DE1556459B2 - Einrichtung zum aufrechterhalten einer vorbestimmten spannung in einem zwischen zwei schiffen gespannten tragseil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Aufrechterhalten einer vorbestimmten Spannung in einem zwischen zwei Schiffen gespannten Tragseil für einen Förderkorb, wobei das lose Seilende über einen Seilspanner an eine Winde geführt ist und seine Wirkungslänge in einem die Kapazität des Seilspanners übersteigenden Ausmaß veränderlich ist, und wobei 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.

Bei der Schiff-zu-SchifE-Versorgung auf See sind verschiedene Verfahren üblich. Sofern schwere 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.

Das Tragseil erstreckt sich normalerweise von einer Seilwinde auf dem Versorgungsschiff aus über einen Seilspanner und einen Rollenblock zu einem

ίο Befestigungspunkt am Empfangsschiff. Der Seilspanner enthält dabei meistens zwei Mehriach-Rollen, die durch eine Feder oder ein anderes kompressibles Element elastisch auseinandergedrückt werden und über die mehrere Seilwindungen nach Art eines Flaschenzuges gelegt sind. Je nach der am Tragseil vorhandenen Spannung können sich somit die beiden Rollen des Seilspanners voneinander 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 m Seillänge und reicht deshalb aus, bei Relativ-Bewegungen der Schiffe von weniger als 20 m 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 falls die Schiffe in außergewöhnlichem Ausmaß schlingern, stampfen oder gieren, reicht die Kapazität des Seilspanners nicht mehr 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.

Um bei allen möglichen Relativbewegungen der Schiffe gegeneinander die Seilspannung in solchen Grenzen zu halten, daß das Seil weder infolge Überbeanspruchung reißen kann noch so weit durchhängen kann, daß der Förderkorb in die See eintaucht und sein Inhalt verdirbt, ist es üblich, Einrichtungen zum Aufrechterhalten einer vorbestimmten Spannung im Tragseil vorzusehen. Aus der französischen Patentschrift 1 461 776 ist es bekannt, durch ein nach Maßgabe der Position des Seilspanners abgeleitetes Signal die Seilwinde derart zu betätigen, daß sie durch Einziehen oder Ausfahren von Seil die Position des Seilspanners innerhalb eines vorbestimmten Arbeitsbereiches hält. Die Ableitung dieses Signals geschieht mittels eines Meßumformers, welcher Änderungen der Seilspannung in entsprechende Änderungen eines elektrischen Widerstandes überträgt. Dieser Widerstand ist Bestandteil eines elektrischen Reglers, welcher die Seilwinde derart betätigt, daß durch Einziehen oder Ausfahren von Seil die Seilspannung bzw. der mit der Seilspannung verknüpfte elektrische Widerstand einen vorgegebenen Wert beibehalten.

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Anordnung ist darin zu sehen, daß sämtliche Änderungen in der Seilspannung, also auch diejenigen, die durch die normalen Schlinger- und Stampfbewegungen des Schiffes verursacht werden, eine sich ständig ändernde Stellgröße an den Windenantrieb liefern. Dies bedeutet, daß Winde und Windenantrieb bei der bekannten Anordnung dauernd in Betrieb sind. Ausgenommen sind nur solche Änderungen der Seilspan-

nung, welche innerhalb der Ansprechzeit des Reglers bzw. der Stellmotoren abklingen. Durch das häufige Ein- und Aus- bzw. Umschalten unterliegen Winde und Windenantrieb einer erhöhten Abnutzung, die zur häufigen Beschädigung und zu frühzeitigem Verschleiß dieser Teile führen.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zum Aufrechterhalten einer vorbestimmten Spannung in einem Tragseil zu schaffen, welche nur auf Stellungsänderungen des Seilspanners, welche eine vorgegebene Größe überschreiten, reagiert, so daß etwa die normalen Schlinger- und Stampfbewegungen des Schiffes als Ursache für die Nachregelung der Seilspannung ausgeschlossen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Amplitudendiskriminator vorgesehen ist, der die Signale des Seilspanners nur dann passieren läßt, wenn die Ausschläge des Seilspanners eine vorgegebene Größe überschreiten.

