DE2913352A1 - Windeneinrichtung - Google Patents

Description

Dipl.-lng. H. MITSCHERLICH D-8000 MÜNCHEN 22

Dipl.-lng. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Dr.rer.nat. W. KÖRBER ® ⁽⁰⁸⁹⁾ *²⁹⁶⁶⁸*

Dipl.-lng. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE

3. April 1979

Vickers Shipbuilding Group Ltd.
Barrow-in-Furness

Cumbria, LA lk IAB
England

Wind eneinr i c nt ung.

Die Erfindung betrifft eine Windeneinrichtung mit einer/em hydraulischen Pumpe/Motor, die/der mit einer Seileinholeinrrichtung zu ihrem Antrieb gekuppelt ist und einer Pumpe, die an die/den hydraulische Pumpe/Motor angeschlossen ist, um darauf eine Antriebskraft zu übertragen und einem Fluidhochdruckspeicher in der Hochdruckleitung zwischen Pumpe und der hydraulischen Pumpe/Motor und einem Behälter in der Niederdruckf lxiidleitung von der hydraulischen Pumpe/Motor zurück zur Pumpe.

Solche Windeneinrichtungen werden vornehmlich, jedoch nicht ausschließlich, zur Bergung nicht schwimmfähiger Gegenstände wie versAtener Tauchgeräte, Anker und Taucherglocken etc. eingesetzt und die auch als Schlepp- oder Ankerwinden verwendet werden können.

Wenn ein nicht schwimtnf ähiger Gegenstand vom Meeresboden mittels eines von einer gewöhnlichen Winde bedienten Seiles geborgen werden soll, die an Deck eines stampfenden und schlingernden Schiffes aufgestellt ist, dann ist es praktisch unmöglich - gleichgültig wie groß die Dehnbarkeit des Seiles ist - zu verhindern, daß beim Hieven das Seil in Schwingungen gerät, weil es einmal lose und dann plötzlich wieder steif wird, wodurch der zu bergende Gegenstand in heftige Bewegung geraten kann. Dadurch kann das Seil überlastet oder seine Befestigung am Gegenstand gelöst werden.

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In tiefem Wasser von 2000 Fuß (rd. 700 m) oder mehr kann die Dehnungsfähigkeit des Seiles ausreichen, um die Bewegung der Last auf eine sichere Schwingungsamplitude selbst bei schwerer See zu begrenzen. Unter solchen Bedingungen wird die Last wirkungsvoll über eine Feder übertragen, deren Ende am stampfenden und rollenden Schiff befestigt ist. Wenn jedoch die Last angehoben wird und sich das Lastseil verkürzt, werden eventuell Resonanzbedingungen erreicht, und die Bewegungen der Last können in Tiefen von 600 bis 800 Fuß (200 bis 300 m) sehr hart werden. Unter diesen Bedingungen kann die vertikale Sinkgeschwindigkeit des Schiffes die freie Sinkgeschwindigkeit der Last übersteigen, was zu periodischer Lose und ruckartiger Anspannung des Seiles führt, wenn die Schiffsbewegung sich umkehrt. Um mit einer Bergungseinrichtung in schwerer See arbeiten zu können, sollte daher die Einrichtung unabhängig von der Elastizität und dem Dehungsvermögen des Seiles sein. Dies kann durch eine Ausbildung der Einrichtung erreicht werden, bei der die Winde selbst als Feder mit ausreichender Federhärte arbeitet, sodaß der zu bergende Gegenstand sich wie eine seismische Masse verhält, die praktisch stationär im Raum verbleibt, deren Bewegung im Vergleich zu den Schiffsbewegungen streng begrenzt ist. Lediglich die gleichmäßige Komponente einer Drehbewegung wird auf den nicht schwimmfähigen Gegenstand als eine gleichmäßige Hubwirkung übertragen. Diese überlagert die Schwingungskomponente der Drehbewegung der Winde.

Um dies zu verwirklichen, ist es bekannt, eine Winde mittels einer Pumpe und einem Motor konstanter Verdrängung und veränderlichem Druck anzutreiben, wobei in der Hochdruckfluidleitung von der Pumpe zum Motor ein gas-hydraulischer Druckspeicher vorgesehen ist. Dabei ist es möglich, die Gasmenge im Druckspeicher so einzustellen, daß eine ausreichende Menge hydraulischer Flüssigkeit jederzeit im Druckspeicher vorhanden ist, um sicherzustellen, daß die Schiffsbewegungen einer stetigen Hubbewegung überlagert wird,

