Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Heben, Senken oder Halten einer Last gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for lifting, lowering or holding a load according to the preamble of claim 1.
Seegangs- oder Dünungskompensationseinrichtungen (Heave Compensation System) – im Folgenden auch HCS genannt – werden beispielsweise in der Offshore-/Marinetechnik eingesetzt, wenn eine Last von einem Schiff mittels eines Krans auf ein am Meeresboden abgestütztes Objekt, beispielsweise eine Plattform abgesetzt werden soll. Eine derartige Aufgabenstellung liegt bei der Montage von Bohrinseln oder Offshore-Windkraftanlagen vor oder wenn ein Bohrstrang von einer schwimmenden Plattform aus abgesenkt wird und diese durch den Seegang angehoben und abgesenkt wird. In der Forschung werden schwere Messgeräte oder Versorgungsstationen für Roboter oder dergleichen von einem Schiff über eine Winde in große Tiefen abgesenkt, wobei dann durch den Seegang verursacht das Halteseil erheblichen Zugbelastungen ausgesetzt ist.Sea or swell compensation devices (Heave Compensation System) - hereinafter also referred to as HCS - are used, for example, in offshore / marine technology, when a load from a ship by means of a crane on an object supported on the seabed, for example, a platform should be discontinued. Such a task is in the assembly of rigs or offshore wind turbines before or when a drill string is lowered from a floating platform and this is raised and lowered by the sea. In research, heavy measuring devices or supply stations for robots or the like are lowered from a ship via a winch to great depths, in which case the tether, caused by the sea state, is exposed to considerable tensile loads.
Zum Ausgleich derartiger durch Seegang oder Dünung verursachten Relativbewegungen der Last zur jeweils vorgegebenen Zielposition sind passive Kompensationssysteme und aktive Kompensationssysteme bekannt. Bei einem passiven System, wie es beispielsweise in der Beschreibungseinleitung der US 4,121,806 beschrieben ist, wird eine linear verstellbare Einheit, beispielsweise ein Hydrozylinder oder eine rotatorisch betriebene Einheit, beispielsweise ein Hydromotor in Abstützrichtung über eine hydropneumatische Speichereinheit beaufschlagt, dessen Druck so ausgelegt ist, dass die Last ohne Seegang in einer Mittelposition abgestützt ist – die hydropneumatische Speichereinheit wirkt somit als eine Art Gasfeder.To compensate for such caused by swell or swell relative movements of the load to the respective predetermined target position passive compensation systems and active compensation systems are known. In a passive system, as for example in the introduction to the description of US 4,121,806 is described, a linearly adjustable unit, for example, a hydraulic cylinder or a rotationally operated unit, for example, a hydraulic motor is acted upon in the support direction via a hydropneumatic storage unit whose pressure is designed so that the load is supported without sea state in a central position - the hydropneumatic storage unit acts thus as a kind of gas spring.
Derartige passive Kompensationssysteme sind konstruktiv auf den jeweiligen Anwendungszweck und die zugehörigen Lasten abgestimmt, so dass eine Anpassung an unterschiedliche Lasten nur mit größerem Aufwand möglich ist. Passive Kompensationssysteme sind häufig zwischen dem eigentlichen Kranhaken und der Last angeordnet und befinden sich somit beim Absenken unterhalb des Meeresspiegels.Such passive compensation systems are designed to match the particular application and the associated loads, so that an adaptation to different loads is possible only with great effort. Passive compensation systems are often located between the actual crane hook and the load and are thus below sea level when lowered.
Ein Problem bei derartigen passiven Systemen besteht darin, dass die Aufladung der hydropneumatischen Speichereinheit in Abhängigkeit von der Last und dem Seegang und auch von der Eintauchtiefe angepasst werden muss. In der US 7,934,561 B1 ist ein passives System mit einer Wassertiefenkompensation gezeigt, über die sich die Einflüsse der Wassertiefe beim Absenken der Last etwas kompensieren lassen.A problem with such passive systems is that the charging of the hydro-pneumatic storage unit must be adjusted depending on the load and the sea state and also on the immersion depth. In the US Pat. No. 7,934,561 B1 is shown a passive system with a water depth compensation, which can compensate for the effects of water depth when lowering the load something.
Bei Anwendungen, bei denen es auf eine sehr präzise Führung der Last beim Absenken ankommt, werden vorzugsweise aktive Kompensationssysteme verwendet, bei denen ein Linearantrieb, vornehmlich ein Hydrozylinder, oder ein rotatorischer Antrieb, vornehmlich ein Hydromotor, mit einem Positionsregelsystem ausgeführt ist, durch das die Last durch Ansteuerung des Antriebs stets auf der vorbestimmten Position gehalten werden kann. Eine derartige Einrichtung mit aktiver und passiver Kompensationseinrichtung ist in der US 4,121,806 beschrieben.For applications in which a very precise guidance of the load when lowering is important, active compensation systems are preferably used in which a linear drive, primarily a hydraulic cylinder, or a rotary drive, primarily a hydraulic motor, is designed with a position control system, through which Last by driving the drive can always be kept at the predetermined position. Such a device with active and passive compensation device is in the US 4,121,806 described.
Derartige aktive Kompensationssysteme werden üblicher Weise auf dem Schiff angeordnet, so dass sie auch das Gewicht des Kranseils, der Kranblöcke (Flaschenzug) und des Kranhakens bewegen müssen, so dass die Nutzlast durch das zusätzliche Gewicht dieser Komponenten reduziert ist.Such active compensation systems are usually placed on the ship so that they also have to move the weight of the crane cable, the crane blocks (pulley) and the crane hook, so that the payload is reduced by the additional weight of these components.
Bei größeren Lasten wird üblicherweise eine Kombination eines aktiven und passiven Kompensationssystems eingesetzt, wie es beispielsweise in der EP 1 869 282 B1 erläutert ist.For larger loads usually a combination of active and passive compensation system is used, as for example in the EP 1 869 282 B1 is explained.
Dabei wird zum einen die Last über ein passives hydropneumatisches Speichersystem kompensiert und zum anderen die Sollposition der Last über ein aktives Regelsystem konstant gehalten. Ein derartiges System hat den Vorteil, dass über das aktive System lediglich die Ausgleichsbewegung der Last bewirkt werden muss, während das eigentliche Abstützen über das passive System erfolgt. Derartige Kombinationssysteme sind insbesondere dann erforderlich, wenn eine Last mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit vom Meeresboden oder von einer auf diesem verankerten Plattform abgehoben oder auf diese abgesenkt werden soll. Ein ähnliches System ist auch in der eingangs genannten US 4,121,806 erläutert. Bei dieser Anordnung sind passiv wirkende, über eine hydropneumatische Speichereinheit vorgespannte Hydrozylinder und aktive Hydrozylinder mit einer Positionsregelung parallel zueinander in einer Kompensationseinheit angeordnet, an der der eigentliche Kranhaken befestigt ist, der wiederum über ein Kranseil mit der Last verbunden ist.On the one hand, the load is compensated via a passive hydro-pneumatic storage system and, on the other hand, the setpoint position of the load is kept constant via an active control system. Such a system has the advantage that only the compensating movement of the load must be effected via the active system, while the actual support is carried out via the passive system. Such combination systems are particularly required when lifting a load at a predetermined speed from the seabed or from an anchored on this platform or lowered to this. A similar system is also mentioned in the beginning US 4,121,806 explained. In this arrangement, passively acting, over a hydropneumatic storage unit biased hydraulic cylinder and active hydraulic cylinders are arranged with a position control parallel to each other in a compensation unit to which the actual crane hook is attached, which in turn is connected via a crane cable to the load.
