DE3540162C2

DE3540162C2 -

Info

Publication number: DE3540162C2
Application number: DE19853540162
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 2200 Elmshorn De Hein
Original assignee: Blohm and Voss GmbH
Current assignee: Blohm and Voss GmbH
Priority date: 1985-11-13
Filing date: 1985-11-13
Publication date: 1993-03-18
Also published as: DE3540162A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Umlaufbewegungen einer von einem Motor angetriebenen Mehrtrommelwinde mit Hilfe eines Differentialgetriebes, das der Aufteilung des Antriebsdrehmomentes in mehrere Teildrehmomente unterschiedlicher Größe dient, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Mehrtrommelwinden sind zu verschiedenen Zwecken bekannt, z. B. bei Hebezeugen, bei Verankerungen von Schiffen, im Seegangfolgebetrieb und bei Einrichtungen, bei denen in Richtung und Größe ungleichförmig auftretende Kräfte und Drehmomente eine möglichst automatische Anpassung der betreffenden Geräte und Einrichtungen an die sich verändernden Kräfte und Momente erforderlich machen.

Aus der DE-OS 34 00 406 ist eine elektrische Seilwinde mit Handnotbetrieb bekannt, die ein Planeten-Differentialgetriebe mit zwei Sonnenrädern und dazwischen angeordneten Planetenrädern aufweist. Das eine Sonnenrad ist elektromotorisch, das andere über eine Sicherheitshandkurbel antreibbar. Als Abtriebsglied des Planetengetriebes ist mit der Seiltrommel der Planetenradträger verbunden.

Aus der DE-PS 10 05 707 ist eine Hebe- und Schwenkvorrichtung für zwei Seiltrommeln mit über ein Kegelrad angetriebenen zwei Differentialgetrieben bekannt, die je zwei Paare von Planetenrädern aufweisen, die in Tellerzahnkränze sowie weitere Zahnkränze von Trommeln zweier Bremsvorrichtungen eingreifen, durch deren Bremsbänder die Drehbewegung des einen oder des anderen Planetenradträgers und einer Seiltrommel auf einen Drehtisch wahlweise in die eine oder andere Richtung variabel übertragen und durch eine weitere Bremse abgestoppt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art aufzuzeigen, um die erforderliche Anpassung der sich verändernden Eingangsdrehmomente an vorgegebene Abtriebsdrehmomente zu realisieren, ohne den Betrieb von mit Mehrtrommelwinden ausgerüsteten Einrichtungen zu behindern oder zu verzögern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2-5 beschrieben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von einzelnen zeichnerisch dargestellten Beispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Getriebe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 das Schema einer Zweitrommelgreiferwinde gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Friktionswinde mit geregelter Speichertrommel gemäß der Erfindung,

Fig. 4 den Energiefluß bei einer Seegangsfolgeeinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 5 das Prinzip einer Seegangsfolgeeinrichtung nach Fig. 4,

Fig. 6 eine Winde für eine Seegangsfolgeeinrichtung nach Fig. 4,

Fig. 7 eine Tauchglocken-Tragseilwinde und

Fig. 8 das entsprechende Getriebe.

Gemäß Fig. 1 erzeugt das Eingangsdrehmoment des Antriebmotors 1 über den Kegelradträger 2 und die Kegelräder 3 ₁, 3 ₂ sowie die Tellerräder 4 ₁, 4 ₂ eine Aufteilung des Eingangsdrehmomentes. Durch die nachfolgenden Räderpaare 5 ₁, 5 ₂ und 6 ₁, 6 ₂, die unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, stehen dann an den Abtriebswellen 7 und 8 Drehmomente unterschiedlicher Größe zur Verfügung.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Zweitrommelgreiferwinde. Von der Last G (Gesamtlast des Greifers und Nutzlast) sollen die Seile folgende Zugkraftanteile übernehmen:

Schließseil 70% von G und
Halteseil 30% von G.

