DE1556459A1

DE1556459A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer vorbestimmten Spannung in einem Seil

Info

Publication number: DE1556459A1
Application number: DE19681556459
Authority: DE
Inventors: Burnham Peter B; Wolfe Paul B; Born Ellis H
Original assignee: Abex Corp
Current assignee: PepsiAmericas Inc
Priority date: 1967-02-23
Filing date: 1968-02-22
Publication date: 1970-03-12
Also published as: DE1556459B2; BE705360A; FR1549631A; DE1556459C3; SE327351B; US3388070A; GB1212442A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer vorbestimmten Spannung in einem Seil

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer vorbestimmten Spannung in einem Seil, dessen Ende über einen Seilspanner an eine Winde geführt ist und dessen Wirkungslänge in einem die Kapazität des Seilspanners übersteigenden Ausmaß veränderlich ist· Insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich ist die Erfindung anwendbar bei Versorgungseinrichtungen zwischen zwei Schiffen, bei denen ein Förderkorb an dem von Schiff zu Schiff gespannten Seil läuft·

Bei der Schiff- zu-SchiffVersorgung auf See sind verschiedene Verfahren üblich· Sofern schwerere Lasten umzuschlagen sind, wird im allgemeinen das sogenannte Förderkorb-System benutzt, bei dem ein Tragseil von Schiff zu Schiff gespannt wird und ein an dem Tragseil hängender Förderkorb mittels eines Zugseiles hin und her gezogen wird·

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Bas Tragseil erstreckt sich normalerweise von einer Seilwinde auf dem Versorgungsschiff aus über einen Seilspanner und einen Rollenblock zu einem Befestigungspunkt am Empfangsschiff· Der Seilspanner enthält dabei meistens zwei Mohrfach-Rollen, die durch eine Feder oder ein anderes kompressibles Element elastisch auseinandergedrückt werden und über die mehrere Seilwindungen nach Art eines Flaschenzugeβ gelegt sind· Je nach der an Tragseil vorhandenen Spannung können sich somit die beiden Rollen des Seilspanners von-einander entfernen oder aneinander annähern, wobei eine entsprechende Seillänge ausgegeben oder eingezogen wird. Da über die Rollen des Seilspanners mehrere Seilwindungen laufen, ist die Kapazität des Seilspanners im allgemeinen verhältnismäßig groß, sie liegt häufig im Bereich von etwas mehr als 20 Metern Seillänge und reicht deshalb aus, bei Relativ-Bewegungen der Schiffe von weniger als 20 Metern das Tragseil straff gespannt zu halten· Damit kann in der Regel das normale Schlingern und Stampfen der Schiffe in nicht allzu unruhiger See ausgeglichen werden·

Falls jedoch die Schiffe auf vorübergehend divergierenden oder konvergierenden Kursen fahren, oder falle die Schiffe in außergewöhnlichem Ausmaß schlingern, stampfen oder gieren, reicht die Kapazität des Seilspanners nichtkehr aus· Vielmehr muß dann von der Seilwinde weiteres Tragseil abgespult bzw· eingezogen werden, damit auch diese größeren Relativbewegungen kompensiert werden, d.h. das Seil weder zu schlaff noch zu straff wird· Bislang wurde die Betätigung der Seilwinde zum zusätzlichen Ausfahren bzw.

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Einziehen von Tragseil von Hand durch einen Seemann vorgenommen, der den Seilspanner beobachtete und den Windenmotor einschaltete, wenn nach seiner Meinung das Tragseil zu schlaff oder zu straff zu werden drohte. Dieses Verfahren ist naturgemäß unbefriedigend und hat in der Vergangenheit sehr oft dazu geführt, daß das Tragseil riß und der Förderkorb verlorenging, oder daß es so weit durchhing, bis der Förderkorb in die See eintauchte und sein Inhalt verdarb.

Mit der Erfindung soll nunmehr ein System geschaffen werden, das es gestattet, auch bei übermäßig großen Relativbewegungen der Schiffe ( bzw. allgemein bei großen Änderungen der Wirkungslänge des Seiles, die die Kapazität des Seilspanners übersteigen ) in dem Seil selbsttätig ohne manuelle Beeinflussung eine vorbestimmte Spannung aufrechtzuerhalten. Dieses Ziel erreicht die Erfindung durch ein Verfahren, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß durch ein nach Maßgabe der Position des Seilspanners abgeleitetes Signal eine Betätigung der Winde derart erfolgt, daß die Winde durch Einziehen oder Ausfahren von Seil die Position des Seilspanners innerhalb eines vorbestimmten Arbeitsbereiches hält.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nach Maßgabe der Position des Seilspanners ein elektrisches Signal abgeleitet, dessen Amplitude eine Funktion der jeweiligen Position des Seilspanners ist. Dieses elektrische Signal läuft zunächst durch ein Filter oder einen Amplituden-Diskriminator, der alle unterhalb eines vorbestimmten kleinen Wertes pendelnde Signale zurückhält

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und nur die größeren Signale durchläßt. Dadurch wird verhindert, daß die Winde ständig in geringfügiger und wegen des Seilspanners Überflüssiger Weise angetrieben wird. Hithin gelangen wegen des Amplituden-Diskriminators von vornherein nur etwas größere Signale vom Seilspanner aus zur Weiterverarbeitung·

Die vom Seilspanner abgeleiteten Signale durchlaufen eine Steuerschaltung, die drei einander parallele Steuerkreise besitzt, nämlich einen Signaldauer-Dämpfungskreis, einen Grenzposition-Sicherheitskreis und einen Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis. Jedes von einem dieser drei parallelen Kreise durchgelassene Signal bildet ein Befehlssignal für die Servo-Steuereinrichtung der Winde und veranlaßt damit eine Windenbetätigung· Das Antriebsaggregat für die Winde kann dabei in üblicher Weise aus einer durch einen Servoverstärker und einen Servomotor gesteuerten Pumpe bestehen, die ihrerseits einen mit der Winde verbundenen Ölmotor oder dergleichen antreibt.

