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Vorrichtung zum Heben und Senken einer Arbeitsbühne, insbesondere
einer schwimmenden Plattform Schwimmende Ölbohrplattformen und ähnliche Arbeitsbühnen
sind mit mehreren vertikalen Stützen versehen, die einen kreisförmigen oder mehreckigen
Querschnitt haben, als geschlossene Zylinder bzw. Kästen oder in Fachwerkkonstruktion
ausgeführt sind und sich relativ zu der Plattform auf- und abwärts bewegen lassen.
Abgesehen von der Form und Ausbildung dieser Stützen beziehen sich die meisten Vorschläge
auf Art und Antrieb der Hubwerke.
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Die zum Halten und Heben der Plattform erforderliche Kraft kann entweder
durch eine reine Klemmverbindung, d. h. durch festes Umfassen der Stützen mit radialem
Druck oder durch gegenseitigen Eingriff von Bauteilen übertragen werden. Das letztere
Grundprinzip, bei dem es zum Unterschied von einer Klemmverbindung für das sichere
Halten selbst größter Lasten nicht auf einen durch entsprechend großen horizontalen
Kraftaufwand erreichbaren Reibungsschluß, sondern auf vertikale Stützkräfte ankommt,
läßt sich in verschiedener Weise durchführen.
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Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung sind in der Wand jeder
Stütze mehrere am Umfang verteilte Reihen übereinanderliegender Öffnungen vorgesehen,
in die horizontal und radial verschiebbare Bolzen eingreifen können. Statt dessen
hat man auch schon an der Außenseite der Stützen gezahnte oder mit stufenartigen
Absätzen versehene Leisten befestigt und diese als vertikale Widerlager für Riegel
benutzt.
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Alle diese bekannten Vorrichtungen arbeiten nach dem sogenannten Kletterstangenprinzip
mit Hilfe von zwei übereinanderliegenden Gruppen von Klemm- bzw. Riegelelementen,
die durch hydraulisch oder pneumatisch betätigte Druckzylinder oder sonstige Einrichtungen
abwechselnd auf größeren und kleineren vertikalen Abstand gebracht werden, wobei
jeweils nur eine Gruppe kraftschlüssig mit der zugehörigen Stütze verbunden ist.
Außerdem findet bei diesen Vorrichtungen durchweg nur ein unterbrochener Hub- oder
Senkvorgang statt, indem lediglich die eine Gruppe von Klemm- bzw. Riegelelementen
beim Arbeitshub der Druckzylinder eine Verbindung zwischen der Plattform und den
Stützen herstellt, während die andere Gruppe der betreffenden Elemente ausschließlich
zur vorübergehenden gegenseitigen Blockierung der Plattform und der Stützen dient.
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Es gibt zwar auch Vorrichtungen, bei denen der Antrieb durch Ritzes
im Zusammenhang mit an den Stützen befestigten Zahnstangen erfolgt. Dabei entstehen
aber ungewöhnlich hohe Zahndrücke, selbst wenn die Kräfte im Bereich jeder Zahnstange
auf mehrere Ritzel verteilt werden, wodurch sich wegen der erforderlichen Übersetzungen
ein sehr umfangreiches Gesamtgetriebe mit der Schwierigkeit gleichmäßiger Kraftverteilung
ergibt.
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Die Erfindung geht von der Verwendung hydraulischer Hubaggregate aus,
die mit gezahnten Leisten od. dgl. an den Stützen einer Plattform zum Eingriff kommen.
Um den Betrieb mit solchen Hubaggregaten zu beschleunigen, hat man bei einer derartigen
Vorrichtung auch schon doppeltwirkende hydraulische Hubaggregate vorgesehen, die
an einem Ende schwenkbar mit einem an der Arbeitsbühne befestigten Gerüst verbunden
sincj, wobei mindestens zwei sich an jeder Stütze gegenüberliegende Hubaggregate
im gleichen Takt miteinander und umschichtig mit einer entsprechenden Anzahl anderer,
versetzt dazu angeordneter Hubaggregate arbeiten.
