DE102020113699A1

DE102020113699A1 - Lifting device and a watercraft equipped with such a lifting device, as well as a specific working method

Info

Publication number: DE102020113699A1
Application number: DE102020113699.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Löbermann
Original assignee: Tennet Tso GmbH
Current assignee: Tennet Tso GmbH
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2021-11-25
Also published as: EP3912949B1; EP3912949C0; EP3912949A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine zur Verwendung auf einem Wasserfahrzeug (2) bestimmte Hebeeinrichtung (1) mit einem Hubmittel (4), das mit dem Wasserfahrzeug (2) durch einen schwenkbeweglichen Träger (5) verbunden ist. Nach dem Prinzip des inversen Pendels werden Bewegungen des Wasserfahrzeugs (2) ausgeglichen, indem der Träger (5) sowohl in Fahrzeuglängsrichtung als auch in einer Querrichtung beweglich ist. Dadurch gelingt es aufgrund sensorisch mittels einer Steuereinheit erfasster Messwerte, den Träger (5) stets vertikal unterhalb der Lastaufnahme (3) bzw. der Traglast zu halten. Dementsprechend lässt sich eine Lastaufnahme (3) der Hebeeinrichtung (1) mit einem als Drehverschluss ausgeführten Fixiermittel (10) an einem oberhalb der Lastaufnahme (3) liegenden Haltemittel (11) einer stationären Arbeitsplattform (12) mit hoher Genauigkeit positionieren und durch eine Drehbewegung fixieren. Dabei kann der Träger (5) nicht nur zur Stabilisierung, sondern auch zur Positionierung der Lastaufnahme (3) verfahren werden.The invention relates to a lifting device (1) intended for use on a watercraft (2) with a lifting means (4) which is connected to the watercraft (2) by a pivotable carrier (5). According to the principle of the inverse pendulum, movements of the watercraft (2) are compensated by the fact that the carrier (5) is movable both in the longitudinal direction of the vehicle and in a transverse direction. As a result, on the basis of measured values recorded by sensors by means of a control unit, it is possible to keep the carrier (5) always vertically below the load receptacle (3) or the load. Accordingly, a load pick-up (3) of the lifting device (1) can be positioned with high accuracy with a fixing means (10) designed as a twist lock on a holding means (11) of a stationary work platform (12) located above the load pick-up (3) and fixed by a rotary movement . The carrier (5) can be moved not only for stabilization, but also for positioning the load pick-up (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine zur Verwendung auf einem Wasserfahrzeug bestimmte Hebeeinrichtung mit einem Hubmittel zum Heben einer Lastaufnahme für die Traglast aus einer abgesenkten Ruheposition in eine erhöhte Arbeitsposition und mit einem als Basis dienenden Träger zur schwenkbeweglichen Verbindung des Hubmittels mit dem Wasserfahrzeug. Weiterhin betrifft die Erfindung ein mit einer solchen Hebeeinrichtung ausgestattetes Wasserfahrzeug sowie ein für die Hebeeinrichtung bestimmtes Arbeitsverfahren.The invention relates to a lifting device intended for use on a watercraft with a lifting device for lifting a load for the load from a lowered rest position to an elevated working position and with a carrier serving as a base for the pivoting connection of the lifting device with the watercraft. The invention also relates to a watercraft equipped with such a lifting device and a working method intended for the lifting device.

Als Hebeeinrichtung werden Vorrichtungen zum zyklischen Heben und Bewegen von Lasten mittels einer Lastaufnahmeeinrichtung verstanden. Dabei werden Krane definiert als Hebezeuge, welche Lasten mithilfe eines Tragmittels heben und dabei in eine oder mehrere Richtungen bewegen können.A lifting device is understood to mean devices for the cyclical lifting and moving of loads by means of a load-bearing device. Cranes are defined as hoists that lift loads with the help of a suspension element and can move them in one or more directions.

Schiffskrane sind zumeist als Turmdrehkranzkrane ausgeführt und weisen ein Fundament als Basis auf, das den Drehkranz mit dem daraufgesetzten Turm trägt. Ein Tragseil zum Heben der Traglast läuft dabei über einen Ausleger, sodass die Traglast durch ein Drehen des Turms oder eine vertikale Bewegung des Auslegers bewegt werden kann. Bei dieser Bauweise sind alle Funktionselemente, insbesondere die Winden, oberhalb des Drehkranzes im Turm angeordnet, sodass der Kran 360° ohne Begrenzung drehen kann. Es hat allerdings auch zur Folge, dass der Schwerpunkt solcher Krananlagen recht hoch liegt. Dies hat wiederum negative Auswirkungen auf die Stabilität des Schiffs.Ship cranes are mostly designed as tower cranes and have a foundation as a base that supports the slewing ring with the tower on top. A suspension rope for lifting the load runs over a boom so that the load can be moved by rotating the tower or moving the boom vertically. With this design, all functional elements, in particular the winches, are arranged above the slewing ring in the tower so that the crane can rotate 360 ° without limitation. However, it also means that the center of gravity of such crane systems is quite high. This in turn has a negative impact on the stability of the ship.

Es sind auch bereits an die besonderen Bedingungen auf einem beweglichen Wasserfahrzeug angepasste, insbesondere als Auslegerkran mit einem um eine horizontale Achse schwenkbaren Ausleger ausgeführte Hebeeinrichtungen mit einer entsprechend angepassten Steuerung bekannt.There are also already known lifting devices with a correspondingly adapted control which are adapted to the special conditions on a movable watercraft, in particular designed as a jib crane with a jib that can be pivoted about a horizontal axis.

