EP2718177B1 - Method and device for compensating for a load moment and method and measuring equipment for determining the position of a load - Google Patents
Method and device for compensating for a load moment and method and measuring equipment for determining the position of a load Download PDFInfo
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- EP2718177B1 EP2718177B1 EP12727824.0A EP12727824A EP2718177B1 EP 2718177 B1 EP2718177 B1 EP 2718177B1 EP 12727824 A EP12727824 A EP 12727824A EP 2718177 B1 EP2718177 B1 EP 2718177B1
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- B63B27/10—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers of cranes
Definitions
- the compensating fluid is displaced by means of compressed air.
- compressed air can be blown into the equalizing tanks in order to press their contents via the compensation line in the opposite tank.
- compressed air is advantageous in this context, since a quick response to load changes of the float is possible.
- a deceleration of a compensating liquid flow in the compensating line can also be effected in order to further reduce the reaction time of the control as a whole in accordance with the invention.
- a planned future position of the load is determined from a predetermined load path, the compensation torque being determined as a function of the determined future position.
- the load path of a loading crane control in which said Load path is stored as a default, are taken, after which the loading crane has to move the load.
- the orientation on the load path allows for early planning and timely generation of the balancing torque.
- a load path optimized both in terms of path length and in terms of the uniformity of changes over time of the load torque is the load path 31 in accordance with FIG. 1 (b) .
- this load path 31 a radial movement to the tower 3 and a pivoting movement about the axis of the tower 3 is carried out simultaneously such that the load is moved in a straight path from the receiving location 34 to the storage location 33.
- the load path 31 thus made uniform changes in the load torque, which can be easily compensated by the anti-heeling system.
- the loading can therefore be carried out particularly safely and quickly.
- a crane control is required which requires an exactly determined position of the load as an input variable.
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleichen eines durch eine Last auf einen Schwimmkörper, einwirkenden Lastmoments um eine Drehachse des Schwimmkörpers, indem ein zum Ausgleich des Lastmoments erforderliches Ausgleichsmoment erzeugt wird, wobei die Last von einem Ausleger einer auf dem Schwimmkörper angeordneten Ladevorrichtung getragen wird .Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ausgleichen eines durch eine Last auf einen Schwimmkörper einwirkenden Lastmoments um eine Drehachse des Schwimmkörpers, wobei die Last von einem Ausleger einer auf dem Schwimmkörper angeordneten Ladevorrichtung getragen wird, umfassend
mindestens zwei paarweise gegenüberliegend angeordnete Ausgleichstanks,
eine die Ausgleichstanks paarweise verbindende Ausgleichsleitung,
Verschiebemittel zum Verschieben einer Ausgleichsflüssigkeit zwischen den Ausgleichstanks über die Ausgleichsleitung.The present invention relates to a method for compensating a load moment on a float by applying a load torque about a rotation axis of the float by generating a balancing torque required to balance the load torque, the load being carried by a cantilever of a loader mounted on the float. The invention further relates to a device for compensating a load moment acting on a float by a load about an axis of rotation of the float, the load being carried by a cantilever of a loading device disposed on the float
at least two balance tanks arranged in pairs opposite each other,
a balancing line connecting the balancing tanks in pairs,
Displacement means for shifting a leveling fluid between the equalizing tanks via the equalizing line.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Positionsbestimmung einer Last, wobei die Last von einem Ausleger einer auf dem Schwimmkörper angeordneten Ladevorrichtung getragen wird.Furthermore, the present invention relates to a method for determining the position of a load, wherein the load is carried by a boom of a loading device arranged on the float.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Messausrüstung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 9, mindestens umfassend
einen ersten schwimmkörperseitigen Referenzsensor zur Anordnung auf dem Schwimmkörper für die globale Positionsbestimmung eines schwimmkörperseitigen Referenzmesspunktes,
mindestens einen lastseitigen Lastsensor für die globale Positionsbestimmung des Lastortmesspunktes zur Anordnung im Bereich der Last,
Auswertemittel zum Auslesen der von den Sensoren
bestimmten Positionsdaten und zur Ermittlung des Lastmoments in Abhängigkeit von den Positionsdaten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.Furthermore, the present invention relates to a measuring equipment for carrying out a method according to one of
a first floating body-side reference sensor for placement on the floating body for the global positioning of a floating body-side reference measuring point,
at least one load-side load sensor for global position determination of the load location measuring point for arrangement in the region of the load,
Evaluation means for reading the from the sensors
certain position data and for determining the load torque as a function of the position data with the features of
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mindestens umfassend
eine Vorrichtung zum Erzeugen eines zum Ausgleichen des durch die Last auf den Schwimmkörper, insbesondere Schiff, einwirkenden Lastmoments um eine Drehachse des Schwimmkörpers erforderlichen Ausgleichsmoments,
eine Messausrüstung zum Ermitteln einer Position der Last relativ zum Schwimmkörper,
wobei die Messausrüstung nach einem der Ansprüche 10 bis 11 und/oder die Vorrichtung zum Ausgleichen nach Anspruch 7 ausgestaltet ist/sind.Finally, the present invention relates to a device for carrying out the method according to one of
a device for generating a compensation moment required for balancing the load moment acting on the floating body, in particular the ship, about a rotation axis of the floating body,
measuring equipment for determining a position of the load relative to the float,
wherein the measuring equipment according to any one of
Beim Be- und Entladen von Schwimmkörpern, von Schiffen, erfolgt die Be¬ oder Entladung üblicherweise über eine Längsseite, also von Backbord oder Steuerbord. Wenn dazu ein auf dem Schiff angeordneter Ladekran verwendet wird, besteht das Problem, dass die Masse der oder Steuerbord. Wenn dazu ein auf dem Schiff angeordneter Ladekran verwendet wird, besteht das Problem, dass die Masse der aufzunehmenden Last ein eine Krängungsänderung hervorrufendes Moment erzeugt. Diese Situation tritt insbesondere auf, wenn zum Beispiel Schiffe zur Verlegung von Offshore-Ausrüstungen auf See mit schweren Offshore-Konstruktionen beladen werden. Beispielsweise kann eine Offshore-Konstruktioneine Masse von mehreren Tausend metrischen Tonnen aufweisen. Beim Beladen eines Schiffs mit einer derartigen Offshore-Konstruktion über einen Kran mit einem Ausleger kann es ohne Gegenmaßnahmen je nach Schiffstyp zu einer gefährlichen Krängungsänderung von zum Beispiel 35 Grad oder mehr kommen.When loading and unloading floats, ships, the loading or unloading is usually carried out over a long side, ie from port or starboard. If this is done using a loading crane located on the ship, there is the problem that the mass of the or starboard. If a loading crane arranged on the ship is used for this purpose, there is the problem that the mass of the load to be absorbed produces a momentum inducing a heeling change. In particular, this situation occurs when, for example, ships are loaded with heavy offshore constructions for laying offshore offshore equipment. For example, an offshore construction may have a mass of several thousand metric tons. When loading a ship with such an offshore construction via a crane with a boom, without countermeasures depending on the type of ship, a dangerous heeling change of, for example, 35 degrees or more may occur.
