DE2526610C2 - Stabilisierungsanlage zum Tragen einer veränderbaren Last - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stabilisierungsaniage der im Oberbegriff von Anspr.rh 1 erläuterten Art.

Derartige Slabilisicrungsanlagcn werden beispielsweise auf Schiffen eingesetzt, mit denen unterseeische Abbauurbcilen auf dem Meeresboden ausgeführt werden können. Bei derartigen Arbeiten werden die Abbaugeräte vom Überwasserschiff mittels eines zusammcn- gesetzten Rohrstranges zum Meeresboden abgesenkt, der von einer Einrichtung auf dem Deck des Schiffes Segment für Segment nachgeschoben wird. Da die Last der Abbauanlage am Rohrstrang mit steigender Anzahl der aneinandergefügten Rohrsegmente und somit mit

so steigender Tiefe zunimmt, ist es notwendig, den Rohrstrang mit praktisch konstanter Geschwindigkeit hochzufahren und abzusenken, um die starken Kräfte und Beanspruchungen zu vermeiden, die bei einer schnellen Beschleunigung oder Verzögerung auftreten würde. Zu

^γλ diesem Zweck werden Stabilisierungsanlagen eingesetzt.

Aus der DE-AS 22 21 700 ist eine derartige Stabilisierungsaninge für eine Bohrkolcnne, die zum Heben und Senken einen Flaschenzug benutzt, bekannt. Der FIa-

M) sehcnzug enthält einen Turmrollenblock, an dem die Last hängt. Der Turmrollenblock ist an der Kolbenstange eines sich senkrecht darüber befindenden Druckzylinders befestigt, dessen Aiißcn/.ylinder mit dem Derrick und somit mit dem Schiff verbunden ist. Der Kolben ist als Schcibcnkolbcn ausgebildet, wobei der Raum, der sich zwischen der Kolbcnscheibe und dem lastsciiigcn Ende des Zylinders erstreckt, mit einer Dämpfungscinrichtung verbunden ist. Die Dämpfungscinrichtung bc-

steht aus zwei Kolben/Zylinder-Einheiten, die im senkrechten Abstand zueinander drehbar gelagert sind und deren Kolbenstangen außerhalb der senkrechten Verbindung der Drehpunkte ebenfalls drehbar aneinander befestigt und in einer senkrechten Gleitführung geführt sind. Die Strömungsmittelverbindung vom Druckzylinder mündet in den Druckraum des obersten Dämpfungszylinders an der der Kolbenstange abgewandten Seite. Der dc^r unteren Kolbenstange abgewandte Druckraum des unteren Zylinders ist mit der Speichereinrichtung verbunden.

Dieses System arbeitet wie folgt: Bei einer senkrechten Bewegung des Schiffes, beispielsweise nach oben, wird der Zylinder des Druckzylinders mitgenommen; der Kolben bleibt unter der Wirkung der an der Kolbenstange hängenden Last im wesentlichen in der gleichen Stellung, so daß die Hydraulikflüssigkeit im Druckraum komprimiert und durch die Leitung in den Druckraum des obersten Dämpfungszylinders gedrückt wird. Dort wirkt der erhöhte Druck auf die obere Kolbenstange und drückt diese in der Gleitführung nach unten. Dabei wird die Kolbenstange des unteren Dämpfungrzylinders mitgenommen und komprimiert ihrerseits das Druckmittel, das sich in der Druckkammer des unteren Dämpfungszylinders befindet und drückt dieses in die gasbelastete Speichereinrichtung, soweit dies durch den Druck des Gases möglich ist. Je weiter sich die Kolbenstange des oberen Dämpfungszylinders nach unten bewegt, desto größer wird der Widerstand, den die untere Kolbenstangc der Bewegung entgegengesetzt — das gesamte System wird somit gedämpft. Der Gegendruck, der von der Druckgasbcaufschlagten Speichereinrichtung auf den unteren Dämpfungszylinder ausgeübt wird, kann verändert werden, wodurch sich auch die oberen und unteren Arbeitsgrenzdrücke ändern.

Die bekannte Stabilisicrungsanlage ist jedoch relativ aufwendig und durch die außcnliegcndc Dämpfungseinrichtung recht störanfällig. Außerdem besteht die Gefahr, daß der Druckzylinder beschädigt oder gar zerstört wird, venn. beispielsweise durch eine besonders hohe Welle, der Schcibcnkolbcn im Druckzylinder anschlägt. Dies kann insbesondere bei sehr groften Lüsten passieren, da der Druckzylinder und der obere Dämpfungszylinder keine zusätzlichen Vorkehrungen aufweisen, um auch dort den Druck und somit die Steifigkeit in einem weiteren Bereich zu erhöhen, wenn die Last steigt.

