DE2649490A1

DE2649490A1 - ARTICULATED BOOM

Info

Publication number: DE2649490A1
Application number: DE19762649490
Authority: DE
Inventors: Peter Ball
Original assignee: NAT SUPPLY UK; National Supply Company UK Ltd
Current assignee: NAT SUPPLY UK; National Oilwell UK Ltd
Priority date: 1975-10-30
Filing date: 1976-10-27
Publication date: 1977-05-05
Also published as: NL7612059A; JPS5278466A; DE2649490C2; NL175282C; GB1515538A; NL175282B; IT1075866B; CA1052226A; FR2347159B1; FR2347159A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abtastung der Stellung eines Endes eines Gelenkauslegers im Raum und auf einen Gelenkausleger zur Verbindung einer festen Leitung für ein fließfähiges Medium mit einer beispielsweise auf einem bewegbaren Tanker angebrachten Sammelleitung.The invention relates to a device for sensing the position of one end of an articulated boom in the room and on an articulated arm to connect a fixed line for a flowable medium with a collecting line attached, for example, to a movable tanker.

Gelenkausleger werden in der Ölindustrie beispielsweise zum Öltransport zwischen einer festen Leitung oder einem Aufsatz auf eine Anlegebrücke und einem an der Anlegebrücke verankerten öltanker benutzt. Die Gelenkausleger haben ein auf dem Aufsatz gehaltenes inneres Glied, das beispielsweise um eine waagerechte und um eine senkrechte Achse geschwenkt werden kann, und ein mit dem inneren Glied verbundenes äußeres Glied, das beispielsweise gegenüber dem inneren Glied um eine waagerechte Achse geschwenkt werden kann. Das Ende des äußeren Gliedes kann mit irgendeiner Sammelleitung verbunden wer-Articulated booms are used in the oil industry, for example, to transport oil between a fixed line or an attachment on a dock and an oil tanker anchored on the dock. The articulated boom have an inner link held on top of the attachment, for example around a horizontal and pivotable about a vertical axis, and an outer link connected to the inner link, the for example, can be pivoted about a horizontal axis relative to the inner member. The end of the outer Link can be connected to any manifold

709818/0370709818/0370

Anmelder; NATIOIML SUPPLY GOMPAIiY (U.K.) LTD.Applicant; NATIOIML SUPPLY GOMPAIiY (U.K.) LTD.

den, die innerhalb des Bereiches des Gelenkauslegers angeordnet ist.the ones located within the area of the articulated boom is.

Bei der Auslegung einer Anlage werden minimale Bedingungen für den Bereich des Gelenkauslegers angesetzt. Diese Bedingungen werden in Grenzen der maximalen Versetzung eines Tankers parallel zu oder weg von der Anlegebrücke gegenüber einer Grundstellung angegeben, die berücksichtigt werden müssen, einer weiteren maximalen Versetzung weg von der Anlegebrücke durch die Veränderungen in dem Abstand zwischen einer Tankersammelleitung und der Tankerreling, die berücksichtigt werden muß und einer maximalen senkrechten Versetzung durch die Veränderungen des Wasserspiegels und durch die Veränderungen der' Höhe einer Tankersammelleitung gegenüber dem Wasserspiegel, die ebenfalls berücksichtigt werden muß. Somit ist ein dreidimensionaler Raum begrenzt, der in der Draufsicht im Schnitt rechteckig ist oder in der Seitenansicht entweder parallel oder rechtwinklig zu der Anlegebrücke ist. Dieser dreidimensionale Raum ist als begrenzter Betriebsbereich bekannt, und der Gelenkausleger muß in der Lage sein, an eine Sammelleitung an irgendeiner Stelle innerhalb des Betriebsbereiches angeschlossen zu werden.When designing a system, minimum conditions are set for the area of the articulated boom. These conditions are within the limits of the maximum displacement of a tanker parallel to or away from the jetty in relation to a basic position that must be taken into account, another maximum Displacement away from the pier due to changes in the spacing between a tanker manifold and the tanker rail, which must be taken into account, and a maximum vertical displacement by the changes in the water level and by the changes in the height of a tanker manifold compared to the water level, which must also be taken into account. Thus is a three-dimensional Bounded space that is rectangular in section in plan view or either parallel in side view or is perpendicular to the pier. This three-dimensional space is known as the limited operating area and the knuckle boom must be able to be connected to a manifold at any point within the operating area.

Die Gelenkausleger sind durch ein Gegengewicht ausgeglichen, so daß sie im leeren Zustand im wesentlichen selbsttragend sind. Im Betrieb und mit einem fließfähigen Medium, beispielsweise mit öl, gefüllt ist jedoch das Gewicht des Öles nicht gewichtsausgeglichen und es muß zum Teil durch die Sammelleitung, an die der Arm angeschlossen ist, abgestützt werden. Die Belastung auf die Sammelleitung vergrößert sich mit der Verlänge-The articulated booms are balanced by a counterweight, so that they are essentially empty are self-supporting. However, during operation and with a flowable medium, for example with oil, it is filled the weight of the oil is not counterbalanced and it has to be partly through the manifold to which the Arm is connected to be supported. The load on the collecting line increases with the extension

709818/0370709818/0370

Anmelder: NATIONAL SUPPLY COMPAIH" (U.K.) LTD.Applicant: NATIONAL SUPPLY COMPAIH "(U.K.) LTD.

