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Die Erfindung betrifft einen aktiven Fender mit zumindest einem Fenderkörper, in dem jeweils Kraftmesszellen derart angeordnet sind, dass sie an einer Außenseite des Fenderkörpers aus einer Fläche Kontaktzonen bilden, wobei die einzelnen Kontaktzonen der Kraftmesszellen zueinander symmetrisch und/oder achssymmetrisch angeordnet sind.
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Ferner betrifft die Erfindung ein aktives Fender-System mit zumindest einem erfindungsgemäßen aktiven Fender sowie Verfahren zur Regelung einer relativen Bewegung eines mit zumindest einem aktiven Fender ausgerüsteten beweglichen Wasserfahrzeugs unter Nutzung eines erfindungsgemäßen aktiven Fenders und/oder erfindungsgemäßen aktiven Fender-Systems.
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Bewegliche Fahrzeuge im Sinne der Erfindung besitzen einen eigenen direkten Antrieb oder sind über externe Antriebe und/oder Aktoren steuer- bzw. regelbar. Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei beweglichen Wasserfahrzeugen beschränkt.
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Ein Fender im Allgemeinen ist ein Schutzkörper, der Beschädigungen an der Außenhaut eines Fahrzeuges, zumeist eines Wasserfahrzeuges, wie eines Schiffes beim Anlegen oder Andocken, bei Hafenmanövern, sowie beim Liegen an einer Kaimauer oder im Päckchen (Schiff an Schiff) verhindern soll. Der Fender wird dabei so zwischen Schiff und Kaimauer oder Landungsbrücke bzw. zwischen zwei Schiffen positioniert, dass er einerseits als Stoßdämpfer und andererseits als Abstandhalter dient, damit der Schiffsrumpf nicht direkt an der Kaimauer oder dergl. scheuert.
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Fender werden je nach Einsatzgebiet derzeit aus einer Reihe von Materialen gefertigt. Dazu gehören bei Fendern aus Vollmaterial bevorzugt PE (Polyethylen)-Kunststoffe. Jedoch werden auch Kokosfasern, EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), Naturkautschuk mit Zusatz von SBR (Styrol-Butadien-Kautschuk), Neopren, Polyurethan, PVC (Polyvinylchlorid), Silikon, TPE (thermoplastische Elastomere) oder dergleichen verwendet.
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Ein aktiver Fender im Sinne der Erfindung ist ein Schutzkörper, der zumindest mit Sensorik zum Messen, bevorzugt zur Druckmessung/Druckdifferenzmessung, und einer Anbindung an ein Kommunikations-Netzwerk zur Signalweitergabe ausgerüstet ist. Alle technischen Komponenten, die die Sensorik des jeweiligen aktiven Fenders signaltechnisch nutzen werden als aktives Fender System verstanden. Dabei kann fahrzeugeigene als Teilsystem im Sinne des klassischen Technikbegriffs mit eingebunden sein. Als System (altgriechisch systema „aus mehreren Einzelteilen zusammengesetztes Ganzes“) wird im Folgenden eine abgrenzbare, technische Baugruppe bezeichnet, das aus verschiedenen technischen Komponenten mit unterschiedlichen technischen Eigenschaften besteht, die aufgrund bestimmter geordneter Beziehungen untereinander als gemeinsames Ganzes betrachtet werden kann.
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Dabei kann der aktive Fender bereits mit einem Signalwandler und Netzwerk, beispielsweise loT ausgestattet sein. Das Internet of Things (loT) ist die Bezeichnung für das Netzwerk physischer Objekte („Things“), die mit Sensoren, Software und anderer Technik ausgestattet sind, um diese mit anderen Geräten und Systemen über das Internet zu vernetzen, sodass zwischen den Objekten Daten ausgetauscht werden können. Teile der Signalverarbeitung, Datenweiterverarbeitung, Datenspeicherung, Steuer- oder Regelungseinheit, Netzwerke für Regelglieder, Aktoren und Kommunikation sind dabei in einem aktiven Fender System mit eingebunden, dass bautechnisch als Hardware und Software nicht im aktiven Fender enthalten sein muss.