Für die Ausführung unterseeischer Ölbohrungen sind bereits verschiedene Lösungsmöglichkeiten für eine Stabilisierung, d. h, die Trennung der Schwerstange bzw. des Bohrgestänges von der senkrechten Bewegung des schwimmenden Schiffes, vorgeschlagen worden. Diese Einrichtungen erfordern jedoch irgendeinen festen Bezugspunkt, beispielsweise ein Seil einen Auftriebskörper oder eine andere am Meeresboden verankcrte Vorrichtung. Diese bekannte Vorrichtungen sind demnach relativ aufwendig und von umfangreichen Vorarbeiten abhängig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stabilisicrungsanlage mit einfachen Mitteln so aus/.ugcstal- t>o ten, daß sie in einem weiten Bereich der Last zuverlässig und ohne Gefahr von Beschädigungen arbeitet.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Die erfindungsgeiräße Slabilisicrungsankigc mbeitcl passiv und mit einer Dämpfung, die ausreicht, um die Last in einem weiten Bereich zu .stabilisieren. Weiterhin kann die Steifigkeit des rcder.syslems, die Dämpfung und die Eigenfrequenz so gesteuert werden, daß die Last praktisch von den Bewegungen des Schiffes getrennt ist Weiterhin kann mit der erfindungsgemäßen Stabilisierungsanlage z. B. der Rohrfördermechanismus und der dazugehörige Rohrstrang direkt auf dem Deck des Schiffes abgestützt werden, so daß der Rohrstrang mit praktisch konstanter Geschwindigkeit trotz der durch den Seegang bewirkten Bewegungen des Schiffes abgesenkt werden kann, ohne daß ein zusätzlicher Bezugspunkt außerhalb des Schiffes notwendig wäre. Die erfindungsgemäße pneumatisch-hydraulische Stabilisierungsanlage arbeitet auch in einem relativ großen Lastbereich bzw. bei relativ hohem Seegang zuverlässig und ohne die Gefahr der Beschädigung des Federsystems.

Durch die Ausgestaltung nach den Ansprüchen 2 bis 4 wird die Dämpfung noch weiter verbessert.

Die Ansprüche 5 ind 6 beschreiben konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Stabilisierungsanlage.

Durch die symmetrische Anlage Λ,»γ Druckzylinder nach Anspruch 7 wird eine besonders günstige Lastverteilung erreicht.

Durch die Lastausgleichseinrichtung nach Anspruch 8 ist die Stabilisierungsanlage mit symmetrisch angeordneten Druckzylindern in der Lage, jede unterschiedliche Belastung, die möglicherweise auf einen der Druckzylinder stärker als auf den anderen wirkt, auf den jeweils anderen Druckzylinder zu übertragen.

In der Ausgestaltung nach den Ansprüchen 9 bis 11 kann die erfindungsgemäße Stabilsierungsanlage je nach den Bedürfnissen des praktischen Betriebes eingestellt werden.

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

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Schiffes, das die erfindungsgemäßen Merkmale aufweist;

F i g. 2A und 2B zusammen eine SchnittdürstellMng in Querrichtung des Schiffes, die Einzelheiten des Rohrhandhabungssystems wiedergibt:

Fig.3 eine ausschnittsweise Schnittdarsieüung in Längsrichtung des Schiffes, die Einzelheiten des Rohrhandhabungssystems wiedergibt:

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht des schweren Hebewerks und der Stabilisierungsanlage, wobei Teile weggebrochen sind;

F i g. 5 eine ausführliche Schnittdarstellung eines Stabilisierungszylinders; und

F i g. 6 eine schematische Darstellung des hydraulisch-pneumatischen Systems der Stabilisierungsanlage.

Im folgenden wird zunächst auf Fig. 1 eingegangen. Darin bezeichnet das Bezugszeichen 10 allgemein ein Schiff, das die erfindungsgemäßen Merkmale und Einrichtungen aufweist und zum Einsatz für unterseeische Abbauarbeiten be&rimmt ist. Das Schiff weist einen Dockschacht 12 auf, der sich in der Mitte des Schiffs befindet und Zugang zum Wasser und zum Meeresboden ermöglicht. In der großen öffnung dieses Schachtes kann während der rahrt nicht dargestelltes Abbaugerät gestaut werden, das aus dem Schacht 12 mittels eines Rohrstranges abgesenkt werden kann, der aus Scgmentcn zusammengebaut wird und von einem i(ohrhandhabungssystcm angehoben oder abgesenkt werden kann. Das Rohrhandhabun»ssystem umfaßt als Unterbau eine Briickenkonstruktion <6 in Form eines »A«, die den Schacht 12 in der Mitte des Schiffs 10 überbrückt. Über dem Schacht wird von der Brückenkonstruktion 16 ein bohrturmartiger Mast 18, der im folgenden als Derrick

bezeichnet wird, mittels eines kardanisch aufgehängten Systems 20 getragen, das ermöglicht, daß der Derrick selbst dann, wenn das Schiff Roll- oder Stampfbewegung gen ausführt senkrechte Stellung beibehält.