Der Signaldauer-Dämpfungskreis gibt nur dann eLn Befehlssignal zum Windenantrieb ab, wenn das am Seilspanner abgenommene Signal über eine bestimmte Mindestzeit hinweg bestanden hat· Diese Mindestzeit beträgt dabei vorzugsweise ungefähr die Hälfte der normalen Schlingerperiode des Versorgungsschiffs, so daß im Ergebnis der Signaldauer-Dämpfungskreiβ alle diejenigen am Seilspanner abgenommenen Signale unwirksam macht, die von einem normalen Schlingern oder Stampfen der Schiffe herrühren und folglich nur auf solche Längenänderungen des Tragseils zurückgehen, die der Seilspanner

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allein ohne Windenbetätigung bewältigen kann« Sobald die Schiffe jedoch auf divergierenden oder konvergierenden Kursen fahren» dauert das vom Seilspanner abgenommene Signal langer an als eine halbe Schlingerperiode des Versorgungsschiffes, so daß dann der Signaldauer-Dämpfungskreis ein Befehlssignal an den Windenantrieb abgibt, durch das die Winde betätigt wird, bis die Position des Seilspanner wieder in den vorbestimmten Arbeitsbereich zurückgeführt ist.

Der Grenzposition-Sicherheitskreis und der Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis haben beide den Zweck, das System gegen übermäßig große bzw· sehr schnelle Änderungen in der Spannung des Tragseils zu schützen· Der Grenzposition-Sichaheitskreis gibt dann ein Befehlssignal zum Windenantrieb durch, wenn die Position des Seilspanners sich über vorbestimmte Sicherheitsgrenzen hinaus nahe an die Endlagen angenähert hat und damit die Gefahr besteht, daß die Kapazität des Se£Lspanners kurz vor der Erschöpfung steht. In entsprechender Welse spricht der Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis in den Fällen an, in denen sich die Position des Seilspanners mit gefährlich hoher Geschwindigkeit ändert und bei einem Anhalten dieser Inderungsgeschwindigkeit zu befürchten ist, daß der Seilspanner seine eine Endlage erreicht. In beiden Fällen besteht die Gefahr, daß das SeL reißt oder daß durch ein Schlaff-werden des Seils ein Unfall geschieht, und beide Sicherheitskreise arbeiten so, daß sofort nach ihrem Ansprechen ein Befehlssignal abgegeben wird, durch das die Winde Ms zu Höchstgeschwindigkeit in einer der

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Gefahr entgegenwirkenden Richtung angetrieben wird,

Sie Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Steuersystems liegen einerseits darin, daß die Seilspannung nicht mehr von der Aufmerksamkeit einer Bedienungsperson abhängt, sondern automatisch auf einen im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird, ohne daß die Winde andererseits diejenigen Positionsänderungen des Seilspanners auszugleichen braucht, die eine höhere Frequenz und eine geringe Amplitude haben und die der Seilspanner daher ohne weiteres von sich aus bewältigen kann. Dadurch wird eine Abnutzung und Beschädigung der Winde und des Windenantriebs weitgehend vermieden und auch der Leistungsverbrauch auf einem Minimum gehalten.

Nachfolgend werden Einzelheiten der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei stellen dart

Fig. 1 schematisch ein Förderkorb-System zum Umschlagen von Gütern zwischen zwei Schiffen auf See mittels eines auf einem Tragseil laufenden Förderkorbeβ

Fig» 2 ein Schaltbild der elektrischen und hydraulischen Teile dee erfindungsgemäßen Steuersystems zum Aufrechterhalten einer konstanten Spannung in dem Tragseil des in Flg. 1 gezeigten Systems

Fig. 3-5graphiiche Darstellungen but Erläuterung der

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Wirkungsweise der einzelnen Bestandteile des Steuersystems gemäß Pig. 2.

In Fig«, 1 ist schematisch ein übliches Förderkorb-System dargestellt, mit dem ein Schiff 12 (Empfangsschiff) von einem Versofungsschiff 11 aus mit Gütern versorgt werden kann. Dieses dargestellte System ist zwar nur eine der verschiedenen bekannten Möglichkeiten des Güterumschlages von Schiff zu Schiff, wird aber normalerweise in großem Umfang zum Umschlag von schweren Gütern angewendet und besitzt deshalb beträchtliche praktische Bedeutung.

