NO20140672A1

NO20140672A1 - Self-adjusting HIV compensator

Info

Publication number: NO20140672A1
Application number: NO20140672A
Authority: NO
Inventors: Tord Martinsen
Original assignee: Safelink As
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2015-12-01
Also published as: NO344137B1

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en selvjusterende hivkompensator, som er designet for kompensering av hiv for sikker nedsetting av subseautstyr på havbunnen fra installasjonsfartøy. Hivbevegelsen kommer fra bølgenes påvirkning på installasjonsfartøyet. The present invention relates to a self-adjusting heave compensator, which is designed to compensate for heave for the safe lowering of subsea equipment on the seabed from an installation vessel. The heaving movement comes from the impact of the waves on the installation vessel.

Av kjent teknikk kan man trekke fram US 7,934,561 B2 hvor det er beskrevet en hivkompensator med kompensering for vanntrykk. Som vist løser man vanntrykksproblematikken ved å anvende en ekstra kompenseringssylinder som nuller ut effekten av vanntrykk et. Den kjente teknikken mangler kompensering for lastens oppdrift, temperaturendring og unøyaktighet i lastens vekt. Den kjente teknikken vil ha relativt dårlig ytelse og vil være unødig tung fordi det kompenseres for vanntrykket. Årsaken er ekstra friksj on fra pakninger og høyere stivhet (endring i kraft når stempelstangen trekkes ut). From prior art, US 7,934,561 B2 can be cited, where a heave compensator with compensation for water pressure is described. As shown, the water pressure problem is solved by using an additional compensating cylinder which cancels out the effect of water pressure et. The known technique lacks compensation for the load's buoyancy, temperature change and inaccuracy in the load's weight. The known technique will have relatively poor performance and will be unnecessarily heavy because it compensates for the water pressure. The reason is extra friction from gaskets and higher stiffness (change in force when the piston rod is pulled out).

Dagens kompensatorer er begrenset til relativt korte bølgeperioder og laster med spesielt gunstige geometriske egenskaper (høy oppdrift, høy tilleggsmasse og stort dragareal). Det er dermed ønskelig at disse begrensningene oppheves. Today's compensators are limited to relatively short wave periods and loads with particularly favorable geometric properties (high buoyancy, high additional mass and large drag area). It is therefore desirable that these restrictions be lifted.

Det er ønskelig at en hivkompensator kan benyttes i plaskesonen, under nedsenking samt ved havbunnen. It is desirable that a heave compensator can be used in the splash zone, during immersion and at the seabed.

Det er også ønskelig at hivkompensatoren ikke krever veldig nøyaktig innstilling for å oppnå god ytelse. It is also desirable that the heave compensator does not require very precise setting to achieve good performance.

Det er en fordel om lengden på hivkompensatoren er kort. Dagens kompensatorer er ekstra lange da stempelstangen rager ut av sylinderen under avløft fra dekk, grunnet forskjellen i vekt i luft og vann (på grunn av oppdrift). De har gjerne også lang slagiengde for å fange opp temperaturendringer og unøyaktigheter i lastens vekt. It is an advantage if the length of the heave compensator is short. Today's compensators are extra long as the piston rod protrudes from the cylinder during lift off from the tyre, due to the difference in weight in air and water (due to buoyancy). They often also have a long stroke to capture temperature changes and inaccuracies in the load's weight.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelsen er således å tilveiebringe en innretning for hivkompensering som ikke har de ulempene som er nevnt ovenfor. The purpose of the present invention is thus to provide a device for heave compensation which does not have the disadvantages mentioned above.

Dette oppnås med en innretning som definert i det selvstendige krav 1. This is achieved with a device as defined in independent claim 1.

Det er således tilveiebrakt en selvjusterende hivkompensator omfattende minst en aktuator omfattende et første endelokk og et andre endelokk ved motsatte aksiale ender av sylinderen, en stempelstang med stempel som er bevegelig frem og tilbake i sylinderens aksiale lengderetning, stempelets likevektsposisjon registreres av posisjonsmåleren, stempelstangen rager ut av sylinderen og er utsatt for eksternt trykk når hivkompensatoren dykkes i sjøen. Videre omfatter hivkompensatoren fortrinnsvis There is thus provided a self-adjusting lift compensator comprising at least one actuator comprising a first end cap and a second end cap at opposite axial ends of the cylinder, a piston rod with piston which is movable back and forth in the axial longitudinal direction of the cylinder, the equilibrium position of the piston is registered by the position meter, the piston rod protrudes of the cylinder and is exposed to external pressure when the heave compensator is submerged in the sea. Furthermore, the heave compensator preferably comprises