Im folgenden wird ausführlicher auf die Fi g. 2 und 3 eingegangen, in denen das Rohrhandhabungssystem ausführlicher dargestellt ist. Die BrUckenkonstruktion 16 ist auf dem Hauptdeck 22 des Schiffes 10 über vier Fundamente 24 abgestützt. Die Brückenkonstruktion 16 umfaßt an ihren Seiten Gitterträger 26 und 28, die den Schacht zwischen den Fundamenten 24 überbrücken. Oben sind die Gitterträger 26 und 28 durch horizontale Träger 30 und 32 miteinander verbunden, wobei die Träger 30 und 32 solchen Abstand voneinander haben, daß eine Öffnung freibleibt, durch die das untere Ende des Derricks 18 hindurchgeht.

Zum Ausgleich der Seegangsbewegungen des Schiffes, worunter im wesentlichen Bewegungen des Schiffes in senkrechter Richtung verstanden werden, ist das kardanisch aufgehängte System 20, auf dem der Derrick 18 montiert ist, an der Brückenkonstruktion 16 über eine Anordnung angebracht, die eine senkrechte Relativbewegung zwischen dem Schiff 10 und dem kardanischcn System 20 ermöglicht, das den Derrick trägt. Wie F i g. 3 zeigt, weisen die Gitterträger 26 und 28 senkrecht verlaufende Gitterelemente 38 und 40 auf, die senkrecht verlaufende Führungsflächen 42 bzw. 44 haben. In den Fiihrungsflächen 42 des Gitterelementes 38 ist eine Gabel 46 zur Lagerung des kardanischen Systems verschiebbar, während eine ähnliche Gabel 48 zur Lagerung des kardanischen Systems in senkrechter Richtung in den Führungsflächen 44 des Gitterelementes 40 bewegbar ist. Seegangsausgleichszylinder, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 50 und 52 bezeichnet sind und im folgenden als Stabilisierungszylinder bezeichnet werden, sorgen in noch ausführlicher zu beschreibender Weise für eine einstellbare Abstützung zwischen den unteren Enden der Gabeln 46 und 48 und unteren Streben 53 der Gitterträger 26 und 28 der Brückenkonstruktion 16.

Die Gabeln 46 und 48 tragen jeweils axial ausgerichtete Zapfen 54 und 56, auf denen ein äußerer Kardanrahmen 58 mit Hilfe von Lagern 61 und 63 drehbar gelagert ist. Wie am besten aus F i g. 1 ersichtlich ist, ist der äußere Kardanrahmen 58 eine offene, rechtwinklige Konstruktion. Im äußeren Kardanrahmen 58 ist seinerseits über koaxiale Zapfen 62 und 64 ein innerer Kardanrahmen 60 abgestützt Diese Zapfen sind drehbar in Lagern 66 und 68 gelagert, die auf gegenüberliegenden Seiten des äußeren Kardanrahmen 58 befestigt sind Der Derrick IS steht oben auf dem inneren Kardanrahmen 60. Wie Fig.2A zeigt, umfaßt der Derrick eine Arbeitsbühne 70, die von vier Beinen 72 an jeder der Ecken der Oberseite des inneren Kardanrahmens 60 getragen wird.

Unterhalb der Arbeitsbühne 70 des Derricks ist innerhalb des inneren Kardanrahmens 60 ein schweres Hebewerk aufgehängt, das nach unten in die öffnung durch die Brückenkonstruktion 16 ragt und mittels dessen durch den Schacht ein Rohrstrang zum Meeresboden abgesenkt und von dort hochgehoben werden kann. Dieses schwere Hebewerk umfaßt ein Paar oberer, hydraulischer Hubzylinder 74 und 75. die am inneren Kardanrahmen 60 auf beiden Seiten der senkrechten Mittellinie montiert sind, entlang der der Rohrstrang angehoben und abgesenkt wird (siehe F i g. 3). Die Hubzylinder 74 und 75 wirken auf senkrecht verlaufende Kolbenstangen 76 und 77, die nach unten ragen und an ihren unteren Enden gemeinsam mit einem oberen Querkopf 78 verbunden sind. Der obere Querkopf 78 umfaßt hydraulisch betätigte Mittel zum lösbaren Erfassen und Abstützen des Rohrstranges an einem Rohrvcr- ·, bindungsslück, so daß hydraulische Betätigung der oberen Hubzylinder 74 und 75 zu einer senkrechten Bewegung des Rohrstranges führt.