Aus der DE 100 64 182 A1 und DE 103 24 692 A1 sind Steuerungen bekannt, deren Steuer- und Automatisierungskonzepte die Pendelbewegung der Last am Seil bei einer Bewegung des Krans verhindern. Weiterhin sind aus der DE 100 29 579 A1 und der DE 10 2006 033 277 A1 Steuerungen bekannt, welche eine Drehschwingung der Last am Seil verhindern.From the DE 100 64 182 A1 and DE 103 24 692 A1 controls are known whose control and automation concepts prevent the load on the rope from oscillating when the crane moves. Furthermore, from the DE 100 29 579 A1 and the DE 10 2006 033 277 A1 Known controls that prevent torsional oscillation of the load on the rope.

Ferner beschreibt die DE 199 55 366 A1 einen insbesondere als Schiffskran ausgeführten Drehkran mit einer Drehsäule und einer Arretierung mittels eines vorhandenen Arbeitsantriebs.Furthermore describes the DE 199 55 366 A1 a slewing crane designed in particular as a ship crane with a rotating column and a lock by means of an existing drive.

In der Praxis ist ungeachtet solcher pendel- und schwingungsminimierenden Steuerungen der sichere Einsatz der Hebeeinrichtung auf einem Wasserfahrzeug wesentlich von den Umgebungsbedingungen wie insbesondere der Windstärke sowie dem Seegang bestimmt und somit hiervon maßgeblich abhängig. Insbesondere können starke Schiffsbewegungen auch von modernen Kransteuerungen nicht vollständig ausgeglichen werden, sodass Personen im Umkreis der schwingenden oder pendelnden Last bei starkem Wind gefährdet werden können und daher die Arbeiten bei Erreichen vorbestimmter Grenzwerte der Umgebungsbedingungen unterbrochen werden müssen.In practice, regardless of such controls that minimize swaying and vibrations, the safe use of the lifting device on a watercraft is largely determined by the ambient conditions such as, in particular, the wind strength and the swell, and is therefore largely dependent on them. In particular, strong ship movements cannot be completely compensated for even by modern crane controls, so that people in the vicinity of the swaying or swinging load can be endangered in strong winds and therefore the work must be interrupted when predetermined limit values of the ambient conditions are reached.

Zudem nimmt auch die Positioniergenauigkeit der Last, die mit der Hebeeinrichtung erreicht werden kann, mit zunehmender Bewegung des Wasserfahrzeugs wesentlich ab, sodass zum Absetzen der Last eine entsprechend geeignete und ausreichend groß bemessene Fläche auf einer Plattform einer stationären oder ortsfesten Anlage vorhanden sein muss. Diese muss zudem auch von dem Kran gut erreichbar sein, was in der Praxis bedeutet, dass der auch als Lichtraumprofil bezeichnete Freiraum oberhalb der Plattform zumindest weitgehend uneingeschränkt zugänglich sein muss, um Kollisionen sicher zu vermeiden und den Kranausleger hierbei oberhalb der Plattform mit ausreichendem Abstand zu der Einrichtung positionieren zu können.In addition, the positioning accuracy of the load, which can be achieved with the lifting device, decreases significantly with increasing movement of the watercraft, so that a correspondingly suitable and sufficiently large area must be available on a platform of a stationary or stationary system to deposit the load. This must also be easily accessible by the crane, which in practice means that the free space above the platform, also known as the clearance profile, has to be at least largely unrestrictedly accessible in order to safely avoid collisions and to keep the crane boom above the platform at a sufficient distance the facility to be able to position.

