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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Handhabung von Unterwasserfahrzeugen,
insbesondere eine Vorrichtung, um ein Unterwasserfahrzeug zu Wasser
zu lassen bzw. einzusetzen und wieder zu bergen.
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Bekannt
sind Vorrichtungen, die sich in Form eines Käfigs präsentieren, den man öffnen oder schließen kann,
um das Unterwasserfahrzeug freizugeben oder zu bergen. In dem Dokument
FR 2 823 485 wird eine Vorrichtung
beschrieben, die ein oberes Gestell und ein unteres Gestell umfasst,
die zusammen einen Käfig
bilden, wobei die Gestelle in vertikaler Richtung gegenseitig verschiebbar
sind, um das Unterwasserfahrzeug festzuhalten oder freizugeben.
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Jedoch
eignen sich solche Einsetz- und Bergevorrichtungen nicht für alle Unterwasserfahrzeugtypen,
insbesondere nicht für
Unterwasserfahrzeuge mit empfindlichen Außenausrüstungen, die beschädigt werden
könnten,
zum Beispiel Antriebseinheiten oder Messinstrumente.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einsetz-
und Bergevorrichtung vorzuschlagen, die sich zur Handhabung von
Unterwasserfahrzeugen mit empfindlichen Außenausrüstungen eignet und deren Anwendung
einfach ist.
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Eine
solche Einsetz- und Bergevorrichtung für Unterwasserfahrzeuge umfasst
einen Greifer bzw. eine Zange mit wenigstens zwei gegenseitig beweglichen
Armen, wobei die Arme drehbar sind zwischen einer offenen Position
und einer geschlossenen Position, in der die Einspannbacken der
Arme ein Grifforgan eines Unterwasserfahrzeugs festhalten können, und
die Arme Fixierungseinrichtungen umfassen, die so angeordnet sind,
dass die Arme in geschlossener Position arretiert sind, wenn die
Vorrichtung an den Arretierungseinrichtungen aufgehängt ist,
und wenigstens ein Arm Schwimmeinrichtungen aufweist, die so verteilt
sind, dass der genannte Arm in einer offenen Position arretiert
ist, wenn die Vorrichtung untergetaucht ist.
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Die
zangenförmige
Vorrichtung ermöglicht, problemlos
ein Grifforgan zu ergreifen, das aus einem Unterwasserfahrzeug hervorsteht,
ohne dass die Gefahr besteht, Außenausrüstungen des Unterwasserfahrzeugs
zu beschädigen.
Sobald sich das Grifforgan des Unterwasserfahrzeugs relativ zu den Einspannbacken
in einer bestimmten Position befindet, bewirkt ein einfaches Anheben
der Arme, dass sich die Einspannbacken an dem Grifforgan schließen, was
ermöglicht,
das Unterwasserfahrzeug mit Hilfe der Einsetz- und Bergevorrichtung
zu ergreifen. Außerdem,
wenn das Unterwasserfahrzeug ins Wasser eingesetzt wird, bewirken
die genau verteilten Schwimmeinrichtungen ein spontanes Öffnen der Einspannbacken,
wenn diese Schwimmeinrichtungen teilweise oder ganz ins Wasser eingetaucht
sind.
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Bei
einer Realisierungsart sind die Arme überkreuz angeordnet und um
eine Gelenkachse auf Höhe
der Überkreuzung
der Arme drehbar. Jeder Arm umfasst vorzugsweise an einem ersten
Ende, das sich auf einer Seite der Drehachse befindet, einen Einspannbacken
und eine Schwimmeinrichtung, und an einem auf der anderen Seite
befindlichen zweiten Ende Fixierungseinrichtungen des Arms.
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Bei
einer Realisierungsart ist eine Schwimmeinrichtung in Form eines
hohlen Schwimmkörpers vorgesehen,
ausgestattet mit Füll-
und Entleerungseinrichtungen von Fluid, insbesondere Luft und/oder Wasser.
Dies ermöglicht,
auf einfache Weise die Schwimmfähigkeit
der Schwimmeinrichtungen so einzustellen, dass die Arme der Einsetz-
und Bergevorrichtung in der gewünschten
Eintauchtiefe öffnen.
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Bei
einer Realisierungsart sind die Arme mit Führungseinrichtungen ausgestattet,
die mit einem an dem Unterwasserfahrzeug vorgesehenen Grifforgan
kooperieren können.
Die Führungseinrichtungen dienen
dazu, das Unterwasserfahrzeug geführt zu verschieben, um das
Grifforgan zwischen den Einspannbacken der beweglichen Arme zu platzieren, so
dass sich das Unterwasserfahrzeug in der Bergeposition befindet.
