EP3243735A1 - Seegangkompensationseinrichtung - Google Patents
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- EP3243735A1 EP3243735A1 EP17170046.1A EP17170046A EP3243735A1 EP 3243735 A1 EP3243735 A1 EP 3243735A1 EP 17170046 A EP17170046 A EP 17170046A EP 3243735 A1 EP3243735 A1 EP 3243735A1
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
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-
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- B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
- B66F7/00—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts
- B66F7/10—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms supported directly by jacks
- B66F7/16—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms supported directly by jacks by one or more hydraulic or pneumatic jacks
- B66F7/20—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms supported directly by jacks by one or more hydraulic or pneumatic jacks by several jacks with means for maintaining the platforms horizontal during movement
Definitions
- the invention relates to a sea state compensation device according to the preamble of claim 1.
- Such sea state compensation devices are used, for example, in naval technology to deposit a load by means of a crane from a ship on a fixed, for example, on the shore or on the seabed supported object, such as a drilling platform.
- a crane may also be disposed on the drilling platform or the like, so that the load on the ship or a corresponding object acted upon by the sea is to be set down.
- a similar task is, for example, when a drill string is lowered from a floating platform and this is raised or lowered by the sea.
- the movements of a load caused by the swell can be compensated by the Heave Compensation Unit, so that the relative position of the load to a target level (deposit position on land or on the ship) is kept substantially constant despite waves.
- Such a sea state compensation device is for example in the EP 2 414 218 B1 disclosed.
- the device has a platform or the like, which carries the load to be taken over or put down or on which a crane or the like is arranged.
- This platform is over an active cylinder arrangement supported on a ship deck.
- the ship movements due to the sea state are detected by a suitable sensor and passed on to a control unit. This then controls the stroke of the active cylinder so that the platform is held in the desired relative position.
- a generic swell compensation device in which a load-bearing platform is designed as a Stewart platform. Such an arrangement has six obliquely to each other employed active cylinder, via which the platform can be held in the desired relative position. To support the dead weight of the platform and / or the load arranged thereon, the active cylinders can be associated with passive cylinders.
- the invention has for its object to provide a sea state compensation device that allows for low device complexity, a simple adaptation to different loads.
- the sea state compensation device has a platform that can be moved by at least one active actuator. This is controlled by a control unit to compensate for the swell or the like caused relative movements of the platform with respect to a target position.
- the active actuator is associated with a passive system with at least one actuator, via which the weight of the platform and / or a load arranged on this is supported.
- the sea state compensation device is designed with a bracket or lever arrangement which can be pivoted about a joint device.
- the pivotally mounted passive actuator engages on the console.
- the console engages directly or indirectly on the platform and is designed such that a lever arm of the passive actuator with respect to the hinge device changes in response to an extension or retraction movement of the actuator.
- console means a device that makes it possible to bring the actuator with a variable lever in operative connection with the platform.
- the supporting force applied by the passive actuator to the platform is variable and preferably depends indirectly on it Hub or the extension or retraction movement of the actuator and thus also from the pivot angle of the console and from the translation / lever ratios.
- This console is preferably designed so that when unloaded platform, the above-mentioned lever is relatively low - in other words said, the passive actuator attacks with a comparatively unfavorable transmission ratio to the platform.
- the platform In the case of a load, the platform is accordingly lowered slightly, this leads to a pivoting of the console and a concomitant increase in the support lever, so that with constant force transmission through the active cylinder due to the cheaper translation increased support force is transmitted to the platform to the higher load wear.
- the passive actuator - hereinafter called actuator only - a cylinder, preferably a hydraulic cylinder, which is biased by means of a gas storage at least in the direction of support.
- This gas storage then acts as a pneumatic spring.
- Nitrogen is preferably used as the gas.
- a variant of the invention provides that the actuator, the hinge device and a supporting device carrying the platform attack at a distance from each other on the console, wherein the attack areas span approximately a triangle and are thus arranged offset to each other.
- the usual non-linear dependence of the volume of the gas on the applied pressure can be compensated for by a suitable mechanism, which ensures that the pV-dependence (gas curve) in the operating range is approximately linear.
- This mechanism may be, for example, a handlebar assembly which carries the support means and which is supported on the console and on the hinge means.
- This link assembly may, for example, have a handlebar which is mounted on the console.
- a second link can then be mounted on the hinge device and connected via a knee joint with the first link. The support device is then supported in the region of the knee joint.
- the stability of the device is improved when two such handlebar assemblies are provided parallel to each other.
- the kinematics of this link arrangement is chosen so that the non-linear p-V dependence of the gas (gas curve) is approximately compensated.
- three active actuators act on the platform, to each of which a passive system according to the invention is then assigned.