Entsprechend diesem Verhältnis aus Schließ- und Halteseilkraft werden die Übersetzungsverhältnisse der dem Differentialgetriebe nachgeschalteten Getriebestufen 5 ₁, 5 ₂, 6 ₁, 6 ₂ gewählt.

Zum Öffnen und Schließen des Greifers wird die Haltetrommel 12 mit Hilfe der Bremse 9 festgesetzt. Die gesamte Leistung wird jetzt nur auf die Schließtrommel 11 übertragen. Zum Heben und Senken des geöffneten, leeren Greifers werden beide Trommeln mit Hilfe der Kupplung 10 kraftschlüssig miteinander verbunden. Das erbringt folgenden Vorteil: Während bei den bekannten Einmotoren- Zweiseilgreifern die Hubleistung allein von dem Schließseil übernommen wird, ist erfindungsgemäß eine Lastverteilung auf Halte- und Schließseil möglich. Außerdem muß bei den herkömmlichen Greiferwinden dafür gesorgt werden, daß die Halteseilgeschwindigkeit nicht größer als die Schließgeschwindigkeit, da sich sonst der Greifer während des Hubvorganges öffnen würde. Diese Überwachung und die damit verbundene Regelung entfällt bei der Konstruktion gemäß der Erfindung.

Gemäß der Fig. 3 kann das Drehmomentenverteilungsgetriebe auch Anwendung bei dem Antrieb einer Friktionswinde 12 mit Speicherwinde 11 finden. Für den Antrieb der Friktionswinde 12 ist es erforderlich, das Seil mit einer bestimmten Zugkraft von den Friktionstrommeln abzuziehen. Die Größe der ablaufenden Seilzugkraft errechnet sich näherungsweise mit Hilfe der Eytelwein- Grashofschen Gleichung und beträgt nur einen Bruchteil der Zugkraft des auflaufenden Seiles. Dadurch bietet es sich an, das Eingangsdrehmoment derart aufzuteilen, daß der größere Teil zum Antrieb der Friktionstrommel 12 genutzt wird, und der Rest zum Antrieb der Speichertrommel 11 dient.

Mit zunehmender Lagenzahl und konstanter Zugkraft der Speichertrommel wird es erforderlich, das antreibende Speichertrommeldrehmoment zu erhöhen.

Ersetzt man in diesem Fall bei dem in Fig. 3 dargestellten Trommelantrieb das speichertrommelantreibende Radpaar 6 ₁, 6 ₂ durch ein Verstellgetriebe, so läßt sich das Drehmoment während des Betriebes den geforderten Bedingungen anpassen. Die Übersetzungsverstellung kann dabei nahezu treppenförmig mit Hilfe des bekannten Malteserkreuz-Getriebes erfolgen.

Fig. 4-6 zeigen eine Winde mit Seegangsfolgeeinrichtung. Beim Aufnehmen einer Last von einem, dem Seegang folgenden, schwimmenden Objekt tritt der Effekt ein, daß das Lastseil bei Aufwärtsbewegung der Last durchhängt und bei Abwärtsbewegung schlagartig beansprucht wird. Abhängig von der Höhe der Wellenbewegung kann die Last auch von ihrer Unterlage abheben und schlagartig wieder aufsetzen.

Es sind Konstruktionen bekannt, bei denen der Hubbewegung des Antriebsmotors eine weitere Bewegung überlagert wird, die dafür sorgt, daß das Hubwerkseil immer unter einer bestimmten Mindestseilspannung steht. Dadurch wird die Bildung von Schlappseil vermieden und die Last hebt während der Hubvorbereitungsphase nicht von ihrer Unterlage ab. Die bekannten Konstruktionen erzeugen die überlagerten Seegangsfolgebewegungen durch einen zusätzlichen Hydraulikmotor derart, daß bei Unterschreitung eines Mindestantriebsmomentes der Motor anläuft und die Trommel im Sinne des Hievens antreibt, bzw. daß bei Überschreitung des Antriebsmomentes der Motor als Pumpe arbeitet und das Öl gegen ein Überdruckventil abströmen läßt. Die freiwerdende Energie wird damit in Wärme umgesetzt. Die Erfindung vermeidet diese Wärmeentwicklung und nutzt die bei der Abwärtsbewegung der Last freiwerdenden Energien zur Erzeugung der Seegangsfolgebewegung.