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Bei
einer Realisierungsart umfassen die Führungseinrichtungen eine V-förmige Führungsrampe,
die in Richtung auf einen Raum konvergiert, der sich zwischen den
Einspannbacken der Arme befindet. Auf diese Weise kann das Unterwasserfahrzeug
zwischen die Backen vorgeschoben werden, wobei es durch die V-förmige Rampe
geführt
wird.
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Bei
einer Realisierungsart umfassen die Führungseinrichtungen wenigstens
einen Anschlag, so auf einem Arm angeordnet, dass es ein Grifforgan, das
sich auf einem Unterwasserfahrzeug befindet, horizontal arretieren
kann. Das Unterwasserfahrzeug kann dann vorwärts bewegt werden, um das Grifforgan
zwischen den Backen zu platzieren. Die Anschläge ermöglichen, die Längspositionierung
des Grifforgans zwischen den Backen vor dem Schließen der
Arme und dem Bergen des Unterwasserfahrzeugs sicherzustellen.
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Bei
einer Realisierung sind die Anschläge mit Erhebungen versehen,
die eine Rückwärtsbewegung eines
Grifforgans verhindern, sobald dieses letztere an den Anschlägen anliegt.
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Bei
einer Realisierungsart umfasst die Vorrichtung Einrichtungen zur
Begrenzung der Öffnung der
durch die Arme gebildeten Zange. Solche Einrichtungen können in
Form eines nachgiebigen oder steifen Elements vorgesehen werden,
das mit einem Ende an einem Arm und mit dem anderen Ende an dem
anderen Arm befestigt ist und verhindert, dass sich Arme über einen
bestimmten Abstandsgrenzwert hinaus voneinander entfernen.
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Die
Erfindung betrifft auch ein System, das eine Einsetz- und Bergevorrichtung
nach einem Aspekt der Erfindung sowie ein Grifforgan umfasst, das an
einem Unterwasserfahrzeug befestigt wird und so konfiguriert ist,
dass es mit den Einspannbacken der Einsetz- und Bergevorrichtung
kooperiert.
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Bei
einer Ausführungsart
umfasst ein Grifforgan ein T-förmiges
Profil mit einem Steg, der dazu vorgesehen ist, von den Backen eingeklemmt
zu werden, und einen Querbalken, der als Vertikalträger dient.
Andere Formen sind vorstellbar.
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Die
vorliegende Erfindung und ihre Vorteile gehen noch besser aus der
nachfolgenden beispielhaften und keinesfalls einschränkenden
detaillierten Beschreibung einer Realisierungsart hervor, die illustriert
wird durch die folgenden beigefügten
Zeichnungen:
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die 1,
die eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Einsetz-
und Bergevorrichtung eines Unterwasserfahrzeugs ist;
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die 2,
die eine Seitenansicht der Vorrichtung nach der 1 ist;
und
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die 3,
die eine perspektivische Ansicht einer Einsetz- und Bergevorrichtung
nach der 1 sowie eines Unterwasserfahrzeugs
ist, das so platziert ist, dass durch die genannte Vorrichtung geborgen
werden kann.
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In
der 1 umfasst die mit 1 bezeichnete Einsetz-
und Bergevorrichtung eine Zange 2, gebildet durch zwei
Arme 3, 4, die überkreuz angeordnet und miteinander
verbunden sind durch eine Gelenkachse 5, die sich auf Höhe der Überkreuzung
der beiden Arme 3 und 4 befindet. Obere Enden
der Arme 3, 4 umfassen Befestigungseinrichtungen,
hier in Form von Ringen, die in Löchern hängen, die in den Enden der
Arme 3 und 4 vorgesehen sind. Ein aus zwei Seilsträngen 8 bestehendes
Seilgeschirr 6 umfasst einen Hauptring 7, wobei
jeder Seilstrang mit einer Seite an dem Hauptring 7 befestigt
ist und mit der anderen Seite an den Befestigungseinrichtungen der
Arme 3 und 4.
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Die
genannte Vorrichtung 1 umfasst eine Öffnungsbegrenzungseinrichtung,
die sich in Form einer Verbindung 9 präsentiert, deren Enden an den
oberen Enden der Arme 3, 4 befestigt sind, so
dass sie die Öffnung
der Arme 3 und 4 begrenzt. Die Verbindungseinrichtung 9 kann
zum Beispiel eine Metallstange, ein Seilgeschirr, ein Seil oder
eine Kette sein.