Die US 4,021,019 zeigt ein System, bei dem ein aktiver Hydrozylinder in einen passiven Hydrozylinder integriert ist.The US 4,021,019 shows a system in which an active hydraulic cylinder is integrated into a passive hydraulic cylinder.
Derartige Systeme haben einen relativ komplexen Aufbau und werden seitens der Hersteller bei der Konzeption des Krans integriert. Eine Nachrüstung des aktiven Systems bei bestehenden Kränen, die lediglich mit einem passiven Kompensationssystem ausgeführt sind, ist nur mit äußerst großem Aufwand möglich, da ein Eingriff in die Kranstruktur des bestehenden Designs erforderlich ist und auch zusätzliche hydraulische Leistung bereitgestellt werden muss. Hinzu kommt, dass existierende Krandesigns aufgrund Restriktionen im Hinblick auf die maximale Seilgeschwindigkeit, das Gewicht und den Durchmesser der Seilscheiben/Blöcke und die Steifigkeit der Konstruktion unterliegen, so dass eine Nachrüstung mit einem aktiven System nahezu ausgeschlossen ist.Such systems have a relatively complex structure and are integrated by the manufacturer in the design of the crane. Retrofitting the active system to existing cranes using only a passive compensation system is only possible with great effort, as it requires intervention in the crane structure of the existing design and also provides additional hydraulic power. In addition, existing crane designs due to restrictions on the maximum rope speed, the weight and the diameter of the sheaves / blocks and the rigidity of the construction, so that retrofitting with an active system is almost impossible.
In den Druckschriften DE 10 2015 225 936 A1 und EP 2 896 589 A1 sind jeweils Systeme gezeigt, bei denen eine aktive Kompensationseinheit und eine mit einer passiven Kompensationseinrichtung versehene Hubeinrichtung getrennt an der Last angreifen. Aufgrund der getrennten Kraftflusslinien des aktiven und passiven Teils können bestehende Systeme mit einer aktiven Kompensationseinheit nachgerüstet werden.In the pamphlets DE 10 2015 225 936 A1 and EP 2 896 589 A1 In each case, systems are shown in which an active compensation unit and a lifting device provided with a passive compensation device act separately on the load. Due to the separate power flow lines of the active and passive part existing systems can be retrofitted with an active compensation unit.
Bei diesen Systemen ist die aktive Kompensationseinheit jeweils mit einer Windenanordnung ausgeführt, wobei ein Windenseil oder dergleichen an der Last angreift, um die Hubeinrichtung und die passive Kompensationseinrichtung beim Absenken zu unterstützen, indem das Fieren des Windenseils durch entsprechende Ansteuerung der aktiven Winde gesteuert wird. Nachteilig bei derartigen Lösungen ist, dass eine Unterstützung der Absenkbewegung, das heißt ein aktives Absenken durch „Drücken” nicht möglich ist.In these systems, the active compensation unit is each implemented with a winch arrangement, wherein a winch cable or the like acts on the load to assist the lifting device and the passive compensation device on lowering, by controlling the fibrillation of the winch cable by corresponding activation of the active winch. The disadvantage of such solutions is that support for the lowering movement, that is, an active lowering by "pressing" is not possible.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, bei der das Absenken der Last aktiv unterstützt ist.In contrast, the invention has for its object to provide a device in which the lowering of the load is actively supported.
Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit der Merkmalskombination des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by a device with the combination of features of claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß hat die Einrichtung zum Heben, Senken oder Halten einer Last eine Kompensationseinrichtung, die zum Ausgleich von insbesondere durch Seegang verursachten Relativbewegungen der Last mit Bezug zu einer Zielposition ausgeführt ist. Die Last ist mittels einer Hubeinrichtung in Richtung der Zielposition oder von dieserweg bewegbar. Der Hubeinrichtung ist zum einen eine passive Kompensationseinrichtung zugeordnet. Des Weiteren ist eine aktive Kompensationseinheit vorgesehen, die über eine Regeleinheit in Abhängigkeit von einer Relativbewegung der Last oder einer wirksamen Kraft ansteuerbar ist. Die passive Kompensationseinrichtung ist dabei so ausgelegt, dass sie das Gewicht der Last zumindest teilweise stützt. Die aktive Kompensationseinheit ist erfindungsgemäß als Linearaktor, beispielsweise als Aktivzylinder oder als Linearmotor ausgeführt, dessen Stellelement parallel zu der passiven Kompensationseinrichtung an der Last angreift. Dem Linearaktor ist ein aktiver Antrieb zum Betätigen des Stellelementes zugeordnet.According to the invention, the device for lifting, lowering or holding a load has a compensating device which is designed to compensate for the relative movements of the load, in particular caused by swell, with reference to a target position. The load is movable by means of a lifting device in the direction of the target position or from this way. The lifting device is assigned to a passive compensation device on the one hand. Furthermore, an active compensation unit is provided which can be controlled via a control unit as a function of a relative movement of the load or an effective force. The passive compensation device is designed so that it supports the weight of the load at least partially. According to the invention, the active compensation unit is designed as a linear actuator, for example as an active cylinder or as a linear motor, whose actuating element engages the load parallel to the passive compensation device. The linear actuator is associated with an active drive for actuating the control element.
Mit einer derartigen Lösung kann die Last aktiv, das heißt durch geeignete Betätigung des Linearaktors sowohl in Absenkrichtung als auch in Anheberichtung beaufschlagt werden, so dass die Absenkbewegung auch bei komplexem Wellengang oder komplexer Dünung gemäß den Vorgaben erfolgt.With such a solution, the load can be acted upon actively, that is to say by suitable actuation of the linear actuator both in the lowering direction and in the lifting direction, so that the lowering movement takes place even under complex swell or complex swell according to the specifications.
In dem Fall, in dem der Linearaktor ein Aktivzylinder ist, ist dieser vorzugsweise als Hydrozylinder ausgeführt.In the case where the linear actuator is an active cylinder, it is preferably designed as a hydraulic cylinder.
Bei einer Variante der Erfindung ist der Hydrozylinder ein Gleichgangzylinder, der in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf angeordnet ist.In a variant of the invention, the hydraulic cylinder is a synchronous cylinder, which is arranged in a closed hydraulic circuit.
Die passive Kompensationseinrichtung ist vorzugsweise mit einem Hydrozylinder ausgeführt. Dieser hat einen Kolben, der einen in Stützrichtung wirksamen Druckraum begrenzt. Dieser Druckraum steht in Wirkverbindung mit einer hydropneumatischen Speichereinheit und bildet somit eine Art Gasfeder aus.The passive compensation device is preferably designed with a hydraulic cylinder. This has a piston which limits a pressure chamber effective in the direction of support. This pressure chamber is in operative connection with a hydropneumatic storage unit and thus forms a kind of gas spring.
Der Aktivantrieb eines als Hydrozylinder ausgebildeten Linearaktors der aktiven Kompensationseinrichtung, auch Aktivzylinder genannt, kann eine Hydropumpe mit zwei Förderrichtungen sein, deren Anschlüsse in einem geschlossenen Kreislauf mit jeweils einem Druckraum des Aktivzylinders verbunden ist.The active drive of a hydraulic actuator designed as a linear actuator of the active compensation device, also called active cylinder, may be a hydraulic pump with two flow directions, the terminals are connected in a closed circuit, each with a pressure chamber of the active cylinder.
Der Antrieb der Hydropumpe kann wiederum über einen elektrischen Antriebsmotor oder einen Windenantrieb erfolgen. Die Förderrichtung wird dann einfach durch Umsteuern des Antriebsmotors beziehungsweise Windenantriebs gesteuert.The drive of the hydraulic pump can again take place via an electric drive motor or a winch drive. The conveying direction is then controlled simply by reversing the drive motor or winch drive.