In der Praxis werden stationäre Offshore-Anlagen oftmals ihrerseits mit einer Krananlage als Hebeeinrichtung ausgestattet, die an die erforderlichen Traglasten angepasst ist und bereits konstruktiv hinsichtlich der Anforderungen der Anlage optimiert werden kann. Damit sind auftretende Schiffsbewegungen allerdings keineswegs unproblematisch, vielmehr müssen sich die Wasserfahrzeuge solchen Anlagen üblicherweise unter Beachtung eines ausreichenden Sicherheitsabstands nähern, was bei Seegang ebenfalls oftmals problematisch ist. Sobald die Traglast von dem Hubmittel aufgenommen ist, kann es zudem zu plötzlichen Bewegungen der Traglast gegenüber dem Wasserfahrzeug kommen, sodass hier ebenfalls erhöhte Sicherheitsanforderungen zu beachten sind.In practice, stationary offshore systems are often equipped with a crane system as a lifting device, which is adapted to the required loads and can already be structurally optimized with regard to the requirements of the system. This means that ship movements that occur are by no means unproblematic; rather, the watercraft usually have to approach such systems while observing a sufficient safety distance, which is also often problematic in rough seas. As soon as the load is taken up by the lifting means, there can also be sudden movements of the load with respect to the watercraft, so that increased safety requirements must also be observed here.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hebeeinrichtung zu schaffen, die auch bei ungünstigen Umgebungsbedingungen, insbesondere erheblichen Bewegungen des die Hebeeinrichtung tragenden Wasserfahrzeugs, eine gute Positioniergenauigkeit ermöglicht. Zudem sollen die in der Praxis auftretenden Einschränkungen beim Einsatz der Hebeeinrichtung aufgrund des erforderlichen Freiraums im Arbeitsbereich der Hebeeinrichtung insbesondere hinsichtlich der baulichen Voraussetzungen der Anlage und des damit verbundenen Lichtraumprofils reduziert werden. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein mit einer solchen Hebeeinrichtung ausgestattetes Wasserfahrzeug zu schaffen.The invention is based on the object of creating a lifting device which enables good positioning accuracy even under unfavorable environmental conditions, in particular considerable movements of the watercraft carrying the lifting device. In addition, the restrictions that occur in practice when using the lifting device due to the required free space in the working area of the lifting device, in particular with regard to the structural requirements of the system and the associated clearance profile, should be reduced. Another object of the invention is to create a watercraft equipped with such a lifting device.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Hebeeinrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.The first-mentioned object is achieved according to the invention with a lifting device according to the features of claim 1. The further embodiment of the invention can be found in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist also eine Hebeeinrichtung vorgesehen, bei der die Lastaufnahme geodätisch zumindest in der Arbeitsposition oberhalb des Hubmittels angeordnet ist, wobei die Hebeeinrichtung zumindest einen Antrieb oder einen Aktuator zur Stabilisierung oder zur Auslenkung des Hubmittels in Bezug auf die vertikale Achse durch ein der Auslenkung aus der vertikalen Orientierung entgegenwirkendes Drehmoment oder durch eine der Auslenkung gegenüber der vertikalen Achse entgegenwirkende Verlagerung des Trägers und eine Steuereinheit zur insbesondere sensorischen Erfassung von Position und Orientierung des Trägers relativ zu dem Wasserfahrzeug aufweist, durch die der Antrieb und/oder der Aktuator aufgrund eines Steuersignals der Steuereinheit der Hebeeinrichtung aktivierbar ist, indem die Bewegungen des Wasserfahrzeugs nach dem Prinzip des inversen Pendels durch entsprechende Ansteuerung zumindest eines Antriebs oder Aktuators dadurch neutralisierbar ist, dass eine Position des Trägers vertikal unterhalb der Lastaufnahme eingehalten oder wiederhergestellt wird. In überraschender Weise gelingt es durch die Stabilisierung der Hebeeinrichtung nach dem Prinzip des inversen Pendels, eine vertikale Hubrichtung unabhängig von Schiffsbewegungen zu realisieren, sodass die Traglast mit hoher Positioniergenauigkeit auf die gewünschte Höhe angehoben werden kann. Zugleich wird die Traglast nicht hängend, also an einem Tragseil angehoben, sondern beispielsweise mittels einer Hubsäule definiert und ohne unerwünschte Pendelbewegungen angehoben. Dabei befindet sich die Traglast oberhalb des Trägers bzw. in der geodätisch höchsten Position der Hebeeinrichtung, sodass insbesondere ein Freiraum oberhalb der Plattform nicht erforderlich ist. Mehr noch kann die Traglast unmittelbar von unten in Richtung der Plattform bewegt werden, wobei die Auflagefläche in der Endposition der Hebeeinrichtung entweder unterhalb der Plattform oder mit dieser in einer gemeinsamen Ebene positioniert werden kann. Es ergeben sich daraus vollkommen neue Transport- und Laststrategien, die insgesamt mit einer weitaus geringeren Arbeitsfläche auskommen. Beispielsweise können so die Ladekrane an Offshore-Plattformen oder Offshore-Windenergieanlagen und der damit verbundene Instandhaltungs- und Wartungsaufwand entfallen.According to the invention, a lifting device is provided in which the load pick-up is arranged geodetically at least in the working position above the lifting device, the lifting device having at least one drive or an actuator for stabilizing or deflecting the lifting device in relation to the vertical axis by one of the deflection from the vertical orientation counteracting torque or by a displacement of the carrier counteracting the deflection relative to the vertical axis and a control unit for in particular sensory detection of the position and orientation of the carrier relative to the watercraft, through which the drive and / or the actuator based on a control signal from the control unit the lifting device can be activated in that the movements of the watercraft can be neutralized according to the principle of the inverse pendulum by appropriate control of at least one drive or actuator in that a position of the carrier ver is maintained or restored tically below the load bearing. Surprisingly, by stabilizing the lifting device according to the principle of the inverse pendulum, it is possible to achieve a vertical lifting direction independent of ship movements, so that the load can be raised to the desired height with high positioning accuracy. At the same time, the load is not suspended, that is, lifted on a suspension cable, but is defined, for example, by means of a lifting column and is raised without undesired pendulum movements. The load is located above the carrier or in the geodetically highest position of the lifting device, so that in particular a free space above the platform is not required. Even more, the load can be moved directly from below in the direction of the platform, with the support surface in the end position of the lifting device being able to be positioned either below the platform or in a common plane with it. This results in completely new transport and load strategies that manage on the whole with a much smaller work area. For example, the loading cranes on offshore platforms or offshore wind turbines and the associated maintenance and repair work can be dispensed with.

Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist, dass sich das Hubmittel der Hebeeinrichtung unabhängig von der Hubhöhe in einer instabilen Lage befindet, sodass durch Erfassung von notwendigen Regelungsgrößen gezielte Antriebsenergie mittels des Antriebs eingesetzt werden muss, um die instabile Arbeitsposition erhalten zu können. Dabei bildet der erfasste Winkel zwischen der Längsachse des Hubmittels und der Vertikalen die Grundlage der Regelung. Die Messung des Winkels erfolgt beispielsweise über einen Lagesensor oder einen Drehwinkelgeber, welcher der Achse des Hubmittels zugeordnet ist. Die Differenz zwischen Soll- und Istwert wird durch die Steuereinheit in eine Stellgröße für den Antrieb oder Aktuator übersetzt.It is essential for the present invention that the lifting means of the lifting device is in an unstable position regardless of the lifting height, so that specific drive energy must be used by means of the drive by detecting necessary control variables in order to be able to maintain the unstable working position. The recorded angle between the longitudinal axis of the lifting means and the vertical forms the basis of the control. The angle is measured, for example, via a position sensor or a rotary encoder that is assigned to the axis of the lifting means. The control unit translates the difference between the setpoint and actual value into a manipulated variable for the drive or actuator.