Aus diesem Grund ist es im Stand der Technik bekannt, bei dem Beladevorgang Mittel zum Ausgleichen der durch die Last hervorgerufenen Krängungsänderung und/oder Trimmänderung zu verwenden. Diese sind unter der angelsächsischen Bezeichnung Anti-Heeling-System bekannt und basieren im wesentlichen darauf, dass durch Verschieben einer Ballastflüssigkeit zwischen paarweise angeordneten Ausgleichstanks ein Gegenmoment erzeugt wird. Diese bekannte Maßnahme zur Stabilisierung von Schiffen während der Beladung ist jedoch bei extremen Verhältnissen wie zum Beispiel der beschriebenen Beladung mit einer mehrere Tausend Tonnen schweren Offshore-Konstruktion von Backbord oder Steuerbord nicht optimal. Denn insbesondere bei der üblichen Verwendung von Ladekränen mit schwenkbaren Auslegern treten während des Ladevorgangs, besonders jedoch während des Schwenkvorgangs, sehr starke Änderungen der Momente auf. Diese Änderungen sind mit herkömmlichen Anti-Heeling-Systemen nur unzureichend in den Griff zu bekommen. Der Beladungsvorgang wird daher in der Regel manuell und daher sehr langsam durchgeführt, um die auftretenden Momentenänderungen unter Berücksichtigung der Reaktionszeiten des Anti-Heeling-Systems sicherzustellen. Die Regelung der Schiffsneigung erfolgt dabei gemäß Stand der Technik in Reaktion auf messtechnisch festgestellte Neigungsänderungen, beispielsweise Änderungen der Krängung oder des Trimms des Schwimmkörpers, wenn diese zu einer Neigung außerhalb eines vorgegebenen Bereichs von beispielsweise 1 oder 2 Grad führen. Aufgrund der geschilderten Unzulänglichkeiten der bekannten Verfahren ist der Ladevorgang gemäß Stand der Technik unerwünscht zeitintensiv und unter ungünstigen Bedingungen möglicherweise auch unsicher.For this reason, it is known in the art to use in the loading process means for compensating for the change in heel caused by the load and / or trim change. These are known under the Anglo-Saxon term anti-heeling system and are essentially based on the fact that by shifting a ballast fluid between paired balancing tanks a counter-momentum is generated. However, this known measure to stabilize ships during loading is not optimal in extreme conditions, such as the described loading of a port or starboard offshore construction of several thousand tons. For in particular in the usual use of cranes with swiveling arms occur during the charging process, but especially during the pivoting process, very strong changes in the moments. These changes can not be sufficiently tackled with conventional anti-heeling systems. The loading process is therefore usually performed manually and therefore very slowly to the occurring torque changes, taking into account the reaction times of the anti-heeling system sure. The regulation of the inclination of the ship is carried out according to the prior art in response to metrologically determined inclination changes, such as changes in the heeling or trim of the float, if they lead to a slope outside a predetermined range, for example, 1 or 2 degrees. Due to the described shortcomings of the known methods, the charging process according to the prior art is undesirably time-consuming and may also be unsafe under unfavorable conditions.
Eine Vorrichtung zum Ausgleichen eines durch eine Last auf einen Schwimmkörper, insbesondere Schiff, einwirkenden Lastmoments der eingangs genannten Art ist bei den oben geschilderten Einsatzbereichen mit Nachteil nur mit erheblicher zeitlicher Verzögerung in der Lage, eine beim Be- oder Entladen, insbesondere beim Schwenken, auftretende Neigungsänderung zu kompensieren. Schon gar nicht ist es mit den bekannten Vorrichtungen möglich, eine Neigungsänderung von vornherein zu verhindern. Es besteht daher Bedarf an einer verbesserten Vorrichtung zum Ausgleichen hinsichtlich der Verkürzung der Reaktionszeiten sowie der Verbesserung der Sicherheit.A device for balancing a by a load on a floating body, in particular ship, acting load torque of the type mentioned is in the above-described application areas at a disadvantage only with considerable delay in a position during loading or unloading, especially when pivoting, occurring To compensate for inclination change. Not at all it is possible with the known devices to prevent a change in inclination from the outset. There is therefore a need for an improved compensation device for shortening reaction times and improving safety.
Gattungsgemäße Verfahren zum Ermitteln eines Lastmoments basieren im Wesentlichen auf Daten, die durch Messsensoren am Ladekran geliefert werden. Insbesondere ist es bekannt, Winkelgeber zur Messung des Winkels zwischen Turm und Ausleger des Ladekrans zu verwenden. Diese Verfahren sind jedoch mit Nachteil ungenau. Häufig eignet sich ein mit den bekannten Verfahren ermitteltes Lastmoment daher nicht optimal zur Weiterverarbeitung durch Bordsysteme des Schiffes.Generic methods for determining a load torque are based essentially on data that are supplied by measuring sensors on the loading crane. In particular, it is known to use angle sensors for measuring the angle between the tower and boom of the loading crane. However, these methods are disadvantageously inaccurate. Frequently, therefore, a load torque determined by the known methods is not optimally suited for further processing by shipborne systems.
Entsprechendes gilt für die gattungsgemäße Messausrüstung zur Durchführung des Verfahrens zum Ermitteln eines Lastmoments.The same applies to the generic measuring equipment for carrying out the method for determining a load torque.
Aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausgleichen der eingangs genannten Art sowie eine zugehörige Vorrichtung zu dessen Durchführung dahingehend zu verbessern, dass eine Be- oder Entladung schneller und sicherer durchgeführt werden kann.The present invention is therefore based on the object to improve a method for balancing the aforementioned type and an associated apparatus for its implementation to the effect that a loading or unloading can be performed faster and safer.
Mit Blick auf das Verfahren zur Positionsbestimmung einer Last und die entsprechende Messausrüstung der eingangs genannten Art liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine genauere Positionsbestimmung zu ermöglichen, um die Position der Last als Eingangsgröße für Regelkreise verwenden zu können.With regard to the method for determining the position of a load and the corresponding measuring equipment of the type mentioned above, the present invention has the object to enable a more accurate position determination in order to use the position of the load as an input variable for control loops can.
Die auf das Verfahren zum Ausgleichen eines Lastmoments der eingangs genannten Art gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, wobei bei einem derartigen Verfahren eine Position der Last relativ zum Schwimmkörper ermittelt und in Abhängigkeit von der ermittelten Position das Ausgleichsmoment bestimmt wird. Es ist also erfindungsgemäß mit Vorteil möglich, anhand der Bestimmung der Position der Last relativ zum Schwimmkörper einen verbesserten Momentenausgleich zu erzielen. Denn anstatt, wie im Stand der Technik üblich, erst auf eine bereits messtechnisch erfassbare Neigungsänderung durch die Erzeugung von Gegenmomenten zu reagieren, ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, mit der Kenntnis der Position der Last bereits die die Neigungsänderung verursachende Momentenänderung heranzuziehen, um frühzeitig das erforderliche Ausgleichsmoment zu erzeugen. Das Trägheitsmoment des Schwimmkörpers bei der Reaktion auf Änderungen des Lastmoments spielt somit erfindungsgemäß keine Rolle. Mittel zum Ausgleichen einer Neigungsänderung können auf diese Weise mit Vorteil frühzeitig aktiviert werden, so dass im günstigsten Fall der Ladevorgang schneller und sicherer ablaufen kann.The object directed to the method for compensating a load torque of the type mentioned is achieved by the combination of features of
In spezieller Ausgestaltung der Erfindung kann die Position der Last durch eine Kamera in Verbindung mit einer Bildverarbeitung ermittelt werden.In a specific embodiment of the invention, the position of the load can be determined by a camera in conjunction with image processing.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Bestimmung des Lastmoments relativ zu einer Drehachse des Schwimmkörpers eine Masse der Last ermittelt wird und anschließend in Abhängigkeit von dem Lastmoment das Ausgleichsmoment bestimmt wird. Somit wird aus der Position und der Masse der Last ein Moment der Last relativ zu einer Drehachse des Schwimmkörpers errechnet, welches zur Aktivierung einer Anlage zur Erzeugung eines Ausgleichsmoments verwendet wird. Zur Ermittlung der Masse der Last kann im Rahmen der Erfindung beispielsweise eine Änderung des Tiefgangs beim Aufnehmen der Last herangezogen werden.In a preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that for determining the load torque relative to a rotational axis of the floating body, a mass of the load is determined and then the compensation torque is determined in dependence on the load torque. Thus, from the position and the mass of the load, a moment of the load is calculated relative to a rotational axis of the floating body, which is used to activate a system for generating a balancing torque. To determine the mass of the load can be used in the context of the invention, for example, a change in draft when picking up the load.
Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung zeitliche Änderungen der Position der Last und/oder des Lastmoments ermittelt werden, kann erfindungsgemäß ein zum Ausgleich der zu erwartenden Neigungsänderung erforderliches Ausgleichsmoment frühzeitig bestimmt werden, um die Reaktionszeit für die Neigungskompensation weiter zu vermindern.If, in a further advantageous embodiment of the invention, temporal changes in the position of the load and / or the load torque are determined, a compensating torque required to compensate for the expected change in inclination can be determined early in order to further reduce the reaction time for the inclination compensation.
Insbesondere kann erfindungsgemäß zum Erzeugen des Ausgleichsmoments eine Ausgleichsflüssigkeit zwischen mindestens zwei paarweise gegenüberliegend angeordneten Ausgleichstanks durch eine die Ausgleichstanks paarweise verbindende Ausgleichsleitung verschoben werden. Die erforderliche Durchflussmenge der zu verschiebenden Ausgleichsflüssigkeit wird dabei erfindungsgemäß anhand der ermittelten Position der Last ermittelt.In particular, according to the invention, a compensating liquid can be displaced between at least two compensating tanks arranged in pairs opposite one another by means of a compensating pipe connecting the balancing tanks in pairs to generate the balancing torque. The required flow rate of the compensating liquid to be displaced is determined according to the invention on the basis of the determined position of the load.
Je nach Auslegung der Ausgleichstanks sowie der Masse der zu beladenden Last können im Rahmen der Erfindung auch mehrere Paare von Ausgleichstanks verwendet werden, um die nötige Durchflussmenge an Ausgleichsflüssigkeit zur Erzeugung eines Gegenmoments bereitzustellen.Depending on the design of the balancing tanks and the mass of the load to be loaded, several pairs can also be used within the scope of the invention be used by balancing tanks to provide the necessary flow of compensation fluid to generate a counter-torque.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Ausgleichsflüssigkeit mittels Druckluft verschoben. Dazu kann insbesondere Luft in die Ausgleichstanks geblasen werden, um deren Inhalt über die Ausgleichsleitung in den gegenüberliegenden Tank zu drücken. Die Verwendung von Druckluft ist in diesem Zusammenhang vorteilhaft, da eine schnelle Reaktion auf Laständerungen des Schwimmkörpers möglich ist. Zudem ist es vergleichsweise einfach möglich, den Druck der Druckluft zu variieren, um eine kontinuierliche Regelung der Durchflussmenge der Ausgleichsflüssigkeit zu erreichen. Darüber hinaus kann über Steuereinrichtungen im Druckluftsystem zum Beispiel auch ein Abbremsen eines Ausgleichsflüssigkeitsstroms in der Ausgleichsleitung bewirkt werden, um die Reaktionszeit der Regelung erfindungsgemäß insgesamt weiter zu reduzieren.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the compensating fluid is displaced by means of compressed air. For this purpose, in particular, air can be blown into the equalizing tanks in order to press their contents via the compensation line in the opposite tank. The use of compressed air is advantageous in this context, since a quick response to load changes of the float is possible. In addition, it is relatively easy to vary the pressure of the compressed air in order to achieve a continuous control of the flow rate of the compensation liquid. In addition, by means of control devices in the compressed air system, for example, a deceleration of a compensating liquid flow in the compensating line can also be effected in order to further reduce the reaction time of the control as a whole in accordance with the invention.
In anderer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Ausgleichsflüssigkeit mittels eines Pumpvorgangs verschoben.In another advantageous embodiment of the method according to the invention, the compensation liquid is moved by means of a pumping operation.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn mit variablem Durchfluss gepumpt wird. Demgegenüber ist bei herkömmlichen Anti-Heeling-Systemen lediglich vorgesehen, dass die Pumpen eingeschaltet werden, anschließend mit einer bestimmten festen Drehzahl betrieben werden und bei Erreichen einer vorgegebenen Krängung in einem der Ausgleichstanks wieder abgeschaltet werden. Indem erfindungsgemäß ein Betrieb mit variablem Durchfluss vorgesehen ist, lässt sich der Ausgleich der Lastmomente beim Be- und Entladevorgang gleichermaßen verfeinern wie auch die Reaktionszeit verkürzen.In this context it is advantageous to pump with variable flow. In contrast, in conventional anti-heeling systems merely provided that the pumps are turned on, then operated at a certain fixed speed and are switched off again when reaching a predetermined heeling in one of the balance tanks. By providing a variable flow operation according to the invention, the compensation of the load moments during the loading and unloading process can be equally refined as well as the reaction time can be shortened.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird weiter verbessert, indem der Ausgleichsflüssigkeitsstrom verzögert wird, wobei Bremsenergie, vorzugsweise elektrisch, vernichtet und/oder rückgespeist wird. Dies kann im Rahmen der Erfindung vorzugsweise dadurch erfolgen, dass Pumpen im Turbinenbetrieb verwendet werden und dabei den Ausgleichsflüssigkeitsstrom verzögern.The inventive method is further improved by the compensation liquid flow is delayed, braking energy, preferably electrically, destroyed and / or fed back. In the context of the invention, this can preferably be achieved by using pumps in turbine operation and thereby delaying the equalizing liquid flow.
Die Pumpen können erfindungsgemäß insbesondere als Asynchronmaschinen ausgestaltet sein und über einen Frequenzumrichter angesteuert werden, wobei in einem Zwischenkreis ein elektrischer Bremswiderstand angeordnet ist, der nur im Turbinenbetrieb zugeschaltet wird. Die Pumpen sollten reversibel betreibbar sein und können im Rahmen der Erfindung vorzugsweise als Axialpumpe ausgestaltet sein.According to the invention, the pumps can in particular be configured as asynchronous machines and can be controlled by a frequency converter, wherein an electrical braking resistor is arranged in a DC link, which is switched on only in turbine mode. The pumps should be reversibly operable and may be designed in the context of the invention preferably as an axial pump.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine zur Erzeugung des Ausgleichsmoments erforderliche Durchflussmenge einer Ausgleichsflüssigkeit bestimmt.In a further development of the method according to the invention, a flow rate of a compensating fluid required for generating the balancing torque is determined.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zeitliche Änderungen des momentanen Füllstands mindestens eines Paares der Ausgleichstanks und/oder eine Durchflussmenge durch die Ausgleichsleitung gemessen. Diese können mit Vorteil bei der Erzeugung des Ausgleichsmoments berücksichtigt werden. Anhand der Füllstände lassen sich die momentanen Ausgleichsmomente bestimmen, um durch Vergleich mit der momentanen Position der Last relativ zu dem Schwimmkörper zu errechnen, welches zusätzliche Ausgleichsmoment benötigt wird, um die Neigung des Schiffs in einem vorgegebenen Winkelbereich zu halten.In a preferred embodiment of the method according to the invention, temporal changes of the instantaneous fill level of at least one pair of the equalization tanks and / or a flow rate through the equalization line are measured. These can be taken into account with advantage in the generation of the balancing torque. On the basis of the levels, the instantaneous compensation torques can be determined in order to calculate, by comparison with the instantaneous position of the load relative to the float, which additional compensation torque is needed to maintain the inclination of the ship within a predetermined angular range.