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sodaß die Winde abwechselnd das Seil einhievt oder ausfiert, jedoch entsprechend der Liefermenge der Pumpe bei jeder Schwingung insgesamt mehr einhievt als sie ausfiert. Wenn der negative Auftrieb des zu bergenden Gegenstandes bekannt ist, ist die·geeignete Einstellung des Gasdrucks im Speicher, wenn keine Flüssigkeit im Speicher vorhanden ist, vor Hubbeginn einfach durchzuführen. Es wird dadurch erreicht, daß stets ein ausreichendes Flüssigkeitsvolumen zur Verfügung steht, um die wechselnden Anforderungen des Antriebsmotors der Winde entsprechend den auftretenden Schiffsbewegungen zu befriedigen.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten .Einrichtung besteht darin, daß der negative Auftrieb des zu bergenden Gegenstandes nicht genau bekannt ist, was in praktischen Fällen fast stets der Fall ist. Die Einstellung des notwendigen Gasdrucks, um eine wirkungsvolle Dämpfung der Schiffsbewegungen zu erreichen, wird daher ein Glücksspiel, besonders wenn in mittleren Tiefen gearbeitet wird, in denen die Dehnung des Seils selbst nicht ausreichen mag, um plötzliche ruckartige Spannungen des Seils auszugleichen. In solchen Fällen kann man gezwungen sein, eine Niederdruckfüllung des Speichers in Kauf zu nehmen. Außerdem benötigen hydraulische Antriebsmotoren konstanter Verdrängung und variablem Drucks momentan einen sehr großen Flüssigkeitsdurchsatz, wenn die Schiffsbewegung ausgeglichen werden soll. Sie sind daher durch ihre Anforderungen an die Speicherkapazität außerordentlich unwirtschaftlich.

Die Anhebung der Last durch die Grenzfläche zwischen Wasser und Luft, um die Last aus dem Wasser zu heben, bedeutet keine Schwierigkeit, wenn sich hier auch eine Verzögerung dadurch ergibt, daß hydraulische Flüssigkeit in den Speicher gedruckt werden muß, um das Gas auf einen Druck zu bringen, der den neuen Lastbedingungen d.h. dem vollen Gewicht des zu bergenden Gegenstandes nach Fortfall seiner Auftriebskraft entspricht.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Windeneinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit verhältnismäßig einfachen Mitteln so arbeiten kann, daß sie von der Dehnbarkeit des Hubseiles unabhängig ist, sodaß die augezeigten Nachteile der bekannten Einrichtung vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichteden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Die Einrichtung kann mindestens ein weiteres Paar einer/s hydraulischen Pumpe/Motors aufweisen, wobei das oder jedes Paar eine/n Pumpe/Motor konstanter Verdrängung und eine/n Pumpe/Motor veränderlicher Verdrängung aufweisen kann und die Pumpen/Motore antriebsmäßig miteinander verbunden sind. Die hydraulischen Pumpen/Motore können wahlweise geregelt werden, um die aufzunehmende Last zu tragen.

Der Behälter wird vorzugsweise unter Druck gesetzt, um einen Niederdruckspeicher zu bilden. Die Einrichtung kann eine Mehrzahl von Hochdruck- und Niederdruckspeichern aufweisen, wobei die Speicher wahlweise angeschlossen werden können, um die Einrichtung auf die jeweils herrschenden Bedingungen einzustellen.

Bei einer Ausführung der Erfindung weist die 'Seileinholeinrichtung eine oder mehrere Trommeln auf, die antriebsmäßig mit der oder zumindest zwei der hydraulischen Pumpen/ Motore verbunden sind, und ein Seil führt über eine oder jede Trommel zu einer Vorratstrommel für das Seil, die von einem weiteren hydraulischen Motor angetrieben wird. Bei einer anderen Ausführung weist die Seileinholeinrichtung eine Windentrommel auf, die antriebsmäßig mit der oder einer der hydraulischen Pumpen/Motoren verbunden ist.

Bei einer weiteren Ausführung weist die Seileinholeinrichtung eine oder mehrere Windentrommeln auf, die antriebsmäßig mit der oder zumindest mit zwei hydraulischen Pumpen/Motoren verbunden sind und einem Seil, das zu der oder zu jeder Windentrommel und zu einem Aufnahmebehälter geführt ist, der unterhalb der Windentrommel(n) angeordnet ist.

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Bei der Windeneinrichtung kann ein wahlweise einschaltbares Rückschlagventil zwischen der oder zumindest einer der hydraulischen Pumpen/Motoren und dem Hochdruckspeicher angeordnet sein, um zu verhindern, daß die Pumpern)/Motor(en) als Pumpen arbeiten.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Erläuterung, wie die Erfindung verwirklicht werden kann, wird sie nachstehend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Skizze, die die Bewegungen und Kräfte zeigt, die beim Anheben eines nicht schwimmfähigen Gegenstandes auftreten;

Pig. 2 ein Diagramm des grundsätzlichen Aufbaus der Windeneinrichtung;

Pig. 3 ein Diagramm der Hauptanteile einer praktischen Porm der Windeneinrichtung;

Pig. k eine weitere Ausführung der Einrichtung; Pig. 5 eine Einzelheit des Mechanismus nach Pig. I; Pig. 6 eine Einzelheit in abgewandelter Form.