- minst en første fluidpassasje anrettet med en ventilinnretning, som tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom væskevolumet i aktuatoren og væskevolumet i den første akkumulatoren - minst en første akkumulator, bestående av et første endelokk og et andre endelokk ved motsatte aksiale ender av sylinderen og et stempel - minst en andre fluidpassasje, som tilveiebringer fri fluidkommunikasjon mellom gassvolumet i den første akkumulatoren og gassvolumet i den andre akkumulatoren - minst en andre akkumulator, bestående av et første endelokk og et andre endelokk ved motsatte aksiale ender av sylinderen og et stempel - minst en tredje fluidpassasje anrettet med en ventilinnretning, som tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom væskevolumet i den andre akkumulatoren og eksterne omgivelser - minst en fjerde fluidpassasje anrettet med en ventilinnretning , som tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom gassvolumet i den første akkumulatoren og lavtrykksgassvolumet i lavtrykksgasstanken - minst en første lavtrykkstank, bestående av et første endelokk og et andre endelokk ved motsatte aksiale ender av sylinderen - minst en femte fluidpassasje anrettet med en ventilinnretning, som tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom gassvolumet i den første akkumulatoren og høytrykksgassvolumet i høytrykkstanken - minst en første høytrykkstank, bestående av et første endelokk og et andre endelokk ved motsatte aksiale ender av sylinderen - at least one first fluid passage provided with a valve device, which provides fluid communication between the fluid volume in the actuator and the fluid volume in the first accumulator - at least one first accumulator, consisting of a first end cap and a second end cap at opposite axial ends of the cylinder and a piston - at least one second fluid passage, which provides free fluid communication between the volume of gas in the first accumulator and the volume of gas in the second accumulator - at least one second accumulator, consisting of a first end cap and a second end cap at opposite axial ends of the cylinder and a piston - at least a third fluid passage provided with a valve device, which provides fluid communication between the liquid volume in the second accumulator and external surroundings - at least a fourth fluid passage arranged with a valve device, which provides fluid communication between the gas volume in the first accumulator and the low-pressure gas volume in the low-pressure gas tank - at least one f first low pressure tank, consisting of a first end cap and a second end cap at opposite axial ends of the cylinder - at least a fifth fluid passage provided with a valve means, which provides fluid communication between the gas volume in the first accumulator and the high pressure gas volume in the high pressure tank - at least a first high pressure tank, consisting of a first end cap and a second end cap at opposite axial ends of the cylinder

Den selvjusterende hivkompensatoren vil ved avløft ha stempelstangen fullstendig tilbaketrukket. Dette er mulig ved at ventiler blokkerer kanaler mellom hydraulikksylinderen og gassakkumulatorene. Dette reduserer den påkrevde løftehøyden betraktelig, da vanlig hivkompensatorer vil ha stangen delvis eller fullt uttrukket ved avløft. The self-adjusting heave compensator will have the piston rod fully retracted when lifted. This is possible because valves block channels between the hydraulic cylinder and the gas accumulators. This reduces the required lifting height considerably, as normal heave compensators will have the rod partially or fully extended when lifting.

Påkrevd slagiengde er også betydelig redusert da man ikke trenger å fange opp unøyaktigheter i lastens vekt og temperaturendringer ved hjelp av endring i stempelets likevektposisjon. Required stroke length is also significantly reduced as there is no need to capture inaccuracies in the load's weight and temperature changes by means of a change in the piston's equilibrium position.

Når hivkompensatoren er over skipssiden, kan man ved hjelp av en fjernkontroll åpne ventilene som blokkerer forbindelsen mellom hydraulikksylinderen og gassakkumulatorene. Stempelstangen vil da trekke seg ut og gå til innstilt likevektsposisjon. Har likevektsposisjonen blitt stilt inn galt (på grunn av avvik i antatt vekt) vil brukeren enten kunne bruke av kompensatorens ressurser for å justere seg inn eller velge å korrigere unøyaktigheten før lasten senkes ned i vannet. Hivkompensatorens trykkmåler vil vise hva den virkelige vekten er. When the heave compensator is above the ship's side, a remote control can be used to open the valves that block the connection between the hydraulic cylinder and the gas accumulators. The piston rod will then extend and go to the set equilibrium position. If the equilibrium position has been set incorrectly (due to deviations in assumed weight), the user will either be able to use the compensator's resources to adjust or choose to correct the inaccuracy before the load is lowered into the water. The hiv compensator's pressure gauge will show what the real weight is.

I det lasten treffer vannoverflaten vil oppdriften føre til at stempelstangens likevektsposisjon endres (stempelstangen vil trekke seg inn da lasten blir lettere på grunn av oppdrift). Hivkompensatoren vil da åpne reguleringsventiler som slipper ut vann fra gassakkumulatorene. When the load hits the surface of the water, buoyancy will cause the piston rod's equilibrium position to change (the piston rod will retract as the load becomes lighter due to buoyancy). The heave compensator will then open control valves that release water from the gas accumulators.

Når hivkompensatoren senkes gjennom vannet på vei fra plaskesonen til havbunnen vil sjøvannstrykket øke med ca 1 bar hver tiende meter. Dette trykket påvirker likevekten til stempelstangen. Tidligere oppfinnelser har motvirket dette ved å skyve på stempelstangen fra lavtrykksiden (vakuumsiden på den selvjusterende hivkompensatoren). Dette har to viktige konsekvenser, trykket i gassen må være høyere og friksjonen vil være større (delvis på grunn av en ekstra sylinder, som gir økt friksjon, og delvis på grunn av høyere gasstrykk). Den selvjusterende hivkompensatoren motvirker sjøvannstrykket ved å slippe ut vann fra akkumulatorene. Når vannet slippes ut faller gasstrykket som fører til at stangens likevektposisjon går utover (stempelstangen trekkes ut). Når gasstrykket faller øker virkningsgraden til kompensatoren på grunn av lavere stivhet og redusert friksjon. When the heave compensator is lowered through the water on its way from the splash zone to the seabed, the seawater pressure will increase by approx. 1 bar every ten metres. This pressure affects the equilibrium of the piston rod. Previous inventions have counteracted this by pushing on the piston rod from the low pressure side (the vacuum side of the self-adjusting heave compensator). This has two important consequences, the pressure in the gas must be higher and the friction will be greater (partly because of an extra cylinder, which gives increased friction, and partly because of higher gas pressure). The self-adjusting heave compensator counteracts the seawater pressure by releasing water from the accumulators. When the water is released, the gas pressure falls, which causes the rod's equilibrium position to go outward (the piston rod is pulled out). When the gas pressure drops, the efficiency of the compensator increases due to lower stiffness and reduced friction.

