DE2711673A1

DE2711673A1 - Vorrichtung zum kompensieren von aenderungen des abstands zwischen einem auf wasser schwimmenden traeger aufgehaengten koerper und dem grund des gewaessers

Info

Publication number: DE2711673A1
Application number: DE19772711673
Authority: DE
Inventors: Andre Gaston Julien Bourgeois; Jean-Paul Marcel Franco Gaudin; Michel Iato
Original assignee: Societe National Elf Aquitaine
Current assignee: Societe National Elf Aquitaine
Priority date: 1976-03-18
Filing date: 1977-03-17
Publication date: 1977-09-29
Also published as: AU503187B2; US4121806A; IT1077713B; ZA771534B; GB1530574A; NO151757C; SE7702936L; DK118377A; FR2344490A1; AU2342677A; CA1062238A; NL7702922A; IE44504L; IE44504B1; JPS52134801A; FR2344490B1; NO770960L; NO151757B; BR7701657A

Description

Dipi.-lng. P. WIRTH ■ Dr. V. SCH MI ED-KOWARZIK Dlpl.-lng.t3. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

TELEFON (Οβίη ""^ * ^FRANK™«T AM MA.N

287014 GR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

• ν.

15. März 1977
PW/Ar

Societe Nationale

ELF AQUITAINE (PRODUCTION)

Tour Aquitaine

La Defense

92 Courbevoie (France)

Vorrichtung zum Kompensieren von Änderungen des Abstands zwischen einem auf Wasser schwimmenden Träger aufgehängten Körper und dem Grund des Gewässers

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kompensieren der Änderungen des Abstands zwischen einem an einem auf Wasser schwimmenden Träger aufgehängten Körper und dem unter diesem Träger befindlichen Grund des Gewässers.

Diese Änderungen des Abstands treten gewöhnlich im Zusammenhang mit sog. Rammarbeiten auf. Es ist überflüssig, auf den Zweck und die Ziele der Anwendung eines Kompensators beim Rammen oder Stampfvorgängen einzugehen. Es sei lediglich bemerkt, dass in der Mehrzahl der Fälle das Anbringen oder die Entnahme einer Last am Grunde des Meeres, das Aufrechterhalten einer konstanten Stützkraft an einem Bohrwerkzeug und dergleichen, die ausgehend von einem schwimmenden Träger durch eine Ramm-, oaer Stampfbewegung veranlasst wird, Schwierigkeiten auftreten lässt, die die

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Anwendung eines !Compensators praktisch unerlässlich machen.

In gewissen Fällen sind bereits Systeme zum Kompensieren der Bewegung oder der Kraft untersucht und gelegentlich auch ausgeführt worden. Man kann z.B; die USA-Patentschriften 3 718 316 3 714 995 - 3 469 820 - 3 309 065 - 3 285 574 - 3 259 371 3 158 209 - 3 158 206 - 3 151 686 - 2 945 677 und 2 945 676 heranziehen.

Die bisher benutzten Vorrichtungen haben offensichtlich nicht zufriedengestellt. Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen zusammen mit nach dem Stande der Technik gegebenen Lösungen erläutert, und zwar zeigen:

Fig. 1 und 2 je ein Prinzipschema der Vorrichtungen nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 ein Prinzipschema der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 eins schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung gemäss der Erfindung;

Fig. 5 Einzelheiten des !Compensators;

Fig. 6 und 7 das hydropneumatische Schema der Kompensation;

Fig. 8 eine abgeänderte Ausführungsform des Schemas nach Fig. 6;

Fig. 9 das Schema einer Ausführungsform der Mittel zur Steuerung der hydraulischen Zentrale der erfindungsgemässen Vorrichtung ;

Fig. 10 Bewegungskurven der Kolben und der Last im Laufe von Arbeitsgängen beim Betrieb der erfindungsgemässen Kompensationsvorrichtung.

Ein klassisches System wird als "Gleitführung gegen Rammstöße" bezeichnet; es besteht aus einem Stück, das auf sich selbst so gleiten kann, daß es eine veränderliche Länge darbietet, wobei die Amplitude dieser Veränderungen mindestens der Amplitude der Rammbewegungen gleich ist. Die Gleitführung 1 ist in geeig-

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neter Höhe zwischen die Last 2 und dem schwimmenden Träger 3 in das Kabel 4 oder eine analoge Zugverbindung eingeschaltet, die die Teile verbindet (Fig. 1).

Dieses seit mehreren Jahren verwendete System arbeitet in manchen Fällen zufriedenstellend, löst aber bei weitem nicht alle Aufgaben.

