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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Koppeln eines ersten Elements an ein zweites Element im meerestechnischen Betrieb und ein Verfahren zum Koppeln.
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Im meerestechnischen Betrieb, beispielsweise beim Herausziehen einer im Wasser befindlichen Last mit Hilfe eines Krans, muss eine wirksame Kopplung zwischen dem Kran und der Last geschaffen werden, um die notwendigen Voraussetzungen für eine Beförderung der Last zu bewirken. Dabei erfolgt die Kopplung über Koppelvorrichtungen, die an den zu koppelnden Elementen angeordnet sind, wobei die Kopplung in der Regel nur dann erfolgreich ist, wenn die jeweiligen Koppelvorrichtungen exakt zueinander hinsichtlich ihrer Lage und Position ausgerichtet sind. Solch eine exakte Ausrichtung der Elemente ist im meerestechnischen Betrieb aufgrund von ständigen Wasserbewegungen ohne manuelles Eingreifen nur schwer zu realisieren. Möchte man auf eine manuelle Kopplung, d. h. beispielsweise eine von einer Besatzung durchgeführte Kopplung, verzichten, ist es üblicherweise erforderlich, die zu koppelnden Elemente solange wiederholt relativ zueinander zu bewegen bis sich die zu koppelnden Elemente über die Koppelvorrichtungen miteinander verbinden. Abhängig von der Zahl der Fehlversuche, bei denen keine Kopplung nach einer Kopplungsbewegung erfolgt, erweist sich dieses Vorgehen in nachteiliger Weise als sehr zeitintensiv.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System zur Verfügung zu stellen, mit dem die Wahrscheinlichkeit für ein erfolgreiches Koppeln eines ersten Elements an ein zweites Element erhöht wird, insbesondere wenn das Koppeln des ersten Elements an das zweite Element ohne manuelles Eingreifen erfolgen soll.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein System zum Koppeln eines ersten Elements an ein zweites Element im meerestechnischen Betrieb, wobei das erste Element eine erste Koppelvorrichtung und das zweite Element eine Mehrzahl an zweiten Koppelvorrichtungen umfasst, wobei die erste Koppelvorrichtung in einem gekoppelten Zustand mit einer der zweiten Koppelvorrichtungen lösbar verbunden ist.
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Gegenüber dem Stand der Technik erfordert das erfindungsgemäße System nicht die Einnahme einer Idealposition, nämliche hinsichtlich der Lage und Position, des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element, sondern gestattet es, dass das erste Element gegenüber dem zweiten Element beim Koppeln versetzt angeordnet ist, d. h. eine Abweichung von der Idealposition vorliegt. Dabei steht der ersten Koppelvorrichtung eine Mehrzahl an zweiten Koppelvorrichtungen zur Verfügung, die jeweils für eine Verbindung im gekoppelten Zustande in Frage kommen. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Wahrscheinlichkeit für ein erfolgreiches Koppeln erhöht, insbesondere dann, wenn das erste Element beim Koppeln relativ zum zweiten Element bewegt wird.