Vom inneren Kardanrahmen 60 wird ein offenes Gerüst 80 getragen, das vom Kardanrahmen aus nach un- ten ragt und unten in einer Plattform 82 endet, auf der zwei untere, hydraulische Hubzylinder 84 und 85 montiert sind. Die unteren, hydraulischen Hubzylinder sind vor und hinter der senkrechten Mittellinie angeordnet, wogegen die oberen, hydraulischen Hubzylinder 74 und 75 auf der Stcucrbordscitc b/.w. Backbordsciic der senkrechten Achse angeordnet sind. Die unteren Hubzylinder 84 und 85 wirken auf Kolbenstangen 86 und 87. die an ihren unleren Enden gemeinsam mit einem untc- ! rcr> Querkopf 8* ?.um Erfasse' und Abstützen des Rohr stranges verbunden sind. Wie der obere Querkopf 78 ist auch der untere Querkopf 88 so ausgebildet, daß er den Rohrstrang an einem Rohrverbindungsstück lösbar erfassen kann. Daher kann bei hydraulischer Betätigung der unteren Hubzylinder 84 und 85 in gleicher Weise eine Hub- oder Absenkbewegung auf den Rohrstrang aufgebracht werden. Am unteren Ende des Gerüstes 80 ' befindet sich Ballast, damit der Schwerpunkt des Derricks ' iruj des zugehörigen Schwerlasthebewcrks an eine Stelle unterhalb der Ebene der Kardanachsen abge senkt wird. Daher hat der Derrick aufgrund der Schwer kraft die Neigung, im kardanisch aufgehängten System eine senkrechte Stellung einzunehmen, wobei er praktisch von den Roll- und Stampfbcwegungen des Schiffes isoliert ist. Die Belastung des Derricks durch den Rohr- '

strang trägt ergänzend zu diesem Ergebnis bei. '

In F i g. 4 sind das Sccgangsiiusglcichssystcm, das hier als Stabilisicrungsanlagc bezeichnet wird, und das Hebewerk perspektivisch dargestellt. Der Rohrstrang ist mit dem Bezugszeichen 90 bezeichnet Der Rohrstrang ist aus zahlreichen, voneinander trennbaren Segmenten aufgebaut, wobei jedes Segment an seinem oberen Ende mit einem Rohrverbindungsstück 92 mit Innengewinde versehen ist. in das ein weiteres Rohrsegment gesteckt und bis /um Anschlag eingeschraubt werden kann. Das Rohrverbindungsstück 92 jedes Rohrsegmentes weist eine Schulter 93 auf, mittels der das Gewicht des Rohrstranges und der daran hängenden Last entweder zum oberen Querkopf 78 oder zum unteren Querkopf 88 übertragen werden kann.

so Die hydraulische Antriebsleistung zur Betätigung der Schwerlasthubzylinder 74,75 und 84,85 wird von nicht dargestellten, hydraulischen Pumpen Ober flexible Schläuche bzw. Leitungen 95 geliefert, die von Sammelleitungen 94 ausgehen, die oben an Stützen 96 ange- bracht sind, die vom Deck 22 auf beiden Seiten des Schachtes nach oben ragen. Die Leitungen sind an Sammelleitungen angeschlossen, die am inneren Kardanrahmen angebracht sind. Die flexiblen Leitungen bzw. Schläuche ermöglichen freie Bewegbarkeit des kardani sehen Systems.

Die Stabilisicrungsanlage dient dazu, die dynamischen Beanspruchungen des Rohrstranges klcinstmöglich zu halten, und ermöglicht Rclativbewegungcn zwischen dem kardanisch aufgehängten System bzw. der

Λ5 kardanisch aufgehängten Plattform und dem Schiff, während sie gleichzeitig für die Übertragung der Last zwischen der kardanisch aufgehängten Plattform und dem Schiff sorgt. Wie bereits in Verbindung mit F i g. 4

erwähnt wurde, wird das gesamte kardanischc System einschließlich des äußeren Kardanrahmens 58 und des inneren Kardanrahmens 60 von einem Paar Stabilisierungszylinder 50 und 52 getragen, die Teil der Stabilisierungsanlage sind, ledein der Stabilisierungszylinder ist ein Paar hydraulischer Zylinder 150 bzw. 152 zugeordnet, die synchron mit den Siabilisicrungszyliiulcrn 50 und 5/ arbeiten. Wie noch erläutert werden wird, werden diese Zylinder dazu verwendet, das Lastungsglcichgewicht zwischen den zwei Stabilisicrungszylindcrn aufzunehmen und die vordere und hinlere Achse des kardanisch aufgehängten Systems parallel zum Deck des Schiffes zu halten.