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Das erfinderische aktive Fender System nutzt im Wesentlichen die durch den aktiven Fender gemessenen Scherkräfte. Dabei werden horizontale und vertikale auftretende Kräfte beim Andocken des mit dem aktiven Fender versehenen beweglichen Fahrzeugs an ein festes Bauwerk oder an ein einem andere beweglichen Fahrzeug, über Sensorik im aktiven Fender gemessen und über eine Signalverarbeitung in einer Steuerungs- bzw. Regelungselektronik des aktiven Fender Systems derart umgesetzt, das Antriebe und/oder Aktoren eine proaktive Bewegungskompensation des beweglichen Fahrzeugs relativ zum festen Bauwerk oder des anderen beweglichen Fahrzeugs ermöglichen.
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Dadurch verringern sich beispielsweise die durch Seegangs Einflüsse hervorgerufenen Störgrößen beim Übersteigen von Personen von einem Wasserfahrzeug auf ein anderes Wasserfahrzeug oder ein Bauwerk. Eine Störgröße ist dabei der von außen auf das Messsystem bzw. den Regelkreis einwirkender Faktor, hier z.B. die Bewegung durch den Seegang der störend auf die Messung bzw. die Regelgröße wirkt. Im Regelkreis wird durch eine Störgröße dabei eine vorübergehende Abweichung vom Sollwert verursacht, dem durch den Regelkreis entgegengewirkt wird. Je nach technischem Einsatz und Umgang mit den Störgrößen wird hier von einer Steuerung, Regelung oder Folgeregelung gesprochen. Die Einwirkung der Umwelteinflüsse, wie Seegang, Wind und Strömungsbedingungen, die auf ein Wasserfahrzeug einwirken können zu erheblichen Problemen führen. Beispielsweise kann bereits leichter Seegang den sicheren Überstieg von Personal auf Fundamente von Offshore-Windkraftanlagen gefährden.
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Das erfinderische Verfahren zur Regelung einer relativen Bewegung eines beweglichen Fahrzeuges unter Nutzung des aktiven Fender Systems in Relation zu einem anderen beweglichen Fahrzeug oder festen Ort nutzt die Signale der Kraftmesszellen in dem aktiven Fender.
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Die horizontalen und vertikalen Kräfte zwischen dem Wasserfahrzeug mit aktivem Fender und aktivem Fender System und dem anderen mobilen Wasserfahrzeug oder festen Bauwerk werden dabei gemessen, in elektrische Signale umgewandelt und über eine zentrale Automatisation in die Datenverarbeitung des Hydrauliksteuerungssystems des Wasserfahrzeugs durch das aktive Fender System eingepflegt. Hieraus werden dann z.B. Steuerungsbefehle für die hydraulische Federung des Fahrzeuges generiert. Ebenfalls werden die gemessenen Kräfte verwendet um beim Andockvorgang die Antriebsanlage zu steuern bzw. zu regeln oder zu folgeregeln.
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Weiter können die Messwerte für eine Schubkontrolle der Antriebsanlage des andockenden Fahrzeugs genutzt werden, um den Anpressdruck beim Andocken beispielsweise konstant zu halten und damit ein Lösen vom Dock zu verhindern.
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Das jeweilige aktive Fender System umfasst zumindest einen Fender mit zumindest einer Messeinheit.
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Die jeweilige Messeinheit weist beispielsweise zwei parallel Reihen von Kraftmesszellen und zumindest eine Signalverarbeitung auf, die aus den gemessenen Kräften Steuerbefehle für die hydraulische Federung des Fahrzeuges und Steuerbefehle für die Antriebsanlage ableitet und generiert. Weiter werden die gemessenen Daten verarbeitet und über zumindest ein Anzeigesystem, bevorzugt optisch, ausgegeben, welches beispielsweise dem Schiffsführer und der Besatzung anzeigt, ob die Haltekraft ausreicht und/oder ein sicherer Überstieg erfolgen kann.
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Aktive Fender können am Bug und/oder an den Seiten und/oder am Heck eines Wasserfahrzeuges angebracht werden und miteinander datentechnisch im aktiven Fender System vernetzt sein.
