NO831982L - Seilholder og styresystem - Google Patents

Description

I US søknad 290 234, 1981, omtales en seilholder og et styresystem konstruert for bruk som seilfremdriftsbistand for et fraktefartøy. I det nevnte system bærer en ikke avstivet mast en utragende bom som er horisontalt roterbar om masten. Rotasjonen oppnås ved å anordne en vinsj på bommen som tar

inn og gir ut skjøter som strekker seg fra bommens ende rundt hensiktsmessig anordnede føringsblokker til festede ender på dekk for å tillate svinging av bommen til en ønsket stilling i forhold til skipet og for å frembringe strekk i stagene slik at bommen holdes i ønsket stilling.

Selv om et seilholder- og styresystem som beskrevetii nevnte søknad er funnet hensiktsmessig i bruk, er det funnet at bomsvingesystemet ved enkelte installeringer kan forårsake vansker ved at stagene som. strekker seg fra enden av bommen til fester på dekket, kan påvirke lasthåndteringen og videre utsettes for slitasje, korrosjon og mulig brudd under bruk.

Foreliggende oppfinnelse angår et forbedret system for svinging av en bom i et seilholdersystem hvor bomstøtten som kan dréies rundt masten eller mastfestet, roteres ved hjelp av hydrauliske eller pneumatiske sylindre som er hensiktsmessig anordnet for å dreie bommen omtrent 9 0° til begge sider i forhold til langsskipsstillingen. Ved en utførelse av oppfinnelsen er to sylindre anordnet symmetrisk i forhold til bomstøtten slik at rotasjon av bommen 90° muliggjøres mot babord eller styrbord uten at sylinderstengene forstyrrer bom-støtten og slik at dreiekraften som kan påføres bomstøtten aldri er mindre enn den kraft som er tilgjengelig fra en sylinder som påvirker ved maksimal radius.

Det foreligger videre anordninger for å hindre at bommen svinger ekstremt hurtig, slik som når bommen svinges ut for å fange vinden, ved å styre fluidstrømmen ut av sylindrene. Anordninger foreligger også for å holde bommen i en ønsket stilling.

Ved en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er: ^omstøt-ten og sylindrene montert på en støtteramme på et øvre dekk på skipet, med anordninger for å måle den kraft som påføres skipet av rammen. Da sylindrene virker mellom støtterammen og bomstøtten, vil de krefter som påføres av sylindrene være isolert fra måleanordninger for fremdriftskraften.

På tegningen viser figur 1 et sideriss av en bom, en bomstøtte og bomdreiemekanismen med oppfinnelsens trekk, figur 2 viser et grunnriss, delvis i snitt av konstruksjonen på figur 1, figur 3 viser et frontriss av konstruksjonen på figur 2 hvor især monteringen av støtterammen fremkommer, figur 4 viser et forstørret grunnriss, delvis utskåret, av støtteram-mens fremre parti med lastmålecellen, figur 5 viser et sideriss av figur 4, delvis utskåret, figur 6 viser et forstørret av et parti av konstruksjonen på figur 5, især av lastcelle-monteringen, figur 7 viser et riss av konstruksjonen på figur 2 hvor bommen er svingt ut mot styrbord, figur 8 viser et koblingsskjerna for det hydrauliske system som benyttes til å styre bommens bevegelse og figur 9 viser en grafisk oppstil-ling over de krefter som er tilgjengelige fra sylindrene ved ulike bomvinkler.

Tegningene viser en seilholdekonstruksjon med en støtte-ramme 10 montert på et fartøys dekk 12, en bomstøtte 14 som er roterbart montert på rammen 10 og en mast 16 som er roterbart montert i bomstøtten 14.

Visse trekk ved seilstøttekonstruksjonen tilsvarer den

i US søknad 290 234, 1981, omtalte konstruksjon hvor bommen er montert som en utligger til støtten 14 slik at bommen kan motstå nedadgående kraft på grunn av sin vekt og oppadgående kraft fra seilet uten understøttende liner.

Støtterammen 10 omfatter partier 22 og 2 4 som strekker seg i sideretningen og et parti 26 som strekker seg fremover.