Im folgenden wird auf F i g. 6 eingegangen, in der die Stabilisierungsanlage schematised dargestellt ist. Bei jedem der Stabilisierungszylinder 50 und 52 handelt es sich praktisch um einen Dämpfer, der im folgenden ausführlicher unter Bezugnahme auf Fig.5 erläutert wird und hydraulisch mit einem /ügi-ordncicn Speicher vcr blinden ist, der mit dem Bezugszeichen 154 bzw. 156 bezeichnet ist. Jeder Speicher weist einen schwimmenden, unabgcdichtetcn Kolben 158 auf, der öl in der unteren Hälfte des Speichers von Luf l in der oberen Hälfte des Speichers trennt. Die oberen F.ndcn der Speicher 154 und 156 sind wiederum über eine gemeinsame, pneumatische Leitung, in der sich ein Absperrventil 160 befindet, sowie über ein Rückschlagventil 164 mit einem Kompressor 162 verbunden. Der Kompressor 162 kann Gas in das System pumpen, damit dadurch die Stabilisierungszylinder bei bestimmter Belastung ausfahren und das kardanisch aufgehängte System anheben. Der Ausgang des Kompressors ist ferner mit einem Luftreservoir verbunden, das aus 24 identischen Batterien mit je sechs Druckluftflaschen besteht, von denen eine Batterie bei 166 dargestellt ist. Wie Fig.4 zeigt, sind die Druckluftflaschen vorzugsweise in vier Gruppen aus 3i> Druckluftflaschen angeordnet, wobei sich die vier Gruppen an den vier Ecken der Brückenkonslruklion befinden.

Die sechs Druckluftflaschen jeder Batterie sind über eine gemeinsame Sammelleitung und ein Absperrventil 170 mit der pneumatischen Ausgangslcitung vom Kompressor 162 verbunden. |ede Batterie aus sechs Druckluftflaschen weist ein Überdruckventil 172 und ein Ablaßventil 174 auf. Am Ausgang des Kompressors befindet sich ein Systcmübcrdruckvcntil 176. damit der Höchstdruck im System begrenzt werden kann. Ein ferngesteuertes Ablaßventil 178 ermöglicht Gasablaß aus dem System, damit die Menge des Gases im System vermindert wird und dadurch die Stabilisicrungszylinder 50 und 52 bei einer bestimmten Last eingefahren werden und das kardanisch aufgehängte System absenken.

Zum Lasiausgleichssystem. das von den Zylindern 150 und 152 gebildet wird, gehören hydraulische Leitungen, die das hydraulische Fluid im oberen Abschnitt der Zylinder 150 und 152, die zum Stabilisierungszylinder 50 gehören, mit dem unteren Abschnitt der Zylinder 150 und 152 verbinden, die zum Stabilisierungszylinder 52 gehören, und die den unteren Abschnitt der Zylinder 150 und 152, die zum Stabilisierungszylinder 50 gehören, mit dem oberen Abschnitt der Zylinder 150 und 152 verbinden, die zum Stabilisierungszylinder 52 gehören. Auf diese Weise wird vom Lastausglcichssystem jede unausgeglichene Belastung, die möglicherweise auf einen Stabilisierungszylinder stärker als auf den anderen drückt, zum anderen Slabilisierungszylinder übertragen.

Hydraulische Pumpen 180 und 182 dienen zur Speisung der jeweiligen Stabilisierungszylinder 50 und 52 mit hydraulischem Fluid. Eine Pumpe 184 dient dazu, das Lastausgleichssystcm über eine Speise- und Drucksteuerung 186 unter Druck zu setzen. Die Steuerung 186 umfaßt Ventile zur Steuerung der Fluidmenge auf der einen und der anderen Seite, damit das System ausgercgcll und an unterschiedliche Belastungen der jeweiligen Slabilisicrungszylinder angepaßt werden kann.

