DE3005435A1

DE3005435A1 - Taut wire ship positioning control - has small counterweight inside hoist to maintain cable tension

Info

Publication number: DE3005435A1
Application number: DE19803005435
Authority: DE
Inventors: Peter Ing.(grad.) 2990 Papenburg Hein; Egbert 2861 Worphausen Wöllert
Original assignee: Suerken Hermann Co KG GmbH
Current assignee: Suerken Hermann Co KG GmbH
Priority date: 1980-02-14
Filing date: 1980-02-14
Publication date: 1981-10-15

Abstract

The wire positioning control for a ship has an anchor weight (2) at the bottom of a control cable (3) slung over the edge of the ship by a control boom (5). The other end of the cable is linked to a counterweight (7)which maintains a cable tension without lifting the anchor weight off the seabed. The counterweight moves vertically inside a vertical frame guide (6), with the control boom hinged at the bottom of the frame. The cable is linked to the counterweight by a block and tackle (12) to allow large amounts of ship pitching to be accommodated by small movements of the counterweight. Sensors monitor the deflection of the control cable and operate the regulating drives to maintain the ship in position.

Description

Vorrichtung zur Dünungskompensation bei einem Bodenreferenz-Device for swell compensation in the case of a ground reference

system zur Positionierung schwimmender Geräte Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Dünungskompensation bei einem Bodenreferenzsystem zur Positionierung eines im freien Gewässer befindlichen schwimmenden Gerätes mit einer rechnergesteuerten Antriebs anlage mit Hilfe eines am Gewässerboden durch ein Grundgewicht verankerten Meßseiles, welches durch das Führungsrollensystem eines die Winkelabweichunge des Neßseiles von der Lotrechten registrierenden Meßkopfes läuf Für das In-Position-Halten in freien Gewässern schwimmender Geräte ist die statische Positionierung mit Ketten und Ankern bekannt. Damit kann jedoch nur bis zur einer verhältnismäßig geringen Wassertiefe gearbeitet werden. Bei größeren Wassertiefen wird die sogenannte dynamische Positionierung angewendet, bei der sich das Gerät mit seinen Propelleranlagen selbständig in Position hält. Um die festgelegte Position auch tatsächlich halten zu können, ist ein Meßsystem erforderlich, das sofort jede Abweichung von der Soll-Position meldet. Um diese Genauigkeit zu erreichen, wird entweder ein akustisches Verfahren verwendet, bei dem Schallgeber auf dem Gewässergrund abgesenkt werden und dann ständig Richtung und Entfernung von den Schallsendern ausgewertet wird, oder es kommen mechanische Verfahren zum Einsatz. Zu diesen mechanischen Verfahren gehört das eingangs genannte Bodenreferenzsystem, das auch unter dem Begriff "taut wire" bekannt ist. Da ein Schiffsstandort eindeutig durch eine auf dem Meeresgrund errichtete Senkrechte festgelegt werden kann, die einen bestimmten punkt des Schiffes schneidet, wird diese Senkrec;.te durch das Plet4-seil gebildet. Abweichungen des Punktes, an dem die Senkrechte das Schiff schneidet, von der Senkrechten des heEseiles, werden durch den als Neigungsmeßgerät ausgebildeten Meßkopf als elektrisches Signal proportional nach Betrag und Richtung der rechnergesteuerten Antriebsanlage zur Auswertung zugeführt, so daß Positionskorrekturen selbsttätig ablaufen.system for positioning floating devices The invention proceeds from a device for swell compensation in a ground reference system to Positioning a floating device in open water with a Computer-controlled drive system with the help of a base weight on the bottom of the water anchored measuring rope, which by the guide roller system of the angular deviation The measuring head, which registers the measuring line, runs for holding it in position Static positioning with chains is used for floating devices in open water and anchors. However, this can only be used up to a relatively low level Water depth to be worked. At greater water depths, the so-called dynamic Positioning used in which the device with its propeller systems is independent holds in position. In order to actually be able to hold the specified position, a measuring system is required that immediately detects any deviation from the target position reports. To achieve this accuracy, either an acoustic procedure used, in which sounders are lowered to the bottom of the water and then constantly Direction and distance from the sound transmitters is evaluated, or mechanical Procedure for use. The aforementioned is one of these mechanical processes Ground reference system, which is also known under the term "taut wire". There a The location of the ship is clearly defined by a vertical line erected on the seabed which intersects a certain point of the ship, this will be Senkrec; .te formed by the Plet4 rope. Deviations from the point at which the perpendicular the Ship cuts, from the vertical of the rope, are used as an inclinometer trained measuring head as an electrical signal proportional to amount and direction fed to the computer-controlled drive system for evaluation, so that position corrections run automatically.

