升沉补偿器及在浪溅区阶段期间降低折断载荷风险的方法与流程

本发明涉及一种升沉补偿器(heavecompensator，波浪补偿器)以及用于在将载荷从具有提升装置(liftingdevice，提升装置)的浮动部署船部署到海/水中时在浪溅区(splash-zone)阶段期间降低折断载荷(snap-load)的风险的方法。

背景技术：

离岸设备(例如，海上风车、用于海底石油和天然气勘探等的各种过程模块)在很多情况下都是通过以下方式部署：在海上运输船上运出到安置地点，然后由船载起重机或位于另一个船上的起重机从运输船提起，并下降到海中，以定位到作为浮动装置的表面上，或者下降到水中，以安装在海床上。

载荷的部署或更精确地为载荷的提升操作对天气状况敏感，因为海浪引起的部署船的运动可迅速地导致悬荷的不可接受的升沉运动。这对于从浮动船提起重型货物和/或大型构造来说尤为困难。

存在与重型悬荷的升沉运动相关的几个问题。该升沉运动通常难以预测，并且具有不规则的周期性，导致悬荷的不规则地变化的加速运动。当载荷悬浮在空气中时，并且特别是当载荷浸没在水中时，该加速运动可在提升设备/起重机和悬挂点上引起不可接受的高张力。然后，来自水体的阻力(dragforce，拖曳力)可容易地导致提升设备上的不可接受的高张力。

升沉运动的另一个问题是它们导致难以预测载荷的垂直运动。这在载荷的初始提升阶段和降落阶段都是成问题的，这是由于载荷撞击底座或部署船导致对载荷和/或部署船或预期的降落底座的结构性损坏的风险而引起的。

重型载荷和/或大型构造的海上提升的另一个问题是穿过所谓的浪溅区，这是当载荷/构造被部分地淹没在水中时。在此阶段，水/海浪可引起载荷/构造的浮力的变化，导致提升缆索和/或吊索的暂时性松弛，当缆索和/或吊索被突然拉紧时，该缆索和/或吊索通常随后以折断载荷结束。折断载荷由于容易产生不可接受的高张力而是成问题的，在最坏的情况下，该折断载荷可导致缆索或吊带折断。

根据提升工程计算，预测可根据接受准则进行安全操作的气候窗。这可显著地降低可操作性，并且在建立可接受的波浪条件之前产生长的等待时间。

因此，为了避免运输船被设置为暂停以等待允许这种部署操作的改进的波浪条件的昂贵的等待时间，希望改进这些波浪引起的问题，允许在不太有利的天气条件下进行部署。

通常通过采用升沉补偿器来缓解这些问题。升沉补偿器是一种具有弹簧和/或阻尼效果的机构，这是由于能够在需要时延长或缩短起重机的悬挂点与载荷的悬挂点之间的距离，并且因此显著地减小了由于提升期间的意外动作而引起的张力的变化。升沉补偿器通常设置在载荷和起重机之间，例如，通过一端附接到起重机的提升缆索的u形夹，并且另一端附接到载荷的悬挂点。

从us3842603中，已知了一种起重机载荷补偿器，用于固定的起重机和具有将气缸分为主腔室和次腔室的双作用活塞的船载载荷之间的互连。在其下部中具有液体并且在其上部中具有空气的第一储蓄器在底部通过第一电致动阀连接到一个下腔室。在下部中具有液体并且在上部中具有空气的第二储蓄器在底部连接到另一个腔室。第一储蓄器还具有用于在压力下向其供应空气的第二电致动阀以及用于在压力下从其中释放空气的第三电致动阀。第二储蓄器具有响应于连接到第二阀的第二储蓄器中的低气压的第一压力开关，并且具有响应于连接到第三阀的第二储蓄器中的高压的第二压力开关。空气的压力用作活塞位置指示器。另外，第一阀由手动操作的开关控制。而且，还有用于将第二和第三气阀的致动器设置于回路中的手动开关。通过手动和自动地操作阀，尽管船和起重机之间的位置变化，但载荷被缓冲并小心地处理。

从ep2982638a1中，公开了一种具有可调节的阻尼特性的升沉补偿器，包括长度延伸装置，该装置具有：由可滑动的活塞分成真空腔室和液体填充腔室的内部空间；由可滑动的活塞分成气体填充腔室和液体填充腔室的气体储蓄器；以及最后是具有膨胀腔室的气体罐，其中，液体腔室和气体腔室利用阀控制的导管彼此流体连接，并且其中，该装置包括记录气相和液相中的压力和温度的压力和温度传感器，并且其中，该装置还包括控制单元，该控制单元包括信号接收单元、可写计算机存储器、数据处理单元以及信号发送单元，并且其中，数据处理单元包含计算机软件，该计算机软件基于将要执行哪个提升操作以及哪个此后接合启动装置的信息来计算至少一个气体储蓄器和/或至少一个气体罐中的适当量的气体和气压，使得在提升操作的不同阶段期间实现并维持适当量的气体和气压。

ep2982636公开了一种具有可调节的阻尼特性的用于重型提升的升沉补偿器，其能够在从大气到高达几百大气压的范围内的环境压力中在水位上方和下方操作，并且还涉及一种用于基于以下实现在提升操作期间自动调节升沉补偿器的可用行程长度的方法：使用可滑动的活塞作为体积膨胀机构的升沉补偿装置以在起重机和载荷之间的相对运动时减小张力，可获得简单的紧凑构造，该构造能够通过记录装置的气体填充腔室中的压力和温度、并且使用该信息来调节单个气体填充腔室中的气体量来执行一系列不同的补偿功能。

从no20140672中，公开了一种自调节的升沉补偿器，包括具有可滑动的活塞的气缸，其中活塞杆从气缸延伸出，并且其中，活塞将气缸的内部空间分成上真空腔室和下液体填充腔室。该升沉补偿器还包括至少第一和第二储蓄器以及至少第一和第二气体罐，该储蓄器具有可滑动的活塞，该活塞将其内部空间分成下液体填充腔室和上气体填充腔室，并且其中，第一气体罐在相对低的压力下填充气体，并且第二气体罐在相对高的压力下填充气体。第一可关闭的(有阀)流体通道将气缸的下腔室中的液体与第一储蓄器的下腔室的液体流体连接。第二流体通道(无阀)确保了第一储蓄器的气体和第二储蓄器的气体之间的自由流体连通。第三可关闭的(有阀)流体通道可从第二储蓄器抽出液体(至环境)。第四可关闭的(有阀)流体通道将第一储蓄器的气相连接到第一气体罐，并且第五可关闭的(有阀)流体通道将第一储蓄器的气相连接到第二气体罐。

wo2014/122527公开了一种被动式升沉补偿器，包括：主液压缸，包括具有可延伸穿过主液压缸的活塞杆和活塞头的可移动的活塞、由边界分开的活塞头上方的气相和活塞头下方的至少一个油相；与主液压缸相关联的上连接点和与活塞杆相关联的下连接点；以及至少一个储蓄器，每个储蓄器具有可移动的分离器，以将分离器上方的气相与分离器下方的气相分开，并且每个油相与主液压缸中的油相连通；其特征在于，主液压缸还包括与活塞头同轴的气缸套，以与活塞头协调地提供主液压缸中的气相和至少一个油相之间的边界。以这种方式，活塞头(其横截面当然必须比主液压缸的横截面小)的形状、纵向位置或这两者和气缸套的横向范围之间的协调变化提供了主液压缸中的油量的横截面积的变化，并且因此对于用户可获得沿着主液压缸的长度的不同的阻尼效果。

从us7934561中，已知了一种具有深度补偿的深度补偿被动式升沉补偿器，包括在其上端连接到船的第一气缸。活塞杆从位于第一气缸内的活塞延伸穿过其下端并连接到海底设备。第二气缸包含压缩气体，该压缩气体保持第一气缸的活塞下方的压力。第一气缸的上端连接到其中安装有活塞的第三气缸的上端。从第三气缸的活塞延伸的活塞杆延伸穿过其下端，从而将海的压力施加到第三气缸的活塞。