Selbstverständlich ist das Hubmittel erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass ein Ausfall der Stabilisierung, beispielsweise durch Ausfall der Steuereinheit bzw. des Antriebs oder Aktuators, ebenso wie eine Unterbrechung der elektrischen Energieversorgung keinesfalls dazu führen kann, dass sich das Hubmittel unkontrolliert neigt oder gar umstürzt. Vielmehr ist das Hubmittel derart gesichert, dass bei einem Ausfall lediglich die Schiffsbewegungen nicht mehr ausgeglichen werden können, somit also das Hubmittel keine Relativbewegung mehr zu dem Wasserfahrzeug ausführt. Zu diesem Zweck kann das Hubmittel mit entsprechenden Verankerungen an dem Träger angeordnet sein. Alternativ können auch mehrere, zumindest drei längenveränderliche Abspannungen zu unterschiedlichen Seiten, beispielsweise nach vorn und hinten sowie zu beiden Seiten des Wasserfahrzeugs, vorgesehen sein, die bei einer Störung fixiert werden, sodass das Hubmittel in der so eingestellten Relativposition gegenüber dem Wasserfahrzeug gesichert ist.Of course, the lifting means is designed according to the invention in such a way that a failure of the stabilization, for example due to failure of the control unit or the drive or actuator, as well as an interruption of the electrical energy supply can in no way lead to the lifting means tilting in an uncontrolled manner or even overturning. Rather, the lifting means is secured in such a way that, in the event of a failure, only the ship's movements can no longer be compensated for, so that the lifting means no longer performs any movement relative to the watercraft. For this purpose, the lifting means can be arranged with appropriate anchorages on the carrier. Alternatively, several, at least three length-adjustable bracings can be provided on different sides, for example to the front and back as well as on both sides of the watercraft, which are fixed in the event of a fault so that the lifting means is secured in the relative position set in this way with respect to the watercraft.

Die Stabilisierung der Hebeeinrichtung bzw. des Hubmittels nach dem Prinzip des inversen Pendels kann dabei auf unterschiedliche Weise erreicht werden. So kann einerseits der Träger als Basis des Hubmittels bewegt werden, um diesen unter den Schwerpunkt des Hubmittels bzw. des Gesamtsystems aus Hubmittel und Traglast zu bewegen. Dabei kann die Bewegung des Trägers auch dazu genutzt werden, um in der Arbeitsposition eine Korrektur der Position der Traglast in der horizontalen Ebene vorzunehmen. Somit dient die Bewegung des Trägers zugleich der Verbesserung der Positioniergenauigkeit. Andererseits können auch mehrere Reaktionsräder bzw. Schwungräder an dem Hubmittel angeordnet sein, deren Achsen nicht parallel, sondern insbesondere rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Dabei ist jedes Reaktionsrad durch einen Antrieb rotationsbeweglich antreibbar und bildet somit eine Schwungmasse, die von der Steuereinheit regelbar ist. Das Reaktionsrad überträgt durch Änderungen seiner Drehzahl ein Drehmoment auf das Hubmittel, um eine gegensinnige Schwenkbewegung des Hubmittels um dieselbe Achse als Gegenreaktion zu erreichen.The stabilization of the lifting device or the lifting means according to the principle of the inverse pendulum can be achieved in different ways. On the one hand, the carrier can be moved as the base of the lifting means in order to move it below the center of gravity of the lifting means or the overall system of the lifting means and the load. The movement of the carrier can also be used to correct the position of the load in the horizontal plane in the working position. Thus, the movement of the carrier also serves to improve the positioning accuracy. On the other hand, several reaction wheels or flywheels can also be arranged on the lifting means, the axes of which are not arranged parallel, but in particular at right angles to one another. Each reaction wheel can be driven in a rotationally movable manner by a drive and thus forms a flywheel which can be regulated by the control unit. By changing its speed, the reaction wheel transmits a torque to the lifting means in order to achieve an opposing pivoting movement of the lifting means about the same axis as a counter-reaction.

Die erfindungsgemäße Hebeeinrichtung ist dabei nicht auf Anwendungen in Verbindung mit Wasserfahrzeugen beschränkt, sondern lässt sich überall dort gewinnbringend einsetzen, wo die Basis insbesondere aufgrund von Umgebungseinflüssen oder aufgrund dynamischer Prozesse, einschließlich Fahrbewegungen, ihre Orientierung stetig oder plötzlich ändert. Ferner können bei der Hebeeinrichtung neben angetriebenen Hubmitteln auch manuelle Hubmittel einschließlich Leitern verwendet werden.The lifting device according to the invention is not limited to applications in connection with watercraft, but can be Use it profitably wherever the base changes its orientation steadily or suddenly, in particular due to environmental influences or due to dynamic processes, including driving movements. Furthermore, in addition to powered lifting means, manual lifting means including ladders can also be used in the lifting device.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass der Träger mit dem Hubmittel mit zumindest zwei Freiheitsgraden insbesondere um zumindest zwei Raumachsen schwenkbeweglich verbunden ist. Hierdurch ist nach dem Prinzip des räumlichen inversen Pendels der Träger als Basis des Hubmittels beweglich, sodass Bewegungen des Wasserfahrzeugs in allen Richtungen, insbesondere also Roll- und Stampfbewegungen, zuverlässig ausgeglichen werden können. Eine Drehbewegung um die Mittellängsachse des Hubmittels kann zum Ausgleich von Gierbewegungen des Wasserfahrzeugs ebenfalls vorgesehen sein. Weiterhin kann anstelle von mehreren einachsigen Scharniergelenken auch ein Kugelgelenk vorgesehen sein.A particularly advantageous embodiment of the invention is also achieved in that the carrier is connected to the lifting means with at least two degrees of freedom, in particular so that it can pivot about at least two spatial axes. As a result, according to the principle of the spatial inverse pendulum, the carrier as the basis of the lifting means is movable, so that movements of the watercraft in all directions, in particular rolling and pitching movements, can be reliably compensated for. A rotary movement about the central longitudinal axis of the lifting means can also be provided to compensate for yaw movements of the watercraft. Furthermore, instead of several uniaxial hinge joints, a ball joint can also be provided.

