingkrans for rotasjon av kranen om en vertikal akse, og et strekkstag er anordnet mellom sokkelen og leddstykket i en avstand fra den vertikale bommen og stort sett parallelt med denne i en normalposisjon for kranen, og at den vertikale bommen drives av minst en sylinder og den øvre kranbommen sin bevegelse i forhold til den nedre bommen blir drevet av et mellomliggende sylinderarrangement.

Fra kjent teknikk skal det vises til N0151757 som beskriver en anordning for kompensering og avstandsvariasjoner mellom en opphengt gjenstand fra en flytende bærer og havbunnen. Nærmere bestemt viser dokumentet en anordning i form av et stempel- og sylinderarrangement som er opphengt i en kabel som løper fra et tårn eller en kran og ned til en last som henger i enden av kabelen, for å redusere hiv på lasten som skal plasseres på havbunnen.

Videre viser EP1433922 et heiseapparat i form av kabler og blokker festet til en mast, og hvor det benyttes en pneumatisk eller hydraulisk sylinder for å dempe bevegelser til fartøyet hvorpå apparatet er montert.

DE3433104 omhandler en hydraulisk kontrollmekanisme for belastningsberegninger.

WO 2010/024689 A1 omhandler en kran omfattende en nedre vertikal bom og en øvre horisontal bom, som er innbyrdes forbundet via et leddstykke, idet vertikale bommen nederst er forbundet med en sokkel som igjen omfatter en svingkrans for rotasjon av kranen om en vertikal akse, og et strekkstag er anordnet mellom sokkelen og leddstykket i en avstand fra den vertikale bom og stort sett parallelt med denne i en normalposisjon for kranen.

Felles for de omtalte dokumenter er at de vedrører hivkompensering ved bruk av vinsj og et kompensatorsystem, der kompensatorsystemet enten regulerer vinsjen eller kompensatorsystemet er anordnet mellom vinsjen og lasten. Kompensator-systemene som fremgår av dokumentene kan bestå av både passive og aktive sylindre, samt enkeltvirkende og dobbeltvirkende sylindre.

Det er også kjent hivkompenseringssystemer som er plassert på dekk til et fartøy og som brukes i kombinasjon med eksisterende dekkvinsjer. Kabelen løper fra vinsjen og via ledeskiver på dekk og til kranen. Et bevegelsesdetektorsystem registrerer hiv og kompenserer ved hjelp av et sylinderarrangement.

Et problem som skal løses i forhold til den ovenfor omtalte teknikk kan da anses til å være "hvordan oppnå hivkompensering uten bruk av et vinsjsystem?". I følge foreliggende oppfinnelse løses dette ved å integrere hivkompenseringen med kranens "vanlige" løftesylindre slik at det ikke er nødvendig med et avansert hivkompenseringssystem på vinsjen.

I forhold til N0151757 skal det videre kommenteres at det er tydelig vist en anordning for hivkompensering som henger i en kabel. Kompenseringen forgår mellom denne og lastkabelen som er koblet til lasten. Med foreliggende løsning vises et arrangement der hydraulikksylindrene løfter kranbommen med vireskive. Kompenseringen foregår ved at sylindrene hever og senker bommen i forhold til den horisontale utgangsposisjonen.

En konsekvens erat i utførelsen i N0151757 vil lasten henge i sylindrene, slik at disse får strekkbelastning, i motsetning til foreliggende kran der sylindrene arbeider med trykkbelastning.

En annen videre konsekvens er at den enkeltvirkende passive trekksylinder i N0151757 må være utført som en dobbeltvirkende sylinder der stempelsiden ikke har noen misjon. Den aktive delen utgjøres av to dobbeltvirkende sylindere, som er i motsetning til foreliggende kran der den aktive delen løfter lasten ved hjelp av en enkeltvirkende sylinder, mens aktiv lastsenking utføres ved hjelp av stangsiden til eksempelvis to andre sylindere. Med dette arrangement kan sylindrene tilpasses slik

at det blir likt aktivt areal for heving og senking.

