EP0129833B1

EP0129833B1 - Verfahren zur Überwachung der Drift eines vor Anker liegenden Schiffes und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: EP0129833B1
Application number: EP84107027A
Authority: EP
Inventors: Martin W. Oettli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-06-22
Filing date: 1984-06-19
Publication date: 1987-09-02
Also published as: DE3465727D1; EP0129833A1; US4651139A; CH659981A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6.
Das Problem der Überwachung einer allfälligen Drift eines vor Anker liegenden Schiffes, insbesondere bei schlechten Wetterbedingungen und bei Dunkelheit ist von alters her wohlbekannt und hat in der Berufsschiffahrt zur Einrichtung der sogenannten Ankerwache geführt, d.h. zu der, meist mittels Peilungen durchgeführten, periodischen Kontrolle der genauen Schiffsposition durch ein Besatzungsmitglied. Diese Lösung ist aber für die heute zahlreichen, mit kleinen, meist aus Amateuren bestehenden Besatzungen fahrenden Vergnügungs-Einheiten nicht oder nur schlecht durchführbar. Ausserdem mangelt solchen Besatzungen in aller Regel die auf kleinen Einheiten früher weit verbreitete Erfahrung, welche zu beurteilen erlaubt, ob die - insbesondere nachts beschwerliche - Ankerwache überhaupt nötig ist oder nicht.
Auch modernste elektronische Navigationsfühler, wie Echolot oder Satnav sind heute noch nicht exakt genug, um rechtzeitig die zunächst kleinen Lageverschiebungen eines vor Anker liegenden Schiffes anzuzeigen, wenn sein Anker anfängt zu rutschen oder ausbricht.
Zur Lösung des Problems beschreibt das US-Patent US-A- 4 058 792 die Verwendung eines auf Grund liegenden, zweiteiligen Gewichtes mit einem Schalter, der anspricht, wenn Zugkräfte die beiden Teile voneinander trennen. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass sie getrennt vom Anker verwendet werden muss und zudem keine sichere Beurteilung der Lageverschiebung ermöglicht, falls sie dem Grund entlang geschleift wird. Eine weitere, im US-Patent 3 428 942 vorgeschlagene Lösung umfasst eine am Anker angebrachte Vorrichtung, um die eventuelle Fortbewegung des Ankers durch den Sand oder Schlick hindurch festzustellen und zu melden. Für den praktischen Gebrauch hängt das Funktionieren einer solchen Vorrichtung allzusehr von der Bodenbeschaffenheit ab, wobei sie zumindest auf felsigem oder grasbewachsenem Grund nutzlos ist.
Es ist daher das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung der Lageverschiebung eines vor Anker liegenden Schiffes sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen. Zu diesem Zweck ist die Erfindung wie in den Ansprüchen 1 und 6 beschrieben, definiert. Gegenüber dem System nach US-A- 4 058 792 hat dies u.a. den Vorteil, eine sichere Beurteilung der Lageverschiebung zu ermöglichen. Ausserdem kann der benötigte Sender auf einfache Weise mit einem Anker üblicher Bauart verbunden werden.
Ausführliche Versuche haben gezeigt, dass die Verwendung handelsüblicher, verhältnismässig preiswerter Beschleunigungsfühler es anhand der erzeugten Signale sicher zu unterscheiden gestatten, ob der auf dem Grunde liegende Körper - sei es nun an einem Anker befestigt oder davon getrennt - festsitzt, oder dem Grunde entlang geschleift wird. Solch eine, durch eine an Bord befindliche elektronische Empfangsstation durchführbare Unterscheidung stellt einen ganz wesentlichen Sicherheitsfaktor dar, insbesondere bei misslichen Wetterverhältnissen und schlechter Sicht.
Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines vor Anker liegenden und eine Variante des erfindungsgemässen Verfahrens benutzenden Bootes,
Fig. 2 ein ebenfalls vor Anker liegendes Boot, welches eine andere Variante des erfindungsgemässen Verfahrens benutzt,
Fig. 3 die Ausführung einer weiteren Variante des Verfahrens,
Fig. 4 ein Blockschema einer Empfangsstation.