Når kompensatoren når havbunnen kan sjøvannstrykket ha oversteget gasstrykket. Videre justering gjøres da ved å slippe gass fra akkumulatorene inn i vakuumerte sylindre. Trykket kan også økes ved å bruke høytrykksgass. When the compensator reaches the seabed, the seawater pressure may have exceeded the gas pressure. Further adjustment is then made by releasing gas from the accumulators into vacuumed cylinders. The pressure can also be increased by using high-pressure gas.

Den selvjusterende hivkompensatoren omfatter fortrinnsvis minst en aktuator, med et første volum, mellom stempelet i den minst første aktuatoren og stempelet i den minst ene gassakkumulatoren, inkludert den minst ene første fluidpassasjen, som er fylt med en væske, som fortrinnsvis er en olje. The self-adjusting lift compensator preferably comprises at least one actuator, with a first volume, between the piston in the at least first actuator and the piston in the at least one gas accumulator, including the at least one first fluid passage, which is filled with a liquid, which is preferably an oil.

Den selvjusterende hivkompensatoren omfatter fortrinnsvis også et andre volum, mellom stempelet i den minst første aktuatoren og det andre endelokket i den minst første aktuatoren, som fortrinnsvis er vakuumert. The self-adjusting heave compensator preferably also comprises a second volume, between the piston in at least the first actuator and the second end cap in at least the first actuator, which is preferably vacuumed.

Den selvjusterende hivkompensatoren omfatter fortrinnsvis også et tredje volum, mellom stempelet i den første gassakkumulatoren og stempelet i en minst andre gassakkumulatoren, inkludert den minst ene andre fluidpassasjen, som er fylt med en gass, fortrinnsvis nitrogen. The self-adjusting lift compensator preferably also comprises a third volume, between the piston in the first gas accumulator and the piston in at least one second gas accumulator, including the at least one second fluid passage, which is filled with a gas, preferably nitrogen.

Den selvjusterende hivkompensatoren omfatter fortrinnsvis også et fjerde volum, mellom stempelet i den andre gassakkumulatoren og det andre endelokket i den andre gassakkumulatoren, som er fylt med en væske, fortrinnsvis vann. The self-adjusting heave compensator preferably also comprises a fourth volume, between the piston in the second gas accumulator and the second end cap in the second gas accumulator, which is filled with a liquid, preferably water.

Den selvjusterende hivkompensatoren omfatter fortrinnsvis også et femte volum, mellom det første endelokket i den minst første vakuumtanken og det andre endelokket i den første vakuumtanken, som fortrinnsvis er vakuumert. The self-adjusting heave compensator preferably also comprises a fifth volume, between the first end cap in at least the first vacuum tank and the second end cap in the first vacuum tank, which is preferably vacuumed.

Den selvjusterende hivkompensatoren omfatter fortrinnsvis også et sjette volum, mellom det første endelokket i den minst første høytrykkstanken og det andre endelokket i den første høytrykkstanken, som er fylt med en gass, fortrinnsvis nitrogen under høyt trykk. The self-adjusting heave compensator preferably also comprises a sixth volume, between the first end cap in at least the first high-pressure tank and the second end cap in the first high-pressure tank, which is filled with a gas, preferably nitrogen under high pressure.

Den selvjusterende hivkompensatoren omfatter fortrinnsvis også minst en tredje fluidpassasje, mellom det andre volumet og det femte volumet, som er fylt med en gass, fortrinnsvis nitrogen under høyt trykk. The self-adjusting heave compensator preferably also comprises at least a third fluid passage, between the second volume and the fifth volume, which is filled with a gas, preferably nitrogen under high pressure.

Den selvjusterende hivkompensatoren omfatter fortrinnsvis også minst en fjerde fluidpassasje, mellom det andre volumet og det sjette volumet, som er fylt med en gass, fortrinnsvis nitrogen under høyt trykk. The self-adjusting heave compensator preferably also comprises at least a fourth fluid passage, between the second volume and the sixth volume, which is filled with a gas, preferably nitrogen under high pressure.

Den selvjusterende hivkompensatoren omfatter fortrinnsvis også minst en femte fluidpassasje, mellom det tredje volumet og det sjøvannet, som er fylt med en fluid, fortrinnsvis vann. The self-adjusting heave compensator preferably also comprises at least a fifth fluid passage, between the third volume and the seawater, which is filled with a fluid, preferably water.

Den minst ene første fluidpassasjen er fortrinnsvis anordnet med minst én ventilinnretning for regulering av fluidstrømning gjennom den minst ene første fluidpassasjen. Ventilinnretningene i fluidpassasjene muliggjør hydraulisk låsing som gjør at stempelstangen ikke trekkes ut ved avløft fra fartøyet eller den flytende innretningen når utstyr skal senkes ned i vann fra overflaten. Når enheten er over åpent vann åpnes ventiler som gjør at enheten fungerer som en normal hivkompensator. The at least one first fluid passage is preferably arranged with at least one valve device for regulating fluid flow through the at least one first fluid passage. The valve devices in the fluid passages enable hydraulic locking which means that the piston rod is not pulled out when lifting from the vessel or the floating device when equipment is to be lowered into water from the surface. When the unit is over open water, valves are opened which make the unit function as a normal heave compensator.

Likeledes er den minst ene tredje fluidpassasjen fortrinnsvis anordnet med minst én ventilinnretning for regulering av fluidstrømningen gjennom den minst første tredje fluidpassasjen. Likewise, the at least one third fluid passage is preferably arranged with at least one valve device for regulating the fluid flow through the at least first third fluid passage.

Likeledes er den minst ene fjerde fluidpassasjen fortrinnsvis anordnet med minst én ventilinnretning for regulering av fluidstrømningen gjennom den minst ene fjerde fluidpassasjen. Likewise, the at least one fourth fluid passage is preferably arranged with at least one valve device for regulating the fluid flow through the at least one fourth fluid passage.