rung des Auslegers. Zusätzlich, zeigen normalerweise die Tankersammelleitungen zu der Tankerreling'hin und die Belastung, der sie in einer Richtung rechtwinklig zu der Reling und daher rechtwinklig zu der Anlegebrücke ausgesetzt werden können, wird vergrößert, wenn eine weitere Komponente durch die Auslegerbewegung in eine Stellung unter einem Winkel zu der Brücke oder zu der Schiffsreling eingeleitet wird. Die Belastung parallel zu der Reling vergrößert sich, wenn sich der Winkel zwischen der senkrechten Ebene, in der der Ausleger liegt und der Senkrechten zu der Kante der Anlegebrücke vergrößert. Dieser Winkel ist als Schwenkwinkel "bekannt. Um somit zu verhindern, daß die Belastungen auf die Sammelleitung Sicherheitsgrenzen überschreiten, müssen die Verlängerung des Auslegers und der Schwenkwinkel begrenzt werden. Um dies zu erreichen, sind Anordnungen zur Auslösung eines Alarms für den Pail vorgesehen, daß der Winkel zwischen dem inneren und äußeren Glied einen vorbestimmten Grenzwert .übersteigt oder für den Pail, daß der Schwenkwinkel eine vorbestimmte Grenze überschreitet. Diese unatihängigen Grenzen ergeben Betriebscharakteristiken, die nicht vollständig ausreichen, da sie wirksam einen Raum "begrenzen, innerhalb dem der Ausleger arbeiten kann, der entweder durch gewölbte Flächen oder durch Ebenen "begrenzt ist, die durch die senkrechte Schwenkachse des inneren Auslegergliedes auf der Brücke gehen. Wenn somit ein bestimmter rechteckiger Betrie"bs"bereich berücksichtigt werden muß, befinden sich ziemlich weit erstreckende Bereiche außerhaTb des Betrie"bs"bereiches ebenfalls innerhalb des Tätigkeitsbereiches des Auslegers und die Belastungen, die auftreten, wenn das Auslegerende sich in diesen Bereichen außerhalb des Be-tion of the boom. Additionally, usually show the tanker manifolds to the tanker rail'hin and the load on them in a direction perpendicular to the railing and therefore perpendicular to the jetty can be exposed, is enlarged if another component by the boom movement into one Position is initiated at an angle to the bridge or to the ship's rail. The load parallel to the railing increases when the angle between the vertical plane in which the boom is and the perpendicular to the edge of the jetty is enlarged. This angle is called the swivel angle "known. In order to thus prevent the burdens to exceed safety limits on the collecting line, the extension of the boom and the swivel angle can be limited. To achieve this, arrangements are made to trigger an alarm for the pail provided that the angle between the inner and outer member a predetermined limit value .überstands or for the Pail that the pivot angle exceeds a predetermined limit. These independent ones Limits result in operational characteristics that are not entirely sufficient in that they effectively unite Limit the space within which the boom can work, either through curved surfaces or through Levels "is limited by the vertical pivot axis of the inner boom section walk on the bridge. Thus, if a certain rectangular farm "bs" area must be taken into account, there are fairly extensive areas outside of the operating area also within the area of activity of the boom and the loads that occur when the boom end in these areas outside the

7 09818/03707 09818/0370

Anmelder: NATIONAL SUPPLY COMPANY (U.K.) LTD.Applicant: NATIONAL SUPPLY COMPANY (U.K.) LTD.

triebsbereich.es befindet, können wesentlich die übersteigen, die innerhalb des Betriebsbereiches auftreten.it is located can significantly exceed the that occur within the operating range.

Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Gelenkausleger zu schaffen, der die vorgenannten Schwierigkeiten vermeidet oder vermindert.It is an object of the invention to provide an articulated boom which avoids the aforementioned difficulties or diminished.

Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Abtasten der räumlichen Stellung des Endes eines Gelenkauslegers geschaffen, der aus einer Anzahl von schwenkbar verbundenen Gliedern ausgebildet ist, von denen eins im Betrieb schwenkbar auf einem festen Halter angebracht ist, wobei die Vorrichtung Mittel ".zur Abtastung eines ersten die Ausrichtung des einen Gliedes angebenden Winkels, Mittel zum Abtasten eines zweiten die Ausrichtung des anderen oder wenigstens eines anderen Gliedes angebenden Winkels und Mittel zur Gewinnung einer Anzeige der räumlichen Stellung des Auslegerendes aus den ermittelten Winkeln hat.According to the invention is a device for scanning the spatial position of the end of an articulated boom formed from a number of pivotally connected members, one of which is in use is pivotally mounted on a fixed holder, the device means ". For scanning a first the orientation of one link indicating the angle, means for sensing a second the orientation of the other or at least one other member indicating angle and means for obtaining an indication of the spatial position of the end of the jib from the angles determined.

Die Erfindung schafft auch einen Gelenkausleger zur Verbindung einer festen Leitung für ein fließfähiges Medium mit einer Sammelleitung, wobei der Ausleger eine Anzahl von schwenkbar verbundenen Gliedern, von denen eins im Betrieb schwenkbar an einem festen Halter angebracht und mit einer Leitung verbunden ist, Mittel zum Abtasten eines ersten die Richtung des einen Gliedes angebenden Winkels, Mittel zum Abtasten eines zweiten die Sichtung des oder wenigstens eines anderen Gliedes angebenden Winkels und Mittel zur Gewinnung einer Anzeige für die räumliche Stellung des Auslegerendes aus den abgetasteten Winkeln hat.The invention also provides an articulated boom for connecting a solid conduit for a flowable medium with a manifold, the boom having a number of pivotally connected members, one of which is im Operation pivotably mounted on a fixed holder and connected to a conduit, means for sensing a first angle indicative of the direction of the one link, means for sensing a second the sighting of the or at least one other member indicating angle and means for obtaining an indication of the spatial position of the boom end from the scanned angles.

709818/0370709818/0370

Der Ausleger iiat vorzugsweise zwei Glieder.The boom preferably has two links.

Die Mittel zum Abtasten eines Winkels ermitteln die Richtung des auf einem festen Halter angebrachten Auslegers um eine senkrechte Schwenkachse und/oder seine Neigung zur Waagerechten. Zusätzlich kömaan Winkelabtastmittel die relative Ausrichtung der Glieder oder die Neigung des anderen Gliedes,"beispielsweise zur Senkrechten,feststellen.The means for scanning an angle determine the direction of the boom attached to a fixed holder around a vertical pivot axis and / or its inclination to the horizontal. In addition, kömaan angle scanning means the relative orientation of the links or the inclination of the other link, "for example to Vertical, determine.