- the structure is particularly compact when the passive actuators, preferably three passive actuators are supported on a central support block.
- the active actuators can be in operative connection with the passive actuators such that the actuating movement of the active actuators is supported by the passive system.
- an active cylinder can be held on the pivotable console, so that the pivoting movement of the console supports the adjusting movement.
- the pivoting movement of the console can be used to additionally drive an active actuator designed as a motor in the direction of adjustment.
- the DC bus elements of the electric drives can be coupled.
- FIG. 1 is a three-dimensional schematic diagram of an embodiment of an inventive Seegangkompensations Nur (Heave Compensation Unit) 1 - hereinafter called Unit 1 - shown.
- This is arranged for example on the deck of a ship and serves to compensate for relative movements of the ship caused by waves with respect to a fixed position (target position).
- the unit 1 has a platform 2 on which a load is to be deposited or from which such a load is to be taken over. In principle, it is also possible to arrange on this platform 2 a crane or the like, are taken over the loads from a stationary system, such as a drilling platform and then sold on the ship.
- the ship deck is in the illustration according to FIG. 1 provided with the reference numeral 4.
- the support of the platform 2 on the ship deck 4 takes place on the one hand via an active system with a large number of active actuators.
- three Aktivaktuatoren 6, 8, 10 are used, which in FIG. 1 only indicated by dash-dotted lines.
- the platform 2 is triangular in the broadest sense, in which case the Aktivaktuatoren 6, 8, 10 attack in the corner areas.
- Such a solution is in the aforementioned EP 2 414 218 B1 disclosed.
- the actuation of the active actuators 6, 8, 10 takes place via an indicated control unit 12, which outputs control signals to the active actuators 6, 8, 10 via the illustrated signal lines to the platform 2 to hold in the predetermined relative position while compensating the sea state. This is detected by a suitable sensor 14 and processed by the control unit 12.
- a passive system 16 is provided for supporting the weight of the platform 2 and the load arranged thereon.
- the active actuators 6, 8, 10 then serve essentially only to move the platform 2 to compensate for the swell - the dead weight of the platform and the load arranged thereon is supported by the passive system 16.
- the active actuators 6, 8, 10 may have, for example, hydraulic cylinders, hydraulic motors or electric drives.
- a passive actuator assembly 18, 20, 22 of the passive system 16 is assigned to each of these active actuators 6, 8, 10.
- FIG. 2 shows a first embodiment of a Passivaktuator arrangement 18, 20, 22 for a passive system 16 for passive support of the dead weight of a platform 2 or loads arranged thereon.
- Passivaktuator arrangement 18 has a hydraulic cylinder 24 which is biased in the extension direction - for example via a gas reservoir 26.
- the hydraulic cylinder 24 may be formed, for example, as a differential cylinder, wherein an annular space may be connected to a hydraulic accumulator or the like, so that during an actuating movement of the hydraulic cylinder 24, the pressure medium displaces from the decreasing pressure chamber in the direction of the connected hydraulic accumulator and pressure medium from another, for example acted upon by the gas reservoir 26, hydraulic accumulator flows into the increasing pressure chamber.
- the hydraulic cylinder 24 is shown in FIG. 2 pivotally mounted on a deck-side cylinder joint A.
- a piston rod 28 of the hydraulic cylinder 24 or another actuator of the actuator acts on a console 30 which is a further supported on the ship deck 4 joint device C is pivotally mounted.
- the piston rod 28 is shown in the illustration FIG. 2 connected to the console 30 via a hinge H.
- a support means 32 which is formed for example as a rigid support strut.
- This support means 32 is in turn articulated via a joint G to the console 30.
- the support device 32 engages on the platform 2 via a joint E and thus supports it against the ship deck 4.
- a transverse strut 34 is arranged, which acts on the one hand on the platform 2 and on the other hand articulated via a support joint D is mounted on the ship deck 4. Accordingly, the joints D, A and C are arranged ship deck side.
- the joint device C and the two joints designated H and G are arranged approximately triangular to each other - the console 30 then has a corresponding geometry, the outer contours can of course be rounded or formed in any other way.
- the bracket 30 pivots about the hinge device C around, wherein the hydraulic cylinder pivots about the cylinder joint A.
- the joint H moves along a movement path 34 which extends between the end positions J and K.
- FIG. 2 shown is the position of the console 30 with almost completely retracted hydraulic cylinder 24 - this position is taken at maximum load. As explained above, this load can be in the 3- to 4-digit ton range. In this end position (maximum load) is the lever L, with which the hydraulic cylinder 24 engages the rotatable about the joint device C console 30, maximum. The force of the hydraulic cylinder 24 is thus corresponding to this large lever L on the Console 30 and thus transferred to the support means 32 so that the platform 2 is supported with a comparatively large force.