从us2005/0074296中，已知了一种液压气动张紧器，包括具有内孔和包含在其内的加压流体的筒，以形成在预选压力下具有预设体积的气体的主储蓄器的至少一部分。具有从筒中的孔延伸的活塞杆的活塞可滑动地承载在筒的孔中，并且与加压流体连通，并且定位成当活塞在加压流体的方向上行进时增加流体压力。次储蓄器也具有在预选压力下的预设体积的气体。当主储蓄器压力小于预选的次储蓄器压力时，流体分离器保持主储蓄器和次储蓄器的流体体积的功能分离。当主储蓄器压力等于或大于预选的次储蓄器压力时，流体分离器允许主储蓄器和次储蓄器的流体体积的功能组合。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种升沉补偿器以及能够在重型载荷/构造的提升期间通过折断载荷实现改进的控制的方法。

本发明的另一个目的是提供一种升沉补偿器以及能够在离岸提升操作中通过水面/浪溅区域在重型载荷/构造的提升期间通过折断载荷实现改进的控制的方法。

本发明的另一个目的是提供一种升沉补偿器以及能够在将载荷降低到水中时通过包括深度补偿的重量补偿实现改进的控制、在表面区域、降落补偿等期间通过折断载荷实现改进的控制的方法。

本发明的目的通过根据本发明的升沉补偿器和方法获得。

本发明基于以下认识：折断载荷的问题，即，当部分浸没在水中的载荷(由于载荷部分地在水中并且部分地在水面上方，所以通常被称为浪溅区域)被水面波浪移动/转动时可容易地发生的吊索和/或缆索的松弛和随后的突然张紧，可通过应用悬挂在载荷和提升装置(例如，起重机的缆索的钩)之间的升沉补偿器显著地减少或完全地避免，该升沉补偿器对载荷和起重机的悬挂点之间的相对位置的变化具有相对快速的响应。升沉补偿器应该有利地确保了在缆索和吊索上始终施加有足够强的张力，以防止它们变松。

对于重型起重机离岸的安全预防措施有时要求升沉运动、液压力或可放大起重机/提升装置上的由载荷引起的张力或载荷上的张力的任何其他事物总是在预设的最大动态放大因子(dafmax)内。动态放大因子(daf)是由载荷在起重机/提升装置上的力矩上引起的张力与将由静态载荷引起的拉伸强度(即，空气中的非自由移动的悬荷)的无量纲比值。因此，daf例如为2表示由起重机/提升装置在该力矩处感测到的载荷的重量相当于载荷的静态重量的两倍，daf例如为1表示由起重机/提升装置在该力矩处感测到的载荷的重量对应于载荷的静态重量(即，悬挂在空气中的载荷的可感测重量不经历加速(升沉)运动)等。因此，对应于载荷的静态重量的dafstat是等于1的常数。

通过具有相对刚性的行程响应的升沉补偿器可获得快速响应。刚性的行程响应表示延伸升沉补偿器的活塞所需的力随着行程长度快速增加，这可具有不必要的副作用，即，在大行程长度时，升沉补偿器在起重机/提升装置上或在超过dafmax的载荷上引起张力或同样不可接受的高张力。因此，当应用具有刚性的行程响应的升沉补偿器时，有利的是，在长行程长度时限制从升沉补偿器施加在提升设备/起重机上的最大张力。即，升沉补偿器的行程响应在相对短的行程长度时可有利地是刚性的，而在相对更长的行程长度时变为明显更软的行程响应，以避免超过起重机/提升装置的dafmax或同样不可接受的高张力的危险。

因此，在第一方面，本发明涉及一种旨在悬挂在提升装置和待提升的载荷之间的升沉补偿器，其中，升沉补偿器包括：

主活塞壳体1，包括：

-上端2，具有用于提升装置的可释放附接的附接装置3，

-下端4，具有适于提供围绕活塞杆的流体密封罩的开口5，

-内部空间，由可滑动的第一活塞6分成上腔室7和下第一液体填充腔室8，以及

-活塞杆9，在第一端处具有用于载荷的可释放附接的附接装置12，并且该活塞杆在第二端附接到活塞6，并且该活塞杆延伸穿过液体填充腔室8并在下端4处进一步从开口5伸出一距离，

第一储蓄器13，包括：

-上端14，

-下端15，以及

-内部空间，由可滑动的活塞16分成填充有气体的上腔室17和填充有液体的下腔室18，

第二储蓄器21，包括：

-上端22，

-下端23，以及

-内部空间，由可滑动的活塞24分成填充有气体的上腔室25和填充有液体的下腔室26，以及

液体分配回路，包括：

-液体歧管28，

-第一液体导管10，该第一液体导管在第一端中流体地连接到液体填充腔室8，并且在另一相对端中流体地连接到液体歧管28，

-第二液体导管19，该第二液体导管在第一端中流体地连接到液体填充腔室18，并且在另一相对端中流体地连接到液体歧管28，

-第三液体导管27，该第三液体导管在第一端中流体地连接到液体填充腔室26，并且在另一相对端中流体地连接到液体歧管28，

并且其中，

-升沉补偿器中的液体的总体积适于使得当主活塞壳体1的活塞6处于可获得的最接近圆柱形的主活塞壳体1的上端2的初始位置并且第二储蓄器21的活塞24处于可获得的最接近第二储蓄器21的下端23的初始位置时，活塞16变成大致定位于第一储蓄器13的内部空间的中间，并且

-当第一储蓄器13的活塞16和第二储蓄器21的活塞24处于它们的初始工作位置时，第一储蓄器13的腔室17中的预载气体量适于提供气压p1，并且第二储蓄器21的腔室25中的预载气体量适于提供气压p2，其中，p2>p1。

在第二方面，本发明涉及一种用于在将载荷从具有提升装置的浮动部署船部署到海/水中时在浪溅区阶段期间降低折断载荷的风险的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

a)应用根据本发明的升沉补偿器，

b)在开始提升操作之前通过以下方式准备好升沉补偿器：

-将第二储蓄器21的活塞24放置在可能最接近第二端23的下位置，

-用足以获得气压p2的气体量装载第二储蓄器21的上腔室25，

-用足以获得气压p1的气体量装载第一储蓄器13的上腔室17，其中，p1<p2，

-将提升装置可释放地附接到附接装置3并且将载荷可释放地附接到附接装置12，

c)通过由提升装置将载荷从部署船的底座提起来执行提升操作的干区阶段，以及

g)通过使用提升装置降低载荷以与水/海接触来执行提升操作的浪溅区阶段。

替代地，根据本发明的第一和第二方面的升沉补偿器的一个或多个液体导管还可包括能够调节通过液体导管的液体的流速的阀。第一液体导管10、第二液体导管19和第三液体导管27中的哪个要配备阀取决于调节通过导管的液体的流量的预期功能。因此，本发明包括在升沉补偿器中存在的一个、两个或所有液体导管上的阀的任何配置。

在一个优选的示例实施例中，根据本发明的第一和第二方面的升沉补偿器配备有能够调节流入和流出主活塞壳体1的液体填充腔室8的液体的流量的阀的配置。该功能能够通过调节流入和流出液体填充腔室8的液体的流动阻力来调节升沉补偿器的阻尼效果。还能够通过关闭调节流入和流出液体填充腔室8的液体的流量的一个或多个阀来锁定主活塞壳体1的活塞6。流入和流出液体填充腔室8的液体的流量的调节可通过几种配置获得：

1)在第一液体导管10上具有阀11，

2)在第一液体导管10上具有阀11并且在第二液体导管19上具有阀20，

3)在第一液体导管10上具有阀11，在第二液体导管19上具有阀20并且第三液体导管27上具有阀80，以及

4)在第二液体导管19上具有阀20并且在第三液体导管27上具有阀80。

因此，在本文中使用的术语“应用于第一液体导管10、第二液体导管19和第三液体导管27中的至少一个上的阀能够调节流入和流出主活塞壳体1的液体填充腔室8的液体的流量”表示包括由上述配置1)至4)所定义的液体导管上的阀的任何组合。

当应用至少包括在第一液体导管10上的阀11的根据本发明的第一方面的升沉补偿器的示例实施例时，根据本发明的第二方面的方法还可包括：

-步骤a)应用根据本发明的升沉补偿器，并且该升沉补偿器至少包括在第一液体导管10上的阀11，

-步骤b)进一步包括在用气体装载第二储蓄器21的上腔室25之后，并且在用气体装载第一储蓄器13的上腔室17之前，打开第一液体导管10的阀11，并且如果存在的话，打开第二液体导管19的阀20，