Likeledes er den minst ene femte fluidpassasjen fortrinnsvis anordnet med minst én ventilinnretning for regulering av fluidstrømningen gjennom den minst ene femte fluidpassasjen. Likewise, the at least one fifth fluid passage is preferably arranged with at least one valve device for regulating the fluid flow through the at least one fifth fluid passage.

Den selvjusterende hivkompensatoren omfatter fortrinnsvis også minst en første posisjonsmåler, mellom det første endelokket i den minst første aktuatoren og stempelet i den minst første aktuatoren. Den minst første posisjonsmåleren vil vise om det er behov for justering av likevektsposisjonen til den minst første stempelstangen i den minst første aktuatoren ved å åpne enten ventilen i den tredje, fjerde eller femte fluidpassasjen. The self-adjusting heave compensator preferably also comprises at least one first position gauge, between the first end cap in at least the first actuator and the piston in at least the first actuator. The at least first position gauge will indicate whether there is a need for adjustment of the equilibrium position of the at least first piston rod in the at least first actuator by opening either the valve in the third, fourth or fifth fluid passage.

I det etterfølgende skal det den foreliggende oppfinnelsen beskrives med henvisning til den vedlagte figuren, hvor figur 1 viser en skjematisk prinsippskisse av en utførelsesform av oppfinnelsen. In what follows, the present invention will be described with reference to the attached figure, where figure 1 shows a schematic principle sketch of an embodiment of the invention.

I figur 1 er det skjematisk vist en utførelsesform av den selvjusterende hivkompensatoren 0. Hivkompensatoren 0 omfatter en minst første aktuator 1 med et første endelokk 11 og et andre endelokk 12 ved motsatte aksiale ender av sylinderen 13, en stempelstang 15 med stempel 16 som er bevegelig frem og tilbake i sylinderens 13 aksiale lengderetning. Stempelets 16 likevektsposisjon registreres av posisjonsmåleren 14. Det første endelokket 11 sammen med sylinderen 13 og stempelet 16 danner volumet 18, som er væskefylt, fortrinnsvis med en olje. Det andre endelokket 12 sammen med sylinderen 13 og stempelet 16 danner volumet 17, som fortrinnsvis er vakuumert. Stempelstangen 15 rager ut av aktuatorsylinderen 13 og er utsatt for eksternt trykk. Det eksterne trykket øker når hivkompensatoren 0 senkes ned i sjøen. Figure 1 schematically shows an embodiment of the self-adjusting heave compensator 0. The heave compensator 0 comprises at least a first actuator 1 with a first end cap 11 and a second end cap 12 at opposite axial ends of the cylinder 13, a piston rod 15 with piston 16 which is movable back and forth in the axial longitudinal direction of the cylinder 13. The equilibrium position of the piston 16 is registered by the position meter 14. The first end cap 11 together with the cylinder 13 and the piston 16 form the volume 18, which is filled with liquid, preferably with an oil. The second end cap 12 together with the cylinder 13 and the piston 16 form the volume 17, which is preferably vacuum-sealed. The piston rod 15 protrudes from the actuator cylinder 13 and is exposed to external pressure. The external pressure increases when the heave compensator 0 is lowered into the sea.

Hivkompensatoren 0 omfatter videre minst en første fluidpassasje 2 anrettet med en ventilinnretning 21, som tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom væskevolumet 18 i aktuatoren 1 og væskevolumet 35 i den første akkumulatoren. Ventil anretningen 21 muliggjør låsing av stempelstangen 15 i enhver posisjon. Dette gjør at den effektive lengden på hivkompensatoren 0 reduseres betraktelig ved avløft fra installasjonsfartøyets dekk hvis stempelet 16 låses i den indre posisjonen ved det andre endelokket 12. The heave compensator 0 further comprises at least one first fluid passage 2 arranged with a valve device 21, which provides fluid communication between the fluid volume 18 in the actuator 1 and the fluid volume 35 in the first accumulator. The valve device 21 makes it possible to lock the piston rod 15 in any position. This means that the effective length of the heave compensator 0 is considerably reduced when lifting from the deck of the installation vessel if the piston 16 is locked in the inner position at the second end cap 12.

Hivkompensatoren 0 omfatter videre minst en første akkumulator 3, bestående av et første endelokk 31 og et andre endelokk 32 ved motsatte aksiale ender av sylinderen 33 og et stempel 34. Det første endelokket 31 sammen med sylinderen 33 og stempelet 34 danner volumet 35, som er væskefylt, fortrinnsvis med en olje. Det andre endelokket 32 sammen med sylinderen 33 og stempelet 34 danner volumet 36, som er gassfylt, fortrinnsvis med nitrogen. Det er fluidkommunikasjon mellom væskevolumet 35 i den første akkumulatoren 3 og væskevolumet 18 i aktuatoren 1 via den første fluidpassasjen 2. Stempelet 34 skiller væskevolumet 35 og gassvolumet 36. Det er fluidkommunikasjon mellom gassvolumet 36 i den første akkumulatoren 3 og gassvolumet 56 i den andre akkumulatoren 5 via den andre fluidpassasjen 4. The lift compensator 0 further comprises at least a first accumulator 3, consisting of a first end cap 31 and a second end cap 32 at opposite axial ends of the cylinder 33 and a piston 34. The first end cap 31 together with the cylinder 33 and the piston 34 form the volume 35, which is liquid-filled, preferably with an oil. The second end cap 32 together with the cylinder 33 and the piston 34 form the volume 36, which is filled with gas, preferably with nitrogen. There is fluid communication between the liquid volume 35 in the first accumulator 3 and the liquid volume 18 in the actuator 1 via the first fluid passage 2. The piston 34 separates the liquid volume 35 and the gas volume 36. There is fluid communication between the gas volume 36 in the first accumulator 3 and the gas volume 56 in the second accumulator 5 via the second fluid passage 4.

