En støtdemper for en offshorekran brukes til å redusere dynamiske belastninger under løfting offshore. Løftekapasiteten til offshorekranen kan økes betydelig under løfting i høy sjø hvis det monteres en støtdemper. Et annet bruksområde er for beskyttelse av kraner mot fallende gjenstander, slik som en pelhammer.
Kranens designbelastning Løftekapasitet til havs er regulert av klassifikasjonsselskapenes regler. Den grunnleggende regelen er at designlasten ikke skal overskrides. Designlasten er gitt ved:
Hvor: - Kranens designbelastning
- Dynamisk koeffisient
- Sikker arbeidsbelastning
- Tyngdekraftens akselerasjon
Klassifiseringsselskapene krever at ≥1,3 for offshorekraner. Dette betyr at kan ikke overstige selv for løft fra eget dekk.
Dynamisk belastning For å beregne den dynamiske lasten bruker klassifiseringsselskapene energibalanser. Lastens kinetiske energi uttrykkes som: , eller alternativt som potensiell energi .
Hvor: - Lastens kinetiske energi
- Relativ hastighet mellom krankrok og last
- Fritt fall lengde
Energi tatt opp av kranen er gitt ved:
Hvor: - Fjærenergi lagret i krankonstruksjonen
- Stivheten til offshore-kranen
- Vertikal forskyvning av krankrok
Fjærkraften er gitt ved:
Ved å kombinere de to foregående ligningene får man en alternativ beskrivelse av energien som er lagret i kranstrukturen:
Under et offshoreløft begynner ikke kranen å absorbere energi fra lasten før kraftenoverstiger lastens statiske vekt, noe som betyr at vi kan skrive kranens energiabsorpsjon som: Vi setter lik :
Og løser for :
Den dynamiske faktoren vil alltid være større enn 1 fordi det alltid vil være en hastighetsforskjell mellom krankroken og lasten under løft til havs. Verdien av bestemmer løftekapasiteten som en funksjon av som er avhengig av den signifikante bølgehøyden. Hvis offshorekranen har en støtdemper montert, vil den absorbere energi i henhold til:
Hvor:
- Energi absorbert av støtdemper
- Slagutnyttelse (sikkerhetsfaktor), standardverdi 0,9
- Støtdemperens virkningsgrad, vanligvis 0,5 til 0,7 avhengig av nyttelasthastighet, og 0,9 eller mer for rene støtdempere
- Slaglengde
Hvis man legger dette til energibalansen, får man: miniatyr|Dynamisk koeffisient versus relativ hastighet
Løser igjen for ψ:
Diagrammet til høyre viser effekten av støtdemperens slaglengde.
Estimering av relativ hastighet Den relative hastigheten er definert av flere klassifiseringsselskaper som:
Hvor:
- Maksimal løftehastighet for kranen ved denne SWL-en
- Vertikal hastighet på dekket som lasten plasseres på
- Vertikal hastighet på kranspissen på grunn av bølgebevegelse
må hentes fra kranens brukerhåndbok eller måles. Dekkhastigheten kan estimeres fra tabell 1. +Tabell 1: Estimering av dekkshastighet Løfting fra eller til Plattform eller fast struktur Forsyningsbåt eller lekter hvis ≤3 hvis >3 Krantippens hastighet, , kan estimeres ved hjelp av tabell 2. miniatyr|Dynamisk faktor versus signifikant bølgehøyde +Tabell 2: Krantippshastighet Løfting fra eller til Plattform eller fast struktur Tension leg eller Spar Semisub FPSO eller boreskip Disse estimatene er konservative, og for store skip/rigger kan de avvike betydelig fra virkeligheten. Et plott av den dynamiske faktoren versus signifikant bølgehøyde for en kran montert på en halvt nedsenkbar fartøy som løftes fra forsyningsbåt er vist ovenfor til høyre.
Energibalanse Energibalansen som vises nedenfor er et nyttig visuelt hjelpemiddel for å forstå hvordan støtdemperen fungerer. sentrer|miniatyr|Energibalanse mellom fallende nyttelast og støtdemper Støtdemperen kan bare redusere den kinetiske energien til nyttelasten når kraften som virker på nyttelasten fra støtdemperen er større enn tyngdekraften (dvs. ).
er den maksimale dynamiske forsterkningsfaktoren fra støtdemperen, slike at maksimal kraft fra støtdemperen er .
Virkningsgraden er forholdet mellom det mørkegrønne området og summen av det mørke- og lysegrønne området. Jo nærmere verdien av er til 1, desto mindre slag kreves for å absorbere den kinetiske energien.
Det gule området er energien som kan absorberes hvis slaget ble utnyttet fullt. er derfor en sikkerhetsfaktor som brukes for å ha noe reserveabsorpsjonskapasitet tilgjengelig, med en anbefalt minimumsverdi på 0,9.
Referanser
Kategori:Sider uten gjennomgåtte oversettelser Kategori:Maskiner Kategori:Mekanikk