以及还包括在步骤c)之后且在步骤g)之前执行的以下步骤：

-d)如果第一液体导管10的阀11关闭，则在载荷被提升到其部署船上方的安全距离之后，打开阀11，以便使用(engage)升沉补偿器的升沉补偿效果。

本文中所使用的术语“阀”包括能够关闭和打开导管从导管中的零通流到完全通流的任何阀。阀可以是截止阀，即，打开或关闭的阀，可以是连续地调节导管的横截面以使流量从零到100％打开的节流阀或任何其他类型的阀。由于在升沉补偿器中可产生的大压差，所以可有利地采用旁通导管，其中均压阀越过升沉补偿器中的每个阀，以能够以受控的方式逐渐平衡压差，并且然后打开一个或多个相应阀以用于完全通流。

本文中所使用的术语“干相”是指用于通过提升装置/起重机(其中，载荷自由地悬挂在空中)将载荷从部署船部署到水相内或替代地部署到水相上的提升操作的阶段。即，干区阶段从提升装置/起重机开始将载荷从其部署船上的底板提起的时刻开始延伸，直到载荷与水/海接触。

本文中所使用的术语“预载气体”是指在开始提升操作之前将一定量的气体引入升沉补偿器的储蓄器的气体填充腔室中。

本文中所使用的术语“浪溅区阶段”是指从载荷已经与水接触并暴露于水面波浪的运动的时刻开始通过提升装置/起重机将载荷从部署船部署到水相内或替代地部署到水相上的提升操作的阶段，并且直到载荷(如果载荷部署在海面以下)降低，以完全浸没在水/海中，并且不再具有折断装载的高风险。用于标记浪溅区阶段的结束和湿相的开始的适当标准是当提升操作中使用的升沉补偿器与水/海面接触时。

本文中所使用的术语“湿相”是指从载荷已经完全浸没到水/海中的时刻开始通过提升装置/起重机将载荷从部署船部署到水相中的提升操作的阶段，并且直到其与海底/部署底座接触。

如本文中所使用的，主缸壳体内的活塞的位置(或一个或多个储蓄器中的活塞的位置)将与主缸壳体的上端(或一个或多个储蓄器的上端)相关联，在上端，活塞位置根据定义被设置为零，然后活塞位置朝向下端线性地增加，在下端，其根据定义被设置为1。因此，活塞位置为0.5表示活塞正好在主缸壳体(或一个或多个储蓄器)的内部空间的中间。

本文中所使用的术语“具有适于提供围绕活塞杆的流体密封罩的开口”是指提供升沉补偿器的主活塞壳体的下端中的开口，以允许活塞杆从主活塞壳体延伸出，而没有任何流体(例如，液压油)从主活塞壳体的下腔室通过开口的明显泄漏，并且同样防止水(或其他流体)在升沉补偿器浸入海中时进入主活塞壳体的内部空间内。在液压主活塞壳体的活塞杆周围形成流体密封罩是一种本领域技术人员公知的已建立并长期使用的技术，并且因此不需要进一步的描述。

在一个示例实施例中，主活塞壳体1可以是活塞缸。液体可有利地是基于乙二醇的液体，例如，以商标houghtosafe105或273ctf出售的液体；然而，本发明可应用具有足够低凝固点和相应高沸点的任何不可压缩液体，以避免在升沉补偿器中可出现的压力和温度下的相变。

根据本发明的第一和第二方面的升沉补偿器的“行程响应”是升沉补偿器的主活塞壳体的活塞的弹簧阻力，即，活塞从其平衡位置移开所抵抗的力。根据本发明的第一和第二方面的升沉补偿器的弹簧阻力是阻止存在于一个或两个储蓄器中的气相被压缩(或膨胀)而引起的。可用的压缩体积变得越小，对进一步压缩的阻力变得越高，并且因此，行程响应变得越硬。因此，本文中所使用的术语“刚性行程响应”是指主活塞壳体活塞的相对高的弹簧阻力，即，必须在主活塞壳体的活塞上施加相对高的附加力，以使活塞从其平衡位置移开一个单位长度。相应地，“软行程响应”是指相对低的弹簧阻力，即，需要活塞上的相对低的附加力，以使活塞从其平衡位置移开一个单位长度。使用气相提供弹簧效应使升沉补偿器中的活塞从其平衡位置移开所需的附加力随行程长度呈指数增加。

根据本发明的第一或第二方面的升沉储蓄器的预期的刚性行程响应通过在升沉补偿器中采用一定量的液体(例如，液压油)来获得，该升沉补偿器适于使得第一储蓄器13变成大致定位于储蓄器的内部空间的中间，导致第一储蓄器13的上气体填充腔室17的可用压缩体积变得相对小。因此，如本文中所使用的术语“初始位置”表示圆柱形的主活塞壳体和第二储蓄器的活塞被置于使提升机准备好在包括穿过水/海面淹没载荷的提升期间用于升沉补偿的位置。因此，除非另有规定，主活塞壳体1的活塞6的初始位置处于尽可能靠近主活塞壳体1的第一端2的上位置，并且第二储蓄器21的活塞24的初始位置处于尽可能靠近第二储蓄器21的第二端23的下位置。

此外，如本文中所使用的，术语“大体上定位于第一储蓄器的内部空间的中间”表示第一储蓄器的活塞的初始位置不一定必须恰好位于第一储蓄器的内部空间的中间。根据本发明的第一或第二方面的升沉补偿器可与第一储蓄器13的活塞16的初始位置的范围相同地起作用，这取决于载荷的质量和预期的提升操作的特性。根据第一或第二方面的本发明的基本特征在于，当其活塞24处于其初始位置(靠近下端23)时，第一储蓄器13的活塞16的初始工作位置提供了具有比第二储蓄器的上腔室25更小的体积的上腔室17，因为该特征提供了预期的刚性行程响应。因此，应用相对术语“基本在中间”，以涵盖根据第一或第二方面的本发明中的行程响应刚度特性的范围。然而，这并不会使本领域技术人员不清楚所要求的保护范围，因为本领域技术人员能够从本领域的公知常识中确定第一储蓄器的上腔室17应该达到哪个体积，以提供预期的行程响应刚度。在根据本发明的第一或第二方面的升沉补偿器的许多装置中，有利的是，当主活塞壳体的活塞和第二储蓄器的活塞处于它们的初始位置时，升沉补偿器中的液体的总量适于使第一储蓄器的活塞获得在从0至3/4、优选地从1/4至3/4、更优选地从1/3至2/3、更优选地从2/5至3/5的范围内、或最优选地为0.5的初始位置。本文中所使用的术语“流体的总体积”是指存在于升沉补偿器中的所有流体的体积，包括主活塞壳体的下腔室、第一储蓄器、第二储蓄器和液体分配回路。

dafmax限制(更确切地说，张力的放大)对于使用具有刚性行程响应的升沉补偿器的离岸提升操作是特别成问题的，因为水中的流体动力学力可以非常高，并且如果起重机/提升装置的升沉运动试图移动物体，则有效地阻止物体部分或完全地浸没在水体中，并且因此引起长行程长度，这导致载荷和起重机/提升装置之间的拉伸强度超过dafmax。根据本发明的第一或第二方面，通过调整存在于第一储蓄器和第二储蓄器的气体填充腔室中的气体量来获得施加于提升设备/起重机或载荷上的张力的预期限制，以避免超过提升设备/起重机或载荷的dafmax，使得如果主活塞壳体的活塞被拉出到大行程长度，则第一储蓄器的上腔室内的气体变成被充分地压缩，以将气体的压力p1增大至与第二储蓄器的上腔室中的气体的压力p2相同。从那时起，从主活塞壳体的下腔室排出的液体将被分配并流入第一储蓄器和第二储蓄器两者中，并且因此具有可用的明显更大的压缩体积，这提供了更软的行程响应。即，通过用足够量的气体(例如，氮气)装载第一储蓄器13的上腔室17，以在第一储蓄器的活塞16处于其初始工作位置时获得压力p1，并且通过用足够量的气体(例如，氮气)装载第二储蓄器21的上腔室25，以在第二储蓄器的活塞16处于其初始工作位置时获得压力p2，并且其中，p2>p1，得到的是，只要第一储蓄器中的气压p1小于第二储蓄器中的气压p2，则流入和流出主活塞壳体的下腔室8的液体仅与流入和流出第一储蓄器的下腔室18的液体交换。由于离开主活塞壳体的下腔室8的流体进入下腔室18中，所以气压p1随着主活塞壳体的活塞6被向下(朝向下端4)拉动而增大，并且因此压缩第一储蓄器13的上腔室17中的气体。如果向下行程长度变得足以使第一储蓄器13的气压p1增大至变得等于第二储蓄器21的气压p2，则离开主活塞壳体1的下腔室8的流体将分布在第一储蓄器和第二储蓄器之间。这具有将第二储蓄器21的上腔室25的气体填充体积用作升沉补偿器的可用压缩体积的效果，并且因此将行程响应从当仅使用第一储蓄器时的刚性响应(只要p1<p2)变成当使用两个储蓄器时(当p1＝p2时)的明显更软的行程响应。当p1等于p2时，根据本发明的第一或第二方面的升沉补偿器的行程响应的变化是明显的，这是由于与第一储蓄器的气体填充腔室的体积相比，第二储蓄器的气体填充腔室的体积相对大。