Der Träger könnte an einem mehrachsigen Gelenkarm angeordnet sein, um die erforderliche Verlagerung in Richtung unabhängiger Raumachsen zu erreichen. Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn der Träger an dem Wasserfahrzeug in Richtung zumindest einer, insbesondere zweier orthogonaler Raumachsen translatorisch beweglich angeordnet ist. Hierzu eignen sich beispielsweise zwei zueinander rechtwinklige Schienen, die auch nach Art eines Kreuztischs aufgebaut sein können. Weiterhin kommt grundsätzlich auch eine Kombination einer translatorischen Bewegung und einer Drehbewegung eines Auslegers als Basis des Trägers in Betracht, um die gewünschte Positionierung innerhalb der Ebene zu ermöglichen. Weiterhin kann der Träger entlang konkav geformter Schienen oder Profile beweglich sein, die eine Höhendifferenz des Hubmittels aufgrund der seitlichen Verlagerung des Trägers zumindest teilweise ausgleichen können.The carrier could be arranged on a multi-axis articulated arm in order to achieve the necessary displacement in the direction of independent spatial axes. It proves to be particularly advantageous if the carrier is arranged on the watercraft such that it can move translationally in the direction of at least one, in particular two, orthogonal spatial axes. For this purpose, for example, two rails at right angles to one another, which can also be constructed in the manner of a cross table, are suitable. Furthermore, a combination of a translational movement and a rotary movement of a boom can also be considered as the base of the carrier in order to enable the desired positioning within the plane. Furthermore, the carrier can be movable along concave rails or profiles which can at least partially compensate for a difference in height of the lifting means due to the lateral displacement of the carrier.

Besonders praxisnah ist es hingegen auch, wenn dem Träger jeweils ein Antrieb und/oder ein Aktuator für jeden Bewegungsfreiheitsgrad zugeordnet ist. Der Antrieb oder Aktuator kann hierzu an dem Träger und somit gemeinsam mit diesem beweglich angeordnet sein oder lediglich durch ein Kraftübertragungselement, beispielsweise ein Zugmittel, mit diesem verbunden sein. Alternativ kann der Träger auch als ein lenkbarer Wagen ausgeführt sein, sodass ein Antrieb für die Vorschubbewegung und ein Aktuator für die Lenkbewegung vorgesehen sein können.On the other hand, it is particularly practical if the carrier is assigned a drive and / or an actuator for each degree of freedom of movement. For this purpose, the drive or actuator can be arranged on the carrier and thus movably together with it, or can only be connected to it by a force transmission element, for example a traction means. Alternatively, the carrier can also be designed as a steerable carriage so that a drive for the feed movement and an actuator for the steering movement can be provided.

Die vertikale Stabilisierung des Hubmittels kann alternativ durch eine Verlagerung des Trägers in der Ebene oder durch mehrere Reaktionsräder erfolgen, wobei eine Kombination aus beiden Stabilisierungssystemen möglich und je nach Einsatzbedingungen auch sinnvoll ist. So bietet sich insbesondere bei hohen Traglasten die reaktionsschnelle Stabilisierung durch Reaktionsräder an, sodass auf eine Verlagerung des die Traglast aufnehmenden Trägers verzichtet werden kann. Besonders vorteilhaft ist demgegenüber auch eine Abwandlung der Erfindung, bei welcher das Hubmittel mit einem der Lastaufnahme abgewandten Gegengewicht an einem Auslegerarm verbunden ist. Hierdurch wird zumindest ein Teil der Last durch das als Pendel wirkende Gegengewicht stabilisiert, um so die Stabilisierung des Hubmittels mit reduzierter Antriebsleistung vornehmen zu können. Beispielsweise ist der Träger des Hubmittels hierzu an einem Kreuztisch in Portal- oder Brückenbauweise angeordnet, sodass der unterhalb des Trägers liegende Freiraum für das Gegengewicht nutzbar ist.The vertical stabilization of the lifting means can alternatively take place by shifting the carrier in the plane or by means of several reaction wheels, a combination of both stabilization systems being possible and, depending on the conditions of use, also useful. For example, in the case of high payloads, the quick-reacting stabilization by means of reaction wheels is advisable, so that there is no need to move the girder carrying the payload. In contrast, a modification of the invention is particularly advantageous in which the lifting means is connected to a counterweight on a cantilever arm facing away from the load pick-up. In this way, at least part of the load is stabilized by the counterweight acting as a pendulum, so that the lifting means can be stabilized with reduced drive power. For example, for this purpose the carrier of the lifting means is arranged on a cross table in a portal or bridge design, so that the free space below the carrier can be used for the counterweight.

Eine weitere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Variante der Erfindung wird auch dadurch realisiert, dass das Hubmittel einen Scherenhubtisch und/oder eine insbesondere hydraulische Hubsäule aufweist, um so die Lastaufnahme auf die gewünschte Hubhöhe zu bringen. Darüber hinaus sind nahezu alle an sich bekannten Hubmittel mit einer oberhalb des Hubmittels angeordneten Lastaufnahme zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Hebeeinrichtung geeignet.Another variant of the invention that is also particularly promising is implemented in that the lifting means has a scissor lift table and / or a particularly hydraulic lifting column in order to bring the load to the desired lifting height. In addition, almost all known lifting means with a load receiving means arranged above the lifting means are suitable for use in the lifting device according to the invention.