Rammen 10 er festet til hoveddekket 12 ved hjelp av forankringer 28 og 3 0 anordnet ved de ytre ender av de tverrgående partier, en vuggetapp 32 ved rammens bakre ende og en tapp 34 som strekker seg fremover fra partiet 26 inn i en åpning 36 i et

oppad ragende holdelegeme 38 som er festet til dekket 12.

Monteringen av rammen tillater en mindre langsgående bevegelse for å kunne tillate tilpasning av den fremaddriv-ende kraft som påføres skipet fra seilet. For dette formål er en lastcelle L montert mellom en flate 40 som er festet til dekket og en flate 4 2 som er festet til støtterammen slik at enhver fremadgående bevegelse av rammen på grunn av krefter som påføres fra masten, resulterer i deformasjon av last-cellene. Lastceller for dette formål er velkjente og gir endrede elektriske parametre med foranderlig belastning, idet denne informasjon kan overføres til et fjerntliggende sted som eksempelvis skipets bro.

For å frembringe anordninger for å dreie bomstøtten til

å svinge bommen til ønsket vinkel i forhold til skipet og å holde bommen i den ønskede stilling uten at dreie- eller holde-kraften påvirker størrelsen av fremdriftskraften som påføres skipet, er et par hydrauliske sylindre Cl og C2 anordnet på støtterammen med stempelstengenes ender RI og R2 forbundet til radialt utragende monteringsører 44 og 46 på bomstøtten og sylinderhodene forbundet med de i sideretning utragende partier 22 og 24. ved disses ytre ender.

Sylindrene er slik orientert i forhold til bomstøtten

at de er i stand til å dreiebomstøtten over omtrent 90° i begge retninger fra skipets senterlinje uten at stengene RI

og R2 påvirker bomstøtten.

Sylindrene er også slik orientert i forhold til bomstøt-ten at når bommen befinner seg langs skipets senterlinje, vil hver sylinder være delvis utstrukket og vinkelen mellom radien (linjen mellom den stang som forbinder bomstøtten med bomstøt-tens rotasjonssenter) og stangens akse, befinner seg mellom dødpunktet ved 180° og den maksimale dreiestilling på 90°.

Den nøyaktige vinkel blir avhengig av sylinderens lengde og arbeidsslag og vil i typiske eksempler være mellom 120° og 150°. Sylindrene må også. være slik orientert at når en syl-inderstang befinner seg i dødpunktet (180°) vil den annen syl-inderstang i det vesentlige befinne seg ved 90° i forhold til radien for radien for å frembringe maksimalt dreiemoment.

Ved den viste utførelse styres sylindrene av det hydrauliske system som er vist på figur 8. Sylindrene må ikke bare være i stand til å svinge bommen til enhvert stilling frem til omtrent 90° mot styrbord eller babord, men de må også være i stand til å holde bommen i en ønsket stilling og må være i stand til å begrense bommens svingehastighet, eksempelvis når bommen svinger ut for å fange opp fordelaktig vind.

For disse formål omfatter den hydrauliske styrekrets en trykkfluidkilde P som mates til en hovedstyreventil VI som har venstre, midtre og høyre stillinger. Ventilen VI befinner seg normalt i den midtre stilling og kan beveges til ven stre eller høyre stillinger manuelt eller ved andre anordninger for å bringe bommen til å svinge mot babord eller styrbord. Svinging av bommen foregår så lenge ventilen VI holdes i venstre eller høyre stilling (innenfor bommens bevegelsesgrenser) og stanser når ventilen VI frigjøres for å returnere, til midtstillingen.

Når ventilen VI svinges til høyre strømmer fluid gjennom ventilen VI til ventilene V2 og V3 som er kampåvirket slik det beskrives nedenfor. Som vist på figur 8 befinner ventilene V2 og V3 og sylindrene Cl og C2 i en stilling som tilsvarer bommens midtskipsstilling og i en slik stilling når ventilen VI forskyves mot den høyre ventil V2 som tillater trykk gjennom tilførselslinjen Li og tilbakeslagsventilen K2 , til sylinderens Cl hode og ventilen V3 tillater trykk gjennom tilførselslinjen L2 og tilbakeslagsventilen K2 til sylinderens C2 stempelstangende.