Vorzugsweise zeigen die Mittel zur Gewinnung eines Ergebnisses an, ob sich das Auslegerende noch innerhalb eines Raumes mit vorbestimmten Grenzen befindet, und sie können einen Alarm für den 3FaIl betätigen, daß das Auslegerende sich außerhalb des vorbestimmten Raumes bewegt. Die Abtastmittel können mechanische Mittel sein, jedoch sind sie vorzugsweise elektrische Mittel, beispielsweise solche, die elektrische Signale erzeugen, die die Ausrichtungen der Glieder angeben. Die Abtastmittel können entweder Analog- oder Digitalausgänge haben. Durch eine entsprechende Abwandlung und/oder Kombination der elektrischen Signale, beispielsweise durch Verstärkung und Summierung, kann ein zusammengesetztes Signal erzeugt werden, das mit einem Bezugssignal verglichen werden kann, um zu bestimmen, ob das Auslegerende sich noch innerhalb des vorbestimmten Raumes oder außerhalb befindet.Preferably, the means for obtaining a result indicate whether the boom end is still within a space with predetermined limits, and they can activate an alarm in the event that the boom end moves outside the predetermined space. The sensing means may be mechanical means, but are preferably electrical means such as those producing electrical signals indicative of the orientations of the links. The sampling means can have either analog or digital outputs. By appropriately modifying and / or combining the electrical signals, for example by amplification and summing, a composite signal can be generated that can be compared with a reference signal in order to determine whether the boom end is still within the predetermined space or outside.

Der Betrieb eines Ausführungsbeispieles der Erfindung ist an Hand der Zeichnung als Beispiel beschrieben. In der Zeichnung sind:The operation of an embodiment of the invention is described with reference to the drawing as an example. In of the drawing are:

709818/0370709818/0370

Fig. 1 eine schematische Ansicht längs einer Anlegebrücke , auf der ein Gelenkausleger gehalten ist,1 shows a schematic view along a landing bridge on which an articulated boom is held is,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf den. Gelenkausleger der Fig.1 undFig. 2 is a schematic plan view of the. Articulated boom of Fig. 1 and

Fig.3 - 8 einzelne Merkmale eines Systems, das allgemein mit Bezug auf die Fig.1 und 2 beschrieben ist.Fig. 3 - 8 individual features of a system that generally is described with reference to FIGS.

In Fig.1 und 2 ist ein Gelenkausleger gezeigt, der ein inneres Glied 1 besitzt, das bei 2 schwenkbar mit einer festen Leitung in einer Stütze 3 verbunden ist. Der Gelenkausleger hat ebenfalls ein äußeres Glied 4-, das bei 5 mit dem inneren Glied schwenkbar verbunden ist und an seinem Ende schwenkbar eine Verbindungsvorrichtung 6 hat, die für eine Verbindung mit einer Tankersammelleitung ausgeführt ist. Die gesamte Gelenkauslegervorrichtung ist auf einer Anlegebrücke 7 gehalten, die mit einem flexiblen Fender 8 ausgerüstet ist.In Fig.1 and 2, an articulated boom is shown which has an inner link 1 which is pivotable at 2 with a fixed line in a support 3 is connected. The articulated boom also has an outer link 4-, which at 5 is pivotally connected to the inner link and has a connecting device 6 pivotally at its end, which is designed for connection to a tanker manifold. The entire articulated boom device is held on a jetty 7, which is equipped with a flexible fender 8.

In Fig.1 ist durch die Linie 9 das Hauptseewasserniveau dargestellt und die Hoch- und Niedrigwasserlinien sind durch strichpunktierte Linien auf beiden Seiten, der Linie 9 gezeigt. Die Anlage ist dazu bestimmt, verschiedene Tanker und Tankerbewegungen während des Ladebetriebs zu berücksichtigen. Der "Betriebsbereich" ist festgelegt und durch die Ebenen 10,11,12,13,14- und 15 (Fig.1 und Fig.2) begrenzt.In Fig.1, the line 9 is the main sea water level and the high and low water lines are shown by dash-dotted lines on either side of the line 9 shown. The facility is designed to accommodate various tanker and tanker movements during loading operations consider. The "operating range" is determined and by the levels 10, 11, 12, 13, 14 and 15 (Fig.1 and Fig.2) limited.

Die Bewegungsfreiheit zwischen, den Ebenen 10 und 11 in der horizontalen Sichtung weg von der Anlegebrücke 7 ist durch einen Abschnitt I^ angegeben, der die Veränderungen im Abstand zwischen der Sammelleitung und Reling von ver-The freedom of movement between, levels 10 and 11 in the horizontal sighting away from the pier 7 is indicated by a section I ^ which shows the changes in the distance between the collecting pipe and the railing of

709818/0370709818/0370

Anmelder: NAiDIOHAL SUPPLY COMPAiIT (U.K.) LTD.Applicant: NAiDIOHAL SUPPLY COMPAiIT (U.K.) LTD.

schieden Tankern darstellt und durch einen Abschnitt I₂, der die zulässige Bewegung des Tankers zu der Anlegebrücke hin und von dieser weg darstellt.different tankers and by a section I ₂ , which shows the permissible movement of the tanker towards and away from the jetty.

Die Bewegungsfreiheit zwischen den Ebenen 12 und 13 in der senkrechten Sichtung ist für Veränderungen des Wasserniveaus berücksichtigt sowie für Veränderungen in der Höhe der Tanker und für Veränderungen in der Höhe der Tankersammelleitung über dem Seeniveau, wenn der Tanker gefüllt ist.The freedom of movement between levels 12 and 13 in the vertical sighting is for changes in the water level taken into account as well as for changes in the height of the tanker and for changes in the height of the Tanker manifold above sea level when the tanker is filled.

Die Bewegungsfreiheit zwischen den Ebenen 14 und 15 ist für die zulässigen Bewegungen des Tankers parallel zu der Anlegebrücke angegeben.The freedom of movement between levels 14 and 15 is specified for the permissible movements of the tanker parallel to the mooring bridge.

Zur Berücksichtigung der zulässigen Bewegungsfreiheit muß es für die Verbindungsvorrichtung 6 an dem Gelenkausleger möglich sein, eine Sammelleitung zu erreichen, die irgendwo innerhalb des dreidimensionalen Raumes angeordnet ist, der durch senkrechte Ebenen, die durch die Linien 10,11,14 und 15 und durch waagerechte Ebenen begrenzt ist, die durch die Linien 12 und 13 gehen.In order to take into account the permissible freedom of movement, it must be for the connecting device 6 on the articulated boom be possible to reach a manifold located somewhere within three-dimensional space is bounded by vertical planes by lines 10, 11, 14 and 15 and by horizontal planes which go through lines 12 and 13.

