DE69222863T2 - Verriegelungsvorrichtung zum festmachen einer ladeboje am schiff - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Ver- und Entriegelungsmechanismus zum Befestigen einer Lade-/Entladeboje an einem schwimmenden Wasserfahrzeug, wobei die Boje von der in einen untergetauchten nach unten offenen Aufnahmeraum in dem schwimmenden Wasserfahrzeug einzuführenden und entriegelbar in dem Aufnahmeraum zu befestigenden Art ist.
• Es sind bereits verschiedene Arten von untergetauchten Bojenkonstruktionen bekannt, bei denen Ver- und Entriegelungsmechanismen der obengenannten Art verwendet werden. Beispielsweise ist von US-Patentschrift Nr. 4 604 961 (entspricht der norwegischen Patentschrift Nr. 167 906) her ein Wasserfahrzeug mit einem lösbaren Festmachesystem bekannt, bei dem das Wasserfahrzeug eine durchgehende Decköffnung hat, wobei der untere Teil der durchgehenden Öffnung einen untergetauchten Aufnahmeraum für ein Festmacheelement in der Form einer untergetauchten Boje bildet. In dem Aufnahmeraum ist ein rotierender Körper (Revolvervorrichtung) angeordnet, der drehbar im Rumpf des wasserfahrzeugs montiert ist und für die Aufnahme und lösbare Anbringung der Boje ausgelegt ist. Zu diesem Zweck ist die Boje mit einem hydraulisch betätigten Verriegelungsmechanismus zur Anbringung an dem rotierenden Körper versehen.
• Da der hydraulisch betätigte Verriegelungsmechanismus in dem bekannten System am Festmacheelement oder an der Boje angeordnet ist, müssen zum Anschließen der Steuerhydraulik Taucher eingesetzt werden. Alternativ muß eine relativ komplizierte Schwenkeinrichtung verwendet werden. Tauchereinsätze in Verbindung mit dem Anschließen und Abtrennen sind zeitraubend und machen die Verwendung des bekannten Systems als ein Transportsystem bei der Verwendung von Pendeltankern unmöglich. Ferner besteht ein großes Risiko für fehlerhafte Vorgänge und Beschädigungen im Fall eines unkontrollierten Abtrennens. Außerdem ist ein sehr wesentlicher Nachteil der, daß im Fall eines Bruchs im Hydrauliksystem keine Möglichkeit für den Anschluß einer Reserve- oder Zusatzvorrichtung besteht.
• Bei dem bekannten Verriegelungsmechanismus werden horizontal bewegliche Verriegelungsstifte verwendet, die in ihrer Längsrichtung zum Eingriff mit einer Widerlagerfläche an dem rotierenden Körper bewegt werden. Dies ist eine unvorteilhafte Lösung, da sie während des Abtrennens große Kantenbelastungen auf die Verriegelungsstifte und die Widerlagerfläche zur Folge hat, besonders im Fall einer Notabtrennung ohne Entlastung, und dadurch Verformungsbelastungen.
• Es ist daher eine allgemeine Aufgabe der Erfindung, einen Ver- und Entriegelungsmechanismus ohne die oben genannten Nachteile vorzusehen.
• Eine besondere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ver- und Entriegelungsmechanismus vorzusehen, der große Kantenbelastungen beim Anschluß und beim Abtrennen sowie im Fall einer Notabtrennung vermeidet und der darüber hinaus selbstausgleichend ist und ein einheitliches Festspannen bewirkt und zudem eine unregelmäßige widerlagerkante für die Verriegelungselemente hat.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ver- und Entriegelungsmechanismus vorzusehen, der im Verhältnis zum Rumpf des Wasserfahrzeugs befestigt ist und der deshalb aufgrund der Wendebewegungen des Wasserfahrzeugs keine Schwenkübertragungen benötigt.
• Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ver- und Entriegelungsmechanismus vorzusehen, der auf einfache Weise durch eine Sicherheits- und/oder Reserveeinrichtung ergänzt werden kann.
• US 4490121 beschreibt in einem Aufmahmeraum montierte Verriegelungselemente, die drehbar sind, um mit einer nach unten gerichteten Widerlagerkante einer Boje in Eingriff zu kommen.
• Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Aufgaben mit einem entriegelbaren Verriegelungsmechanismus zum Befestigen einer Lade-/Entladeboje an einem schwimmenden Wasserfahrzeug in einem nach unten offenen Aufnahmeraum desselben zu lösen, wobei der Mechanismus eine Mehrzahl von Verriegelungselementen umfaßt, die um eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Teils einer Boje angeordnet und so montiert ist, daß sie von einem Antriebsmittel um horizontale Achsen zwischen einer Verriegelungs- und einer Entriegelungsposition geschwenkt werden kann, wobei die Verriegelungselemente Eingriffsteile aufweisen, die bei Gebrauch in eine nach unten gerichtete Widerlagerkante einer Boje in deren Verriegelungsposition eingreifen, wobei sich die Verriegelungselemente nach deren Entriegelung frei auf eine solche Weise bewegen können, daß sich die Eingriffsteile nach unten und von der Aufnahmeöffnung weg bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungselemente so angeordnet sind, daß sie von jeweiligen Verriegelungsarmen geschwenkt werden, die eine mechanische Selbstverriegelung der Verriegelungselemente in der verriegelten Position im Falle des Ausfalls des Antriebsmittels ermöglichen.
• Die Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit beispielhaften Ausgestaltungen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert. Dabei zeigt:
• Fig. 1 eine teilweise Seitenansicht eines Wasserfahrzeugs, das einen eine Boje aufnehmenden Aufnahmeraum hat und das mit einem erfindungsgemäßen Ver- und Entriegelungsmechanismus versehen ist;
• Fig. 2 einen Seitenschnitt eines Aufnahmeraums in einem Wasserfahrzeug und eine daran angepaßte Boje;
• Fig. 3 eine schematische Seitenansicht des Aufnahmeraums in Fig. 2 im rechten Winkel zur Schnittebene in Fig. 2; und
• Fig. 4, 5 und 6 verschiedene Ausgestaltungen von Sicherheitseinrichtungen.
• In dem in Fig. 1 gezeigten Wasserfahrzeug 1 wird eine Boje 2 in einem untergetauchten Aufnahmeraum 3 aufgenommen, der Teil eines Moduls ist, welches im unteren Teil des Bugs des Wasserfahrzeugs angeordnet ist. Die Boje ist von der untergetauchten Art und ist im besonderen zum Umladen eines fließfähigen Mediums, insbesondere Kohlenwasserstoffen, zu oder von Behältern an Bord eines Tankers bestimmt. Zu diesem Zweck ist die Boje mit einer flexiblen Transferleitung 4 verbunden und ferner mit Hilfe einer Anzahl von an 5 vorgeschlagenen Leinen am Meeresboden verankert. Der Aufnahmeraum 3 ist durch einen Zugangs- oder Bedienungsschacht 7 mit dem Deck 6 des Wasserfahrzeugs verbunden. Im Aufnahmeraum ist ein Verschluß 8 zum Verschließen des Bedienungsschachtes 7 und des oberen Teils des Aufnahmeraums 3 zum Meer hin, wenn der Aufnahmeraum nicht in Gebrauch ist, d.h. wenn er keine Boje 2 aufnimmt, angeordnet. Dies bietet die Möglichkeit zur Überprüfung der Ausrüstung, die im oberen Teil des Aufnahmeraums angeordnet ist, wie z.B. Sensoren und TV-Kameras für Überwachungs- und Kontrollzwecke.
• Die Boje 2 und der untere Teil des Aufnahmeraums 3 haben eine zusammenpassende, kegelige Form, um die richtige Positionierung der Boje im Aufnahmeraum zu gewährleisten, wenn die Boje hochgezogen und in den Aufnahmeraum eingeführt wird.
• Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist im oberen Teil des Aufnahmeraums 3 eine Kupplungseinheit 9 angeordnet, die in Gebrauch mit der Boje 2 verbunden ist und ferner an ein zu den Behältern (nicht gezeigt) an Bord des Wasserfahrzeugs 1 führendes Rohrsystem 10 angeschlossen ist. Die Konstruktion der Boje und der genannten Kupplungseinheit wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 kurz erläutert. Für eine weitere Erläuterung dieser Elemente ist Bezug zu nehmen auf die gleichzeitig eingereichten internationalen Patentanmeldungen Nr. PCT/NO92/00054 und PCT/NO92/00056.
