DE2526609A1

DE2526609A1 - Vorrichtung zum anheben und absenken grosser gegenstaende von einem ueberwasserschiff

Info

Publication number: DE2526609A1
Application number: DE19752526609
Authority: DE
Inventors: Vance Eugene Bolding; Abraham Person
Original assignee: Global Marine Inc
Current assignee: Global Marine Inc
Priority date: 1974-06-13
Filing date: 1975-06-13
Publication date: 1976-01-02
Also published as: FR2274498B1; FR2274498A1; JPS5939358B2; JPS5110591A; US3894640A

Description

GLOBAL MARINE INC.

811 West Seventh Street, Los Angeles, California 90017, USA

Vorrichtung zum Anheben und Absenken großer Gegenstände von einem Überwasserschiff

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anheben und Absenken großer Gegenstände von einem Überwasserschiff. Insbesondere ist die Erfindung geeignet für Schiffe, die zum Abbau von Mineralien und Erzen in großer Meerestiefe benutzt werden. Spezieller betrifft die Erfindung daher eine Dockvorrichtung zum Einbringen und Ausfahren einer Abbaumaschine oder eines Abbaufahrzeugs von einem schwimmenden Überwasserschiff aus am Anfang und am Ende eines Abbauvorgangs. In der Patentanmeldung

609881/0863

P- mit dem Titel "Schiff für unterseeische

Abbauarbeiten" und der US-Patentanmeldung Nr. 479 092 vom 13. Juni 1974 mit dem Titel "Deep Ocean Mining Ship", derselben Anmelderin wird ein Tiefseeabbauschiff beschrieben, das es ermöglicht, schwere Abbauanlagen vom Schiff aus zum und vom Meeresboden zu transportieren. Das Schiff umfaßt in seiner Mitte einen großen Schacht, der durchgehend ist und vom Rumpf umschlossen wird. Dieser Schacht kann mittels bewegbarer Tore am Boden geschlossen werden. Ferner umfaßt das Schiff ein Rohrhandhabungssystem zum Transport von Abbaurohrsegmenten zwischen einem Speicherbereich und einem Bohr- bzw. Rohrstrang, der vom Schiff zur Abbaumaschine verläuft und die Abbaumaschine trägt. Ein Hebewerk kann den Rohrstrang mit kontinuierlicher Bewegung anheben und absenken.

Schließlich ist eine Dockvorricttung vorgesehen, die dazu dient, die Abbauanlage zu Beginn der Abbauarbeiten aus im Schiff verstauter Stellung abzusenken und am Ende der Abbauarbeiten in diese Stellung hochzufahren. Dabei umfaßt die Dockvorrichtung zwei große, ausfahrbare und kippbare Beine bzw. Türme, und zwar einen Turm an jedem Ende des Dockschachtes. Diese Türme werden unter das Schiff ausgefahren, um ein Abbaufahrzeug abzusenken und wieder zu bergen und in das Schiff hineinzubringen. Sobald sich das Fahrzeug innerhalb des Schachtes befindet, werden die Tore am Boden des Schiffes geschlossen und wird das Wasser aus dem Schacht -gepumpt, wodurch ein unabhängiges Trockendock zur Wartung der Abbaumaschine entsteht.

Erfindungsgemäße Vorrichtungen sind in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

509881/0863

Die Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Anheben, Absenken und Stauen eines großen Gegenstandes, insbesondere einer Abbauanlage, in bezug auf ein schwimmendes Überwasserschiff gerichtet und umfaßt ein Paar Docktürme, die an gegenüberliegenden Seiten des Schachtes an-'geordnet sind, der sich innerhalb des Rumpfes des Schiffes befindet und durch dessen Boden hin offen. ist. An jeder dieser Seiten des Schachtes befinden sich ■ Führungs einrichtungen, die die Docktürme tragen. Erste Antriebsänrichtungen stehen funktional mit den Führungseinrichtungen und den Docktürmen in Eingriff und dienen dazu, die Docktürme anzuheben und abzusenken. Zweite Antriebseinrichtungen stehen funktional mit den Docktürmen in Eingriff und dienen dazu, die Docktürme in einer senkrechten Ebene zu neigen. Am unteren Ende jedes Dockturmes befindet sich eine Einrichtung zum Erfassen des Gegenstandes bzw. der Abbauanlage.