In der typischen Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist bei dem Förderkorb-System ein Tragseil 14 von Schiff zu Schiff gespannt, und auf diesem Tragseil läuft ein Förderkorb 10, der mittels eines Zugseiles 15 hin und her gezogen wird· Im allgemeinen läuft dabei das Zugseil von einer auf dem Versorgungsschiff angeordneten Einhol-Winde 13 über einen Rollenblock 16 auf dem Versorgungsschiff zu einem Befestigungspunkt 17 am Förderkorb, und von dort aus weiter zu einem Rollenblock 18 auf dem Empfangsschiff und dann zurück zu einer wiederum auf dem Versorgungsschiff angeordneten Ausfahr-Winde 19· Durch geeignetes Betätigen der beiden Winden 13 und dergestalt, daß die von der einen Winde abgegebene Seillänge in gleichem Ausmaß von der anderen Winde wieder eingezogen wird, läßt sich der Förderkorb zwischen den beiden Schiffen hin und her bewegen· Dieses Betätigen der beiden Winden 13 und 19 kann von Hand oder aber auch mittels eines automatischen Steuersystems erfolgen. Ein

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geeignetes automatisches Steuersystem ist an anderer Stelle (z. B. USA Fat. Annu Nr. 496 406) beschrieben und soll an dieser Stelle nicht mehr näher erläutert werden.

Das Tragseil 14 erstreckt sich im vollständig getakelten Zustand von der Trommel einer Seilwinde 20 aus Über eine Laufrolle 29t einen Seilspanner 21* eine weitere Laufrolle 28 und einen Rollen-"block 22 auf dem Versorgungsschiff zu einem Befestigungspunkt 23 auf dem Empfangsschiff. Der Förderkorb 10 ist mit Laufrollen 24 auf dem Tragseil 14 abgestützt* so daß das Tragseil sowohl das Förderkorb-Gewicht aufnimmt als auch die Laufbahn für den Förderkorb bildet.

Für einen ordnungsgemäßen Betrieb ist es wichtig* daß das Tragseil 14 stets eine im wesentlichen gleichmäßige Spannung hat, und zwar auch bei einem Schlingern, Stampfen* Gieren oder bei unterschiedlichen Kursen der beiden Schiffe. Kleinere Änderungen der erforderlichen Länge des Tragseiles werden dabei von dem Seilspanner 21 ausgeglichen. Größere Relativbewegungen zwischen den Schiffen machen es jedoch notwendig* mit der Seilwinde 20 entsprechende Längen des Tragseiles zusätzlich einzuziehen oder auszufahren. Zu diesem Zweck ist für die Winde 20 ein automatisches Steuersystem vorgesehen, das weiter unten in Einzelheiten erläutert wird.

Der Seilspanner 21 stellt eine übliche nautische Einrichtung dar und ist deshalb nicht im Detail gezeigt. Er enthält im wesentlichen einen stationären Rahmen 30 mit zwei drehbar angeordneten Mehrfach-Rollen 31 und 32, von denen die Rolle 32 oberhalb der Rolle

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liegt und mittels eines Druckstempels vertikal beweglich ist. Im allgemeinen laufen dabei über die Rollen 31 und 32 drei Seilwindungen, so daß der Seilspanner mit den Rollen 31 und 32 im Ergebnis eine Art Flaschenzug zwischen der Winde 20 und dem Rollenblock 22 bildet.

Der Druckstempel zwischen den beiden Rollen 31 und 32 wird normalerweise, wie Pig. 2 erkennen läßt, über eine Hydraulik-Einheit 34 in Verbindung mit einem Luft-Akkumulator 35 derart betätigt, daß die bewegliche Rolle 32 von der stationären Rolle 31 weggedrückt wird. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Kolbenbodenraum 38 im Zylinder 37 der Hydraulik-Einheit 34 mit dem Luft-Akkumulator 35 in Verbindung steht und folglich immer dann, wenn durch zunehmende Seilspannung die Rolle 32 und der mit ihr starr verbundene Kolben 36 der Hydraulik-Einheit 34 nach unten gedrückt wird, die Hydraulikflüssigkeit aus dem Kolbenbodenraum 38 in den Luft-Akkumulator 35 fließt» Im Luft-Akkumulator 35 befindet sich ein Druokluftpoleter, das beim Einfließen der Hydraulikflüssigkeit in den Akkumulator weiter komprimiert wird und demgemäß wie eine große KoMpreBsienef«4er wirkt. Natürlich ist es aber ebensogut auch möglich, den Druckstempel anstatt mit einer Hydraulikeinheit und einem Luft-Akkumulator mit einer entsprechend bemessenen Metallfeder zu betätigen·

Die Seilwinde 20 1st über ein Untersetzungsgetriebe 41 durch einen Hydraulik-Motor 40 angetrieben, und zwar sowohl zum Eiiutiehen als auch sum Ausfahren des Tragseil· 14. Den Antrieb des Motors 40

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besorgt seinerseits eine Servo-gesteuerte Pumpe 42· Zur Steuerung dieser Pumpe ist dabei ein (elektrischer) Servo-Motor 43 vorgesehen, der nach Mafigabe eines elektrischen Stellsignals in einer für derartige Pumpen üblichen Weise die Pumpen-Hubecheibe verstellt. Das Stelleignal stammt aus einem Servo-Verstärker 44« dem als erster Eingang ein Befehlssignal zugeführt wird und als zweiter Eingang ein Positionssignal, das von einer elektrischen Abtasteinrichtung 45 aus von der Pumpe 42 über eine Leitung 46 läuft und die tatsächliche Lage der Hubscheibe darstellt. Das von dem Versfcrker 44 abgegebene Stellsignal ist dabei ein Pehlersignal, das proportional ist der Differenz zwischen dem eingehenden Befehlssignal und dem über die Leitung 46 ankommenden Signal·