Das System wird vor allem dazu verwendet, die Wirkung der Rammbewegung auf die Lasten zu beheban, bevor diese auf den Grund abgesetzt werden, und ferner dazu, auf ein Bohrwerkzeug ein konstantes Gewicht auszuüben.

Während der ganzen Abwärtsbewegung ist die Gleitführung, die sich relativ nahe bei dem Lastpaket, befindet, ausgefahren. Das System ist also in Anschlagstellung und verhält sich wie eine starre Einheit. Die Last wird durch die gleiche Rammbewegung beaufschlagt wie das Schiff. Um die Last abzusetzen, muss man denjenigen Augenblick wählen, in dem die periodische Bewegung das Lastpaket auf einen geringen Abstand vom Grund 5 bringt, d.h. einen Augenblick, in dem seine Geschwindigkeit gering oder null ist.

Das Ausfahren des Kabels, Senken genannt, erlaubt es, die Gleitführung schnell in ihre Mittelstellung zu bringen, wonach sie in Tätigkeit tritt.

Dieses System ist einfach, besitzt aber die folgenden Nachteile:

- Eine Kompensation tritt vor der Berührung mit dem Boden nicht ein;

- eine Regelung der Stützkraft findet nicht statt. Sie ist mindestens dem Gewicht des Lastpakets gleich. Diese z.B. beim Bohren benötigte Abstützkraft soll häufig geändert werden. In diesem Falle muss man das ganze Gerät an die Oberfläche bringen, um die zwischen der Gleitführung und dem Werzeug befindlichen Stangen neu zusammenzusetzen.

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- Es ist schwierig, die Mittelstellung der Gleitführung zu erkennen (es "besteht die Gefahr des Ausknickens der Stangen, wenn man in die Anschlagstellung gelangt).

Es sind auch Systeme bekannt, die man als Systeme mit "passiver Kompensation" bezeichnen könnte unddie nach dem folgenden Prinzip arbeiten: Eines oder zwei Hebezeuge 6 sind in der Höhe des Greifers oder Aufhängehakens entlang der Linie eines die Lst 2 tragenden Seilzuges oder Gestänges in dieses eingesetzt. Die Hebezeuge sind unmittelbar mit einer Batterie von Kraftspeichern 7 verbunden, deren Druckniveau gewöhnlich durch eine andere Batterie von "Gasspeichern erzielt wird, die durch Zwischenschaltung eines Druckreglers als Druckreserve dient. Diese Reserve ist nicht absolut notwendig; wenn sie jedoch nicht vorhanden ist, ist der Weg der Ingangsetzung des Systems wegen des begrenzten Fassungsvermögens der Luftverdichter lang.

Zwei Anwendungsfälle können auftreten:

a) Man könnte sich des Systems in der Phase des Herankoinmens der

bei.

Last wieyeTner Gleitführung bedienen, d.h. im Falle einer vorausgehenden Regelung der Abstützkraft am Grund 5. Die Hebezeuge des Kompensators befinden sich dann in Anschlagstellung, weil die Last grosser ist als die Regelkraft des Kompensators. Der Kompensator erfüllt seine Funktion, sobald die Last sich in Berührung mit dem Grund befindet, wobei die vorab geregelte Abstützkraft aufrechterhalten wird. Die Wahl des Augenblicks der Absenkung der Last ist ebenso bedeutsam wie bei einer Kompensation mittels Gleitführung.

b) Man könnte sich des Kompensationssystems in der Phase des Annäherns der Last bedienen, indem man zuvor den Druck der Speicher auf die Grosse der Last einregelt. Diese Verfahrensweise ist bei schweren Lasten möglich.

Sobald die Last den Boden 5 berührt, kann man durch Regeln des Druckes des Gases der Speicherbatterie die Haltekraft auf einen Betrag verringern, die kleiner als das Gewicht des die Last haltenden Stangenmechanismus ist, vor allem dann, wenn man die Last am Boden lösen will.

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Dieses System ist einfach und arbeitet zufriedenstellend für mittlere oder schwere Lasten, sobald die Last Berührung mit dem Boden hat. Es hat aber folgende Nachteile:

-_ov

- Vor der Berührung mit dem Boden tritt eine geringe Kompensation nicht ein.

- Die Kompensation ist schwierig und dann sogar unmöglich, wenn es sich um sehr kleine Lasten handelt.

Es sind femer Kompensationssysteme bekannt, bei denen eine passive Kompensation, durch die auf das Gestänge oder den Stangenmechanismus eine Kraft übertragen werden soll, die bestrebt ist, die Last auszugleichen und die dieser Last proportional ist, mit einem System zur aktiven Kompensation kombiniert wird, das so ausgebildet ist, daß es abhängig von der Lage der Last und von der an dem Gestänge wirkenden Kraft dauernd arbeitet. Um diese Technik zu erläutern, sei z.B. die USA-Patentschri.ft 3 912 227 betrachtet.