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Die
unteren Enden der Arme 3, 4 weisen ein C-förmiges,
unten jeweils in Richtung des anderen Arms gebogenes Profil auf.
An den unteren Enden der Arme 3, 4 sind jeweils
Gestelle 10, 11 befestigt. Jedes Gestell 10, 11 umfasst
einen im Wesentlichen ebenen rohrförmigen Rahmen 12 und
Verstärkungsrohre 13,
die sich zwischen dem Rahmen 12 und einem Zwischenteilstück der Arme 3, 4 erstrecken.
Auf ihren sich gegenüberstehenden
Seiten umfassen die Rahmen 12 Einspannbacken 14, 15 auf,
die sich einander annähern,
wenn die Arme 3, 4 ihre geschlossene Stellung
einnehmen. Die Rahmen 12 umfassen sich gegenüberstehende
schräge
Rohrteilstücke 16, 17 die
sich bis zu den Einspannbacken 14, 15 erstrecken.
Die Rohrteilstücke 16, 17 bilden
eine V-förmige Rampe,
die in Richtung des Raums zwischen den Einspannbacken 14, 15 konvergieren.
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Die
Gestelle 10, 11 umfassen über den Einstellbacken 14, 15 Anschläge 18, 19.
Die Anschläge 18, 19 haben
Außenoberflächen 20, 21.
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Wie
besser zu sehen in der 2, umfasst ein Anschlag 19 eine
erste vordere Oberfläche 21 auf der
zu der V-förmigen
Führungsrampe
entgegengesetzten Seite, die eine im Wesentlichen vertikale Stopperfläche 22 aufweist.
Auf der Seite der V-förmigen
Führungsrampe
umfasst der Anschlag 19 eine Antiretourerhebung 23,
die auf der der Stoppfläche 22 zugewandten
Seite einen kleinen Stopprand 24 aufweist, der weniger
hoch ist als die Stoppfläche 22, und
auf der entgegengesetzten Seite eine schräge Fläche 25.
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Wieder
in der 1 sieht man, dass die Gestelle 11, 12 auf
ihrer den Einspannbacken 14, 15 entgegengesetzten
Seiten mit zylindrischen Schwimmkörpern 26, 27 ausgestattet
sind, die in Bezug auf die Gelenkachse 5 der Arme 3, 4 seitlich nach
außen
versetzt sind.
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In
der 3 umfasst ein Unterwasserfahrzeug 30 einen
durch zwei übereinander
angeordnete und parallele rohrförmige
Teile 31, 32 gebildeten Hauptkörper sowie Antriebseinrichtungen
in Form von Antriebseinheiten 33, hier vier an der Zahl
und beiderseits der beiden rohrförmigen
Teile angeordnet.
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Das
Unterwasserfahrzeug 30 umfasst ein auf seiner Oberseite
befestigtes Grifforgan 34. Das Grifforgan 34 weist
ein T-Profil mit einem flachen Längssteg 35 auf,
der sich von der Oberfläche
des Fahrzeugs nach oben erstreckt und an seinem oberen Ende einen
zu dem Steg 35 senkrechten Querbalken aufweist. Der Steg 35 hat
eine verbreiterten Fußplatte 37 mit
Einrichtungen zur Befestigung auf dem Rumpf des Fahrzeugs 30,
zum Beispiel in Form von Löchern
für den
Durchgang von Schrauben.
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So
wie in der 3 dargestellt, befindet sich das
Unterwasserfahrzeug 30 unter der Zange 2, wobei
es so platziert ist, dass das Grifforgan 34 sich zwischen
den Einklemmbacken 14, 15 (Bezugszeichen s. 2 bzw. 1)
der Zange 2 befindet. Der Querbalken 36 befindet
sich über
den Einklemmbacken 14, 15 und noch genauer über Oberflächen 20, 21 (Bezugszeichen
s. 2 bzw. 1) der Anschläge 18, 19 (Bezugszeichen
s. 2 bzw. 1).
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In
der Folge wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einsetz-
und Bergevorrichtung für Unterwasserfahrzeuge
mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben.
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Während eines
Bergeschritts befindet sich das Unterwasserfahrzeug 30 zunächst im
Wasser. Man lässt
die Vorrichtung 1 mit einem Abstand von einigen Metern
von dem Unterwasserfahrzeug ins Wasser. Dabei bewirken die Schwimmkörper 26, 27 aufgrund
ihres Auftriebs eine Öffnung
der Einspannbacken 14, 15, begrenzt durch die
Verbindungseinrichtung 9. Das Fahrzeug 30 wird
dann durch eine Bedienungsperson mit niedriger Geschwindigkeit so platziert,
dass das Grifforgan 34 sich zwischen sich zwischen den
Einspannbacken 14, 15 der Vorrichtung 1 befindet.