Das Fördervolumen der Hydropumpe ist auf einfache Weise verstellbar, wenn der Antriebsmotor frequenzgesteuert ausgelegt ist.The delivery volume of the hydraulic pump is easily adjustable when the drive motor is designed frequency-controlled.
Bei einer besonders kompakten Lösung bilden die Hydropumpe und der Antriebsmotor mit dem Aktivzylinder eine bauliche Einheit, wobei eine Signal- und Stromversorgung über eine Aktivleitung erfolgt, deren Eintauchlänge über eine am Deck angeordnete Aktivwinde einstellbar ist, so dass praktisch die Aktivleitung mit der Positionsänderung der Last verlängert oder verkürzt wird.In a particularly compact solution, the hydraulic pump and the drive motor with the active cylinder form a structural unit, with a signal and power supply via an active line whose immersion length is adjustable via an active wind on the deck, so that practically the active line with the change in position of the load lengthened or shortened.
Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Hydropumpe über einen Windenantrieb angetrieben ist, ist dieser mit einer oder zwei Aktivwinden ausgeführt, denen ein Windenseil oder dergleichen zugeordnet ist, das mittels eines Umlenkrades umgelenkt ist. Das Windenseil erstreckt sich somit von einer Aktivwinde über das Umlenkrad zur anderen Winde oder anderen Aktivwinde, so dass durch entsprechende Ansteuerung der Aktivwinde oder Aktivwinden die Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung des Umlenkrades bestimmt ist, über das dann die Hydropumpe angetrieben wird.In one embodiment, in which the hydraulic pump is driven by a winch drive, this is carried out with one or two active winches, which is associated with a winch cable or the like, which is deflected by means of a deflecting wheel. The winch cable thus extends from an active winch via the deflection wheel to the other Winch or other active winds, so that the rotational speed and direction of rotation of the deflection wheel is determined by appropriate activation of the active winch or active winds, then the hydraulic pump is then driven.
Die Hydropumpe und das Umlenkrad können an einem Rollenblock gelagert sein, an dem auch die losen/beweglichen Rollen eines Flaschenzugs der Hubeinrichtung gelagert sind.The hydraulic pump and the deflection wheel can be mounted on a roller block on which the loose / movable rollers of a pulley of the lifting device are mounted.
Der vorrichtungstechnische Aufwand ist besonders gering, wenn eine Aktivwinde eine Komponente des Flaschenzugs ist, der als Teil der Hubeinrichtung zum Heben und Senken einer Last vorgesehen ist.The device technical effort is particularly low when an active winch is a component of the pulley, which is provided as part of the lifting device for raising and lowering a load.
Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, wenn die passive Kompensationseinrichtung vorgespannt ist, wobei die Vorspannung so ausgelegt ist, dass eine resultierende, in Stützrichtung wirkende Kraft etwa dem Gewicht der Last entspricht.According to the invention it is particularly preferred if the passive compensation device is biased, wherein the bias voltage is designed so that a resulting force acting in the support direction corresponds approximately to the weight of the load.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Bei den konkreten Ausführungsbeispielen ist die Einrichtung mit Kompensationseinrichtungen zum Ausgleich von durch Seegang verursachten Relativbewegungen der Last mit Bezug zu einer Zielposition ausgeführt.Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. In the concrete embodiments, the device is designed with compensation devices for compensating for sea-induced relative movements of the load with respect to a target position.
Es zeigenShow it
1 eine als Seegangskompensationseinrichtung ausgeführte Einrichtung mit einer passiven Kompensationseinrichtung und einer aktiven Kompensationseinheit, wobei letztere als Hydrozylinder ausgeführt ist und 1 an executed as a sea state compensation device means with a passive compensation device and an active compensation unit, the latter being designed as a hydraulic cylinder and
2 bis 4 Varianten des Ausführungsbeispiels gemäß 1. 2 to 4 Variants of the embodiment according to 1 ,
1 zeigt ein stark vereinfachtes Prinzipschaubild eines mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Seegangskompensation (HCS – Heave Compensation System) 1 ausgeführten Schiffes oder Schwimmkrans 2, über den eine Last L auf einem anderen Schiff oder dem Meeresboden 4 oder einer auf diesem verankerten Plattform abgesetzt werden soll. Die Einrichtung 1 (Bewegungskompensationseinrichtung, HCS) hat eine passive Kompensationseinrichtung 6 und eine aktive Kompensationseinheit 8, deren konkreter Aufbau im Folgenden erläutert ist. Auf dem angedeuteten Schwimmkran 2 ist ein Ladekran 10 montiert, der in an sich bekannter Weise eine Vielzahl von ortsfesten Rollen 14 (Scheiben) und beweglichen Rollen (Scheiben) 16 aufweist, die gemeinsam mit einem Tragseil 18 einen Flaschenzug 20 bilden. Die beweglichen Rollen 16 (lose Part) sind an einem Rollenblock 22 gelagert. Das mit einem Ende an Deck festgelegte Tragseil 18 kann mittels einer Winde 21 des Ladekrans 10 eingeholt oder gefiert/ausgelassen werden, um die Last L anzuheben oder abzusenken. Die wirksame Kraft der Winde 21 wird dann entsprechend über den Flaschenzug 20 übersetzt. 1 shows a highly simplified schematic diagram of a device according to the invention for sea state compensation (HCS - Heave Compensation System) 1 running ship or floating crane 2 over which a load L is on another ship or the seabed 4 or a platform anchored on it. The device 1 (Motion compensation device, HCS) has a passive compensation device 6 and an active compensation unit 8th whose concrete structure is explained below. On the indicated floating crane 2 is a loading crane 10 mounted, in a conventional manner, a plurality of stationary rollers 14 (Discs) and moving rollers (discs) 16 has, in common with a carrying rope 18 a pulley 20 form. The moving rollers 16 (loose part) are on a roll block 22 stored. The fixed with one end on deck support rope 18 can by means of a winch 21 of the loading crane 10 be brought in or flocked / skipped to raise or lower the load L. The effective force of the winds 21 is then corresponding to the pulley 20 translated.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist am Rollenblock 22 ein passiver Hydrozylinder 24 gehalten, der als Differentialzylinder mit nur einer Kolbenstange ausgeführt ist. Ein Kolben 26 unterteilt den Zylinder 24 in einen in Stützrichtung wirksamen Druckraum 28 und eine in Absenkrichtung wirksame Druckkammer 30. Der Druckraum 28 ist mit einer hydropneumatischen Speichereinheit 32 verbunden, die wie üblich als hydropneumatischer Kolbenspeicher mit einer oder mehreren nachgeschalteten Gasflaschen ausgebildet sein kann und durch die der Druckraum 28 mit einem Vorspanndruck beaufschlagt ist. Die aus dieser Vorspannung resultierende Kraft entspricht dabei beim dargestellten Ausführungsbeispiel etwa der zu bewegenden Last L. Diese wird somit zu etwa 100% kompensiert. Der Druckraum 28 und die Speichereinheit 32 bilden eine Art Gasfeder, deren Druck sich jedoch mit zunehmender Wassertiefe ändert. Zum Ausgleich dieser Änderung kann beispielsweise der Druckkammer 30 eine Einrichtung zur Kompensation der Wassertiefe zugeordnet sein. Die Druckkammer 30 kann auch mit einem Druckmittelausgleichsbehälter verbunden sein.According to the embodiment 1 is on the roll block 22 a passive hydraulic cylinder 24 held, which is designed as a differential cylinder with only a piston rod. A piston 26 divides the cylinder 24 in an effective in the direction of support pressure chamber 28 and an effective in Absenkrichtung pressure chamber 30 , The pressure room 28 is with a hydro-pneumatic storage unit 32 connected, which may be formed as usual as a hydropneumatic piston accumulator with one or more downstream gas cylinders and through which the pressure chamber 28 is subjected to a biasing pressure. The force resulting from this bias in the illustrated embodiment corresponds approximately to the load L to be moved. This is thus compensated for approximately 100%. The pressure room 28 and the storage unit 32 form a kind of gas spring, the pressure of which changes with increasing water depth. To compensate for this change, for example, the pressure chamber 30 be associated with a device for compensation of water depth. The pressure chamber 30 can also be connected to a pressure medium expansion tank.