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Auch bei dem letztgenannten Stand der Technik ergeben sich aber noch
einige Mängel, indem kein vollkommen ununterbrochener Hub- oder Senkvorgang der
Plattform möglich ist und die Hubaggregate mit einem ungünstig hohen spezifischen
Druck des Arbeitsmittels betrieben werden müssen, weil ihre um den Querschnitt der
Kolbenstangen verringerten Kolbenflächen für die jeweils größte aufzubringende Hubleistung
beaufschlagt werden müssen. Zur Beseitigung dieser Mängel und damit zu einer noch
weiteren Verbesserung derartiger Vorrichtungen besteht deshalb die Erfindung darin,
daß jedes Hubaggregat aus zwei mit ihren oberen freien Enden an dem Gerüst schwenkbar
abgestützten Zylindern mit Arbeitskolben und zwei Traversen besteht, von denen die
eine Traverse die unteren Enden der aus den Zylindern nach unten herausragenden
Kolbenstangen als Stützfuß verbindet, während die andere Traverse die Zylinder an
ihren unteren Enden verbindet
und mittels eines an ihr angreifenden,
federnd vorgespannten Zugbolzens nach oben an dem zugehörigen Gerüst abstützt.
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Die Vorteile einer solchen Vorrichtung gemäß der Erfindung kommen
besonders zur Geltung bei Plattformen, die im schwimmenden Zustand an eine unter
oder über einer Wasseroberfläche liegende Arbeitsstelle transportiert werden und
deren Stützen dann zunächst bis zum Erreichen einer Aufstandsfläche abgesenkt werden
müssen. Dabei kann es vorkommen, daß der Unterwassergrund in dem betreffenden Bereich
keine horizontale Ebene bildet, sondern daß die Aufstandsflächen der Stützen in
verschiedener Tiefe liegen. Dann läßt sich ein gleichmäßiges allseitiges Heben der
Plattform aus dem Wasser in horizontal bleibender Lage - das gleiche gilt für ihr
späteres Wiederabsinken nach Beendigung der Arbeiten - nur dadurch erreichen, daß
die Antriebe der Hubaggregate aller Stützen unabhängig von der jeweiligen Lage ihrer
Arbeitskolben zum gleichzeitigen Arbeiten zusammengeschaltet werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung beziehen sich auf ergänzende Einzelheiten
in der Ausbildung der Hubaggregate und der zugehörigen Einrichtungen. So sind in
den Gerüsten zusätzliche Querleisten angebracht, die zum Abstützen der die Hubaggregate
haltenden Traversen beim Beaufschlagen der Kolbenunterseite zum Heben oder Senken
der die Arbeitsbühne tragenden Stützen dienen.
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Ferner sind zweckmäßig die Aufhängestellen der Zylinder mit Bezug
auf die gezahnten Leisten in bekannter Weise so angeordnet, daß die Hubaggregate
in ihrer Wirklage vertikal gerichtet sind.
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Schließlich sind entweder für jedes Hubaggregat besondere Zahnleisten
vorgesehen, wobei alle Zahnleisten zwei in verschiedenen Querebenen einer Stütze
liegende Gruppen mit gegeneinander in der Höhe um eine halbe Teilung versetzten
Stufen bilden. Statt dessen können auch für je zwei an einem gemeinsamen Gerüst
übereinander angeordnete Hubaggregate mit umschichtigen Arbeitshüben in an sich
bekannter Weise die. gleichen Zahnleisten vorgesehen sein.