Durch die Erfindung wird eine Windeneinrichtung geschaffen, die einen nicht schwimmfähigen Gegenstand nachgiebig trägt, der in schwerer See geborgen werden muß, sodaß nur ein Minimum der Schiffsbewegung auf den zu bergenden Gegenstand übertragen wird, d.h. daß praktisch nur eine stetige Hubkraft auf den Gegenstand einwirkt.

Das erforderliche System kann durch ein einfaches, federnd aufgehängtes Massemodell nach Pig. I dargestellt werden. In Pig. I bedeuten:

K = Pedersteifigkeit

M = Masse des zu bergenden Gegenstandes

P = negativer Auftrieb

<«3 =Jj| = natürliche Kreisfrequenz des Feder-Masse-Systems

x,- = Verdrängung des zu bergenden Gegenstandes

a = Schwingungsamplitude des Schiffes

= halber vertikaler Ausschlag der Schiffsbewegung im

Seegang

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u) = Kreis-Frequenz der Schiffsbewegung dem

System überlagert
χ = Schiffsverdrängung in mittlerer Schiffslage

dl

= a sin t
ο

t = Zeit

^Wird 2_ _ _r? go ergibt sich

|^X2-^Xl| =

= a

1 - r²

wobei I 1 den "absoluten Wert von" angibt

CJ F = Veränderung der Federspannung infolge der Relativ bewegung zwischen Schiff und zu bergendem Gegenstand

Die Bedingung, das das Seil, an dem der zu bergende Gegenstand hängt, keine Lose bekommt, besteht darin daß die Feder stets gespannt sein muß, d.h.

F F.

Die andere wesentliche Größe ist die absolute Bewegung χ im Raum, d.h.

1 - _r ²|

Ein elastisches Seil kann zwar die erforderliche Nachgiebigkeit bei großen Tiefen d.h. bei großen Seillängen aufbringen, jedoch wird die Dehnbarkeit des Seiles mit Verkürzung der freien Seillänge beim Einholen immer geringer bis der Punkt erreicht wird, wo eine Resonanz auftritt und Vorkehrungen getroffen werden müssen, um das Eintreten dieser besonders gefährlichen Bedingung zu vermeiden. Da sich die Länge des Seiles ändert, kann es nicht während des ganzen Hebevorganges eine ausreichende Dehnungsfähigkeit liefern. Es müssen andere Mittel bereitgestellt werden, um die Eigenschaften der Einrichtung den Anforderungen anzupassen, ohne Rücksicht auf die jeweilige Seillänge, sodaß die Gefahr von Resonanzschwingungen oder ruckartiger Beanspruchungen des Seiles, wenn sich der zu bergende Gegenstand der Wasseroberfläche nähert, vermieden werden.

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Eine Lösung besteht darin, eine Winde mit einer Torsionsfeder im Antrieb auszurüsten, die das Seil hält, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Darin bedeutet:

M . = Masse des zu bergenden Gegenstandes

R = Seil

WB = Windentrommel

S = Feder

D = Antrieb (kontinuierlich)

SS = Schiffskörper

Eine Möglichkeit, die notwendige Nachgiebigkeit aufzubringen, besteht in einer hydraulischen Winde mit einem gas-hydraulischen Druckspeicher in der Hochdruckfluidleitung. Bie hydraulische Motor-Speicher Kombination wird dann zur Feder in Fig. 2 und die Pumpe, die das System mit Fluid versorgt, stellt den kontinuierlichen Antrieb der Fig, 2 dar. Wird darüber hinaus ein Motor mit veränderlicher Verdrängung benutzt, sodaß die Windenleistung der Last mit einem vorbestimmten Druck entspricht, dann kann nicht nur sichergestellt werden, daß stets eine ausreichende Flüssigkeitsmenge im Druckspeicher unter Zugrundelegung eines ausreichenden Spielraumes zwischen der ursprünglichen Gasfüllung und dem gewählten mittleren Arbeitsdruck vorhanden ist, sondern die Möglichkeit, den höchstmöglichen Gasdruck zu nutzen, verringert auch das erforderliche Volumen des Druckspeichers, das benötigt wird, um die erforderliche Elastizität in der Anlage zu erreichen.

Da der Motor auch als Pumpe arbeiten muß, wenn er durch das Seil angetrieben wird, ist es zweckmäßig, das System unter Druck zu setzen und dabei von einem Basisdruck auszugehen, der verhindert, daß in der Niederdruckleitung unter Pxsmpbedingungen Kavitation auftritt. Hierfür wird ein Niederdruck-Druckspeicher vorgesehen, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Dabei bedeutet R das Seil, WB die Windentrommel, M der Motor, HP der Hochdruckspeicher und LP der Niederdruckspeicher. In diesem System haben die einzelnen verwendeten Zeichen folgende Bedeutungen:

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Für den Motor M:

V" = Verdrängung/Bewegungseinheit des Seiles 1 = Wirkungsgrad bei Arbeit als Motor (Winde holt ein)

χ 2 = Wirkungsgrad als Pumpe (Winde fiert aus).