Wie erläutert, ist der Hydrozylinder 24 als Differentialzylinder ausgeführt. Eine in 1 lastseitige Kolbenstange 34, die den Druckraum 28 durchquert, trägt die Last L, die beispielsweise über einen Kranhaken oder dergleichen an der Kolbenstange 34 befestigt ist. Der passive Hydrozylinder kann auch als Gleichgangzylinder mit zwei Kolbenstangen ausgebildet sein, so dass die durch den Druck des Wassers erzeugten Kräfte kompensiert sind.As explained, the hydraulic cylinder 24 designed as a differential cylinder. An in 1 Load-side piston rod 34 that the pressure room 28 traverses carrying the load L, for example, via a crane hook or the like on the piston rod 34 is attached. The passive hydraulic cylinder can also be designed as a synchronous cylinder with two piston rods, so that the forces generated by the pressure of the water are compensated.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel greift die aktive Kompensationseinheit 8 ebenfalls an der Last L an. Die Kompensationseinheit 8 hat einen Aktivzylinder 36, der über eine Brücke 38 mit dem Hydrozylinder 24 der passiven Kompensationseinrichtung 6 verbunden ist. Der Aktivzylinder 36 ist als Gleichgangzylinder ausgeführt, wobei ein Aktivkolben 40 zwei mit Druckmittel gefüllte Ringräume 42, 44 des Aktivzylinders 40 voneinander trennt. Eine lastseitige Kolbenstange 46 greift direkt oder über eine Verlängerung an der Last L an. Denkbar ist auch, dass die lastseitige Kolbenstange 46 des Aktivzylinders 36 wie die Kolbenstange 34 des passiven Hydrozylinders über den Kranhaken an der Last angreift, wie dies in 1 gezeigt ist. Die andere Kolbenstange 48 ist aus dem Zylindergehäuse herausgeführt, so dass die beiden Ringräume 42, 44 in der Mittelstellung des Aktivkolbens 40 gleiche Volumina aufweisen. Diese beiden Ringräume 42, 44 sind mit einer Hydropumpe 50, deren Anschlüsse über Druckleitungen 52, 54 mit jeweils einem Ringraum 42 bzw. 44 verbunden sind, in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf angeordnet. Je nach Förderrichtung der Hydropumpe 50 kann somit Druckmittel aus einem der Ringräume, beispielsweise dem Ringraum 42 heraus über die Hydropumpe 50 in den anderen, sich vergrößernden Ringraum 44 verschoben/gefördert werden. Die Hydropumpe 50 ist eine Konstantpumpe und bildet eine bauliche Einheit mit dem Aktivzylinder 36 und ist somit beim Absenken auf den Meeresboden 4 ebenfalls unterhalb des Wasserspiegels angeordnet. Der Antrieb der Hydropumpe 50 erfolgt direkt über eine Welle 56 oder über ein Getriebe durch ein Umlenkrad 58, das Teil eines Windenantriebs 60 ist. Dieser hat zwei Aktivwinden 62, 64, die jeweils einen elektrischen oder hydrostatischen Antrieb haben, der über eine Regeleinheit (siehe 3) ansteuerbar ist.At the in 1 illustrated embodiment, the active compensation unit engages 8th also at the load L on. The compensation unit 8th has an active cylinder 36 that over a bridge 38 with the hydraulic cylinder 24 the passive compensation device 6 connected is. The active cylinder 36 is designed as a synchronous cylinder, with an active piston 40 two pressure medium filled annular spaces 42 . 44 of the active cylinder 40 separates each other. A load-side piston rod 46 engages directly or via an extension to the load L. It is also conceivable that the load-side piston rod 46 of the active cylinder 36 like the piston rod 34 of the passive hydraulic cylinder over the crane hook on the load attacks, as in 1 is shown. The other piston rod 48 is led out of the cylinder housing, so that the two annular spaces 42 . 44 in the middle position of the active piston 40 have equal volumes. These two annuli 42 . 44 are with a hydraulic pump 50 whose connections are over pressure lines 52 . 54 each with an annulus 42 respectively. 44 are connected, arranged in a closed hydraulic circuit. Depending on the conveying direction of the hydraulic pump 50 can thus pressure fluid from one of the annular spaces, such as the annulus 42 out over the hydraulic pump 50 in the other, increasing annulus 44 be moved / promoted. The hydraulic pump 50 is a constant pump and forms a structural unit with the active cylinder 36 and is thus when lowering to the seabed 4 also arranged below the water level. The drive of the hydraulic pump 50 takes place directly over a shaft 56 or via a transmission through a diverter wheel 58 , the part of a winch drive 60 is. This one has two active winches 62 . 64 , each having an electric or hydrostatic drive, via a control unit (see 3 ) is controllable.
Über die Aktivwinden 62, 64 kann ein Windenseil 66 gefiert oder eingeholt (abgewickelt/aufgewickelt) werden, das teilweise auf die eine Aktivwinde aufgerollt ist, von dieser Aktivwinde zum Umlenkrad 58 führt, über das Umlenkrad 58 umgelenkt ist vom Umlenkrad 58 zur anderen Aktivwinde führt und teilweise auf die andere Aktivwinde aufgerollt ist. Somit hängt die Drehzahl des Umlenkrads 58 und damit die Drehzahl der Hydropumpe und die pro Zeiteinheit von der Hydropumpe geförderte Druckmittelmenge Fördermenge davon ab, wie sich die Drehzahlen der beiden Aktivwinden 62 und 64 zueinander verhalten, wobei der Einfachheit vorausgesetzt sei, das der Wickelradius für das Windenseil 66 auf der einen Aktivwinde genauso groß wie auf der anderen Aktivwinde ist.About the active winds 62 . 64 can a winch rope 66 be fetched or caught (unwound / wound), which is partially rolled up on the one active winch, from this active winch to the diverting wheel 58 leads, over the deflection wheel 58 is deflected by the diverting wheel 58 leads to the other active winds and is partially rolled up on the other active winds. Thus, the speed of the diverter wheel depends 58 and thus the speed of the hydraulic pump and the per unit time promoted by the hydraulic pump pressure medium flow rate from how the speeds of the two active winds 62 and 64 Behave to each other, the simplicity is assumed that the winding radius for the winch rope 66 on the one active winch is just as big as on the other active winds.