Nach dieser Patentschrift besitzt das Kompensationssystem ein passives System, das ein durch einen Speicher gesp eistes Hebezeug enthält, und ein aktives System, das ein einfach wirkendes Hebezeug enthält, welches mit einer hydraulischen Zentrale verbunden ist, die nach Maßgabe mehrerer Parameter gesteuert wird.

Bei dieser Patentschrift verwendet man, um eine Last in einer bestimmten Lage in Bezug auf den Boden zu halten oder um eine Bewegung der Last in Bezug auf den Boden mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu bev/irken, ein Kornpensationsverfahren zur Kompensation nach der Lage, das darin besteht, den Druck des hydraulischen, in das Hebezeug des aktiven Systems eingeleiteten Mediums von zwei Parametern gleichzeitig abhängig zu machen: von der Geschwindigkeit des Rammvorganges (pilonnement) und von der Lage des Kolbens in Bezug auf den Außenkörper des aktiven Systems. Ausserdem setzt man bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens in dem Fall, daß eine bestimmte Kraft auf das Gestänge nach dem Aufsetzen der Last aufrechter-

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halten \L rd, dieses vorgenannte, mit zwei Parametern arbeitende Kompensationsverfahren außer Tätigkeit und bewirkt die Kompensation mittels eines abhängig von Druck arbeitenden Regelsystems, das so ausgebildet ist, daß es die Richtung und die Menge des strömenden hydraulischen Mediums regelt, das in Abhängigkeit von einem einzigen Parameter in das aktive Hebezeugsystem eingeführt wird, der aus der Differenz der Drücke der beiderseits des Kolbens dieses aktiven Hebezeugsystems befindlichen Medien besteht. Im letztgenannten Fall muß man beachten, daß der Zweck des Systems darin besteht, eine bestimmte Kraft auf ein am äußersten Ende des Gestänges befindliches Werkzeug aufzubringen, z.B. ein Bohrwerkzeug; in diesem Fall ist aber nicht in Betracht gezogen, eine Last am Grunde des Gewässers abzusetzen. Eine solche Vorrichtung hat verschiedene Nachteile:

Die Verwendung eines einfach wirkenden Hebezeugs als aktives System macht es nötig, eine verhältnismäßig starke installierte Energiequelle vorzusehen. Die durch das System bewirkte passive Kompensation ist konstant und wird nicht geändert, wenn man sich in der Phase der Absenkbewegung des Lastpakets befindet oder das Lastpaket bereits abgesetzt ist (wobei zu unterstellen ist, daß man die Vorrichtung nach der USA-Patentschrift zum Absetzen von Lasten verwenden will); dieser übelstand tritt in dem Fall auf, daß Lasten von geringem Gewicht abgesetzt werden.

Ausserdem bedingt die Verwendung einer abhängig vom Druck arbeitenden Kompensations- oder Regelvorrichtung zum Aufrechterhalten einer bestimmten Kraft am Gestänge nach Absetzen der Last eine geringe Genauigkeit bei der Ausübung der Kraft auf den Stangenmechanismus, und zwar infolge des Wirkungsgrades der Hebezeuge. Dieser Umstand macht das System insbesondere nicht zum Absetzen von Lasten, insbesondere geringen Lasten, am Grunde eines Gewässers anwendbar.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, ein System zu schaffen, das eine passive Kompensation mit einer aktiven Kompensation kombiniert, aber die vorgenannten Übelstände nicht aufweist.

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Zu diesem Zweck schafft die Erfindung eine Vorrichtung zum Kompensieren der Änderungen des Abstands zwischen einem an einem auf V/asser schwimmenden Träger aufgehangen Körper und dem Grund des Gewässers, um die Bewegung eines mit dem Träger verbundenen Objekts in Bezug auf den Grund zu regeln; die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ein passives System, das mindestens ein Hebezeug oder einen Heber enthält, das bzw. der mit einem Druckspeicher verbunden ist und nach Art einer Feder wirkt; die Vorrichtung besitzt ferner ein anderes, nämlich ein aktives, mit Kolben und Zylinder arbeitendes System, das dazu dient, verbleibende vertikale Schwingungen zu kompensieren, und das von einem ersten Parameter abhängig gemacht ist, der aus der Lage der Kolbenstange in Bezug auf den äußeren Zylinder besteht, wobei das aktive System von einem zweiten Parameter abhängig gemacht ist, der aus der Geschwindigkeit der Bewegung des schwimmenden Trägers in Bezug auf den Grund des Gewässers besteht. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das aktive System mit mindestens einem doppelt wirkenden Hebezeug versehen ist, das parallel zu dem Hebezeug des passiven Systems geschaltet ist und dessen beiderseits des Kolbens bestehende Kammern mit einer hydraulischen Einheit verbunden sind, die von den genannten Parametern derart abhängig gemacht ist, daß sie die Richtung und die Menge des das Hebezeug steuernden strömenden Mediums in Abhängigkeit von diesen Parametern regelt.