Das Vorhandensein des Amplitudendiskriminators verhindert, daß jedes auch noch so kleine Signal, welches von entsprechenden Positionsänderungen des Seilspanners abgeleitet wird, zu einer Betätigung der Seilwinde führt. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme werden also die Winde und der Windenantrieb geschont, was zu einer Verringerung der Reparaturanfälligkeit und somit zu einer Erhöhung der Lebensdauer dieser Teile und zu einer Erhöhung der Betriebssicherheit führt. Gleichzeitig wird auch der Leistungsverbrauch der Winde auf einem Minimum gehalten. Da die Schwelle des Amplitudendiskriminators vorgebbar ist, läßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung stets so anpassen, daß bei Positionsänderungen des Seilspanners dessen Kapazität voll ausgenutzt wird, bevor eine Stellgröße an den Windenantrieb gelangt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist das Ausgangssignal des Amplitudendiskriminators über eine Steuerschaltung als Befehlssignal an die Betätigungseinrichtung der Winde geführt. Diese Steuerschaltung besitzt drei einander parallele Steuerkreise, 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 od. dgl. antreibt.

Der Signaldauer-Dämpfungskreis gibt nur dann ein 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 Versorgungsschiffes, so daß im Ergebnis der Signaldauer-Dämpfungskreis 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 allein ohne Windenbetätigung bewältigen kann. Sobald die Schiffe jedoch auf divergierenden oder konvergierenden Kursen fahren, dauert das vom Seilspanner abgenommene Signal länger an als eine halbe Schlinaerperiode des Versorgungsschiffes, so daß dann "der Signaldauer-Dämpfungskreis ein Befehlssianal an den

δ Windenantrieb abgibt, durch das die Winde betätigt wird, bis die Position des Seilspanners wieder in den vorbestimmten Arbeitsbereich zurückgeführt ist.

Der Grenzposition-Sicherheitskreis~und der Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis haben beide den

ίο Zweck, das System gegen übermäßig große bzw. sehr schnelle Änderungen in der Spannung des Tra«seils zu schützen. Der Grenzposition-Sicherheitskreis³ «ibt 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 Seilspanners kurz vor der Erschöpfung steht. In entsprechender Weise spricht der Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis in den

Fällen an, ih denen sich die Position des Seilspanners mit gefährlich hoher Geschwindigkeit ändert und bei einem Anhalten dieser Änderungsgeschwindigkeit zu befürchten ist, daß der Seilspanner seine eine Endlage erreicht. In beiden Fällen besteht die Gefahr, daß das Seil reißt oder daß durch ein Schlaffwerden des Seils ein Unfall geschieht, und beide Sicherheitskreise arbeiten so, daß sofort nach ihrem Ansprechen ein Befehlssignal abgegeben wird, durch das die Winde bis zu Höchstgeschwindigkeit in einer der Gefahr entgegenwirkenden Richtung angetrieben wird. Die Hauptvorteile des ernndungsgemäßen 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 an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei stellt dar

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

F i g. 2 ein Schaltbild der elektrischen und hydraulischen Teile des erfindungsgemäßen Steuersystems zum Aufrechterhalten einer konstanten Spannung in dem Tragseil des in F i g. 1 gezeigten Systems,

Fig. 3 bis 5 graphische Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der einzelnen Bestandteile des Steuersystems gemäß F i g. 2.

In F i g. 1 ist schematisch ein übliches Förderkorb-System dargestellt, mit dem ein Schiff 12 (Emp-

