NO327011B1 - Stotdemper - Google Patents

Abstract

En støtdemper for bruk ved nedsenkning av tyngre konstruksjoner på havbunnen omfatter en sylinder (1) med et stempel (2) som har en tung stempelstang (3). En rekke kanaler (6) fører fra stempelets (2) underside til dets overside, hvor kanalene er lukkbare ved hjelp av et skiveformet ventillegeme (7) som tillater fluidbevegelse opp gjennom stempelet til det overliggende sylinderkammer (20), men ikke motsatt vei. Sylinderkammeret (20) er forsynt med en rekke utløpsdyser (21) med minkende diameter i retning mot kammerets (20) bunn (13). Ved sylinderens nedre ende er denne forsynt med en rekke innløpsåpninger (19), slik at når støtdemperen senkes i sjøen sammen med konstruksjonen, vil sylinderkammeret (20) automatisk fylle seg med sjøvann. Stempelet (2) med stempelstangen (3) vil på grunn av sin tyngde befinne seg i nedre stilling. Når stempelstangen (3) treffer på sitt underlag på havbunnen, vil den trykke stempelet (2) oppad i kammeret (20). Ventillegemet (7) vil lukke kanalene (6) slik at vannet i kammeret (20) må unnslippe hovedsakelig gjennom dysene (21), hvilket gir støtdemperen den forønskede motstandskraft. Når stempelet trykkes inn i sylinderkammeret, vil dysene (21) etter hvert settes ut av funksjon, slik at de gjenværende aktive dyser får et stadig minkende strømingsareal. Imidlertid synker samtidig inntrykningshastigheten av stempelet, slik at motstanden mot stempelet blir hovedsakelig konstant. Ved en fornyet hivbevgelse vil tyngden i stempel og stempelstang og det store strømningsareal i kanalene (6) gjøre at stempelet synker raskere enn konstruksjonens hivhastighet, slik at stempelet (3) forblir i kontakt med underlaget 1

Description

Støtdemper

I forbindelse med undervannsinstallasjon av tyngre moduler og verktøy inn i allerede installerte strukturer er det ofte behov for dempesystemer for å hindre store dynamiske støtkrefter på grunn av installasjonsskipets hivbevegelser.

For intervensjonsverktøy er kravet gjerne at det skal dempes fra 1,8 m/sek landehastighet til 0,1 m/sek, mens for store strukturer som installeres med et godt hivkompenseringssystem på kranen er kravet typisk at det skal dempes fra 0,5 m/sek til 0,1 m/sek.

Et problem med eksisterende dempesylindere, som gjerne er av hydraulisk type, er at det er vanskelig å fa stempelet til å gå tilstrekkelig raskt ut igjen til å forbli i kontakt med underlaget når krankroken får en hivbevegelse i siste fase av nedsenkningen. Derved kan det oppstå flere, til dels sterkere støt før strukturen kommer til ro på underlaget.

Foreliggende oppfinnelse søker å løse dette problem og samtidig tilveiebringe en støtdemper som er enkel og rimelig i fremstilling og samtidig har en rask og pålitelig funksjon.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en støtdemper som angitt i krav 1.

Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

Til bedre forståelse av oppfinnelsen skal den beskrives nærmere under henvisning til det utførelseseksempel som er vist på vedføyde tegning, som viser et aksialsnitt gjennom en støtdemper ifølge oppfinnelsen.

Støtdemperen vist på tegningen har en sylinder 1 og et deri glidbart anordnet stempel 2. Stempelet har en stempelstang 3, som er massiv og i det viste eksempel har en diameter som er noe større enn halvparten av stempelets 2 diameter. Stempelet 2 med stempelstangen 3 har derfor relativt sett en ganske betydelig vekt.

Stempelet har et øvre parti 4 med full diameter og et nedre parti 5 med redusert diameter. Dette tillater en rekke aksiale, gjennomgående hull 6 i stempelets øvre parti, hvilke hull 6 til sammen har et relativt stort gjennomstrømningsareal. Hullene 6 er oventil dekket av et ventillegeme 7, som utgjøres av en ringformet skive som er aksialt begrenset bevegelig langs en føring 8 med en stopperkrave 9. Skiven har to O-ringer 10 og 11 for å tette mot stempelet 6 ved stempelets oppadgående bevegelse.