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Stand der Technik
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Um die Seegangs Einflüsse bei einem Übersetzvorgang möglichst gering zu halten, ist es bekannt, relativ kleine Wasserfahrzeuge zu verwenden, die mit einem Fender so stark gegen das sogenannte „boat-landing“ einer Offshore-Windenergieanlage drücken, dass die Reibung zwischen Fender und „boat-landing“ für eine sichere Positionierung des Wasserfahrzeugs während des Überstiegst sorgt. Allerdings führt der stetige Seegangseinfluss dazu, dass sich die Anpresskraft des Wasserfahrzeugs und damit auch die Reibung zwischen Fender und „boat-landing“ permanent verändert. Wird die Reibung zu gering, führt dies zu einem Verrutschen des Bugfenders oder gar zu einem Verlust des Kontaktes zwischen Wasserfahrzeug und einem anderen Wasserfahrzeug, Ponton oder festen Bauwerk, woraus sich eine unmittelbare Gefährdung des Personals ergibt.
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Um den Anpressdruck und damit die Reibung konstant zu halten und einen sicheren Überstieg zu gewährleisten, wird die Maschinenleistung daher entgegen der horizontal wirkenden Seegangs Einflüsse manuell vom Schiffsführer stetig nachträglich angepasst.
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Hierdurch wird die für den Personal Transfer auf See zwingend notwenige stabile Verbindung zwischen dem Versetzfahrzeug und dem anderen Wasserfahrzeug oder festen Bauwerk durch eine erhöhte Fender Reibung und einen manuell dynamisch erzeugten hohen Anpressdruck des Versetzfahrtzeuges hergestellt. Die Steuerung der Haltekraft basiert dabei auf den jeweiligen Erfahrungen des Schiffsführers und führt zum einen zu einer unbestimmten Überdimensionierung der Fender und zum anderen zu einer groben Steuerung der Schubkräfte, die überhöht eingesetzt werden müssen, da der Schiffsführer mit hohem Zeitversatz lediglich auf die sich stetig veränderten Bedingungen reagieren kann. Ein prognostisches oder vorausschauendes Arbeiten ist bei einer manuellen Steuerung nicht möglich.
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Aus der
DE 10 2015 108 882 B3 ist ein Verfahren zum Anlanden eines Wasserfahrzeugs an einem Bauwerk bekannt, wobei das Verfahren die Schritte: Anfahren der Position des Bauwerks, in Kontakt bringen des Wasserfahrzeugs mit dem Bauwerk, Erfassen des vom Wasserfahrzeug auf das Bauwerk einwirkenden Drucks, und Ansteuern der Steuer- und Vortriebsanlage des Wasserfahrzeugs zum Erreichen eines vom Wasserfahrzeug gegen das Bauwerk gerichteten vorbestimmten Drucks zeigt, wobei das Ansteuern der Steuer- und Vortriebsanlage des Wasserfahrzeugs unter vorausschauender Berücksichtigung zu erwartender, zukünftige auf das Wasserfahrzeug wirkender Wellenereignisse erfolgt, die mittels Wellenradar, Infrarot- und/oder Ultraschallsensoren erfasst werden. Aus dieser Schrift ist auch ein Bugfender mit Sensoren bekannt, der ein Nachlassen eines Anpressdrucks erfasst.
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Die
WO 2014 118 570 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Festmachen von seetüchtigen Fahrzeugen an einem Bauwerk. Die Vorrichtung umfasst einen Fender mit einer Schicht aus komprimierbarem Material, der an dem Fahrzeug angebracht ist. An den Seiten des Fahrzeugs sind Ankerpunkte mit jeweiligen zugeordneten Zugmechanismen mit Zugband angebracht. Ein jeweiliger Zugmechanismus ist mit einem der Ankerpunkte verbindbar. Beim Festmachen wird das Boot zunächst zum Bootssteg gelenkt, um den Fender an Pylonen zu befestigen. Dabei werden Anker mit dem jeweiligen Zuband aus dem Zugmechanismus herausgezogen und jeweils um einen der Pylonen gelegt. Jedes Band wird dann an einem Ankerpunkt des Fahrzeugs befestigt, und die Mechanismen werden aktiviert, um die Bänder um die Pylonen zu fest zu ziehen und den Fender gegen sie zu drücken. Ein Steuersystem hält die erforderliche Spannung in den Bändern aufrecht, um die Verankerung zu sichern.
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Das Problem im Stand der Technik ist, dass die am Fender auftretenden Kräfte nicht gemessen werden und damit die benötigte Schubkraft zur dynamischen Optimierung eines Anpressdrucks über ein aktives Fender System technisch nicht steuerbar bzw. regelbar ist.