fangsschiff) von einem Versorgungsschiff 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 F i g. 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 Einholwinde 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 Ausfahrwinde 19. Durch geeignetes Betätigen der beiden Winden 13 und 19 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 geeignetes automatisches Steuersystem ist an anderer Stelle (z. B. USA.-Patentschrift 496 408) 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 29, einen Seilspanner 21, eine weitere Laufrolle 28 und einen Rollenblock 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 Mehrf ach-Rollen 31 und 32, von denen die Rolle 32 oberhalb der Rolle 31 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 Fig. 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 Druckluftpolster, das beim Einfließen der Hydraulikflüssigkeit in den Akkumulator weiter komprimiert wird und demgemäß wie eine große Kompressionsfeder 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 ist über ein Untersetzungsgetriebe 41 durch einen Hydraulik-Motor 40 angetrieben, und zwar sowohl zum Einziehen als auch zum Ausfahren des Tragseils 14. Den Antrieb des Motors 40 besorgt seinerseits eine servogesteuerte Pumpe 42. Zur Steuerung dieser Pumpe ist dabei ein (elektrischer) Servo-Motor 43_ vorgesehen, der nach Maßgabe eines elekirischen Stellsignals in einer für derartige Pumpen üblichen Weise die Pumpen-Hubscheibe verstellt. Das Stellsignal 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 Verstärker 44 abgegebene Stellsignal ist dabei ein Fehlersignal, 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 Befehlssignal für den Verstärker 44 von einem manuell betätigten Stellhebel 48 abgenommen, der mit einer geeigneten Potentiometer-Einrichtung od. dgl. verbunden ist. Durch Verstellung des Stellhebels 48 läßt sich ein zwischen —5 V und +5V 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 einen normalerweise geschlossenen Kontakt RC-I eines (nicht dargestellten) Steuerelais den Servo-Verstärker 44 angelegt. Solange zwischen dem Befehlssignal in der Leitung 49 und dem die tatsächliche Lage der Pumpen-Hubscheibe angebenden Signal in der Leitung 46 eine Differenz entweder in der Polarität oder in der Amplitude besteht, gibt der Verstärker 44 ein Fehlersignal ab, durch das die Lage der Hubscheibe in der Pumpe 42 verändert wird. Sobald das Fehlersignal 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 48 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 Betätigen des (nicht dargestellten) Steuerrelais auf eine automatische Betriebsweise umgeschaltet, mit der innerhalb eines vorbestimmten Bereichs die

Spannung des Tragseils konstant gehalten werden 20 auf jeden Fall rechtzeitig in Tätigkeit tritt, bevor kann. Bei dieser automatischen Betriebsweise hält die die Kapazität des Seilspanners 21 erschöpft ist. Winde 20 auch bei Relativbewegungen zwischen den Der Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis stellt

beiden Schiffen den Seilspanner 21 in einem mittle- eine ähnliche Sicherheitseinrichtung dar. Er bewirkt ren Bereich, d. h. sie gibt Seil aus, sobald sich der 5 eine sofortige Betätigung der Winde 20 immer dann, Seilspanner über einen bestimmten Wert hinaus zu- wenn die Spannung in dem Tragseil 14 sich mit so sammendrückt, und sie zieht Seil ein, sobald der Seil- großer Geschwindigkeit ändert, daß bei Fortsetzung spanner sich über einen vorbestimmten Wert hinaus dieser Änderung eine Beschädigung der Einrichtung expandiert. zu erwarten wäre.

Durch die Betätigung des erwähnten Steuerrelais io Um eine Instabilität des Windenantriebs infolge beim Umschalten von manuellem Betrieb auf auto- kleinerer Pendelungen des Befehlssignals aus dem matischen Betrieb wird der normalerweise geschlos- Übertrager 53 zu eliminieren, ist die Leitung 56 zusene Kontakt RC-I geöffnet und ein normalerweise nächst zu zwei Zener-Dioden 57 geführt, die so geoffener Kontakt RC-2 geschlossen. Das Befehlssignal schaltet sind, daß nur Signale von mehr als ± 2 V für den Verstärker 44 wird danach nicht mehr von 15 durchgelassen werden. Mithin blockieren diese Zenerdem Stellhebel 48 geliefert, sondern von einem Über- Dioden alle kleineren Signale im Bereich zwischen trager 53, der dem Seilspanner 21 zugeordnet ist. -f- 2 V und — 2 V. . < .