在本文中使用的术语“连续地测量”在术语的数学意义上不应被理解为非中断测量。如在本文中所使用的连续地是指以足够小的间隔进行令人满意的一系列紧密关连的测量，以形成正在测量的变量的变化的及时且令人满意的正确的代表性图像。点测量/记录需要多么紧密地执行以获得这个取决于升沉补偿装置的气相中的压力或温度多么快速地变化。在每种情况下，这个的确定在本领域技术人员的普通技能之内。

如本文中所使用的术语“位置传感器”应被理解为以下任何装置：能够连续地测量装置的主活塞壳体1内的活塞6的位置，并且将该信息作为电可读信号输送至具有计算机软件的控制单元，该计算机软件使用来自位置传感器的位置数据计算活塞的平衡位置。位置传感器可定位在装置中的任何适当位置上，包括但不限于定位在活塞上。

如本文中所使用的术语“压力和温度传感器”应被理解为以下任何装置：能够连续地测量其环境的压力和温度，并且产生表示该压力和温度范围内的压力和温度的电信号，该压力和温度范围可出现在升沉补偿器的不同腔室及它们的环境中，并且其可通过电传递装置将该信息传送到信号接收单元以用于进一步处理。传感器可以是组合的压力和温度传感器，或者替代地是单独的压力传感器和单独的温度传感器。本发明不依赖于使用任何特定的传感器，而是可应用能够测量实际压力和/或温度的任何已知的传感器。适当的传感器的实例包括但不限于来自通用电气公司的ptx300系列、来自通用电气公司的ptx400系列、hydacets系列、hydachda系列等。

附图说明

图1a)是当活塞处于初始位置时如从根据本发明的第一和第二方面的升沉补偿器的示例实施例的侧面看到的示意图；

图1b)是当活塞处于初始工作位置时如与图1a)中所示的相同的升沉补偿器的侧面看到的示意图；

图1c)是当活塞在相对大的行程下处于典型的工作位置时如从与图1a)和1b)中所示的相同的升沉补偿器的侧面看到的示意图；

图1d)是示出了图1a)至1c)中所示的升沉补偿器的示例实施例的行程响应曲线的图表；

图2是如从根据本发明的第一和第二方面的升沉补偿器的另一示例实施例的侧面看到的示意图，其包括气体分配回路；

图3是如从包括用于升沉补偿器的自动调节的传感器自动装置的根据本发明的第三和第四方面的升沉补偿器的另一示例实施例的侧面看到的示意图；

图4a)是如从根据本发明的第一和第二方面的升沉补偿器的另一示例实施例的侧面看到的示意图，其包括四个气体储蓄器，但是没有气体分配回路；

图4b)是如从根据本发明的第一和第二方面的升沉补偿器的另一示例实施例的侧面看到的示意图，其包括气体分配回路；

图4c)是如从包括用于升沉补偿器的自动调节的传感器自动装置的根据本发明的第三和第四方面的具有升沉补偿器的四个储蓄器的另一示例实施例的侧面看到的示意图；

图5a)至5c)是本发明的示例实施例的示意图，其具有集成在上组装板中的气体歧管并且集成在下组装板中的液体歧管；

图6a)和6b)是示出了气体歧管和气体导管在图5a至5c)中所示的示例实施例的上组装板内的集成的细节的剖视图；以及

图7a)和7b)是示出了液体歧管和液体导管在图5a至5c)中所示的示例实施例的下组装板内的集成的细节的剖视图。

具体实施方式

将通过示例实施例更详细地描述本发明。

根据本发明的第一或第二方面的升沉补偿器的工作原理可如图1a)至1c)所示的示意性地示出。在图1a)中，根据本发明的第一或第二方面的升沉补偿器处于准备好执行提升操作的状态。该状态是根据本发明的第一或第二方面的升沉补偿器通常将如何配置在初始提起阶段，即，当载荷从其部署船提升时。

如图1a)上所示，在该准备阶段中的升沉补偿器在接近下端23的位置具有第二储蓄器21的活塞24。这是第二储蓄器21的活塞24的初始位置。第二储蓄器的气体填充腔室25具有最大可用体积，并且填充有相对高压力p2的气体。主活塞壳体1的活塞6位于接近第一端2的上位置。这是主活塞壳体1的活塞6的初始位置。主活塞壳体的下腔室8具有最大可达到体积并且填充有液体。第一储蓄器13的活塞16被示出为大致定位于第一储蓄器的内部空间的中间。这是该示例实施例中的第一储蓄器13的活塞16的初始位置。如上所述，活塞可根据在升沉补偿器中施加的液体的量获得其他初始位置。载荷的提升是通过将升沉装置(未示出)通过附接装置3附接到提升装置(未示出)并通过附接装置12附接到载荷(未示出)、并且然后使用提升装置而开始的。

液体分配回路在主活塞壳体1的下腔室8中的液体、第一储蓄器13的下腔室18中的液体和第二储蓄器21的下腔室26的液体之间建立流体通信。由于液体在主活塞壳体1和第一储蓄器13之间自由流动，所以活塞16和第一储蓄器的上腔室17中的气体感觉到拉动主活塞壳体1的活塞6的载荷的重量。因此，当载荷的重量拉动主活塞壳体1的活塞6时，活塞6将朝向主活塞壳体的下端4移位一距离，这将一定体积的液体从腔室8推出。这在图1b)中由活塞6的与图1a)中所示的初始位置相比稍微更低的位置示出。当其向下移位时，由主活塞壳体1的活塞6“留下”的空间限定了上腔室7。当主活塞壳体1的上端2朝向环境大气/环境关闭时，该空间实际上是真空腔室。即使本文中所示的所有呈现的示例实施例都涉及关闭的上端2，但可以预期的是，使用例如与上腔室7流体连通的单独的油填充储蓄器，类似于如在us2008/251980中所示的。因此，根据本发明的任何方面的升沉补偿器涵盖具有带流体出口的主活塞壳体的上端2的示例实施例。

只要(第一储蓄器)的气压p1小于(第二储蓄器)的气压p2，则从主活塞壳体1的腔室8排出的一定体积的液体进入下腔室18中并将活塞16向上推动，即，更靠近上端14，并且这使上腔室17中的气体压缩，并且因此增大气压p1。在图1b)中通过在与图1a)中相比稍微更高的位置示出活塞16来示出这种效果。

主活塞壳体1的活塞6和图1b)中所示的第一储蓄器13的活塞16的位置在本文中被称为“初始工作位置”。初始工作位置是平衡位置，在该位置上，活塞6和16由于当载荷自由地悬挂在空中时由于升沉运动所引起的载荷静态重量的变化的动态放大而波动。活塞6和16的这种波动的上下运动由图1b)上的虚线箭头指示。第二储蓄器21的活塞24的位置不变(只要p2>p1)。因此，活塞24的初始位置和初始工作位置是相同的，因为根据本发明的第一或第二方面，第一储蓄器的腔室17中的气体量和第二储蓄器的腔室25中的气体量被调整为使得当主活塞壳体和第一储蓄器(和第二储蓄器)的活塞处于它们的初始工作位置时，p2>p1。