Die Winde 20 kann entweder manuell oder vollautomatisch gesteuert werden· Bei der manuellen Arbeitsweise wird das Befehlesignal für den Verstärker 44 von einem manuell betätigten Stell hebel 48 abgenommen, der mit einer geeigneten Potentiometer-Einrichtung oder dergleichen verbunden ist· Durch Verstellung des Stellhebels 48 läßt sich ein zwischen -5 V und +5 V variierendes Signal erzeugen, dessen Polarität die Drehrichtung der Winde 20 steuert und dessen Amplitude die Geschwindigkeit der Windendrehung angibt· Dieses Signal wird über eine Leitung 49 und 4nen normalerweise geschlossenen Eontakt RC - 1 eines (nicht dargestellten) Steuerrelais den Servo-Verstärker 44 angelegt« Solange zwischen dem Befehl s signal in der Lei tune 49 und dem die tatsächliche Lage der Pumpen-Hubeohtibe angebenden Signal in der Leitung 46 eine Differenz

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entweder in der Polarität oder in der Amplitude besteht, gibt der Verstärker 4-4 ein Fehlersignal ab, durch das die Lage der Hubscheibe in der Pumpe 42 verändert wird. Sobald das Pehlersignal jedoch den Wert Null erreicht hat, verändert sich die Lage der Pumpen-Hubscheibe nicht mehr, und demzufolge bleiben dann auch Geschwindigkeit und Drehrichtung der Winde 20 konstant.

Mithin spricht bei der manuellen Arbeitsweise die Winde 20 einfach auf die sich aus der jeweiligen Stellung des Stellhebels ergebenden Geschwindigkeits- und Richtungs-Befehle an· Beim normalen Betrieb wird diese manuelle Arbeitsweise nur beim Austakeln des Tragseils 14 zwischen den beiden Schiffen benutzt. Sobald jedoch das Austakeln beendet ist und sich das Tragseil ordnungsgemäß zwischen den beiden Schiffen erstreckt, wird die weitere Steuerung durch Betätigung des (nicht dargestellte) Steuerrelais auf eine automatische Betriebsweise umgeschaltet, mit der innerhalb eines vorbestimmten Bereichs die Spannung des Tragseils konstant gehalten werden kann· Bei dieser automatischen Betriebsweise hält die Winde 20 auch bei Relativbewegungen zwischen den beiden Schiffen den Seilspanner 21 in einem mitt-leren Bereich, d.h. sie gibt Seil aus, sobald sich der Seilspanner über einen bestimmten Wert hinaus zusammendrückt, und sie zieht Seil ein, sobald der Seilspanner sich über einen vorbestimmten Wert hinaus expandiert.

Durch die Betätfung des erwähnten Steuerrelais leim Umschalten von manuellem Betrieb auf automatischen Betrieb wird der normalerweise geschlossene Zontakt RC-1 geöffnet und ein normalerweise offener

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Um eine Instabilität des Windenantrieb· infolge kleinerer Pendelungen dee Befehlsslgnals aue des Übertrager 53 su eliminieren, let die Leitung 56" sunäohst iu iwei Zener-Dioden 57 geführt, die eo geechaltet sind, dai nur Signale τοη sehr ale -2 7 durohgelaeeen werden. Mithin blockieren diese Zener-Sloden alle kleineren Signale la Bereich »wischen +2 T und -2 T·

Der Signal dauar-DMmpfungslrrsis hat da« Besugsselohen 60 und befindet eich innerhalb des gestrichelten Biooka 6Ca· Ir kann im Prinzip als "Rampen-Generator" beieiohnet werden und besteht aus einem 7erstärkerkreis 61 mit hoher leistung (angedeutet durch den gestrichelten Block 61a), einem SignalklesMkate §2 (angedeutet durch den gestrichelten Block 62a) und einem Integrationskreis 63 (angedeutet durch den gestrichelten Mock »3*)· Bar Verstärker ist dabei über die Leitung 58 an den Auagaag der Zener-Dioden 57 angesdLossen· Sr ist ein !»Hoher Hoehleistungs-Verstärker, der in der Lage ist, jedes ankommende Signal Innerhalb des Bereichs ron mindestens-tt-Θ-^-BU verstärken* Sein *"tfpng gelangt zu dem Hemmkreis 62» der ebenfalls ron üblicher Bauart ist« und swei in Serie geechaltete Zener-Dioden 64» 65 enthält· Biese Zener-Dioden halten alle Signale, die größer sind als +6 7 oder kleiner sind als -6 V. Der Ausgang aus dem Klerneuere!β 62 wird schließlich über die Leitung 66 dem Integrationskreis 63 zugeführt» Dieser Integrationskreis ist wiederum ron üblicher Bauart» er enthält einen Verstärker mit einer

kopplungsschleife von hoher Kapazität« Sein Ausgang läuft über die Leitung 59 zu einem Amplltuden-Diskriminatior 67 und zugleich über die Leitung 73 als negatives Rückkopplungssignal zurück zum 7er-

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stärker 61. Der Verstärker 61 hält bei ±6 V mit einer Differenz von ±1/4 V zwischen den Leitung 58 und 73· Der Diskriminator 67t der im Prinzip aus zwei in Serie geschalteten Zener-Dioden 68,69 besteht, läßt nur Signale außerhalb eines vorbestimmten Bereichs durch beispielsweise Signale, die größer sind als +2 T oder kleiner sind als -2 Y. Diese vom Diskriminator durchgelassenen Signale gelangen schließlich als Befehlssignal zum Servo-Verstärker 44.