Wenn erfindungsgemäß das Ausgleichsmoment zusätzlich in Abhängigkeit mindestens eines den Tiefgang des Schwimmkörpers kennzeichnenden Wertes bestimmt wird, wird das erfindungsgemäße Verfahren weiter hinsichtlich einer sicheren und zügigen Beladung mit schweren Lasten verbessert. Denn die Erfassung von Änderungen des Tiefgangs während der Aufnahme einer Last ermöglicht die Bestimmung der Masse der Last, die wiederum zur Bestimmung des Lastmoments verwendet werden kann.If, according to the invention, the compensation torque is additionally determined as a function of at least one value characterizing the draft of the floating body, the inventive Further improved method for a safe and rapid loading of heavy loads. For the detection of changes in the draft during the recording of a load allows the determination of the mass of the load, which in turn can be used to determine the load torque.
Um eine Plausibilitätskontrolle für das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausgleichen zu erhalten, kann das erfindungsgemäß ermittelte Ausgleichsmoment mit einem mittels eines Referenzverfahrens ermittelten Vergleichswert verglichen werden und im Falle einer Abweichung festgestellt werden, ob diese außerhalb eines gegebenen Toleranzintervalls liegt, wobei das Referenzverfahren vorzugsweise eine direkte Messung des Neigungswinkels des Schwimmkörpers um eine Drehachse umfasst. Dadurch, dass mit einem Referenzverfahren verglichen wird, lässt sich vermeiden, dass zum Beispiel bei einer Störung des zur Positionsbestimmung verwendeten Satellitensystems das dann fehlerhaft bestimmte Lastenmoment zur Ermittlung eines Ausgleichsmoments herangezogen wird. Falls als Referenzverfahren die Messung des Neigungswinkels des Schwimmkörpers verwendet wird, kann die Neigung insbesondere mit Vorteil mit einem initialen Winkelsensor gemessen werden. Wenn also beispielsweise bei einem Beladungsvorgang der Winkelsensor eine Änderung der Neigung des Schwimmkörpers feststellt, kann dies erfindungsgemäß als Hinweis interpretiert werden, dass ein falsches Ausgleichsmoment bestimmt worden ist.In order to obtain a plausibility check for the compensation method according to the invention, the compensation torque determined according to the invention can be compared with a comparison value determined by means of a reference method and, in the case of a deviation, determined whether it lies outside a given tolerance interval, the reference method preferably a direct measurement of the Inclination angle of the floating body comprises about a rotation axis. By comparing with a reference method, it is possible to avoid that, for example, in the case of a disturbance of the satellite system used for determining the position, the then incorrectly determined load torque is used to determine a compensation torque. If the measurement of the inclination angle of the floating body is used as the reference method, the inclination can be measured in particular advantageously with an initial angle sensor. If, for example, during a loading process, the angle sensor detects a change in the inclination of the floating body, this can be interpreted according to the invention as an indication that a wrong balancing torque has been determined.
In Weiterbildung der Erfindung wird aus einem vorgegebenen Lastweg eine planmäßige zukünftige Position der Last ermittelt, wobei in Abhängigkeit von der ermittelten zukünftigen Position das Ausgleichsmoment bestimmt wird. Beispielsweise kann im Rahmen der Erfindung der Lastweg einer Ladekran-Steuerung, in welcher besagter Lastweg als Vorgabe abgelegt ist, entnommen werden, nach welcher der Ladekran die Last zu bewegen hat. Die Orientierung an dem Lastweg ermöglicht eine vorzeitige Planung und rechtzeitige Erzeugung des Ausgleichsmoments.In a further development of the invention, a planned future position of the load is determined from a predetermined load path, the compensation torque being determined as a function of the determined future position. For example, in the context of the invention, the load path of a loading crane control, in which said Load path is stored as a default, are taken, after which the loading crane has to move the load. The orientation on the load path allows for early planning and timely generation of the balancing torque.
Die auf eine Vorrichtung zum Ausgleichen eines Lastmoments der eingangs genannten Art gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 7 gelöst, wobei die Verschiebemittel zum Erzeugen eines variablen Durchflusses durch die Ausgleichsleitung ausgebildet sind. Im Unterschied zu herkömmlichen Anti-Heeling-Systemen, bei denen die Pumpen in einem 2-Punkt-Steuerungsbetrieb mit konstanter Drehzahl bis zum Erreichen eines Abschaltwertes betrieben werden, ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung von Pumpen mit einer Betriebsart bei variablem Durchfluss eine präzisere Erzeugung eines Ausgleichsmoments bei kürzerer Reaktionszeit. Die Verschiebemittel können in diesem Sinne erfindungsgemäß auch ein Luftgebläse umfassen, welches ebenfalls durch Variation des erzeugten Luftdrucks oberhalb der Wasserlinie in den Ausgleichstanks zur Erzeugung eines variablen Durchflusses durch die Ausgleichsleitung geeignet sind.The object directed to a device for compensating a load torque of the type mentioned above is achieved by the feature combination of
In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Verschiebemittel zum Abbremsen eines Ausgleichsflüssigkeitsstromes zwischen den Ausgleichstanks ausgebildet. Auch diese erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht eine schnellere Kompensation von veränderten Lastmomenten beim Ladevorgang, indem schneller und präziser ein Ausgleichsmoment angepasst werden kann.In an embodiment of the device according to the invention, the displacement means for braking a compensation fluid flow between the surge tanks are formed. Also, this measure according to the invention allows faster compensation of changed load moments during charging by faster and more precise balancing torque can be adjusted.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die Verschiebemittel eine frequenzvariabel ansteuerbare, vorzugsweise in einem Vierquadrantenbetrieb betreibbare, Pumpe, mit einem Bremswiderstand im Zwischenkreis und/oder mit Mitteln zum Rückspeisen in ein Bordnetz. Der Bremswiderstand kann erfindungsgemäß zuschaltbar sein, wenn die Pumpe im Turbinenbetrieb gefahren werden soll.In the device according to the invention, the displacement means comprise a variable-frequency controllable, preferably operable in a four-quadrant operation, pump, with a braking resistor in the intermediate circuit and / or with means for feeding back into a vehicle electrical system. The braking resistor can be switched according to the invention, when the pump is to be operated in turbine mode.