• Wie in Fig. 2 gezeigt, setzt sich die Boje aus einem äußeren Schwimmelement 15 und einem zentralen Element 16 zusammen, das drehbar im äußeren Element montiert ist und einen durchgehenden Durchgang 17 für über die Boje zu beförderndes Medium hat. Wie in der Figur gezeigt, umfaßt das äußere Schwimmelement 15 ein oberes und ein unteres Kegelelement 18 bzw. 19, und das obere Kegelelement weist einen Ring 20 mit einer nach unten gerichteten ringförmigen Widerlagerkante 21 für den Eingriff mit Verriegelungselementen auf, die Teil des erfindungsgemäßen Ver- und Entriegelungsmechanismus bilden. Dieser ist im Aufnahmeraum 3 angeordnet und wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 - 6 erläutert.
• Das äußere Schwimmelement 15 ist in mehrere wasserdichte Schwimmkammern 22 unterteilt und weist ferner ein zentrales austauschbares Lagertragelement 23 auf, das ein unteres Radiallager 24 und ein oberes Axiallager 25 für das zentrale Element 16 hat. Erforderlichenfalls kann das Lagertragelement 23 zur Uberprüfung und zum eventuellen Austauschen von Teilen vom äußeren Schwimmelement 15 abgenommen werden.
• Das zentrale Element 16, das hier die Form eines Hohlschachts hat, ist mit einem unteren verstärkten Abschnitt 26 versehen, der eine Anzahl von sich nach außen erstreckenden Armen 27 zur Anbringung der Leinen 5 der Boje 2 (in Fig. 2 nicht abgebildet) hat.
• Die Kupplungseinheit 9 im oberen Teil des Aufnahmeraums 3 weist ein gekrümmtes Kupplungsrohr 28 auf, das mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 29 zwischen einer verstauten Position und einer Anschlußposition (beide Positionen sind in Fig. 2 gezeigt) drehbar ist, wobei ein Ende des Rohrs mit einem Kupplungskopf 30 zum Anschließen an das obere Ende des zentralen Elements 16 der Boje versehen ist, wenn die Boje in den Aufnahmeraum eingefügt ist. Dieser Anschluß findet durch eine Schwenkeinrichtung 31 statt, welche in der dargestellten Ausgestaltung durch ein flexibles Verbindungsstück 32 mit dem zentralen Element 16 verbunden ist. Der Kupplungskopf 30 weist auch ein flexibles Verbindungsstück 33 auf. In der dargestellten Ausgestaltung ist auch ein drittes flexibles Verbindungsstück 34 angeordnet, das zwischen dem unteren Ende des zentralen Elements 16 und der Transferleitung 4 der Boje eingefügt ist. Bei den flexiblen Verbindungsstücken kann es sich z.B. um Kugelgelenke handeln. Die flexiblen Verbindungsstücke 32 und 33 insbesonders sind zur Aufnahme ziemlich großer Maßtoleranzen beim Anschließen der Boje an verschiedene wasserfahrzeuge angeordnet, wohingegen das flexible Verbindungsstück 34 die momentfreie Kräfteübertragung von der Transferleitung 4 auf die Boje vorsieht und darüber hinaus die Positionierung der Boje im Verhältnis zum Aufnahmeraum 3 ermöglicht, so daß die Boje leicht in ihre Position darinnen gleitet.
• Der oben erwähnte Verschluß 8 im oberen Teil des Aufnahmeraums 3 wird von einem Hydraulikzylinder 35 betätigt gezeigt.
• Der Verriegelungsmechanismus zum entriegelbaren Verriegeln der Boje, wenn sie sich in ihrer Position im Aufnahmeraum 3 befindet, ist in Fig. 3 schematisch gezeigt. In der dargestellten Ausgestaltung umfaßt der Mechanismus ein Paar Verriegelungsklauen 40, die von einem Hydrauliksystem betätigt werden und um horizontale Achsen 41 auf diametrisch gegenüberliegenden Seiten des Aufnahmeraums 3 drehbar sind. Beim Aktivieren der Verriegelungsklauen 40 drehen sich diese in einer vertikalen Ebene in Eingriff mit der nach unten gerichteten Widerlagerkante 21 des oberen Kegelements. Die Verriegelungsklauen 40 sehen die starre Verriegelung des äußeren Schwimmelements 21 der Boje mit dem Aufnahmeraum 3 vor, und das Wasserfahrzeug 1 kann sich dann um das zentrale Element 16 drehen, das drehbar im äußeren Element 15 montiert ist, wobei die Schwenkeinrichtung 31 ein solches Wenden erlaubt, nachdem das Kupplungsrohr 28 mit der Boje verbunden worden ist.