In Fig. 1 liegt ein Boot 1 an einem Anker 2, mit dem es über eine Ankerkette 3 verbunden ist. Letztere kann in üblicher Weise aus einem durch eine Trosse verlängertem Kettenvorfach bestehen. Auf dem Anker 2 ist ein wasserdichtes Gehäuse 4 angebracht, welches einen dreiachsigen, piezoelektrischen Beschleunigungs-Sensor sowie eine an dessen Ausgänge angeschlossene Vorverstärker-Schaltung enthält. Diese ist über ein dreiadriges, isoliertes Kabel 5 mit dem Boot 1 verbunden. Es dienen die Leitungen des Kabels sowohl für die vom Boot her erfolgende Speisung der Vorverstärker-Schaltung, wie auch für die Rückführung der vom Sensor abgegebenen und danach verstärkten Messignale zum Boot. Bootsseitig ist das Kabel auf einer Trommel 6 aufgewickelt, die (in nicht gezeigter Weise) eingerichtet ist, um stets ein gewisses Moment in der durch einen Pfeil angezeigten Richtung auszuüben, so dass das Kabel trotz Seeganges und sonstiger Eigenbewegungen des Bootes 1 stets unter mässigem Zug bleibt, u.a. um ein eventuelles Vertörnen von Kabel 5 und Ankerkette 3 zu vermeiden. Von der Trommel 6 ausgehend ist das Kabel 5 elektrisch mit einer (in den Fig. 1 und 2 nicht gezeigten) Empfangsstation (Fig. 4) verbunden. In der Zeichnung ist der Anker 2 in Form eines Danforth-Anker skizzert, weil sich die ebenen Schaufelflächen dieses Typs besonders gut für eine Befestigung des Gehäuses 4 durch einfaches Anschrauben eignen. Es kann aber praktisch jeder Ankertyp verwendet werden. In vielen Fällen wird auch das Übertragungskabel 5 nicht wie in Fig. 1 der Deutlichkeit halber gezeigt, gänzlich frei schwebend vom Gehäuse 4 bis zur Trommel 6 verlaufen, sondern ein erstes Stück Kabel, welches von einem starken Schutzmantel umgeben ist, wird dem Ankerschaft entlang laufen und vom Ankerschäkel an über eine gewisse Strecke mit der Ankerkette verbunden sein, bevor es getrennt von dieser bis zur Trommel 6 läuft.
Von der Trommel 6 aus verlaufen die drei Adern des Kabels 5 zu der im Blockschaltbild der Fig. 3 gezeigten Empfangsstation an Bord des Bootes, wobei zu bemerken ist, dass diese sogenannte Empfangsstation nicht nur dem Empfang und der Verarbeitung von Signalen dient, sondern u.a. auch der Speisung des Vorverstärkers und der Funktionsprüfung der gesamten Anlage.
In Fig. 4 ist das am Anker befestigte Gehäuse wiederum angedeutet und mit 4 bezeichnet. Die Bezugsziffern 11 a, 11b, 11c bezeichnen die zueinander orthogonal angeordneten piezoelektrischen Beschleunigungsfühler und 12 die zugehörige Verstärkungsschaltung. In 5 ist das dreiadrige Verbindungskabel zum Boot angedeutet und die Empfangsstation als Ganzes ist mit 14 bezeichnet. Eine vom (nicht gezeigten) Bordnetz gespiesene Ladeschaltung 15 lädt einen eigenen Akkumulator 16, der selbst wieder die Empfangsstation 14 versorgt, um eine grösstmögliche Sicherheit zu gewährleisten. Die wesentlichen Teile dieser Schaltung sind: ein Spannungsüberwacher 17 und ein Geberüberwacher 18, ein Endverstärker 19 für die ankommenden Signale, ein einstellbarer Kompensator 20, um zu bestimmen ob ein bestimmter Schwellwert erreicht ist, eine Rückstelllogik 21 und eine durch den Kompensator 20 und die Rückstellogik 21 gesteuerte Alarmschaltung 23.