Die Begrenzungseinrichtung 9 ist so eingestellt, dass der
maximale Abstand zwischen den Backen 14, 15 kleiner
ist als die Länge
des Querbalkens 36 des Grifforgans 34. Das Grifforgan 34 kann
zwischen den Backen 14, 15 vertikal nicht verschoben
werden, ohne dass der Querbalken 36 an den Backen 14, 15 anschlägt.
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Das
Unterwasserfahrzeug 30 wird horizontal so verschoben, dass
das Greiforgan 34 sich zwischen die Backen 14, 15 setzt,
von hinten kommend, das heißt
von der Seite der V-förmigen
Führungsrampe,
so dass der Rumpf des Fahrzeugs 30 unter die Gestelle 10, 11 gleitet,
der Querbalken 36 des Grifforgans 34 sich aber über ihnen
befindet. Zu diesem Zweck kann man Vertikalantriebseinheiten des
Fahrzeugs benutzen, um das Grifforgan 34 auf die richtige Höhe zu bringen.
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Der
Querbalken 36 des Grifforgans 34 hat einen ausreichend
großen
Abstand von dem Rumpf des Unterwasserfahrzeugs 30, dass
der Querbalkens 36 unter diesen Umständen über Erhebungen 23 hinweggleiten
kann. Die Stoppflächen 22 der
Anschläge 18, 19 hingegen
sind so hoch, dass sie das Passieren der Querstange 36 verhindern.
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Im
Falle einer schlechten seitlichen Ausrichtung berührt das
Grifforgan 34 die Ränder
der V-förmigen
Führungsrampe,
was eine Neuausrichtung des Grifforgans 34 ermöglicht.
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Wenn
das Grifforgan 34 sich zwischen den Backen 14, 15 befindet,
kann man Vertikalantriebseinrichtungen benutzen, um das Fahrzeug
nach unten zu verschieben, so dass der Querbalken 36 auf den
Anschlägen 18, 19 anschlägt. Auf
alle Fälle übt man auf
das Seilgeschirr 6 eine vertikale Zugkraft aus, indem man
den Hauptring 7 nach oben zieht, was dazu führt, dass
der Querbalken 36 auf der Oberseite der Anschläge 18, 19 anschlägt. Außerdem üben die
beiden Seilstränge 8 des
Seilgeschirrs 6 auf die oberen Enden der Arme 3, 4 eine
nach oben gerichtete Kraft aus, dargestellt durch den Pfeil F1, die
bestrebt ist, die Arme 3, 4 um die Achse 5 herum zu
schließen,
so dass sich die Einspannbacken 14, 15 einander
nähern,
wie dargestellt durch die Pfeile F2. Wenn das Seilgeschirr 6 ausreichend
gespannt ist, schließen
sich die Backen 14, 15 und Spannen den Steg 35 ein,
so dass das Unterwasserfahrzeug 30 festgehalten wird.
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Eine
Vorwärtsbewegung
des Fahrzeugs in Bezug auf die Zange wird durch die Stoppflächen der Anschläge 18, 19 verhindert.
Außerdem,
wenn sich der Querbalken vertikal auf den Oberseiten der Anschläge 18, 19 abstützt, weisen
die Erhebungen 23 einen Stopprand 24 auf, die
von nun an eine Bewegung des Grifforgans 34 und folglich
des Unterwasserfahrzeugs 30 nach hinten verhindern. Das
Fahrzeug 30 wird in Längsrichtung
zwischen den Einspannbacken 14, 15 festgehalten.
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Um
das Schließen
der Zange 2 zu erleichtern, kann man die Schwimmkörper beschweren,
um ihren Auftrieb und damit die Backenöffnungskraft zu reduzieren.
Dazu kann man die Schwimmkörper 26, 27 zum
Beispiel mit Wasser füllen,
wenn das Grifforgan 34 sich zwischen den noch geöffneten
oder schon geschlossenen Einspannbacken 14, 15 befindet.
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Sobald
die Vorrichtung aus dem Wasser gehoben wird, üben die Schwimmkörper 26, 27 aufgrund
ihres Gewichts eine an den Enden der Arme 3, 4 nach
unten gerichtete Kraft aus, die bestrebt ist, die Zange 2 zu
schließen,
so dass das Fahrzeug 30 zwischen den Einspannbacken 14, 15 festgehalten
wird.
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Bei
einer Variante kann man eine automatische Führung des Unterwasserfahrzeugs 30 vorsehen.