如本文中所使用的术语“平衡位置”是由于升沉运动而使活塞在此波动的位置。如果载荷的可感测重量是静态的，即，没有可感测重量的任何动态放大，则活塞的平衡位置因此是活塞将达到的位置。因此，本文中所使用的术语“初始工作位置”(图1b)中所示)因此不应该与术语“初始位置”(图1a)中所示)混淆，初始位置是当主活塞壳体的活塞处于最高位置并且第二储蓄器的活塞处于其最低位置时由第一储蓄器的活塞达到的位置，而初始工作位置是当载荷在空中从升沉补偿器悬挂时活塞的平衡位置。

如果主活塞壳体的行程长度变得足够大以使p1等于p2，则离开主活塞壳体的液体将开始流入第一储蓄器和第二储蓄器两者中。这种情况在图1c)中示出。

第二储蓄器的使用将升沉补偿器的行程响应变为明显更软的响应，使得将主活塞壳体的活塞伸出到进一步更大的行程长度不会导致daf的不可接受的增加，如图1d)中示意性所示。该图示出了根据本发明的第一或第二方面的升沉补偿器的拉伸强度曲线，即，作为行程长度的函数的伸出活塞所需的力。如图上所示，在该示例实施例中，当其感觉到载荷的静态重量(daf＝1)时，升沉补偿器的活塞将被拉伸到其最大行程长度的大约1/4的行程长度。这由相交在图上标记为a的点处的装订线标记。升沉补偿器现在处于图1b)中示意性示出的状态，其中，主活塞壳体、第一储蓄器和第二储蓄器的活塞处于其初始工作位置。

随着行程长度增加，载荷的可感测重量(即daf)快速增加，直到大约例如daf＝1.5(或起重机/提升装置和/或载荷上的同样强张力)，这是由于仅使用第一储蓄器时引起的刚性行程响应。拉伸强度曲线具有用字母b标记的断裂点。该断裂点是压力p1达到p2的结果，使得第二储蓄器变得用于提供主活塞壳体的活塞的弹簧。从那时起，行程长度可随着daf的远远更小的相对增加而增加。升沉补偿器现在处于图1c)中示意性示出的状态。此外，如图1d)上所示，如果具有提供与该示例实施例的第一储蓄器相似的刚性行程响应的单个储蓄器的升沉补偿器在dafmax为2时进行提升，则在行程长度达到可用行程长度的1/2之前，将超过该dafmax。然而，根据本发明的第一或第二方面的升沉储蓄器将达不到daf＝2，直到行程长度已经达到升沉补偿器的最大行程。

当在空中从主位置壳体1的活塞杆9悬挂并且没有任何动态放大(即对应于daf＝1的载荷的静态重量)时，载荷质量mload拉动主活塞壳体的活塞6的力是：

fstatic＝mload·g(1)

其中，g是地球的重力(即地球重力在其表面上施加到物体的加速度)，而fstatic是从地面提升载荷所需的力。考虑到动态放大，向下拉动主活塞壳体1的活塞6的力变为：

fdynamic(t)＝daf(t)·mload·g(2)

其中，fdynamic(t)是在时间t向下拉动活塞6的力，并且daf(t)是在时间t的动态放大。

腔室7内的真空通过以下力向上拉动活塞6：

fvac＝patm·am(3)

其中，patm是大气压，而am是主活塞壳体1的活塞6的上侧的表面积。这里设定了一个隐含前提，即，待提升的载荷质量mload足够大，以能够抵抗由腔室7中的真空产生的缩回力而拉出主活塞壳体的活塞杆。这个前提实际上一直是真实的，因为升沉补偿器预期用于并应用于提升重型载荷，其中，如果载荷经历升沉运动，则存在超过起重机/提升装置的提升能力的危险。

因此，当根据本发明的第一或第二方面(在空中)从升沉补偿器悬挂载荷mload时，需要由推动第一储蓄器13的活塞16的腔室17的气体平衡的净力变为：

fnet(t)＝p1·a1＝daf(t)·mload·g–patm·am(4)

其中，p1是第一储蓄器的腔室17中的气压，而a1是第一储蓄器的活塞16的上表面积。只要载荷重量的动态放大不会导致第一储蓄器中的气压p1增加到达到与第二储蓄器中的p2相同的压力，公式4就适用。

公式4与气体状态方程组合提供了应该预载到第一气体储蓄器13的腔室17中的气体量，以平衡载荷质量mload的静态重量(即daf(t)等于dafstat，其是等于1的常数)：

n1＝p1v1/r·t＝v1(mload·g–patm·am)/(r·t·a1)(5)

其中，v1是当活塞16处于它的初始工作位置时上腔室17的体积，r是气体常数，而t是气体的温度。

第二气体储蓄器21的上气体腔室25中的压力p2需要高于第一储蓄器的上腔室17的压力p1，以便确保仅第一储蓄器参与具有中小行程长度的升沉补偿，以达到预期的刚性行程响应。因此，压力p2可通过以下表达式来确定：

p2＝γ1·p1(7)

其中，γ1是在[1.1,0.95·dafmax]、优选地[1.15,0.90·dafmax]、更优选地[1.20,0.85·dafmax]、并且最优选地(dafstat+dafmax)/2的范围内的常数。这些范围基于以下假设：载荷和/或提升装置的最大允许动态放大(dafmax)的值至少为1.5。这个假设在实践中总是会实现的。

公式7与气体状态方程组合，提供了应该预载到第二气体储蓄器21的腔室25中的气体量，以平衡载荷质量mload的可感测重量，在将理想气体定律用作气体方程式的情况下，其给出：

n2＝p2v2/r·t＝v2·γ1·dafstat(mload·g–patm·am)/(r·t·a1)(8)

其中，v2是当活塞24处于其初始工作位置时上腔室21的体积，dafstat是静态载荷质量mload拉动主活塞壳体的活塞6的力，并且γ1是具有如上所述的值的实数常数。

用于确定预载到第一储蓄器和第二储蓄器的气体腔室中的气体量的公式(5)和(8)基于理想气体状态方程式，该方程式可接受地接近高达约20-30巴压力的实际气体。如果涉及较高的气压，则预载到第一储蓄器和第二气体储蓄器中的气体量可有利地通过应用另一种气体状态方程来确定，像例如，用于实际气体的范德华方程、peng-robinson气体方程状态等。

本文中所使用的术语“dafmax”是在离岸提升操作期间在起重机/提升装置和/或载荷上的张力的最大允许动态放大。通常，dafmax限制被提前定义为提升操作的操作员/承包商的安全预防措施。如果不是，则根据本发明的方法根据经验应用由起重机操作员估计的升沉补偿器的dafmax值。实际上，dafmax至少为1.5。

本文中使用的区间符号遵循国际标准iso80000-2，其中，括号“[”和“]”表示闭合区间边界，而圆括号“(”和“)”表示开放区间边界。例如，“范围[a,b]”是包含从包括的a到包括的b的每个实数的闭合区间：而“范围(a,b]”是从排除的a到包括的b的左半开放区间：

根据本发明的第一或第二方面的升沉补偿器可在替代实施例中另外包括气体分配回路，包括：

-第一气体导管29，流体地连接到第一储蓄器13的气体填充腔室17，第一气体导管29具有阀30以用于调节气体导管中的气体的流量，

-第二气体导管31，流体地连接到第二储蓄器21的气体填充腔室25，第二气体导管31具有阀32以用于调节气体导管中的气体的流量，

-第三气体导管33，流体地连接到环境，第三气体导管33具有阀34以用于调节气体导管中的气体的流量，以及

-气体歧管35，使第一气体导管29、第二气体导管31和第三气体导管33流体地互连。

-分别在第一气体导管29、第二气体导管31和第三气体导管33上的阀30、32、34，在提升期间将通常关闭，使得不允许气体流过气体导管。然而，气体分配回路能够在提升操作期间改变第一储蓄器和第二储蓄器中的一个或两个的气体填充腔室内的气体量，从而为升沉补偿器提供展现一系列不同的升沉补偿功能的可能性。一种这样的可能性是允许在提升操作的阶段调整主活塞壳体的活塞的初始工作位置，其中，载荷已经被提升到其部署船的底座上方并且通过改变第一储蓄器13的气体填充腔室17内的气体量而朝着其将降落到海中的点提升。这种功能在以下情况下是有利的：正确的载荷质量mload预先不知道，以及载荷质量的估计不足够准确，以导致储蓄器内的气体的预载造成升沉补偿器的非最优性能。一旦载荷被提起并且自由地悬挂在其部署船上方，可通过从第一储蓄器排出一定量的气体或者相反地将从第二储蓄器抽出的一定量的气体放入到第一气体储蓄器17的上腔室13内来缓解这种情况。可通过打开第一气体导管29的阀30和第三气体导管33的阀34将预期量的气体排出到环境中并且然后关闭两个阀来获得一定量的气体的排出。通过打开第一气体导管29的阀30和第二气体导管31的阀32可获得将更多气体注入上腔室17中，使得预期量的气体从第二气体储蓄器21流入第一气体储蓄器13中，并且然后关闭阀。后者要求第二储蓄器的压力p2充分地大于第一储蓄器的压力p1。在实际生活中，由于需要第一储蓄器和第二储蓄器之间的相对大的压差以在升沉补偿器变为软行程响应(在例如图1d)中的点b处)之前获得具有刚性行程响应的期望范围的行程长度，所以这个要求将几乎总是被实现。