Der Arbeitsablauf läßt sich in drei Schritte gliedern (Fig. 4):

1. Zum Seilspannen wird dem System vom Antriebsmotor Energie zugeführt. Der Energiestrom wird geteilt, und zwar wird ein Teil gespeichert und der Rest zur Erzeugung einer Mindestseilspannung genutzt. Ist diese Mindestseilspannung erreicht, kann der Antrieb abgeschaltet oder der Hubvorgang eingeleitet werden.

2. Bei abgeschaltetem Antriebsmotor findet ein Energieaustausch statt zwischen der Last L und den Speichern Sp. Abwärtsbewegung bedeutet freiwerdende Energie, die über das Getriebe gelangt und im Speicher Sp gesammelt wird. Aufwärtsbewegung bedeutet Energiebedarf. Die im Speicher gesammelte Energie gelangt über das Getriebe zurück zur Last L.

3. Bei Einleitung des Hubvorganges wird der Energiefluß in Richtung vom Antriebsmotor zum Speicher blockiert. In umgekehrter Richtung kann vom Speicher zur Last Energie abgegeben werden. Damit wird die gesamte Motorleistung für den Hubvorgang genutzt. Wird die Last durch Wellenbewegung angehoben, wird Speicherenergie frei und trägt damit zur Erhöhung der Hubbewegung bei. Gegenüber den bekannten Systemen kommt diese Konstruktion während des Seegangsfolgebetriebes ohne Zuführung zusätzlicher Energie durch den Antriebsmotor aus, abgesehen von dem Anteil, der durch den Wirkungsgrad der Anlage "verloren" geht.

Fig. 5 stellt das Prinzip dar. An der Trommel T ist mit einem Seil S die Last L befestigt, die den Bewegungen der See folgt. Fig. 6 stellt die Winde dar. Sie besteht aus dem Antriebsmotor M, der über ein Differentialgetriebe die Trommel T und die Hydraulikpumpe P, geeignet für den Reversierbetrieb antreibt.

Während der Seilspannungsphase füllen sich die Speicher Sp mit dem von der Pumpe P geförderten Drucköl. Der Seegangsfolgebetrieb läuft nun wie folgt ab:

Bei stillstehendem und gebremsten Antriebsmotor M wird die Abwärtsbewegung der Last L über die Trommel T und das Differentialgetriebe auf die Pumpe P übertragen. Diese fördert Öl mit einem bestimmten Druck in die Speicher Sp. Beim Anheben der Last L wird durch das gespeicherte Drucköl von der Pumpe P, welche dann als Motor arbeitet, ein Drehmoment erzeugt, welches die Tommel T im Sinne des Hievens antreibt. Beim Einschalten des Antriebsmotors M wird die Bremse Br mit dem Freilauf F aktiviert. Der Antrieb B des Differentialgetriebes wird somit für eine Drehrichtung blockiert, so daß die Hubbewegung der Trommel T durch den Motor M ungehindert möglich ist. Kommt es infolge einer Wellenbewegung zu einer größeren Geschwindigkeit der Last L, als durch den Antriebsmotor M möglich ist, so erzeugt die in den Speichern Sp gesammelte Energie über das Differentialgetriebe eine zusätzliche Hubbewegung auf die Trommel T.

Fig. 7 zeigt eine Tragseilwinde (15) mit einer zusätzlichen Trommel (11) zur Speicherung des Versorgungskabels (16). Es sind Anordnungen bekannt, bei denen das Versorgungskabel mit getrennten Winden gehandhabt wird. Diese Winden sind mit einer Konstantzugautomatik ausgerüstet, deren Zugkraft der Absenktiefe der Tauchglocke stetig angepaßt wird.