Diese bekannten elektrischen Kreise und fallweise weitere dafür benötigte Schaltelemente sind geschaltet, um auf eine dem Elektronik-Fachmann geläufigt Weise folgende Funktionen zu erfüllen: die Kontrolle des Ladezustandes des Akkumulators 16 und die Anzeige einer ungenügenden Stromreserve, die Speisung und die Kontrolle des Vorverstärkers 12, die Überwachung der piezoelektrischen Geber 11 a, 11b, 11c, die Überwachung des Zustandes der elektrischen Leitungen des Kabels 5, die Prüfung, ob eine oder mehrere der durch die Geber 11 angezeigten Beschleunigungen einen voreingestellten Wert übersteigen und fallweise die Auslösung eines entsprechenden Alarms sowie die durch einen Handschalter bewirkte Rückstellung der Anlage in den Zustand vor Ausgabe des Alarms.
Die praktische Verwendung der Einrichtung gestaltet sich etwa folgendermassen. Nach dem Ankern wird die Anlage eingeschaltet und auf Funktionsfähigkeit sowie auf das Vorhandensein genügender Stromreserven geprüft. Dann wird der Kompensator justiert bis die bei festsitzendem Anker von den piezoelektrischen Gebern empfangenen Signale den eingestellten Schwellwert um einen gewissen Betrag unterschreiten. Der so eingestellte Schwellwert kann vom herrschenden Seegang, von der Art des Grundes, des Ankers und des Ankergeschirrs abhängig sein. Er wird in der Regel nicht überschritten werden, solange der Anker hält. Bricht dieser aber aus und wird über Grund geschleift, dann erleidet er auch auf sandigem oder schlammigem Grund derart starke - wenn auch oft kurze - Beschleunigungen, dass die von den Beschleunigungsfühlern 11 a, 11 b, 11 c abgegebenen Signale zu einer Überschreitung des eingestellten Schwellwertes in der Empfangsstation und damit zum Auslösen eines Alarmes führen. Daraufhin können die nötigen Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Um bei relativ niedrig eingestelltem Schwellwert durch Rucken der Ankerkette bedingte Falschalarme zu vermeiden, kann es von Vorteil sein, zwischen der Kette und dem Ankerschäkel ein kurzes Tau einzufügen.
Falls kein Schwojen um den Anker zu erwarten ist, etwa weil das Boot zwischen Bug- und Heckanker liegt oder auch wenn - etwa an einem überfüllten Ankerplatz - gerade ein solches Schwojen gemedet werden soll, kann man, wie in Fig. 2 gezeigt, das die piezoelektrischen Beschleunigungssensore enthaltende Gehäuse 4' unabhängig vom Anker 2 an einer kurzen Leine 5' auf Grund legen. Die Trommel 6 entfällt dann und es kann die Leine 5' (oder fallweise der deren Funktion erfüllendes Verbindungskabel zwischen Gehäuse und Boot) an Bord festgemacht werden. Es ist klar, dass auf diese Weise ein durch Wind oder Strömung bedingtes Schwojen des Bootes angezeigt wird, auch wenn der Anker hält, indem dabei das Gehäuse 4' auf dem Grund herumgezogen wird und entsprechende Beschleunigungen erleidet. Der Umfang des ohne Auslösung des Alarmes zulässigen Schwojens kann durch die länge der Leine 5' reguliert werden.
Schliesslich ist es, wie in Fig. 3 gezeigt, möglich, die von den am Anker befestigten piezoelektrischen Fühlern abgegebenen Signale über ein verhältnismässig kurzes Kabel 5" zu einer Ankerboje 7 zu führen, die einen (nicht gezeigten) Radiesender enthält, von dem die Signale drahtlos zu einem zugehörigen Empfänger 8 an Bord des Bootes übertragen werden. Der Sender muss dann eine eigene Stromquelle besitzen; dafür kann aber in gewissen Fällen auf den Vorverstärker verzichtet werden, wodurch die Masse und die Empfindlichkeit der am Anker befestigten Vorrichtung kleiner werden. Diese Lösung ist vor allem bei schwierigem Ankergrund vorteilhaft, auf welchem in der Regel eine Ankerboje von Nutzen ist.