Im Falle daß eine bestimmte Kraft nach Absetzen des Objekts an dem Gestänge aufrechterhalten werden soll, enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung Mittel, um die von dem Träger auf das Objekt ausgeübte Kraft mit einer im voraus gewählten Steueroder Antriebskraft zu vergleichen, ferner Mittel, um die sich dabei ergebende Differenz auf ein Regelglied für die Richtung und die Menge des strömenden Steuermediums zu übertragen, wobei das Regelglied in den Speisestromkreis des Hebezeugs des aktiven Systems eingesetzt ist.

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- sr -

Nach einem weiteren Merkmal enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung ein passives System, das mindestens zwei Druckspeicher aufweist, die auf unterschiedlichen Drücken gehalten werden und mit denen das Hebezeug verbunden werden kann, um unterschiedliche Niveaus der Kompensation zu bilden, wobei die Umschaltung der Verbindung des Hebezeugs von dem einen Sammler auf den anderen Sammler im Augenblick des Absetzens des Objekts derart erfolgt, daß eine starke Kompensation im Laufe des Absenkens des Objekts und eine schwache Kompensation nach dem Absetzen des Objekts bewirkt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, die lediglich beispielsweise für Ausführungsformen der Erfindung gegeben wird.

Nach dem Schema der Fig. 3 enthält die Erfindung ein passives System 6, 7 der weiter oben angegebenen Bauert und ist diesem System ein aktives System 8 zugeordnet, das aus einem öderen mehreren doppelt wirkenden Hebezeugen 8 besteht, die von einer hydraulischen Regeleinheit 9 gesteuert werden.

Genauer gesagt und wie in Fig. 4 gezeigt, ist ein barkenförmiger Schwimmkörper 101 vorgesehen, der einen Bohrturm 102, eine von Hand betätigbare Winde 103 mit einem Kabel 104, Winden 105 mit Führungsseilen oder -stangen 106, an die Ballastkörper 107 angehängt sind, und eine Kompensatorvorrichtung 108 mit Aufhängehaken trägt. Im allgemeinen sind vier Führungsseile 106 in quadratischer Anordnung um den Stangenmechanismus 111 herum angebracht, wobei je zwei (diagonal zueinander angeordnete) Seile Tachometerdynamos 200 enthalten. Die Kompensatorvorrichtung erlaubt nun, wenn die Barke mit einer Ramrabewegung (pilonnement) angetrieben wird, das an den Stangen 111 aufgehängte Lastpaket 109 im Raum in Ruhe zu halten. Die Betätigung der Winde 103 erlaubt, das Lastpaket 109 in Bezug auf den Boden zu bewegen.

Der Aufhängerkompensator (Fig. 5) besteht im wesentlichen aus dem Kolben mit Kolbenaufhängung 112, dem Träger 113, zwei einfach wirkenden Zughebezeugen 114, die je einen Tauchkolben 115

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in Je einer Stange 116 aufweisen, ferner aus zwei doppelt wirkenden, auf Zug arbeitenden Hebezeugen 117, einem Tachometerdynamo 118 zur Messung der Geschwindigkeit des beweglichen Zuggeschirres 120, einem Synchron-Kraftauflöser Synchro resolver) 119, aus einem System 121 zur Kraftmessung und aus dem eigentlichen Aufhängehaken 122. Der Tacho-Dynamo 118 ist mit einem Zahnrad 118a verbunden, das ortsfest an dem Träger 113 sitzt und das mit dem Träger 120 mittels einer Kette 118b verbunden ist, die durch Gegengewichte 118c gespannt wird.