Zur Erklärung der Funktionsweise seien im Folgenden verschiedene Zustände der Hubeinrichtung betrachtet: Beim Absenken der Last L ohne Wellengang werden die beiden Aktivwinden mit gleicher Drehzahl angetrieben, so dass pro Zeiteinheit von beiden Aktivwinden 62, 64 dieselbe, auf die Senkgeschwindigkeit der Last abgestimmte Strecke Windenseil 66 abgerollt wird. Das Umlenkrad 58 dreht sich nicht. Beim Heben der Last L ohne Wellengang werden die beiden Aktivwinden mit gleicher Drehzahl in umgekehrter Richtung wie beim Absenken angetrieben, so dass pro Zeiteinheit von beiden Aktivwinden 62, 64 dieselbe, auf die Hubgeschwindigkeit der Last abgestimmte Strecke Windenseil 66 aufgerollt wird. Wiederum dreht sich das Umlenkrad 58 nicht. Soll die Last L weder abgesenkt noch gehoben werden, sondern in Bezug zur Erde auf einer festen Höhe gehalten werden, und ist ein Wellengang auszugleichen, so werden die beiden Aktivwinden 62, 64 derart angesteuert werden, dass je nachdem, ob der Schwimmkran gerade auf einen Wellenberg angehoben oder in ein Wellental abgesenkt wird, entweder die Aktivwinde 62 oder die Aktivwinde 64 Windenseil abgibt und die jeweils andere Aktivwinde Windenseil aufnimmt. Die abgerollte Seillänge und die aufgerollte Seillänge sind dabei gleich, da sich der Abstand zwischen dem Schwimmkran und dem Rollenblock nicht ändert. Soll während eines Heben- oder eines Senkenvorgangs der Wellengang ausgeglichen werden, so ist der durch die Heben- oder Senkbewegung der Last bedingten Drehbewegung einer Aktivwinde 62, 64 eine Drehbewegung zu überlagern, die zu einer Drehung des Umlenkrades 58 und damit zu einem Antrieb der Hydropumpe 50 führt. Beim Absenken einer Last und Anheben des Schwimmkrans durch einen Wellenberg muss die Hydropumpe 50 in den Ringraum 44 fördern. Dazu möge die Drehzahl der Aktivwinde 62 erhöht und die Drehzahl der Aktivwinde 64 verringert werden. Beim Absenken des Schwimmkrans muss die Hydropumpe 50 in den Ringraum 42 fördern und in umgekehrter Drehrichtung angetrieben werden. Es wird dazu die Drehzahl der Aktivwinde 64 erhöht und die Drehzahl der Aktivwinde 62 verringert. Beim Heben einer Last und Anheben des Schwimmkrans durch einen Wellenberg wird dann die Drehzahl der Aktivwinde 64 erhöht und die Drehzahl der Aktivwinde 62 verringert. Beim Absenken des Schwimmkrans wird die Drehzahl der Aktivwinde 62 erhöht und die Drehzahl der Aktivwinde 64 verringert. Die unterschiedlichen Drehzahlen der Aktivwinden führen dazu, dass ein Seilabschnitt von dem Trum zwischen der schneller drehenden Aktivwinde und dem Umlenkrad 58 über das Umlenkrad 58 zu dem Trum zwischen dem Umlenkrad 58 und der langsamer drehenden Aktivwinde gelangt und sich das Umlenkrad dreht. Insbesondere wenn die Hydropumpe 50 schnell gedreht werden muss, um die notwendige Fördermenge zu liefern, oder insbesondere bei einer kleinen Geschwindigkeit der Last wird sich die Drehrichtung der verlangsamten Aktivwinde sogar umkehren, wie dies in dem oben geschilderten Fall, in dem die Last weder gehoben noch abgesenkt werden soll, besonders deutlich wird. Von der einen Aktivwinde wird dann Seil abgerollt und von der anderen Aktivwinde Seil abgerollt, wobei aber die Länge des abgerollten Seilabschnitts eine andere als die Länge des aufgerollten Seilabschnitts ist.To explain the mode of operation, different states of the lifting device are considered below: When lowering the load L without swell, the two active winches are driven at the same speed, so that per unit time of both active winches 62 . 64 the same distance adapted to the lowering speed of the load winch rope 66 is rolled off. The diverter wheel 58 does not turn. When lifting the load L without swell the two active winches are driven at the same speed in the reverse direction as when lowering, so that per unit time of both active winds 62 . 64 the same length of rope adapted to the lifting speed of the load 66 being rolled up. Again, the deflection wheel rotates 58 Not. If the load L is neither lowered nor lifted but kept at a fixed height with respect to the earth, and if a swell is to be compensated, the two active winches become active 62 . 64 be controlled so that, depending on whether the floating crane is just raised to a wave crest or lowered into a trough, either the active winds 62 or the active winds 64 Windseil releases and the other active winch Windseil receives. The unrolled rope length and the rolled rope length are the same, because the distance between the floating crane and the roller block does not change. If the swell should be compensated during a lifting or lowering operation, then the rotational movement of an active wind caused by the lifting or lowering movement of the load is 62 . 64 to superimpose a rotational movement leading to a rotation of the deflecting wheel 58 and thus to a drive of the hydraulic pump 50 leads. When lowering a load and lifting the floating crane through a wave crest, the hydraulic pump 50 in the annulus 44 promote. May this be the speed of the active wind 62 increases and the speed of the active winch 64 be reduced. When lowering the swimming crane, the hydraulic pump must 50 in the annulus 42 promote and be driven in the reverse direction. It is the speed of the active wind 64 increases and the speed of the active winch 62 reduced. When lifting a load and lifting the floating crane through a wave crest then the speed of the active winch 64 increases and the speed of the active winch 62 reduced. When lowering the floating crane, the speed of the active winch 62 increases and the speed of the active winch 64 reduced. The different speeds of the active winches cause a rope section of the strand between the faster rotating active winds and the deflection wheel 58 over the diverter wheel 58 to the strand between the diverter wheel 58 and the slower rotating active winch passes and turns the idler. Especially if the hydraulic pump 50 must be rotated quickly to deliver the necessary flow rate, or especially at a low speed of the load, the direction of rotation of the decelerated active winds will even reverse, as in the above case, in which the load is neither lifted nor lowered, especially becomes clear. From the one active winch then rope is unrolled and unrolled from the other active winch rope, but the length of the unrolled rope section is different than the length of the rolled up rope section.
Das Windenseil 66 muss unter einer gewissen Spannung stehen, um das Umlenkrad 58 und die Hydropumpe 50 drehen zu können. Allerdings muss die Hydropumpe nicht gegenübermäßig hohe Drücke fördern, da das Gewicht der Last L durch die passive Kompensationseinrichtung zu annähernd 100 Prozent getragen werden soll. Der Aktivzylinder 36 hat deshalb nur eine Kraft aufzubringen, die die durch die Bewegung des Kolbens 26 und durch die Volumenänderung des Druckraums 28 bedingte Änderung des Druckes in dem Druckraum 28 ausgleicht. Die Drücke in den Ringräumen 42 und 44 sind also niedrig und das für den Antrieb der Hydropumpe 50 aufzubringende Antriebsmoment ist gering.The winch rope 66 must be under some tension to the diverter 58 and the hydraulic pump 50 to be able to turn. However, the hydraulic pump does not have to promote excessively high pressures, since the weight of the load L is to be carried by the passive compensation device to approximately 100 percent. The active cylinder 36 Therefore, only has to apply a force, which by the movement of the piston 26 and by the volume change of the pressure space 28 conditional change of the pressure in the pressure chamber 28 balances. The pressures in the annuli 42 and 44 are so low and that for the drive of the hydraulic pump 50 applied torque is low.
Entsprechend der Umfangsgeschwindigkeit und der Drehrichtung des Umlenkrades 58 wird die Hydropumpe 50 angesteuert und entsprechend der Aktivzylinder 36 betätigt, wobei die Kolbenstange 46 entweder ein- oder ausfährt.According to the peripheral speed and the direction of rotation of the deflection wheel 58 will the hydraulic pump 50 activated and according to the active cylinder 36 operated, the piston rod 46 either on or off.
Das Windenseil 66 kann im Bereich der Umlenkung auf einer Länge auch als Kette oder dergleichen ausgeführt sein. Das Umlenkrad kann als Zahnrad ausgebildet sein, mit dem die Kette zusammenwirkt.The winch rope 66 can also be designed as a chain or the like in the region of the deflection on a length. The deflection wheel can be designed as a gear, with which the chain interacts.