Dieser Übertrager ist so beschaffen, daß er die line- Der Signaldauer-Dämpfungskreis hat das Bezugsare Bewegung der beweglichen Rolle 32 des Seilspan- zeichen 60 und befindet sich innerhalb des gestrichelners in ein elektrisches Befehlssignal umwandelt. Er 20 ten Blocks 60 a. Er kann im Prinzip als »Rampenkann zu diesem Zweck einen mit der Rolle 32 ver- Generator« bezeichnet werden und besteht aus einem bundenen mechanischen Art enthalten (angedeutet Verstärkerkreis 61 mit hoher Leistung (angedeutet durch die gestrichelte Linie 52 in Fig. 2), der mit durch den gestrichelten Block.61 α), einem Signaldem Abgriff 74 eines Potentiometers 75 verbunden klemmkreis 62 (angedeutet durch den gestrichelten ist. Entsprechend der Verschiebung der Rolle 32 25 Block 62 a) und einem Integrationskreis 63 (angedeukann damit am Potentiometer ein veränderliches Si- tet durch den gestrichelten Block 63 a). Der Verstärgnal abgenommen werden, das in einer Leitung 56 ker 61 ist dabei über die Leitung 58 an den Ausgang eingespeist wird. Wenn sich die Rolle 32 in ihrer vor- der Zener-Dioden 57 angeschlossen. Er ist ein übbestimmten Mittellage befindet, hat dieses Signal den licher Hochleistungs-Verstärker, der in der Lage ist, Wert Null. Sobald jedoch die Spannung im Tragseil 30 jedes ankommende Signal innerhalb des Bereichs von 14 nachläßt und sich die Rolle 32 von der stationä- mindestens ± 10 V zu verstärken. Sein Ausgang geren Rolle 31 fortbewegt, erzeugt der Übertrager 53 langt zu dem Klemmkreis 62, der ebenfalls von übein zunehmend positives Signal in der Leitung 56. licher Bauart ist, und zwei in Serie geschaltete Zener-Umgekehrt erzeugt er ein zunehmend negatives Signal Dioden 64, 65 enthält. Diese Zener-Dioden halten in der Leitung 56, wenn die Spannung in dem Trag- 35 alle Signale, die größer sind als +6V oder kleiner seil 14 zu groß wird und sich demzufolge die Rolle sind als — 6 V. Der Ausgang aus dem Klemmkreis 62 32 gegen die stationäre Rolle 31 hinbewegt. wird schließlich über die Leitung 66 dem Integra-

Das Signal in der Leitung 56 könnte an sich un- tionskreis 63 zugeführt. Dieser Integrationskreis ist mittelbar als Befehlssignal für die Servo-Verstärker wiederum von üblicher Bauart, er enthält einen Ver-44 verwendet werden. Es wird jedoch vorzugsweise 40 stärker mit einer Rückkopplungsschleife von hoher noch über drei weitere Kreise geführt, die als »Signal- Kapazität. Sein Ausgang läuft über die Leitung 59 zu dauer-Dämpfungskreis«, »Grenzposition-Sicherheits- einem Amplituden-Diskriminator 67 und zugleich über kreis« und »Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis« die Leitung 73 als negatives Rückkopplungssignal zubezeichnet werden können. rück zum Verstärker 61. Der Verstärker 61 hält bei Der Signaldauer-Dämpfungskreis dient dazu, alle 45 ± 6 V mit einer Differenz von ± ¹A V zwischen den diejenigen Signale aus der Leitung 56 zu dämpfen, Leitungen 58 und 73. Der Diskriminator 67, der im die nicht über ein bestimmtes Zeitintervall hinweg Prinzip aus zwei in Serie geschalteten Zener-Dioden andauern. Dieses Zeitintervall beträgt dabei Vorzugs- 68, 69 besteht, läßt nur Signale außerhalb eines vorweise etwa die Hälfte einer normalen Schlinger- bestimmten Bereichs durch, beispielsweise Signale, Periode des Versorgungsschiffes. Mit der Dämpfung 50 die größer sind als +2V oder kleiner sind als —2 V. der gegenüber diesem Zeitintervall kürzeren Signale Diese vom Diskriminator durchgelassenen Signale gesoll verhindert werden, daß die Winde 20 rhythmisch langen schließlich als Befehlssignal zum Servo-Verbei jeder Schlinger-Periode das Tragseil einzieht oder stärker 44.