Einzelheiten der Stabilisierungszylinder 50 und 52

IU sind in Fig.5 dargestellt. Jeder Stabilisicrungszylinder umfaßt zwei teleskopisch ineinander geführte Zylinder mit geschlossenen Enden, nämlich einen äußeren, unteren Zylinder 188 und einen inneren, oberen Zylinder 190. Der obere Zylinder hat die Funktion eines Kolbens, der sich im unteren Zylinder auf- und abbewegen kann. Der Boden des unteren Zylinders 188 ist an der unteren Strebe 53 der Brückenkonstruktion 16 montiert. Ein flexibles Polster 191 aus geeignetem, nachgiebigem Mate- »...I Y*nt'tnAn* *-*»U ^..'.OnU**** ^J«»m Dn^AH J₁₁, C#.»l»i KvIr* ι lui i/biiiiuki .»ti.il *.*vtat.iii.M vi«.in uuui.il UVJ kftatyiiutt.-rungszylinders Uiid der tragenden Fläche, damit der Stabilisicrungszylinder auf seiner Abstützung etwas geneigt werden kann. In ähnlicher Weise steht das obere Ende des oberen Zylinders 190 mit der Unterseite der Gabel 48 in Eingriff, die den äußeren Kardanrahmen 58 trägt. Zwischen dem oberen Ende des Stabilisierungszylinders der Unterseite der Gabel ist ein flexibles Polster 193 eingefügt, das ebenfalls eine gewisse Neigung des Stabilisicrungszylinders erlaubt. Auf diese Weise schränken die Polster 191 und 193 jegliche Biegebeanspruchung der zwei Zylinder des Druckzylinders ein. Die dem Lastausgleich dienenden Zylinder 152 und 150 sind jeweils auf einer Seite des unteren, äußeren Zylinders 188 montiert. Die Zylinder 152 und 150 sind an Flanschen 189 befestigt, die vom oberen Ende des unter-

j5 en Zylinders 188 ausgehen. Über eine Außenleitung 195 kann durch den Boden des unteren Zylinders 188 hydraulisches Fluid zugeführt werden. Das Polster 191 wirkt als Dichtung, die für eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Boden des Stabilisierungszylinders und der Außenlcitung 195 sorgt. Ein konzentrisch angeordnetes Rohr 192 ragt durch eine öffnung 194 im teilweise geschlossenen, unteren Ende des oberen Zylinders 190 in dessen Inneres hinein. Das Innere des Rohres 192 ist durch radiale Schlitze 195a mit dem Inneren des oberen Zylinders 190 und durch eine radiale Öffnung 197 mit dem Inneren des unteren Zylinders 188 verbunden. Eine Buchse 199 verläuft konzentrisch um das Rohr 192 und die öffnung 194. Am oberen Ende des unteren Zylinders 188 befindet sich eine öffnung 196, durch die der obere Zylinder hindurchgeht und die mit einer geeigneten Dichtungsvorrichiung versehen ist, beispielsweise mit einem oder mehreren O-Ringen und Kolbenringen 198, die an der öffnung 196 für eine fluiddichte Gleitfläche für die Außenseite des oberen Zylinders 190 sorgen.

Wenn die Last im Betrieb den oberen Zylinder nach unten drückt, wird Fluid aus dem unteren Zylinder durch die öffnung 194 in den oberen Zylinder und durch das Innere des Rohres 192 aus dem Fluidauslaß hinausgedrückt. Etwas öl wird auch durch die relativ kleine

bo öffnung 197 hinausgedrückt. Wenn sich der obere Zylinder 190 nach oben bewegt, bewirkt dies, daß Fluid aus dem Fluideinlaß in den oberen Zylinder und durch die öffnung 194 nach unten in das Innere des unteren Zylinders 188 gezogen wird. Der von der öffnung 194 und

b5 dem Rohr 192 gebildete Ringraum drosselt die Fluidströmung zwischen dsm oberen und dem unteren Zylinder und dämpft dadurch die Geschwindigkeit, mit der das System arbeitet.