Für den Hochdruckspeicher HP:

ρ = rpittlerer Arbeitsdruck
A ρ = Druckwechsel als Folge des Gasvolumenwechsels

(z.B. infolge der Bewegungseinheit des Seiles)

V = Gasladungsvolumen in diesem Druckspeicher

bei einem Druck ρ
p. = anfänglicher Gasladedruck

V. = Gesamtvolumen des Speichers (keine Flüssigkeit im Speicher)

= Verhältniszahl der spezifischen Wärme der Gasfüllung.

Für den-Niederdruckspeicher LP:
ρ = mittlerer Arbeitsdruck

V = Gasvolumen in diesem Speicher bei einem Druck

von ρ

Im System insgesamt:

F = der Winde ohne Auftriebskraft abgeforderte Leistung bei dem Druck ρ

K = Zugkraft der Winde, die auf das Seil übertragen wird

Fußnote 1 - Motorantrieb

Fußnote 2 - Pumpvorgang
c = p_c/p_o

dp = Differentialquotient von ρ .

C C

In ähnlicher Weise sind dp , dV Differentialquotienten.

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Für die Druckspeicher gilt unter adiabatischen Arbeits bedingungen

-^p dV -V^ dV

° ^c c <7 ο ο

V V

c ο

Als Motor beim Einholen, F^ =V± V (p - ρ ) differenziert dF. = /ή V (dp - dp )

wenn dp = A ρ und dp = ZS ρ , dF. = K. ^c ^ c ο o' 1 1

dann wird K.

₀-P₀)² · VT

In Praxis V CT-TV , infolgedessen: K = / ^C ). ^ ^Fi

O C JL i——————————————^—————«———■» —β—»—^^————————————————·

\ c - ι / #l_x P₁ v_±

da p.V. = ρ V

2 In ähnlicher Weise K=' ~ * '

C - 1 / p. V.

χ χ

weil Pumpe F₃ a ^^ _{(beim Pumpvorgang}).

/ ²

Ein praktischer Wert für V ist etwa 10 und ///'⁰195

Weil C bei den Werten K. und K gemeinsam ist, hat dies I 1 X —

keinen Einfluß auf ihre relativen Werte. Jedoch bedeutet das Auftreten des Wertes γ im Zähler beim Fieren und im Nenner beim Einholen, daß

für 1 0,95

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Mit anderen Worten, es können sich Unterschiede bis zu 12% zwischen den Seilsteifigkeiten der beiden BeIa"stungsfalle ergeben. Vorausgesetzt daß K einen solchen Wert besitzt, daß die natürliche Frequenz d8s Systems aufgrund dieser Seilst eifigkeit wesentlich niedriger ist als die Erregerfrequenz, dann wird das System in zufriedenstellender Weise arbeiten.

Die Windeneinrichtung nach den Fig. k bis 6 weist zwei hydraulische Motoren 3 veränderlicher Verdrängung auf, die mehrfach genuteten Windentrommeln 13 und Ik über Wellen 4,5,6, ineinander greifende Getriebezahnräder 7)8,9 und Wellen 10 und 11 antreiben. Ein Seil 12, dessen freies Ende am zu bergenden Gegenstand befestigt ist, läuft über die Trommeln 13 und Ik und umschlingt jede mehrfach und dann zu einer Vorratstrommel 15, die von einem Motor 16 angetrieben wird. Alternativ können die Trommeln 13 und Ik mit ihrem Antriebsmotor l6 fortgelassen werden und durch eine Windentrommel 51 mit einem darauf aufgewundenen Seil 52 (statt des Seiles 12) ersetzt werden (s.Fig. 6). Diese Trommel 51 wird direkt von einem der Getriebezahnräder 7,8 oder 9 über eine Welle 53 angetrieben.

Die Ventile 17,18,19 steuern die Motoren 1,2 und 3 und ein Ventil 30 steuert den Motor l6. Weitere Ventile 20,21 und sind vorgesehen, um die Motoren 1,2 und 3 mit Druckliefereinrichtungen zu verbinden, wenn die Ventile 17,18 und 19 geschlossen sind. Die nicht durch Druckfluid beaufschlagten Motore können dann frei umlaufen; sie werden voll mit Öl versorgt und die Lösung von Innenteilen aus ihrer Kontaktstellung, in der sie durch Öldruck gehalten werden, wird verhindert. Die Ventile 20,21 und 22 können als T_eile der Ventile 17,18 und 19 gebaut sein, indem zusätzliche Öffnungen in den Ventilspindeln vorgesehen werden. Die verschiedenen Ventile können z.B. als Kolbenventile gestaltet sein, die ferngesteuert werden, die aber auch handbedienbar oder pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch automatisch nach Beobachtung (Handbedienung) oder durch Druckfühler (automatische Bedienung) bedienbar sein können. Die erforderlichen

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Signale werden von einer Druckmeßeinrichtung 34 geliefert, wobei angestrebt wird einen mittleren Betriebsdruck, der vom Manometer 38 angezeigt wird, aufrecht zu erhalten, was einen angemessenen Flüssigkeitsinhalt im Hochdruckspeicher aufrecht erhält.