ausgibt. Der Seilspanner 21 hat nämlich normaler- Die Wirkungsweise der vorangehend erläuterten

weise eine Kapazität von etwas mehr als 20 m Seil- 55 Schaltungsanordnung (Signaldauer-Dämpfungskreis) länge, so daß die normale Schlingerbewegung der bei- läßt sich an Hand der F i g. 3 verstehen. In F i g. 3 ist den Schiffe durchaus allein von dem Seilspanner auf- graphisch als Weg/Zeit-Diagramm das Schlingern des genommen werden kann, es also in solchen Fällen Versorgungsschiffes dargestellt. Die gestrichelte Linie einer zusätzlichen Betätigung der Winde 20 nicht be- 70 gibt eine »normale« Schlingerbewegung des Schifdarf. 60 fes an, wobei angenommen ist, daß das Schiff (oder

Mit dem Grenzposition-Sicherheitskreis soll er- genauer gesagt, der Punkt22 [Fig. 1] des Schiffes) reicht werden, daß die Winde 20 auf jeden Fall (und von einer Mittellage aus innerhalb einer Periode von unabhängig von der Dauer des Signals) immer dann 15 Sekunden in die eine Extremlage und dann in die betätigt wird, wenn sich der Seilspanner 21 infolge andere Extremlage und dann wieder zurück zur Mitgrößerer Spannungsänderungen im Tragseil 14 über 65 tellage rollt. Die Ausladungen in den Extremlagen einen bestimmten Sicherheitsbereich hinaus bewegt mögen dabei etwa 9 m betragen, und der zeitliche Ab- und sich seinen Endlagen nähert. Mithin sorgt der stand zwischen zwei entgegengesetzten Extremlagen Grenzposition-Sicherheitskreis dafür, daß die Winde macht etwa 7Vs Sekunden aus.

ίο

Schiffe ergibt. Unter der weiteren Voraussetzung, daß sich die beiden Schiffe auf parallelen Kursen befinden, kann der Seilspanner 21 im Normalfail niemals so große Bewegungen von seiner Mittellage weg aus-5 führen, daß der mit ihm verbundene Übertrager 53 ein Signal von mehr als +4 V oder weniger als —4 V abgibt. Wenn sich die beiden Schiffe jedoch auf konvergierenden Kursen befinden, kann sich der Seilspanner in eine Position bewegen, in der er ein Signal

Dem Weg/Zeit-Diagramm ist in F i g. 3 ein Spannungs/Zeit-Diagramm überlagert. Die ausgezogene
Linie 71 gibt dabei den zeitlichen Verlauf der Eingangsspannung zum Integrationskreis 63 an. Diese
Eingangsspannung wird vom Hochleistungsverstärker
61 sehr schnell auf einen Wert von 6 V gebracht und
hält sich dann infolge des Signalklemmkreises 62 auf
diesem Wert, bis schließlich die Eingangsspannung zum
Verstärker 61 und damit auch dessen Ausgangsspannung wieder verschwindet. Der Ausgang des Integra- io von weniger als —6 V veranlaßt (gestrichelter Kurtionskreises 63 ist in Fig. 3 durch die strichpunk- venzug 93), wobei angenommen sei, daß in dieser tierte Linie 72 angegeben. Diese Ausgangsspannung Position das Tragseil 14 schlaff zu werden droht. Alsteigt nach Art einer »Rampe« langsam linear an ternativ kann der Seilspanner bei auseinanderlaufen- und hat im Normalfall nach einer halben Schlinger- den Kursen der beiden Schiffe ein Signal von mehr periode (7Va Sekunden) einen Wert von 2 V erreicht, 15 als +6 V veranlassen, mit der Gefahr, daß das Tragwird also durch die beiden Zener-Dioden 68, 69 noch seil 14 zu reißen droht. Entsprechendes kann natürnicht zum Servo-Verstärker 44 durchgelassen. Sobald lieh auch bei übernormal großen Eigenbewegungen jedoch das Ausgangssignal des Integrationskreises der Schiffe auftreten. Bevor jedoch in allen diesen einen Wert von + 2 V nach oben oder von — 2 V Fällen das Grenzsignal von + 6 V bzw. — 6 V ernach unten übersteigt, kann es die Zener-Dioden 68, 20 reicht wird, liefert der Grenzposition-Sicherheitskreis 69 passieren und gelangt dann zum Servo-Verstär- 78 über die Zener-Dioden 80, 81 und den Verstärker 44. ker 82 ein »Vollast-Signal« an die Pumpe 42 mit der Im Ergebnis wird durch den »Rampen-Generator« Folge, daß die Winde sofort mit Höchstgeschwindig- oder Signaldauer-Dämpfungskreis 60 jedes in der keit das Tragseil einzieht, wenn der Signalwert unter Leitung 56 erscheinende kurzzeitige Signal ausgeblen- 25 — 4 V gefallen ist, bzw. mit Höchstgeschwindigkeit det, d. h. jedes Signal, das nicht die Dauer einer hai- das Tragseil ausfährt, wenn Signalwert auf mehr als ben normalen Schlingerperiode des Versorgungsschif- + 4 V angestiegen ist. Dies ist in F i g. 5 in bezug auf fes (im Beispiel 7Va Sekunden) erreicht. Sobald je- den Kurvenzug 93 durch den gestrichelten Kurvendoch ein den Wert von 2 V übersteigendes Signal zug 94 angedeutet, wobei der Pfeil die Zeitdauer marlänger als eine halbe Schlingerperiode in der Leitung 30 kiert, während der die Winde mit Höchstgeschwindig-56 vorhanden ist, beispielsweise infolge von divergie- keit betrieben bleibt.