Hele hivkompenseringsenheten i N0151757 er overflødig og unyttig så snart hivkompenserings-operasjonen er utført. Den representerer en ugunstig tilleggsvekt som belaster kranen den henger i. Den er også umulig å fjerne så lenge lasten henger i den. Den krever også tilførsel av hydraulisk trykk og/eller elektrisk kraft fra skipet. Slik innretningen er vist i fig. 4 i N0151757 er løft av lasten hindret av at innretningen treffer skivehuset til kabelen, og senking av lasten begrenses av havnivået, og siden lengden av hydraulisk/elektrisk tilførsel fra skipet. Med foreliggende kran kan alle hydraulikksylindere være i bruk også ved normal operasjon av kranen. Den enkeltvirkende sylinderen kan benyttes til å øke løftekapasiteten ut over det krana har under hivkompenseringen.

Det er følgelig et formål med foreliggende oppfinnelse å frembringe en kran hvor de overnevnte ulemper unngås, eller i det minste reduseres.

Et annet formål med oppfinnelsen er å frembringe en kran med betydelig forbedret arbeidsområde for kranen.

Overnevnte problem og formål løses med en hivkompensert kran som angitt i det selvstendige krav 1, ved at sylinderarrangementet omfatter minst en enkeltvirkende sylinder og minst en dobbeltvirkende sylinder, innrettet for hivkompensering av kranen basert på fartøybevegelse. Under hivkompensert drift er forbindelsen mellom nevnte dobbeltvirkende sylinder til en akkumulator åpen, idet en avstengningsventil mellom sylinderen og akkumulatoren er åpen, og en avstengningsventil mellom nevnte dobbeltvirkende sylinder og en hydraulisk styreventil er stengt, mens under normal drift eravstengningsventilen stengt, hvorved hele sylinderarrangementet er innrettet for drift av kranbommen, og under hivkompensert drift er stempelsiden til den enkeltvirkende sylinderen trykksatt, og stempelsiden til nevnte dobbeltvirkende sylinder er passiv og stangsiden er aktiv, mens under normal drift er stempelsiden til alle sylindre trykksatt.

Alternative utførelser er angitt i de uselvstendige kravene.

Under hivkompensering kan den enkeltvirkende sylinderen være innrettet til å løfte kranbommen og den minst ene dobbeltvirkende sylinder kan være innrettet for senking av kranbommen, ved bruk av stangsiden til den dobbeltvirkende sylinderen.. Sylinderarrangementet kan omfatte en sentralt plassert enkeltvirkende sylinder og to sidemonterte dobbeltvirkende sylindere, hvor de dobbeltvirkende sylindrene er forbundet med en respektiv akkumulator.

Nevnte akkumulatorer og eventuelt tilhørende gassreservoar kan være integrert med respektive sylindere.

Stangsiden til de dobbeltvirkende sylindrene kan være forbundet via en rørledning.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere ved hjelp av de vedlagte figurer, hvori:

Figur 1 viser en hivkompensert kran i følge oppfinnelsen.

Figur 2 viser et sylinderarrangement til kranen, under normal drift.

Figur 3 viser et sylinderarrangement til kranen, under hivkompensert drift. Figur 1 viser kranen i følge oppfinnelsen. Det kan eksempelvis benyttes en kran som omtalt i WO 2010/024689 A1.

Et formål med krankonstruksjon er at kranspissen vil holde seg i stort samme horisontalnivå over hele kranens operasjonsområde, grunnet kranens design.

Som vist omfatter kranen to hoveddeler, en vertikal bom 10 og en horisontal bom 12. Den vertikale bommen 10 er nederst opplagret i en "konge" eller sokkeldel 14 som kan dreies rundt om en vertikal akse på et lager i toppen av en bunnsokkel. Vertikalbommen 10 kan beveges ved hjelp av minst en sylinder 18 som er montert mellom et punkt på sokkelen 14 og et punkt på vertikalbommen 10. I en øvre ende av vertikalbommen 10 er det opplagret et leddstykke 20. Leddstykket 20 kan være, sett rett fra siden, utformet med en "trekant" konstruksjon. Den horisontale bommen 12 er opplagret i leddstykket 20.