3Pig.1 zeigt die Eichtungen der Glieder 1 und A-, wenn der Ausleger in einer Ebene rechtwinklig zur Kante der Anlegebrücke und die Verbindungsvorrichtung 6 in jeder der vier Ecken des Hechtecks angeordnet ist, das durch die Ebenen 10,11,12 und 13 gebildet ist. Hieraus ergibt sich, daß dann, wenn eine Anzeige gegeben werden soll, wenn die Verbindungsvorrichtung 6 sich über die Ebene beispielsweise hinausbewegt, es erforderlich ist, die Winkel <£und ρ zu überwachen. Falls nur einer der Winkel überwacht wird, wäre es nicht möglich, die Ebene 11 zu bestimmen, um so festzustellen, wenn die Verbindungsvorrichtung 6 über diese Ebene sich hinausbewegt. Die3Pig.1 shows the directions of links 1 and A-, if the boom in a plane perpendicular to the edge of the dock and the connecting device 6 in each of the four corners of the pike corner is arranged through the planes 10, 11, 12 and 13 is formed. From this it follows that when an advertisement is to be given, when the connecting device 6 moves above the plane, for example, it is necessary to use the Monitor angles <£ and ρ. If only one of the angles is monitored, it would not be possible to determine the level 11 so as to determine if the connecting device 6 moves beyond this level. the

709818/0370709818/0370

Anmelder: ITATIOKAL SUPPLY COMPAJH" (U.K.) LTD.Applicant: ITATIOKAL SUPPLY COMPAJH "(U.K.) LTD.

Belastung auf die Sammelleitung erhöht sich deutlich, wenn die Verbindungsvorrichtung 6 sich von der Anlegebrücke 7 wegbewegt.The load on the collecting line increases significantly when the connecting device 6 moves away from the mooring bridge 7 moved away.

i"ig.2 zeigt die Richtungen der Glieder 1 und 4 (S"ig.i), wenn die Verbindungsvorrichtung 6 an jeder der Schnittpunkte zwischen den Ebenen 10,11,12 und 13 angeordnet ist. Bei der Anaahme, daß die Verbindungsvorrichtung (Fig.i) sich an dem Schnittpunkt der Ebenen 11 und 15 befindet, bringt jede Vergrößerung des Kippwinkels ^ ohne eine Zurückziehung des Auslegers die Verbindungsvorrichtung 6 über die Ebene 15 hinaus. Obwohl die Komponente der Belastung in der senkrechten Ebene auf die Sammelleitung hinter der Ebene 15 nicht größer wäre als wenn die Verbindungsvorrichtung am Schnittpunkt der Ebenen 1t und 15 angeordnet wäre, würde die Komponente der Belastung parallel zu der senkrechten Fläche der Anlegebrücke 7 vergrößert werden und daher die gesamte Kombination der Belastungen unzulässig. Da Tankersammel leitungen immer zu der Tankerreling hinzeigen, bildet diese Komponente eine Scherkraft und* ein Biegemoment, die· die Sammelleitungen beschädigen können.i "ig.2 shows the directions of the links 1 and 4 (S" ig.i), when the connecting device 6 is arranged at each of the intersections between the planes 10, 11, 12 and 13 is. Assuming that the connecting device (Fig.i) is at the intersection of planes 11 and 15 is located, any increase in the tilt angle ^ brings the connecting device without a retraction of the boom 6 beyond level 15. Although the component of the load is in the vertical plane the collecting line behind the level 15 would not be larger than if the connecting device at the intersection of the If planes 1t and 15 were arranged, the component of the load would be parallel to the perpendicular face of the Jetty 7 are enlarged and therefore the entire combination of loads is inadmissible. Because tanker collection lines always point to the tank rail, this component creates a shear force and * a bending moment, which · can damage the manifolds.

Die gestrichelten Bereiche in Fig. 1 sind Bereiche außerhalb des Betriebsbereiches, in die sich die Verbindungsvorrichtung 6 bewegen könnte, falls sich der WinkelcC verändert, während der Winkel A in dem dargestellten festen Wert beibehalten wird.The dashed areas in FIG. 1 are areas outside the operating range in which the connecting device is located 6 could move if the angle cC is changed while the angle A is maintained at the fixed value shown.

Die gestrichelten Bereiche in Fig.2 sind Bereiche außerhalb des Betriebsbereiches, in die die Verbindungsvorrichtung 6 bewegt werden könnte, falls der Winkel ^f* ver-) ändert wird, während die Winkel<£ und Λ bei den darge-The dashed areas in Figure 2 are areas outside of the operating range into which the connecting device 6 could be moved if the angle ^ f * ver) changes, while the angles <£ and Λ for the shown

709818/0370709818/0370

stellten festen Werten "beibehalten werden.established fixed values "are retained.