renden Kursen der beiden Schiffe, liegt auch nach Be- Der Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis, der endigung einer halben Schlingerperiode noch eine po- durch das Bezugszeichen 86 bezeichnet ist, liegt wiesitive Spannung von 6 V am Integrationskreis 63 an, derum parallel zum Grenzposition-Sicherheitskreis 78 so daß sich die Ausgangsspannung des Integrations- 35 und zum Signaldauer-Dämpfungskreis 60. Er hat kreises (Kurve 72) weiter aufbaut und damit den praktisch die gleiche Wirkung wie der Grenzposition-Wert · von 2 V überschreitet. Dies hat die erwähnte Sicherheitskreis 78, indem die Pumpe 42 sofort auf Folge, daß die Ausgangsspannung des Integrations- volle Leistung gebracht wird, wenn sich die Position kreises zum Verstärker 44 durchgeschaltet wird und des Seilspanners 21 mit einer gefährlich hohen Geeine entsprechende Betätigung der Winde 20 veran- 40 schwindigkeit ändert. Wie sich aus F i g. 2 ergibt, belaßt, sitzt der Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis eine Der Grenzposition-Sicherheitskreis ist in Fig. 2 übliche i?C-Schaltung, der als Eingang die vom Überdurch das Bezugszeichen 78 bezeichnet und enthält trager 53 in die Leitung 56 eingespeisten Spannung zwei Zener-Dioden 80, 81 in Serie. Der Sicherheits- zugeführt wird, und zwar über eine vor dem Zenerkreis 78 liegt parallel zum Dämpfungskreis 60. Die 45 Dioden 57 abzweigende Leitung 88. Der Ausgang der Zener-Dioden 80, 81 bekommen das in der Leitung ÄC-Schaltung im Grenzgeschwindigkeit-Sicherheits-58 geführte Signal und sind so geschaltet, daß sie alle kreis 86 läuft zu einem Amplituden-Diskriminator, Signale unterhalb einer vorbestimmten »Sicherheits- der aus zwei Dioden 89, 90 besteht. Diese beiden Di-Amplitude«, z. B. alle Signale im Bereich zwischen öden sind so geschaltet, daß sie nur Signale mit einer -f 4 V und — 4 V sperren. Beim Überschreiten der 50 bestimmten größeren Amplitude durchlassen, z. B. Sicherheits-Amplitude, d. h. bei Signalspannungen im Signale oberhalb + 1V oder unterhalb — 1V. Alle Wert von oberhalb 4 V, lassen sie jedoch ein Signal von den beiden Dioden 89, 90 durchgelassenen Sizu einem üblichen Verstärker 82 durch, der darauf- gnale können über die Leitung 91 einen Eingang zum hin seinerseits ein Ausgangssignal über die Leitung Verstärker 82 bilden und ergeben folglich nach Ver-83 zum Servo-Verstärker 44 abgibt. Da jedes von den 55 Stärkung in der Leitung 83 eine Eingangsspannung Zener-Dioden 80, 81 durchgelassene Signal ein Zei- zum Servo-Verstärker 44.