- the passive system 16 must only carry the weight of the platform 2 - in conventional solutions then had the bias of the hydraulic cylinder 24, for example, the gas pressure in the gas storage 26, to be adjusted in order to avoid overcompensation. This gas pressure then in turn must be increased consuming when exposed to a load - as explained above, this adjustment is time consuming and costly.
- the geometry of the console 30 and the pivoting of the hydraulic cylinder 24 are designed so that adjust the required leverage to support the dead weight of the platform 2 in the minimum case and the maximum load provided (for example> 1000 tons) without the passive Active actuators make a significant contribution.
- FIG. 3 again shows in a somewhat more realistic representation of the basic structure of the passive system according to the invention 16, wherein only two passive actuator assemblies 18, 20 are shown, over which the platform 2 is supported passively. On this is to be taken over or stored by means of a not influenced by the swell crane, of which only the crane hook, a load 36.
- FIG. 3 on the right is the detail X showing the passive actuator assembly 18. Accordingly, the platform 2 is supported via the support means 32, which acts on the platform 2 via the joint E and the joint G on the console 30. The latter is - as explained - pivotable about the joint 4 supported on the ship deck C pivotable.
- the piston rod 28 of the hydraulic cylinder 24 engages via the joint H, which in turn passes over the cylinder joint A (see FIG FIG. 3 left) is pivotally mounted on the ship deck 4.
- the piston rod 28 of the hydraulic cylinder 24 engages via the joint H, which in turn passes over the cylinder joint A (see FIG FIG. 3 left) is pivotally mounted on the ship deck 4.
- the load 36 acts a load 36 with the maximum weight on the platform 2, so that in accordance with the maximum lever L is effective to transmit the force of the hydraulic cylinder 24 to the platform 2.
- the force of a passive actuator for example a hydraulic cylinder, is transmitted to the platform 2 via a lever system, the effective lever being larger at high load than in the unloaded state.
- FIG. 4 shows a variant in which the bias of the hydraulic cylinder 24 via the gas reservoir 26 takes place.
- This is filled with nitrogen.
- This gas reservoir 26 thus acts as a gas spring, so that the pressure changes depending on the load.
- the gas characteristic ie the pressure-volume characteristic
- Such deviations of the "gas curve" are compensated in the illustrated embodiment via a link assembly 38, which is arranged mechanically between the support means 32 and the console 30.
- This link assembly 38 has a first link 40 which is articulated via the joint G to the console 30.
- a second link 42 is pivotally mounted on the one hand via a link B on the ship's deck 4 and on the other hand connected via a knee joint F to the first link 40.
- this knee joint F In the area of this knee joint F is also the Support device 32 hinged pivotally. This attacks - as in the embodiment described above - via the joint E on the platform 2.
- the support in the transverse direction is again via a transverse strut 35.
- the kinematics of the handlebar assembly 38 for example, the length of the handlebars 40, 42 is selected so that the deviations from the ideal line resulting from the characteristic of the gas curve can be compensated. Otherwise, this corresponds to FIG. 4 illustrated embodiment that of the Figures 2 and 3 , so that further explanations are dispensable with reference to the above statements.
- FIG. 5 shows a slightly more detailed representation of the in FIG. 4 illustrated embodiment of the passive actuator assembly 18 (20, 22).
- the platform 2 is supported by the respective supporting device 32, which is articulated to the platform 2 via the joint E.
- the strut-shaped support means 32 is in turn connected via the knee joint F with the handlebar assembly 38.
- the knee joint F is formed so that it connects the two arms 40, 42 articulated and further also pivoting of the support means 32 at least in the plane according to FIG. 5 allows.
- the first link 40 is articulated via the joint G to the console 30.
- the second link 42 is mounted on the steering joint B.
- the piston rod 28 of the hydraulic cylinder 24 or the other actuator engages on the hinge H on the console 30.
- the hydraulic cylinder 24 is biased via the gas reservoir 26 to a predetermined pressure.
- the piston rod-side pressure chamber of the hydraulic cylinder 24 is - as already explained above - connected to a hydraulic accumulator 44.
- the embodiment corresponds to FIG. 5 from that one FIG. 4 , so that further explanations are dispensable.
- the function of the Aktivaktuatoren 6, 8, 10 by the passive system at peak loads, for example, when compensating a caused by the swell lowering movement of the ship 16 are supported.
- electric motors, hydraulic motors or hydraulic cylinders or the like can be used as active actuators.
- FIG. 5 on the right is an example designed as a hydraulic cylinder Aktivaktuator 6, the piston rod acts on the hinge H and thus connected to the console 30.