Derfor vil omkobling av ventilene VI mot høyre forårsake at bommen svinger mot styrbord og, slik det ses av diagram-met på figur. 8, vil omkobling av ventilen VI mot venstre forårsake at bommen, svinger, mot babord.

Ved den første rotasjon av bomstøtten mot urviseren, tvinger utstrekkingen av stempelstangen i sylinderen Cl fluid ut av sylinderens stempelstangende gjennom en bevegelsesregu-leringsventil V5, tilbakeslagsventilen K5, ventilen V3 og ventilen VI til fluidtilførselstanken T.

Bevegelsesreguleringsventilene begrenser vinkelhastig-heten bommen kan svinge med på følgende måte. Når stemplene Cl og C2 aktiveres for å svinge bommen for å tillate at seilet fanger en fordelaktig vind, kan vindtrykket mot seilet være stort nok til at den resulterende dreiekraft som påføres fra seilet til bomstøtten søker å tvinge stemplene i sylindrene til å bevege seg hurtigere enn bomstøtten ville ha beve-get på grunnlag av fluidtilførselen fra pumpen P. Rotasjons-kraften som påføres fra seilet søker derfor å forårsake en trykkreduksjon i sylinderens 1 hode og ved sylinderens 2 stempelstangende.

Bevegelsesreguleringsventilene er normalt fjærpåvirket til lukket stilling og åpnes ved trykket i en styreledning som er forbundet mellom ventilen og en trykkilde hvor åpnin-

gens størrelse er en funksjon av trykket. Styrelinjen P4

for ventilen V4 er forbundet med fluidtilførselsledningen Li som mater sylinderens Cl hodeende og styreledningen P5 for ventilen V5 er forbundet med fluidtilførselsledningen L2 som mater sylinderens C2 stempelstangende. Trykkreduksjonen i tilførselsledningene Li og L2 forårsaker en tilsvarende reduk-sjon av trykket i' styreledningene P4 og P5 .for ventilene V4 og V5 for å tillate ventilene å bevege seg mot lukket stilling for på denne måte å redusere fluidstrømningshastigheten ut av sylindrene og begrense den hastighet bommen kan svinge med.

Når bommen har dreid mot styrbord over en vinkel slik at sylinderens 2 stempelstang er kommet frem til dødpunktet, påvirker kammen 48 på bomstøtten 14 en mikrobryter Sl som aktiverer.en spole Ql i ventilen V3 for å vende denne mot venstre slik at fluidstrømmen til sylinderen C2 reverseres og det tilføres trykk til sylinderens hode. I denne stilling av bomstøtten kommer dreiekraften som påføres, kun fra sylinderen Cl, imildertid er anordningen av sylindrene slik at sylineren Cl i denne stilling virker i det vesentlige perpen-dikulært til radien slik at den kan tilføre maksimalt dreiemoment til bomstøtten. Ved ytterligere rotasjon av bomstøt-ten mot urviseren øker kraften fra sylinderen C2 ettersom kraften fra sylinderen Cl avtar på grunn av avtagende radius.

For deretter å svinge bommen innover (mot urviseren) vendes ventilen VI mot venstre slik at det tilføres trykkflui-dum til sylinderens Cl stempelstangende og til sylinderens . C2 stempelstangende inntil den resulterende bomstøtterotasjon med urviseren bringer sylinderen C2 til igjen å nå dødpunk-tet hvor kammen 48 aktiverer bryteren Sl for å bringe ventilen V3 til å vende tilbake til sin opprinnelige stilling slfk at fluidstrømmen reverseres til sylinderen C2.