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Um dieses Problem zu lösen, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die auftretenden Kräfte zwischen dem beweglichen Fahrzeug und dem anderen beweglichen Fahrzeug oder festen Bauwerk über den aktiven Fender in horizontaler und vertikaler Richtung zu messen und durch das aktive Fender System im Anschluss derart weiterzuverarbeiten, dass eine optimierte Schubkraft der Antriebsanlage und/oder optimierte Steuerung oder Regelung einer hydraulischen Federung erfolgt.
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Der Aktive Fender ist mit zumindest einem Fenderkörper ausgebildet, in dem jeweils Kraftmesszellen derart angeordnet sind, dass sie an einer Außenseite des Fenderkörpers aus einer Fläche Kontaktzonen bilden, wobei die einzelnen Kontaktzonen der Kraftmesszellen zueinander symmetrisch und/oder achssymmetrisch angeordnet sind.
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Weiter kann insbesondere der aktive Fender acht Kraftmesszellen aufweisen, die in der Fläche horizontal gesehen zweireihig und vertikal gesehen vierreihig zueinander jeweils äquidistant angeordnet sind.
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Das erfindungsgemäße aktive Fender-System mit zumindest einem erfindungsgemäßen aktiven Fender ist dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Fender-System zumindest einen Signalwandler, ein Netzwerk, Hard- und Software für eine Signal-/Datenverarbeitung, Datenspeicherung, Steuer- oder Regelungseinheit mit Anzeige / Bedienfeld, User Interface, Display und Schnittstellen zu weiteren Systemen und/oder zu Bordsystemen aufweist.
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Weiter kann ein weiteres System eine zentrale Automatisation sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung einer relativen Bewegung eines mit zumindest einem aktiven Fender ausgerüsteten beweglichen Wasserfahrzeugs unter Nutzung eines erfindungsgemäßen aktiven Fenders und/oder erfindungsgemäßen aktiven Fender-Systems ist wenigstens mit den nachfolgenden Schritten ausgebildet:
- - Aktivierung des Modus Seegangs Ausgleich,
- - Messung durch die Kraftmesszellen der jeweiligen aktiven Fender
- - Signal-/Datenverarbeitung und Prozessierung der Messung im aktiven Fender-System mit Abgleich und
- - Anzeige der notwendigen Anpress-/ Haltekraft P und der tätlichen Anpress-/ Haltekraft P
und - - Erzeugung von Steuerdaten/- Befehlen
- - Weitergabe der Steuerdaten/-Befehle an die zentrale Automatisation des Wasserfahrzeugs,
- - Regelung durch Befehle Schub Ein / Ausfahren an die Hydraulikzylinder der hydraulischen Federung des Wasserfahrzeugs, um die Seegangs Bewegungen beim Dockvorgang auszugleichen.
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Weiter ist ein weiteres Verfahren zur Regelung einer relativen Bewegung eines mit zumindest einem aktiven Fender ausgerüsteten beweglichen Wasserfahrzeugs unter Nutzung eines erfindungsgemäßen aktiven Fenders und/oder erfindungsgemäßen aktiven Fender-Systems mit den Schritten ausgebildet:
- - Aktivierung des Modus Schub Ausgleich,
- - Messung durch die Kraftmesszellen der jeweiligen aktiven Fender
- - Signal-/Datenverarbeitung und Prozessierung der Messung im aktiven Fender-System mit Abgleich und
- - Anzeige der notwendigen Anpress-/ Haltekraft P und der tätlichen Anpress-/ Haltekraft P
und
- - Erzeugung von Steuerdaten/- Befehlen
- - Weitergabe der Steuerdaten/-Befehle an die zentrale Automatisation des Wasserfahrzeugs,
- - Regelung durch Befehle Schub vor / zurück an die Steuerung der Antriebsmaschine des Wasserfahrzeugs, um die Haftreibung P beim Dockingvorgang in einem vorgegebenen Limit-Bereich zu halten.
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Weiter ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Regelung einer relativen Bewegung eines mit zumindest einem aktiven Fender ausgerüsteten beweglichen Wasserfahrzeugs unter Nutzung eines erfindungsgemäßen aktiven Fender Systems mit den Modi Seegangs Ausgleich und Schub Reglung besonders bevorzugt, wobei
- - Aktivierung des Modus Seegangs Ausgleich
und - - Aktivierung des Modus Schub Reglung
parallel erfolgen.