Leddstykket holdes oppe og styres ved hjelp av et strekkstag 22 som med sin nedre ende er opplagret i sokkelen eller fundamentet 14 og i øvre ende i leddstykket 20.

Kranen kan rotere ved hjelp av en svingkrans på en fot slik det er vanlig.

Den horisontale bommen 12 holdes oppe ved hjelp av et sylinderarrangement 16 montert mellom leddstykket og horisontalbommen 12. I ytre ende av horisontalbommen 12 er det festet en vireskive 24. Denne leder en vire 26 fra en vinsj montert på eller utenfor selve kranen.

Kranen beveger seg mellom største og minste radius (rekkevidde) ved at den vertikale bommen 10 beveges fram og tilbake i forhold til den vertikale utgangsposisjonen, ved hjelp av sylinderen(e) 18. Under denne bevegelsen har den vertikale bommen 10 som hovedoppgave å regulere kranens arbeidsradius. Den horisontale bommen 12 vil kompensere for den høydeforskjellen som oppstår under denne bevegelsen, slik at vireskiven 24 holdes i konstant høyde. Dette skjer uten at sylinderarrangementet 16 må beveges, og følgelig vil horisontalbommen 12 følge leddstykkets 20 bevegelse. Det er strekkstaget 22 som styrer denne bevegelsen. Ved å beregne optimal innbyrdes plassering av komponenter og tilkoblingspunkter oppnås det en kompensasjon som gir en tilnærmet konstant (horisontal) høyde på vireskiva 24. Det er mulig å oppnå en høydevariasjon på bare noen få prosent av den radielle bevegelsen.

I forbindelse med operasjoner offshore, eksempelvis når kranen er montert på et fartøy, vil fartøyet bevegelser virke inn på den horisontale kranbommens 12 bevegelse og følgelig også vireskivens 24 bevegelse. Foreliggende kran er derfor utstyrt med et sylinderarrangement 16 med hivkompensering, og som i det etter-følgende skal beskrives nærmere.

Figur 2 viser sylinderarrangement 16 under normal drift, mens figur 3 viser sylinderarrangementet under hivkompensert drift. Som det fremgår fra figurene omfatter den viste eksempelutførelsen av sylinderarrangementet en sentralt plassert enkeltvirkende sylinder 30 (som også kan være en dobbeltvirkende sylinder) koblet til hydraulisk styreventil 50 og tilhørende pumpe/motor 44 via en rørledning 48. Ved siden av den enkeltvirkende sylinderen 16 er det plassert en respektiv dobbeltvirkende sylinder 32 (det kan benyttes bare en dobbeltvirkende sylinder) som på sin stempelside 32a er tilkoblet samme hydrauliske styreventil 50 via en rørledning 42. En avstengningsventil 42a er tilkoblet rørledningen 42. På stempelsiden 32a til de dobbeltvirkende sylindrene 32 er det også tilkoblet en rørledning 40 med en avstengningsventil 40a, og som leder til en akkumulator 34 som igjen er forbundet med gassbeholder 36 eller reservoar. Mellom stangsiden 32b til de dobbeltvirkende sylindrene 32 kan det løpe en rørledning 46.

Til normal løftefunksjon brukes stempelsiden 32a til de to dobbeltvirkende sidesylindrene, men brukes ved hivkompensering som passive sylindere for kompensering av last. Under den aktive funksjonen under hivkompensering brukes den enkeltvirkende sylinderen 30 til løft, mens til senking brukes stangsiden 32b av de to dobbeltvirkende sylindrene 32.