根据第一方面的升沉补偿器的阀11、20、30、32和34的打开和关闭可有利地通过每个阀上的启动装置(例如，致动器)获得，以允许阀的单独使用。因此，在替代实施例中，根据本发明的升沉补偿器还包括调节第一液体导管10上的阀11的开度的第一启动装置、调节第二液体导管19上的阀20的开度的第二启动装置、调节第一气体导管29上的阀30的开度的第三启动装置、调节第二气体导管31上的阀32的开度的第四启动装置、以及调节第三气体导管33上的阀34的开度的第五启动装置。第一启动装置到第五启动装置中的每个可有利地具有用于接收用于改变阀开度的指令信号的通信装置以及用于根据指令信号执行阀的调节的装置。指令信号可以是任何已知类型的电子信号，例如，无线电发射信号、通过电线等或通过液压控制传输的电信号。

用于启动装置的启动的指令信号改变用于调节主活塞壳体的活塞的初始工作位置(其类似于平衡位置，只要载荷从其部署船提起并且在进入水之前)的所需阀开度可由操作者经由例如遥控器等手动地产生和调节。或者，如果装备有测量至少第一储蓄器中的气相的压力和温度以及主活塞壳体的活塞的位置的传感器以及具有计算机软件的控制单元，则可由升沉补偿器本身完全自动地产生指令信号，而不需要任何操作者反馈，该控制单元能够根据传感器数据确定主活塞壳体的活塞的平衡位置，并且然后确定是否需要如上所述地从第一储蓄器排出一定量的气体或者将一定量的气体从第二储蓄器抽取到第一储蓄器中，并且该控制单元能够使用和控制气体分配回路的阀上的启动装置，以获得气体从第一储蓄器的预期排出或气体在第一储蓄器中的预期注入。

在ep2982638a1和ep2982636a1中，本申请人已经描述并寻求所保护的现有技术的升沉补偿器，其具有所实现的用于自动调节主活塞壳体的活塞的平衡位置(其与初始工作位置相同，只要载荷从其部署船提起并且在进入水之前)的控制单元和传感器系统。将这两份文献整体通过引证结合到本文中。在ep2982638a1的段落[0014]-[0015]、[0018]、[0020]-[0022]、[0038]、[0043]、[0045]-[0047]，并且特别是在段落[0051]-[0063]、[0067]和[0069]-[0070]，以及ep2982636a1的段落[0014]-[0015]、[0019]、[0021]、[0023]-[0025]、[0033]-[0048]，并且特别是在段落[0054]-[0070]中，详细描述了控制单元和传感器系统以及它们如何用于提供具有不同功能的升沉补偿器，例如深度补偿、行程响应调整等。

ep2982636a1和ep2982638a1的特征使得能够自动调节行程长度(并且因此也调整初始工作位置)，这因此将被称为本发明的第三方面，并且这在图3中示意性地示出，其可在本发明的升沉补偿器的示例实施例中实施如下：

根据本发明的第三方面的升沉补偿器包括本发明的第一方面的示例实施例，其包括气体分配回路，并且进一步包括：

-压力和温度传感器41，位于第一储蓄器13的气体填充腔室17中，

-压力和温度传感器42，位于第二储蓄器21的气体填充腔室25中，

-位置传感器40，位于主活塞壳体1的活塞6上，可选的位置传感器43，位于第一储蓄器13的活塞16上，可选的位置传感器44，位于第二储蓄器21的活塞24上，

-可选的压力和温度传感器45，位于主活塞壳体1的下腔室8中，

-可选的压力和温度传感器46，位于升沉补偿器的外部上，以用于测量升沉补偿器周围的(水)压力和温度，以及

-控制单元(图中未示出)，包括：

-用于通过应用于升沉补偿器中的每个压力和温度传感器来记录连续地测得的温度和/或压力的装置，

-用于通过应用于升沉补偿器中的每个位置传感器来记录活塞的连续地测得的位置的装置，

-用于从记录的温度和/或压力以及最终记录的活塞位置中分别连续地确定主活塞壳体的活塞6以及还有可选地第一储蓄器13和第二储蓄器21的活塞16和/或活塞24的平衡位置的装置，

-用于确定需要从第一储蓄器13的上腔室17中排出或者替代地注入到第一储蓄器13的上腔室17内以获得活塞6的预期的平衡位置的气体量的装置，以及

-用于单独地使用第一气体导管29的阀30和第三气体导管33的阀34的启动装置以排出需要从第一储蓄器13的上腔室17中排出的确定量的气体的装置，或者替代地，用于单独地使用第一气体导管29的阀30和第二气体导管31的阀32的启动装置以传输需要从第二储蓄器21注入到第一储蓄器13的上腔室17内的确定量的气体的装置。

在第四方面，本发明涉及一种用于组合折断载荷补偿和主活塞壳体的活塞6的平衡位置的自动调节的方法，其包括根据本发明的第二方面的方法，其中添加有，待应用的升沉补偿器是根据本发明的第三方面的升沉补偿器，并且其进一步包括在步骤d)之后且在步骤g之前应用的以下处理步骤：

e)通过以下方式确定主活塞壳体1的活塞6的平衡位置：

1)通过位置传感器40测量主活塞壳体1的活塞6的位置，并且采用测得的位置来确定活塞的测得的平衡位置sk，

2)将测得的平衡位置sk与活塞6的预定的预期平衡位置s0进行比较，并且

3)确定差值|s0-sk|，

f)通过以下子处理步骤来执行主活塞壳体1的活塞6的平衡位置的干相调整：

1)如果|s0-sk|＜k1，其中，k1是预定的调整阈值标准，则中止平衡位置的干相调整，并且直接进入下面的步骤g)，否则继续到下面的子步骤2)：

2)如果s0-sk＞0，则：

i)打开第一气体导管29上的阀30和第三气体导管33上的阀34，

ii)通过位置传感器40连续地测量主活塞壳体1的活塞6的位置，并且使用测得的位置连续地确定活塞的测得的平衡位置sk，并且然后连续地确定差值|s0-sk|，并且将其与预定的调整阈值标准进行比较，并且如果|s0-sk|＜k1，则关闭第一气体导管29上的阀30和第三气体导管33上的阀34，并且直接进入步骤g)，或者：

3)如果s0-sk＜0，则：

j)打开第一气体导管29上的阀30和第二气体导管31上的阀32，

jj)通过位置传感器40连续地测量主活塞壳体1的活塞6的位置，并且使用测得的位置连续地确定活塞的测得的平衡位置sk，并且然后连续地确定差值|s0-sk|，并且将其与预定的调节阈值标准进行比较，并且如果|s0-sk|＜k1，则关闭第一气体导管29上的阀30和第二气体导管31上的阀32，并且直接进入步骤g)。

在湿相中，即，当载荷完全浸没在水相中时，不再具有高的折断载荷风险。因此，当进入湿相时，不再需要折断载荷功能。此外，然而，当升沉移动试图移动水中的载荷时水中的载荷上的强流体动力学保持力(例如阻力)超过dafmax的风险已经变得相对高，从而非常有利的是，一旦载荷进入浪溅区阶段下方的湿相，则根据本发明的任何方面的升沉补偿器的行程响应变成明显更软的行程响应。