Sylinderen 1 er oventil forsynt med en flens 12, og et øvre deksel 13 er festet til flensen 12 ved hjelp av bolter 14. Flensen 12 og dekselet 13 har også gjennomgående hull 15 for innskruing av bolter (ikke vist) for temporær befestigelse av støtdemperen ifølge oppfinnelsen til den konstruksjon som skal anbringes på havbunnen.

Nedentil har sylinderen 1 en innadragende krave 16 som danner føring for stempelstangen 3. Undersiden av stempelet 2 er forsynt med en O-ring 17.

Det øvre parti 4 av stempelet 2 er på sin periferi forsynt med tetninger 18 som samtidig gir lav friksjon mot innerveggen av sylinderen 1. Det ligger innenfor fagmannens fagkunnskap å finne passende materialer for denne funksjon..

Sylinderen 1 er nedentil forsynt med en rekke innløpsåpninger 19 som står i strømningsforbindelse med de gjennomgående hull 6 i stempelet 2.1 det kammer 20 som dannes i sylinderen over stempelet 2 i dettes nedre stilling og det øvre deksel 13 er forsynt med en flerhet utstrømningsåpninger 21, her vist i to aksialt forløpende rekker. Åpningene 21 har avtagende diameter i retning oppad, slik at når stempelet etter hvert beveger seg forbi åpningene, vil strømningsarealet av de gjenværende åpninger avta på en tilnærmet eksponensiell måte mot en asymptotisk verdi bestemt av åpningen 22 gjennom flensen 12, som alltid vil forbli åpen.

Det viste utførelseseksempel på støtdemperen ifølge oppfinnelsen er også forsynt med en avtagbar kappe 23, også kalt bøtte, som bare benyttes for å kunne fylle støtdemperen og danne et vannreservoar ved utprøvning av støtdemperen på land. Kappen 23 blir således fjernet før støtdemperen senkes i sjøen montert på den konstruksjon som skal støtdempes under nedsetting på havbunnen.

Under denne nedsenkning vil stempelet 2 med stempelstangen 3 innta den stilling som figurene viser. Sjøvann vil strømme inn i sylinderkammeret 20 gjennom åpningene 19 og stempelhyllen 6 forbi ventillegemet 7 og til dels også gjennom utstrømningsåpningene 21 og 22. Initialt vil det foreligge en luftlomme øverst i kammeret 20, men den blir sterkt komprimert under nedsenkningen av støtdemperen og vil ikke ha nevneverdig betydning for dennes funksjon.

Når konstruksjonen opphengt i en hivkompensert kran på et overflatefartøy er kommet tilstrekkelig nær sitt landingssted, vil stempelstangen 3 støte mot sitt tiltenkte underlag og trykke stempelet 2 oppover i sylinderkammeret 20. Ventillegemet 7 vil holde stempelet tett lukket, slik at vannet på oversiden av dette må ta veien ut gjennom utstrømningsåpningen eller dysene 21 og 22, noe som gir stempelet den forønskede stempelkraft. Etter hvert som stempelet beveger seg inn i kammeret 20 og passerer hullene 21 i tur og orden, avtar det tilgjengelige strømningsareal gjennom dysene, slik at strømningsmotstanden skulle øke ved konstant inntrykningshastighet av stempelet 2. Imidlertid vil inntrykningshastigheten minke på grunn av oppbremsingen av konstruksjonen, noe som fører til at inntrykningskraften ved passende dimensjonering av dysene 21, holder seg hovedsakelig konstant under hele inntrykningen.