Die Wirkungsweise der vorangehend erläuterten Schaltungsanordnung (Signaldauer-Dämpfungskreis) läßt sich anhand der Pig. 3 verstehen. In Pig. 3 let graphisch als Weg/Zeit-Diagramm das Schlingern des Versorgungsschiffes dargestellt. Die gestrichelte Linie 70 gibt eine "normale" Schlingerbewegung des Schiffes an, wobei angenommen,ist, daß das Schiff (oder genauer gesagt, der Punkt 22 [Piga 1] der Schiffes) von einer Mittellage aus innerhalb einer Periode von 15 Sekunden in die eine Extremlage und dann in die andere Extremlage und dann wieder zurück zur Mittellage rollt. Die Ausladungen in den Extrealagen äugen dabei ca· 9 Meter betragen, und der zeitliche Abstand awlsehen zwei entgegengesetzten Extrealagen macht etwa 7 1/2 Sekunden aua.

Den ¥eg/Zeit-Diagrsjssi ist in Pif. 3 ein Spannungs/Zeit-DiagrsaE Überlagert. Die ausgesogene Linie 71 gibt dabei den seitlichen Verlauf der Slngangsspennung sna Integratlonskreis 63 en· Biese Sin- gangsspennung wird ram. Hochleietungsrerfltftrker €1 sehr schnell auf einen Wert von 6 7 gebracht und hält sich dann infolge des Signal-

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Kontakt RC-2 geschlossen· Das Befehlssignal für den Verstärker wird danach nicht mehr von dem Stellhebel 48 geliefert, sondern von einem übertrager 53» der dem Seilspanner 21 zugeordnet ist· Dieser übertrager ist so beschaffen, daß er die lineare Bewegung der beweglichen Rolle 32 des Seilspanners in ein elektrisches Befehlssignal umwandelt. Er kann zu diesem Zweck einen mit der Rolle 32 verbundenen mechanischen Arm enthalten, (angedeutet durch die gestrichelte Linie 52 in Pig. 2) der mit dem Abgriff 74 eines Potentiometers 75 verbunden ist· Entsprehend der Verschiebung der Rolle 32 kann damit am Potentiometer ein veränderlicheβ Signal abgenommen werden, das in eine Leitung 56 eingespeist wird· Wenn sich die Rolle 32 in ihrer vorbestimmten Mittellage befindet, hat dieses Signal den Wert Null· Sobald jedoch die Spannung im Tragseil 14 nachläßt und sich die Rolle 32 von der stationären Rolle 31 fortbewegt, erzeugt der übertrager 53 ein zunehmend positives Signal in der Leitung 56. Umgekehrt erzeugt er ein zunehmend negatives Signal in der Leitung 56, wenn die Spannung in dem Tragseil 14 zu groß wird und sich demzufolge die Rolle 32 gegen die stationäre Rolle 31 hinbewegt.

Das Signal in der Leitung 56 könnt· an eioh unmittelbar al· Befehlatignal für die Servo-Veretärker 44 verwendet werden« Is wird Jedoch vorzugsweise noch über drei weitere Ire1se geführt, 4ie al« "Signmldauer-Dampfungekrei·¹¹, ■Orenzpoeition-Sicherheitikreie", uni "Grensgeaonwindigkeit-Sieherntitftlcrai·" bezeichnet werden können·

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Der Slgnaldauer-D&Bpfu&gskreis dient dasu» alle diejenigen Signale aus der Leitung 56 su dHsffen» iie nioht über ein bestirntes Zeitintervall hinweg andauern» Diese® li&tinterval beträgt dabei ▼orsugswsi·· etwa dl« BXlfte einer noraolen Sohlinger-Feriode des Versorgungssohiff·, Kit der SKapfuaf der gegenüber diese* Zeitintervall küraeren Signale eoll verhindert werden» dai die Vinde 20 rhytimieoh bei jeder Sehlinger-Feriode das Trag··!! einsieht oder ausgibt· Der Seilspanner 21 hat aäalioh noxaalerweise eine Kapasltat von etwas «ehr al· 20 Metern Seillänge, ·ο dai die normale Sonlingerbewegung der beiden Schiffe durchaus allein von de» Seilspanner aufgenonaen werden kann« es also in stehen Allen einer saeätsliohen Matlgung der Vinde 20 nioht bedarf·

Mit de« Grenzposition-Sicherheitskreis soll erreicht werden» daß die Vinde 20 auf jeden Pail (und unabhängig von der Dauer des Signals) immer dann betätigt wird» wenn sich der Seilspanner 21 infolge größerer Spannungsänderungen im Tragseil 14 über einen bestirnten Sicherheitebereich hinaus bewegt und sich einen Endlagen nähert. Mithin sorgt der Grensposition-Sicherheitskreis dafür» dai die Vinde 20 auf jeden fall reohtseitig In Tätigkeit «ritt, bevor die Kapazität des Seilspanners 21 erschöpft ist«

Der Grensgesohwlndigkeit-Sicherheitskrels stellt eine ähnliche Sicherheitseinrichtung dar. Br bewirkt eine sofortige Betätigung&er Vinde 20 immer dann, wenn die Spannung in dem Tragseil 14 sich mit so großer Geschwindigkeit ändert, daß bei Fortsetzung dieser Änderung eine Beschädigung der Einrichtung zu erwarten wäre.