• Der Verriegelungsmechanismus kann natürlich mehr als zwei Verriegelungselemente oder Verriegelungsklauen aufweisen, die um den Umfang des Aufnahmeraums herum angeordnet sind. Die Verriegelungsklauen können angemessen von hydraulischen Stellgliedern betätigt werden, z.B. Hydraulikzylindern, die parallel zum hydraulischen Antriebssystem angeschlossen sind, so daß der Mechanismus selbstausgleichend ist und ein einheitliches Festspannen bewirkt, auch im Fall einer unregelmäßigen Widerlagerkante für die Verriegelungsklauen. Falls gewünscht, kann ein pneumatisches Antriebssystem anstelle eines hydraulischen verwendet werden.
• Die Verriegelungsklauen können angemessen zum Antreiben durch Stellglieder angeordnet werden, die außerhalb des Aufnahmeraums 3 in einem zugänglichen sicheren Bereich angeordnet sind. Wenn das Wasserfahrzeug 1 mit Bugstrahlrudern 11, wie in Fig. 1 gezeigt, versehen ist, kann dieser Bereich zum Beispiel vom Bugstrahlruderraum des Wasserfahrzeugs aus zugänglich sein.
• Aus Sicherheitsgründen kann der Verriegelungsmechanismus praktischerweise vom sogenannten Dreifach-Redundanz-Typ sein, was bedeutet, daß für den Fall eines Ausfalls zusätzlich zum Hauptantriebssystem ein Paar Sicherheitsmechanismen angeordnet sind. Ein derartiger Sicherheitsmechanismus kann darin bestehen, daß der Stellgliedmechanismus selbstverriegelnd ist, z.B. insofern als ein Verbindungsarm an einem Kipp-Punkt vorbeibewegt wird und danach an einer weiteren Bewegung gehindert wird.
• Auf diese Weise erfolgt die Verriegelung unabhängig von einem möglichen Ausfall des Hydraulikdrucks zum Stellglied. Die normale Entriegelung findet statt, indem die Stellglieder zur Entriegelung aktiviert werden. Für den Fall, daß diese Funktion ausfallen sollte, kann jedoch ein Reservesystem in der Form von z.B. hydraulischen oder pneumatischen Stellgliedern angeordnet werden.
• Einige Beispiele von Sicherheitseinrichtungen für den Ver- und Entriegelungsmechanismus sind in Fig. 4 bis 6 gezeigt.
• In der in Fig. 4A - 4C gezeigten Ausgestaltung ist ein Paar Verriegelungselemente 50 auf einer jeweiligen eines Paares paralleler Wellen 51 angeordnet, die auf entgegengesetzten Seiten des Aufnahmeraums angeordnet sind, um eine Boje 2 wie in Fig. 4C gezeigt verriegeln zu können. Die Wellen 51 werden von einem Hydraulikzylinder 52 angetrieben, der eine Kolbenstange 53 hat, die über eine selbstverriegelnde Verbindung mit den Wellen 51 verbunden ist. Das Ende der Kolbenstange 53 ist deshalb gelenkig an einer Scheibe 54 angebracht, die um eine Achse 55 drehbar ist und die an diametrisch gegenüberliegenden Punkten 56 und 57 gelenkig an einem Paar von Verbindungsarmen 58, 59 angebracht ist, die wiederum gelenkig an zusätzlichen Armen 60, 61 in Hebelpunkten 62 bzw. 63 angebracht sind, wie in Fig. 4A gezeigt. Die Arme 60 und 61 sind starr mit einer jeweiligen der Wellen 51 verbunden.
• Im Einsatz dreht der Zylinder 52 die Scheibe 54 um die Achse 55. Die Scheibe überträgt die Drehung auf die Verbindungsarme 58 und 59, die mittels der Arme 60 und 61 die Wellen 51 drehen. Die Wellen drehen sich dann synchron. In der Verriegelungsposition sind die Wellen 51 mechanisch verriegelt, insofern als die Punkte der gelenkigen Anbringung der Verbindungsarme 58, 59 jm Verhältnis zur Drehungsachse 55 der Scheibe "über die Mitte hinaus" bewegt werden.
• In der Ausgestaltung in Fig. 5 ist eine Verriegelungsklaue 60 zur Verriegelung einer Boje 2 um eine Achse 61 herum montiert und darüber hinaus mit einem Kniehebel bestehend aus ein Paar von Verbindungsarmen 62, 63, die zu einem Verbindungsstück 64 verbunden sind, verbunden. Ein Hydraulikzylinder 65 ist mit dem Verbindungsstück 64 verbunden, so daß die Verriegelungsklaue 60 durch das Kniegelenk betätigt wird. Der Mechanismus wird dadurch verriegelt, daß das Verbindungsstück 64 der Verbindungsarme im Verhältnis zu den Verbindungsstücken 66, 67 an den anderen Enden der Verbindungsarme über die Mitte hinaus gebracht wird.