Dersom konstruksjonen skulle bli utsatt for en hivbevegelse før den er kommet endelig på plass, vil støtdemperens sylinder 1 bevege seg oppover sammen med konstruksjonen. Imidlertid vil stempelstangen forbli i kontakt med underlaget sitt fordi innløpsåpningene 19 og hullene eller kanalene 6 i stempelet 2 har så stort strømningsareal at volumet i kammeret 20 over stempelet vil kunne etterfylles så hurtig at det ikke oppstår en stor nok løftekraft på stempelet til at stempelstangen beveger seg opp fra underlaget. Her vil det forstås at det skal liten kraft til å løfte ventillegemet 7, slik at heller ikke dette skaper nevneverdig strømningsmotstand.

Dersom hivbevegelsen skulle være så stor at stempelets slaglengde overskrides, vil stempelet ha nådd sin nedre stilling slik figuren viser og være klar til å utføre sin støtdempende funksjon på nytt når konstruksjonen beveger seg nedad igjen.

Det vil forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til det ovenfor omtalte utførelseseksempel, men vil kunne modifiseres og varieres av fagmannen innenfor rammen av de påfølgende patentkrav. Det vil også forstås at støtdemperen ifølge oppfinnelsen ikke bare kan benyttes for større konstruksjoner, men at den også med fordel kan benyttes for mindre gjenstander som verktøy og lignende. Man ser allerede for seg støtdemperen utført med forskjellig innvendig diameter varierende mellom 80 mm og 250 mm, for eksempel med sprang på 20-50 mm, for å dekke mulige bruksområder.

Claims (10)

1. Støtdemper for bruk ved nedsenkning av konstruksjoner på havbunnen, omfattende en sylinder (1) med et deri glidbart anordnet stempel (2), hvilket stempel (2) har en stempelstang (3) som ved støtdemperens bruk rager nedad ut av sylinderen (1), hvor i det minste et kammer (20) i sylinderen over stempelet (2) er fyllbart med et fluid og er forsynt med midler for kontrollert utslipp av fluidet når stempelstangen (3) utsettes for en støtkraft og derved trykker stempelet (2) innover i kammeret (20), karakterisert ved at nevnte fluid er vann som er tilførbart nevnte kammer (20) gjennom en ventilanordning (6, 7) med enveis funksjon i stempelet (2), og at stempelet (2) og stempelstangen (3) har tilstrekkelig tyngde til alene å trekke stempelet (2) ned og bevirke fornyet fylling av kammeret (20) med vann hovedsakelig gjennom ventilanordningen (6,7) etter opphørt støtkraft og før ny inntrykning av stempelstangen (3).

2. Støtdemper ifølge krav 1, hvor nevnte midler for kontrollert utslipp av fluidet omfatter en rekke utstrømningsåpninger (21) i kammeret (20) som gradvis gjøres uvirksomme ved stempelets (2) bevegelse innover i kammeret (20).

3. Støtdemper ifølge krav 2, hvor utstrømningsåpningenes (21) strømningsareal og plassering er slik at det gjenværende samlede strømningsareal minker tilnærmet eksponensielt etter hvert som stempelet (2) beveges innover i kammeret (20).

4. Støtdemper ifølge krav 3, hvor den eksponensielle minskning skjer mot en asymptotisk verdi.

5. Støtdemper ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor sylinderen er forsynt med åpninger (19) for å tillate omgivende sjøvann å bli brukt som nevnte fluid.

6. Støtdemper ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor sylinderen (1) er omgitt av en oppad åpen kappe (23) som tillater fylling av sylinderen (1) med fluid for utprøvning av støtdemperen før sjøsetting av nevnte konstruksjon.

7. Støtdemper ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor støtdemperen er forsynt med midler for, fortrinnsvis temporær, forbindelse med nevnte konstruksjon.

8. Støtdemper ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor nevnte ventilanordning omfatter en flerhet kanaler (6) gjennom stempelet (2), hvilke kanaler (6) på stempelets (2) overside er lukkbare ved hjelp av et begrenset bevegelig ventillegeme (7).

9. Støtdemper ifølge krav 8, hvor kanalene (6) gjennom stempelet (2) har et felles ventillegeme i form av en ringformet skive (7) som er bevegelig ved hjelp av differensialtrykk og sin egen tyngde.

10. Støtdemper ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor stempelstangen (3) er massiv og fortrinnsvis har en diameter som overskrider halvparten av stempelets (2) diameter.