Die auf ein Verfahren zur Positionsbestimmung einer Last der eingangsgenannten Art nach Patentanspruch 8 wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches eine globale Positionsbestimmung eines auf dem Schwimmkörper angeordneten schwimmkörperseitigen Referenzmesspunktes sowie mindestens eines lastseitig angeordneten Lastortmesspunktes umfasst. Die Positionsbestimmung kann insbesondere mit GPS-Sensoren erfolgen. Dieses erfindungsgemäße Messverfahren ermöglicht eine derart zuverlässige Positionsbestimmung, dass die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte Position der Last mit Vorteil als Eingang für unterschiedliche Regler verwendet werden kann.The method for determining the position of a load of the type mentioned according to
Die erfindungsgemäße gleichzeitige globale Positionsbestimmung, also Positionsbestimmung der räumlichen Koordinaten relativ zur Erde, eines Referenzmesspunktes auf dem Schwimmkörper und eines Lastortmesspunktes im Bereich der Last ermöglicht bei Kenntnis der Lage der Messpunkte relativ zu dem Schwimmkörper bzw. relativ zur Last insbesondere die Bestimmung eines Hebelarms der Last und damit bei Kenntnis der Masse der Last eines Moments auf den Schwimmkörper. Die globale Positionsbestimmung kann insbesondere mittels GPS-Sensoren erfolgen. Sie liefert sehr präzise Werte, die die Berücksichtigung des Abstands der Last zu dem Referenzpunkt als Eingangsgröße beispielsweise eines Anti-Heeling-Systems zulässt.The simultaneous global positioning, ie position determination of the spatial coordinates relative to the earth, a reference measuring point on the float and a Lastortmesspunktes in the load allows with knowledge of the location of the measuring points relative to the float or relative to the load in particular the determination of a lever arm of the load and thus knowing the mass of the load of a moment on the float. The global positioning can be done in particular by means of GPS sensors. It provides very precise values, which allow the consideration of the distance of the load to the reference point as input value of, for example, an anti-heeling system.
Vorzugsweise ist mindestens ein schwimmkörperseitiger Referenzmesspunkt auf einem sich mastartig von einer Ladefläche des Schwimmkörpers erstreckenden Turm der Ladevorrichtung angeordnet.Preferably, at least one reference side of the floating body is arranged on a mast-like tower of the loading device extending from a loading surface of the floating body.
Dabei ist es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen einem ersten und einem zweiten schwimmkörperseitigen Referenzmesspunkt möglichst groß ist. Entsprechend sollten ein schwimmkörperseitiger Referenzmesspunkt möglichst an der Turmspitze des Kranes und ein anderer möglichst an Deck des Schwimmkörpers angeordnet sein. Der relative Fehler der bei der Lastmomentbestimmung auftritt, wird auf diese Weise minimiert.It is advantageous in the context of the invention, when the distance between a first and a second floating body-side reference measuring point is as large as possible. Correspondingly, a reference point on the body of the swimmable body should preferably be arranged on the top of the crane and another as possible on the deck of the floating body. The relative error that occurs in the load torque determination is minimized in this way.
Besonders günstig ist es in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positionsbestimmung, wenn der Lastortmesspunkt an der Last selber und/oder am Ausleger angeordnet ist. Insbesondere die Anbringung eines Sensors für die globale Positionsbestimmung an der Last selber ermöglicht es auch festzustellen, ob die Last, beispielsweise aufgrund von Seegang, am Ladekran schwingt. Dier Erfassung der globalen Position des Punktes der Lastaufhängung ist vorteilhaft, da an diesem Punkt die Gewichtskraft der Last angreift und auf den Schwimmkörper einwirkt.It is particularly advantageous in a further advantageous embodiment of the method according to the invention for determining the position when the load location measuring point is arranged on the load itself and / or on the boom. In particular, the attachment of a sensor for the global positioning of the load itself also makes it possible to determine whether the load, for example, due to swell swings on the loading crane. The detection of the global position of the point of the load suspension is advantageous because at this point the weight of the load acts and acts on the float.
Das Verfahren nach der Erfindung wird zum Ermitteln eines durch eine Last auf den Schwimmkörper einwirkenden Lastmoments um eine Drehachse des Schwimmkörpers verwendet. Das auf diese Weise nach der Erfindung ermittelte Lastmoment kann mit Vorteil zur Steuerung von Beladungsvorgängen angewendet werden.The method according to the invention is used for determining a load moment acting on the floating body by a load about an axis of rotation of the floating body. The load torque determined in this way according to the invention can be used to advantage for the control of loading operations.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionsbestimmung wird zum Ermitteln des Lastmoments eine globale Positionsbestimmung eines in einem Abstand auf einer Referenzlinie angeordneten zweiten schwimmkörperseitigen Referenzmesspunktes vorgenommen, wobei der Abstand des Lastortmesspunktes von der Referenzlinie berechnet wird. Diese Maßnahme ermöglicht es, Laständerungen aufgrund von Lageänderüngen der Masse relativ zum Schwimmkörper unabhängig von einer daraus resultierenden Neigungsänderung des Schwimmkörpers zu bestimmen.According to the inventive method for determining the position, a global position determination of a second floating body-side reference measuring point arranged at a distance on a reference line is carried out for determining the load torque, wherein the distance of the load location measuring point from the reference line is calculated. This measure makes it possible to load changes due to changes in position of the mass relative to the float regardless of to determine a resulting change in inclination of the float.
Da gemäß der Erfindung die aus der Positionsbestimmung gewonnenen Positionsdaten zur Steuerung der Ladevorrichtung verwendet werden, um einen gewünschten Lastweg, den die von dem schwenkbaren Ausleger getragene Last mittels der Ladevorrichtung zurücklegt, einzuhalten, kann der Ladevorgang optimiert werden. Insbesondere ermöglicht die hohe Qualität der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Positionsdaten der Last, besonders des Ortes der Lastaufhängung, eine Bewegung der Last mittels einer Steuerung entlang eines Lastweges zu, bei dem Änderungen des Lastmoments so gewählt sind, dass ein Be- oder Entladevorgang besonders sicher für den zu be- oder entladenden Schwimmkörper gestaltet werden kann.According to the invention, since the positional position data used to control the loading device is used to maintain a desired load path traveled by the load carried by the pivotable boom by means of the loading device, the loading operation can be optimized. In particular, the high quality of the position data of the load, in particular the location of the load suspension, determined by the method according to the invention makes it possible to move the load by means of a control along a load path in which changes in the load torque are selected such that a loading or unloading operation is particularly secure can be designed for the loading or unloading float.
Wenn in Ausgestaltung der Erfindung die Last mittels der Ladevorrichtung horizontal und/oder vertikal bewegt wird, wobei insbesondere der Ausleger um eine senkrechte Achse geschwenkt und/oder um eine horizontale Achse verstellt wird, kann ein Lastweg insbesondere hinsichtlich Änderungen des Lastmoments optimiert werden.If, in an embodiment of the invention, the load is moved horizontally and / or vertically by means of the loading device, wherein in particular the boom is pivoted about a vertical axis and / or displaced about a horizontal axis, a load path can be optimized in particular with respect to changes in the load torque.
Der Lastweg wird erfindungsgemäß derart gewählt, dass das Lastmoment um eine Drehachse des Schwimmkörpers beim Bewegen der Last entlang des Lastwegs gleichmäßig variiert. Auf diese Weise werden die bei manueller Ausführung von Be-und Entladevorgängen in der Praxis auftretenden zickzackartigen Lastwege und die damit einhergehenden ungleichmäßigen Änderungen des Lastmoments vermieden. Dies vereinfacht den Ausgleich des Lastmoments mit Ausgleichsmomenten und verbessert so die Sicherheit von Be-und Entladevorgängen.The load path is inventively chosen such that the load torque varies uniformly about a rotational axis of the float when moving the load along the load path. In this way, the zigzag-type load paths occurring during manual execution of loading and unloading operations and the associated uneven changes in the load torque are avoided. This simplifies the compensation of the load torque with compensation torques and thus improves the safety of loading and unloading operations.