Die Lastaufnahme könnte aus einer einfachen Plattform bestehen, auf deren Auflagefläche die Traglast frei oder mittels einer Lastsicherung aufliegt. Gemäß einer weiteren, ebenfalls besonders vorteilhaften Abwandlung der erfindungsgemäßen Hebeeinrichtung ist die Lastaufnahme mit einem einen Schnellverschluss aufweisenden Fixiermittel, insbesondere einem Drehverschluss, zur Verbindung an einem oberhalb der Lastaufnahme positionierten Haltemittel einer stationären oder ortsfesten Anlage ausgestattet. Ein solches Fixiermittel ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Verbindung mit einer Plattform der Anlage in einer hängenden oder stehenden Anordnung. So erweist sich vor allem die hängende Anordnung an einer Unterseite einer Arbeitsplattform aufgrund der guten Zugänglichkeit durch ein Wasserfahrzeug, welches hierzu unter die Arbeitsplattform fährt, und des geringen Platzbedarfs als besonders vielversprechend. Dabei ermöglicht ein der Lastaufnahme zugeordneter Drehaktuator eine Drehung der Lastaufnahme relativ zu dem Hubmittel, um so eine schnelle und belastbare Verbindung nach Art eines Bajonettverschlusses herzustellen. Dabei dient der Schnellverschluss nicht nur der mechanischen Fixierung, sondern ermöglicht darüber hinaus bedarfsweise auch eine elektrische Kontaktierung sowie den Anschluss von Versorgungleitungen, einschließlich Hydraulikleitungen, und Datenleitungen, einschließlich Lichtwellenleitern.The load pick-up could consist of a simple platform, on the supporting surface of which the load rests freely or by means of a load securing device. According to a further, also particularly advantageous modification of the lifting device according to the invention, the load pick-up is equipped with a fastener having a fastener, in particular a rotary lock, for connection to a holding device of a stationary or stationary system positioned above the load pick-up. Such a fixing means enables a quick and reliable connection to a platform of the system in a hanging or standing arrangement. Above all, the hanging arrangement on the underside of a work platform proves to be particularly promising due to the good accessibility by a watercraft which for this purpose drives under the work platform, and the small amount of space required. A rotary actuator assigned to the load pick-up enables the load pick-up to be rotated relative to the lifting means in order to establish a fast and resilient connection in the manner of a bayonet lock. The quick-release fastener is not only used for mechanical fixation, but also enables electrical contacting and the connection of supply lines, including hydraulic lines, and data lines, including fiber-optic cables, if necessary.

Zu diesem Zweck ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung die Lastaufnahme als ein die Traglast mittels mehrerer Seitenflächen und/oder mit einer oberen Abdeckung einschließendes Gehäuse ausgeführt. Hierdurch kann die Lastaufnahme, die auch als hermetisch, insbesondere wasserdicht, luftdicht oder druckdicht ausgeführter Behälter ausgeführt sein kann, alternativ mit unterschiedlichen Seiten und in unterschiedlichen Positionen an der Arbeitsplattform angeordnet und an dieser fixiert werden.For this purpose, according to a preferred embodiment of the invention, the load pick-up is designed as a housing enclosing the load by means of several side surfaces and / or with an upper cover. As a result, the load bearing, which can also be designed as a hermetic, in particular watertight, airtight or pressure-tight container, can alternatively be arranged with different sides and in different positions on the work platform and fixed to it.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin noch mit einem Arbeitsverfahren zur Anwendung bei der Hebeeinrichtung oder dem Wasserfahrzeug dadurch gelöst, dass die Lastaufnahme in eine Arbeitsposition geodätisch oberhalb des Hubmittels bewegt wird und dabei einer Auslenkung des Hubmittels aus einer gemeinsamen vertikalen Achse mit dem Träger durch ein entgegenwirkendes Drehmoment und/oder durch eine entgegenwirkende Verlagerung des Trägers relativ zu dem Wasserfahrzeug entgegenwirkt, indem durch eine Steuereinheit die Position oder die Orientierung des Hubmittels erfasst und der Antrieb und/oder der Aktuator aufgrund eines Steuersignals aktiviert wird, indem die Bewegungen des Wasserfahrzeugs nach dem Prinzip des inversen Pendels durch entsprechende Ansteuerung des Antriebs und/oder Aktuators dadurch neutralisiert wird, dass eine Position des Trägers auf einer gemeinsamen vertikale Achse unterhalb der Lastaufnahme eingehalten oder wiederhergestellt wird.The object according to the invention is also achieved with a working method for use in the lifting device or the watercraft in that the load pick-up is moved geodetically above the lifting means into a working position and thereby a deflection of the lifting means from a common vertical axis with the carrier by a counteracting torque and / or counteracted by a counteracting displacement of the carrier relative to the watercraft in that the position or orientation of the lifting means is detected by a control unit and the drive and / or the actuator is activated on the basis of a control signal by the movements of the watercraft according to the principle of inverse pendulum is neutralized by appropriate control of the drive and / or actuator in that a position of the carrier on a common vertical axis below the load bearing is maintained or restored.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer Prinzipskizze in

1 einen Querschnitt durch ein Wasserfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Hebeeinrichtung;
2 einen Querschnitt durch das Wasserfahrzeug gemäß einer Variante der Hebeeinrichtung.

The invention allows various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and is described below. This is shown in a schematic diagram in

1 a cross section through a watercraft with a lifting device according to the invention;
2 a cross section through the watercraft according to a variant of the lifting device.