Um die gewünschte Anzeige zu erhalten, wenn die Verbindungsvorrichtung 6 sich über dem durch die Ebenen 10,11,12,13,14- und 15 begrenzten dreidimensionalen Raum nach außen bewegt, sind Meßfühler angeordnet, um zur Erzeugung einer Anzeige für die Richtung des Gliedes 1 gegenüber der Stütze 3 den Winkel <r* zu überwachen, um für eine Anzeige der Richtung des Gliedes 4 gegenüber dem Glied 1 den Winkel (' zu überwachen und um den Kippwinkel )( zu überwachen. Die Meßfühler können verschiedene Übertrager, beispielsweise Potentiometer oder andere Geräte zur Lieferung von analogen Ausgängen,haben oder eine Reihe von Grenzschaltern zur Lieferung von digitalen Ausgangswerten. Bei der "Verwendung von Potentiometern kann die Spur des Potentiometers beispielsweise mit dem Glied 1 und der Schleifer des Potentiometers mit dem Glied 4 verbunden sein. Die die Winkelt, ^ und Yangebenden Signale sind zur Bildung eines Kombinationssignales oder zur Angabe der Stellung der Verbindungsvorrichtung 6 kombiniert. Bekannte Elektroniktechniken können zur Abwandlung der durch die Meßfühler gelieferten Signale verwendet werden, um beispielsweise ein Spannungssignal zu erhalten, das anzeigt, daß die Verbindungsvorrichtung 6 sich innerhalb des dreidimensionalen Raumes befindet, wenn das Spannungssignal unter einem vorgegebenen Schwellwert bleibt,und für das Gegenteil eine Anzeige gibt, wenn sich das Signal oberhalb des Schwellwertes befindet. Das Spannungssignal kann verwendet werden, um verschiedene Alarmvorrichtungen auszulösen.In order to obtain the desired indication when the connecting device 6 moves outwards over the three-dimensional space delimited by the planes 10, 11, 12, 13, 14 and 15, sensors are arranged to produce an indication of the direction of the limb 1 to monitor the angle <r * with respect to the support 3 in order to monitor the angle ('and to monitor the tilting angle ) ( for an indication of the direction of the link 4 with respect to the link 1. The sensors can have various transducers, for example potentiometers or other devices for supplying analog outputs have or a series of limit switches for supplying digital output values. When using potentiometers, the track of the potentiometer can be connected to element 1 and the wiper of the potentiometer to element 4, for example Signals indicating angles, ^ and Y are combined to form a combination signal or to indicate the position of the connecting device 6 ert. Known electronic techniques can be used to modify the signals supplied by the sensors, for example to obtain a voltage signal indicating that the connector 6 is within three-dimensional space when the voltage signal remains below a predetermined threshold, and an indication to the contrary when the signal is above the threshold. The voltage signal can be used to trigger various alarm devices.

7 0 9 818/03707 0 9 818/0370

Anmelder: HATIOFlL SUPPLY COMPANY (U.K.) LTD.Applicant: HATIOFlL SUPPLY COMPANY (U.K.) LTD.

Die Fig. 3 lind 4 zeigen weiter eine schemata sehe Seitenansicht "bzw. eine schematische Draufsicht des Gelenkauslegers der S¹Xg. 1 und 2. Es ist die Geometrie des Gelenkauslegers dargestellt, aus der die Stellung des Auslegerendes im Raum erreicht werden kann. Das innere Glied 1 hat eine bekannte Länge _a, das äußere Glied eine bekannte Länge Jb und der veränderliche Abstand zwischen den senkrechten Linien, die durch den Punkt und durch die Verbindungsvorrichtung 6 gezogen sind, ist als ä. gezeigt. Die Koordinaten x, y und ζ zählen von dem Verbindungspunkt 2 an, wie dies dargestellt ist.3 and 4 further show a schematic side view or a schematic top view of the articulated ^{arm of S 1} Xg. 1 and 2. The geometry of the articulated arm is shown, from which the position of the end of the arm in space can be reached inner link 1 has a known length _a, the outer link has a known length Jb and the variable distance between the perpendicular lines drawn through the point and through the connecting device 6 is shown as a .. The coordinates x, y and ζ count from junction 2 as shown.

Die Einrichtung arbeitet durch die Messung der Winkel ei , β und Y , wobei zur Erzielung direkter Meßwerte von cos <£ , sin 6- > cos ( ö - cO -> sin ( ^ - <£ ) , cos Y und sin Y synchron Koordinatenwandler verwendet werden. Der Abstand cL wird berechnet aus dem Verhältnis jl = a.. cos <L + b_ cos (r - <£-) Q)The device works by measuring the angles ei , β and Y , whereby to achieve direct measured values of cos <£, sin 6- > cos (ö - cO -> sin ( ^ - <£), cos Y and sin Y synchronous coordinate converters The distance cL is calculated from the ratio jl = a .. cos <L + b_ cos (r - <£ -) Q)

und χ und y werden aus den Verhältnissenand χ and y become from the ratios

χ * d. sin Y ; ©χ * d. sin Y ; ©

y = d, cos Y ;
errechnet.y = d, cos Y ;
calculated.

Der Abstand ζ wird aus den VerhältnissenThe distance ζ is derived from the ratios

ζ = ji sin dC - ti sin ( ß -(L) Q) errechnet.ζ = ji sin dC - ti sin ( ß - (L) Q) calculated.

Jeder der Werte x, y und ζ wird errechnet, mit den vorgegebenen Grenzen verglichen und es wird ein Alarm ausgelöst, wenn irgendeine Grenze überschritten ist. Die Schaltkreise, die diese Tätigkeiten ausführen, sind im einzelnen nachstehend beschrieben.Each of the values x, y and ζ is calculated with the given values Limits are compared and an alarm is triggered if any limit is exceeded. the Circuits that perform these operations are described in detail below.

709818/0370709818/0370

Fig.5 ist ein Blockdiagramm eines vollständigen Schaltkreises zur Überwachung der Stellung und zur Betätigung des Alarms. Es besteht aus einem Oszillator 16, der einen Sinuswellenausgang 17 mit einem Spitzen-Spitzenwert von $rei Volt bei 40OHz erzeugt und einen Rechteckwellenausgang 18 mit null bis zwölf YoIt bei 400Hz abgibt. Der Ausgang 17 wird zu einem ersten Koordinatenwandler 19 geleitet, der den Winkel«^ abtastet und 400Hz-Ausgänge 20,21 und 22 erzeugt, deren Amplituden zur Darstellung von cos<?6 , sin^C bzw. <?6 moduliert werden. Ein zweiter Koordinatenwandler 23 tastet den Winkel /3 ab und moduliert weiter den Ausgang 22 aus dem ersten Koordinatenwandler zur Erzeugung von 400Hz-Ausgängen 24 und 25 zur Darstellung von cos (//-⁰C) bzw. sin (ß -cL). Die Koördinatenwandler sind bekannte Geräte. Geringe Phasenverschiebungen der 400Hz-Antriebswellenform, die in den Koordinatenwandlern auftreten, werden durch Kapazitätsschaltungen korrigiert.Figure 5 is a block diagram of a complete circuit for monitoring the position and actuating the alarm. It consists of an oscillator 16 which generates a sine wave output 17 with a peak-to-peak value of $ three volts at 40OHz and a square wave output 18 with zero to twelve YoIt at 400Hz. The output 17 is passed to a first coordinate converter 19, which scans the angle and generates 400 Hz outputs 20, 21 and 22, the amplitudes of which are modulated to represent cos <6, sin C or 6. A second coordinate converter 23 scans the angle / 3 and further modulates the output 22 from the first coordinate converter to generate 400 Hz outputs 24 and 25 to represent cos (// - ⁰ C) and sin (β-cL). The coordinate converters are known devices. Slight phase shifts in the 400 Hz drive waveform that occur in the coordinate converters are corrected by capacitance circuits.