Claims

1. Verfahren zur Überwachung der Lage eines vor Anker (2) liegenden Schiffes (1) unter Verwendung eines mittels einer Tracke (3, 5') mit dem Schiff verbundenen und auf Grund gelassenen als Sensor ausgebildeten Körpers (4, 4'), dadurch gekennzeichnet, dass letzterer mit mindestens einem Beschleunigungsfühler (11a-c) versehen ist, und dass die von diesem Fühler abgegebenen Signale an Bord des Schiffes übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Beschleunigungsfühler elektrische Messignale erzeugt und mittels elektrischer Leitungen (5') zu einer Empfangsstation (14) an Bord des Schiffes übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Beschleunigungsfühler elektrische Messignale erzeugt, mittels elektrischer Leitungen (5") zu einer Boje (7) übertragen und von dort aus per Funk zu einer an Bord des Schiffes befindlichen Empfangsstation (8) übermittelt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale an Bord des Schiffes mit einem vorgegebenen Schwellwert (20) verglichen werden und dass bei Überschreitung desselben ein Alarmsignal ausgelöst wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unversehrtheit der Signalwege und die Funktionstüchtigkeit des Fühlers vom Schiff aus periodisch oder kontinuierlich überwacht werden und dass bei Nichteinhalten bestimmter Sollwerte ein Funktionsausfall angezeigt wird.

6. Einrichtung zur Überwachung der Lage eines vor Anker (2) liegenden Schiffes (1) unter Verwendung eines mittels einer Tracke (3, 5') mit dem Schiff verbundenen und auf Grund gelassenen, als Sensor ausgebildeten Körpers (4, 4'), gekennzeichnet, durch mindestens einen am oder im Körper befestigten piezoelektrischen Beschleunigungsfühler (11a-c), durch am Körper anbringbare elektrische Leitungen (5, 5', 5"), um die vom Fühler erzeugten Signale mindestens bis zur Wasseroberfläche zu übertragen, und durch eine Empfangsstation (14), die eingerichtet ist, um ein Alarmsignal zu erzeugen, wenn die durch die Ausgangssignale des Fühlers in der Empfangsstation ausgelösten Signale einen einstellbaren Schwellwert überschreiten.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen schwimmenden Radiosender (7), um die Signale von der Wasseroberfläche bis zu einem an Bord befindlichen Empfänger (8) zu übertragen sowie dadurch, dass die Empfangsstation für den Empfang der durch den Sender gesendeten Signale eingerichtet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch drei orthogonal zueinander angeordnete piezoelektrische Geber (11a-c).

9. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen den drei piezoelektrischen Gebern gemeinsamen Vorverstärker (12).

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverstärker (12) im Körper (4) angeordnet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverstärker von der Empfangsstation gespiesen ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (4) ein den Beschleunigungsfühler enthaltendes, am Anker (2) befestigbares, hermetisches und mit einem wasserdichten elektrischen Ausgang versehenes Gehäuse ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsstation (14) eingerichtet ist, um die Integrität der Signalübertragungswege, des Beschleunigungsfühler, der Signalverarbeitungsschaltungen sowie das Vorhandensein einer ausreichenden Versorgungsenergie zu prüfen.