[发明专利]纤维绳及包括这种纤维绳的吊升系统

说明书

描述的是一种用于海上提升操作的纤维绳(1)，所述纤维绳(1)包括嵌入纤维绳(1)内的多个磁体(8)，磁体之间沿纤维绳(1)具有轴向距离。还描述了一种包括诸如纤维绳(1)的吊升系统(10)以及用于操作这种吊升系统(10)的方法。

技术领域

本发明涉及纤维绳。更具体地，本发明涉及一种用于海上吊升操作的纤维绳，其中，纤维绳包括嵌入其中的磁体源。本发明还涉及一种用于海上操作的吊升系统以及一种用于操作这种吊升系统的方法。

背景技术

海上起重机(lifting crane)及其相关设备变得越来越大和越来越重，以便满足通常在越来越深的水域中连续提升更重的负载的要求。用于深水操作的起重机需要适用于存储数千米(通常在大约3000米或更大量级)缆绳的卷筒(winch drums)，因此需要具有同样大轨迹(footprint)的大而重的卷筒。对于在深水操作中吊升负载而言，通常期望使用纤维绳，这是由于与传统的缆绳相比它们减轻了重量。

与纤维绳使用相关的挑战是难以测量纤维绳的磨损，特别是预测纤维绳的寿命。实际上，与使用钢制的缆绳时相比，难以预测(纤维绳的)磨损导致了更高安全系数的要求。目前，当使用纤维绳时，工业标准要求安全系数在5和6之间，这意味着需要大直径绳索和相应的用于处理纤维绳的大而重的设备。难以预测纤维绳寿命的原因之一是，由于绳索中纤维之间的内部摩擦、绳索在吊升操作过程中与在绳索上运行的滑轮之间的摩擦、以及环境温度，纤维绳对温度有非常敏感的相关性。特别是当在升沉补偿模式(heave compensationmode)中使用时，在一段时间内(可能持续一些天)在纤维绳的经历负载下的多次弯曲循环的相同部位处，磨损可能变得过度。与钢相比，纤维在约60℃的温度就已经经历不可逆的再结晶过程。

已知吊升系统使用热电偶来测量缆绳的温度。已经表明在操作中难以安装和保持热电偶，包括使其穿过吊升系统中的滑轮。此外，已经表明嵌入纤维绳内的热电偶会影响到绳索的过早失效，因此需要更高的安全系数。而且已经表明，在升沉补偿模式下反复在滑轮上通过的热电偶会过早失效。

发明内容

本发明的目的是弥补或减少现有技术的至少一个缺点，或者至少提供现有技术的有用替代方案。

该目的通过在下面的描述和随附权利要求中详细说明的特征来实现。

在第一方面，本发明涉及一种用于海上提升操作的纤维绳，其中，所述纤维绳包括嵌入纤维绳内的多个磁体，磁体之间沿纤维绳具有轴向距离。优选地，磁体之间的距离被预定。

使用轴向分布的磁体，能够有利于测量这些磁体之间的距离，而增大的距离表示绳索的弹性或永久性的伸长/蠕变值。为了获得期望的距离数据，磁测量值通常可以与关于绳索吊升速度的数据组合，如下面将讨论的那样，不过也设想了设置有多个磁传感器、且磁传感器之间具有固定或可变距离的实施例，这类实施例并不必然依赖于绳索吊升速度作为输入值。

在优选实施例中，所述磁体可以是具有与温度有关的磁场强度的永磁体。这对于通过磁场强度来监测关于绳索伸长的信息、以及关于纤维绳温度的间接信息这两种信息可能都特别有用。虽然由于有优异的磁性和良好记录的温度相关性，钕基磁体(neodymium-based magnets，也被称为NdFeB、NIB或Neo磁体)可能是优选的，但也可以使用任何具有与温度有关的磁场强度的磁体。钕磁体(最广泛使用的稀土磁体)是永磁体，其由钕、铁和硼的合金制成，形成Nd₂Fe₁₄B四方晶体结构。钕磁体通常根据其最大能量积(maximum energyproduct)来分级，最大能量积与每单位体积的磁通量输出有关。数值越高表示磁体越强，范围从N35高达N52。在根据本发明第一方面嵌入纤维绳内的情况下，N42和更高的磁体已被发现由于其场强而可能是优选的，并且因此作为用于温度和长度测量源具有较好的可靠性。