• Fig. 6 zeigt eine Ausgestaltung, bei der eine Verriegelungsklaue 70 zum Verriegeln einer Boje 2 an ihrem oberen Ende in einem Hebelpunkt 71 an einem Ende eines kippenden Elements 72 gelenkig angebracht ist, welches an seinem anderen Ende um eine feststehende Achse 73 drehbar ist. In dem Hebelpunkt 71 sind die Verriegelungsklaue 70 und das kippende Element 72 auch mit dem Ende einer Kolbenstange in einem drehbar montierten Hydraulikzylinder 74 verbunden. An ihrem anderen Ende ist die Verriegelungsklaue 70 mit einem in einer Führung 76 laufenden Führungsbolzen 75 zum Steuern der Bewegung der Verriegelungsklaue versehen. Anstelle der/des dargestellten Führung und Führungsbolzens kann das untere Ende der Verriegelungsklaue auch gelenkig an einem drehbar montierten Arm (nicht gezeigt) angebracht sein, wobei der untere Endabschnitt der Verriegelungsklaue an einer kreisförmigen Bahn entlang im wesentlichen entsprechend der Führung 76 geführt wird.
• Wenn der Hydraulikzylinder 74 aus der abgebildeten Verriegelungsstellung gelöst wird, dreht er das kippende Element 72 (im Uhrzeigersinn) um die Achse 73, so daß die Verriegelungsklaue 70 aus der Verriegelungsposition herausgekippt wird. Als zusätzlicher Schutz ist eine Einrichtung für die alternative, mechanische Entriegelung vorgeschlagen. Diese hat die Form eines Arms 77, der zum Auslösen der Verriegelungsklaue gegen einen Ansatz 78 an der Verriegelungsklaue 70 drehbar ist, so daß letztere in entsprechender Weise wie unter dem Einfluß des Hydraulikzylinders aus der Verriegelungsposition herausgekippt wird.

Claims (6)

1. Entriegelbarer Verriegelungsmechanismus zum Befestigen einer Lade-/Entladeboje an einem schwimmenden Wasserfahrzeug in einem nach unten offenen Aufnahmeraum desselben, wobei der Mechanismus eine Mehrzahl von Verriegelungselementen (40; 50; 60; 70) umfaßt, die um eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Teils einer Boje angeordnet und so montiert ist; daß sie von einem Antriebsmittel um horizontale Achsen (41; 51; 61; 71) zwischen einer Verriegelungs- und einer Entriegelungsposition geschwenkt werden kann, wobei die Verriegelungselemente Eingriffsteile aufweisen, die bei Gebrauch in eine nach unten gerichtete Widerlagerkante (21) einer Boje (2) in deren Verriegelungsposition eingreifen, wobei sich die Verriegelungselemente nach deren Entriegelung frei auf eine solche Weise bewegen können, daß sich die Eingriffsteile nach unten und von der Aufnahmeöffnung weg bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungselemente (50; 60; 70) so angeordnet sind, daß sie von jeweiligen Verriegelungsarmen (58-61; 62, 63; 72) geschwenkt werden, die eine mechanische Selbstverriegelung der Verriegelungselemente (50; 60; 70) in der verriegelten Position im Falle des Ausfalls des Antriebsmittels ermöglichen.

2. Mechanismus nach Anspruch 1, bei dem die Verriegelungselemente (40; 50; 60; 70) ein Paar Klauen umfassen, die auf diametrisch gegenüberliegenden Seiten des Aufnahmeraums (3) montiert sind.

3. Mechanismus nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Antriebsmittel hydraulische Steliglieder (52; 65; 74) umfaßt, die sich außerhalb des Aufnahmeraums (3) befinden.

4. Mechanismus nach Anspruch 3, bei dem die hydraulischen Stellglieder parallel zu einem hydraulischen Antriebssystem angeschlossen sind.

5. Mechanismus nach einem der vorherigen Ansprüche mit einem Reservernittel (77) zum Entriegeln der Verriegelungselemente (70) im Falle eines Ausfalls des Antriebsmittels.

6. Mechanismus nach Anspruch 5, bei dem das Antriebsmittel ein Hydraulikmittel und das Reservemittel einen Hydraulikakkumulator umfaßt.