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klemmkreises 62 auf diesem Wert, bis schließlich die Eingangsspannung zum Verstärker 61 und damit auch dessen Ausgangsspannung wieder verschwindet. Der Ausgang des Integrationskreises 63 ist in Fig. 3 durch die strichpunktierte Linie 72 angegeben· Diese Ausgangsspannung steigt nach Art einer "Rampe" langsam linear an und hat im Normalfall nach einer halben Schlingerperiode (7 1/2 Sekunden) einen Wert von 2 V erreicht, wird also durch die beiden Zener-Dioden 68, 69 noch nicht sum Servo-Verstärker 44 durchgelassen. Sobald jedoch das Ausgangssignal des Integrationskreises einen Wert von +2 V nach oben oder von -2 V nach unten übersteigt, kann es die Zener-Dioden 68, 69 passieren und gelangt dann «4*- zum Servo-Verstärker 44·

Im Ergebnis wird durch den "Rampen-Generator" oder Signaldauer-Dämpfungskreis 60 jedes in der Leitung 56 erscheinende kurzzeitige Signal ausgeblendet, d.h. jedes Signal, das nicht die Dauer einer halben normalen Schlingerperlode des Versorgungsschiffes (im Beispfel 7 1/2 Sekunden) erMcht. Sobald jedoch ein den Wert von 2 V Übersteigendes Signal länger als eine halbe Schlingerperiode in der Leitung 56 vorhanden ist, beispielsweise infolge von divergierenden Kursen der beiden Schiffe, liegt auch nach Beendigung einer halben Schlingerperiode noch eine positive Spannung von 6 V am Integrationskreis 63 an, so daß sich die Ausgangsspannung des Integrationskreises (Kurve 72) weiter aufbaut und damit den Wert von 2 V überschreitet. Dies hat die erwähnte Folge, daß die Ausgangsspannung des Integrationskreises zum Verstärker 44 durchgeschaltet wird und eine entsprechende Betätigung der Winde 20 veranlaßt.

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Der Grenzposition-Sicherheitskreis ist in Fig. 2 durch das Bezugszeichen 78 bezeichnet und enthält zwei Zener-Dioden 80, 81 in Serie· Der Sicherheitskreis 78 liegt parallel zum Dämpfungskreis 6a Pie Zener-Dioden 80, 81 bekommen das in der Leitung 58 geführte Signal und sind so geschaltet, daß sie alle Signale unterhell» einer vorbestimmten "Sicherheits-Amplitude", z. B. alle Signale im Bereich zwischen +4 7 und -4 Y sperren· Beim Überschreiten der Sicher-heits-Amplitude, d· h· bei Signalspannungen im Wert von oberhalb 4 V₉ lassen sie jedoch ein Signal zu einem üblichen Verstärker 82 durch* der daraufhin seinerseits ein Ausgangssignal über die Leitung 83 zu» ServO-Verstärker 44 abgibt· Ba jedes von den Zener-Dioden 80, 81 durchgelassene Signal ein Zeichen dafür ist, daß sich der Seilspanner 21 einer seiner beiden Endlagen nähert, ist der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 82 ausreichend groß bemessen, damit durch das von ihm ausgehende Befehlssignal die Pumpe 42 sofort auf volle Leistung ge ehaltet, also die Winde mit maximaler Geschwindigkeit angetrieben wirft»

Die Wirkungsweise des Urenzposition-Sicherheltskreises 78 ergibt sich aus der graphischen Darstellung der Fig. 5· Darin gibt die ausgezogene Kurve 92 die Arbeitslage des Seilspanners 21 wieder, wie sie sich bei einer normalen Schlingerbewegung der beiden Schiffe ergibt· Unter der weiteren Voraussetzung, daß sich die beiden Schiff« auf parallelen Kursen befinden, kann der Seilspanner 21 im Noraalfall niemals so große Bewegungen von seiner Mittellage weg ausführen, daß der mit ihm verbundene Übertrager 53 ein Signal von

