Um curso controlado distribui um impacto específico do caso ao longo do tempo e da distância.
Absorção de impactos da grua
Como fazer a avaliação preliminar de um amortecedor de grua a partir da velocidade relativa de engate ou da distância de queda, da massa móvel efetiva, do pico admissível e da respetiva carga de referência, do curso utilizável e de uma resposta força–curso verificada.
Por Tord Martinsen, CEO · · Revisto em · 6 min de leitura
Balanço de energia
Um amortecedor de grua reduz a velocidade relativa de engate de uma carga útil ao longo de um curso controlado. Para uma avaliação preliminar, defina a massa efetiva que participa no evento, m_{eff}, e a velocidade relativa de engate, v_{rel}, ou a distância equivalente de queda livre/percurso, h:
Aplicação prática: esta avaliação é um dos elementos de uma seleção específica do caso; consulte amortecedor de grua POLARIS e estudos e análises de engenharia.
E_{event} = \frac{1}{2} m_{eff} v_{rel}^{2} = m_{eff} g hA disponibilidade de energia simplificada no lado do amortecedor utilizada nesta página é:
E_{available} \approx \mu \eta S W_{ref} (\psi_{allow} – 1)Aqui, \mu é a fração utilizável, específica do caso, do curso físico, \eta representa a resposta força–curso verificada utilizada na avaliação, S é o curso físico, W_{ref} é a carga estática indicada utilizada como referência do DAF, e \psi_{allow} é o pico permitido dividido por essa referência. O curso preliminar resultante é:
S_{req} \ge \frac{m_{eff} v_{rel}^{2}}{2 \mu \eta W_{ref} (\psi_{allow} – 1)}Esta é uma relação de avaliação preliminar, não uma verificação final da carga de pico. O dimensionamento final verifica a curva força–curso configurada, a rigidez e a pré-carga da grua/cabo/aparelho de içamento, a margem de curso, a recorrência do evento, a reposição e a solicitação térmica, o ambiente, a orientação e a base de projeto/classe.
Avaliação ilustrativa. Considere m_{eff}=m_{ref}, um curso físico de 1 m, uma fração de curso utilizável específica do caso de \mu=0.9, \eta=0.5, e um pico admissível de \psi_{allow}=1.3. A distância equivalente do evento que se enquadra na disponibilidade de energia simplificada é:
h_{cap} = \mu \eta S (\psi_{allow}-1) = 0.9 \cdot 0.5 \cdot 1 \cdot 0.3 = 0.135\ \text{m}Para v_{rel}=1.25\ \text{m/s}, h_{event}=v_{rel}^{2}/(2g)\approx0.080\ \text{m}. Como 0.080 m é inferior a 0.135 m, este caso passa na avaliação de energia simplificada nas condições indicadas. Esse resultado, por si só, não demonstra que o pico transitório permanece abaixo de 1.3; o sistema acoplado e a resposta força–curso configurada devem verificá-lo.
Determinação do comprimento de curso correto
O gráfico simplificado abaixo ilustra a velocidade relativa máxima de engate em função do curso físico e do DAF admissível. Os valores representados correspondem a \mu=0.9, \eta=0.9, g=9.81\ \text{m/s}^{2} e m_{eff}=m_{ref}. Esses são pressupostos do gráfico, não valores universais do produto. Utilize uma fração de curso utilizável específica do projeto, uma resposta força–curso verificada, a massa efetiva e a referência de DAF indicada antes de selecionar uma unidade.
Exemplo de avaliação: da velocidade relativa ao curso
- O evento. Considere o exemplo de içamento a partir do convés da página diagrama de carga da grua : velocidade relativa de engate vrel = 1.25 m/s. Distância equivalente de queda livre/percurso: h = v²/2g ≈ 8 cm.
- Os pressupostos indicados. Considere meff = mref, curso físico S = 1 m, fração de curso utilizável μ = 0.9, fator de energia η = 0.5 e DAF admissível ψallow = 1.3. Estes são dados de entrada do exemplo, não valores de projeto transferíveis.
- A avaliação. A disponibilidade simplificada é hcap = μ η S (ψallow−1) = 13.5 cm. Como 8 cm ≤ 13.5 cm, o exemplo passa nesta avaliação de energia. Uma verificação transitória da curva força–curso configurada e do sistema acoplado ainda deve confirmar o pico real.
O gráfico da secção anterior é uma avaliação ilustrativa independente e utiliza os pressupostos indicados na respetiva legenda.
Tipos de amortecedores
Esta página compara duas configurações comuns:
- Amortecedores convencionais baseados em acumuladores combinam normalmente uma mola a gás em acumuladores externos com uma restrição de escoamento hidráulico. A restrição pode variar consoante o sentido do curso e pode ser ajustável ou não.
- POLARIS, a arquitetura leve patenteada da Norwegian Dynamics, utiliza um pequeno volume interno de gás como mola a gás e válvulas concebidas por CFD num único cilindro hidráulico, sem acumuladores externos nem válvulas de agulha. Menos componentes externos tornam o conjunto mais leve, menor e mais económico para solicitações de impacto adequadas no topside; o desempenho final e a configuração continuam a ser específicos da configuração e do caso.
| Configuração baseada em acumuladores | Arquitetura POLARIS | |
|---|---|---|
| Princípio de funcionamento | Mola a gás em acumuladores externos + restrição de escoamento hidráulico | Pequeno volume interno de gás + válvulas concebidas por CFD num único cilindro, sem acumuladores externos nem válvulas de agulha |
| Regulação | A restrição pode ser ajustável ou não | Válvula e pré-ajuste selecionados para o evento e a configuração indicados |
| Peso e área ocupada | Os componentes externos acrescentam massa e ocupam espaço no convés | Menos componentes externos; mais leve e menor para uma solicitação adequada comparável |
| Custo e configuração | Dependente da configuração | A disposição integrada pode ser mais económica e mais rápida de configurar para solicitações adequadas |
| Fornecimento | Vários fornecedores | Patenteado, fornecido pela Norwegian Dynamics (POLARIS) |
Uma primeira distinção útil: um evento isolado de impacto ou sobrecarga aponta para um amortecedor; o movimento repetido dos ciclos de onda e a solicitação de tração contínua apontam para a compensação de heave. A recorrência do evento, o tempo de reposição, a solicitação térmica e o curso disponível determinam os casos-limite.
Absorção de impactos da grua: perguntas frequentes
O que faz um amortecedor de grua?
Como se dimensiona um amortecedor de grua?
Preciso de um amortecedor ou de um compensador de heave?
Que tipos de amortecedores de grua existem?
Como é que um amortecedor protege a capacidade da grua?
Conteúdo relacionado na Norwegian Dynamics
- Amortecimento — Como o ajuste do orifício define a eficiência do PHC ao longo dos períodos de onda.
- Diagrama de carga da grua — Fórmula da velocidade, redução por DAF e exemplo resolvido.
- Fator de amplificação dinâmica (DAF) — Fórmula, exemplo resolvido e contexto DNV.
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Envie a massa móvel efetiva e a definição da carga, a velocidade relativa de engate ou a distância equivalente de queda/percurso, o pico admissível ou DAF e a respetiva carga de referência, o curso/espaço vertical disponível, a recorrência do evento/solicitação de reposição, o ambiente e a base de projeto/classe. Devolveremos uma avaliação POLARIS específica do caso e os dados necessários para a verificação final.
Veja-o em funcionamento
Compensador passivo de heave utilizado para absorção de impactos