Anhand der 2 bis 4 werden weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Seegangskompensationseinrichtung erläutert. Dabei entspricht der Grundaufbau der passiven Kompensationseinrichtung 6 jeweils demjenigen des Ausführungsbeispiels in 1, so dass im Hinblick auf den Aufbau der Kompensationseinrichtung 6 der Einfachheit halber auf die entsprechenden Ausführungen in 1 verwiesen wird und lediglich auf die wesentlichen Unterschiede zu der beschriebenen aktiven Kompensationseinheit 8 eingegangen wird.Based on 2 to 4 Further embodiments of the sea state compensation device according to the invention will be explained. The basic structure of the passive compensation device corresponds 6 in each case that of the embodiment in 1 , so that with regard to the construction of the compensation device 6 for the sake of simplicity, refer to the corresponding explanations in 1 and only to the essential differences to the described active compensation unit 8th will be received.
Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Hydropumpe 50 und das Umlenkrad 58 mit der Antriebswelle 56 oder einem Getriebe aktivzylinderseitig angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind das Umlenkrad 58, die Welle 56 oder anstatt der Welle ein Getriebe und die Hydropumpe 50, die gemeinsam das Pumpenaggregat ausbilden, auf oder an dem Rollenblock 22 gelagert, wobei die Lagerung beispielsweise über Stützkonsolen oder dergleichen erfolgt. Das heißt, dass das Umlenkrad 58 entsprechend den beweglichen/losen Rollen 16 am Rollenblock 22 gelagert ist. Die Achsen der Rollen und des Umlenkrades können parallel zu einander angeordnet sein. Aufgrund des größeren Abstandes der Hydropumpe 50 zum Aktivzylinder 36, genauer gesagt zu dessen Ringräumen 42, 44, sind die Druckleitungen 52, 54 länger als beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 ausgebildet. Prinzipiell können diese Druckleitungen auch als Kanäle durch den Rollenblock 52 und die Brücke 38 hindurch ausgeführt sein. Im Übrigen entspricht das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel demjenigen in 1, so dass weitere Ausführungen entbehrlich sind.In the above-described embodiment, the hydraulic pump 50 and the diverter wheel 58 with the drive shaft 56 or a transmission active cylinder side arranged. According to the embodiment 2 are the diverter wheel 58 , the wave 56 or instead of the shaft, a gearbox and the hydraulic pump 50 , which together form the pump unit, on or on the roller block 22 stored, the storage takes place for example via support brackets or the like. That means that the diverter wheel 58 according to the mobile / loose rollers 16 on the roll block 22 is stored. The axes of the rollers and the deflection wheel can be arranged parallel to each other. Due to the larger distance of the hydraulic pump 50 to the active cylinder 36 more precisely to its annular spaces 42 . 44 , are the pressure lines 52 . 54 longer than in the embodiment according to 1 educated. In principle, these pressure lines can also be used as channels through the roller block 52 and the bridge 38 be executed through. Otherwise, this corresponds to 2 illustrated embodiment that in 1 , so that further explanations are dispensable.
3 zeigt eine Variante, bei der zum Antrieb der Hydropumpe 50 kein Windenantrieb 60 sondern ein elektrischer Antrieb verwendet wird. Dementsprechend wird die Hydropumpe 50 über die Welle 56 oder ein Getriebe von einem elektrischen Antriebsmotor 68 angetrieben. Dieser bildet eine bauliche Einheit mit der Hydropumpe 50 und dem wiederum als Gleichgangzylinder ausgeführten Aktivzylinder 36, dessen Ringräume 42, 44 mit der Hydropumpe 50 in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf angeordnet sind. 3 shows a variant in which to drive the hydraulic pump 50 no winch drive 60 but an electric drive is used. Accordingly, the hydraulic pump becomes 50 over the wave 56 or a transmission from an electric drive motor 68 driven. This forms a structural unit with the hydraulic pump 50 and the again as a synchronous cylinder running active cylinder 36 whose annular spaces 42 . 44 with the hydraulic pump 50 are arranged in a closed hydraulic circuit.
Die bauliche Einheit kann beispielsweise als Pumpenblock an das Gehäuse des Aktivzylinders 36 angesetzt werden. Die Ansteuerung und Stromversorgung des Antriebsmotors 68 erfolgt über eine lose elektrische Leitung 70, die entsprechend der Bewegung des Rollenblocks 22 von einer Trommel 71 abgerollt oder auf die Trommel 71 aufgerollt wird. Die Tauchlänge der Leitung 70 ändert sich also mit der Bewegung der des Rollenblocks. Die Ansteuerung des Elektromotors 68 erfolgt über die bereits genannte elektrische Regeleinheit 72.The structural unit can, for example, as a pump block to the housing of the active cylinder 36 be set. The control and power supply of the drive motor 68 via a loose electrical line 70 , which correspond to the movement of the roller block 22 from a drum 71 unrolled or on the drum 71 being rolled up. The immersion length of the pipe 70 So it changes with the movement of the roll block. The control of the electric motor 68 via the already mentioned electrical control unit 72 ,
Der Antriebsmotor 68 kann dabei frequenzgeregelt oder in sonstiger Weise geregelt sein, so dass die Hydropumpe 50 im Prinzip als Verstellpumpe ausgeführt ist.The drive motor 68 can be frequency-controlled or regulated in any other way, so that the hydraulic pump 50 in principle designed as a variable displacement pump.
Die elektrische Leitung 70 dient lediglich der Signalübertragung und der Stromversorgung des Elektromotors 68.The electrical line 70 serves only the signal transmission and the power supply of the electric motor 68 ,
Selbstverständlich kann die Positionierung der Hydropumpe 50 mit dem Antriebsmotor 68 auch entsprechend 2 erfolgen. Der Antriebsmotor 68 und die Hydropumpe 50 können sich also auch auf oder an dem Rollenblock 22 befinden.Of course, the positioning of the hydraulic pump 50 with the drive motor 68 also accordingly 2 respectively. The drive motor 68 and the hydraulic pump 50 So can also on or on the roll block 22 are located.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind die Hydropumpe 50 und das Umlenkrad 58 sowie die Welle 56 wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 auf oder am Rollenblock 22 gelagert. Das Umlenkrad 58 bildet dabei jedoch eine der losen/beweglichen Rollen 16 aus und ist somit einen Teil des Flaschenzugs 20, der beispielhaft einerseits durch zwei feste Rollen 14, 14' und andererseits durch zwei lose Rollen 16, 16' sowie das ebenfalls als „bewegliche Rolle” wirkende Umlenkrad 58 gebildet ist, die von dem gemeinsamen Tragseil 18 umschlungen sind. Das Fieren und Einholen des Tragseils 18 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel über zwei synchron arbeitende Winden 62, 64, wobei die erst genannte Wind 62 auch die Funktion der Winde 21 aus 1 hat. Das Bezugszeichen 21 wird daher in 4 zusätzlich in Klammern hinzugefügt. Das in 1 „feste Ende” des Windenseils 18 steht dementsprechend in Wirkverbindung mit der Aktivwinde 64.In the embodiment according to 4 are the hydraulic pump 50 and the diverter wheel 58 as well as the wave 56 as in the embodiment according to 2 on or on the roller block 22 stored. The diverter wheel 58 however forms one of the loose / movable rollers 16 and is thus part of the pulley 20 on the one hand by two fixed roles 14 . 14 ' and on the other hand by two loose rollers 16 . 16 ' as well as also acting as a "movable role" diverter 58 is formed by the common suspension rope 18 are entwined. The fishing and retrieving the suspension rope 18 takes place in this embodiment, two synchronously operating winches 62 . 64 , where the first mentioned wind 62 also the function of the winds 21 out 1 Has. The reference number 21 is therefore in 4 additionally added in brackets. This in 1 "Fixed end" of the winch rope 18 is accordingly in operative connection with the active winds 64 ,
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 ist es jedoch nicht unbedingt notwendig, dass die Winde 62 auch als Aktivwinde ausgebildet ist. Es genügt auch, dass diese Winde nur die Funktion der Winde 21 gemäß den 1 und 2 hat.According to the embodiment 4 However, it is not absolutely necessary that the winds 62 also designed as an active winch. It is also sufficient that these winds only the function of the winds 21 according to the 1 and 2 Has.