Dazu kann die Vorrichtung mit Sende- oder Empfangsbaken ausgestattet
werden, die fähig
sind, mit entsprechenden Baken des Unterwasserfahrzeugs zu kooperieren,
um dem Unterwasserfahrzeug 30 Angaben über die relative Position der
Vorrichtung 1 in Bezug auf das Unterwasserfahrzeug 30 zu
liefern. Diese Informationen können
durch automatische Steuereinrichtungen des Fahrzeugs 30 benutzt werden.
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Im
Falle einer durch eine Bedienungsperson mit einer Fernbedienung
ausgeführten
Positionierung, kann man eine auf der Vorrichtung 1 zum
Beispiel auf der Rotationsachse 5 der Arme 3, 4 angeordnete
Kamera vorsehen, um das Andocken des Unterwasserfahrzeugs 30 zu überwachen.
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Für die Bergeoperationen
kann die auf einem Schiff befindliche Vorrichtung zu Wasser gelassen werden,
wenn das Schiff anhält
oder wenn das Schiff fährt.
In diesem Fall kann die Bergung mit dem fahrenden Schiff stattfinden,
wobei die Vorrichtung hinten oder seitlich geschleppt wird.
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Bei
dem Einsetzen des Unterwasserfahrzeugs 30 ins Wasser wird
dieses letztere auf seiner Abstellplattform durch die Einsetz- und
Bergevorrichtung 1 ergriffen. Die Spannung des Seilgeschirrs 6 und
das Gewicht der Schwimmkörper 26, 27 tragen dazu
bei, die Zange 2 fest geschlossen zu halten. Man senkt
die Vorrichtung ab ins Wasser. Wenn die Schwimmkörper 26, 27 der
Vorrichtung 1 im Wasser sind, sind sie einem Auftrieb ausgesetzt,
der bestrebt ist, die Zange 2 und folglich der Arme 3, 4 zu öffnen. Solange
die durch das Seilgeschirr 6 ausgeübte Schließkraft größer ist als die durch die Schwimmkörper 26, 27 verursachte Öffnungskraft,
bleibt die Zange 2 geschlossen.
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Um
das Fahrzeug zu befreien, kann man die Vorrichtung 1 solange
absenken, bis die durch die Schwimmkörper 26, 27 ausgeübte Öffnungskraft
so groß wird,
dass sich die Zange 2 öffnet.
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Man
kann auch Vertikalantriebe des Fahrzeugs 30 benutzen, um
es aufsteigen zu lassen und die Zange 2 von dem Gewicht
des Fahrzeugs 30 zu entlasten. Dadurch verringert sich
die auf das Seilgeschirr 6 ausgeübte Kraft und die Zange 2 kann
sich unter der Wirkung der Schwimmkörper 26, 27 öffnen.
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Anschließend kann
man die Vertikal- und Horizontalantriebe des Unterwasserfahrzeugs 30 so steuern,
dass sich das Grifforgan 34 aus der Vorrichtung 1 entfernt,
indem man das Fahrzeug 30 nach oben und nach hinten bewegt,
um die Erhebungen 23 zu passieren. Wenn das Unterwasserfahrzeug 30 frei ist,
kann man die Vorrichtung 1 im Wasser lassen oder auf ihren
Abstellplatz heben, wenn nötig.
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Um
die Tiefe anzupassen, in der die Zange sich öffnen soll – wenn man das Fahrzeug zum
Beispiel in einer bestimmten Wassertiefe befreien will -, kann man
den Auftrieb der Schwimmkörper 26, 27 einstellen,
indem man sie beschwert, insbesondere indem man zum Beispiel Meerwasser
einfüllt.
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Dank
der Erfindung erhält
man eine Einsetz- und Bergevorrichtung für Unterwasserfahrzeuge, die ermöglicht,
eine Unterwasserfahrzeug zu ergreifen, ohne es zu beschädigen. Die
Zange ermöglicht
nämlich,
das Unterwasserfahrzeug mittels eines spezifischen Grifforgans zu
ergreifen, das sich an dem Fahrzeug befindet, vorzugsweise an der
Oberseite des Fahrzeugs. Die Kollisionsgefahren zwischen der Vorrichtung
und den Außenausrüstungen
des Unterwasserfahrzeugs sind gering.
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Die
Benutzung der Einsetz- und Bergevorrichtung ist einfach, da das
Schließen
der Zange dieser Einsetz- und Bergevorrichtung durch einfaches Hochheben
der Vorrichtung und das Öffnen
der Zange durch einfaches Absenken der Einsetz- und Bergevorrichtung
ins Wasser erfolgt.