Die Erfindung weist somit zwei in senkrechter Richtung bewegbare, neigbare Türme auf, von denen jeweils einer an vorderen und einer am hinteren Ende eines großen, offenen Schachtes angeordnet ist, der sich innerhalb des Rumpfes eines Schiffs für Tiefseeabbauarbeiten befindet. Die Türme dienen zum Eindocken und Ausdocken eines unterseeischen Abbaufahrzeugs und zum Anheben des Abbaufahrzeugs in den Schacht sowie zum Absenken aus dem Schacht. Jeder Turm umfaßt eine Platte oder dgl. an seinem unteren Ende,·.die dazu dient, mit Stiften am Abbaufahrzeug in Eingriff zu treten. Jede Platte . umfaßt einen Schlussellochförmigen Schlitz, der dazu dient, zunächst das Einfangen des Abbaufahrzeugs zu unterstützen und dann nach dem Einfangen Relativbewegungen zwischen dem Schiff und dem Fahrzeug zu verhindern. Jede Platte weist einen hydraulisch angetriebenen, verschieb-

509881/0863

"baren Abschnitt auf, damit seitliche Verschiebungen des Fahrzeugs nach dem Eindocken möglich sind, falls solche seitlichen Verschiebungen notwendig sind, um das Fahrzeug zu verstauen oder um das Schiff mit dem geladenen Fahrzeug an Bord zu trimmen, wenn die Docktürme mit dem Fahrzeug in Eingriff stehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert, Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Schiffs mit der erfindungsgemäßen Dockvorrichtung;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Schiffs gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Ansicht des Schiffs gemäß den Fig. 1 und 2, die die erfindungsgemäße Deckvorrichtung.in ausgefahrener Stellung und geneigt zeigt;

Fig. 4 eine Vorderansicht der Dockplatte und des Schiebemechanismus, die sich am unteren Ende jedes der Docktürme befinden; und

Fig. 5 eine Seitenansicht der Dockplatte und des Schiebemechanismus gemäß Fig. 4.

509881/0863

-S-

In den Fig. 1 und 2 ist ein Schiff 10 dargestellt, das mit zwei Docktürmen 12 ausgerüstet ist, die auch kurz als Türme bezeichnet werden. In den Fig. 1 und 2 befinden sich die Türme 12 in eingezogener bzw. hochgefahrener Stellung. Wenn sich eine Abbaumaschine oder ein Abbaufahrzeug an Bord befindet, halten und sichern die hochgefahrenen Türem das Fahrzeug im Dockschacht gestaut. Im Betrieb heben und senken die Türme das Abbaufahrzeug von einer und in eine Stellung unterhalb des Schiffs, wo es von den Docktürmen zum Hubsystem übergeht. Der Antrieb wird von einem Mechanismus mit Zahnstange und Ritzel geliefert, der sich in einem Führungsrahmen 14 auf beiden Seiten jedes Turmes 12 befindet. Ein backbordseitiger Kippmechanismus 16 und ein steuerbordseitiger Kippmechanismus 17 sind auf dem Hauptdeck an beiden Seiten des vorderen und des hinteren Führungsrahraens montiert und mechanisch mit dem Führungsrahmen so verbunden, daß sie jeden Dockturm beim Freigeben und Aufnehmen des Fahrzeugs zu Beginn und am Ende einer Abbauarbeit nach vorne und nach hinten kippen können. Ferner erstrecken sich zwischen dem Führungsrahmen und den Stützfundamenten des Kippmechanismus auf dem Hauptdeck eine backbordseitige Haltestrebe 23 und eine steuerbordseitige Haltestrebe 24, die die Docktürme in senkrechter Stellung halten und sichern. Zu jeder Haltestrebe gehörige,. hydraulisch betätigte Verriegelungsstifte treten mit den Docktürmen in Eingriff, um das Docken zu bewirken.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind die Docktürme aus Dreiecksgitterwerken konstruiert. Die Konstruktion besteht aus einer Reihe von K-förmigen Streben aus Elementen mit kreisförmigem Querschnitt mit kleinen, horizontalen Trägern und Querträgern.

509881/0863

Jeder Führungsrahmeη 14 umfaßt zwei Hebevorrichtungen 26 und 28, die sich auf gegenüberliegenden Seiten jedes ' Dockturmes befinden, wobei die zwei Hebevorrichtungen von einem offenen Trägerwerk 30 verbunden und verstrebt werden. Die Führungsrahmen sind am vorderen bzw. hinteren Ende des Dockschachtes 18 mittels großer Lagerösen bzw. Lagerstützen 31 und Anlenkbolzen 32 und 34 montiert. Die Lagerösen sind integraler Bestandteil einer vorderen Querwand 36 bzw. einer hinteren Querwand 38 des Schiffes am Dockschacht. Wie bereits erwähnt wurde, wird der Führungsrahmen 14 auch von Kippmechanismen 16 und 17, die an den Hebevorrichtungen 26 und 28 an einer Stelle in einer Höhe von ungefähr 2,5 m über dem Hauptdeck angreifen, und Haltestreben 23 und 24 gehalten und abgestützt.