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Vorzugsweise wird das erste Element oder das zweite Element beim Koppeln zu einer Koppelbewegung angetrieben und dabei gesteuert bzw. gelenkt. Neben dieser kontrollierten Koppelbewegung gibt es insbesondere noch eine im Wesentlichen unkontrollierte Relativbewegung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element, deren Ursprung in einer den meerestechnischen Betrieb begleitenden Wasserbewegung liegt. Unter einem meerestechnischen Betrieb ist ein Anwendungsbereich des Systems zu verstehen, bei dem das erste Element oder das zweite Element mittelbar oder unmittelbar mit Wasser wirkverbunden ist. Dabei wird insbesondere die Wasserbewegung mittelbar oder unmittelbar auf eine Bewegung des ersten Elements oder des zweiten Element übertragen. Es ist dabei vorstellbar, dass das erste Element ortsfest an Land angeordnet oder mittelbar damit verbunden ist, während das zweite Element mittelbar oder unmittelbar mit dem Wasser verbunden ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Koppelvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie kompatibel zu mehreren der zweiten Koppelvorrichtung ist, d. h. die erste Koppelvorrichtung lässt sich mit mehreren der zweiten Koppelvorrichtungen lösbar verbinden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Koppelvorrichtung im gekoppelten Zustand reib- und/oder formschlüssig mit der einen der zweiten Koppelvorrichtungen verbunden ist. Vorzugsweise greift die erste Koppelvorrichtung in eine der zweiten Koppelvorrichtungen ein oder wird mit einen der zweiten Koppelvorrichtungen verklipst. Es ist aber auch denkbar, dass die erste Koppelvorrichtung mit einer der zweiten Koppelvorrichtungen über eine magnetische Wechselwirkung verbunden ist. Beispielsweise umfasst die erste Koppelvorrichtung einen ersten Magneten, beispielsweise einen ersten Permanentmagneten oder eine erste fremderregte Spule, und die eine der zweiten Koppelvorrichtungen einen zweiten Magneten, beispielsweise einen zweiten Permanentmagneten oder eine zweite fremderregte Spule.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass mehrere zweite Koppelvorrichtungen benachbart zueinander angeordnet sind. Unter Nachbarschaft wird hier bevorzugt ein unmittelbares Aneinander-Angrenzen verstanden. Durch eine solche Nachbarschaft kann die erste Koppelvorrichtung mit einer der zweiten Koppelvorrichtung verbunden werden, wenn bei einer Kopplungsbewegung das erste Element seitlich zur Idealposition versetzt ist. Bei einem seitlichen Versatz greift die erste Koppelvorrichtung vorzugsweise in eine zweite Koppelvorrichtung ein, wobei diese zweite Koppelvorrichtung benachbart ist zu der ist, in die die erste Koppelvorrichtung in der Idealposition eingreifen würde.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Element eine Mehrzahl an ersten Koppelvorrichtungen aufweist, wobei mehrere erste Koppelvorrichtungen benachbart zueinander angeordnet sind. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise die Wahrscheinlichkeit für ein erfolgreiches Koppeln des ersten Elements an das zweite Element weiter erhöhen. Dabei kann für ein erfolgreiches Koppeln eine beliebige Anzahl an ersten Koppelvorrichtungen jeweils mit kompatibel ausgestalteten zweiten Koppelvorrichtungen lösbar verbunden werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass mehrere erste Koppelvorrichtungen entlang einer ersten Vorzugsrichtung auf dem ersten Element angeordnet sind und/oder mehrere zweite Koppelbvorrichtungen entlang einer zweiten Vorzugsrichtung auf dem zweiten Element angeordnet sind. Vorzugsweise sind die ersten Koppelvorrichtungen und die zweiten Koppelvorrichtungen entlang einer Gerade angeordnet und bilden eine Reihe erster Koppelvorrichtungen und eine Reihe zweiter Koppelvorrichtungen. Denkbar ist aber auch, dass sich die ersten Koppelvorrichtungen und/oder die zweiten Koppelvorrichtungen entlang eines Kreisbogens erstrecken. Eine solche Anordnung der ersten und/oder zweiten Koppelvorrichtungen ist beispielsweise hilfreich, wenn bei der Koppelbewegung ein Verdrehen des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element zu befürchten ist.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Koppelvorrichtung als Haken und die zweite Koppelvorrichtung als Öse ausgestaltet ist.