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■ehr als +4 Y oder weniger als -4 T abgibt. Wenn sich die beiden Schiffe jedoch auf konvergierenden Kursen befinden« kann eich der Seilspanner in eine Position bewegen« in der er ein Signal von weniger als -6 Y veranlaßt (gestrichelter Eorvenxng 93)· wobei angenommen sei« daß In dieser Position das Tragseil 14 schlaff zu werden droht. Alternativ kann der Seilspanner bei auseinanderlaufenden Kursen der beiden Schiffe ein Signal von sehr ale +6 ¥ veranlassen, mit der Gefahr« daß das Tragseil 14 *u reiten droht. Entsprehendes kann nattüich auch bei übernormal großen Slgenbeitegungen der Schiffe auftreten. Bevor jedoch in allen diesen IBllen das Grensslgnal von +6 Y bzw. -6 Y erreicht wird» liefert der Grenxpoeition-Sicherheitskrels 78 über die Zener-Dloden 8O₉ 81 und den Verstärker 82 ein "Vollast-Signal" an die Pumpe 42 mit der Folge, dafi die Winde sofort mit Höchstgeschwhdlgkeit das Tragseil einsieht, wenn der Signalwert unter -4 Y gefallen ist, bsw. mit HöchatgeBchwinaigkelt das Tragseil ausfahrt« wenn Signalwert auf mehr mis -M- Y angestiegen ist. Dies ist in Fig. 5 In Bezug auf den Kurvenxug 93 durch den gestrichelten Kurvenzug 94 angedeutet« wobei der Pfeil die Zeitdauer markiert« während der die Winde mit Hochetgeschwlndigkeit betrieben bleibt.

Der Grenzgeschwindigkeit-Slcherheltakrels, der durch das Bezugszeichen 86 bezeichnet ist, liegt wiederum parallel zum Grenzposition-Sicherheitskreis 78 und zum Slgnaldauer-Sampfungskreis 60. Sr hat praktisch die gleiche Wirkung wie der GrenäBposition-Sleherheltskreis 78, indem die Pumpe 42 sofort auf volle Leistung gebracht wird, wenn sich die Position des Sellspamners 21 mit einer

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gefährlicli hohen Ges-chwindigkeit ändert. Wie sich aus Pig. 2 ergibt, besitzt der Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis eine übliche R-C-Senaltung, der als Eingang die vom Übertrager 53 in die Leitung 56 eingespeisten Spannung zugeführt wird, und zwar über eine vor dem Zener-Dioden 57 abzweigende Leitung 88. Der Ausgang der H-O-Schaitung im Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis 86 läuft zu einem Amplituden-Diskriminator, der aus zwei Dioden ö9» 90 besteht* Diese beiden Dioden sind so geschaltet, daß sie nur Signale mit einer bestimmten größeren Amplitude durchlassen, z.B. Signale oberhalb +1 V oder unterhalb -1 V. Alle von den beiden Dioden 89, 90 durchgelassenen Signale können über die Leitung 91 einen Eingang zum Verstärker 82 bilden und ergeben folglich nach Verstärkung in der Leitung 83 eine Eingangsspannung zum Servo-Verstärker 44·

Die Wirkungsweise des Grenzgeschwindig-Sicherheitskreises sei anhand der Fig. 4 näher erläutert. Solange die Steigung der Kurve 95t die die Bewegung des Seilspanners 21 infolge einer normaler Schlingerbewegung darstellt, einen Vorbestimmten Wert nicht übersteigt, gibt der Grenzgesehwindigkeit-S-icherheifekreis 86 kein Signal ab· Wenn sich jedoch die Bewegungsgeschwindigkeit des Seilspanners plötzlich ändert, wie dies durch die gestrichelte Kurve 96 angedeutet ist, ändert sich auch das Steigungsmaß, und demzufolge gibt der Kreis 86 Über den Verstärker 82 ein Befehlssignal ab, das eine sofortige Betätigung der Seilwinde 20 verursacht.^' Mithin kann die Winde in Tätigkeit treten, bevor das Tragseil·'14^: durch plötzliche schnelle Änderungen scäaff werden oder über die

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Zerreißgrenze hinaus gespannt werden kann. In Pig. 4 bedeutet die Kurve 96 die Gefahr eines plötzlichen Schlaffwerdens des Tragseils 14» und es ist zu erkennen, daß infolge des Grenzgeschwindigkeit-SicherheitskreiBes die tatsächliche korrigierte Bewegung des Seilspanners der gestrichelten Kurve 97 folgt. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, daß die von dem Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis ausgelöste Korrektur der Seilspanner-Bewegung auch schon dann eintritt, bevor der Seilspanner durch seine Mittelage gegangen ist. Eine mögliche Schlafflage des !Tragseils wird folglich sehr früh entdeckt und kann somit sicher korrigiert werden, bevor sie tatsächlich eintritt.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß das vorangehend beschriebene automatische Steuersystem nach Maßgabe der tatsächlichen Position des Seilspanners 21 ein Signal erzeugt, das außerhalb eines vorbestimmten Positionsbereichs des Seilspanners eine Betätigung der Seilwinde in dem Sinn veranlaßt, daß die Position des Sellspanners wieder auf den gewünschten Bereich zurückgebracht wird. Dieses Signal wird dabei über drei parallel Steuerkreise weiterverarbeitet, wobei jeder dieser Steuerkreise für sich in der Lage ist, bei Überahreiten vorbestimmter Bedingungen ein Befehlssignal zum Betätigen der Seilwinde zu erzeugen.

Der erste der drei Steuerkreise ist der Signaldauer-Dämpfungskreis, der nur dann ein Befehlssignal erzeugt, wenn das vom Seilspanner abgenommene Signal länger andauert als eine halbe "normale¹¹ Schlingerbewegung· Mithin macht dieser Dämpfungskreis alle Signale

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vom Seilspanner unwirksam, die nur auf das normale Schlingern der beiden Schiffe zurückgehen· Sobald jedoch das vom Seilspanner gelieferte Signal länger als eine halbe Schlingerperiode (die im Beispiel zu 7 1/2 Sekunden angenommen ist) andauert, bedeutet dies, daß die Kurse der beiden Schiffe konvergieren oder divergieren und dementsprechend erzeugt der Dämpfungskreis dann solange ein kompensierendes Befehlssignal für die Betätigung der Seilwinde, bis ausreichend fragseil ausgefahren oder eingezogen ist, um den Seilspanner wieder in den vorbestimmten Positionsbereich zurückzubringen.