Besonders günstig ist es, wenn in Ausgestaltung der Erfindung der Lastweg als kürzester Weg zwischen einer Position der Last beim Aufnehmen und einer Position beim Ablegen gewählt wird. Bei der Verwendung eines Kranes zur Bewegung der Last kommt es hierbei in erster Linie auf den Weg an, den der Ort der Lastaufhängung, an welchem die Gewichtskraft der Last angreift, zurücklegt. Änderungen der vertikalen Lage der Last selber durch Verändern der Seillänge haben hingegen geringeren Einfluss. Im Rahmen der Erfindung ist unter Lastweg daher insbesondere auch der Weg zu verstehen, den der Punkt, an dem die Gewichtskraft der Last angreift, zurücklegt. In vielen Fällen wird dies der Punkt eines Auslegers sein, an welchem das Seil zur Last führt. In diesem Sinne ist der kürzeste Lastweg in Bezug auf die Horizontale eine gerade Verbindungslinie zwischen der Position der Last beim Aufnehmen und jener beim Ablegen, sofern auf diesem Weg keine Hindernisse, wie zum Beispiel Schiffsaufbauten oder andere Ladung, entgegenstehen.It is particularly favorable if, in an embodiment of the invention, the load path is selected as the shortest path between a position of the load when picking up and a position during picking. When using a crane for moving the load, it is primarily on the way that travels the place of the load suspension, on which the weight of the load attacks. Changes in the vertical position of the load itself by changing the pitch have less influence. In the context of the invention, load path is therefore to be understood in particular as the path that the point at which the weight of the load acts travels. In many cases this will be the point of a boom where the rope leads to the load. In this sense, the shortest load path with respect to the horizontal is a straight line connecting the position of the load when picking up and that at the time of picking up, unless there are obstacles in the way, such as ship body or other load.
Die auf eine Messausrüstung gerichtete Aufgabe wird mit einer Messausrüstung nach Anspruch 1 gelöst, welche mindestens umfasst:
- einen ersten schwimmkörperseitigen Referenzsensor zur Anordnung auf dem Schwimmkörper für die globale Positionsbestimmung eines schwimmkörperseitigen Referenzmesspunktes,
- einen lastseitigen Lastsensor für die globale Positionsbestimmung des Lastortmesspunktes zur Anordnung im Bereich der Last,
- a first floating body-side reference sensor for placement on the floating body for the global positioning of a floating body-side reference measuring point,
- a load-side load sensor for global position determination of the load location measuring point for arrangement in the region of the load,
Die Sensoren können im Rahmen der Erfindung insbesondere zum Empfangen und Auswerten von Signalen eines Satellitensystems, insbesondere GPS, ausgestaltet sein. Vorzugsweise sind sie als GPS¬ Sensoren ausgestaltet.In the context of the invention, the sensors can be designed in particular for receiving and evaluating signals of a satellite system, in particular GPS. Preferably, they are designed as GPS¬ sensors.
Die Auswertemittel sind erfindungsgemäß zur Ermittlung des Lastmoments in Abhängigkeit von den Positionsdaten ausgestaltet. Dazu wird die Masse der Last entweder als Parameter zugrundegelegt oder mit einem geeigneten Verfahren gemessen.The evaluation means are designed according to the invention for determining the load torque as a function of the position data. For this purpose, the mass of the load is either used as a parameter or measured by a suitable method.
Die erfindungsgemäße Messausrüstung wird noch verbessert, wenn ein zweiter schwimmkörperseitiger Referenzsensor zur Anordnung in einem Abstand auf einer Referenzlinie zu dem ersten schwimmkörperseitigen Referenzsensor vorgesehen ist, wobei die Auswertemittel vorzugsweise zur Berechnung des Abstands des Lastortmesspunktes von der Referenzlinie ausgestaltet sind.The measuring equipment according to the invention is further improved if a second floating body-side reference sensor is provided for arrangement at a distance on a reference line to the first floating body-side reference sensor, wherein the evaluation means are preferably configured to calculate the distance of the Lastortmesspunktes from the reference line.
Eine weitere Verbesserung der erfindungsgemäßen Messausrüstung erhält man, wenn sie weitere Sensoren für die globale Positionsbestimmung zur Anordnung an weiteren schwimmkörperseitigen und/oder lastseitigen Messpunkten umfasst. Insbesondere können Sensoren für die Anbringung am äußeren Ende des Auslegers des Lastkrans und auf der Last selber vorgesehen sein. Anhand eines Sensors auf der Last selber ist es mit Vorteil erfindungsgemäß möglich, festzustellen, ob die Last schwingt.A further improvement of the measuring equipment according to the invention is obtained if it comprises further sensors for the global position determination for the arrangement at further floating body-side and / or load-side measuring points. In particular, sensors may be provided for attachment to the outer end of the jib of the crane and on the load itself. Based on a sensor on the load itself, it is advantageously possible according to the invention to determine whether the load oscillates.
Da gemäßder Erfindung Mittel zum Übertragen von Daten der Positionsbestimmung an eine Steuerungseinrichtung einer Ladevorrichtung vorgesehen sind, kann die Ladevorrichtung den Ladevorgang anhand der der Positionsdaten automatisch abwickeln. Dabei kann insbesondere ein gewünschter Lastweg vorgegeben werden, welcher von der Steuerungseinrichtung eingehalten wird.According to the invention, since means are provided for transmitting position-determining data to a control device of a charging device, the charging device can automatically handle the charging process on the basis of the position data. In particular, a desired load path can be predetermined, which is maintained by the control device.
Schließlich wird die auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gerichtete Aufgabe durch eine derartige Vorrichtung gelöst, welche mindestens umfasst:
- eine Vorrichtung zum Erzeugen eines zum Ausgleichen des Lastmoments erforderlichen Ausgleichsmoments,
- eine Messausrüstung zum Ermitteln einer Position der Last relativ zum Schwimmkörper,
- a device for generating a balancing torque required for balancing the load torque,
- measuring equipment for determining a position of the load relative to the float,
Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.The invention will be described by way of example in a preferred embodiment with reference to a drawing, wherein further advantageous details are shown in the figures of the drawing.
Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.Functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
- Figur 1:
- schematische Darstellung eines Schiffes mit einem drehbaren Ladekran und einer an dem Ladekran hängenden Last (a) in einer Seitenansicht in Blickrichtung auf das Heck und (b) in Blickrichtung von oben zur Veranschaulichung der Messpunkte für die Durchführung einer Lagebestimmung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche erfindungsgemäß zur Neigungsregelung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird;
- Figur 2:
- schematische Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausgleichen einer durch eine schwere Last verursachten Krängungsänderung in Blickrichtung der Längsachse eines Schiffes.
- FIG. 1:
- schematic representation of a ship with a rotating loading crane and a hanging on the loading crane load (a) in a side view in the direction of the rear and (b) viewed from above to illustrate the measuring points for performing a position determination according to a preferred embodiment of the method , which is used according to the invention for tilt control according to the inventive method;
- FIG. 2:
- schematic representation of a preferred embodiment of a device according to the invention for compensating a caused by a heavy load heeling change in the direction of the longitudinal axis of a ship.