- the actuation of this Aktivaktuators 6 takes place - as in FIG. 5 indicated on the right - via a zero-adjustable hydraulic pump 48 which is driven by a motor 50 to the active actuator 6 (hydraulic cylinder) in response to the control signal of the control unit 12 on or extend.
- the maximum power of the active system requiring extension of the Aktivaktuators 6 when lowering the ship (Heave) is supported by the passive system 16, since the console 30 then also pivots in the direction of enlargement of the lever arm H.
- FIG. 5 on the left an alternative variant is shown.
- the Aktivaktuatoren 6 are formed by hydraulic motors 52, the actuating elements, such as spindles or the like, drive to hold the platform 2 in the desired relative position.
- the drive of the hydraulic motors 52 is carried out as in the previously described variant via a pivotable about zero pump 48 and a controlled by the control unit 12 electric drive 50.
- the hydraulic motor 52 is additionally drivable via a pinion 54, which meshes with external teeth 56 of the console 30, so that upon pivoting of the console 30 about the hinge device C via the pinion 54, the hydraulic motor 52 is additionally driven, so that this is supported by the passive system 16 in its function to compensate for large load changes with high dynamics can.
- the function of at least one Aktivaktuators can be supported by the passive system, so that there "saved" energy can be used to adjust the other Aktivaktuatoren.
- all Aktivaktuatoren be supported by the passive system in the manner described above.
- FIG. 1 illustrated embodiment is with a passive system 16 according to FIG. 4 executed, this being shown in its functional position, which it occupies with unloaded platform 2.
- the joint device C is supported via joint cheeks 58 on the ship deck 4.
- the unilaterally rounded bracket 30 is mounted between these two joint cheeks 58.
- the link assembly 38 is hinged on the one hand via the link B to the joint cheeks 58 and on the other hand via the joint G to the console 30.
- the links 40, 42 are connected via the knee joint F with each other.
- two such link assemblies 38, 38 'as a 4-link arrangement are provided parallel to each other, so that the knee joint F, the two link assemblies 38, 38' connects.
- the supporting device 32 designed as a support strut is supported, which in turn acts on the platform 2 via the joint E.
- the transverse support is in each case via a transverse strut 35, which is articulated on the one hand via a strut joint J on the platform 2 and on the other hand is supported on the ship deck 4 via the support joint D.
- the hydraulic cylinders 24 of the passive actuator assemblies 18, 20, 22 are supported in the illustrated embodiment via the cylinder joint A to a deck-side support block 60, on which the other hydraulic cylinders of the other passive actuator arrangements are supported.
- This support block 60 is located as shown in FIG FIG. 1 approximately in the middle below the in the broadest sense triangular platform 2.
- FIG. 6 shows the state in which the maximum load 36 acts on the platform 2.
- the active actuators 6, 8, 10 designed as hydraulic cylinders are also indicated, which are provided on the one hand via joints (with reference numbers in FIG FIG. 6 only the joints K, L) attack on the platform 2 and on the other hand, for example, on the hinge H, are supported on the respective console 30.
- a sea state compensation device with an active system and a passive system.
- actuators are connected via a hinge device to a platform carrying a load.
- the effective lever with which the actuators support the platform passive be changed depending on the load condition.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Seegangkompensationseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Derartige Seegangkompensationseinrichtungen werden beispielsweise in der Marinetechnik eingesetzt, um eine Last mittels eines Krans von einem Schiff auf einem ortsfesten, beispielsweise am Ufer oder am Meeresboden abgestützten Objekt, wie eine Bohrplattform abzusetzen. In umgekehrter Weise kann ein Kran auch auf der Bohrplattform oder dergleichen angeordnet sein, so dass die Last auf dem Schiff oder einem entsprechenden, vom Seegang beaufschlagten Objekt abzusetzen ist. Eine ähnliche Aufgabenstellung liegt vor, wenn beispielsweise ein Bohrstrang von einer schwimmenden Plattform aus abgesenkt wird und diese durch den Seegang angehoben oder abgesenkt wird.
- Die dabei durch den Seegang verursachten Bewegungen einer Last können über die Seegangkompensationseinrichtung (Heave Compensation Unit) ausgeglichen werden, so dass die Relativposition der Last zu einem Zielniveau (Ablageposition an Land oder auf dem Schiff) trotz Wellengang im Wesentlichen konstant gehalten wird.