Die erfindungsgemäße Hebeeinrichtung 1 zur Verwendung auf einem lediglich andeutungsweise dargestellten Wasserfahrzeug 2 wird nachstehend anhand verschiedener Varianten der Hebeeinrichtung 1 in den 1 und 2 näher erläutert. Die Hebeeinrichtung 1 hat ein mit einer Lastaufnahme 3 ausgestattetes Hubmittel 4 zum Heben der Traglast aus einer abgesenkten Ruheposition in eine höher gelegene Arbeitsposition. Wie zu erkennen ist das Hubmittel 4 in 1 als eine hydraulische Hubsäule ausgeführt und kann beispielsweise auch zur Personenbeförderung verwendet werden. In 2 ist das Hubmittel 4 als ein Scherenhubtisch ausgeführt und eignet sich für den universellen Einsatz bei verschiedenen Traglasten. Das Hubmittel 4 hat einen als Basis dienenden Träger 5, welcher zugleich eine in Richtung des Doppelpfeils 6 schwenkbewegliche Verbindung des Hubmittels 4 mit dem Wasserfahrzeug 2 bildet. Hierzu eignen sich alternativ zu einem Kugelgelenk 7 auch zwei zueinander orthogonale Scharniergelenke.The lifting device according to the invention 1 for use on a watercraft shown only hinted at 2 is explained below using different variants of the lifting device 1 in the 1 and 2 explained in more detail. The lifting device 1 has one with a load bearing 3 equipped lifting means 4th for lifting the load from a lowered rest position to a higher working position. As can be seen the lifting means 4th in 1 designed as a hydraulic lifting column and can also be used, for example, to transport people. In 2 is the lifting means 4th designed as a scissor lift table and is suitable for universal use with different loads. The lifting means 4th has a carrier that serves as a base 5 , which is also one in the direction of the double arrow 6th pivotable connection of the lifting means 4th by watercraft 2 forms. As an alternative to a ball joint, they are suitable for this purpose 7th also two mutually orthogonal hinge joints.

Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Hebeeinrichtung 1 besteht darin, dass die unvermeidlichen Bewegungen des Wasserfahrzeugs 2, die in der Zeichnung durch gestrichelte oder strichpunktierte Linien verdeutlich sind, nach dem Prinzip des inversen Pendels ausgeglichen werden, indem der Träger 5 sowohl in Pfeilrichtung 8 in Fahrzeuglängsrichtung als auch in Pfeilrichtung 9 in einer Querrichtung beweglich ist. Dadurch gelingt es aufgrund sensorisch mittels einer nicht gezeigten Steuereinheit erfasster Messwerte, den Träger 5 stets auf derselben vertikalen Achse A unterhalb der Lastaufnahme 3 bzw. der Traglast zu halten. Dementsprechend lässt sich die hier als geschlossenes Gehäuse ausgeführte Lastaufnahme 3 der Hebeeinrichtung 1 mit einem als Drehverschluss ausgeführten Fixiermittel 10 an einem oberhalb der Lastaufnahme 3 liegenden Haltemittel 11 einer stationären Arbeitsplattform 12 mit hoher Genauigkeit positionieren und durch eine Drehbewegung in Pfeilrichtung 13 fixieren. Dabei kann der Träger 5 nicht nur zur Stabilisierung, sondern auch zur Positionierung der Lastaufnahme 3 entsprechend in Pfeilrichtung 8, 9 verfahren werden. Zwei hierzu bestimmte Antriebe 14, 15 sind in den Träger 5 integriert und durch entsprechende Steuersignale aktivierbar.The special feature of the lifting device according to the invention 1 is that the inevitable movements of the watercraft 2 , which are illustrated in the drawing by dashed or dash-dotted lines, are balanced according to the principle of the inverse pendulum by the carrier 5 both in the direction of the arrow 8th in the longitudinal direction of the vehicle as well as in the direction of the arrow 9 is movable in a transverse direction. As a result, the wearer succeeds on the basis of measured values recorded by sensors by means of a control unit (not shown) 5 always on the same vertical axis A. below the load bearing 3 or to hold the load. Accordingly, the load bearing, which is designed here as a closed housing, can be used 3 the lifting device 1 with a fixation means designed as a twist lock 10 on one above the load bearing 3 lying holding means 11 a stationary work platform 12th Position with high accuracy and by rotating in the direction of the arrow 13th fix. The carrier can 5 not only for stabilization, but also for positioning the load bearing 3 accordingly in the direction of the arrow 8th , 9 be proceeded. Two drives designed for this purpose 14th , 15th are in the carrier 5 integrated and can be activated by appropriate control signals.

Ergänzend ist die Hebeeinrichtung 1 auch noch mit zwei an dem Hubmittel 4 mit zueinander orthogonalen Achsen 16 angeordneten Reaktionsrädern 17 ausgestattet, die jeweils durch einen nicht weiter dargestellten Antrieb rotationsbeweglich antreibbar sind und durch Änderungen der Drehzahl bzw. der Drehrichtung ein Drehmoment auf das Hubmittel 4 ausüben, um einer unerwünschten Auslenkung des Hubmittels 4 aus der Vertikalen entgegenzuwirken. Die räumliche Verlagerung des Trägers 5 und die Aktivierung der Reaktionsräder 17 können in optimaler Weise kombiniert werden und zusammenwirken, um so neben der Stabilisierung auch eine schnelle Positionierung der Lastaufnahme 3 zu ermöglichen. Lediglich andeutungsweise ist noch ein als Gegengewicht 19 dienender Hebelarm 18 dargestellt, der mit dem Hubmittel 4 als doppelarmiger Hebel verbunden ist.The lifting device is complementary 1 also with two on the lifting device 4th with mutually orthogonal axes 16 arranged reaction wheels 17th equipped, each of which can be driven in a rotationally movable manner by a drive, not shown, and a torque is applied to the lifting means by changing the speed or the direction of rotation 4th exercise to avoid an undesired deflection of the lifting means 4th counteract from the vertical. The spatial relocation of the carrier 5 and the activation of the reaction wheels 17th can be combined in an optimal way and work together in order to not only stabilize the load, but also to position it quickly 3 to enable. There is only a hint as a counterweight 19th serving lever arm 18th shown, the one with the lifting means 4th is connected as a double-armed lever.