Der Führungsrahmen weist ferner einen Führungsschuh an jeder Seite des Dockturmes auf, der zur Führung der senkrechten Bewegung des Dockturmes dient. Jede Hebevorrichtung (16 Antriebsritzel je Turm, 8 je Seite) steht in Eingriff mit einer Zahnstange 40 bzw. 42 (Fig. 4), die jeweils an der Außenseite der Docktürme vorgesehen ist. Die Hebevorrichtung auf jeder Seite des Führungsrahmens umfaßt einen senkrecht montierten Antriebsmechanismus mit acht Ritzeln, die alle mit der Zahnstange eines jeden Dockturmes zu gleicher Zeit in Eingriff stehen. Jedes Ritzel eines jeden Antriebsmechanismus wird von getrennten Elektromotoren unabhängig angetrieben und von integrierten Steuervorrichtungen gesteuert.

Wie bereits erwähnt wurde, ist ein Kippmechanismus bzw. Kippantriebsmechanismus mechanisch zwischen den Führungsrahmen und das Hauptdeck eingefügt, der dazu dient, ·

509881/0863

die Türme zur Mitte des Dock schacht es oder von dieser weg au neigen, damit das Einfangen oder das Freigeben des Abbaufahrzeugs durch sogenannte Dockplatten 44 und 46 erleichtert ist, die jeweils am unteren Ende der Doektürme 12 angeordnet sind, wie dies in Pig. 3 gezeigt ist. Das Einfangen und Freigeben des unterseeischen Abbaufahrzeugs 48 erfolgt während des Eindockens und Ausdockens des Fahrzeugs und muß mit der Überführung des Abbaufahrzeugs zu bzw. von einem Rohrstrang 50 koordiniert sein.

Jeder Kippmechanismus besteht aus zwei doppeltwirkenden hydraulischen Zylindern 52 und 54, von denen jeder jeweils- mit einer Hebevorrichtung auf den beiden Seiten jedes der zwei Docktürme verbunden ist und auf diese wirkt. Die Antriebsquelle für die hydraulischen Zylinder besteht aus zwei unabhängigen Kippzylindern, die mit einer gemeinsamen, hydraulischen Antriebseinheit verbunden sind. Von der hydraulischen Antriebseinheit angetrieben werden die Kippzylinder eingefahren oder ausgefahren, so daß sie auf diese Weise die Führungsrahmen entweder nach vorne oder nach hinten neigen. Bei der bevorzugten Ausführungsform können die Kippzylinder die Docktürme maximal um plus oder minus 7° neigen. Als Speicher wirkende Reservoire ermöglichen, daß das Kippsystem als Dämpfungsmechanismus wirkt, der dazu dient, Bewegungen des Fahrzeugs relativ zum Schiff zu vermindern, sobald das Fahrzeug von den Docktürmen eingefangen worden ist, bis die Relativbewegung auf null vermindert ist.

Am unteren Ende eines jeden Dockturmes befindet sich die Dockplatte 44, die in Vorder- und Seitenansicht in den Fig. 4 bzw. 5 dargestellt ist. Jede Dockplatte

509881 /0863

• ■8-

umfaßt einen oberen Abschnitt 56 und einen unteren Abschnitt 58, wobei der untere Abschnitt mit dem oberen Abschnitt verbunden ist und von einem zur Dockplatte gehörenden, hydraulischen System 60 relativ zum oberen Abschnitt seitwärts verfahren werden kann.

Im oberen Abschnitt befindet sich eine im wesentlichen quadratische Öffnung 62, die einen Hebestift 64 aufnehmen kann. Ein solcher Hebestift 64 geht von jedem Ende des Abbaufahrzeugs aus. In Pig. 4 ist der untere Abschnitt 58 der Dockplatte in einer Stellung gezeigt, in der er bezüglich des oberen Abschnitts 56 seitwärts verschoben ist. In seiner unverschobenen Stellung deckt sich ein abgerundeter Schlitz 66 mit dem unteren Ende der Öffnung 62. Mit dem Schlitz 66 im unteren Abschnitt der Dockplatte ausgerichtet ist ein zweiter, schlüssellochförmiger Schlitz 68, der in Eingriff mit einem Sicherungsstift 70 treten kann, der ferner jeweils an jedem Ende des Abbaufahrzeugs unterhalb "des Hebestiftes angeordnet ist. Wenn die Docktürme in eine Stellung angehoben sind, in der die Hebestifte 64 in den abgerundeten Schlitzen 66 sitzen und auch die Sicherungsstifte 70 eingesetzt sind, wird die Abbaumaschine in einer Lage gehalten, in der sie um alle drei Achsen, nämlich die Nick- bzw. Stampfachse, die Hochachse und die Rollachse, stabilisiert ist. Wenn die Abbaumaschine von den Türmen eingefangen ist, kann der untere Abschnitt 58 der Dockplatte so verschoben werden, daß der im Schlitz 66 sitzende Stift von der Dockplatte festgehalten wird.