Die Druckeinrichtung weist eine konventionelle Pumpeneinheit 24 auf, die nach Wunsch mit konstanter oder variabler Lieferung arbeiten kann. Sie fördert in die Hochdruckleitung 27. Der Hochdruckspeicher 26 ist mit den Motoren 1,2 und 3 verbunden und liefert ihnen die Hochdruckflüssigkeit, wenn der Bedarf bei Abwärtsbewegung des Schiffes die Liefermenge der Pumpe übersteigt. Die Versorgung wird direkt der Pumpe 1 zugeführt, wozu ein Ventil 23 bei Bedarf öffnet, um den Durchfluß des Druckmediums zu allen eingeschalteten Motoren 1,2,3 zu erlauben. Die Flüsssigkeit kehrt über die Niederdruckleitung zur Pumpe 24 zurück. Ein Niederdruckspeicher 25 speichert überschüssige Flüssigkeit von den Motoren 1,2,3 in veränderlichen Mengen, da andererseits das System ein konstantes Volumen aufweisen würde. Ein Überdruckventil 28 begrenzt den Druck im Niederdruckteil des Systems. Das System wird durch eine Aufladepumpe 32 unter Druck gesetzt.

Die Vorratstrommel 15 wird durch einen Motor l6 angetrieben, der direkt vom Druckspeicher 26 über das Ventil 30 versorgt wird, das während der ganzen Betriebszeit der Anlage geöffnet gehalten wird. Dies geschieht, um zu vermeiden, daß der Motor l6 von der Versorgung mit Hochdruckfluid abgeschnitten wird, wenn das Ventil 23 geschlossen würde, wodurch der Teil des hydraulischen Kreises zwischen dem Rückschlagventil 29 und der Pumpe 24 unter Niederdruck stünde mit einer im Vergleich zum Motorbedarf unzureichenden Fluidversorgung. Vorzugsweise wird auch der Motor l6 als eine Maschine mit veränderlicher Verdrängung ausgelegt, sodaß der dem Seil 12 übermittelte Zug stets so verändert werden kann, daß die Spannung im Seil stets etwa gleich bleibt, obwohl der wirksame Durchmesser der Trommel 15 sich mit der aufgewickelten Seilmenge ändert. Die Steuerung der Verdrängung der Pumpe kann automatisch durch Messung der aufgewickelten Seilmenge

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veranlaßt werden, wobei die Meßwerte in geeigneter Weise der Steuereinrichtung für die Verdrängung zugeführt werden.

Die Ventile 23 und 29 sind vorgesehen, um den völlig verschiedenen Anforderungen, die sich aus dem seismischen Verhalten des getauchten zu bergenden Gegenstandes und dem ganz anderen Verhalten des Gegenstandes gerecht zu werden, wenn dieser die Trennschicht zwischen Wasser und Luft passiert und in den Luftraum gehoben wird. Um diesen Wechsel zu bewältigen, wird das Abschlußventil 23 geschlossen, wodurch lediglich der Motor 1 von einer unbegrenzten Versorgung mit Hochdruckfluid abgeschaltet wird, welche von. sich aus nicht ausreichen würde, das ganze Gewicht des Gegenstandes in der Luft zu tragen, jedoch noch ausreicht, um im Seil 12 einen gewissen Zug aufrecht zu erhalten, wodurch Lose im Seil und eventuelles ruckweises Steifkommen vermieden wird. Der Motor 1 kann die beiden anderen Motore 2 und 3 überholen, wenn diese beiden gespeist werden, wobei ihr Fluidbedarf, der die Lieferung der Pumpeneinheit 2k übersteigt, aus einem Rückstrom über eine geschlossene Schleife durch ein Rückschlagventil 31 geliefert wird. Es ist zeckmäßig, Rückschlagventile ähnlich dem V_entil 31 jedem der Motore zuzuordnen, um die benötigten Rohrdurchmesser zu verringern und um die Rohrreibung und Druckverluste herabzusetzen, die zu erhöhten Drehwiderständen in den Motoren 2 und 3 führen, wenn sie als Pumpen durch den Motor 1 angetrieben werden.

Das Absenken des unbelasteten Seiles wird durch Umkehr der Versorgung mit hydraulischem Fluid zum Motor 2 durch Umschaltung des Vgntils 18 erreicht, wobei das V_entil 23 geschlossen ist, um eine Entladung des Druckspeichers 26 zu verhindern. Die anderen Motore können bei offener Beipaßleitung leer mitdrehen, d.h. die Ventile 17 und 19 stehen in der "offen"-Stellung. Zur Absenkung des Seils unter Last werden soviel Motore wie erforderlich, um die Last aufnehmen zu können, mit Treibfluid versorgt, und die Fördereinrichtung der Pumpeneinheit wird hierzu umgekehrt.