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Dadurch lässt sich eine besonders stabile Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Element realisieren. Insbesondere ist eine Kopplung über einen Haken und eine dazu passende Öse eine flexibel Verbindung, die sich besonders eignet, wenn das System für ein Lasttransportsystem, beispielsweise eine Hebevorrichtung, im meerestechnischen Betrieb verwendet wird. Dabei verhindert die flexible Verbindung, dass das System bzw. ein an das System gebundenes Bauteil beschädigt wird, wenn das erste Element an das zweite Element gekoppelt ist, aber gleichzeitig beispielsweise das zweite Element durch das Wasser zu einer Bewegung angetrieben wird. Die flexible Verbindung ist in der Lage, einer solchen Relativbewegung nachzugeben und so einen eventuellen Schaden zu vermeiden.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Element Mittel zur Führung der zweiten Koppelvorrichtung und/oder das zweite Element Mittel zur Führung der ersten Koppelvorrichtung aufweist. Beispielsweise umfasst das erste Element ein trichterartiges Mittel zur Führung der zweiten Koppelvorrichtung. Wird das erste Element auf das zweite Element zubewegt, können die Mittel zur Führung ein Eingreifen der ersten Koppelvorrichtung in eine der zweiten Koppelvorrichtungen unterstützen.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Element Bestandteil eines Lasttransportsystems und/oder das zweite Element Bestandteil eines Wasserfahrzeugs, z.B. eines Schiffes, eines U-Bootes oder insbesondere einer Schwimmdrohne, ist. Vorzugsweise hängt das erste Element an einem Hubseil bzw. Kranseil einer Verladevorrichtung. Die Verladevorrichtung ist beispielsweise ein Kran und ist an Land, an einem Flugkörper, an einer Plattform oder an einem weiteren Wasserfahrzeug angeordnet. Insbesondere ist es vorstellbar, dass die Verladevorrichtung von einem Kranführer gesteuert wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das zweite Element integraler Bestandteil eines Decks des Wasserfahrzeugs, vorzugsweise eines autonom oder ferngesteuerten Wasserfahrzeug, ist, wobei das Wasserfahrzeug im gekoppelten Zustand aus dem Wasser herausgezogen wird. Denkbar ist auch, dass das zweite Element Bestandteil einer Rettungskapsel ist, die in einem Notfall von der Verladevorrichtung aufgenommen wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Anzahl erster Koppelvorrichtungen einer Anzahl zweiter Koppelvorrichtungen entspricht. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise bewirken, dass jede der ersten Koppelvorrichtungen und jede der zweiten Koppelvorrichtungen im gekoppelten Zustand genutzt werden kann, sofern das erste Element gegenüber dem zweiten Element in der Idealposition angeordnet ist. Werden alle verfügbaren ersten und zweiten Koppelvorrichtungen genutzt, lässt sich eine maximal belastbare Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Element realisieren.
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Es ist aber auch vorstellbar, dass die Anzahl der ersten Koppelvorrichtungen von der Anzahl der zweiten Koppelvorrichtungen abweicht. Weiterhin ist es denkbar, dass die Anzahl der ersten Koppelvorrichtungen ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der zweiten Koppelvorrichtungen ist.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die ersten Koppelvorrichtungen an dem ersten Element äquidistant, d. h. mit gleichbleibenden Abständen, zueinander und/oder die zweiten Koppelvorrichtungen an dem zweiten Element äquidistant zueinander angeordnet sind. Durch solch eine regelmäßige Anordnung der ersten und/oder zweiten Koppelvorrichtungen wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass bei einem, vorzugsweise seitlichen, Versatz des zweiten Elements zum ersten Element die dann noch maximal mögliche Anzahl von Verbindungen zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element realisierbar ist.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Koppelvorrichtung derart gestaltet ist, dass die erste Koppelvorrichtung im gekoppelten Zustand simultan in mindestens zwei zweite Koppelvorrichtungen eingreift. Beispielsweise bilden die zweiten Koppelvorrichtungen eine Ösenreihe und bei der ersten Koppelvorrichtung handelt es sich um einen Doppelhaken, wobei ein erster Haken des Doppelhakens in eine erste Öse und ein zweiter Haken des Doppelhakens in eine zweite Öse, die zur ersten Öse benachbart ist, im gekoppelten Zustand eingreift.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Koppeln eines ersten Elements an ein zweites Element im meerestechnischen Betrieb mit einem erfindungsgemäßen System aus erstem Element und zweiten Element, wobei die erste Koppelvorrichtung mit einer der zweiten Koppelvorrichtung zur Bildung eines gekoppelten Zustandes, vorzugsweise lösbar, verbunden wird.
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Im Vergleich zum Stand der Technik ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, über viele Koppelvorgänge gesehen, die Anzahl an Fehlversuchen zu reduzieren. Weiterhin ist es möglich an anhand der Anzahl an Verbindungen zwischen der ersten und der zweiten Koppelvorrichtungen zu erkennen, wie groß der Kopplungsgrad zwischen erstem und zweitem Element ist. Umso mehr Verbindungen zwischen ersten und zweiten Element realisiert sind, desto größer ist der Kopplungsgrad. Mit steigendem Kopplungsgrad nimmt in vorteilhafter Weise die Belastbarkeit der Kopplung zwischen erstem und dem zweiten Element zu.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die 1 zeigt ein System zum Koppeln eines ersten und eines zweiten Elements gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die 2 zeigt das System zum Koppeln des ersten und des zweiten Elements gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in zwei verschiedenen gekoppelten Zuständen.