Bei der in 2 gezeigten Variante ist das als Scherenhubtisch ausgeführte Hubmittel 4 relativ zu dem Träger 5 beweglich, um die gewünschte Positionierung vornehmen zu können. Der Träger 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel lediglich durch das Kugelgelenk 7 schwenkbeweglich, jedoch nicht translatorisch beweglich angeordnet. Zur Stabilisierung wird das Hubmittel 4 relativ zu dem Träger 5 auf diesem in Richtung des Doppelpfeils 20 translatorisch bewegt. Mehrere der dargestellten Hubmittel 4 können zur Vergrößerung der Hubhöhe modular kombiniert werden, wobei auch eine Kombination mit anderen, aus dem Stand der Technik an sich bekannten Hubmitteln problemlos möglich und für verschiedene Anwendungszwecke, beispielsweise auch in Kombination mit einem Gelenkarmroboter, sinnvoll ist. Obwohl darüber hinaus auch ein Aufschwingen des zunächst nach unten hängenden Hubmittels 4 durch gegensinnige Verlagerung des Trägers 5 durchaus möglich ist und versuchsweise auch bereits zu verlässlichen Ergebnissen geführt hat, eignet sich eine solche Variante aufgrund der hohen, auf die Traglast wirkenden Fliehkräfte nur bedingt für den Offshore-Einsatz.At the in 2 The variant shown is the lifting means designed as a scissor lift table 4th relative to the carrier 5 movable in order to be able to carry out the desired positioning. The carrier 5 is in this embodiment only through the ball joint 7th pivotable, but not arranged to be translationally movable. The lifting means is used for stabilization 4th relative to the carrier 5 on this in the direction of the double arrow 20th moved translationally. Several of the lifting means shown 4th can be combined in a modular manner to increase the lifting height, a combination with other lifting means known per se from the prior art also being possible without problems and being useful for various purposes, for example also in combination with an articulated arm robot. Although, in addition, the lifting means, which is initially hanging down, also swings upwards 4th by shifting the carrier in the opposite direction 5 is quite possible and has already led to reliable results on a trial basis, such a variant is only conditionally suitable for offshore use due to the high centrifugal forces acting on the load.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: HebeeinrichtungLifting device
22: WasserfahrzeugWatercraft
33: LastaufnahmeLoad bearing
44th: HubmittelLifting means
55: Träger carrier
66th: DoppelpfeilDouble arrow
77th: KugelgelenkBall joint
88th: PfeilrichtungDirection of arrow
99: PfeilrichtungDirection of arrow
1010: Fixiermittel fixer
1111: HaltemittelHolding means
1212th: ArbeitsplattformWorking platform
1313th: PfeilrichtungDirection of arrow
1414th: Antriebdrive
1515th: Antrieb drive
1616: Achseaxis
1717th: ReaktionsradReaction wheel
1818th: HebelarmLever arm
1919th: GegengewichtCounterweight
2020th: Doppelpfeil Double arrow
AA.: Achseaxis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 10064182 A1 [0005]
DE 10324692 A1 [0005]
DE 10029579 A1 [0005]
DE 102006033277 A1 [0005]
DE 19955366 A1 [0006]

Claims

A lifting device (1) intended for use on a watercraft (2) with a lifting means (4) for lifting a load receptacle (3) equipped with a support surface for the load from a lowered rest position into an elevated working position and with a carrier (5) for pivotable connection of the lifting means (4) to the watercraft (2), characterized in that the load pick-up (3) is geodetically arranged at least in the working position above the lifting means (4) and that the lifting device (1) has at least one drive (14, 15 ) and / or an actuator for stabilizing and / or deflecting the lifting means (4) with respect to a vertical axis (A) by a torque counteracting the deflection and / or by a displacement of the carrier (5) counteracting the deflection and that the lifting device (1) has a control unit for, in particular, sensory detection of the position and orientation of the carrier (5) relative to the water vehicle eug (2) and / or the common vertical axis (A) through which the drive (14, 15) and / or the actuator can be activated on the basis of a control signal from the control unit of the lifting device (1).

Lifting device (1) Claim 1 , characterized in that the lifting device (1) has at least two reaction wheels (17) which are arranged on the lifting means (4) and / or the load receptacle (3) and can be driven in rotation by means of the drive (14, 15) and / or the actuator.

Lifting device (1) Claim 1 or 2 , characterized in that the carrier (5) is arranged to be translationally movable relative to the watercraft (2) in the direction of at least one, in particular two, orthogonal spatial axes.

Lifting device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the carrier (5) is pivotably connected to the lifting means (4) with at least two degrees of freedom, in particular by means of a ball joint (7).

Lifting device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the carrier (5) has a drive (14, 15) and / or actuator for each, in particular connected to the lifting means (4) and / or the load pick-up (3) Degree of freedom of movement is assigned.

Lifting device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the lifting means (4) is connected to a counterweight (19) facing away from the load receiver (3).

Lifting device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the lifting means (4) has a scissor lift table and / or a particularly hydraulic lifting column.

Lifting device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the load pick-up of the lifting device (1) with a fixing means (10) with a quick-release fastener for connection to a holding means (11) positioned above the load pick-up (3) of a stationary or stationary Facility is equipped.

Watercraft (2) with at least one lifting device (1) according to at least one of the preceding claims.

A working method intended for a lifting device (1) or a watercraft (2) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the load pick-up (3) is moved into a working position geodetically above the lifting means (4) and a deflection of the lifting means ( 4) from a common vertical axis (A) with the carrier (5) is counteracted by at least one drive (14, 15) and / or an actuator by the position and / or the orientation of the lifting means (4) relative to a control unit to the watercraft (2) and / or the vertical axis (A) and the movements of the watercraft (2) based on the principle of the inverse pendulum by appropriate control of the drive (14, 15) and / or actuator is neutralized by a position of the carrier (5) on a common vertical axis below the load bearing (3), in particular through a relative displacement of the carrier (5) with respect to the watercraft (2) ei held or restored.