Roll- und Stampfbewegungen des schwimmenden Gerätes in der Dünung des Gewässers, die auch abwechselnd zu einem Straffen oder Erschlaffen des Meßseiles führen, müssen unbedingt kompensiert werden. Rolling and pitching movements of the floating device in the swell of the water, which also alternately result in a tightening or slackening of the measuring rope lead must be compensated.

Der Erfindung liegt die rufgabe zugrunde, eine konstruktiv möglichst einfache mechanische Dünungskompensation für ein mit einem Meßseil arbeitendes mechanisches Bodenreferenzsystem zu schaffen. The invention is based on the task of constructing as much as possible simple mechanical swell compensation for a mechanical one working with a measuring rope To create a ground reference system.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß das eßseil über wenigstens eine Umlenkrolle geführt ist und daß an dem Meßseil ein Gegengewicht zum Grundgewicht hängt, welches derart bemessen ist, daß die von ihm im Meßseil erzeugte Zugkraft stets kleiner als das Grundgewicht ist. This object has been achieved according to the invention in that the Eßseil is guided over at least one pulley and that on that Measuring rope hangs a counterweight to the basic weight, which is dimensioned such that the tensile force it generates in the measuring cable is always less than the basic weight.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht, daß das Meßseil auch bei starker Schiffsbewegung durch Wellengang mit nahezu konstanter Seilspannung und demzufolge fast schwingungsfrei durch das Führungsrollensystem des Meßkopfes geführt wird. The measure according to the invention ensures that the measuring rope even with strong ship movement due to swell with almost constant rope tension and consequently almost vibration-free thanks to the guide roller system of the measuring head to be led.

Da das Gegengewicht so bemessen ist, daß die von ihm erzeugte Zugkraft kleiner als das Grundgewicht ist, wird auf jeden Fall verhindert, daß bei starker Dünung das Grundgewicht durch erhöhte Seilspannung vom Gewässerboden abhebt. Da bei vertikalen Bewegungen des schwimmenden Geräts in der Dünung demzufolge das Meßseil ständig seine Länge ändert, um unter nahezu konstanter Spannung-gehalten zu werden, muß das Gegengewicht jedoch dabei mehr oder weniger starke Hubbewegungen durchführen, so daß die auftretenden Beschleunigungskräfte des Gegengewichts die angestrebte konstante Seilspannung nachteilig beeinflussen.Since the counterweight is dimensioned so that the tensile force generated by it is smaller than the basic weight, it is definitely prevented from being heavier Swell lifts the basic weight off the bottom of the water through increased rope tension. There consequently the measuring rope when the floating device moves vertically in the swell constantly changes its length in order to be kept under almost constant tension, However, the counterweight must perform more or less strong lifting movements, so that the acceleration forces of the counterweight that occur are the desired adversely affect constant rope tension.

Um dies zu vermeiden, ist nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Maßnahme vorgesehen, daß das Meßseil zusammen mit festen und losen Rollen einen das Gegengewicht tragenden Flaschenzug bildet. Die Bewegung des Gegengewichts beträgt dadurch nur noch einen vorbestimmten Bruchteil der zum Ausgleich der Dünung notwendigen Veränderung der Meßseillänge.In order to avoid this, according to a further development of the invention Measure provided that the measuring rope together with fixed and loose rollers a forms the counterweight-bearing pulley. The movement of the counterweight is as a result, only a predetermined fraction of the amount necessary to compensate for the swell Change of the measuring wire length.

Bei einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Gegengewicht in einem als Führung ausgebildetenMast frei vertikal beweglich aufgehängt. Zweckmäßigerweise ist dieser Mast in der Nähe der Mitte des schwimmenden Geräts aufgestellt,weil dort der Drehpunkt für alle Bewegungen des Geräts in der Dünung liegt. Der Mast ist hohl, so daß sich darin das Gegengewicht frei heben und senken kann. Vorzugsveise ist der Mastein die Laufbahn des Gegengewichts umschließender Gittermast. In a preferred embodiment of the device according to the invention the counterweight is freely vertically movable in a mast designed as a guide hung up. Conveniently, this mast is near the center of the floating one Device because there is the fulcrum for all movements of the Device lies in the swell. The mast is hollow so that the counterweight is inside it can raise and lower freely. The mast is preferably the track of the counterweight surrounding lattice mast.