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Die 3 zeigt ein System zum Koppeln eines ersten und eines zweiten Elements gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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In 1 ist ein System zum Koppeln eines ersten Elements 1 an ein zweites Element 2 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei ist es vorgesehen, dass das erste Element 1 und das zweite Element 2 miteinander im meerestechnischen Betrieb gekoppelt werden. Unter meerestechnischem Betrieb ist ein Betrieb zu verstehen, bei dem das erste Element 1 und/oder das zweite Element 2 so mit Wasser, insbesondere mit Meerwasser oder Seewasser, wirkverbunden sind, dass das erste Element 1 und/oder das zweite Element 2 den Wasserbewegungen, beispielsweise in Form von Wellen, unterliegen. Insbesondere unterliegen das erste Element 1 und/oder das zweite Element 2 den Wasserbewegungen derart, dass sich die relative Anordnung zwischen dem ersten Element 1 und dem zweiten Element 2 ständig ändert, wodurch das Koppeln des ersten Elements 1 mit dem zweiten Element 2 erschwert wird. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Element 1 um ein Bestandteil eines Lasttransportsystem, insbesondere um einen Kran mit einem Hubseil 5, an dessen unteren Ende das erste Element 1 angeordnet ist, während es sich bei dem zweiten Element 2 um ein Teil eines Schwimmkörpers, einer aufzunehmenden Last oder eines Wasserfahrzeugs 10, wie beispielsweises einer Schwimmdrohne, handelt. Dabei ist es vorstellbar, dass das Lasttransportsystem an Land angeordnet ist oder Teil eines Schiffs oder eines Flugkörpers ist. Weiterhin ist es vorstellbar, dass das erste Element 1 und das zweite Element 2 gekoppelt werden, um Lasten bzw. Wasserfahrzeuge 10 aus dem Wasser herauszuziehen. Es ist aber auch vorstellbar, dass das Koppeln zum Abschleppen eines Wasserfahrzeugs 10 verwendet wird.
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Um das Koppeln des ersten Elements 1 mit dem zweiten Element 2 möglichst effektiv zu gestalten, ist es vorgesehen, dass das erste Element 1 eine erste Koppelvorrichtung 11 und das zweite Element 2 eine Mehrzahl an zweiten Koppelvorrichtungen 21 umfasst. Zur Bildung eines gekoppelten Zustands eines Systems, das das erste und das zweite Element umfasst, ist es vorgesehen, dass die erste Koppelvorrichtung 11 mit einer der zweiten Koppelvorrichtungen 21 lösbar verbunden wird. Insbesondere ist die erste Koppelvorrichtung 11 im gekoppelten Zustand reib und/oder kraftschlüssig mit einer der zweiten Koppelvorrichtungen 21 verbunden. Weiterhin lassen sich die erste Komponente 1 und die zweite Komponente 2 im nichtgekoppelten Zustand beliebig weit voneinander entfernen. In der dargestellten ersten beispielhaften Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die zweite Koppelvorrichtung 21 ein Haken und die erste Koppelvorrichtung 11 eine dazu passende Öse ist. Insbesondere sind mehrere Ösen entlang einer zweiten Vorzugsrichtung so unmittelbar zueinander benachbart angeordnet, dass sie eine Ösenreihe bilden. Zur Bildung des gekoppelten Zustandes greift der Haken in eine der Ösen der Ösenreihe ein. Dabei ist es unerheblich, in welche der Ösen der Haken eingreift, wodurch das erste Element 1 und das zweite Element 2 nicht notwendiger Weise in einer Idealposition zueinander ausgerichtet werden müssen, sondern auch versetzt zueinander angeordnet sein können. Im meerestechnischen Betrieb, in dem das erste Element 1 und/oder das zweite Element 2 beispielsweise der Wasserbewegung unterliegt, lässt sich dadurch die Wahrscheinlichkeit für ein effektives Koppeln des ersten Elements 1 an das zweite Element 2 erhöhen, wenn eine Kopplungsbewegung durchgeführt wird. Weiterhin ist es vorgesehen, dass das erste Element 1 eine Mehrzahl an ersten Koppelvorrichtungen 11 aufweist. In der dargestellten Ausführungsform sind mehrere zweite Koppelvorrichtungen 