Bei der dargestellten Ausführung ist dies nicht notwendig. Fig. 8 stellt das Prinzip des Getriebes dar. Der Antriebsmotor (1) treibt über ein Differentialgetriebe (13) die Tragseiltrommel (12) und die Versorgungskabeltrommel (11) an. Die Übersetzung zur Kabeltrommel (11) wird durch das stufenlose verstellbare Getriebe (14) durch die Anzahl der Umdrehungen der Tragseiltrommel (12) derart verändert, daß mit zunehmender bzw. abnehmender Absenktiefe der Tauchglocke das der Kabeltrommel (11) zugeführte Drehmoment und damit die Zugkraft im Kabel ansteigt bzw. abnimmt.

Aus Sicherheitsgründen sind beide Differentialausgänge mit den Bremsen 9 ₁ und 9 ₂ versehen. Kommt es zum Bruch des Tragseiles oder des Versorgungskabels, so wird mit einer Bremse der entsprechende Differentialausgang blockiert. Ein Nothieven (Notheben der Tauchglocke) ist damit möglich.

Bezugszeichenliste

1 Antriebsmotor
2 Kegelradträger
3 Achse der Kegelräder
3 ₁, 3 ₂ Kegelräder
4, 4 ₁, 4 ₂ Tellerräder
5, 5 ₁, 5 ₂, 6 ₁, 6 ₂ nachfolgende Räderpaare - Vorgelege
7 Abtriebswellen mit unterschiedlichen Drehmomenten
8 wie vorher
9 Bremse
10 Kupplung
11 Windentrommel
12 Windentrommel
L Last
Sp Speicher
S Seil
T Trommel
P hydraulische Pumpe
M Antriebsmotor
Br Bremse
F Freilauf

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung der Umlaufbewegungen einer von einem Motor angetriebenen Mehrtrommelwinde mit Hilfe eines Differentialgetriebes, das der Aufteilung des Antriebsdrehmomentes in mehrere Teildrehmomente unterschiedlicher Größe dient und aus Doppelkegelradpaaren ungleicher Übersetzung bzw. aus Doppelkegelradpaaren gleicher Übersetzung mit nachfolgenden Zahnradstufen ungleicher Übersetzung, oder aus Doppelkegelradpaaren besteht, denen Getriebe mit stufenlos während des Betriebes veränderbaren Übersetzungsverhältnissen folgen, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1) den Kegelradträger (2) und über die auf den Kegelradträger (2) frei drehbaren Kegelräder (3₁, 3₂) die Tellerräder (4₁, 4₂) und die nachfolgenden Zahnräderpaare (5₁, 5₂, 6₁, 6₂) mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen sowie die Abtriebswellen (7, 8) der Windentrommeln (11, 12) antreibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zweitrommelgreiferwinde eine Bremse (9) auf der Welle (1₂) der Tellerräder (4₁, 4₂) und zwischen den Wellen (7, 8) der Trommeln (11, 12) eine Kupplung (10) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Friktionswinde (12) mit Speichertrommel (11) der Motor (1) über den Kegelradträger (2) und über die an dem Kegelradträger (2) frei drehbaren Kegelräder (3₁, 3₂) eines der Tellerräder (4₂) und mittels von zwei Zahnräderpaaren (5₁, 5₂, 5₃, 5₄) die Friktionstrommeln (12) sowie über das andere Tellerrad (4₁) und ein weiteres Zahnräderpaar (6₁, 6₂) die Speichertrommel (11) antreibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnräderpaar (6₁, 6₂) eine stufenlose Übersetzungsänderbarkeit aufweist, derart, daß mit größer werdendem Spulendruckmesser der Speichertrommel (11) die Übersetzung des Zahnräderpaares (6₁, 6₂) vergrößert wird, so daß das Seil mit nahezu konstanter Zugkraft auf die Speichertrommel (11) aufgewickelt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Tragseilwinde (15) mit Speicherung des Versorgungskabels (16) einer Tauchglockenanordnung der motorische Antrieb der Versorgungskabelwinde (15) über ein Differentialgetriebe (13) mit einem nachgeschalteten, stufenlos regelbaren Getriebe (14) erfolgt.