Ved en slik rotasjon med urviseren tømmer fluidet i sylinderens Cl hodeende gjennom bevegelsesreguleringsventilen V6.og tilbakeslagsventilen K6 idet det utstrømmende fluids hastighet styres av trykket mot sylinderens Cl stempelstangende via ledningen P6. Dersom bommen svinges inn fra en vinkel slik at sylinderen C2 har passert dødpunktet som vist på figur 4 etter en første del av den etterfølgende bevegelse mot urviseren, tømmes fluid fra sylinderens C2 hodeende gjen nom bevegelsesreguleringsventilen V5, tilbakeslagsventilen K5, ventilen V3 og ventilen VI. Etter at sylinderens C2 død-punkt er passert vil vendingene av ventilen V3 tilføre fluid-trykk til sylinderens C2 hodeende idet uttømmingen fra stem-pelstangenden foregår gjennom bevegelsesreguleringsventilen V7, tilbakeslagsventilen K7, ventilen V3 og ventilen VI.

Beskrivelsen ovenfor angår bevegelse av bommen mot urviseren til styrbord stilling. Bevegelse av bommen med urviseren til babord stilling utføres ved bevegelse av ventilen VI mot venstre, idet de andre ventiler virker på en måte som er analog til det ovenfor beskrevne.

Når ventilen VI befinner seg i midtstilling, er begge sylindres hodeender og stempelstangender forbundet med retur-ledningen til tilførselstanken T slik at det ikke foreligger trykk i styreledningene P4, P5, P6,P7 i bevegelsesreguleringsventilene. Bevegelsesreguleringsventilene er derfor lukket og hindrer sammen med tilbakeslagsventiléne i tilførsels-ledningene, fluid i å strømme ut fra noen av sylindrenes ender-

Derfor vil sylindrene Cl og C2, når ventilen VI befinner seg i midtstilling, låse bommen mot dreining i enhver bomstilling.

Dersom det [imidlertid påføres en spesielt høy dreiekraft mot bomstøtten, som eksempelvis ved vindkast med stor hastighet, tillater det hydrauliske system bomstøtten å svinge i en retning for å redusere kraften. Dette oppnås ved lednin-gene R4, R5, R6, R7 som. forbinder sylinderendene til et av-lastningsinntak på den tilhørende bevegelsesreguletingsventil. Et stort trykk ved avlastningsinntaket forårsaket av et spesielt stort trykk i en ende av den tilhørende sylinder bringer ventilen til å åpne for å redusere trykket og tillater således bevegelse av sylinderstangen og bommen..

Figur 9 viser et diagram over dreiemomentet som påføres bommen ved ulike bomvinkler. Som vist oppstår det maksimale dreiemoment med en av sylindrene når den andre sylinder befinner seg i dødpunktet uten tilgjengelig dreiemoment. Diagram-met viser også at sylinderarrangementet frembringer maksimalt totalt dreiemoment når bommen befinner seg i skipets senterlinje.

Dette arrangement er ønskelig av følgende grunn. Selv om en vindkraft kan påføres seilet i enhver stilling av bommen, midtstillingen inkludert, oppstår den maksimale dreiekraft mot bommen fra krefter på grunn av tyngdekraft og treg-het som et resultat av skipets rullende bevegelse når bommen befinner seg i senterlinjen. Derfor oppstår den maksimale samlede dreiekraft som påføres bomstøtten fra vindkraften sammen med skipets bevegelse, når bommen befinner seg i senterlinjen og sylinderarrangementet som er vist på figur 1 gir maksimalt dreiemoment ved denne stilling av bommen.

Selv om et større dreiemoment kunne påføres bomstøtten i senterlinjen ved å ha begge sylindre anordnet perpendiku-lært til radien når bommen befinner seg i skipets senterlinje, ville et slikt arrangement ikke tillate full 90° dreining i begge retninger på grunn av påvirkning mellom sylinderstengene og bomstøtten og en sylinders maksimale dreiemoment ville ikke foreligge når den annen sylinder befinner seg i dødpunk-tet.

Selv om det ved den viste utførelse av oppfinnelsen er benyttet hydrauliske sylindre for å dreie bomstøtten, er det underforstått at det ved noen brukstilfeller kan benytes pneumatiske sylindre eller mekaniske lineære aktuatorer, forut-satt at det foreligger mekaniske bremseanordninger for å .holde bommen i ønsket stilling.