21 als mehrere Haken ausgestaltet, die entlang einer zweiten Vorzugsrichtung unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. Dadurch lässt sich die Wahrscheinlichkeit für ein erfolgreiches Koppeln des ersten Elements 1 an das zweite Element 2 weiter erhöhen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die ersten Koppelvorrichtungen 11 und/oder die zweiten Koppelvorrichtungen 21 äquidistant, d. h. in regelmäßigen bzw. gleichbleibenden Abstand, zueinander angeordnet sind, wobei zwei benachbarte erste Koppelvorrichtung 11 im Abstand einer ersten Distanz zueinander angeordnet sind und zwei benachbarte zweite Koppelvorrichtung 21 im Abstand einer zweiten Distanz zueinander angeordnet sind. Insbesondere entspricht die erste Distanz der zweiten Distanz. Durch das System zum Koppeln des ersten Elements 1 an das zweite Element 2 ist es weiterhin möglich, einen Kopplungsgrad festzulegen. Der Kopplungsgrad dient als Maß für die Stärke der Kopplung des ersten Elements 1 mit dem zweiten Element 2, wobei der Kopplungsgrad sein Maximum einnimmt, wenn im gekoppelten Zustand alle ersten Koppelvorrichtungen 11 und alle zweiten Koppelvorrichtungen 21 miteinander verbunden sind, und der Kopplungsgrad ein Minimum einnimmt, wenn im gekoppelten Zustand nur eine der ersten Koppelvorrichtungen 11 mit einer der zweiten Koppelvorrichtungen 21 wirksam verbunden ist. Anhand des augenscheinlichen Kopplungszustands, der beispielsweise im meerestechnischen Betrieb von einem Kranführer direkt erkennbar ist, lässt sich dann in vorteilhafter Weise entscheiden, ob der Kopplungsgrad den Erfordernissen genügt. Beispielsweise ist es möglich, die Kopplung wieder zu lösen, wenn der Kopplungsgrad für das Herausziehen des ersten Elements 1 mit dem angekoppelten zweiten Element 2 zu gering ist. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Anzahl der ersten Koppelvorrichtungen 11 der Anzahl der zweiten Koppelvorrichtungen 21 entspricht.
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In 2 ist das System zum Koppeln des ersten Elements 1 an das zweite Element 2 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in zwei verschiedenen gekoppelten Zuständen dargestellt. Auf der linken Seite ist das erste Element 1 gegenüber dem zweiten Element 2 in der Idealposition ausgerichtet. Dadurch greifen alle Haken in die entsprechend dafür vorgesehenen und entsprechend kompatibel ausgestalteten Ösen ein. In der Idealposition nimmt der Kopplungsgrad sein Maximum ein. Auf der rechten Seite ist im Vergleich zum gekoppelten Zustand auf der linken Seite der Kopplungsgrad reduziert. Hier greifen zwei der Haken in die Ösenreihe ein und es wird eine wirksame Kopplung zwischen dem ersten Element 1 und dem zweiten Element 2 erreicht, obwohl sich das erste Element 1 gegenüber dem zweiten Element 2 nicht in der Idealposition befindet.
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In 3 ist ein System zum Koppeln eines ersten Elements 1 und eines zweiten Elements 2 gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die hier dargestellte Ausführungsform ergänzt die bereit bekannten dadurch, dass die zweite Koppelvorrichtung 21 statt des Hakens einen Doppelhaken 3 umfasst. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Doppelhaken 3 einen Öffnungswinkel umfasst, wobei der Öffnungswinkel vorzugsweise größer als 60° ist. Mit einem Doppelhaken 3 kann die zweite Koppelvorrichtung 11 beispielweise in zwei benachbarte Ösen eingreifen, wenn die erste Koppelvorrichtung 11 nicht exakt zur zweiten Koppelvorrichtung 21 ausgerichtet ist. Damit lässt sich die Wahrscheinlichkeit für ein Koppeln des ersten Element 1 an das zweite Element 2 in vorteilhafter Weise weiter erhöhen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Element
- 2
- zweites Element
- 3
- Doppelhaken
- 5
- Hubseil
- 10
- Wasserfahrzeug
- 11
- erste Koppelvorrichtung
- 21
- zweite Koppelvorrichtung
- 100
- System zum Ankoppeln