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Die Messdaten Kraftmesszellen in dem aktiven Fender System werden dabei für drei Anwendungen eingesetzt:
- 1. Automatische Schub Reglung der Antriebsanlage (Haltekraft)
- 2. Automatische Steuerung der hydraulischen Federung (Seegangs Ausgleich)
- 3. Kombination beider Systeme
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Neben den technischen Systemen kann auch weiterhin ein manueller Modus genutzt werden, um dem Schiffsführer einen Eingriff in das System zu gewähren, falls dies für erforderlich gehalten wird. Dem Schiffsführer werden auch dann durch die Anzeige des aktiven Fender Systems die Soll- und Ist-Kräfte und die Steuerungs- und Regelungsparameter angezeigt. Damit wird jeweiligen technischen Vorschriften und Handlungsempfehlungen entsprochen.
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Eine weitere Anzeige, bevorzugt als eine Art optisches Ampelsystem, zeigt dem Schiffsführer und der Besatzung die Haltekraft zwischen Fender und dem festen Bauwerk oder anderen Wasserfahrzeugen quantitativ und qualitativ an. Hiermit steht ergänzend eine Entscheidungshilfe für einen manuellen Eingriff in das System durch den Schiffsführer zur Verfügung. Wenn Gefahr besteht, dass die Haltekraft für einen sicheren Überstieg nicht ausreicht, wird die Besatzung gewarnt und die Gefahren beim Überstieg werden reduziert.
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In einem ersten Beispiel werden aktive Fender bereitgestellt, in dem Docking-Fender mit Kraftmesszellen (Load cells) ausgerüstet werden. Die Montage der Zellen erfolgt mehrreihig, z.B. in zwei parallelen Reihen horizontal im oberen und unteren Bereich des Fenders zwischen dem Fender und dem Bootsrumpf.
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Beim Dockingvorgang wird das bewegliche Fahrzeug über den aktiven Fender durch den Antrieb an ein anderes bewegliches Fahrzeug oder ein festes Bauwerk gedrückt. Durch den horizontalen Anpressdruck und die Reibungskräfte zwischen der Fenderoberfläche und der Fahrzeugwand bzw. der Bauwerkswand wird die relative Lage in einer Richtung zueinander stabilisiert.
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Die durch Seegangseinflüsse entstehenden permanent variablen Vertikalkräfte am aktiven Fender werden mittels der oberen und unteren Kraftmesszellen im aktiven Fender erfasst. Bewegt sich das bewegliche Fahrzeug mit dem aktiven Fender an der Fahrzeugwand bzw. der Bauwerkswand nach oben werden die messbaren Kräfte in der oberen Reihe der Kraftmesszellen größer und in der unteren Reihe kleiner. Aus dieser Differenz können die Scherkräfte unter Anwendung der Reibkoeffizienten des Fendermaterials ermittelt werden.
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Bewegt sich das bewegliche Fahrzeug mit dem aktiven Fender an der Fahrzeugwand bzw. der Bauwerkswand nach unten ist die Kraftverteilung umgekehrt.
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Durch die zweireihige horizontale am verbindenden Fender entsteht eine Wertedifferenz zwischen der oberen und unteren Kraftmessung. Mit den Daten aus dem Wertedifferenzvergleich und dem Reibungskoeffizienten der Verbindungsstrukturen werden die entstehenden Scherkräfte errechnet. Die errechneten Scherkräfte werden anschließend in Relation zu den Haltekräften aus Schubkraft und Haftreibung gestellt. Diese Bilanz und die Sensorische Wahrnehmung der Umweltbedingungen wie Seegang, Strömung, Welle und Wind wird über die zentrale Automation in die Steuerungseinheit und Datenverarbeitung des hydraulischen Federungssystems eingespeist und verarbeitet. Aus diesen Daten werden die entsprechenden Steuerungsbefehle für die Hydraulikzylinder generiert und pro-aktiv die horizontale Ausrichtung des gefederte Bootsbereichs (Chassis) aktiv stabilisiert bevor die äußeren Störkräfte die Haftreibung übersteigen und ungewollte Bewegungen des Bootes auslösen.
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Mithilfe der gemessenen Daten werden zudem die eingesetzten Schubkräfte optimiert.
