4.1.1.1 Koncept 1.1 - Fjäder och elektromagnet
Figur 4-1 Fjäder och elektromagnet
I passivt läge ger fjädern en tryckkraft som håller kvar låskolven i hålskivans hål. När elektromagneten aktiveras dras kolven ut ur hålskivan därför att elektromagnetens dragkraft är starkare än fjäderns tryckkraft.
Positivt med detta koncept är att energi endast förbrukas när låset är öppet. Fjäderns tryckkraft gör att låskolven snabbt åker in i hålskivans hål och detta minskar risken för höga skjuvkrafter på låskolven. Batteriet, som driver tidvattenkompensatorns DC-motor, kan utnyttjas till att driva låset.
20
Negativt är att det krävs en otroligt stark elektromagnet för att uppnå den kraft som behövs på ett relativt långt avstånd. Magnetkraften avtar med den negativa kvadraten av avståndet. Detta skulle också innebära en stor energiåtgång.
4.1.1.2 Koncept 1.2 - Två elektromagneter
Figur 4-2 Två elektromagneter
I passivt läge belastas låskolven inte med någon kraft. När elektromagneten på höger sida aktiveras dras låskolven in i låsskivans hål och låser den. När istället elektromagneten till vänster aktivers dras låskolven ut ur hålskivan och låset är öppet.
Positivt med detta är att i jämförelse med koncept 1.1 krävs ingen energiförsörjning för att hålla låset öppet eller stängt. Då energi ej tillförs kommer låskolven vara stilla. Den högra elektromagnetens dragningskraft gör att låskolven snabbt åker in i låsskivans hål och detta minskar risken för höga skjuvkrafter på låskolven. I detta koncept kan batteriet, som driver kompensatorns DC-motor, utnyttjas till att driva låset.
Det negativa med det här konceptet är att det är osäkert om låskolven ligger still samt som i koncept 1.1 att elektromagneterna som krävs behöver vara orimligt stora.
21
4.1.1.3 Koncept 1.3 - Tvåvägs pneumatisk cylinder med hydraullås
Figur 4-3 Tvåvägs pneumatisk cylinder med hydraullås
Låskolvens rörelse drivs av en tvåvägs pneumatisk cylinder. För att låsa fast positionen används ett hydraullås. Hydraullåset består av ett ventilsystem och genom att stänga ventilerna stoppas luftflödet och systemets läge låses.
Positivt med detta koncept är att låskolven alltid har en fixerad position när ventilerna i hydraullåset är stängda. Lufttrycket gör att när låsskivans hål är i fas så åker låskolven snabbt in och detta minskar risken för höga skjuvkrafter på låskolven. Systemet drivs också av el så batteriet som driver tidvattenkompensatorn kan utnyttjas.
Det negativa med konceptet är att det pneumatiska systemet kräver en kompressor på bojen och att verkningsgraden för ett pneumatiskt system är endast 15 % (Gleisner, 2014).
22
4.1.1.4 Koncept 1.4 - Tvåvägs hydraulcylinder med hydraullås
Figur 4-4 Tvåvägs hydraulcylinder med hydraullås
Koncept 1.4 fungerar ungefär som koncept 1.3 men istället för pneumatik används hydraulik. Istället för tryckluft används alltså en fluid.
Positivt är att en hydraulkompressor tar mindre plats är en pneumatiskkompressor och det går att använda batteriet som driver DC-motorn till att även driva detta system. Även den här lösningen fixerar låskolvens position genom att hydraullåset stänger ventilerna. Hydraulik har också hög verkningsgrad i jämförelse med ett pneumatiskt system. Precis som koncept 1.3 drivs systemet med el så batteriet på bojen kan utnyttjas.
23
4.1.1.5 Koncept 1.5 - Fjäderbelastad hävstång och DC-motor
Figur 4-5 Fjäderbelastad hävstång och DC-motor
Koncept 1.5 fungerar ungefär som koncept 1.1 som har en fjäder som belastar låskolven hela tiden. Men fjädern belastar inte kolven direkt utan använder sig av en hävarm med viss utväxling vilket gör kraften från fjädern starkare. När det sedan ska låsas upp så går en motor igång och trycker med hjälp av en kulskruv på hävarmen för att motverka fjädern, vilket gör att låskolven dras ut.
Positivt är att hävarmarna ser till att inte lika starka fjädrar behövs till systemet. Negativt är att det blir en extra motor och konceptet innehåller ganska många delar.
24
4.1.1.6 Koncept 1.6 - Fjäderbelastat kugghjul med utväxling och DC-motor
Figur 4-6 Fjäderbelastat utväxlat kugghjul och DC-motor
Koncept 1.6 liknar koncept 1.5 men istället för hävarmar så används kugghjul för att skapa en utväxling. Utväxlingen skapas igenom att de två stora kugghjulen drivs av ett mindre kugghjul som sitter på en motor. Sedan är de två stora kugghjulen fjäderbelastade för att hålla låskolvarna på plats när tidvattenkompensatorn är låst.
Positivt är att det blir väldigt exakta rörelser samt att det skulle kunna gå att använda en vinkelväxel för att få utväxlingen, vilket gör att motorn behöver mindre plats när den kan monteras vertikalt istället för horisontellt.
Negativt är att motorn antagligen kommer behöva bli något större än i koncept 1.5 och att systemet tar mycket plats.
4.1.2 Koncept för låsupphängning
25
4.1.2.1 Koncept 2.1 - Lodrätt tangentiellt mot hålskivan
Figur 4-7 Låsupphängning lodrätt tangentiellt mot hålskivan
Hålskivan kommer ge en tangentiell kraft på låsupphängningen, enligt pilarna, och därför bör upphängningen konstrueras i linje med den kraften. I detta koncept låses låsskivan i de svarta punkterna, se figur 4-7. Upphängningen är konstruerad lodrätt, vilket är tangentiellt med hålskivan i den punkten. Viktigt att också tänka på är att om hålskivans moment är medsols så ger detta en tryckkraft i den högra låsupphängningen och en dragkraft i den vänstra. Detta kan komma att påverka konstruktionen.
Positivt med detta koncept är att konstruktionen är mycket enkel.
Det negativa med konceptet är att infästningen i botten av konstruktionen kräver mycket yta.
4.1.2.2 Koncept 2.2 - Diagonalt tangentiellt mot hålskivan (M-form)
26
Precis som koncept 2.1 bygger även detta koncept på att ta upp kraften i den tangentiella riktningen, som pilarna visar. Skillnaden är att istället för att konstruktionen är lodrät så är den diagonal och kraften tas upp under centrum. Det sitter också lodräta stödbalkar för att hålla upp konstruktionen när låset är öppet och hålskivan inte ger något stöd.
Fördelen med det här är att kraften tas upp i gemensam punkt. Nackdelen är lika som i koncept 2.1 att infästningen kräver yta.
4.1.2.3 Koncept 2.3 - Diagonalt tangentiellt mot hålskivan (triangelform)
Figur 4-9 Låsupphängning tangentiellt med triangelform
Det som skiljer det här konceptet från koncept 2.2 är att istället för två lodräta stödbalkar så används istället en vågrät stödbalk. Detta gör att monteringsytan på bojen blir väldigt liten. Denna konstruktion kräver lite yta och kraften från hålskivan centreras i en punkt.