Die hydropneumatische Geräteeinheit zur Steuerung des Aufhängekompensators (Fig. 6) besteht im wesentlichen, auf der Seite des aktiven Systems, aus einer hydraulischen Zentrale 125 mit veränderlicher Leistung, die eine Pumpe 126 mit veränderlicher Förderung, eine Speisepumpe 127, ein Servoventil 128 zur Steuerung der Durchflußmenge, einen Speiseblock 129, einen Sicherheitsblock 130 und einen Block 131 zur Widerhersteilung des Stromkreises aufweist; auf der Seite des passiven Systens besitzt der Kompensator eine Batterie von Niederdruckspeichern 134, eine Batterie von Hochdruckspeichern 135, einen Druckwählblock 132 mit einem Steuerhebezeug 133, und ein System 136 zum schnellen Füllen der Speicherbatterien mit Gas aus einer Reservegasspeicherbatterie 137, die durch einen Kompressor 138 auf konstantem Druck gehalten wird. Das Steuerhebezeug 133 wird durch ein Elektro- oder Elektromagnetventil 133* gesteuert (siehe Fig. 7), das selbst von einem (nicht gezeichneten) Druckknopfschalter aus gesteuert wird, der durch eine Bedienungsperson betätigt wird.

Fig. 7 zeigt das Schema der Vorrichtung nach Fig. 6 in Einzelheiten, insbesondere die hydraulische Zentrale 125 und den Druckwählblock 132.

Die Zentrale 125 weist außer der Pumpe 126 mit variabler Leistung und der Speisepumpe 127 einen Flüssigkeitstrog 141' auf, in welchen der Saugkopf 142 eintaucht, der mit einem Filter versehen und an die Speiseleitung der Pumpe 127 angeschlossen ist. Der

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Ausgang dieser Pumpe ist einerseits mit der Speiseleitung der Pumpe 126 über ein Servoventil 128 (Fig. 6) und andererseits mit zwei Kammern des Hebezeugs 117 mittels eines Speiseblocks 129-verbunden, der ein Sicherheitsventil 143 und zwei Speiseventile 144a und 144b aufweist, die in Gegensinn zueinander arbeiten; die Verbindung besteht aus zwei Leitungen 145, 146, die ferner mit den beiden Ausgängen der Pumpe 126 verbunden sind. Diese beiden Leitungen sind über den Sicherheitsblock 130 angeschlossen, der zwei Sicherheitsventile 147a, 147b aufweist, die in Gegensinn zueinander arbeiten.

Der Block zur Wiederherstellung des Stromkreises 131_:ist parallel zu dem Sicherheitsblock 130 geschaltet und enthält einen Wähler 148 für den Ölaustausch und ein Ventil 149 zur Trockenlegung.

Auf der anderen Seite enthält der Druckwählblook 132 zwei Ventile 150a, 150b, von denen das eine mit dem Hochdruckspeicher 135 und das andere mit dem Iliederdruckspeicher 134 verbunden ist, wobei beide Speicher das einfach wirkende Hebezeug 114 beliefern.

Bei der abgeänderten Ausführungsform nach Fig. 8 besitzt die Vorrichtung auf der Seite des aktiven Systems eine Zentrale 125 mit veränderlicher Leistung, die aus einer Pumpe 126 mit veränderlicher Leistung besteht, welche den Druck in der Hochdruckleitung der Pumpe aufrechterhält, ferner aus einer Speisepumpe 127t einer Servovorrichtung 139 zur Aufrechterhaltung des Druckes, einem Speiseblock 129, einem Sicherheitsblock 130, einem Block 131 zur V/iederherstellung des Kreislaufs, einem Speicher 140, der die Ansprechzeit der Pumpe zu kompensieren erlaubt, und einem Servoventil 141, das an der Kompensatorvorrichtung angebracht ist.

Auf der Seite des passiven Systems bleibt das System unverändert.

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Fig. 9 zeigt ein vereinfachtes Schema einer Ausführungsform der Mittel zur Steuerung der hydraulischen Zentrale nach Maßgabe verschiedener Parameter.

Diese Mittel umfassen einen Operationsverstärker 201, der die von zwei Tachometerdynamos 200 herkommenden elektrischen Signale empfängt. Der Verstärker 201 ist mit einem zweiten Operationsverstärker 202 verbunden, der das von einem Tachometerdynamo 118 herkommende Signal aufnimmt.

Der Synchro-Resolver 119 liefert nach Behandlung ein Signal, das mit einer Bezugsgrösse verglichen wird, die durch ein Potentiometer 203 über einen Operationsverstärker 204 gegeben wird, der einen variablen Betriebsverstärker 205 speist, dessen Verstärkung durch einen Schwellendetektor 206 gesteuert wird, welcher den Durchgang des- Kolbens des aktiven Hebezeugs durch die Mittelstellung feststellt.

Das System von Meßgeräten 121 liefert ein Signal zu einem Operationsverstärker 207, der dieses Signal mit einer Bezugsgröße vergleicht, die durch ein Potentiometer 209 geliefert wird. Dieses Potentiometer ist so belastet, dass es einen am Gestänge anliegenden Kraftbefehl verringert. Ein Detektor 208, dessen Schwelle (seuil) durch die Lage eines Potentiometers 210 bestimmt wird, ist so belastet, daß er automatisch die Regelung der Kraft durch ein Mittel bewirkt, das symbolisch durch einen Schalter 211 dargestellt ist.