Hivkompensatoren 0 omfatter videre minst en andre fluidpassasje 4, som tilveiebringer fri fluidkommunikasjon mellom gassvolumet 36 i den første akkumulatoren 3 og gassvolumet 56 i den andre akkumulatoren 5. The Hiv compensator 0 further comprises at least one second fluid passage 4, which provides free fluid communication between the gas volume 36 in the first accumulator 3 and the gas volume 56 in the second accumulator 5.

Hivkompensatoren 0 omfatter videre minst en andre akkumulator 5, bestående av et første endelokk 51 og et andre endelokk 52 ved motsatte aksiale ender av sylinderen 53 og et stempel 54. Det første endelokket 51 sammen med sylinderen 53 og stempelet 54 danner volumet 55, som er væskefylt, fortrinnsvis med vann. Det andre endelokket 52 sammen med sylinderen 53 og stempelet 54 danner volumet 56, som er gassfylt, fortrinnsvis med nitrogen. Det er fluidkommunikasjon mellom væskevolumet 55 i den andre akkumulatoren 5 og eksterne omgivelser via den tredje fluidpassasjen 6. Stempelet 54 skiller væskevolumet 55 og gassvolumet 56. Det er fluidkommunikasjon mellom gassvolumet 36 i den første akkumulatoren 3 og gassvolumet 56 i den andre akkumulatoren 5 via den andre fluidpassasjen 4. The lift compensator 0 further comprises at least a second accumulator 5, consisting of a first end cap 51 and a second end cap 52 at opposite axial ends of the cylinder 53 and a piston 54. The first end cap 51 together with the cylinder 53 and the piston 54 form the volume 55, which is liquid-filled, preferably with water. The second end cap 52 together with the cylinder 53 and the piston 54 form the volume 56, which is filled with gas, preferably with nitrogen. There is fluid communication between the liquid volume 55 in the second accumulator 5 and the external environment via the third fluid passage 6. The piston 54 separates the liquid volume 55 and the gas volume 56. There is fluid communication between the gas volume 36 in the first accumulator 3 and the gas volume 56 in the second accumulator 5 via the second fluid passage 4.

Hivkompensatoren 0 omfatter videre minst en tredje fluidpassasje 6 anrettet med en ventilinnretning 61, som tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom væskevolumet 55 i den andre akkumulatoren 5 og eksterne omgivelser. Ventilinnretningen 61 kan tømme væskevolumet 55 via den tredje fluidpassasjen 6 i sjøen. Ved å redusere væskevolumet 55 vil trykket i gassvolumene 56 og 36 falle. Når gasstrykket faller vil aktuatorstempelstangen 15 trekke seg ut av aktuatoren 1. Dette kan da utnyttes for å kontrollere likevektsposisjonen på aktuatorstempelet 16 når det eksterne trykket øker. The hiv compensator 0 further comprises at least a third fluid passage 6 arranged with a valve device 61, which provides fluid communication between the liquid volume 55 in the second accumulator 5 and external surroundings. The valve device 61 can empty the liquid volume 55 via the third fluid passage 6 into the sea. By reducing the liquid volume 55, the pressure in the gas volumes 56 and 36 will fall. When the gas pressure falls, the actuator piston rod 15 will pull out of the actuator 1. This can then be used to control the equilibrium position of the actuator piston 16 when the external pressure increases.

Hivkompensatoren 0 omfatter videre minst en fjerde fluidpassasje 7 anrettet med en ventilinnretning 71, som tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom gassvolumet 36 i den første akkumulatoren 3 og lavtrykksgassvolumet 84 i lavtrykksgasstanken 8. Ventilinnretningen 71 kan redusere trykket i gassvolumet 36 og 56 via den fjerde fluidpassasjen 7 til lavtrykksgassvolumet 84. Når gasstrykket faller vil aktuatorstempelstangen 15 trekke seg ut av aktuatoren 1. Dette kan da utnyttes for å kontrollere likevektsposisjonen på aktuatorstempelet 16 når det eksterne trykket øker. The heave compensator 0 further comprises at least a fourth fluid passage 7 arranged with a valve device 71, which provides fluid communication between the gas volume 36 in the first accumulator 3 and the low-pressure gas volume 84 in the low-pressure gas tank 8. The valve device 71 can reduce the pressure in the gas volumes 36 and 56 via the fourth fluid passage 7 to the low-pressure gas volume 84. When the gas pressure falls, the actuator piston rod 15 will pull out of the actuator 1. This can then be used to control the equilibrium position of the actuator piston 16 when the external pressure increases.

Hivkompensatoren 0 omfatter videre minst en første lavtrykkstank 8, bestående av et første endelokk 81 og et andre endelokk 82 ved motsatte aksiale ender av sylinderen 83. Endelokkene 81 og 82 sammen med sylinderen 83 danner lavtrykksgassvolumet 84. Lavtrykkstanken 8 brukes til å videre redusere gasstrykket i gassvolumene 56 og 36 når enten væskevolumet 55 er tømt eller det eksterne trykket overstiger gasstrykket i volumene 56 og 36. The heave compensator 0 further comprises at least a first low-pressure tank 8, consisting of a first end cap 81 and a second end cap 82 at opposite axial ends of the cylinder 83. The end caps 81 and 82 together with the cylinder 83 form the low-pressure gas volume 84. The low-pressure tank 8 is used to further reduce the gas pressure in the gas volumes 56 and 36 when either the liquid volume 55 is emptied or the external pressure exceeds the gas pressure in the volumes 56 and 36.