- Eine derartige Seegangkompensationseinrichtung ist beispielsweise in der
EP 2 414 218 B1 offenbart. Bei dieser bekannten Lösung hat die Einrichtung eine Plattform oder dergleichen, die die zu übernehmende oder abzusetzende Last trägt oder auf der ein Kran oder dergleichen angeordnet ist. Diese Plattform ist über eine Aktivzylinderanordnung auf einem Schiffsdeck abgestützt. Die Schiffsbewegungen aufgrund des Seegangs werden über eine geeignete Sensorik erfasst und an eine Steuereinheit weiter gegeben. Diese steuert dann den Hub der Aktivzylinder so, dass die Plattform in der gewünschten Relativposition gehalten wird. - In der
EP 1 993 902 B1 ist eine gattungsgemäße Seegangkompensationseinrichtung gezeigt, bei der eine die Last aufnehmende Plattform als Stewart-Plattform ausgebildet ist. Eine derartige Anordnung hat sechs schräg zu einander angestellte Aktivzylinder, über die die Plattform in der gewünschten Relativposition gehalten werden kann. Zur Abstützung des Eigengewichtes der Plattform und/oder der darauf angeordneten Last können den Aktivzylindern Passivzylinder zugeordnet sein. - Eine ähnliche Lösung ist in der
EP 1 869 282 B1 gezeigt. Bei dieser Lösung sind jeweils ein hydraulischer Aktivzylinder und ein pneumatisch vorgespannter Passivzylinder als Einheit ausgeführt. - Der Vorteil derartiger Systeme, bei denen eine Heave Compensation mittels einer Aktivzylinderanordnung erfolgt und die Last durch Passivzylinder abgestützt wird, liegt darin, dass die Aktivzylinder kleiner als bei einer herkömmlichen Lösung gewählt werden können, bei der diese auch die Last abstützen müssen. Für diese kleineren Aktivzylinder können dann auch Pumpen mit geringerem Fördervolumen eingesetzt werden, so dass der vorrichtungstechnische Aufwand für die aktive Abstützung der Plattform verringert ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass aufgrund der kleineren Zylinder und damit einher gehenden geringen Druckmittelvolumenströmen die Ausgleichsbewegung mit höherer Dynamik erfolgt.
- Insbesondere bei Seegangkompensationseinrichtungen, bei denen auch schwere Lasten (> 600 Tonnen) aufgenommen werden sollen, besteht ein Problem darin, dass beim Abstützen von unterschiedlichen Lasten auf der Passivseite ein erheblicher Aufwand betrieben werden muss, um die jeweilige passive Abstützung an die Last anzupassen - dies ist sowohl vom Zeitaufwand als auch vom vorrichtungstechnischen Aufwand her gesehen äußerst aufwendig. Bei einigen Lösungen wird dann ein Kompromiss dahingehend eingegangen, dass die Aktivzylinder doch wiederum einen Teil der Last aufnehmen müssen - dies führt zu einer Verschlechterung der Dynamik und ggf. auch zur Notwendigkeit, größere Zylinder mit damit einhergehenden größeren Pumpen, etc. zu verwenden.
- Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Seegangkompensationseinrichtung zu schaffen, die bei geringem vorrichtungstechnischen Aufwand eine einfache Anpassung an unterschiedliche Belastungen ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Seegangkompensationseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Die erfindungsgemäße Seegangkompensationseinrichtung hat eine Plattform, die von zumindest einem Aktivaktuator bewegbar ist. Dieser ist über eine Steuereinheit ansteuerbar ist, um vom Seegang oder dergleichen verursachte Relativbewegungen der Plattform mit Bezug zu einer Zielposition auszugleichen. Dem Aktivaktuator ist ein Passivsystem mit zumindest einem Aktuator zugeordnet, über den das Gewicht der Plattform und/oder einer auf dieser angeordneten Last getragen wird. Erfindungsgemäß ist die Seegangkompensationseinrichtung mit einer Konsole oder Hebelanordnung ausgeführt, die um eine Gelenkeinrichtung verschwenkbar ist. An der Konsole greift einerseits der schwenkbar gelagerte Passiv-Aktuator an. Andererseits greift die Konsole mittelbar oder unmittelbar an der Plattform an und ist derart ausgebildet, dass sich ein Hebelarm des Passiv-Aktuators mit Bezug zur Gelenkeinrichtung in Abhängigkeit von einer Ausfahr- oder Einfahrbewegung des Aktuators ändert. Unter dem Begriff "Konsole" wird eine Einrichtung verstanden, die es ermöglicht, den Aktuator mit einem veränderlichen Hebel in Wirkverbindung mit der Plattform zu bringen.