Am unteren Ende der Außenseite des Rohres 192 ist eine sich kegelig erweiternde Fläche 200 vorgesehen, die zur Steuerung der Dämpfung am Ende des Hubes des Stabilisierungszylinders dient. Die kegelige Fläche vermindert allmählich die Querschnittsflächc des Ringraumes, wenn sie in die öffnung 194 eintritt, und erhöht dadurch die Dämpfung beträchtlich. Am äußersten, unteren Ende ''.es Hubes blockiert sie schließlich jegliche Fluidströmung. Am oberen Ende des Hubes hat eine kegelige Fläche 202 eine ähnliche Wirkung. Allerdings kann selbst dann, wenn der Kegel die Strömung durch die Öffnung 194 gesperrt hat, immer noch öl durch die Öffnung 197 zum unteren Zylinder strömen, allerdings mit wesentlich vermindertem Durchsatz. Eine weitere Aufwärtsbewegung bewirkt, daß die Buchse 199 allmählich die Schlitze 195a schließt, so daß jede weitere Aufwärtsbewegung des oberen Zylinders 190 verhindert wird. Diese Ausbildung verhindert, daß die Stabilisicrungszylinder Beschädigungen hervorrufen, wenn die Last am kardanisch aufgehängten System plötzlich verlorengeht, beispielsweise wenn der Rohrstrang bricht.

Im folgenden wird weiter auf die F i g. 5 und 6 eingegangen. Eine Mittelstellungssteuerung für die Stabilisicrungszylinder, die insgesamt mit dem Be/.iigszeichcn 204 bezeichnet ist, ermöglicht eine manuelle Steuerung der Mittelstellung bzw. des mittleren Niveaus der Stabilisierungszylinder, damit verhindert wird, daß die Stabilisierungszylinder die Grenzen ihres Arbeitshubes überschreiten. Geeignete Fohleinrichtungen 206 in jedem der Stabilisierungszylinder liefern ein elektrisches Signal, das die Stellung des oberen Zylinders relativ zum unteren Zylinder wiedergibt. Dieses Signal wird auf eine optische Wiedergabevorrichtung 207, beispielsweise einen Oszillographen, in der Mittelstellungssteucrung 204 gegeben, und ermöglicht, daß die Bedienperson optisch Änderungen der Stellungen der Stabilisicrungszylinder überwacht, damit überprüft werden kann, ob die Stabilisierungszylinder im mittleren Bereich ihres Hubes arbeiten. Die Mittelstellungssteuerung 204 ermöglicht Fernsteuerung des Kompressors 162 und des Ablaßventils 178. Da sich das mittlere Niveau des Stabilisicrungszylinders bei Änderungen der aufgebrachten Last aufgrund des Anhebens oder Abscnkens des Rohrstranges oder aufgrund anderer Faktoren, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen, die die Mittcllagc des Stabilisierungszylinderhubes beeinflussen können, ändert, ist es notwendig, daß die Bedienperson das System nachstellt, indem von Zeit zu Zeit der Kompressor 162 eingeschaltet wird, damit die oberen Zylinder der Stabilisierungszylinder bei zunehmender Belastung angehoben werden, oder indem das Ablaßventil 178 geöffnet wird, damit die oberen Zylinder der Stabilisicrungszylinder bei abnehmender Belastung abgesenkt werden. Es versteht sich, daß die Mittelstellungssteucrung für die Stabilisierungszylinder durch ein Servosystem ersetzt werden könnte, das auf die mittlere Hubhöhe anspricht und das System nachstellt, indem der Kompressor 162 oder das Ablaßventil 178 automatisch betätigt werden, damit die Abweichung zwischen einer beliebig geänderten mittleren Höhe von der gewünschten Mittelstellung der Stabilisierungs/ylinder korrigiert werden kann.

Die Steifigkeit der Stabilisierungsanlage, d. h. die Amplitude des Hubes der Stabilisierungszylinder bei Betriebsbedingungen, wird durch Änderung des Volumens auf der pneumatischen Seite des Systems gesteuert. Dies wird erreicht, indem die Anzahl der Batterien 166 von Druckluftflaschen, die jeweils an das System angeschlossen sind, vermindert oder erhöht wird. Durch öffnen oder Schießen des Absperrventils 170 bestimmter der 24 Batterien von Druckluftflaschen kann das Volumen des pneumatischen Systems in einem weiten Bc- reich geändert werden. Dadurch stellt die Bedienperson die Hubamplitude der Stabilisierungszylinder unter sich ändernden Bedingungen so ein. daß die Stabilisicrungszylindcr mit Sicherheit innerhalb der Grenzen des Hubes arbeiten.