Am Fuß des Mastes ist ein Ausleger angelenkt, dessen freier Ende die erste Umlenkrolle für das Meßseil sowie den Meßkopf trägt. Dieser Ausleger kann mit Hilfe einer kleinen Winde aunenbords geschwenkt werden. Statt der Wind-e kanr jedoch auch jedes andere Schwenksystem für einen Ausleger benutzt werden, um ihn in seine Arbeitsposition zu einen. Die Lage des Auslegers in der Arbeitsposition kann durch ein festes Hangerseil fixiert werden. Das rießseil mit dem Grund gewicht wird über die e-rste Umlenkrolle am freien Ende des Auslegers zum Auslegerfuß fz;efahrt und zwar zu einer im das Gegengewicht führenden Mast gelagerten zweiten Umlenkrolle. Diese besondere Führung des Meßseils vom Auslegerkopf zum Mastfuß hat den Vorteil, daß ein Hochschlagen des Auslegers durch die im Meßseil wirkenden Kräfte auchEi ungünstiger Krängung des schwimmenden Geräts in der Dünung verhindert wird. At the base of the mast a boom is hinged, the free end of which carries the first pulley for the measuring cable and the measuring head. This boom can be swiveled outboard with the help of a small winch. Instead of the wind-e kanr however, any other slewing system for a boom can be used to make it in his working position to one. The position of the boom in the working position can be fixed with a fixed hanger rope. The pulling rope with the basic weight is driven via the first pulley at the free end of the boom to the boom foot fz; e namely to a second pulley mounted in the mast leading to the counterweight. This special guidance of the measuring cable from the boom head to the mast base has the advantage that a knocking up of the boom due to the forces acting in the measuring rope alsoEi unfavorable heeling of the swimming device in the swell is prevented.

Zur Ausbildung des Flaschenzugs, der die hubbewegungen des Gegengewichts während der Dünungskompensation verkleinert, sind am Masttopp.die feRen Rollen und am Gegengewicht selbst die losen Rollen des Flaschenzugs angeordnet. Das Gegengewicht selbst weist zusätzliche seitlich stützende Rollelemente auf, die an schienenähnlichen lotrechten Profilen des Mastes geführt sind. Dadurch werden Pendelbewegungen des Gegengewichts verhindert und allein die lotrechte Bewegung innerhalb des Mastes sichergestellt. To form the pulley system that controls the lifting movements of the counterweight reduced during the swell compensation, the feRen rollers and are on the mast top the loose pulley rollers are arranged on the counterweight itself. The counterweight self has additional laterally supporting rolling elements that are attached to rail-like vertical profiles of the mast are performed. This causes pendulum movements of the Counterweight prevents and only the vertical movement within the mast ensured.

Das nach Durchlaufen der Rollen am Gegengewicht und am Masttopp noch vorhandene freie Ende des Meßseils ist an einer Winde angeschlagen, die vorzugsweise ebenfalls am Mastfuß angeordnet ist. Diese Winde ermöglicht eine einfache Handhabung des Grundgewichts. That still happens after running through the rollers on the counterweight and on the mast top existing free end of the measuring rope is attached to a winch, which is preferably is also arranged at the mast base. This winch enables easy handling of the basic weight.

Zusätzlich können im vertikalen Hubweg des Gegengewichts innerhalb des Mastes noch Endschalter für die Betriebssteuerung der Winde angeordnet werden. Bei erheblichen Wasserstandsänderungen oder starker Dünung, kann dadurch die Mittelstellung des Gegengewichts im Mast automatisch korrigiert werden, indem die von den Endschaltern beeinflußte Winde das Seil einholt oder fiert, wenn der Hubweg des Gegengewichtes für die Dünungskompensation nicht mehr ausreicht. In addition, in the vertical stroke of the counterweight within of the mast still limit switches for the operation control of the winch can be arranged. In the event of significant changes in the water level or strong swell, the center position can be used as a result of the counterweight in the mast can be corrected automatically by activating the limit switches influenced winch pulls in or slackens the rope when the stroke of the counterweight is no longer sufficient for swell compensation.

Da bei der Ubertragung der Abweichungen des Meßseils von der Lotrechten auf das Führungsrollensystem des Meßkopfes ebenfalls Einflüsse von bei der Bewegung der Führungsrollen auftretenden Beschleunigungskräften zu vermeiden sind, ist das Führungsrollensystem bei einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beweglich an dem Auslegerende angelenkt und weist in bezug auf seine Drehpunkte Massenausgleichselemente auf. As in the transmission of the deviations of the measuring cable from the plumb line on the guide roller system of the measuring head also influences during the movement The acceleration forces occurring in the guide rollers are to be avoided Guide roller system in a preferred embodiment of the device according to the invention articulated movably at the end of the boom and has in relation to its pivot points on mass balancing elements.