- Im Unterschied zu herkömmlichen Lösungen ist die von dem Passiv-Aktuator auf die Plattform aufgebrachte Stützkraft variabel und hängt vorzugsweise indirekt von dem Hub bzw. der Ausfahr- oder Einfahrbewegung des Aktuators und somit auch von dem Schwenkwinkel der Konsole und von der Übersetzungs-/ Hebelverhältnissen ab. Diese Konsole ist vorzugsweise so ausgelegt, dass bei unbelasteter Plattform der oben genannte Hebel relativ gering ist - mit anderen Worten gesagt, der Passivaktuator greift mit einem vergleichsweise ungünstigen Übersetzungsverhältnis an der Plattform an. Im Falle einer Last wird entsprechend die Plattform etwas abgesenktdies führt zu einem Verschwenken der Konsole und einer damit einhergehenden Vergrößerung des Stützhebels, so dass bei gleichbleibender Krafteinleitung durch den Aktivzylinder aufgrund der günstigeren Übersetzung eine erhöhte Stützkraft auf die Plattform übertragen wird, um die höhere Last zu tragen.
- Das erfindungsgemäße System passt sich so zusagen selbsttätig sehr schnell an unterschiedliche Lasten an - die eingangs erläuterten Nachteile herkömmlicher Systeme sind damit beseitigt.
- Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Passiv-Aktuator - im Folgenden nur Aktuator genannt - ein Zylinder, vorzugsweise ein Hydraulikzylinder, der mittels eines Gasspeichers zumindest in Stützrichtung vorgespannt ist. Dieser Gasspeicher wirkt dann als pneumatische Feder.
- Als Gas wird vorzugsweise Stickstoff verwendet.
- Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass der Aktuator, die Gelenkeinrichtung und eine die Plattform tragende Stützeinrichtung im Abstand zueinander an der Konsole angreifen, wobei die Angriffsbereiche etwa ein Dreieck aufspannen und somit versetzt zu einander angeordnet sind.
- Bei der Verwendung eines Gasspeichers kann die üblicher Weise vorhandene nicht lineare Abhängigkeit des Volumens des Gases vom einwirkenden Druck durch eine geeignete Mechanik ausgeglichen werden, die dafür sorgt, dass die p-V-Abhängigkeit (Gas-Kurve) im Betriebsbereich etwa linear ist.
- Diese Mechanik kann beispielsweise eine Lenkeranordnung sein, die die Stützeinrichtung trägt und die an der Konsole und an der Gelenkeinrichtung abgestützt ist. Diese Lenkeranordnung kann beispielsweise einen Lenker aufweisen, der an der Konsole gelagert ist. Ein zweiter Lenker kann dann an der Gelenkeinrichtung gelagert sein und über ein Kniegelenk mit dem ersten Lenker verbunden sein. Die Stützeinrichtung ist dann im Bereich des Kniegelenkes abgestützt.
- Die Stabilität der Einrichtung ist verbessert, wenn zwei derartiger Lenkeranordnungen parallel zu einander vorgesehen sind.
- Wie bereits erläutert, wird die Kinematik dieser Lenkeranordnung so gewählt, dass die nicht lineare p-V-Abhängigkeit des Gases (Gas-Kurve) in etwa kompensiert ist.
- Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel greifen an der Plattform drei Aktivaktuatoren an, denen dann jeweils ein erfindungsgemäßes Passivsystem zugeordnet ist.
- Der Aufbau ist besonders kompakt, wenn die Passiv-Aktuatoren, vorzugsweise drei Passiv-Aktuatoren an einem zentralen Stützblock abgestützt sind.