Die von den Verstärkern 202, 205 und 207 abgegebenen Signale werden zu einem Additionsverstärker 212 geleitet, der das Servoventil 128 oder 141 betätigt.

Die abzusetzende Last wird an einem Traggestänge angehängt. Die Wahl des Hochdrucks in der Speicherbatterie 135 wurde dadurch bewirkt, daß man den Druck der Luft derart regelt, daß er die Gewichte sowohl der Last im Wasser als auch des beweglichen Ge-

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stänges ausgleicht. Die Wahl des Niederdrucks in der Speicherbatterie 134 wurde dadurch bewirkt, daß man den Luftdruck derart regelt, daß man in dem Gestänge nach dem Absetzen der Last die dabei gewünschte Festhaltekraft erhält. V/enn sich das Lastpaket in d. hem gewissen Abstand vom Boden befindet (wenn die letztgenannten Stangen oder die letzte Stange in ihre Arbeitsstellung gebracht ist), wobei der Abstand mindestens gleich dem gesamten Hub der Rückbewegung beim Rammen ist, wird der Befehl zur Einstellung der Kompensation durch Betätigung von Hand in der Höhe des Schalt- oder Steuerpults bewirke.

Macht man die Regelung von der Lage abhängig, so folgt hieraus, daß eine Abweichung zwischen der Bezugsgröße für die Lage (Mittelwert) und der oberen Lage der Stangen des Hebezeugs (Synchro-Resolver 119) festzustellen ist. Hieraus ergibt sich ein elektrischer Befehl an das Servoventil 128 oder 141 zum Steuern der Abgabe von Öl an das aktive Hebezeug, das fortschreitend die Steuerstangen des Hebezeugs in die Mittellage bringt.

Wenn das bewegliche Gestänge (Zuggeschirr) die Mittellage (die durch den Synchro-Resolver 119 festgestellt wird) erreicht, so überwiegt die von der Geschwindigkeit abhängige Regelung fortschreitend mehr und mehr die von der Lage abhängige Regelung, deren Einwirkung auf eine Höhe kommt, die lediglich zur Korrektur der Abweichung ausreicht,·die von Meßfehlern und äußeren Parametern (z.B. von den Gezeiten usw...) herrührt.

Von diesem Augenblick ab und während des ganzen Verfahrens des Absetzens der Last vollziehen sich drei Arten der Regelung: - Die Regelung nach der Lage: Der Vergleich zwischen der durch das Potentiometer 203 (Mitte des Kompensationshubes) geliefertenBezugsspannung mit der durch den Synchro-Resolver 119 gelieferten Spannung betätigt über die Operationsverstärker 204, 205, 212 das Servoventil 128 oder 141;

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- die Regelung nach der Geschwindigkeit: Der Vergleich zwischen dem Mittel der durch die beiden Tachodynamos 200 gelieferten Spannungen (Geschwindigkeit des schwimmenden Trägers in Bezug auf den Grund) mit der durch den Tachodynamo 118 (Geschwindigkeit der Kolbenstange der Hebezeuge in Bezug auf die Zylinder dar Hebezeuge) gelieferten Spannung betätigt über die Operationsverstärker 201, 202, 212 das Servoventil 128 oder 1A1;

- die Regelung nach der Kraft: Der Vergleich ζ v/i och en dar

„ , , . , £Glief.erten Bezugs spannung durch das Potentiometer 209/(gewunschten HaiteKrait mit einem vorgegebenen Wert an den Stangen des Hebezeugs nach dem Absetzen der Last) mit der durch die Meßgeräte über die Operationsverstärker 207 und 212 und den Schwellenschalter 211 gelieferten Spannung betätigt das Servoventil 128 oder 1^1, wenn die Kraft kleiner als der übertragene Befehl v/ird. Tatsächlich sind die beiden erstegenannten Regelvorgänge während der ganzen Dauer der Abv/ärtsbewegung des Lastpakets und während sich das letztere in Ruhe befindet, aber noch nicht abgesetzt ist, in Tätigkeit, während der dritte RegelVorgang ausser Tätigkeit ist.

Fig. 10 zeigt die Übergangsphase während der Inbetriebsetzung der Vorrichtung.