Hivkompensatoren 0 omfatter videre minst en femte fluidpassasje 9 anrettet med en ventilinnretning 91, som tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom gassvolumet 36 i den første akkumulatoren 3 og høytrykksgassvolumet 104 i høytrykkstanken . Ventilinnretningen 91 kan øke trykket i gassvolum 36 og gassvolum 56 via den femte fluidpassasjen 9 til høytrykksgassvolumet 104. Når gasstrykket øker vil aktuatorstempelstangen 15 trekke seg inn i aktuatoren 1. Dette kan da utnyttes for å kontrollere likevektsposisjonen på aktuatorstempelet 16 når det eksterne trykket faller, eller temperaturen faller. The hiv compensator 0 further comprises at least a fifth fluid passage 9 arranged with a valve device 91, which provides fluid communication between the gas volume 36 in the first accumulator 3 and the high-pressure gas volume 104 in the high-pressure tank. The valve device 91 can increase the pressure in gas volume 36 and gas volume 56 via the fifth fluid passage 9 to the high-pressure gas volume 104. When the gas pressure increases, the actuator piston rod 15 will retract into the actuator 1. This can then be used to control the equilibrium position of the actuator piston 16 when the external pressure falls, or the temperature drops.

Hivkompensatoren 0 omfatter videre minst en første høytrykkstank 10, bestående av et første endelokk 101 og et andre endelokk 102 ved motsatte aksiale ender av sylinderen 103. Endelokkene 101 og 102 sammen med sylinderen 103 danner høytrykksgassvolumet 104. Høytrykkstanken 10 brukes til å øke gasstrykket i gassvolumene 56 og 36 når det eksterne trykket faller, eller temperaturen faller. Som vist på figur 1, er hivkompensatoren 0 anordnet med en innfestingsinnretning, eksempelvis et løfteøre 20, som er festet til enden av stempelstangen 15 som rager ut av den første sylinderen 13. Hivkompensatoren 0 er også anordnet med en tilsvarende innfestingsinnretning i motsatt ende, eksempelvis et løfteøre 19, som er festet til det andre endelokket 12. The heave compensator 0 further comprises at least a first high-pressure tank 10, consisting of a first end cap 101 and a second end cap 102 at opposite axial ends of the cylinder 103. The end caps 101 and 102 together with the cylinder 103 form the high-pressure gas volume 104. The high-pressure tank 10 is used to increase the gas pressure in the gas volumes 56 and 36 when the external pressure drops, or the temperature drops. As shown in Figure 1, the heave compensator 0 is arranged with a fastening device, for example a lifting eye 20, which is attached to the end of the piston rod 15 which protrudes from the first cylinder 13. The heave compensator 0 is also arranged with a corresponding fastening device at the opposite end, for example a lifting eye 19, which is attached to the second end cap 12.

Når den selvjusterende hivkompensatoren 0 anvendes for eksempel til å senke ned utstyr fra en flytende innretning eller fartøy, kan utstyret henges i en vaier eller lignende fra løfteøret 20 mens hivkompensatoren holdes i en vaier eller lignende som er festet til løfteøret 19. Når den flytende innretningen beveger seg opp og ned i bølgene vil stempelstangen 15 med stempel 16 bevege seg aksialt frem og tilbake i den første sylinderen 13 slik at utstyret som senkes ned ikke får den samme opp-og-nedbevegelsen som den flytende innretningen. Væske, fortrinnsvis olje, som er satt under trykk, vil strømme frem og tilbake mellom den første sylinderen 13 og den første akkumulatoren 3 og gjøre stempelet 34 beveger seg frem og tilbake i aksial retning i den første akkumulatoren 3. Hivkompensatoren 0 fungerer dermed i prinsippet som en myk fjær, uten demping. Fordi kompresjonen er lav vil kreftene i vaieren som holder hivkompensatoren 0, endre seg lite selv om stempelstangen 15 trekkes helt ut. Dette gir en isolasjonseffekt, såkalt fjærisolasjon. When the self-adjusting heave compensator 0 is used, for example, to lower equipment from a floating device or vessel, the equipment can be hung in a cable or similar from the lifting eye 20 while the heave compensator is held in a cable or similar that is attached to the lifting eye 19. When the floating device moves up and down in the waves, the piston rod 15 with piston 16 will move axially back and forth in the first cylinder 13 so that the equipment being lowered does not have the same up-and-down movement as the floating device. Liquid, preferably oil, which is pressurized, will flow back and forth between the first cylinder 13 and the first accumulator 3 and make the piston 34 move back and forth in the axial direction in the first accumulator 3. The Hiv compensator 0 thus works in principle like a soft spring, without damping. Because the compression is low, the forces in the wire holding the lift compensator 0 will change little even if the piston rod 15 is fully extended. This gives an insulating effect, so-called spring insulation.

Etter hvert som hivkompensatoren 0 senkes ned i vannet, vil stempelstangen 15 påvirkes av en stadig større kraft på grunn av vanntrykket som vil forsøke å trykke stempelstangen 15 inn i den første sylinderen 13. Uten kompensering for det økende vanntrykket etter hvert som utstyret og hivkompensatoren 0 senkes dypere ned i vannet, vil stempelstangen 0 ved et gitt dyp presses helt inn i den første sylinderen 13 slik at hivkompensatoren 0 dermed ikke vil være i stand til kompensere noe i det hele tatt av den flytende innretningens bevegelser i bølgene. Utstyret som senkes ned vil dermed også bevege seg opp og ned, på samme måte som den flytende innretningen i vannet, og for eksempel installasjon av utstyr på sjøbunnen blir vanskelig, om ikke umulig å gjennomføre uten at utstyret ødelegges. As the heave compensator 0 is lowered into the water, the piston rod 15 will be affected by an increasingly greater force due to the water pressure which will try to press the piston rod 15 into the first cylinder 13. Without compensation for the increasing water pressure as the equipment and the heave compensator 0 is lowered deeper into the water, the piston rod 0 will at a given depth be pressed all the way into the first cylinder 13 so that the heave compensator 0 will thus not be able to compensate for any of the floating device's movements in the waves. The equipment that is lowered will thus also move up and down, in the same way as the floating device in the water, and for example installation of equipment on the seabed will be difficult, if not impossible to carry out without the equipment being destroyed.