- Die Aktivaktuatoren können mit den Passiv-Aktuatoren derart in Wirkverbindung stehen, dass die Stellbewegung der Aktivaktuatoren durch das Passivsystem unterstützt wird. So kann beispielsweise ein Aktivzylinder an der schwenkbaren Konsole gehalten sein, so dass die Schwenkbewegung der Konsole die Stellbewegung unterstützt. Alternativ kann die Schwenkbewegung der Konsole genutzt werden, um einen als Motor ausgeführten Aktivaktuator zusätzlich in Stellrichtung anzutreiben. Bei einem elektrischen Antrieb können die DC-Bus-Elemente der elektrischen Antriebe gekoppelt werden.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
-
Figur 1 eine 3D-Darstellung eines Modells eines ersten Ausführungsbeispiels einer Seegangkompensationseinrichtung, -
Figur 2 eine Prinzipskizze eines Passivsystems für eine Seegangkompensationseinrichtung, -
Figur 3 eine detailreichere Darstellung eines Passivsystems gemäßFigur 2 , -
Figur 4 eine Prinzipdarstellung eines Passivsystems der Seegangkompensationseinrichtung ausFigur 1 , -
Figur 5 eine detailreichere Darstellung eines Passivsystems gemäßFigur 4 und -
Figur 6 die Seegangkompensationseinrichtung gemäßFigur 1 in einem Zustand, in dem sie mit einer hohen Last beaufschlagt ist. - In
Figur 1 ist eine dreidimensionale Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Seegangkompensationseinrichtung (Heave Compensation Unit) 1 - im Folgenden Unit 1 genannt - dargestellt. Wie eingangs erläutert, wird diese beispielsweise auf dem Deck eines Schiffes angeordnet und dient dazu, aufgrund von Wellengang verursachte Relativbewegungen des Schiffes mit Bezug zu einer ortsfesten Position (Zielposition) auszugleichen. Die Unit 1 hat eine Plattform 2, auf der eine Last abgesetzt oder von der eine derartige Last übernommen werden soll. Prinzipiell ist es auch möglich, auf dieser Plattform 2 einen Kran oder dergleichen anzuordnen, über den Lasten von einem ortsfesten System, beispielsweise einer Bohrplattform übernommen und dann auf dem Schiff abgesetzt werden sollen. - Das Schiffsdeck ist in der Darstellung gemäß
Figur 1 mit dem Bezugszeichen 4 versehen. Die Abstützung der Plattform 2 auf dem Schiffsdeck 4 erfolgt zum einen über ein Aktivsystem mit einer Vielzahl von Aktivaktuatoren. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel werden drei Aktivaktuatoren 6, 8, 10 verwendet, die inFigur 1 lediglich strichpunktiert angedeutet sind. Bei dem inFigur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Plattform 2 im weitesten Sinn dreieckförmig ausgebildet, wobei dann die Aktivaktuatoren 6, 8, 10 in den Eckbereichen angreifen. Eine derartige Lösung ist in der eingangs genanntenEP 2 414 218 B1 offenbart. Die Ansteuerung der Aktivaktuatoren 6, 8, 10 erfolgt über eine angedeutete Steuereinheit 12, die über die dargestellten Signalleitungen Stellsignale an die Aktivaktuatoren 6, 8, 10 abgibt, um die Plattform 2 in der vorbestimmten Relativposition zu halten und dabei den Seegang zu kompensieren. Dieser wird über eine geeignete Sensorik 14 erfasst und von der Steuereinheit 12 verarbeitet. - Zur Abstützung des Gewichts der Plattform 2 und der darauf angeordneten Last ist des Weiteren ein Passivsystem 16 vorgesehen. Die Aktivaktuatoren 6, 8, 10 dienen dann im Wesentlichen nur noch dazu, die Plattform 2 zur Kompensation des Seegangs zu bewegen - das Eigengewicht der Plattform und der darauf angeordneten Last wird über das Passivsystem 16 gestützt. Die Aktivaktuatoren 6, 8, 10 können beispielsweise Hydrozylinder, Hydromotoren oder elektrische Antriebe aufweisen. Dabei ist jedem dieser Aktivaktuatoren 6, 8, 10 eine Passivaktuator-Anordnung 18, 20, 22 des Passivsystems 16 zugeordnet.
-
Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Passivaktuator-Anordnung 18, 20, 22 für ein Passivsystem 16 zur passiven Abstützung des Eigengewichts einer Plattform 2 oder darauf angeordneter Lasten. - Die in
Figur 2 dargestellte Passivaktuator-Anordnung 18 hat einen Hydrozylinder 24, der - beispielsweise über einen Gasspeicher 26 - in Ausfahrrichtung vorgespannt ist. Der Hydrozylinder 24 kann beispielsweise als Differentialzylinder ausgebildet sein, wobei ein Ringraum an einen Hydrospeicher oder dergleichen angeschlossen sein kann, so dass bei einer Stellbewegung des Hydrozylinders 24 das Druckmittel aus dem sich verkleinernden Druckraum in Richtung zum angeschlossenen Hydrospeicher verdrängt und Druckmittel aus einem anderen , beispielsweise vom Gasspeicher 26 beaufschlagten, Hydrospeicher in den sich vergrößernden Druckraum nachströmt. - Prinzipiell kann auch auf den Gasspeicher 26 verzichtet werden, so dass der in Ausfahrrichtung wirksame Druckraum auf andere Weise vorgespannt werden muss. Der Hydrozylinder 24 ist gemäß der Darstellung in