Das Führungsrollensystem des Meßkopfs kann beispielsweise kardanisch aufgehängt sein,wobei als Nassenausgleichselemente entsprechende Gegengewichte zum Einsatz kommen. The guide roller system of the measuring head can, for example, be cardanic be suspended, with appropriate counterweights for the Use.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 den ins3tz einer Vorrichtung zur mechanischen Positionierung bei einem Schiff, Fig. 2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung mit in Arbeitsposition befindlichem Ausleger, Fig. 3 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2 und Fig. 4 eine schematische Seitenansicht des bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Gegengewichts. An embodiment of the invention from which further inventive Characteristics result is shown in the drawing. They show: FIG. 1 the ins3tz a device for mechanical positioning in a ship, FIG. 2 a Side view of the device designed according to the invention with in the working position located boom, Fig. 3 is a front view of the device according to Fig. 2 and 4 shows a schematic side view of the device according to the invention used counterweight.

In Fig. 1 ist ein Schiff 1 dargestellt, daß eine nochnergesteuerte Antriebsanlage ausweist und entgegen äußeren Einflüssen wie Winde, Strömung und Seegang auf einem vorbestimmten Standort über dem Gewässerboden gehalten wird. Der Schiffsstandort wird eindeutig festgelegt durch eine auf dem Gewässergrund errichtete Senkrechte, die einen bestimmten Punkt des Schiffes schneidet. Abweichungen dieses Punktes von der Senkrechten werden durch ein nicht weiter dargestelltes Neigungsmeßgerät als elektrisches Signal proportional nach Betrag und Richtung der rechnergesteuerten Antriesanlage zur Auswertung zugeführt Die am Meeresgrund zu errichtende Senkrechte wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch das an einem Grundgewicht 2-befestigte Meßseil 3 realisiert. Das heßseil läuft über eine Umlenkrolle 4 am freien Ende des außenbords geschwenkten Auslegers 5 und von dort über ein Rollensystem mit einem Gegengewicht zu einer Winde. Der Ausleger 5 ist am Fuß. In Fig. 1, a ship 1 is shown that a re-steered Propulsion system identifies and counteracts external influences such as winds, currents and Sea state on a predetermined Location above the bottom of the water is held. The ship's location is clearly defined by a on the The bottom of the water set up a vertical line that intersects a certain point on the ship. Deviations of this point from the vertical are indicated by a not further shown Inclinometer as an electrical signal proportional to the amount and direction of the computer-controlled drive system for evaluation fed to the seabed erecting vertical is in the illustrated embodiment by the Measuring rope 3 attached to a base weight 2 is realized. The hot rope is overflowing a pulley 4 at the free end of the outboard pivoted boom 5 and from there via a roller system with a counterweight to a winch. The boom 5 is at the foot.

eines Mastes 6 schwenkbar angelenkt. Der Mast ist an Deck des Schiffes 1 lotrecht aufgestellt und dient als Führungsbahn für das Gegengewicht, mit dem zur Dünungskompensation die Spannung im Meßseil 3 nahezu konstant gehalten wird.a mast 6 pivotably articulated. The mast is on the deck of the ship 1 set up vertically and serves as a guideway for the counterweight with which to compensate for the swell, the tension in the measuring cable 3 is kept almost constant.

Das mit der Umlenkrolle 4 versehene freie Ende des Auslegers trägt ebenfalls, wie nachfolgend beschrieben, den Neßkopf. The free end of the boom provided with the pulley 4 carries also, as described below, the Neßkopf.

In Fig. 2 und Fig. 3 ist der Mast 6 mit Ausleger 5, Umlenkrolle 4 und Meßseil 3 mit dem Grundgewicht 2 dargestellt. In FIGS. 2 and 3, the mast 6 is shown with the boom 5, the deflection roller 4 and measuring rope 3 with the basic weight 2 is shown.