Die
In der in den
Im Bereich einer Spitze des Turms 3 ist ein erster GPS-Referenzsensor 12 angeordnet, der nur schematisch gezeigt ist. Weiter ist am äußeren Ende des Auslegers 5 ein weiterer GPS-Referenzsensor 14 im Bereich des Trageseils 6 angeordnet. Außerdem ist ein GPS-Lastsensor 15 direkt an der Last 7 befestigt. Zusätzlich sind, wie in
Die
Der Frequenzumrichter 26 ist mit einer Steuer- und Regelungseinrichtung 29 verbunden, welche die Propellerpumpe 25 über den Frequenzumrichter 26 steuert. Die Steuer- und Regelungseinrichtung 29 ist zur Errechnung eines zum Ausgleich eines durch eine Last 7 erzeugten Lastmoments und zur Erzeugung eines dafür erforderlichen Steuerbefehls an die Propellerpumpe 25 ausgestaltet. Dazu greift die Steuer- und Regelungseinrichtung 29 auch auf Messdaten der GPS-Sensoren 12, 13, 14, 15, 17, 18 zu und errechnet aus diesen in geeigneter, dem Fachmann für sich genommen wohl bekannte Weise, ein Lastmoment der Last 7 am Ladekran 2.The
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beladen kann in bevorzugter Ausgestaltung wie folgt vorgegangen werden. Zunächst wird das Schiff 1 mit Hilfe des Anti-Heeling-Systems 19 nach Backbord um einen Krängungswinkel 11 zwischen der Mittellinie 9 und der Vertikallinie 10 geneigt. Dazu werden keine Signale der GPS-Sensoren 12, 14, 15, 17, 18 benötigt. Im nächsten Schritt wird das Trageseil 6 an der Last 7 befestigt und gespannt. Zum Spannen wird die Seilmechanik des Ladekrans 2 solange betätigt, bis das Schiff 1 in etwa um den Betrag des Krängungswinkels 11 nach Steuerbord geneigt wird. Dabei befindet sich die Last 7 an Land oder auf einem Schwimmponton oder ähnlichem. Anschließend wird die Last mit Hilfe des Anti-Heeling-Systems 19 angehoben, indem das Anti-Heeling-System 19 ein entsprechendes Moment mit der Ausgleichslüssigkeit erzeugt. Während die Last 7 angehoben wird, werden Änderungen des Tiefgangs auf für sich genommen bekannte Weise gemessen. Aus der gemessenen Änderung des Tiefgangs wird die Masse der angehobenen Last 7 berechnet. Dieser Verfahrensschritt wird solange durchgeführt, bis die Last 7 vollständig an dem Trageseil 6 des Ladekrans 2 hängt. Die aus der Änderung des Tiefgangs bestimmte Masse der Last 7 wird der Regelungseinrichtung 29 für die Bestimmung des Lastmoments zugeleitet. In der Folge wird die Last mit der Seilmechanik des Ladekrans 2 weiter angehoben. Dabei ist im Prinzip eine Aktivierung der Anti-Heeling-Systems 19 nicht erforderlich, da sich das Lastmoment nicht ändert.To carry out the method according to the invention for loading, it is possible to proceed as follows in a preferred embodiment. First, the
Sowohl für das vorherige Neigen nach Backbord als auch für das Anheben der Last wird die Steuer- und Regelungseinrichtung 29 im Wesentlichen als Zweipunktsteuerung für die Propellerpumpe 25 betrieben, indem die Propellerpumpe 25 jeweils eingeschaltet wird, bis über die Füllstandsmesser 23, 24 ein jeweils benötigter Füllstand erreicht worden ist.Both for the previous tilting to port and for lifting the load, the control and
Im nächsten Schritt wird der Ladekran 2 um die Längsachse des Turms 3 geschwenkt. In dieser Phase wird die Steuer- und Regelungseinrichtung 29 im Lastmomentmodus betrieben. Im Lastmomentmodus bestimmt die Steuer- und Regelungseinrichtung 29 anhand der Messwerte von den GPS-Sensoren 12, 13, 14, 15, 17, 18 und der Masse der Last 7 das erforderliche Ausgleichsmoment und regelt über den Frequenzumrichter 26 die Propellerpumpe 25 entsprechend. Auf diese Weise vermag das Anti-Heeling-System 19 auf Änderungen des Lastmoments bereits zu reagieren, bevor das Schiff 1 mit einer Änderung des Krängungswinkels 11 reagiert hat.In the next step, the loading crane 2 is pivoted about the longitudinal axis of the
Das Prinzip der Erfindung kann gleichermaßen für die Regelung und Steuerung der Neigung des Schiffs um die Querachse verwendet werden. In diesem Falle kann ebenfalls eine Auswertung des Lastmoments in Bezug auf die Querachse in vorteilhafter Weise verwendet werden, um ein Ausgleichsystem frühzeitig reagieren zu lassen.The principle of the invention can equally be used for the regulation and control of the inclination of the ship about the transverse axis. In this case, an evaluation of the load torque with respect to the transverse axis can also be used advantageously in order to allow a compensation system to react early.
Bezugnehmend nochmals auf
Dies kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Beispielsweise könnte die Last entlang des in
Der Lastweg 30 ist jedoch nicht optimal. Zum Einen ist der Lastweg 30 bei der zeitlichen Entkopplung einer Schwenkbewegung und einer Bewegung radial auf die Schwenkachse zu länger als unbedingt erforderlich. Zum Anderen ändert sich das durch die Last 7 auf das Schiff 1 ausgeübte Lastmoment entlang dem Lastweg 30 ungleichmäßig. Dies erschwert die Erzeugung eines Ausgleichsmoments während des Beladevorgangs.The
In der Praxis wird daher bei manuellem Betrieb des Ladekrans 2 häufig ein Lastweg 32 gewählt. Bei dem Lastweg 32 sind die Schwenkbewegung und die Radialbewegung zwar ebenfalls entkoppelt, jedoch folgt stets einer Schwenkbewegung um einen kleinen Winkel eine Radialbewegung um einen kleinen Weg, sodass sich der Lastweg 32 gegenüber dem oben skizzierten Lastweg 30 deutlich verkürzt. Der Lastweg 32 ist somit zwar kürzer als der Lastweg 30. Jedoch ist die bei Bewegen der Last 7 entlang dem Lastweg 32 resultierende zeitliche Änderung des Lastmoments, welche die Last 7 auf das Schiff 1 ausübt, unregelmäßig. Dementsprechend ist der für einen sicheren Beladevorgang erforderliche Ausgleich des Lastmoments vergleichsweise schwer zu realisieren.In practice, a
Ein sowohl hinsichtlich der Weglänge als auch hinsichtlich der Gleichmäßigkeit von zeitlichen Änderungen des Lastmoments optimierter Lastweg ist der Lastweg 31 gemäß
Anhand der Figuren wurde somit ein Verfahren zum Beladen über eine Längsseite gemäß der Erfindung erläutert, bei dem eine Position der Last relativ zum Schwimmkörper ermittelt wird, um in Abhängigkeit von der ermittelten Position eine Sollgröße für ein Anti-Heeling-System zu bestimmen. Ebenfalls wurde eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausgleichen gemäß der Erfindung erläutert.With reference to the figures, a method for loading on a longitudinal side according to the invention was thus explained, in which a position of the load is determined relative to the floating body to a function of the determined position, a target size for an anti-heeling system determine. Also, a preferred embodiment of a device for balancing according to the invention has been explained.