Die Seillänge, die auf die Aktivwinde 64 aufgewickelt ist, ist wesentlich geringer als die Seillänge, die auf die Winde 21, 62 aufgewickelt ist. Die Trägheitsmasse der Aktivwinde 64 ist deshalb gering, so dass auch die für den Antrieb der Aktivwinde 64 zu installierende Leistung gering ist.The rope length on the active winch 64 is wound up, is much smaller than the rope length, on the winds 21 . 62 is wound up. The inertial mass of the active winds 64 is therefore low, so that also for the drive of the active winch 64 power to install is low.
Zur Erklärung der Funktionsweise der Hubeinrichtung gemäß 4 seien im Folgenden wieder verschiedene Zustände der Hubeinrichtung betrachtet:
Beim Absenken der Last L ohne Wellengang wird von der Winde 62 und von der Winde 64 Seil abgerollt, wobei die Länge der von der Winde 64 abgerollten Seilstrecke gleich dem Weg der Last und die Länge der von der Winde 62 abgerollten Seilstrecke unter Berücksichtigung der Weguntersetzung des Flaschenzugs ebenfalls gleich dem Weg der Last ist. Das Umlenkrad 58 dreht sich deshalb nicht, Beim Heben der Last L ohne Wellengang wird auf die Winde 62 und auf die Winde 64 Seil aufgerollt, wobei die Länge der auf die Winde 64 aufgerollten Seilstrecke gleich dem Weg der Last und die Länge der auf die Winde 62 aufgerollten Seilstrecke unter Berücksichtigung der Weguntersetzung des Flaschenzugs ebenfalls gleich dem Weg der Last ist. Das Umlenkrad 58 dreht sich deshalb wiederum nicht. Für den Fall, dass die Last L weder abgesenkt noch gehoben werden, sondern in Bezug zur Erde auf einer festen Höhe gehalten werden soll, und ein Wellengang auszugleichen ist, sei davon ausgegangen, dass die Winde 21 keine Aktivwinde ist. Diese bleibt also in Ruhe. Es wird nur die Aktivwinde 64 angesteuert. Und zwar wird die Aktivwinde 64 derart angesteuert, dass das Seil 18 von ihr abgerollt wird, wenn der Schwimmkran gerade auf einen Wellenberg angehoben wird. Das Umlenkrad 58 dreht sich also und treibt die Hydropumpe 50 in eine solche Richtung an, dass die Hydropumpe Druckmittel dem Ringraum 42 entnimmt und in den Ringraum 44 fördert. Aufgrund des Abrollens des Seils 18 von der Aktivrolle 64 vergrößert sich auch der Abstand des Rollenblocks 22 und damit der Last L vom Schwimmkran 2. Die Last bewegt sich aufgrund der Bewegung des Rollenblocks 22 also in dieselbe Richtung, in die auch die aktive Kompensationseinrichtung die Last bewegt, so dass die Bewegung des Rollenblocks 22 die Kompensation der Bewegung des Schiffskrans unterstützt. Taucht der Schwimmkran in ein Wellental ein, so wird die Aktivwinde 64 derart angesteuert, dass das Seil 18 aufgerollt wird. Das Umlenkrad 58 dreht sich in die entgegengesetzte Richtung wie vorher und treibt die Hydropumpe 50 in eine solche Richtung an, dass die Hydropumpe Druckmittel dem Ringraum 44 entnimmt und in den Ringraum 42 fördert. Aufgrund des Aufrollens des Seils 18 von der Aktivrolle 64 verkleinert sich auch der Abstand des Rollenblocks 22 und damit der Last L vom Schwimmkran 2. Die Last bewegt sich aufgrund der Bewegung des Rollenblocks 22 also wiederum in dieselbe Richtung, in die auch die aktive Kompensationseinrichtung die Last bewegt, so dass die Bewegung des Rollenblocks 22 die Kompensation der Bewegung des Schiffskrans unterstützt. Soll während eines Heben- oder eines Senkvorganges der Wellengang ausgeglichen werden, so ist der durch die Heben- oder Senkbewegung der Last bedingten Drehbewegung der Aktivwinde 64 eine Drehbewegung zu überlagern, die zu einer Drehung des Umlenkrades 58 in die richtige Richtung führt.To explain the operation of the lifting device according to 4 be again below various states of the lifting device considered:
When lowering the load L without swell is from the winds 62 and from the winds 64 Rope unrolled, taking the length of the winch 64 unrolled rope route equal to the path of the load and the length of the winch 62 unwound cable route taking into account the Weguntersetzung the pulley is also equal to the path of the load. The diverter wheel 58 therefore does not turn, When lifting the load L without swell gets on the winch 62 and on the winds 64 Rope rolled up, taking the length of the winch 64 rolled rope route equal to the path of the load and the length of the winch 62 Rolled up cable route, taking into account the Weguntersetzung the pulley is also equal to the path of the load. The diverter wheel 58 therefore does not turn again. In the event that the load L is neither lowered nor lifted, but is to be kept in relation to the earth at a fixed height, and a swell is to be compensated, it is assumed that the winds 21 there is no active wind. So it stays calm. It will only be the active winds 64 driven. And that is the active wind 64 so driven, that the rope 18 is unrolled by her, when the floating crane is just raised on a wave crest. The diverter wheel 58 So turn and drive the hydraulic pump 50 in such a direction that the hydraulic pump pressure fluid to the annulus 42 takes and into the annulus 44 promotes. Due to the unwinding of the rope 18 from the active role 64 also increases the distance of the roller block 22 and thus the load L from the floating crane 2 , The load moves due to the movement of the roller block 22 that is, in the same direction in which the active compensation device moves the load, so that the movement of the roller block 22 supports the compensation of the movement of the ship's crane. If the floating crane dives into a trough, then the active winds 64 so driven, that the rope 18 being rolled up. The diverter wheel 58 turns in the opposite direction as before and drives the hydraulic pump 50 in such a direction that the hydraulic pump pressure fluid to the annulus 44 takes and into the annulus 42 promotes. Due to the reeling of the rope 18 from the active role 64 The distance of the roller block also decreases 22 and thus the load L from the floating crane 2 , The load moves due to the movement of the roller block 22 So again in the same direction in which the active compensation device moves the load, so that the movement of the roller block 22 supports the compensation of the movement of the ship's crane. If the swell should be compensated during a lifting or a lowering operation, then the rotational movement of the active wind caused by the lifting or lowering movement of the load 64 to superimpose a rotational movement leading to a rotation of the deflecting wheel 58 leading in the right direction.