Dette unngår den foreliggende oppfinnelsen ved at hivkompensatoren 0 er selvjusterende. Når den selvjusterende hivkompensatoren 0 senkes ned i vannet vil posisjonsmåleren 14 hele tiden måle likevektsposisjonen til stempelet 16, hvis likevektsposisjonen til stempelet 16 avviker fra den forhåndsbestemte verdien vil ventilinnretning 61 slippe ut væske i sjøen fra væskevolum 55 som vil føre likevekten tilbake til korrekt verdi ved at trykket i hele systemet faller. Er det eksterne trykket større enn det interne trykket, kan hivkompensatoren 1 fortsatt justeres ved å åpne ventilinnretning 71, som vil redusere gasstrykket i gassvolum 36 og gassvolum 56, trykket i lavtrykkstanken 84 vil da øke. Er stempelstangen 15 for langt ute, for eksempel fordi det eksterne trykket er lavere eller at temperaturen har falt, vil ventilinnretning 91 åpne seg, da vil gassen fra høytrykkstanken 104 strømme inn i gassvolum 36 og gassvolum 56, noe som vil øke trykket i systemet og korrigere posisjonen til stempelstangen 15. The present invention avoids this in that the heave compensator 0 is self-adjusting. When the self-adjusting heave compensator 0 is lowered into the water, the position meter 14 will constantly measure the equilibrium position of the piston 16, if the equilibrium position of the piston 16 deviates from the predetermined value, the valve device 61 will release liquid into the sea from liquid volume 55 which will bring the equilibrium back to the correct value by that the pressure in the entire system drops. If the external pressure is greater than the internal pressure, the heave compensator 1 can still be adjusted by opening valve device 71, which will reduce the gas pressure in gas volume 36 and gas volume 56, the pressure in the low-pressure tank 84 will then increase. If the piston rod 15 is too far out, for example because the external pressure is lower or the temperature has dropped, valve device 91 will open, then the gas from the high-pressure tank 104 will flow into gas volume 36 and gas volume 56, which will increase the pressure in the system and correct the position of the piston rod 15.

Dagens kompensatorer er begrenset til relativt korte bølgeperioder og laster med spesielt gunstige geometriske egenskaper (høy oppdrift, høy tilleggsmasse og stort dragareal). Today's compensators are limited to relatively short wave periods and loads with particularly favorable geometric properties (high buoyancy, high additional mass and large drag area).

Dette problemet, som kanskje er den mest signifikante forbedringen fra eksisterende teknologi, løser den selvjusterende hivkompensatoren 0 ved å redusere stivheten på gassfjæren med en høy faktor. Dette gjøres delvis ved å ha et stort totalt gassvolum (gassvolum 36 og gassvolum 56) og i delvis ved å utnytte kraften sjøvannet virker med på stempelstangen 15. Tidligere teknologi har enten dybdekompensering (US 7,934,561 B2) eller svært tynne stempelstenger (så tynne som regelverket tillater er vanlig) for å bli minst mulig påvirket av sjøvannseffekten, i tillegg til relativt små gassvolum. På den selvjusterende hivkompensatoren 0 benyttes det en vesentlig tykkere stang enn det som er påkrevd for å få større kraft fra sjøvannet og et mye større gassvolum enn eksisterende teknologi. Dette hadde vært tilnærmet umulig uten selvjusteringen på grunn av usikkerhet på hva lasten vil veie i vann (med stivheten den selvjusterende hivkompensatoren 0 har, vil 1 % feil i innstillingen på våtvekten til lasten føre til at likevekten settes 1.5 m feil), usikkerhet på nøyaktig installasjonsdybde (10 m feil vil føre til en likevektsfeil på 20-40 cm) og avvik i forventet temperatur på installasjonsdypet. This problem, which is perhaps the most significant improvement from existing technology, is solved by the Self-Adjusting Yaw Compensator 0 by reducing the stiffness of the gas spring by a high factor. This is done in part by having a large total gas volume (gas volume 36 and gas volume 56) and in part by utilizing the force the seawater exerts on the piston rod 15. Previous technology has either depth compensation (US 7,934,561 B2) or very thin piston rods (as thin as the regulations allows is common) in order to be affected as little as possible by the seawater effect, in addition to relatively small gas volumes. On the self-adjusting heave compensator 0, a significantly thicker rod is used than is required to obtain greater power from the seawater and a much larger gas volume than existing technology. This would have been virtually impossible without the self-adjustment due to uncertainty of what the load will weigh in water (with the stiffness of the self-adjusting heave compensator 0, a 1% error in the setting of the wet weight of the load will cause the equilibrium to be set 1.5 m wrong), uncertainty of exact installation depth (10 m error will lead to an equilibrium error of 20-40 cm) and deviation in the expected temperature at the installation depth.

Dagens hivkompensatorer er gjerne stilt inn for bruk enten i plaskesonen eller for bruk ved havbunnen. Det vil si at de ikke kan fungere optimalt i begge situasjoner. Today's heave compensators are often set for use either in the splash zone or for use at the seabed. This means that they cannot function optimally in both situations.