Schließlich wurden ein Verfahren zum Ermitteln eines Lastmoments relativ zu einem Schwimmkörper und eine zugehörige Messausrüstung zur Durchführung dieses Verfahrens erläutert. Durch die Einbeziehung des Lastmoments in die Regelung auf der einen Seite und durch die Fähigkeit des Ausgleichssystems zur Erzeugung eines variablen Durchflusses sowie zum Abbremsen des Durchflusses auf der anderen Seite kann mit Vorteil erfindungsgemäß im bei der Beladung besonders kritischen Schwenkvorgang des Ladekrans die bei herkömmlichen Anti-Heeling-Systemen für diesen Einsatzbereich problematische Trägheit umgangen werden.Finally, a method for determining a load torque relative to a float and associated measurement equipment for carrying out this method have been explained. By including the load torque in the control on the one hand and the ability of the compensation system to generate a variable flow and to slow down the flow on the other side can advantageously according to the invention in loading particularly critical pivoting of the loading crane in conventional anti-buckling Heeling systems are bypassed for this application problematic inertia.
- 11
- Schiffship
- 22
- Ladekranladekran
- 33
- Turmtower
- 44
- Ladeflächeload area
- 55
- Auslegerboom
- 66
- Trageseilcarrying rope
- 77
- Lastload
- 88th
- Wasserliniewaterline
- 99
- Mittelliniecenter line
- 1010
- Vertikallinievertical line
- 1111
- Krängungswinkelheeling
- 1212
- erster GPS-Referenzsensorfirst GPS reference sensor
- 1414
- GPS-LastortsensorGPS-location sensor load
- 1515
- GPS-LastortsensorGPS-location sensor load
- 1616
- Bugbow
- 1717
- dritter GPS-Referenzsensorthird GPS reference sensor
- 1818
- vierter GPS-Referenzsensorfourth GPS reference sensor
- 1919
- Anti-Heeling-SystemAnti-heeling system
- 2020
- Ausgleichstankbalance tank
- 2121
- Ausgleichstankbalance tank
- 2222
- Ausgleichsleitungcompensation line
- 2323
- Füllstandsmesserlevel meter
- 2424
- Füllstandsmesserlevel meter
- 2525
- Propellerpumpepropeller pump
- 2626
- Frequenzumrichterfrequency converter
- 2727
- Bremswiderstandbraking resistor
- 2828
- Absperrklappebutterfly valve
- 2929
- Steuer- und RegelungseinrichtungControl and regulation device
- 3030
- Lastwegload path
- 3131
- Lastwegload path
- 3232
- Lastwegload path
- 3333
- Ablageortstorage location
- 3434
- AufnahmeortLocation
Claims (12)
- Method for compensating a load moment about an axis of rotation of a floating body, which load moment acts on the floating body through a load, by a compensation moment necessary for compensating the load moment being produced, the load being carried by an extension arm (5) of a loading apparatus (2) arranged on the floating body (1), characterised in that a position of the load (7) relative to the floating body (1) is identified by means of global position determination of a floating-body-side reference measurement point (12) arranged on the floating body (1) and of at least one load-side load location measurement point (14, 15), and the compensation moment is determined on the basis of the identified position.
- Method according to claim 1, characterised in that a mass of the load is identified in order to determine the load moment relative to an axis of rotation of the floating body (1) and the compensation moment is subsequently determined on the basis of the load moment.
- Method according to either claim 1 or claim 2, characterised in that temporal changes to the positon of the load (7) and/or to the load moment are identified.
- Method according to any of the preceding claims, characterised in that the compensation moment is additionally determined on the basis of at least one value characterising the draught of the floating body (1).
- Method according to any of the preceding claims, characterised in that the identified compensation moment is compared with a comparative value identified by means of a reference method and, in the event of an anomaly, it is ascertained whether said anomaly lies outside a given tolerance interval, the reference method preferably comprising a direct measurement of an angle of inclination (11) about an axis of rotation of the floating body.
- Method according to any of claims 1 to 5, characterised in that a planned future position of the load is identified from a predetermined load path, the compensation moment being determined on the basis of the identified future position.
- Apparatus (19) for compensating a load moment about an axis of rotation of a floating body (1), which load moment acts on a floating body through a load (7), the load being carried by an extension arm (5) of a loading apparatus (2) arranged on the floating body (1), comprising- at least two compensation tanks (20, 21) arranged in pairs opposite one another,- a compensation line (22) connecting the compensation tanks (20, 21) in pairs,- pushing means (25) for pushing a compensation fluid between the compensation tanks (20, 21) via the compensation line (22),characterised in that the pushing means are designed to produce a variable through-flow through the compensation line, the pushing means comprising a pump (25) which can be controlled at variable frequencies, can be preferably operated in a four-quadrant operation and comprises a brake resistor (27) in the intermediate circuit and/or comprises means for feedback into an on-board network, the apparatus further comprising- a first floating-body-side reference sensor (12) to be arranged on the floating body for the global position determination of a floating-body-side reference measurement point,- at least one load-side load sensor (14, 15) to be arranged in the region of the load (7) for the global position determination of the load location measurement point, and- analysis means (29) for reading out the position data determined by the sensors (12, 14, 15, 17, 18).
- Method for determining the position of a load, the load (7) being carried by an extension arm (5) of a loading apparatus (2) arranged on the floating body (1), characterised in that said method comprises a global position determination of a floating-body-side reference measurement point (12) arranged on the floating body (1) and of at least one load-side load location measurement point (14, 15),
said method being used to identify a load moment about an axis of rotation of the floating body (1), which load moment acts on the floating body through a load (7), a global position determination of a second floating-body-side reference measurement point (13) arranged at a distance on a reference line (9) being carried out in order to identify the load moment, the distance of the load location measurement point (14, 15) from the reference line (9) being calculated, the position data obtained from the position determination being used to control the loading apparatus (2) in order to keep to a desired load path, which is covered by the load, carried by the pivotable extension arm (5), by means of the loading apparatus, the load path being selected in such a way that the load moment about an axis of rotation of the floating body (1) varies in a uniform manner when the load is moved along the load path. - Method according to claim 8, characterised in that the load path is selected as the shortest path between a position of the load in which said load is picked up and a position in which said load is put down.
- Measuring equipment for carrying out a method according to any of claims 8 to 9, at least comprising- a first floating-body-side reference sensor (12) to be arranged on the floating body for the global position determination of a floating-body-side reference measurement point,- at least one load-side load sensor (14, 15) to be arranged in the region of the load (7) for the global position determination of the load location measurement point,- analysis means (29) for reading out the position data determined by the sensors (12, 14, 15, 17, 18), the analysis means (29) being designed to identify the load moment on the basis of the position data, wherein
means for transmitting data relating to the position determination to a control device of a loading apparatus are provided. - Measuring equipment according to claim 10, characterised in that a second floating-body-side reference sensor (13) to be arranged on a reference line at a distance from the first floating-body-side reference sensor (12) is provided, the analysis means (29) being designed to calculate the distance of the load location measurement point from the reference line.
- Apparatus for carrying out the method according to any of claims 1 to 6, at least comprising- an apparatus for producing a compensation moment necessary for compensating the load moment,- measuring equipment for identifying a position of the load (7) relative to the floating body (1),- wherein the measuring equipment is designed according to any of claims 10 to 11 and/or the apparatus (19) for compensating is designed according to claim 7.
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