Da visse endringer vil .kunne være naturlig for fagfolk i forhold til oppfinnelsens her beskrevne utførelser, uten å fjerne seg fra dens ramme, er det underforstått at det foran beskrevne skal forstås som illustrasjon og ikke som begrens-ning.

Claims (9)

1. Seilholderkonstruksjon, omfattende en mast montert på en støtte, en bomstøtte som er roterbart montert til masten og minst to fluidaktiverte sylindre som er forblindet mellom bomstøtten og mastestøtten, karakterisert ved at sylindrene er slik anordnet at når bomstøtten er slik plassert at bommen befinner seg i skipets senterlinje, vil sylindrenes stempelstenger være delvis utstrukket og når bomstøtten er dreid slik at en sylinder befinner seg i død-punktet, vil den andre sylinder påvirke ved sin maksimale radius fra bomstøttens rotasjonssenter.

2. Holder ifølge krav 1, karakterisert ved at hver sylinders akse er anordnet i en vinkel på mellom 110° og 160° til en linje mellom sylinderens forbin-delse med bomstøtten og bomstø ttens rotasjonssenter når bommen befinner seg i skipets senterlinje.

3. Seilholderkonstruksjon, omfattende en mast montert til en støtte og en bomstøtte som er roterbart montert rundt masten, karakterisert ved at trykkfluidakti-verte sylindre er forbundet mellom bomstøtten og mastestøtten, idet sylindrene er slik anordnet at det totale dreiemoment som påføres bomstøtten fra sylindrene er størst når bommen befinner seg i skipets, senterlinje.

4. Seilholderkonstruksjon omfattende en mast montert på en støtte og en bomstøtte som er roterbart montert i forhold til masten, karakterisert ved at trykkfluidakti-verte sylindre forbinder bomstøtten med mastestøtten og styre-anordninger for aktivering av sylindrene ved hjelp av fluid-trykk, idet styreanordningene har anordninger for å låse flui det i sylindrene, når de ikke er aktivert for å dreie bomstøt-ten i forhold til masten for derved å låse bommen i en fast stilling.

5. Fundamentkonstruksjon for en skipsmast med en plattform, en mast montert på plattformen, karakterisert ved at anordninger er montert på plattformen på skipskon-struksjonen på en slik måte at plattformen i begrenset omfang kan beveges fremover når en kraft med en fremad rettet kompo-nent overføres til masten, og anordninger for å måle størrel- sen av den fremadgående bevegelse.

6. Konstruksjon ifølge krav 5, karakterisert ved at en roterbar bomstøtte er montert for rotasjon i forhold til masten og at der foreligger anordninger for å rotere bomstøtten i forhold til masten, idet anordningene virker mellom plattformen og bomstøtten slik at krefter som er nød-vendige for å forårsake rotasjon av bommen eller for å holde bommen i en ønsket stilling, ikke forårsaker bevegelse av plasttformen i forhold til skipet.

7. Konstruksjon ifølge krav 6, karakterisert ved at anordningene for å rotere bommen omfatter hydrauliske sylindre som er forbundet mellom bomstøtten og plattformen ..

8. Konstruksjon ifølge krav 7, karakterisert ved at sylindrene er slik orientert at det totale dreiemoment som påføres bomstøtten fra sylindrene er størst når bommen befinner seg i skipets senterlinje.

9. Fundamentkbnstruksjon for en skipsmast, omfattende en plattform som bærer en mast, karakterisert ved at plattformen har støttepartier som strekker seg i sideretningen på hver side av masten og et annet støtteparti som strekker seg fremover og bakover i forhold til masten, idet det sideveis utragende støtteparti er festet til skipet ved hjelp av forankringer som er tilstrekkelig fleksible til å tillate en mindre fremadgående bevegelse av plattformen i forhold til skipet når en kraft med en fremad rettet kompo-nent overføres til masten, idet det andre støtteparti har en holdetapp anordnet i en åpning i en holdeplate som er festet til skipet for således kun å tillate bevegelse av støtten fremover og bakover og at det videre foreligger anordninger for å måle den fremadgående bevegelse.