Dette problemet løser den selvjusterende hivkompensatoren 0 ved å ha et mye høyere trykk over vann enn under vann. Når lasten senkes ned i sjøen vil oppdriften gjøre lastens vekt mindre, stempelstangen 15 vil da trekke seg inn. Hivkompensatoren 0 har flere muligheter til å justere trykket i gassen opp og ned og kan dermed kompensere for dette. This problem is solved by the self-adjusting heave compensator 0 by having a much higher pressure above water than under water. When the load is lowered into the sea, the buoyancy will reduce the weight of the load, the piston rod 15 will then retract. The Hiv compensator 0 has several possibilities to adjust the pressure in the gas up and down and can thus compensate for this.

Det finnes noen hivkompensatorer i dag som gir god ytelse på middels lange bølgeperioder, de krever forholdsvis nøyaktig innstilling for å oppnå riktig likevektsposisjon. There are some heave compensators today that give good performance on medium long wave periods, they require relatively accurate tuning to achieve the correct equilibrium position.

Dette problemet løser den selvjusterende hivkompensatoren 0 ved nettopp å være selvjusterende. Med de store justeringsmulighetene som ligger inne kan brukeren være mindre nøye med våtvekt og installasjonsdybden. The self-adjusting heave compensator 0 solves this problem precisely by being self-adjusting. With the large adjustment options inside, the user can be less careful about wet weight and installation depth.

Det er en fordel om lengden på hivkompensatoren er kort. Dagens kompensatorer er ekstra lange da stempelstangen rager ut av sylinderen under avløft fra dekk grunnet forskjellen i vekt i luft og vann (på grunn av oppdrift). De har gjerne også lang slagiengde for å fange opp temperaturendring og unøyaktigheter lastens vekt. It is an advantage if the length of the heave compensator is short. Today's compensators are extra long as the piston rod protrudes from the cylinder during lift off from the tire due to the difference in weight in air and water (due to buoyancy). They often also have a long stroke length to capture temperature changes and inaccuracies in the load's weight.

Dette problemet løser den selvjusterende hivkompensatoren 0 ved nettopp å være selvjusterende. Med de store justeringsmulighetene som ligger trenger man ikke sette av ekstra slagiengde til å fange opp avvik i innstilling. The self-adjusting heave compensator 0 solves this problem precisely by being self-adjusting. With the wide range of adjustment possibilities, there is no need to set aside extra stroke length to catch deviations in setting.

Claims

1. Self-adjusting heave compensator (0) comprising at least one actuator (1) comprising a first end cap (11) and a second end cap (12) at opposite axial ends of the cylinder (13), a piston rod (15) with piston (16) which is movable back and forth in the axial longitudinal direction of the cylinder (13), the equilibrium position of the piston (16) is registered by the position meter (14), the piston rod (15) protrudes from the cylinder (13) and is exposed to external pressure when the heave compensator (0) is submerged in the sea, characterized in that the lift compensator (0) further comprises - at least a first fluid passage (2) arranged with a valve device (21), which provides fluid communication between the fluid volume (18) in the actuator (1) and the fluid volume (35) in the first accumulator - at least a first accumulator (3), consisting of a first end cap (31) and a second end cap (32) at opposite axial ends of the cylinder (33) and a piston (34) - at least one second fluid passage (4), which provides free fluid communication between the gas volume (36) in the first accumulator (3) and the gas volume (56) in the second accumulator (5) - at least one second accumulator (5), consisting of a first end cap (51) and a second end cap (52) at opposite axial ends of the cylinder (53) and a piston (54) - at least a third fluid passage (6) arranged with a valve device (61), which provides fluid communication between the fluid volume (55) in the second accumulator (5) and external surroundings - at least a fourth fluid passage (7) deed provided with a valve device (71), which provides fluid communication between the gas volume (36) in the first accumulator (3) and the low-pressure gas volume (84) in the low-pressure gas tank (8) - at least one first low-pressure tank (8), consisting of a first end cap (81) and a second end cap (82) at opposite axial ends of the cylinder (83) - at least a fifth fluid passage (9) provided with a valve device (91), which provides fluid communication between the gas volume (36) in the first accumulator (3) and the high-pressure gas volume ( 104) in the high-pressure tank (10) - at least one first high-pressure tank (10), consisting of a first end cap (101) and a second end cap (102) at opposite axial ends of the cylinder (103)

2. Self-adjusting heave compensator according to claim 1, characterized in that the first end cap (11) together with the cylinder (13) and the piston (16) form a volume (18) which is filled with liquid, preferably with an oil

3. Self-adjusting heave compensator according to claim 1 or 2, characterized in that the second end cap (12) together with the cylinder (13) and the piston (16) form a volume (17), which is preferably vacuum-sealed

4. Self-adjusting heave compensator according to claims 1-3, characterized in that the first end cap (31) together with the cylinder (33) and the piston (34) form a volume (35) which is filled with liquid, preferably with an oil

5. Self-adjusting heave compensator according to claims 1-4, characterized in that the first end cap (51) together with the cylinder (53) and the piston (54) form a volume (55) which is filled with liquid, preferably with water

6. Self-adjusting heave compensator according to claims 1-5, characterized in that the second end cap (32) together with the cylinder (33) and the piston (34) form a volume (36) which is gas-filled, preferably with nitrogen

7. Self-adjusting heave compensator according to claims 1-6, characterized in that the second end cap (52) together with the cylinder (53) and the piston (54) form a volume (56) which is gas-filled, preferably with nitrogen

8. Self-adjusting heave compensator according to claims 1-7, characterized in that the first end cap (81) and the second end cap (82) together with the cylinder (83) form a low-pressure gas volume (84), which is gas-filled, preferably with nitrogen under low pressure

9. Self-adjusting heave compensator according to claims 1-8, characterized in that the first end cap (91) and the second end cap (92) together with the cylinder (93) form a high-pressure gas volume (94), which is gas-filled, preferably with nitrogen under high pressure