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Die erfolgt entweder automatisiert oder über eine Anzeige wird dem Schiffsführer die benötigte und eingesetzte Schubkraft angezeigt, hiermit kann der Schubeinsatz entsprechend fein dosiert und somit energiesparend eingesetzt werden.
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Zudem können Grenzwertbereiche im Vorfeld bereits erkannt und durch eine entsprechende optischer Ergebnisdarstellung (Ampelsystem) angezeigt werden. Damit wird dem Schiffsführer und der Besatzung ein objektives technisches Entscheidungshilfsmittel zum rechtzeitigen Abbruch von Operationen zur Verfügung gestellt, da das Abreißen der Haltekraft vorhersehend angezeigt werden kann. Hierdurch entsteht ein deutlichen Sicherheitsgewinn.
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Das Verfahren ist insbesondere für Mehrrumpf-Wasserfahrzeug geeignet, die zur Anlandung an Offshore-Bauwerken, wie z. B. Offshore-Plattformen oder Offshore- Windenergieanlagen, Schiffe- überstieg verwendet werden.
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Durch das bei manchen Mehrrumpfbooten verwendete Federungssystem, das die Rümpfe mit dem Chassis des Wasserfahrzeugs verbindet, kann auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung eine wesentlich verbesserte Bewegungskontrolle beim Überstieg des Wasserfahrzeugs erreicht werden.
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Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Bauwerk um die Anlegestelle einer Offshore-Windenergieanlage.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figuren in der Figurenbeschreibung beschrieben, wobei diese die Erfindung erläutern sollen (Ausführungsbeispiele) und nicht zwingend beschränkend zu werten sind:
- Es zeigen:
- 1 eine beispielhafte schematische Darstellung eines Wasserfahrzeugs 10 im „Docking-Modus“ in Seitenansicht mit wirkenden Kräftevektoren;
- 2 eine beispielhafte Schnittdarstellung eines aktiven Fenders 13 mit mehrreihig angeordneten Kraftmesszellen 17;
- 3 ein Flow Chart Beispiel für den Informationsfluss, die Aktorik und die Eingabe- und Ausgabe Medien die über das aktive Fender System unterstütz bzw. angefahren werden;
- 4 beispielhaft die Bedienfelder und Anzeigen des aktiven Fender Systems;
- 5 Automatischer Seegangs Ausgleich Eine schematische Darstellung Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiel bei aktiven automatischen Seegangs Ausgleich mit den durch den Fender gemessen Kräften und
- 6 Automatische Schub Reglung Eine schematische Darstellung Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiel bei aktiver automatischer Schub Reglung mit den durch den Fender gemessen Kräften.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Wasserfahrzeug 10 im „Docking-Modus“ in Seitenansicht. Das Wasserfahrzeug 10 mit seinem „smarten“ aktiven Fender 13 mit mehrreihig angeordneten Kraftmesszellen 17 „dockt“ (hält Kontakt) dabei an einem Boat Landing 21, hier einem Offshore-Bauwerk 20, z.B. einer Windkraftanlage, an. Die auf das Wasserfahrzeug 10 wirkenden Kräfte durch Störgrößen aus der Welleneinwirkung W, die zum Rutschen oder gar zum Kontaktverlust des aktiven Fenders 13 mit dem Boat Landing 21 am Offshore-Bauwerk 20 führen können, werden messtechnisch bestimmt und durch Maschinenkommandos MK und Ausgleichsbewegungen der Hydraulischen Federung 15 kompensiert. Die Anpresskraft/Haltekraft P am Boat Landing 21 des Offshore-Bauwerks 20 wird kontinuierlich geregelt bevor die Störkräfte auf das Wasserfahrzeug 10 nachteilig wirken.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung eines aktiven Fenders 13 mit mehrreihig, hier horizontal gesehen zweireihig, vertikal gesehen vierreihig, angeordneten Kraftmesszellen 17. Durch die mehrreihige Anordnung können die Kräfte sowohl horizontal wie auch vertikal gemessen werden. Die gemessenen Daten werden anschließend über das aktive Fender System an die zentrale Automatisation 14 des Schiffes weitergeleitet. Das aktive Fender System ist räumlich im aktiven Fender 13 mit integriert, zwischen dem aktiven Fender 13 und der zentralen Automation 14 oder in der zentralen Automation 14 integriert, je nach bautechnischen Erfordernissen. Das zum aktiven Fender System gehörige Display 33 bzw. das Anzeige-/ Bedienfeld 30 mit den Anzeigen 31, 32 bzw. das User Interface 36 sind in der Nähe der Besatzung bzw. des Schiffsführers ergonomisch positioniert und in die Kommunikationswege/das Netzwerk des aktiven Fender Systems eingebunden.