Der Mast 6 ist eine Gitterkonstruktion, die eine darin vex, tikal frei bewegliches Gegengewicht 7 umschließt. Das mit dem Grundgewicht 2 verbundene Meßseil 3 läuft durch Führungsrollen eines als Neigungsmeßgerät ausgebildeten Meßkopfes über die Umlenkrolle 4 zu einer am Fuß des Mastes 6 angeordneten zweiten Umlenkrolle 10, von dort zum Masttopp und über hier angeordnete feste Rollen 11; von dort zu den am Gegengewicht 7 angeordneten losen Rollen 12 und schließlich wieder vom Masttopp zu einer im Bereich des Mastfusses angeordneten Windentrommel 13 einer elektrischen Hilfswinde 14. Mit 15 ist ein den Mast 6 tragender Grundrahmen bezeichnet, der auf das Deck eines Schiffes gccanscht werden kann. The mast 6 is a lattice structure, the one in it vex, tikal freely movable counterweight 7 encloses. The one with the basic weight 2 connected measuring cable 3 runs through guide rollers of one designed as an inclinometer Measuring head via the pulley 4 to a second arranged at the foot of the mast 6 Deflection roller 10, from there to the mast top and via fixed rollers 11 arranged here; from there to the loose rollers 12 arranged on the counterweight 7 and finally again from the mast top to a winch drum 13 arranged in the area of the mast foot electrical auxiliary winch 14. A base frame carrying the mast 6 is denoted by 15, that can be gccanscht on the deck of a ship.

Seitlich am Mast ist eine Handwinde 16 angebracht, mit welcher der Ausleger in die Arbeitaposition gebracht werden kann. A hand winch 16 is attached to the side of the mast, with which the Boom can be brought into the working position.

Durch ein festes Hangerseil 17 wird der Ausleger in der Arbeitapositiot gehalten. The boom is in the working position by means of a fixed hanging rope 17 held.

Das Führungsrollensystem des Meßkopfs 9 ist am freien Ende des Auslegers kardanisch aufgehängt, so daß es sich einmal um den mit der Umlenkrolle 4 gemeinsamen Drehpunkt bewegen kann,- zum anderen um die Schwenkachse 18. Für den MasFenausgleich bei Bewegungen um die Schwenkachse 18 ist ein Gegenp:ewicht 19 vorgesehen. Für den Massenausgleich bei bewegungen es Führungsrollensystems umd die mit der Umlenkrolle 4 gemeinsame Drehachse das Gegengewicht 20. The guide roller system of the measuring head 9 is at the free end of the boom gimbaled, so that it is once the common with the pulley 4 Can move the pivot point, - on the other hand around the pivot axis 18. For the mass compensation in the case of movements about the pivot axis 18, a counterweight 19 is provided. For the Balancing of masses during movements of the guide roller system and those with the deflection roller 4 common axis of rotation the counterweight 20.

In Fig. 4 ist eine schematische Seitenansicht des Gegengewichts 7 dargestellt, welches am Meßseil hängend, vertikal frei beweglich im Mast 6 geführt ist. Für eine sichere Führung und zur Vermeidung von pendelnden Bewegungen sind Rollelemente 21 vorgesehen, die an schienenähnlichen Profilen des Mastes 6 geführt werden. Das Meßseil läuft über die am Gegengewicht befindlichen losen Rollen 12. 4 is a schematic side view of the counterweight 7 shown, which is suspended on the measuring cable, vertically freely movable in the mast 6 is. For safe guidance and to avoid swaying movements Rolling elements 21 are provided which are guided on rail-like profiles of the mast 6 will. The measuring cable runs over the loose rollers 12 on the counterweight.

L e e rs e t eL e rs e t e

Claims

Claims: 1. Device for swell compensation in a ground reference system for positioning a floating device in open water a computer-controlled propulsion system with the help of a on the bottom of the water through a Basic weight anchored measuring rope, which by the guide roller system of a the angular deviations of the measuring cable from the vertical measuring head runs, characterized in that the measuring rope (3) runs over at least one pulley (4) and that a counterweight (7) to the basic weight (2) on the measuring rope depends, which is dimensioned such that the tensile force generated by it in the measuring cable is always smaller than the basic weight.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the measuring rope (3) along with firm and looser. Rollers (11, 12) a counterweight (7) carrying Pulley forms.

). Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the counterweight (7) is vertically movable in a mast (6) designed as a guide is hung.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the foot a boom (5) is hinged to the mast (6), its free end the first pulley (4) and the measuring head (9) carries.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the foot of the mast (6) a second pulley (10) for the eseil (3) is arranged.

6. Apparatus according to claim 2, characterized in that the mast top the fixed rollers (11) and that on the counterweight (7: the loose rollers (12) are arranged are.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the counterweight (7) has laterally supporting rolling elements (21) which are attached to rail-like vertical profiles of the mast (6) are performed.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the free end of the measuring rope (3) is attached to a winch (14).

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that in the vertical stroke of the counterweight (7) within the mast (6) limit switch are arranged for the operational control of the winch (14).

10. Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the guide roller system of the measuring head (9) is movable at the end of the boom (5) is articulated.

11. The device according to claim 10, characterized in that the Guide roller system with respect to its pivot points (18) mass balancing elements (19,20) are assigned.