En passiv hivkompensator er en enhet som brukes til å redusere påvirkning av bølger ved løfte- og boreoperasjoner. Den passive hivkompensatoren er en myk fjær som benytter vibrasjonisolering for å redusere bølgenes påvirkning.Bob Wilde and Jake Ormond: Subsea Heave Compensators, Deep Offshore Technology 2009 En spesiell type kompensator er en støtdemper for offshorekraner, som er best egnet til å dempe enkeltrykk.
Prinsipp Den passive hivkompensatoren består av en hydraulisk sylinder og en gassakkumulator. Når stempelstangen strekkes ut reduseres det totale gassvolumet, og dermed komprimeres gassen som igjen øker trykket som virker på stempelet. Kompresjonsforholdet er lavt for å sikre lav stivhet. En godt designet passiv hivkompensator kan oppnå virkningsgrader på over 80 % eller mer, særlig for løfteobjekter med lav våtvekt og høy vekt i luft.
Virkningsgrad for en passiv hivkompensator brukt til subsealøft thumb|300px|Skisse av systemet Den passive hivkompensatoren er i denne beregningen koblet til krankroken. Newtons andre lov brukes for å beskrive akselerasjonen av nyttelasten:
Der - er massen av nyttelasten - er tilleggsmassen - er akselerasjonen til nyttelasten - er stivheten til den passive hivkompensatoren - er den vertikale posisjonen til nyttelasten - er bølgeamplituden - er bølgenes vinkelfrekvens - er tiden
Dersom vi ignorerer den transiente løsningen vil vi finne at forholdet mellom amplituden av nyttelasten og bølgeamplituden er:
For å forenkle uttrykket det er vanlig å innføre som systemene naturlige frekvens, definert som:
Vi får da følgende uttrykk for forholdet:
Overførnarheten er definert som:
Til slutt er virkningsgraden definert som:
Beregning av kompensatorstivhet Stivheten til en passiv hivkompensator er gitt ved:Peter Albers: Motion Control in Offshore and Dredging, Springer, 2010. ISBN 978-9048188024
Der - er gasstrykket ved likevekt - er stempelarealet - er slaglengden - er kompresjonsforholdet - er den adiabatiske eksponenten
Produktet av svarer til den neddykkede vekten av nyttelasten. Som vi ser av uttrykket er det klart at lave kompresjonsforhold samt lang slaglengde gir lav stivhet.
Egenperiode for en passiv hivkompensator Egenperioden er gitt ved:
Der
- er slaglengden - er nyttelastens masse - er hydrodynamisk masse - er masstettheten til nyttelasten - er masstettheten til sjøvannet - er akselerasjonen fra gravitasjon - er gass til olje forhold - er adiabatisk eksponent
Se også Bølgekompensering
Referanser
Kategori:Mekanikk Kategori:Petroleumsvirksomhet