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3 zeigt ein Flow Chart Beispiel für den Informationsfluss, die Aktorik und die Eingabe- und Ausgabe Medien die über das aktive Fender System unterstütz bzw. angefahren werden. Beispielhaft werden hier vier Auswahlmöglichkeiten mit anschließenden Verknüpfungen als Chart dargestellt:
- Im sogenannten manuellen Modus werden dem Schiffsführer auf der Anzeige bzw. dem Bedienfeld 30 die Daten der Soll- / Ist Haltekraft 31 und der Soll- / Ist Schubkraft 32 angezeigt bzw. als Balkenfortschrittsanzeige visualisiert, die über das aktive Fender System bereitgestellt werden.
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Bei einer sogenannten automatischen Steuerung der Hydraulischen Federung werden dem Schiffsführer auf der Anzeige/Bedienfeld 30 die Daten der Soll/Ist Haltekraft 31 und der Soll- / Ist Schubkraft 32 angezeigt, die über das aktive Fender System bereitgestellt werden.
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Über den Seegangs Ausgleich 34 wird die Hydraulische Federung 15 über die zentrale Automatisation 14 des Schiffes angesteuert.
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Die sogenannte automatische Schub Regelung zeigt dem Schiffsführer auf der Anzeige/Bedienfeld 30 die Daten der Soll/Ist Haltekraft 31 und der Soll- / Ist Schubkraft 32 an, die über das aktive Fender System bereitgestellt werden. Über die Schub Reglung 35 wird die Schubkraft S über die zentrale Automatisation 14 des Schiffes gesteuert.
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Beim sogenannten Automatik Modus werden dem Schiffsführer auf der Anzeige/Bedienfeld 30 die Soll- / Ist Haltekraft 31 und die Soll/Ist Schubkraft 32 angezeigt, die über das aktive Fender System bereitgestellt werden. Dabei werden die Hydraulische Federung 15 und Schub Reglung 35 über die zentrale Automatisation 14 des Schiffes gesteuert.
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4 zeigt beispielhaft die Bedienfelder und Anzeigen des aktiven Fender Systems. Es werden beispielhaft eine Anzeige/Bedienfeld 30 mit User Interface 36 für die Schiffsführung und ein Display 33 zur Information für die Besatzung gezeigt.
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Die Anzeige/Bedienfeld 30 im Steuerhaus (vgl. 5) zeigt dem Schiffsführer die Haltekraft 31 und die Schubkraft 32 an. Beide Anzeigen sind als dynamische Soll/Ist Anzeige ausgeführt, hier als Balkenfortschrittsanzeige. Damit kann der Schiffsführer jederzeit eingreifen, falls der Sollbereich unter oder überschritte wird.
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Über das User Interface 36 kann der Schiffsführer die verschiedenen Modi auswählen in dem das aktive Feder System mit der zentralen Automatisation 14 des Wasserfahrzeugs 10 arbeiten soll.
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Das Display 33 der Besatzung warnt die Besatzung über eine Ampelanzeige vor einem abreißen der Haltekraft zwischen aktivem Fender 13 und dem Boat Landing 21 am Offshore Bauwerk 20.
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Alle Daten der Anzeigen werden vom der Zentrale Automatisation 14 des Wasserfahrzeugs 10 zur Verfügung gestellt.
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5 zeigt beispielhaft den Modus Seegangs Ausgleich für ein Wasserfahrzeug 10 im „Docking-Modus“ in Seitenansicht nach 1. Dabei messen die Kraftmesszellen 13 im aktiven Fender 13 die Chassis Reibkraft nach unten CR, die Fender Torsion FT und die Kraft zwischen dem Wasserfahrzeug und dem Bauwerk KM. Durch die zweireihige horizontale und vertikale Kraftmessung am verbindenden aktiven Fender 13 und den Bewegungen des Wasserfahrzeugs 10, entsteht eine Wertedifferenz zwischen der oberen und unteren Kraftmessung KM. Oben wird dabei ein relativ größerer Druck KMa gemessen gegenüber dem unteren Druck KMb gemessen.