Falls sich die Position des Seilspanners über, eine bestimmte Sicherheitegrenze hinaus ändert, das vom Seilspanner abgenommene Signal also entsprechend große Werte annimmt, tritt der Grenzposition-Sicherheitakreis in !Tätigkeit. Dieser Sioherheitskreis veranlaßt eine eofortigt Betätigung der Seilwinde mit Höchstgeschwindigkeit, und «war so lange, bis die Position des Seilspanners wieder im Sichern ei ti erreich liegt und dann entweder keine weitere Betätigung der Winde «ehr erforderlich ist oder die Windenbetätigung über den Signaldauer-Öimpfungakreis alt einer der tatsächlichen SignalhOhe entsprechenden Geschwindigkeit auereicht.

Ähnlich wie der urencpoeition-Sioherheitskreie wirkt der örenaf•eohwindigke*-Sloherheit«kr*ie in den Allen, in denen sieh die Position de· Seilspannera alt sehr groien Geschwindigkeiten Ändert. Der erenigeeehwindifkeit-Sioherheitekreie reranlalt denn •in lefehleeignal für die Seilwinde, durch das die Seilwinde alt

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Geachwindlgkeiten "bis zur Höchstgeschwindigkeit so lange betätigt wird, bis die Änderungsgeschwindigkeit der Position des Seilspanners wieder im Sicherheitsbereich liegt.

Die Erfindung wurde vorangehend an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel stellt jedoch nicht die einzig mögliche Form der praktischen Verwirklichung der Erfindung dar. Beispielsweise lassen sich die elektrischen Steuerkreise, die ja für sich durchaus konventioneller Bauart sind, ohne weiteres durch hydraulische oder mechanische Äquivalente ersetzen.

- Patentansprüche -

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Claims

Pat en tansprtiche

1. Verfahren zum Aufrechterhalten einer vorbestimmten Spannung in einem Seil, dessen Ende Über einen Seilspanner an eine -Winde geführt ist und dessen Wirkungslänge in einem die Kapazität des Seilspanners übersteigenden Ausmaß veränderlich ist, insbesondere für Versorgungseinrichtungen zwischen zwei Schiffen, bei denen ein Förderkorb an dem von Schiff zu Schiff gespannten Seil läuft, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein nach Maßgabe der Position des Seilspanners abgeleitetes Signal eine Betätigung der Winde derart erfolgt, daß die Winde durch Einziehen oder Ausfahren von Seil die Position des Seilspanners innerhalb eines vorbestimmten Arbeitsbereichs hält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Änderung der Wirkungslänge des Seils periodisch veränderliche und aperiodisch veränderliche Anteile enthält, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Anteile des nach Maßgabe der Position des Seilspanners abgeleiteten Signals, die auf periodische Änderungen der Wirkungslänge des Seiles zurückgehen, gedämpft und nur die aperiodischen Signalanteile zur Betätigung der Winde benutzt werden«

3· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Seilspanner (21) ein elektro-

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mechanischer Übertrager (53) gekoppelt ist, dessen Ausgangssignal über eine Steuerschaltung (60, 78, 86) als Befehlssignal an die Betätigungseinrichtung (44, 42, 40) der Winde (20) geführt ist.

4· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuerschaltung einen Dämpfungskreis (60) enthält, der alle Signale von kürzerer als einer vorbestimmten Bauer (z· B* von kürzerer Dauer als einem Viertel der normalen Schlingerperiode des Schiffes) unterdrückt und nur auf Signale von längerer Dauer hin ein Befehlssignal für die Winde abgibt.

5» Vorrichtung· nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung parallel zum Signaldauer-Dämpfungskreis (60) einen Grenzposition-Sicherheitskreis (78) enthält, der jedes Mal dann ein Befehlssignal zur Windenbetätigung abgibt, wenn die Position des Seilspanners einen vorbestimmten Sicherheitsbereich verläßt und sich den Endlagen nähert,also das nach Maßgabe der Position des Seilspanners abgeleitete Signal eine vorbestimmte Sicherheitsgrenze übersteigt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet» daß die Steuerschaltung parallel zum Signaldauer-Dämpfungskreis (60) und zum Grenzposition-Sicherheitekreis (78) einen Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis (86) enthält, der immer dann ein Befehlssignal zur

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Windenbetätigung abgibt, wenn die Inderungsgeschwindigkeit der Position des Seilspanners und damit die Änderungsgeschwindigkeit des nach Maßgabe der Position des Seilspanners abgeleiteten Signals einen vorbestimmten Sicherheitswert übersteigt·

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltung (60, 78, 86) ein Amplituden-Diskriminator (57) vorgeschaltet ist, der von den nach Maßgabe der Position des Seilspanners abgeleiteten Signalen die Signale unterhalb eines vorbestimmten kleinen Wertes sperrt und nur die diesen vorbestimmten kleinen Wert übersteigenden Signale durchläßt.

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