Beim Absenken einer Last und Anheben des Schwimmkrans durch einen Wellenberg wird die Drehzahl der Aktivwinde 64 erniedrigt, so dass ein Mangel an Seil in dem Trum zwischen dem Umlenkrad 58 und der Aktivwinde 64 auftritt und dieser Mangel durch den Lauf des Seils über das Umlenkrad 58 ausgeglichen wird. Dadurch wird der Hydropumpe 50 in eine solche Richtung angetrieben, dass die Hydropumpe 50 Druckmittel dem Ringraum 42 entnimmt und in den Ringraum 44 fördert. Beim Senken einer Last und Absenken des Schwimmkrans wird die Drehzahl der Aktivwinde 64 erhöht, so dass ein Überschuss an Seillänge von ihr abgerollt wird. Das Umlenkrad 58 dreht sich also und treibt die Hydropumpe in eine solche Richtung an, dass die Hydropumpe 50 Druckmittel dem Ringraum 44 entnimmt und in den Ringraum 42 fördert.When lowering a load and raising the floating crane by a wave crest, the speed of the active wind 64 degraded, leaving a lack of rope in the strand between the diverting wheel 58 and the active wind 64 occurs and this lack by the course of the rope over the deflection wheel 58 is compensated. This will make the hydraulic pump 50 driven in such a direction that the hydraulic pump 50 Pressure medium the annulus 42 takes and into the annulus 44 promotes. When lowering a load and lowering the floating crane, the speed of the active winch 64 increased, so that an excess of rope length is unrolled from her. The diverter wheel 58 so turn and drive the hydraulic pump in such a direction that the hydraulic pump 50 Pressure medium the annulus 44 takes and into the annulus 42 promotes.
Beim Heben einer Last und Anheben des Schwimmkrans durch einen Wellenberg wird die Drehzahl der Aktivwinde 64 erhöht, so dass sie mehr Seilstrecke aufrollt als der Nebengeschwindigkeit der Last entspricht. Dadurch werden das Umlenkrad 58 und damit die Hydropumpe 50 in eine solche Richtung angetrieben, dass die Hydropumpe 50 Druckmittel dem Ringraum 42 entnimmt und in den Ringraum 44 fördert. Beim Heben einer Last und Absenken des Schwimmkrans wird die Drehzahl der Aktivwinde 64 erniedrigt, so dass sie zu wenig Seillänge aufrollt. Das Umlenkrad 58 dreht sich also in die entgegengesetzte Richtung und treibt die Hydropumpe in eine solche Richtung an, dass die Hydropumpe 50 Druckmittel dem Ringraum 44 entnimmt und in den Ringraum 42 fördert.When lifting a load and lifting the floating crane through a wave crest becomes the speed of the active winch 64 increased so that it rolls up more rope route than the secondary speed corresponds to the load. This will cause the diverter wheel 58 and with it the hydraulic pump 50 driven in such a direction that the hydraulic pump 50 Pressure medium the annulus 42 takes and into the annulus 44 promotes. When lifting a load and lowering the floating crane, the speed of the active winch 64 lowered so that it rolls up too little rope length. The diverter wheel 58 so it turns in the opposite direction and drives the hydraulic pump in such a direction that the hydraulic pump 50 Pressure medium the annulus 44 takes and into the annulus 42 promotes.
Die Drehzahl der Aktivwinde 64 wird unter Umständen soweit erniedrigt, dass sie ihre Drehrichtung umkehrt.The speed of the active winch 64 may be lowered to the point where it reverses its direction of rotation.
Wird auch die Winde 21 als Aktivwinde 62 genutzt, so kann durch eine Ansteuerung der Winde 21, 62 vermieden werden, dass sich die aktive Kompensation auf die Bewegung des Rollenblocks 22 auswirkt. Im Übrigen entspricht die Funktion unter Berücksichtigung der Übersetzung von der Umlenkrolle 58 zur Winde 21 der Funktion der Ausführungsbeispiele nach den 1 und 2.Will the winds too 21 as an active wind 62 used, so can by a control of the winch 21 . 62 Avoid the active compensation on the movement of the roller block 22 effect. Incidentally, the function corresponds to the translation of the guide pulley 58 to the winds 21 the function of the embodiments according to the 1 and 2 ,
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1, 2 und 4 sind die Antriebe der Hydropumpe mit Winden (Winde 21, Aktivwinden 62, 64) ausgeführt. Prinzipiell können anstelle derartiger Winden auch andere Aktoren, beispielsweise Linearantriebe oder dergleichen verwendet werden.In the embodiments according to the 1 . 2 and 4 are the drives of the hydraulic pump with winches (winch 21 , Active winches 62 . 64 ). In principle, other actuators, for example linear drives or the like, can be used instead of such winches.
Wie beschrieben, kann das Windenseil 66 im Bereich der Umlenkung um das Umlenkrad 58 als Kette oder sonstiges verschleißfestes Zugmittel ausgeführt sein und zum Beispiel aus hochfestem Kunststoff, beispielsweise. Dyneema® bestehen. Die aktive Kompensationseinheit kann mit geringem Aufwand nachgerüstet werden, da die aktiven und passiven Systeme im Wesentlichen unabhängig voneinander betreibbar sind. Wie erläutert, ist die Anwendung der Einrichtung nicht auf die Kompensation von durch Seegang verursachten Bewegungen begrenzt sondern allgemein dort anwendbar, wo aufgrund äußerer Umstände verursachte Relativbewegungen einer Last kompensiert werden sollen. Die aktive Kompensationseinheit kann auch als mobile Lösung ausgeführt sein.As described, the winch rope 66 in the area of the deflection around the deflection wheel 58 when Chain or other wear-resistant traction means be executed and, for example, made of high-strength plastic, for example. Dyneema ® exist. The active compensation unit can be retrofitted with little effort, since the active and passive systems are essentially independently operable. As explained, the application of the device is not limited to the compensation of movements caused by swellings but is generally applicable where relative movements of a load due to external circumstances are to be compensated. The active compensation unit can also be designed as a mobile solution.
Offenbart ist eine Seegangskompensationseinrichtung, bei der eine Last über einen passive Kompensationseinrichtung abgestützt ist und eine aktive Kompensationseinheit als Linearaktor ausgeführt ist.Disclosed is a sea state compensation device, in which a load is supported via a passive compensation device and an active compensation unit is designed as a linear actuator.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
11
-
EinrichtungFacility
-
22
-
Schwimmkranfloating crane
-
44
-
MeeresbodenSeabed
-
66
-
passive Kompensationseinrichtungpassive compensation device
-
88th
-
aktive Kompensationseinheitactive compensation unit
-
1010
-
Ladekranladekran
-
1414
-
feste Rollesolid role
-
1616
-
lose Rolleloose roll
-
1818
-
Tragseilsupporting cable
-
2020
-
Flaschenzugpulley
-
2121
-
Windewinch
-
2222
-
Rollenblockpulley block
-
2424
-
Zylindercylinder
-
2626
-
Kolbenpiston
-
2828
-
Druckraumpressure chamber
-
3030
-
Druckkammerpressure chamber
-
3232
-
Speichereinheitstorage unit
-
3434
-
Kolbenstangepiston rod
-
3636
-
Aktivzylinderactive cylinder
-
3838
-
Brückebridge
-
4040
-
Aktivkolbenactive piston
-
4242
-
Ringraumannulus
-
4444
-
Ringraumannulus
-
4646
-
Kolbenstangepiston rod
-
4848
-
Kolbenstangepiston rod
-
5050
-
Hydropumpehydraulic pump
-
5252
-
Druckleitungpressure line
-
5454
-
Druckleitungpressure line
-
5656
-
Wellewave
-
5858
-
Umlenkradguide wheel
-
6060
-
Windenantriebwind power
-
6262
-
Aktivwindeactive winds
-
6464
-
Aktivwindeactive winds
-
6666
-
Windenseilwinch rope
-
6868
-
elektrischer Antriebsmotorelectric drive motor
-
7070
-
elektrische Leitungelectrical line
-
7171
-
Trommeldrum
-
7272
-
Regeleinheitcontrol unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 4121806 [0003, 0006, 0009] US 4,121,806 [0003, 0006, 0009]
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US 7934561 B1 [0005] US 7934561 B1 [0005]
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EP 1869282 B1 [0008] EP 1869282 B1 [0008]
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US 4021019 [0010] US 4021019 [0010]
-
DE 102015225936 A1 [0012] DE 102015225936 A1 [0012]
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EP 2896589 A1 [0012] EP 2896589 A1 [0012]