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Das aktive Fender System gibt die durch den aktiven Fender 13 gemessenen Drücke in prozessierter Form über eine Schnittstelle an die zentrale Automatisation 14 des Wasserfahrzeugs 10 ab. Dabei werden aus den gemessenen Signalen der Kraftmesszellen 17 des aktiven Fenders 13 die Daten für eine notwendige Anpress-/ Haltekraft P bereitgestellt und mit der tätlichen Anpress-/ Haltekraft P abgeglichen. Hieraus leitet das aktive Fender System die erforderlichen Steuerdaten/-befehle ab. Der Schiffsführer aktiviert über die Anzeige / Bedienfeld 30 den Seegangs Ausgleich 34. Die Steuerdaten/-befehle werden vom aktiven Fender System an die zentrale Automatisation 14 geleitet. Die zentrale Automatisation 14 des Wasserfahrzeugs 10 gibt die Befehle Schub Ein / Ausfahren an die Hydraulikzylinder der hydraulischen Federung 15 des Wasserfahrzeugs 10, um die Seegangs Bewegungen beim Dockvorgang zu regeln/auszugleichen.
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6 zeigt beispielhaft den Modus Schub Reglung für ein Wasserfahrzeug 10 im „Docking-Modus“ in Seitenansicht nach 1.
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Dabei messen die Kraftmesszellen 17 im aktiven Fender 13 die Chassis Reibkraft nach unten CR, die Fender Torsion FT und die Kraft zwischen dem Wasserfahrzeug und dem Bauwerk KM.
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Durch die zweireihige horizontale und vertikale Kraftmessung am verbindenden aktiven Fender 13 und den Bewegungen des Wasserfahrzeugs 10, entsteht eine Wertedifferenz zwischen der oberen und unteren Kraftmessung KM. Oben wird dabei ein relativ größerer Druck KMa gemessen gegenüber dem unteren Druck KMb gemessen.
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Das aktive Fender System gibt die durch den aktiven Fender 13 gemessenen Drücke in prozessierter Form über eine Schnittstelle an die zentrale Automatisation 14 des Wasserfahrzeugs 10 ab. Dabei werden aus den gemessenen Signalen der Kraftmesszellen 17 des aktiven Fenders 13 die Daten für eine notwendige Anpress-/ Haltekraft P bereitgestellt und mit der tätlichen Anpress-/ Haltekraft P abgeglichen. Hieraus leitet das aktive Fender System die erforderlichen Steuerdaten/-befehle ab. Der Schiffsführer aktiviert über die Anzeige / Bedienfeld 30 die Schub Reglung 35. Die Steuerdaten/-befehle werden vom aktiven Fender System an die zentrale Automatisation 14 geleitet. Die zentrale Automatisation 14 des Wasserfahrzeugs 10 gibt die Befehle Schub vor / zurück an die Steuerung der Antriebsmaschine 16, um die Haftreibung P beim Dockingvorgang im erforderlichen Limit zu halten.
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Nachfolgend sind die Bezugszeichen der Figuren aufgeführt:
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- 10
- Wasserfahrzeug
- 11
- Rumpf
- 12
- Chassis
- 13
- aktiver Fender
- 14
- zentrale Automatisation
- 15
- hydraulische Federung
- 16
- Antriebsmaschine
- 17
- Kraftmesszelle
- 20
- Offshore Bauwerk
- 21
- Boat Landing
- 30
- Anzeige / Bedienfeld
- 31
- Anzeige Soll / Ist Haltekraft
- 32
- Anzeige Soll / Ist Schubkraft
- 33
- Display
- 34
- Aktivierung Seegangs Ausgleich
- 35
- Aktivierung Schub Reglung
- 36
- User Interface
- P
- Anpresskraft / Haltekraft
- W
- Welleneinwirkung
- MK
- Maschinenkommando
- S
- Schubkraft
- FT
- Fender Torsion
- KM
- Messen der Kräfte zwischen Wasserfahrzeug und Offshore Bauwerk
- KMa
- Messen der Kräfte oben
- KMb
- Messen der Kräfte unten
- CR
- Chassis Reibkraft nach unten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015108882 B3 [0019]
- WO 2014118570 A1 [0020]