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Um die Arbeitsweise des Hochdruckspeichers 26 zu überwachen, wird die Druckmeßexnrxchtung 34 über die Leitung 36 an den Hochdruckspeicher 26 angeschlossen und zwar an der Verbindungsstelle 35 oder igendeinem anderen geeigneten Punkt, der bei in Betrieb befindlicher Anlage in Dauerverbindung mit dem Speicher steht.

Um die erreichte Hubhöhe zu jedem Zeitpunkt in etwa messen zu können, wird ein Anzeigegerät 48 durch eine Welle 5O von der Trommel 49 angetrieben, die an dem Seil 12 anliegt. In der einfachsten Ausführung enthält dieses Anzeigegerät 48 ein Getriebe mit Übersetzungsverhältnissen von 1 zu 10 zwischen je zwei Getriebespindeln. Die Spindeln tragen Zahlen, die auf mit ihnen verbundenen Skalen zehn, hundert oder tausend Fuß anzeigen. Eine Schneckenspindel würde die einfachste Form eines Übertragungsmechanismus¹ von der Welle 50 zum Zählgetriebe darstellen. Es ist einleuchtend, daß jede Form einer Fernübertragung über eine flexible Welle, hydraulisch oder elektrisch , die Welle 50 ersetzen kann. Auch andere Zählwerke können eingesetzt werden.

Wie in Fig, 5 S^zeigt, weist die Einheit 34 drei Druckmesser auf, von denen ein Druckmesser 37 den Minimaldruck im Hochdruckspeicher 26, der Druckmesser 38 den mittleren Druck und der Druckmesser 39 den Maximaldruck mißt. Mit dem Druckmesser 37 ist ein Rückschlagventil 40, ein Drosselventil 4l und ein kleiner gas-hydraulischer Speicher 42 verbunden. Ein während eines Zyklus über dem Ventil 4l entstehender Überdruck wird über das Rückschlagventil 4o abgeführt, wobei der Druckmesser 37 genau den Minimaldruck in dem Moment feststellt, wenn dieser Minimaldruck erreicht wird und zu anderen Zeiten einen geringfügig höheren Wert mißt, wobei der tatsächliche Fehler sich aus der Größe des Speichers 42 im Verhältnis zur Einstellung des Drosselventils 4l ergibt.

Der Druckmesser 38» der den mittleren Druck mißt, wird über * ein Drosselventil 43 in Zusammenarbeit mit einem weiteren Gas-Flüßsigkeits-Speicher 44, der den geringen Flüssigkeitsstrom durch das Ventil 34 liefert bzw. aufnimmt, mit Flüssigkei

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versorgt, wobei der Druckmesser 38 den ungefähren mittleren Druck im Hochdruckspeicher anzeigt.

Der dritte Druckmesser 39 ist mit einem Rückschlagventil 46, einem Drosselventil 45 und einem dritten kleinen Gas-Hydraulik-Speicher 47 verbunden. Der Speicher 45 empfängt eine volle Lieferung von Hydraulikfluid über das Rückschlagventil 46 immer dann, wenn der Druck im Speicher 26 einen Maximalwert erreicht. Geringe Mengen dieser Fluidlieferung können während des Zyklus' über das Drosselventil 45 ablaufen, und der Druckmesser wird den Höchstdruck oder einen geringfügig darunter liegenden Wert anzeigen. Dieser Unterschied hangt von der Größe des Speichers 47 im Verhältnis zur Einstellung des Drosselventils 45 ab.

Die Kombination von Speicher mit Drosselventil bildet zusammen mit dem Druckmesser 38 eine druclcausgleichende Einrichtung. Die Kombinationen von Speichern, Drosselventilen und Rückschlagventilen zusammen mit den Druckmessern 37 und 39 bilden Minimal- und Höchstdruck-Meßeinrichtungen, wobei die Drosselventile gewisse.. Leckagen erlauben, sodaß die Ergebnisse bei jedem Zyklus bei einem geeigneten Punkt auf den richtigen Stand gebracht werden können.

Im Betrieb wird die durch Seegang verursachte Bewegung eines Schiffes oder einer Plattform, auf dem oder der die vorstehend unter Bezug auf die Fig. 4 bis 6 beschriebene Anlage aufgestellt ist, und deren Seil 12 mit einem nicht schwimmfähigen Gegenstand verbunden ist, von einer gleichmäßigen Hubbewegung der Winde überlagert. Diese Überlagerung wird dadurch erreicht, daß der vorübergehende Fluidbedarf aus dem aufgeladenen Gas-Hydraulik-Sp ei eher 26 gedeckt wird, wenn das Schiff relativ zur Last absinkt. Dieser Speicher 26, der so bemessen ist, daß er eine angemessene Menge der Flüssigkeit bei dem gewählten mittleren Druck im System aufnehmen kann, ist in die Hochdruckversorgungsleitung eingeschaltet, wobei der weitere Niederdruckspeicher 25 in die Rückführleitung eingeschaltet ist, um vorübergehenden Flüssigkeitsüberschuss solange aufzunehmen, bis er durch die Motoren 1,2 und 3 zur Hochdruckseite

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zurückgeführt werden kann, die durch, den Seilzug als Pumpe angetrieben werden, wenn das Schiff sich wieder hebt. Vorübergehende Vertikalbewegungen werden durch ein im wesentlichen konventionelles System aufgenommen» Ein Kraftbedarf besteht nur für das gleichmäßige Heben.