Ein erster rückgekoppelter Summierverstärker 26 summiert die Kosinussignale 20 und 24 mit Ergebnissen, jeweils ■proportional zu a/(.a+b_) und b/(ja+b_) zur Erzeugung eines für d/Qa+b) repräsentativen Ausganges 27· Die Abstände ja, b_ und d. werden bezogen auf den maximalen Abstand, d.h. (a+b), der in dem System möglich ist, zur Sicherstellung der maximalen Genauigkeit verglichen. Ein zweiter rückgekoppelter Summierverstärker 28 summiert die Sinussignale 21 und 25 mit Ergebnissen, jeweils proportional zu a/(afb_) und b/(a.+b_) zur Erzeugung eines für z/(a.+b) repräsentativen Ausganges 29· Ein dritter Koordi natenwandler 30 stellt den Winkel ^f fest und erzeugt für ά sinVAji+b) repräsentative Ausgänge 31 und 32, d.h. x/(_a+b) und d cosY /(.a+b.), d.h. y/(,a+b_) für erste undA first feedback summing amplifier 26 sums the cosine signals 20 and 24 with results, in each case proportional to a / (. A + b_) and b / (ja + b_) to generate an output 27 that is representative of d / Qa + b) yes, b_ and d. are compared based on the maximum distance, ie (a + b), that is possible in the system, to ensure maximum accuracy. A second feedback summing amplifier 28 sums the sinusoidal signals 21 and 25 with results, each proportional to a / (afb_) and b / (a. + B_) to generate an output 29 · a third coordinate that is representative of z / (a. + B) data converter 30 determines the angle ^ f and generates representative outputs 31 and 32 for ά sinVAji + b), ie x / (_ a + b) and d cosY /(.a+b.), ie y / (, a + b_ ) for first and

709818/0370709818/0370

Anmelder: ITATIOFlL SUPPLY GOlWAM (U.K.) LTB. Applicant: ITATIOFlL SUPPLY GOlWAM (UK) LTB.

zweite sensitive Detektoren 33 und 34. Das Signal 29, d.h. z/(a+b) wird einem dritten J>hasensensitiven Detektor 35 zugeführt.second sensitive detectors 33 and 34. The signal 29, i.e. z / (a + b) is passed to a third J> hase sensitive detector 35 supplied.

Jeder phasensensitive Detektor 33₅34- und 35 wird durch den Rechteckwellenausgang 18 des Oszillators 16 zur Umwandlung seines Einganges in ein Gleichstromsignal betrieben, wobei das Gleichstromsignal einem jeweiligen Yerglsicher 36,37 oder 38 zugeführt wird. Die Yergleicher nehmen jeder negative und positive Bezugssignale aus einem vierten phasensensitiven Detektor 39 auf, der ebenfalls durch den Rechteckwellenausgang 18 des Oszillators 16 betrieben wird. Diese Bezugssignale sind innerhalb der Yergleicher zur Bildung maximaler und minimaler Werte für die durch die Detektoren 33₅34- und 35 zu den Yergleichern gegebenen Signalen eingestellt und die Yergleicher bilden Ausgänge für ein OR-Gatfc4O immer dann, wenn die Eingangssignale dazu außerhalb der maximalen und minimalen Werte liegen. Das OR-Gatt gibt irgendeinen Yergleicherausgang zu einem in Fig.5 nicht gezeigten Alarmschaltkreis.Each phase-sensitive detector 33 _5, 34 and 35 is operated by the square wave output 18 of the oscillator 16 to convert its input into a direct current signal, the direct current signal being fed to a respective Yergl safety 36, 37 or 38. The comparators each receive negative and positive reference signals from a fourth phase-sensitive detector 39, which is also operated by the square-wave output 18 of the oscillator 16. These reference signals are set within the comparators to form maximum and minimum values for the _{signals given to the comparators by the detectors 33 5,} 34 and 35, and the comparators form outputs for an OR gate whenever the input signals are outside the maximum and minimum values. The OR gate gives some equalizer output to an alarm circuit not shown in FIG.

In Fig.6 sind der Oszillator 16 und der phasensensitive Detektor 39 der Fig.5 im einzelnen dargestellt.In Fig.6 the oscillator 16 and the phase sensitive Detector 39 of Figure 5 shown in detail.

Der Oszillator besteht aus einem Aktivfilter 4-1 zweiter Ordnung, das mit einem Integrator 42 als Kaskade zusammengeschaltet ist. Eine durch einen Potentiometer 43 gesteuerte Rückführung stellt ein automatisches Starten und einen symmetrischen Ausgang sicher. Ein durch den Sinuswellenausgang 17 des Oszillators direkt getriebener Schmitt-Trigger 44 erzeugt für den phasensensitiven Detektor 39 ein Bezugssignal 18 mit einer RechteckwelleThe oscillator consists of an active filter 4-1 second Order which is connected together as a cascade with an integrator 42. One controlled by a potentiometer 43 Feedback ensures automatic starting and a symmetrical output. One through the Sine wave output 17 of the oscillator directly driven Schmitt trigger 44 generated for the phase sensitive detector 39 a reference signal 18 having a square wave

709818/0370709818/0370

(O - 12V). Positive und negative Gleichstrombezugsspannungen werden von dem phasensensitiven Detektor 39 gewonnen, der auf dem Sinuswellenbezugssignal 18 arbeitet . Somit wird sichergestellt, daß irgendwelche Veränderungen in dem Bezugsanbriet für die Koordinatenwandler 19₅23 durch die x, y und ζ Bezugsgrenzen nachgeführt werden. Der Betrieb des phasensensitiven Detektors wird durch einen Transistor #5 überwacht, dem das Signal 18 zugeführt wird.(O - 12V). Positive and negative direct current reference voltages are obtained by the phase-sensitive detector 39, which operates on the sine wave reference signal 18. This ensures that any changes in the reference signal for the coordinate converters 19 ₅ 23 are tracked by the x, y and ζ reference limits. The operation of the phase sensitive detector is monitored by transistor # 5 to which signal 18 is applied.