Under normal drift er forbindelsen mellom de dobbeltvirkende sylindere til nevnte akkumulatorer avstengt av den respektive avstengningsventilen 40a, slik at hele sylinderarrangementet 16 er innrettet for drift av kranbommen 12. Videre er stempelsiden til alle sylindre 30, 32 trykksatt på normal måte.

Under hivkompensert drift er forbindelsen mellom de dobbeltvirkende sylindere 32 til nevnte akkumulatorer 34 åpne, idet den respektive avstengningsventilen 40a er åpen, og den respektive avstengningsventilen 42a mellom de dobbeltvirkende sylindrene 32 og den hydrauliske styreventilen 50 er stengt. Dette medfører at under hivkompensert drift er stempelsiden 30a til den enkteltvirkende sylinderen 30 trykksatt på normal måte, og stempelsiden 32a til de dobbeltvirkende sylindrene 32 er passiv, mens stangsiden 32b er aktiv. Under hivkompensert drift er stangsiden til de dobbeltvirkende sylindrene 32 fortrinnsvis forbundet via rørledningen 46.

Videre kan stempelakkumulatorene tenkes sammenmontert med de dobbeltvirkende sylindrene slik at det frembringes et kompakt, integrert design.

Claims

1. Hivkompensert kran montert på et fartøy, omfattende en nedre vertikal bom (10) og en øvre horisontal bom (12), som er innbyrdes forbundet via et leddstykke (20), idet den vertikale bommen nederst er forbundet med en sokkel (14) som igjen omfatter en svingkrans for rotasjon av kranen om en vertikal akse, og et strekkstag (22) er anordnet mellom sokkelen (14) og leddstykket (20) i en avstand fra den vertikale bommen (10) og stort sett parallelt med denne i en normalposisjon for kranen, og at den vertikale bommen (10) drives av minst en sylinder (18) og den øvre kranbommen (12) sin bevegelse i forhold til den nedre bommen (10) blir drevet av et mellomliggende sylinderarrangement (16),karakterisert ved at sylinderarrangementet (16) omfatter minst en enkeltvirkende sylinder (30) og minst en dobbeltvirkende sylinder (32), innrettet for hivkompensering av kranen basert på fartøybevegelse, at under hivkompensert drift er forbindelsen mellom nevnte dobbeltvirkende sylinder (32) til en akkumulator (34) åpen, idet en avstengningsventil (40a) mellom sylinderen (32) og akkumulatoren (34) er åpen, og en avstengningsventil (42a) mellom nevnte dobbeltvirkende sylinder (32) og en hydraulisk styreventil (50) er stengt, mens under normal drift er avstengningsventilen (40a) stengt, hvorved hele sylinderarrangementet (16) er innrettet for drift av kranbommen (12), og at under hivkompensert drift er stempelsiden til den enkeltvirkende sylinderen (30) trykksatt, og stempelsiden til nevnte dobbeltvirkende sylinder (32) er passiv og stangsiden er aktiv, mens under normal drift er stempelsiden til alle sylindre (30, 32) trykksatt.

2. Kran i samsvar med krav 1,karakterisert vedat under hivkompensering er den enkeltvirkende sylinder (30) innrettet til å løfte kranbommen (12) og den minst ene dobbeltvirkende sylinder (32) er innrettet for senking av kranbommen (12), ved bruk av stangsiden (32b) til den dobbeltvirkende sylinderen..

3. Kran i samsvar med krav 1,karakterisert vedat sylinderarrangementet (16) omfatter en sentralt plassert enkeltvirkende sylinder (30) og to sidemonterte dobbeltvirkende sylindere (32), hvor de dobbeltvirkende sylindrene via stempelsiden er forbundet med en respektiv akkumulator (34).

4. Kran i samsvar med krav 3,karakterisert vedat nevnte akkumulatorer (34) og eventuelt tilhørende gassreservoar (36) er integrert med respektive sylindere (30, 32).

5. Kran i samsvar med krav 3,karakterisert vedat under hivkompensert drift er stangsiden til de dobbeltvirkende sylindrene (32) forbundet via en rørledning (46).