因此，根据本发明的第四方面的方法可通过包括待在步骤g之后执行的以下额外的处理步骤而有利地进一步包括湿相行程响应调整步骤：

h)通过打开第一气体导管29上的阀30和第二气体导管31上的阀32来平衡第一气体储蓄器和第二气体储蓄器的压力。

还可能是非常有利的是，在湿相开始时对主活塞壳体的活塞的平衡位置进行调节以补偿水中的载荷的浮力。因此，根据本发明的第四方面的方法可通过包括待在步骤h)之后执行的以下附加的处理步骤而有利地进一步包括主活塞壳体1的活塞6的平衡位置的湿相调节：

i)通过以下方式确定主活塞壳体1的活塞6的平衡位置：

1)通过位置传感器40测量主活塞壳体1的活塞6的位置，并且采用测得的位置来确定活塞的测得的平衡位置sk，

2)将测得的平衡位置sk与活塞6的预定的预期平衡位置s0进行比较，

3)确定差值|s0-sk|，

j)通过执行以下子处理步骤来执行主活塞壳体1的活塞6的平衡位置的湿相调整：

1)如果|s0-sk|＜k1，其中，k1是预定的调整阈值标准，则中止平衡位置的湿相调整，否则继续到下面的子步骤2)：

2)i)打开第三气体导管33上的阀34，并且

ii)通过位置传感器40连续地测量主活塞壳体1的活塞6的位置，并且使用测得的位置连续地确定活塞的测得的平衡位置sk，并且然后连续地确定差值|s0-sk|，并且将其与预定的调整阈值标准进行比较，并且如果|s0-sk|＜k1，则关闭第三气体导管33上的阀34，并且停止主活塞壳体1的活塞6的平衡位置的湿相调整。

调整阈值标准k1可例如设定为预期平衡位置s0的最大值的5％。然而，可应用用于停止活塞平衡位置的调节的任何其他适当的中止标准。

此外，在载荷待部署在深水中的情况下，主活塞壳体1的活塞6的平衡位置的湿相调节可有利地在下降到水体中时重复一次或多次，以利用增加的水深来补偿增加的流体静力学压力。因此，根据本发明的第四方面的方法可通过包括待在步骤k)之后执行的以下附加的处理步骤而有利地进一步包括主活塞壳体1的活塞6的平衡位置的深水调节：

l)确定需要进行主活塞壳体1的活塞6的平衡位置的深水调节，并且通过执行步骤k)而最终执行主活塞壳体1的活塞6的平衡位置的湿相调节。

需要进行主活塞壳体1的活塞6的平衡位置的深水调节的确定可由操作者向升沉补偿器的控制单元发送信号而手动地控制，以进行平衡位置的深水调节。优选地，控制单元可以规则的时间间隔自动地执行平衡位置的深水调节，通过使用例如计时装置，通过利用来自位于升沉补偿器的外侧上的压力和温度传感器46的信息来测量升沉补偿器周围的(水)压力和温度，通知流体静力学压力已经增加到足以需要行程调节，例如，流体静力学压力的每5巴增加等。

在另一示例实施例中，根据任何方面的本发明可有利地进一步包括一个或多个附加的储蓄器，如图4a)和4b)中所示，其示出了根据本发明第一方面的四个储蓄器的示例实施例。图4c)示意性地示出了根据本发明第三方面的类似示例实施例。如从图4a)至4c)可以看出，附加的储蓄器由具有用于控制导管中的液体的流量的阀的液体导管以与第一储蓄器相同的方式流体地连接到液体分配回路，并且其中，在一端流体地连接到液体歧管28，并且在另一端流体地连接到相应储蓄器的下液体填充腔室。同样，如图4b)和4c)中示意性地所示，附加的储蓄器由具有用于控制导管中的液体的流量的阀的气体导管以与第一储蓄器相同的方式流体地连接到气体分配歧管，并且其中，在一端流体地连接到气体分配歧管28，并且在另一端流体连接到相应储蓄器的上气体填充腔室。

图4a)中所示的示例实施例包含由与根据本发明的第一方面的升沉补偿器相同的液体分配回路连接在一起的相同的主活塞壳体1、第一储蓄器13和第二储蓄器21。此外，该示例实施例包括具有将内部空间分成下液体填充腔室55和上气体填充腔腔室54的可滑动的活塞53的第三储蓄器50。在下端52处具有第四液体导管56，该第四液体导管具有将下腔室55流体地连接到液体分配歧管28的阀57。同样，第四储蓄器58具有将内部空间分成下液体填充腔室63和上气体填充腔室62的可滑动的活塞61。在下端60处具有第五液体导管64，该第五液体导管具有将下腔室63流体地连接到液体分配歧管28的阀65。

图4b)中所示的示例实施例与图4a)中所示的示例实施例相同，并且进一步包括类似于本发明的第一方面的气体分配回路。即，第三储蓄器50的上腔室54通过具有阀67的第四气体导管66流体地连接到气体分配歧管35，并且第四储蓄器58的上腔室62通过具有阀69的第五气体导管68流体地连接到气体分配歧管35。

图4c)中所示的示例实施例与图4a)中所示的示例实施例相同，并且进一步包括用于测量第三储蓄器50的活塞53的位置的位置传感器70、用于测量第四储蓄器58的活塞61的位置的位置传感器71、用于测量上腔室54中的气体的压力和温度的压力和温度传感器72以及用于测量第四储蓄器58的上腔室62中的气体的压力和温度的压力和温度传感器73。

如在ep2982638a1的段落[0016]、[0027]、[0035]、[0038]、[0041]，并且特别是段落[0050]中所述的，通过使相应的液体导管上的阀关闭，加上必要的变更，一个或多个附加的储蓄器可以相同的方式用作气体储蓄器。这将为现有的升沉补偿器提供相同的升沉补偿功能，如在ep2982638a1的段落[0076]-[0107]中的实例1-7中所述的。

此外，通过与如以上关于本发明的第一至第四方面描述的第一储蓄器相对于第二储蓄器工作相同的方式而使用作第二额外的压缩体积的第三储蓄器能够具有更软的行程响应，并且因此在大行程下防止不可接受的高daf，具有两个以上储蓄器的本升沉补偿器还可获得根据本发明的更通用的折断装载功能。通过使用三个储蓄器，一个在压力p3下预载气体，另一个在压力p2下预载气体，使得p3>p2>p1，其中，p1是预载入第一储蓄器中的气体的气压，行程响应的阻尼效果变得更加等同于理想的行程响应曲线。理想的行程响应曲线形成为开始于笛卡尔坐标图的起点处的对数曲线的正半部分，其中，x轴表示行程长度，而y轴表示daf，并且其首先随着x值增加而快速地增加(在y轴方向上)，并且然后在较高的x值下朝向等于dafmax的y值渐近地趋平。升沉补偿器的行程响应越接近于理想的行程响应曲线，则升沉运动的阻尼越有效，因为第一储蓄器可具有非常硬的行程响应，第二储蓄器可具有稍微较软的行程响应，第三储蓄器具有更软的行程响应，以此类推。这可通过用适当量的液体预载升沉补偿器来获得，使得第一储蓄器13的活塞16的初始工作位置为例如1/3(与图1和图2中所示的示例实施例的大约1/2相反)，第二储蓄器21的活塞24的初始工作位置和第三储蓄器50的活塞53的初始工作位置变为1，如图4c)中示意性地所示。在第一储蓄器13的活塞16的该初始工作位置为大约1/3，预载到第一储蓄器13的上腔室17中的气体量可有利地适于获得压力p1＝(dafstat·mload·g–patm·am)/a1。

预载到第二储蓄器21的上腔室25中的气体量可有利地适于在比为包括两个储蓄器的示例实施例给出的对于压力p2以上给出的稍微更低的压力下获得压力p2。在该示例实施例中，第二储蓄器中的预载气压p2可以是p2＝γ2·p1，其中，γ2是具有在[1.2,0.97·dafmax]、优选地[1.3,0.95·dafmax]、并且最优选地(dafstat+dafmax)/1.9的范围内的值的实数常数。