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In den Zeichnungen ist zur Erläuterung der Einzelheiten der Erfindung
dargestellt in F i g. 1 eine schwimmende, etwa als Schiffshebebühne verwendbare
Plattform mit vier Stützen in Stirnansicht, in F i g. 2 die gleiche Plattform in
Draufsicht, in F i g. 3 und 4 eine Anordnung von vier sich an einer Stütze paarweise
in rechtwinklig zueinander versetzten Ebenen gegenüberliegenden Hubaggregaten in
einer Ansicht bzw. in Draufsicht, in F i g. 5 bis 8 Teilansichten der gleichen Anordnung
in jeweils zwei rechtwinklig zueinander versetzten Richtungen für verschiedene Zustände
innerhalb eines ganzen Arbeitstaktes, in F i g. 9 und 10 eine andere Anordnung von
vier an einer Stütze auf gegenüberliegenden Seiten paarweise übereinanderliegenden
Hubaggregaten in einer Ansicht bzw. in Draufsicht und in F i g. 11 bis 14 Teilansichten
der letzteren Anordnung für verschiedene Zustände innerhalb eines ganzen Arbeitstaktes.
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Die aus den F i g. 1 und 2 ersichtliche Hubplattform 1 hat zur Verwendung
als Schiffshebebühne od. dgl. eine Rechteckgrundfläche mit aufwärts gerichteten
Seitenkästen 2 an den beiden Längsseiten. Im Bereich der beiden Seitenkästen sind
je zwei rohrförmige Stützen 3 angeordnet, die mittels hydraulisch betätigter Hubaggregate
4 relativ zu der Plattform 1 auf- und abwärts verschiebbar sind. Dadurch
kann die Plattform, wenn die Stützen 3 auf dem Unterwassergrund 5 stehen, aus ihrer
z. B. für die Durchführung von Arbeiten an einem eingedockten Schiff normalen Betriebslage
(ausgezogene Linien) einerseits noch mehr angehoben werden, bis sie sich ganz über
dem Wasserspiegel befindet. Andererseits läßt sich die Plattform aber auch in eine
Tauchlage (strichpunktierte Linien) absenken, die zum Ein-oder Ausschwimmen eines
Schiffes dient. Dieses Absenken und ein späteres Wiederanheben der Plattform läßt
sich ebenfalls mittels der Hubaggregate erreichen, sofern und soweit dafür nicht
wie bei üblichen Schwimmdocks Einrichtungen zum Fluten bzw. Lenzen geschlossener
Hohlräume vorgesehen sind.
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Die F i g. 3 und 4 lassen die Ausbildung und Anordnung der einer Stütze
3 zugeordneten vier Hubaggregate a, b, c, d in der einen Ausführungsform
erkennen. Zu jedem Hubaggregat gehören zwei Zylinder 6, die in gleicher Höhe am
obenliegenden Querhaupt eines auf der Plattform oder Arbeitsbühne 1 stehenden
und mit derselben fest verbundenen Gerüstes 7 gelenkig gelagert sind. Zur Halterung
der beiden Zylinder 6 jedes Hubaggregates dient eine dieselben am unteren Ende verbindende
Traverse 8,
die durch einen Bolzen 19 unter federnder Vorspannung mit
dem Gerüst verbunden ist. Die Kolbenstangen 9 der in den Zylindern 6 sich befindenden,
durch ein Druckmittel doppelseitig beaufschlagbaren Arbeitskolben sind an ihrem
unteren, aus den Zylindern herausragenden Ende durch einen ebenfalls traversenartigen
Stützfuß 10 verbunden. Dieser Stützfuß dient zum Eingriff in zwei stufenartig
verzahnte vertikale Leisten 11, die an der Außenseite der Stütze 3 parallel
zueinander in etwas größerem seitlichem Abstand als die beiden Zylinder 6 angeordnet
sind.
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Die vier Hubaggregate sind rings um die Stütze 3 um je 90° zueinander
versetzt, so daß sie sich paarweise gegenüberliegen (a und b bzw.
c und d). Jedes dieser beiden Paare arbeitet im gleichen Takt, der gegenüber
dem Arbeitstakt des anderen Paares versetzt ist. Dieser Vorgang ist in den F i g.