Fig.7 zeigt die Summierverstärker 26 und 28, den Koordinatenwandler 30 und die phasensensitiven Detektoren 33»34- iind 35 im Detail. Die Verstärker 26 und 28 nahen eine Standardform und sie sind mit Präzisionpotentiometern 46 an jedem der Eingänge versehen. Ihre Ausgänge nahen die Form von amplitudenmodulierten Sinuswellen von 400Hz.7 shows the summing amplifiers 26 and 28, the coordinate converter 30 and the phase-sensitive detectors 33 »34- iind 35 in detail. The amplifiers 26 and 28 approach a standard shape and they are provided with precision potentiometers 46 at each of the inputs. Your exits approximate the shape of amplitude modulated sine waves of 400Hz.

Der Ausgang 27 des Summierverstärkers 26 wird in seine x- und y-Komponenten durch eine Transformationsanordnung 47 aufgelöst, durch rückgekoppelte Verstärker 48 verstärkt und zu den phasensensitiven Detektoren 33 und 3^ geleitet. Der Ausgang des Summierverstärkers 28 wird direkt zu dem Detektor 35 geleitet. Die Detektoren 33* 34 und 35 arbeiten in der gleichen Weise wie der in ·5 gezeigte Detektor 39·The output 27 of the summing amplifier 26 is converted into its x and y components by a transformation arrangement 47 resolved, amplified by feedback amplifier 48 and to the phase-sensitive detectors 33 and 3 ^ directed. The output of summing amplifier 28 is passed directly to detector 35. The detectors 33 * 34 and 35 operate in the same way as detector 39 shown in Figure 5

In Jig.8 ist der Vergleicher 35 gezeigt. Die Vergleicher 33 und 34· sind identisch. Die Bezugsgrenzen werden von den positiven und negativen Gleichstrombezugswerten durch die Potentiometer 48 gewonnen. Das in Fig.5 gezeigte berechnete Signal 29 wird mit drei Bezugswerten verglichen, wobei Funktionsverstärker 49 mit einem hohenThe comparator 35 is shown in Jig. 8. The comparators 33 and 34 · are identical. The reference limits are from the positive and negative DC reference values obtained by potentiometers 48. The one shown in Fig.5 The calculated signal 29 is compared with three reference values, with functional amplifier 49 having a high

709818/0370709818/0370

Stellfaktor und offenem Regelkreis verwendet werden. Wenn irgendeine Grenze überschritten wird, wird der entsprechende Verstärkerausgang größer als +3V. Dies wird verwendet, um durch eine in Hg.8 nicht gezeigte OR-Gatt-Diode einen Alarmtransistor einzuschalten. Eine positive Wirkung wird durch die Verwendung eines R-C-Netz mit kurzer Anstiegszeit und langer Abfallzeit in diesem OR-Gatt sichergestellt. Der Alarmtransistor kann beispielsweise ein Paar von hermetisch abgedichteten Schutzrohrkontakten zur Betätigung weiterer Alarmsysteme "beaufschlagen.Adjustment factor and open control loop can be used. If any limit is exceeded, the corresponding amplifier output greater than + 3V. This is used by a not shown in Hg.8 OR gate diode to turn on an alarm transistor. A positive effect is obtained through the use of a R-C network with a short rise time and long fall time is ensured in this OR gate. The alarm transistor For example, a pair of hermetically sealed protective tube contacts can be used to actuate additional ones Activate alarm systems ".

Die beschriebene Einrichtung kann für verschiedene Größen von Auslegern verwendet werden. Ausgewählte Signale können an einer externen Anschlußdose zur Verfügung gestellt werden, damit die zu jedem Ausleger gehörenden Konstanten eingestellt werden können. Dieses Einstellen findet normalerweise bei der Anordnung des Auslegers in einer bestimmten mechanischen !Form statt.The device described can be used for various Sizes of outriggers are used. Selected signals can be made available at an external junction box so that the constants associated with each cantilever can be set. This setting normally takes place in the arrangement of the boom in a certain mechanical form.

Beim Arbeiten mit mehreren Gelenkauslegern kann entweder ein Ausleger als Haupteinheit bestimmt werden oder es werden Alarmvorrichtungen vorgesehen, die betätigt werden, wenn irgendeiner der Ausleger im Betrieb seine festgesetzten Grenzen übersteigt.When working with multiple articulated booms, either one boom can be designated as the main unit or alarm devices are provided which are actuated when any of the booms are in operation exceeds its set limits.

In der beschriebenen Anordnung werden die Abstände _a, b_, d_ usw. bezogen auf die maximale Länge (.a+b) des Auslegers im Maßstab festgesetzt. Palis mechanische Anschläge den Ausleger daran hindern, eine Länge zu übersteigen, die geringer als (.a+b_) ist, kann diese geringere Länge zur Einstellung des Maßstabes zur Erzielung einer größeren Genauigkeit verwendet werden.In the arrangement described, the distances _a, b_, d_ etc. related to the maximum length (.a + b) of the boom fixed in scale. Palis mechanical stops prevent the boom from exceeding a length, which is less than (.a + b_), this may be shorter length can be used to adjust the scale to achieve greater accuracy.

7098 18/03707098 18/0370

Anmelder: NATIOIiAL SUPPLY GOMPANI (U.K.) LTD.Applicant: NATIOIiAL SUPPLY GOMPANI (U.K.) LTD.