同样，预载到第三储蓄器50的上腔室54中的气体量可有利地适于在比对于压力p2以上给出的稍微更高的压力下获得压力p3。在该示例实施例中，第二储蓄器中的预载气压p3可以是p3＝γ3·p1，其中，γ3是具有在[1.3,0.98·dafmax]、优选地[1.4,0.96·dafmax]、并且最优选地(dafstat+dafmax)/1.8的范围内的值的实数常数。当升沉补偿器应用于折断载荷功能时，γ1、γ2和γ3值应选择成使得预载的气体量导致p3>p2>p1。

在图5a)至5c)中示出了根据本发明的升沉补偿器的示例实施例的设计。如图上所示，升沉补偿器的示例实施例通过在方形配置中使居中定位的主活塞壳体100被四个储蓄器110、120、130和140包围、上组装板150和下组装板180固定到主活塞壳体、并且这四个储蓄器在其上端和下端处而具有紧凑的构造。

通过具有带活塞杆101的可滑动的活塞(未示出)，示例实施例的主活塞壳体100是具有与根据本发明的任何方面的主活塞壳体相似的配置的竖直取向的活塞缸。可滑动的活塞将主活塞缸的内部空间分为上真空腔室(未示出)和下油填充腔室(未示出)。活塞杆101被示出为处于缩回位置，并且从主活塞缸的下端102伸出。活塞杆在其下端中具有用于可释放地附接载荷的钩104。相似的钩105附接到主活塞缸的上端103以用于可释放地附接起重机吊钩等。通过具有将储蓄器的内部空间分成上气体填充腔室(未示出)和下油填充腔室(未示出)的可滑动的活塞(未示出)，四个储蓄器中的每个具有等于根据本发明的任何方面的储蓄器的配置。

通过将气体分配歧管集成到上组装板150中，进一步加强了示例实施例的配置的紧凑性。该特征在图6a)中示意性地示出，该图是示出了在其上端中附接到上组装板150的四个储蓄器110、120、130和140的上部的示意性分解图，也参见图5c)。为了清楚起见，在图6a)中省略了主活塞缸。气体分配歧管包括形成将四个储蓄器110、120、130和140流体地连接在一起的导管的三个孔151、152和153。孔通过从侧面将线性孔钻入整块上组装板150内而形成，并且定位成使其与一个储蓄器的中心轴线相交并且进一步延伸，直到其在上组装板150的相对侧处与相邻的储蓄器的中心轴线相交。即，孔151位于这样的位置并具有这样的长度，即，使得其从上组装板150的第一侧进入并穿过第一储蓄器110的中心轴线以及第二储蓄器120的中心轴线，孔152位于这样的位置并具有这样的长度，即，使得其从垂直于上组装板150的第一侧的第二侧进入并穿过第三储蓄器和第二储蓄器120的中心轴线130，并且孔153位于这样的位置并具有这样的长度，即，使得其从垂直于上组装板150的第一侧的第二侧进入并穿过第四储蓄器140和第一储蓄器110的中心轴线。此外，从与上组装板150的第二侧相对的第三侧形成孔154，该孔延伸到孔151并流体地连接到孔151。后一个孔154构成第三气体导管，并且在上组装板150的侧壁中的其“入口”处打开。孔151、152和153构成将第一气体导管、第二气体导管、第三气体导管、第四气体导管和第五气体导管流体地互连的气体歧管。孔151、152和153分别通过焊接塞155、156和157在其到上组装板150中的“入口”处气密地关闭。

如图6b)上所示，获得例如第二气体导管到气体歧管的流体互连，如从侧面所看到的，这使沿着图6a)中标记为a-a'的虚线截取的垂直横截面。因此，图6b)示出了第二储蓄器120的上部的切口部分以及其如何与上组装板150集成。如从图6b)所看到的，第二储蓄器120的气缸壁在其上端处附接到上组装板150。图6b)中所示的第二储蓄器120的内部是第二储蓄器的上气体填充腔室121。因此，上组装板150用作第二储蓄器的上端罩(并且对于三个其他储蓄器，同样如此)。

此外，如从图6a)和6b)所看到的，在第二储蓄器的纵向中心轴线的中心位置处去除上组装板的圆形部分而在上组装板150中形成圆形贯通切口160。同样地，在三个其他储蓄器的纵向中心轴的中心位置处也形成相似的圆形的贯通切口。沿着上组装板150中的切口160，定位有在与孔151、152和/或153的位置相对应的高度处一直围绕圆形切割边缘延伸的居中定位的凹部161，使得孔流体地连接到凹部161，如图6b)中所示，其中，孔152终止在凹部161处。上组装板150的圆形切口部分被圆形插入件162堵塞，该圆形插入件162装配成气密地闭合由上组装板150中的圆形贯通切口160形成的开口。圆形插入件162具有沿其侧边缘延伸的凹部163，该凹部对应于上组装板150中的凹部161，使得围绕圆形插入件162延伸的环形通道164形成在上组装板150内部，这允许气体围绕圆形插入件162自由地流动。如从图6a)所看到的，孔151和152通过使一端终止于相同的环形通道164中而彼此流体地连接。同样，孔152的另一端流体地连接到形成在第三储蓄器130上方的上组装板150内的环形通道。孔151的另一端流体地连接到第一储蓄器110上方的环形通道，并且孔152流体地连接到第一储蓄器110上方的环形通道和第四储蓄器140上方的环形通道。

如从图6b)所看到的，环形通道164中的气体经由第二气体导管进入第二储蓄器120的内部空间，该第二储蓄器由进入圆形插入件162中的水平孔165以及在一端流体地连接到水平孔165且在另一端流体地连接到电磁阀168的内部空间167的第一竖直孔166以及流体地连接电磁阀168的内部空间167和第二储蓄器的上腔室121的第二竖直孔170构成。电磁阀168通过能够从内部空间167的一侧滑动到另一侧的电磁控制的磁体169来打开和关闭第二气体导管。如图6b)上所示，当位于内部空间167的一侧时，通过阻碍竖直孔166和170的打开，磁体169将封闭第二气体导管。当磁体位于内部空间167的另一侧时，气体经由电磁阀的内部空间167自由地流向竖直孔166和170以及从竖直孔166和170流出。以这种方式，在非常高的压力梯度下(这可在利用气体提供行程的弹簧的升沉补偿器中出现)获得了非常快速的气体导管的打开和关闭。如图6a)上所示，相似的电磁阀被应用在其他三个储蓄器的气体导管上。

图7a)和7b)是下组装板180的剖视图，示出了液体歧管和液体导管在主活塞缸100的下端和四个储蓄器110、120、130和140处的集成。

图7a)示出了三个孔181、182中的两个，其构成流体地连接四个储蓄器的下液体填充腔室的液体歧管的一部分。如图上所示，孔181流体地连接第一储蓄器110和第二储蓄器120，并且孔182流体地连接第三储蓄器130和第二储蓄器120。第三孔(未示出)与孔182平行地延伸并流体地连接第四储蓄器140和第一储蓄器110。

第一液体导管113形成在储蓄器的底端114中，并且将第一储蓄器110的下腔室112与孔181和183流体地连接，后一种连接未示出。在第一液体导管的下部定位有能够关闭和打开液体导管的电磁阀115。图7a)示出了阀的关闭位置。同样，第二液体导管123形成在第二储蓄器120的下端124中，将第二储蓄器的下腔室122与液体歧管的孔181和182流体地连接。电磁阀125位于第二液体导管123的下部中。通过下端134中的液体导管133和电磁阀135，应用了一种相似的解决方案以用于将第三储蓄器130的下腔室132与孔182流体地连接，并且将第四储蓄器140的下腔室与孔183流体地连接，后一种连接在图上未示出。

液体歧管的孔181、182和183和与主活塞缸100的下腔室106流体连通的第一液体导管107之间的流体连接通过与孔181、182和183垂直地定向的三个附加的孔184、185和186获得。图7a)示出了孔185通向孔182内以及孔184通向孔181内。

图7b)示出了主活塞缸100的下腔室106和液体歧管的孔181、182和183之间的流体连接的进一步细节。如从侧面看到的，该图示出了沿着将下组装板180分成两个相等部分的竖直取向的平面截取的横截面切口。如图上所示，该示例实施例的第一液体导管由三个相同的导管组成，每个导管包括水平地定向的孔107和竖直地定向的孔108，在竖直地定向的孔108的下部具有能够关闭或打开第一液体导管的电磁阀。使用一个以上的液体导管具有能够使一定体积流量的液体/油更快速地流入下腔室106和从下腔室106流出的优点。