chen dafür ist, daß sich der Seilspanner 21 einer sei- Die Wirkungsweise des Grenzgeschwindigkeitsner beiden Endlagen nähert, ist der Verstärkungsfak- Sicherheitskreises 86 sei an Hand der F i g. 4 näher tor des Verstärkers 82 ausreichend groß bemessen, erläutert. Solange die Steigung der Kurve 95, die die damit durch das von ihm ausgehende Befehlssignal 60 Bewegung des Seilspanners 21 infolge einer normadie Pumpe 42 sofort auf volle Leistung geschaltet, len Schlingerbewegung darstellt, einen vorbestimmten also die Winde mit maximaler Geschwindigkeit an- Wert nicht übersteigt, gibt der Grenzgeschwindiggetrieben wird. keit-Sicherheitskreis 86 kein Signal ab. Wenn sich Die Wirkungsweise des Grenzposition-Sicherheits- jedoch die Bewegungsgeschwindigkeit des Seilspankreises 78 ergibt sich aus der graphischen Darstellung 65 ners plötzlich ändert, wie dies durch die gestrichelte der F i g. 5. Darin gibt die ausgezogene Kurve 92 die Kurve 96 angedeutet ist, ändert sich auch das Stei-Arbeitslage des Seilspanner 21 wieder, wie sie sich gungsmaß, und demzufolge gibt der Kreis 86 über bei einer normalen Schlingerbewegung der beiden den Verstärker 82 ein Befehlssignal ab, das eine so-

11 12

fortige Betätigung der Seilwinde 20 verursacht. Mit- im Beispiel zu 7Va Sekunden angenommen ist) an-

hin kann die Winde in Tätigkeit treten, bevor das Trag- dauert, bedeutet dies, daß die Kurse der beiden Schiffe

seil 14 durch plötzliche schnelle Änderungen schlaff konvergieren oder divergieren, und dementsprechend

werden oder über die Zerreißgrenze hinaus gespannt erzeugt der Dämpfungskreis dann solange ein kom-

werden kann. In F i g. 4 bedeutet die Kurve 96 die 5 pensierendes Befehlssignal für die Betätigung der

Gefahr eines plötzlichen Schlaffwerdens des Trag- Seilwinde, bis ausreichend Tragseil ausgefahren oder

seils 14, und es ist zu erkennen, daß infolge des eingezogen ist, um den Seilspanner wieder in den vor-

Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreises die tatsäch- bestimmten Positionsbereich zurückzubringen,

liehe korrigierte Bewegung des Seilspanners der ge- Falls sich die Position des Seilspanners über eine

strichelten Kurve 97 folgt. Weiterhin ist darauf hin- io bestimmte Sicherheitsgrenze hinaus ändert, das vom

zuweisen, daß die von dem Grenzgeschwindigkeit- Seilspanner abgenommene Signal also entsprechend

Sicherheitskreis ausgelöste Korrektur der Seilspan- große Werte annimmt, tritt der Grenzposition-Sicher-

ner-Bewegung auch schon dann eintritt, bevor der heitskreis in Tätigkeit. Dieser Sicherheitskreis ver-

Seilspanner durch seine Mittellage gegangen ist. Eine anlaßt eine sofortige Betätigung der Seilwinde mit

mögliche Schlafflage des Tragseils wird folglich sehr 15 Höchstgeschwindigkeit, und zwar so lange, bis die

früh entdeckt und kann somit sicher korrigiert wer- Position des Seilspanners wieder im Sicherheits-

den, bevor sie tatsächlich eintritt. bereich liegt und dann entweder keine weitere Be-