Phase 1: Ruhestellung; die Last ist an das Gestänge angehängt, die Hebezeuge sind aber noch nicht in Tätigkeit;

Phase 2: Befehl zur Ausführung einer Kompensation. Dieser Befehl bringt es mit sich, dass die Mittellage des beweglichen Gestänges eingestellt wird, wie es oben erläutert ist;

Phase 3: V/onn durch den Detektor die Mittellage (Synchro-Resolver 119) festgestellt v/ird, so wird die von der Geschwindigkeit abhängige Regelung fortschreitend bewirkt, wie es oben erläutert ist.

Phase 4: Nunmehr ist die von der Geschwindigkeit abhängige Regelung vollständig in Gang. Durch die von der Lage ab-

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hängige Regelung wird nur noch eine etwaige Abweichung korrigiert.

Wenn das Lastpaket seine Ruhelage in Bezug auf den Grund (unabhängig von der Bewegung der Rammvorrichtung mit den schwimmenden Träger) eingenommen hat, wird es durch die Winde 103 mit Handbetätigung abgesenkt bis auf wenige Zentimeter Abstand von der Fläche, auf der es abzusetzen ist.

Der Befehl zum Absetzon wird durch Eingreifen von Hand mit Hilfe eines visuellen Uberwachungssystems (Fernsehen, Tauchkolben usw...) oder eines selbsttätigen Uberwachungssystems (Sonare, d.h. Schallsteuerglieder verschiedener Art, Fangvorrichtungen (capteurs) usw. ...) gegeben. Gleichzeitig wickelt die Winde 103 das Kabel zum Absetzen der Last ab.

Das Absetzen der Last verringert die auf den Aufhängerhaken ausgeübte Kraft auf einen Wert, der kleiner als die Bezugskraft ist (Detektorwirkung durch die Meßgeräte 121), wodurch das Arbeiten der nach der Kraft wirkenden Regelvorrichtung bewirkt v/ird, die dann mehr und mehr die Wirkung der beiden anderen Regelvorrichtungen überwiegt. Auf diese Weise wird eine konstante Zugkraft (mit einem vorgegebenen Wert) an dem Gestänge aufrechterhalten.

Die abgeänderte Ausführungsform nach Fig. 8 ist vor allem bei der Regelung nach der Kraft von Interesse, v/eil diese Ausführung die Ansprechzeiten der hydraulischen Stromkreise zu verringern erlaubt. Bei dieser Ausführungsform ersetzt das Servoventil das Servoventil 128 der Fig. 6 und ist so belastet und dient dazu, den Druck mit Hilfe eines Speichers 140 aufrechtzuerhalten. Das Servoventil 141, das so nahe wie möglich bei dem Hebezeug 117 angebracht ist, dient dazu, die Änderungen in den Richtungen und den Schwankungen der Leistung des strömenden Druckmittels

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herbeizuführen. Die Pumpe 126 liefert das Druckmittel stets in der gleichen Richtung und stellt sich auf eine Leistung null ein, wenn strömendes Druckmittel nicht abgerufen wird. Wenn durch das Servoventil 141 ein Abruf von strömendem Druckmittel erfolgt, bewirken die Pumpe 125 und der Speicher 140 unmittelbar die Kompensation.

Die vorstehend erläuterten Verfahren beziehen sich insbesondere auf das Absetzen eines Lastpakets. Um eine Last wieder hochzunehmen, v.ürde man das gleiche Verfahren anwenden mit der Ausnahme, daß die passive Kompensation, die in umgekehrter Richtung arbeiten würde, von einer schwachen Kompensation zu einer starken Kompensation übergeht.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen und gezeichneten Ausführungsformen beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf alle möglichen abgeänderten Ausführungsformen.

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Claims

PATENTANWÄLTE 2/1 1673 Dipl,lng. P. WIRTH · Dr. V. SCHM IED-KOWARZIK Dipl.-lng. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL 281134 β FHANKFURTAM MAIN TELEFON (0611) 287014 GH. ESCHENHEIMER STRASS? 39 15. März 1977 Societe Nationale ELF AQUITAINE PW/Ar " (PRODUCTION) Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Kompensieren der Änderungen des Abstands zwischen einem an einen auf Wasser· schwimmenden I'Örper aufgehängten Träger und dein Grund des Gewässers, die zum Regeln der Bewegung eines mit dem Träger verbundenen Objekts im Verhältnis zum Grund bestimmt, wobei an der Vorrichtung ein passives System vorgesehen ist, das mindestens ein Hebezeug enthält, das mit einem Druckspeicher verbunden ist und nach Art einer Feder wirkt, und wobei die Vorrichtung ein weiteres System besitzt, das ein aktives, mit Kolben und Zylinder arbeitendes System ist, das dazu dient, die vertikalen verbleibenden Schwingungen zu kompensieren, und das von einem ersten Parameter abhängig geregelt ist, der aus der Lage der Kolbenstarige relativ zum äußeren Zylinder besteht und das ferner von einem zweiten Parameter abhängig geregelt ist, der aus dar Geschwindigkeit dir Bewegung des schwimmenden Trägers relativ zum Boden dos Gewässers besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive System mindestens ein doppelt wirkendes Hebezeug (8 bzw. 103 bzw. 125, 125, 127) besitzt, das zu dem passiven System (6, 7) parallel geschaltet ist und dessen beiderseits des Kolbens gelegene Kammern zu einer hydraulischen Geräteeinheit verbunden sind, die von den