5 bis 8 an vier aufeinanderfolgenden Zuständen veranschaulicht. Dort sind immer
zwei um 90° zueinander versetzte und demgemäß umschichtig arbeitende Hubaggregate
in entsprechenden Seitenansichten (Richtungen A bzw. B) gezeigt, d.
h., die Ansicht jeweils eines Hubaggregates ist gleichsam um 90° in die Bildebene
gedreht. Zur Unterscheidung zwischen den Einzelteilen der beiden gegenübergestellten
Hubaggregate sind die den Teilen 6 bis 11 auf der linken Seite entsprechenden Teile
auf der rechten Seite mit 6' bis 11' bezeichnet. Beginnend mit dem
Zustand gemäß F i g. 5 ist der Stützfuß 10 des linken Aggregates gerade im
Eingriff mit den zugehörigen Zahnleisten 11 und sichert damit die Relativlage
zwischen der Plattform 1 und der mit den Zahnleisten verbundenen, durch eine Aussparung
12 der Plattform hindurchgeführten Stütze. Gleichzeitig ist der Stützfuß
10' des rechten Aggregates nach entsprechendem Auswärtsschwenken desselben gerade
frei von der um eine halbe Teilung t/2 tiefer liegenden Stufe seiner zugehörigen
Zahnleisten 11'.
Anschließend führt das linke Aggregat einen Arbeitshub
aus, bei dem durch Beaufschlagen der Oberseite der Arbeitskolben bei gleichzeitiger
Entlastung ihrer Unterseite die Zylinder 6, das Gerüst 7 und damit auch die Plattform
1 relativ zu den Zahnleisten 11 und zugleich zur Stütze um etwa eine halbe Stufenteilung
t/2 angehoben werden. Gleichzeitig wird der Stützfuß 10' des rechten Aggregates
durch einen etwa gleich großen Leerhub seiner auf der Unterseite beaufschlagten
Arbeitskolben eingezogen, so daß er, wie F i g. 6 erkennen läßt, sich am Ende der
beiden sich ergänzenden Relativbewegungen vor der nächsthöheren Stufe der Zahnleisten
11' befindet.
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Nachdem dann der Stützfuß 10' des rechten Aggregates gemäß F i g.
7 durch Einwärtsschwenken desselben wieder in Eingriff mit seinen Zahnleisten 11'
gekommen ist und durch Umschalten seiner Arbeitskolben von Leerhub auf Arbeitshub,
d. h. von der unterseitigen zur oberseitigen Beaufschlagung, zunächst die Abstützung
der Plattform 1 übernommen hat, kann der Stützfuß 10 des linken Aggregates
in die dargestellte Lage ausschwenken.
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Im nächsten Zustand gemäß F i g. 8 hat das rechte Aggregat seinen
Arbeitshub (durch Ausfahren des Stützfußes 10') und das linke Aggregat seinen Leerhub
(durch Einfahren des Stützfußes 10) erledigt. Sobald darauf der Stützfuß 10 wieder
in die nächsthöhere Stufe seiner Zahnleisten 11 eingeschwenkt ist und die Abstützung
der Plattform 1 wieder übernommen hat, kann der Stützfuß 10' des rechten
Aggregates ausschwenken. Dann ist ein voller Arbeitstakt zu Ende, und die gleichen
Vorgänge wiederholen sich, ausgehend von der um eine ganze Stufenteilung höheren
Lage der Plattform 1.
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Die F i g. 9 und 10 zeigen eine andere Anordnung von vier Hubaggregaten
e, f, g, h, die im einzelnen wie bei der ersten Ausführung ausgebildet sind.
In diesem Falle sind je zwei Hubaggregate e, f bzw. g, h auf einander gegenüberliegenden
Seiten der Stütze 3 übereinander an einem gemeinsamen Gerüst 13 mit zwei entsprechenden
Querhäuptern gelenkig gelagert, indem wieder die beiden Zylinder jedes Aggregates
durch eine gemeinsame, mit dem Gerüst über einen gefederten Bolzen 19' verbundene
Traverse 14 bzw. 14' gehalten werden. Beide Gerüste stehen wieder
auf der Plattform oder Arbeitsbühne 1 und sind mit derselben fest verbunden. Beiderseits
jedes Gerüstes befinden sich wieder je zwei an der Außenseite der Stütze 3 befestigte
Zahnleisten 15, 15', deren Stufen jedoch nicht zueinander versetzt sind. Aus den
F i g. 11 bis 14 ergibt sich in Seitenansicht (Richtung B) die umschichtige Arbeitsweise
von zwei an der einen Stützenseite übereinanderliegenden Hubaggregaten, denen die
gleichen Zahnleisten 15 zugeordnet sind.