Zusammenfassend ist festzustellen, daß das voran- tätigung der Winde mehr erforderlich ist oder die gehend beschriebene automatische Steuersystem nach Windenbetätigung über den Signaldauer-Dämpfungs-Maßgabe der tatsächlichen Position des Seilspanners 20 kreis mit einer der tatsächlichen Signalhöhe entspre-21 ein Signal erzeugt, daß außerhalb eines vorbe- chenden Geschwindigkeit ausreicht,
stimmten Positionsbereiches des Seilspanners eine Be- Ähnlich wie der Grenzposition-Sicherheitskreis tätigung der Seilwinde in dem Sinn veranlaßt, daß die wirkt der Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis in Position des Seilspanners wieder auf den gewünschten den Fällen, in denen sich die Position des Seilspan-Bereich zurückgebracht wird. Dieses Signal wird da- 25 ners mit sehr großen Geschwindigkeiten ändert. Der bei über drei parallele Steuerkreise weiterverarbeitet, Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis veranlaßt dann wobei jeder dieser Steuerkreise für sich in der Lage ein Befehlssignal für die Seilwinde, durch das die ist, bei Überschreiten vorbestimmter Bedingungen ein Seilwinde mit Geschwindigkeiten bis zur Höchstge-Befehlssignal zum Betätigen der Seilwinde zu er- schwindigkeit so lange betätigt wird, bis die Ändezeugen. 30 rungsgeschwindigkeit der Position des Seilspanners

Der erste der drei Steuerkreise ist der Signaldauer- wieder im Sicherheitsbereich liegt.
Dämpfungskreis, der nur dann ein Befehlssignal er- Die Erfindung wurde vorangehend an einem bezeugt, wenn das vom Seilspanner abgenommene Si- vorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Diegnal länger andauert als eine halbe »normale« Schiin- ses Ausführungsbeispiel stellt jedoch nicht die eingerbewegung. Mithin macht dieser Dämpfungskreis 35 zige mögliche Form der praktischen Verwirklichung alle Signale vom Seilspanner unwirksam, die nur auf der Erfindung dar. Beispielsweise lassen sich die elekdas normale Schlingern der beiden Schiffe zurück- irischen Steuerkreise, die ja für sich durchaus kongehen. Sobald jedoch das vom Seilspanner gelieferte ventioneller Bauart sind, ohne weiteres durch hy-Signal langer als eine halbe Schlingerperiode (die draulische oder mechanische Äquivalente ersetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Aufrechterhalten einer vorbestimmten Spannung in einem zwischen zwei Schiffen gespannten Tragseil für einen Förderkorb, wobei das lose Seilende über einen Seilspanner an eine Winde geführt ist und seine Wirkungslänge in einem die Kapazität des Seilspanners übersteigenden Ausmaß veränderlich ist, und wobei 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, dadurch gekennzeichnet, daß ein Amplitudendiskriminator (57) vorgesehen ist, der die Signale des Seilspanners (21) nur dann passieren läßt, wenn die Ausschläge des Seilspanners eine vorgegebene Größe überschreiten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Amplitudendiskriminators (57) über eine Steuerschaltung (60, 78, 86) als Befehlsignal an die Betätigungseinrichtung (44, 42, 40) der Winde (20) geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Schaltungskreis (60) enthält, der Signale nur dann passieren läßt, wenn sie eine vorgegebene Dauer überschreiten.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung parallel zu dem auf die Signaldauer ansprechenden Dämpfungskreis (60) einen Grenzposition-Sicherheitskreis (78) enthält, der ein Befehlsignal zur Windenbetätigung abgibt, wenn die Position des Seilspanners einen vorbestimmten Sicherheitsbereich verläßt und die vorgegebene Zeit noch nicht abgelaufen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerschaltung parallel zu den Schaltkreisen für die Signaldauer (60) und für die Grenzposition (78) einen Grenzgeschwindigkeit-Sicherheitskreis (86) enthält, der ein Befehlsignal zur Windenbetätigung abgibt, wenn die Änderungsgeschwindigkeit der Signale des Seilspanners (21) einen vorbestimmten Wert übersteigt.