Die vorgenannte Beschreibung "bezieht sich auf ein System, "bei dem drei Winkel^ , β und Y überwacht werden-» In einigen Fällen ist es möglich, daß nur die Winkel/-* und Y überwacht werden müssen, wenn Veränderungen im Winkelt als vernachlässigt»ar für die Belastung festgestellt werden. Dies hängt von der Geometrie und den Forderungen bestimmter Anlagen ab. Darüber hinaus kann der in Fig.1 gezeigte Winkel (7 überwacht werden, um eine Anzeige für die Eichtung des Gliedes 4- gegenüber der Senkrechten zu erhalten. Dieser Winkel kann zusätzlich zu den drei Winkeln oC , ß , Y oder als eine Alternative zu einem dieser Winkel oder in Kombination mit einem dieser Winkel überwacht werden. Beispielsweise gibt die Kenntnis der Winkel β und <f eine wesentliche Information für die Stellung der Verbindungsvorrichtung 6.The above description "relates to a system" in which three angles ^, β and Y are monitored- »In some cases it is possible that only the angles / - * and Y need to be monitored if changes in angle are considered neglected »Ar to be determined for the burden. This depends on the geometry and the requirements of certain systems. In addition, the angle (7 shown in FIG. 1) can be monitored in order to obtain an indication of the direction of the limb 4- with respect to the vertical. This angle can be in addition to the three angles oC, β , Y or as an alternative to a this angle or in combination with one of these angles can be monitored.For example, knowing the angles β and <f provides essential information for the position of the connecting device 6.

Es sei darauf hingewiesen, daß andere als die vorgenannten Winkel überwacht werden können.It should be noted that angles other than those mentioned above can be monitored.

Die beschriebene Anlage überwacht kontinuierlich die Stellung der Verbindungsvorrichtung 6 und vergleicht sie mit vorgegebenen Grenzen, wobei ein Alarm ausgelöst wird, wenn die Grenzen überschritten werden. Die durch die Überwachungsvorrichtung erzeugten Signale können zur Darstellung der Auslegerstellung auf einer entsprechenden Empfangseinheit verwendet werden, die jederzeit eine Anzeige der tatsächlichen Stellung der Verbindungsvorrichtung 6 im Raum an einer entfernt liegenden Stelle gibt.The system described continuously monitors the position of the connecting device 6 and compares them with predefined limits, whereby an alarm is triggered if the limits are exceeded. The through the Monitoring device generated signals can be used for representation the boom position can be used on a corresponding receiving unit, which is always a display the actual position of the connecting device 6 in space at a remote location.

7098 18/03707098 18/0370

Claims

Applicant: NATIONiOL SXJPPLX COMPANY (U.K.) LTD.

Claims

i. ! Device for sensing the position of the end * an articulated boom in space, which is formed from a number of pivotally connected members, one of which is pivotably attached to a fixed support when in use by means for scanning a first angle indicative of the direction of a limb, means for Scanning a second angle indicating the direction of the or at least one other link and by means for obtaining an indication of the position of the boom end in space from the scanned Angles.

2. Apparatus according to claim 1, characterized by Coordinate converter for generating representative electrical signals for the scanned angles, by a circuit for calculating from the electrical signals further signals that are necessary for the Stel lungs of the boom end in relation to the pivotable bracket of one link in space are, by means of generating reference signals representing the boundaries, over those of the boom end should not be moved and by means of comparing these further signals with the reference signals and to activate an alarm circuit in the event that the limits are exceeded.

3. Device according to claim 2 for scanning the position of the end of an articulated boom with two links in space, characterized by a first coordinate converter for scanning the inclination cL des

709818/0370709818/0370

Applicant: ITATIOFiL SUPPLY COMPANY (U.K.) LTD.

inner member with respect to the horizontal, by a second coordinate converter for scanning the inclination β of the inner member to the outer member and by a third coordinate converter for scanning the inclination Y of the inner member with respect to a vertical plane.

4. Apparatus according to claim 3> characterized in that the first coordinate converter is an output indicating & C for the second coordinate converter and outputs indicating cos ^ and slmAy for a first or second summing amplifier, the second coordinate converter for cos (/ J- (A /) and sin (ft-Λ,) outputs for the first and second summing amplifier, respectively.

5. Apparatus according to claim 4-, characterized in that the first summing amplifier amplifies the cosc £ - and cos (ß -cL) inputs, the results being proportional to the length _a of the inner member and the length b_ of the outer members, the amplified inputs are summed to form a signal indicating the horizontal distance d_ between the ends of the boom and the summed signal is passed to the third coordinate converter.

6. Apparatus according to claim 5i, characterized in that the third coordinate converter d_ sinöC and cL ooscL creates outputs for the first and second phase-sensitive detectors and for the second summing amplifier the sin <? C and sin (/ J- (K) inputs, where the results are proportional to _a or b_, the amplified inputs to form a

70 98 18/037070 98 18/0370

Applicant: NATIONAL SUPPLY COMPANY (U.K.) LTD.

right distance between the boom ends, specifying Signal is summed and the summed signal is passed to a third phase-sensitive detector, the Outputs of the first, second and third phase-sensitive detectors show the x, y "and z coordinates of the Specify the end of the cantilever.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the output of the phase-sensitive detectors to appropriate comparators are given, each of which has positive and negative reference signals from a fourth phase-sensitive comparator receives, each comparator having means for setting Provided time limit signals from the reference signals is and to form an output in the event that its input is outside the range through the set time limit signals is limited.

8. Apparatus according to claim 7> characterized by an OR gate that is connected to the outputs of the three comparators and an alarm circuit for the case can switch on that any comparator emits an output signal.

9. Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the first coordinate converter and the fourth phase-sensitive detector picking up a first sine wave output from an oscillator and that each of the four phase sensitive detectors is connected to a square wave output of the oscillator is operated.

709818/0370

Applicant: ITAOiIOHiLL SUPPLY GOMPAlJY (U.K.) LTD.

10. Articulated boom for connecting a fixed line for a flowable medium with a collecting line, characterized by a number of pivotally connected Limbs, one of which is pivotally mounted on a fixed support during operation and with the Line is connected and by a device according to one of claims 1 to 9 ·

709818/0370709818/0370