Am unteren Ende des unteren Abschnitts 58 der Dockplatte ist ein SchiebezylLnder 72 des hydraulischen Systems der Dockplatte dargestellt (Fig. 4). Jedes Ende des

§09881/0863

Schiebezylinders ist mit einem Gabelkopf 74 versehen, der sum Anschluß des Sohiebezylinders an seine Haltestifte an der Dockplatte dient. Ein Ende des Schiebezylinders ist mit dem festen Teil der Dockplatte und das andere Ende des Schiebezylinders mit dem verschiebbaren Abschnitt verbunden.

Das Eindocken und Ausdocken des Abbaufahrzeugs 48 erfolgt in folgender Weise. Wenn das Fahrzeug im Dockschacht 18 gestaut ist, wird es von den Docktürmen in Stellung gehalten, die ihrerseits von den hydraulisch betätigten Stiften des Haltestrebensystems 20 in senkrechter Stellung verriegelt sind.

Vor dem Ausdocken wird der Dockschacht geflutet und werden Tore 76 und 78 geöffnet. Das Abbaufahrzeug wird unter den Rumpf des Schiffs abgesenkt, und die Verriegelungsstifte werden dann zurückgezogen. Die Hebevorrichtungen der Docktürme werden in Betrieb gesetzt, wobei die Ritzel der Antriebsmechanismen mit jeder Zahnstange 40 und 42 an den Außenseitonder Türme in Eingriff stehen, wodurch das Fahrzeug ungefähr 30 m unter den Boden des Schiffs abgesenkt wird. Das hydraulische System der Dockplatten verschiebt die zwei Abschnitte 56 und 58 in ausgerichtete Stellung in zwei Schritten, nämlich nach der halben Abwärtsbewegung und bei Beendigung der Abwärtsbewegung. Vor Beendigung der Abwärtsbewegung wird der Rohrstrang 50 durch., den Dockschacht abgesenkt und am Abbaufahrzeug befestigte

Das Ausdocken wird dadurch beendet, daß der Rohrstrang etwas angehoben v/ird, damit die Hebestifte 64 und die Sicherungsstifte 70 aus den sie jeweils aufnehmenden

509881/0863

Schlitzen 66 bzw. 68 austreten können. Yon den Kippmechanismen 16 und 17 angetrieben werden die oberen Sndea · der.Docktürme 12 nach innen geneigt, so daß das Abbau-Fahrzeug 48 vollständig von den Dockplatten freikommt. Dann wird das Abbaufahrzeug auf den Meeresgrund abgesenkt, wogegen die Docktürme in die senkrechte Stellung zurückgebracht werden und in ihre Ruhestellung im Dockschacht eingefahren werden.

Das Eindocken erfolgt in umgekehrter Reihenfolge des Ausdockens. Die Docktürme. werden geschlossen, d.h. in die senkrechte Stellung zurückgebracht, nachdem der Rohrstrarig das Fahrzeug in solche Stellung gebracht hat, daß die Hebestifte 64 mit den Öffnungen 62 ausgerichtet sind. Nachdem jeder Hebestift in die Öffnung 62 eingeführt worden ist, werden die Docktürme so hochgefahren, daß die Hebestifte 64 und die Sicherungsstifte 70 am vorderen und hinteren Ende des Fahrzeugs in ihre jeweiligen Schlitze, d.h. die abgerundeten Schlitze 66 und die schlüssellochförmigen Schlitze 68, nach unten eingeführt werden. Sobald das Fahrzeug so eingeklinkt ist, sind Relativbewegungen zwischen dem Schiff und dem Fahrzeug bei Stampf-, Dreh- und Seegangsbewegungen nicht mehr möglich. Da jeder Dockturm schwenkbar angelenkt ist und hydraulisch gesteuert wird, kann eine relative Wellenbewegung zwischen diesen beiden vermindert oder beseitigt werden, indem der Druck der Speicher der Kippmechanismen gesteuert wird. Diese Bewegung wird ferner vermindert, während das Fahrzeug langsam in den Dockschacht eingezogen wird.