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Beim Zustand gemäß F i g. 11 ist der Stützfuß 16 des oberen Aggregates
gerade im Eingriff mit den Zahnleisten 15, während der Stützfuß 16' des unteren
Aggregates gerade ausschwenkt. Nachdem dann das obere Aggregat einen Arbeitshub
durch Ausfahren seines Stützfußes 16 und das untere Aggregat einen Leerhub
durch Einfahren seines Stützfußes 16' ausgeführt hat, ist der Zustand nach F i g.
12 erreicht.
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Nunmehr kommt, wie F i g. 13 zeigt, durch Einwärtsschwenken des unteren
Aggregates dessen Stützfuß 16' in Eingriff mit der nächsthöheren Stufe der Zahnleisten,
während das obere Aggregat auswärts schwenkt. Damit kann das untere Aggregat seinen
Arbeitshub und das obere Aggregat seinen Leerhub ausführen. Nach diesen beiden sich
wieder zu einer Relativverschiebung der Plattform 1 gegenüber allen Stützen 3 um
eine ganze Stufenteilung ergänzenden Hüben kann gemäß F i g. 14 der Stützfuß 16
des oberen Aggregates mit der nächsthöheren Stufe der Zahnleisten in Eingriff kommen
und der Stützfuß 16' des unteren Aggregates ausgeschwenkt werden.
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Solche Bewegungen erfolgen immer gleichzeitig bei zwei an jeder Stütze
einander in gleicher Höhe gegenüberliegenden Aggregaten, so daß Gleichgewicht bei
der Übertragung der Hubkräfte besteht.
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Für das seitliche Aus- und Einschwenken der Hubaggregate sind bei
beiden Ausführungsbeispielen zweckmäßig besondere kleine hydraulische Antriebe 17
vorgesehen, die sich im Bereich der die Arbeitszylinder verbindenden und haltenden
Traversen 8 bzw. 14, 14' befinden und in Abhängigkeit von den Arbeits- und Leerhüben
gesteuert werden.
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Wenn die Plattform 1 gesenkt werden soll, findet der Arbeitshub der
Aggregate als Bremshub durch Einfahren der betreffenden Stützfüße bei gedrosseltem
Ablassen des die Kolbenoberseite beaufschlagenden Druckmittels statt, das beim vorhergehenden
und auch nachfolgenden Leerhub zum Ausfahren der Stützfüße gedient hat bzw. wieder
dienen wird.
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Wenn schließlich bei schwimmender Plattform 1 die Stützen 3 abgesenkt
oder angehoben werden sollen, arbeiten die Hubaggregate wie folgt: Zum Absenken
der Stützen wird das die Unterseite der Arbeitskolben, die sich gerade in ihrer
oberen Endlage befinden, noch beaufschlagende Druckmittel im Sinne eines Bremshübes
gedrosselt abgeführt. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Plattform und
den jetzt an dieser hängenden Stützen erfolgt dabei durch Abstützen der Traversen
8 bzw. 14,14'
nach unten auf besonderen Querleisten 18 an den betreffenden
Gerüsten 7 bzw. 13. Beim Heben der Stützen führen die Arbeitskolben durch Beaufschlagen
ihrer Unterseite einen Arbeitshub nach oben aus, wobei die Traversen 8 bzw. 14,14'
sich ebenfalls auf den Leisten 18 abstützen. Im übrigen findet auch bei diesen beiden
Vorgängen entsprechend der vorher beschriebenen Arbeitsweise eine ununterbrochene
Senk- bzw. Hubbewegung der Stützen mit Hilfe der paarweise umschichtig tätigen Aggregate
a, d bzw. e, h statt.