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ORIGINAL INSPECTED

genannten Parametern derart abhängig gemacht ist, daß sis die Richtung und die strömende Durchflußmenge des Antriebsmed.ii.uns dos Hebezeugs oder Hebers in /Vbhängigkeit von diesen Parametern regelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, insbesondere zur Aufrechterhai-tung einer vorbestimmten, auf den Star.genrnochanismus nach Absetzen den Objekts ausgeübten Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (201, 121) zürn Vergleichen der auf das Objekt durch den Träger ausgeübten Kraft mit einer vorgewählten Antriebijkra.fi; und ferner kittel ( 128, 141) besitzt, durch die die bei dem Vergleich erhaltene Differenzgröße einem Regelglied für die Richtung und die Durchflußmenge des Antriebsmediuuo zugeführt wird, wobei das Regelglied in dem Spe.isestromkreis des Hebezeugs den aktiven Systems liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisesystem dos Hebezeugs (8 bzw. 114, 115 bzw. 125, 126, 127) des aktiven Systems eine hydraulische Zentrale (8, 9 bzw. 125) besitzt, die zur Aufrechterhaltung des Drucks mittels einer Servosteuerung und eines Speichers eingerichtet ist, wobei ein Servoventil (128 oder 141) vorgesehen ist, das den Flüssigkeitsspiegel des Hebezeugs regelt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das passive System (6, 7) mindestens zwei Druckspeicher (134, 135) besitzt, die auf unterschiedlichen Drücken gehalten sind und an die das Hebezeug (117, 114) anschließbar ist, wobei dieses zwei unterschiedliche Höhen der Kompensation herstellen kann und die Umschaltung der Verbindung des Hebezeugs mit dein einen Speicher auf eine Verbindung mit dem anderen Speicher in dem Augenblick bewirkt wird, in dem dar, Objekt abgesetzt wird, derart, daß eine starke Kompensation beim Absetzen des Objekts und eine schwache Kompensation nach dem Absetzen bzw. Aufsetzen des Objekts erfolgt.

^709839/0904 BADOHUINN.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie erste Mittel (119, 121, 201, 202) "besitzt, die je ein elektrisches Signal abgeben, das der Differenz einerseits zwischen der Geschwindigkeit derj schwimmenden Körpers oder Schiffs relativ zu.ra G-rund, andererseits der Geschwindigkeit der Stange der Hebezeuge relativ zu den Körpern der Hebezeuge proportional ist, daß die Vorrichtung ferner z\*eite Mittel (119, 209, Fig.9) besitzt, die ein elektrisches Signal abgeben, das der Abvr->ie^v!urv~ zwischen der Mittelstellung der Bahn der Kornpensation durch die Hebezeuge und der wirklichen Stellung der Kolben der Hebezeuge proportional ist, und daß die Vorrichtung dritte Mittel (207, 209, 212) besitzt, die ein elektrisches Signal abgeben, das der Abweichung zwischen der auf den Anhängshaken (122) ausgeübten Kraft des beweglichen Gestänges und einer vorgegebenen Kraft besteht, und daß die drei elektrischen Signale einem Additionsvorstäa ];er (212) zugeführt v/er den, der ein Servoventil (128 bzw. 141) speist, das die Strömungsrichtung und die Durchflußmenge an hydraulischem Medium steuert, welches das aktive Hebezeug (9 bzw. 125) speist, und das die genannten dritten Mittel aus einem System zum Messen (119, 121) bestehen, und zwischen dem Aufhängehaken (122) und dem beweglichen Gestänge eingesetzt sind, wobei ein Operationsverstärker (204 bzw. 205) das von dem Meßsystem herkommende Signal und ein von einem Bezugspotentiometer (203) herkommendes Signal empfängt und ein Schwellendetektor (108) dazu dient, den Additionsverstärker automatisch mit dem Operationsverstärker zu verbinden, wenn der Ausgang des Operationsverstärkers ein regelbares, vorgegebenes Niveau erreicht.

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