to Aus obiger Beschreibung wird deutlich, daß die Erfindung eine Anordnung ergibt, mittels der ein Rohrstrang, der eine sich in weitem Bereich ändernde Last darstellt, mit praktisch konstanter Geschwindigkeit von einem sich im Seegang bewegenden Schiff abgesenkt oder an gehoben werden kann. Das hydropneumatisch^ System stellt eine passive, gedämpfte Federaufhängung für die kardanisch aufgehängte Lust dar. Ebenso wie die Auslenkung unter Last ist die Federkonstantc, d. h. die Steifigkeit, einstellbar.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Stabilisierung-ianlage zum Tragen einer veränderbaren Last auf einem schwimmenden Schiff, mit mindestens einem hydraulischen Druckzylinder, der zwei ineinander angeordnete, relativ zueinander bewegbare und einer, flüssigkeitsdicht umschlossenen, in zwei Bereiche unterteilten Raum mit jeweils durch die Bewegung des Schiffes veränderbarem Volumen zwischen sich einschließende Teile enthält, von denen das eine Teil mit der Last und das andere Teil mit dem Schiff verbunden ist, und mit einer außerhalb des Druckzylinders angeordneten, druckgasbeaufschlagten Speichereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile des Druckzylinders (50,52) als an ihren nach außen weisenden Enden verschlossene, rohrförmige Elemente (188, 190) ausgebildet sind, wobei das innere Element (190) auc'b an seinem nach innen weisenden Ende eine Stirnwandung aufweist, die den umschlossenen Raum in die zwei Bereiche unterteilt und von einem in den umschlossenen Raum ragenden Rohr (192) durchsetzt ist, das als hydraulische Verbindung zwischen dem umschlossenen Raum und der Speichereinrichtung (156, 158) ausgebildet ist und daß öffnungen (194, 195a, 197) vorgesehen sind, die einen Strömungsdurchlaß zwischen den einzelnen Bereichen des umschlossenen Raumes bilden.

2.Stabilisierungsanlage nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen einen Ringraum

(194) zwischen der nach innen weisenden Stirnwand des inneren Elements (190) und der Außenseite des Rohres (192) unifassen.

3. Stabilisierungsanlage nacri Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Rohres (192) über einen Teil ihrer Länge kegelig geformt und dadurch die Größe des Ringraumes (194) /wischen der nach innen weisenden Stirnwand des inneren rohrförmigen Elements (190) und dem Rohr (192) bei einer Relativbewegung zwischen den beiden Elementen (188,190) veränderbar ist.

4. Stabilisierungsaniage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch radiale öffnungen

(195) im Rohr 192) nahe dessen in den umschlossenen Raum ragenden Ende und eine mit einem der beiden rohrförmigen Elemente (190) bewegbare Einrichtung (199), mittels der die radialen öffnungen (195a,Jbei einer Relativbewegung zwischen den beiden rohrförmigen Elementen (188, 190) abdeckbar und freigebbar sind.

5. Stabilisierungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das innere der beiden rohrförmigen Elemente (190) nach oben aus dem äußeren der Elemente (188) herausragt und mit der Last (90) verbunden ist.

6. Stabilisierungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in den umschlossenen Raum ragende Rohr (192) das nach außen weisende Ende des äußeren der beiden rohrförmigen Elemente (188) durchsetzt und an diesem befestigt ist.

7. Stabilisierungsaniage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Druckzylinder (50, 52) vorgesehen sind, die beidseitig der Last (90) angeordnet sind.

8. Stabilisierungsanlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Lastausgleichseinrichtung (150,

152,186) mit einer jedem Druckzylinder (50,52) zugeordneten, hydraulischen Einrichtung (150,152) die einen Zylinder und einen Kolben aufweist, wobei diese jeweils mit einem der beiden rohrförmigen Elemente (188,190) des zugehörigen Druckzylinders (50,52) verbunden sind, und mit Fluideinrichtungen, die den Raum auf einer Seite des einem Druckzylinder (50, 52) zugeordneten Kolbens mit dem Raum auf der entgegengesetzten Seite des dm. anderen Druckzylinder (50, 52) zugeordneten Kolbens verbinden.

9. Stabilisierungsaniage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (166) zum wahlweisen Ändern des Gesamtvolumens des komprimierten Gases der Speichereinrichtung (156, 158) bei bestimmter Last auf dem Druckzylinder (50,52).

10. Stabilisierungsaniage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (178,162,164) zur Einstellung der Menge des komprimierten Gases in der Webe, daß das mittlere Gasvolumen bei Änderung der mittleren von dem Druckzylinder (50,52) getragenen Last konstant gehallen wird.

11. Stabilisierungsaniage nach einem der Ansprüche I bis 10, gekennzeichnet durch eine dem Druckzylinder (50, 5äfj zugeordnete Einrichtung (199, 200, 202), die auf Bewegungen des Druckzylinders anspricht und die Fluidsirömungen in und aus dem Druckzylinder (50, 52) zunehmend drosselt, wenn diese sich von den Grenzen der möglichen Bewegung der beiden rohrförmigen Elemente (188, 190) zueinander und voneinander nähern.