Nach dem Einfangen durch die Docktürme wird der Rohrstrang 50 gelöst und eingezogen. Das Fahrzeug wird dann in den

509881/0863

Dockschacht 18 hineingezogen, die Tore 76 und 78 werden geschlossen, und der Dockschacht wird leergepumpt, während die Docktürme in ihren Stellungen verriegelt werden. Der Schiebemechanismus der Dockplatten und das hydraulische Antriebssystem werden während des Dockens benutzt und dienen danach zum Verschieben des Abbaufahrzeugs, wenn dies zum Stauen und zum Trimmen des Schiffes erforderlich ist, nachdem das Abbaufahrzeug an Bord gebracht worden ist. ,

Patentansprüche:

509881/0863

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Anheben, Absenken und Stauen eines großen Gegenstandes in bezug auf ein schwimmendes Überwasserschiff mit einem Dockschacht, der sich innerhalb des Rumpfes des Schiffs befindet und nach unten offen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Docktürme (12) vorgesehen ist, wobei sich jeweils ein Dockturm an einer Seite von zwei gegenüberliegenden Seiten des Dockschachtes (18) befindet, daß an jeder dieser Seiten des Dockschachtes Führungen (14) angeordnet sind, die die Docktürme tragen, und daß ein Antriebssystem (26, 28, 16, 17) funktional mit jeder Führung und jedem Dockturm in Eingriff steht, das zum Anheben und Absenken jedes Dockturmes und zum Neigen jedes Dockturmes in einer senkrechten Ebene dient.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssystem eine erste Antriebsmotoranordnung (26, 28) zum Anheben und Absenken jedes Dockturmes und eine zweite Antriebsmotoranordnung (16, 17) zum Heigen jedes Dockturmes in einer senkrechten Eben umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede zweite Antriebsmotoranordnung (16, 17) auf der Längsachse des Schiffes befindet und so arbeitet, daß die Docktürme in einer durch diese Achse gehenden Ebene geneigt werden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dockturm (12) eine Dockplatte (44, 46) am unteren Ende des Dockturmes aufweist, die zum Erfassen und Halten des Gegenstandes dient.

509881/0863
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führung (H) schwenkbar im Dockschacht montiert ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Verriegelungssystem (23, 24) zum Sichern jedes der Docktürme in senkrechter Stellung.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führung eine steuerbordseitige Führungseinrichtung (28) und eine backbordseitige Führungseinrichtung (26) umfaßt, die von einem Trägerwerk (30) verbunden und getragen werden, wobei jede der Führungseinrichtungen im Dockschacht schwenkbar montiert ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 1 oder bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zweiten Antriebsmotoreinrichtungen hydraulische Antriebe (52,

54) umfaßt, die auf dem Hauptdeck montiert sind und mit ihrer zugehörigen Führung mechanisch gekuppelt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 1 bis oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten Antriebsmotoranordnungen in den Führungseinrichtungen (26, 28) untergebracht ist und zahlreiche, motorgetriebene Ritzel umfaßt, die mit einer Zahnstange (40, 42) in' Eingriff stehen, die sich jeweils über die Länge jedes äußeren Randes jedes Dockturmes erstreckt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führungseinrichtung (26, 28) einen Führungsschuh umfaßt, der mit dem Rand des zugehörigen Dockturmes zusammenwirkt .

509881/0863
11. Vorrichtung nach Anspruch 4 und einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Dockplatten (44, 46) eine Öffnung (62) zur Aufnahme eines Stiftes (64) umfaßt, der vom Gegenstand (48) ausgeht und aufgenommen werden kann, wenn sieh der Gegenstand in Dockstellung befindet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dockplatte (44, 46) einen Schlitz (66) umfaßt, der unter der Öffnung (62) angeordnet ist und zur Aufnahme eines zweiten Stiftes (70) am Gegenstand bestimmt ist, wenn sich dieser in Doökstellung befindet, damit Rollbewegungen des Gegenstandes relativ zum Schiff verhindert werden.
13. Vorrichtung nach Anspruch 4 und einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dockplatte aus einem oberen Abschnitt (56) und einem unteren Abschnitt (58) aufgebaut ist, der relativ zum oberen Abschnitt seitwärts verschiebbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (62) in jeder Dockplatte teilweise im oberen Abschnitt (56) und teilweise im unteren Abschnitt (58) ausgebildet ist und daß sich der Schlitz (66) am unteren Abschnitt der Dockplatte befindet.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Doekplattenantriebssystem (60) vorgesehen ist, das dazu dient, jeweils den unteren Abschnitt (58) und den Gegenstand (48) relativ zum zugehörigen oberen Abschnitt (56) seitwärts zu verschieben.

509881/0863