Die Dehnfähigkeit des Seiles x^ird also bei großen Tiefen verstärkr/Ourch die Motor-Speicher Kombination nach und nach ersetzt, wenn sich die Last der Meeresoberfläche nähert. Bei einem Hochdruckspeicher mit festgelegtem Gasvolumen und einem anfänglich bestimmten Gasdruck_fhängt die Federkonstante von den wirksamen Verdrängungen der Windenmotore ab, die zur Aufnahme der Last erforderlich sind. Beim Heben eines nicht schwimmfähigen Gegenstandes wird die wirksame Masse durch eingeschlossenes Wasser vergrößert. ■ Die notwendige Abweichung der Schwingungsperiode der Last von der Periode der Erregung durch den Seegang ist am größten bei getauchter Last. Auf diese Weise kann die Netto-Schwingungsbewegung des Gegenstandes auf ein tragbares Maß reduziert werden, um die Beanspruchung des Hubseiles innerhalb sicherer Grenzwerte zu halten. Das Seil kann niemals lose kommen und durch ruckartige Stoßbeanspruchungen überlastet werden. Diese Tatsache erlaubt die Verwendung eines leichten, leicht zu handhabenden Seiles.

Die vom Seil angetriebene Anzeigevorrichtung 48 zeigt die ungefähre Länge des ausgefierten bzw» eingeholten Seiles an. Sie zeigt auch die ungefähre Große der Schiffsbewegungen an»

Wenn der zu bergende Gegenstand die Wasseroberfläche erreicht, so wird er dort gehalten, als wenn er schwimmfähig wäre, solange die effektive Verdrängung der Windenmotoren nicht ausreichend vergrößert wird, um den Gegenstand aus dem Wasser zu heben. Hier stehen zwei Möglichkeiten zur Wahls entweder weiter heben - vorausgesetzt daß ein ausreichend starkes Seil mit dem dünnen Tiefseeseil verbunden ist, das den Gegenstand auch ohne seinen Auftrieb tragen kann - oder die Hubaufgabe einem anderen, speziellen Gerät zu übertragen, das für Hebeaufgaben, bei denen Gegenstände|aus dem Wasser herausgehoben werden sollen, vorgesehen ist. Dabei wird der Gegenstand durch

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die Tiefseebergungseinrichtung solange an der Wasseroberfläche gehalten, bis das stärkere Seil der zweiten Einrichtung angebracht ist.

Soll die beschriebene Einrichtung dazu benutzt werden, den zu bergenden Gegenstand durch die Wasseroberfläche in die Luft zu heben, müssen die Motoren solange verstärkt mit Energie versorgt werden, bis die Winde die vergrößerte Lastjbei dem festgelegten mittleren Fluiddruck des Systems aufnehmen kann. Dabei muß auch von dem seismischen Verhalten der Last zu einem den Seegang berücksichtigenden Verfahren übergegangen werden (um zu verhindern, daß der Gegenstand gehoben werden soll während er dazu neigt, im Raum stationär zu bleiben und um zu verhüten, daß der schiffeigene Hebebaum oder ein "A"-förmiger Hebekran, über den das Seil geführt wird, mit dem Gegenstand infolge der Schiffsbewegungen kollidiert).

Um diesen Wechsel durchzuführen, wird das Steuerventil 23 geschlossen, sodaß der Fluidstrom von der Pumpe 24 durch das Rückschlagventil 29 umgeleitet und nur noch dem Motor 1 zugeführt wird. Die anderen Motore werden dadurch vom Hochdruckspeicher 26 getrennt. Die Verdrängung des Motors 1 kann dann so reduziert werden, daß falls die Last an sich innerhalb der Kapazität eines einzelnen Motors liegt, dieser Motor nicht in der Lage ist, den Gegenstand mit seiner reduzierten Leistung aus dem Wasser zu heben. Dadurch wird sichergestellt, daß der Gegenstand, falls er durch eine Welle angehoben xfird bevor er aus dem Wasser herausgehoben ist, nicht bei Zurückweichen der Welle wieder herunterfällt. Er kann auch nicht auf - und abschwingen.

Als weitere Verbesserung kann die Verdrängung eines oder mehrerer der Motore mit veränderlicher Verdrängung wahlweise automatisch durch den mittleren Druck in der Versorgungsleitung gesteuert werden, indem das entsprechende Signal aus der Verbindung zum Druckmesser 38 abgeleitet wird. Dadurch kann eine günstigere Spannung im Seil für das Herausheben aus dem Wasser erreicht werden, die automatisch auf die erforderliche Seilspannung zurückgeführt wird, sobald der Gegenstand aus dem Wasser ist.

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ifährend die Windeneinrichtung, die im Zusammenhang mit den Fig. k bis 6 beschrieben wurde, drei Motore 1,2 und 3 aufweist, von denen zwei eine veränderliche Verdrängung, der dritte eine konstante Verdrängung haben, wird nur ein Motor mit veränderlicher Verdrängung für die Einrichtung nach Fig. 3 benutzt. Alternativ können mehr als zwei Motore veränderlicher Ver-* drängung und/oder ein oder mehr weitere Motore mit fester Verdrängung vorgesehen werden, wenn größere Kapazitäten notwendig sind.

Vorzugsweise werden solche Vergrößerungen der Anlage durch die Hinzufügung von Motorpaaren, und zwar jeweils einem Motor mit konstanter und einem mit veränderlicher Verdrängung verwirklicht.

In den Zeichnungen ist es zwar nicht gezeigt, jedoch ist es ohne weiteres möglich, mehr als einen der Speicher 25 oder 26 vorzusehen, um den Ausglexchsmechanxsmus an die jeweiligen Anforderungen durch Änderung der Zahl der Speicher anzupassen. Zum Beispiel könnten bei hartem Seegang sechs Hochdruck- und drei Niederdruckspeicher vorgesehen werden, während bei ruhiger See diesee Zahlen auf vier und zwei, unter Umständen auf zx^ei und eins verringert werden könnten.

Die Lagerung von Seilen ist für bestimmte Sorten in Behältern zweckmässiger als auf Trommeln. Bei Behälterlagerung entfällt der Motor l6, weil der freie Fall des Seils von den Einholtrommeln zum Behälter eine ausreichende Zugkraft auf das Seil ausübt, um das Rutschen des Seiles zu verhindern.

Die beschriebene Windeneinrichtung kann auch zum Schleppen bzw. als Ankerwinde eingesetzt werden.

Der Patentanwalt

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Claims (9)

Patentansprüche.

1. JVJindeneinrichtung mit einer/em hydraulischen Pumpe/Motor, ^-/die/der mit einer Seileinholeinrichtung zu ihrem Antrieb gekuppelt ist und einer Pumpe, die an die/den hydraulische Pumpe/Motor angeschlossen ist, um darauf eine Antriebskraft zu übertragen und einem Fluidhochdruckspeicher in der Hochdruckleitung zwischen Pumpe und der hydraulischen Pumpe/Motor und einem Behälter in der Niederdrücktluidleitung von der hydraulischen Pumpe/Motor zurück zur Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die/der hydraulische Pumpe/Motor (M,1) eine Maschine mit veränderlicher Verdrängung ist, und die Einrichtung mit im wesentlichen konstanten hydraulischen Druck arbeitet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zumindest ein weiteres Paar von hydraulischen Pumpen/Motoren (2,3) aufweist, das oder die eine/-en Pumpe/Motor (3) konstanter Verdrängung und eine/ -en Pumpe/Motor (2) veränderlicher Verdrängung aufweisen, und die Pumpen/Motoren antriebsmäßig durch Getriebe (7,8,9) mit einander verbunden sind.

3« Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Pumpen/Motoren (2,3) wahlweise dsauch Ventile (18,19) entsprechend der zu bewältigenden Last mit Druckflüssigkeit versorgt werden.

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4. Einrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter unter Druck gehalten wird, um einen Niederdruckspeicher (LP,25) zu bilden.

5. Einrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl von Hochdruckspeichern (LP,25) aufweist, wobei die Speicher wahlweise anschließbar sind, um die Einrichtung den jeweiligen Bedingungen anzupassen,

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seileinholeinrichtung eine oder mehrere Trommeln (13,14), die antriebsnäßig mit der/dem oder zumindest zwei der hydraulischen Pumpen/Motoren (1,2,3) verbunden sind, ein Seil (12), das zu der oder jeder Trommel führt und einen weiteren hydraulischen Motor (16), der eine Vorratstrommel (15) antreibt, aufweist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Seileinholeinrichtung eine Windentrommel (51) aufweist, die mit dem oder einem der hydraulischen Motoren (1,2,3) antriebsmäßig verbunden ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Seileinholeinrichtung eine oder mehrere Windentrommeln aufweist, die antriebsmäßig mit dem oder zumindest mit zwei der hydraulischen Pumpen/Motoren verbunden sind und ein Seil, das zu der oder jeder Trommel und zu einem Seilkasten unter der oder den Trommeln führt.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein wahlweise einschaltbares Rückschlagventil (29) zwischen der /dem oder mindestens einer/einem hydraulischen Pumpe/Motor (1,2,3) und dem Hochdruckspeicher (26) angeordnet ist, um die /den Pumpe/Motor daran zu hindern, als Pumpe zu arbeiten.

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