Figur 2 schwenkbar an einem deckseitigen Zylindergelenk A gelagert. Eine Kolbenstange 28 des Hydrozylinders 24 oder ein sonstiges Stellelement des Aktuators greift an einer Konsole 30 an, die um eine weitere am Schiffsdeck 4 abgestützte Gelenkeinrichtung C verschwenkbar gelagert ist. Die Kolbenstange 28 ist in der Darstellung gemäßFigur 2 mit der Konsole 30 über ein Gelenk H verbunden. - An einem von der Gelenkeinrichtung C und dem Gelenk H entfernten und versetzt dazu angeordneten Endabschnitt der Konsole 30 greift eine Stützeinrichtung 32 an, die beispielsweise als starre Stützstrebe ausgebildet ist. Diese Stützeinrichtung 32 ist ihrerseits über ein Gelenk G an der Konsole 30 angelenkt. Die Stützeinrichtung 32 greift über ein Gelenk E an der Plattform 2 an und stützt diese somit gegenüber dem Schiffsdeck 4 ab. Zur Querstabilisierung der Plattform 2 während der Ausgleichsbewegung und auch im stationären Zustand ist - wie aus der
EP 2 414 218 B1 bekannt - eine Querstrebe 34 angeordnet, die einerseits an der Plattform 2 angreift und andererseits gelenkig über ein Stützgelenk D an dem Schiffsdeck 4 gelagert ist. Dementsprechend sind die Gelenke D, A und C schiffsdeckseitig angeordnet. - Wie in
Figur 2 dargestellt, sind die Gelenkeinrichtung C und die beiden mit H und mit G bezeichneten Gelenke in etwa dreieckförmig zu einander angeordnet - die Konsole 30 hat dann eine entsprechende Geometrie, wobei die Außenkonturen selbstverständlich verrundet oder in sonstiger Weise ausgebildet sein können. - Je nach Hub des Kolbens schwenkt die Konsole 30 um die Gelenkeinrichtung C herum, wobei auch der Hydrozylinder um das Zylindergelenk A schwenkt. Dabei bewegt sich das Gelenk H entlang einer Bewegungsbahn 34, die sich zwischen den Endpositionen J und K erstreckt.
- In
Figur 2 dargestellt ist die Stellung der Konsole 30 bei nahezu vollständig eingefahrenem Hydrozylinder 24 - diese Position wird bei maximaler Last eingenommen. Wie eingangs erläutert, kann diese Last im 3- bis 4-stelligen Tonnenbereich liegen. In dieser Endposition (Maximallast) ist der Hebel L, mit dem der Hydrozylinder 24 an der um die Gelenkeinrichtung C drehbaren Konsole 30 angreift, maximal. Die Stellkraft des Hydrozylinders 24 wird somit entsprechend dieses großen Hebels L auf die Konsole 30 und damit auch auf die Stützeinrichtung 32 übertragen, so dass die Plattform 2 mit vergleichsweise großer Kraft abgestützt ist. - Wird nun die Plattform 2 gegenüber dem in
Figur 2 dargestellten Zustand entlastet, so muss das Passivsystem 16 nur noch das Eigengewicht der Plattform 2 tragen - bei herkömmlichen Lösungen musste dann die Vorspannung des Hydrozylinders 24, beispielsweise der Gasdruck im Gasspeicher 26, angepasst werden, um eine Überkompensation zu vermeiden. Dieser Gasdruck muss dann wiederum aufwendig bei Beaufschlagung mit einer Last erhöht werden - wie eingangs erläutert, ist diese Anpassung zeit- und kostenintensiv. - Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies nicht erforderlich, da der Hydrozylinder 24 bei entlasteter Plattform 2 die Konsole 30 um die Gelenkeinrichtung C verschwenkt und somit das Ende der Kolbenstange 28 und entsprechend das Gelenk H sich entlang der Bewegungsbahn 34 zum Endpunkt K hin bewegt. In diesem Bereich ist ein deutlich geringerer Hebel I wirksam. Der Hydrozylinder 24 schwenkt bei der Verschwenkung der Konsole 30 um sein Zylindergelenk A und nimmt dann in der Endposition (keine Last auf der Plattform 2) in etwa die in
Figur 2 gestrichelt eingezeichnete Lage ein. Die aus der Vorspannung resultierende Kraft des Hydrozylinders 24 wird mit einem sehr kleinen Hebel I auf die Konsole 30 und damit die Stützeinrichtung 32 übertragen. Dies führt dazu, dass die Stützkraft wesentlich geringer als bei eingefahrenem Hydrozylinder (Position J) ist. Die resultierende Stützkraft wird somit ohne Änderung der Vorspannung des Hydrozylinders 24 selbsttätig an die tatsächlichen Lastverhältnisse angepasst. - Die Geometrie der Konsole 30 und die der Verschwenkung des Hydrozylinders 24 sind so ausgelegt, dass sich die erforderlichen Hebelverhältnisse einstellen, um das Eigengewicht der Plattform 2 im Minimalfall und die maximal vorgesehen Last (beispielsweise > 1000 Tonnen) passiv abstützen zu können, ohne dass die Aktivaktuatoren einen nennenswerten Beitrag leisten.
-
Figur 3 zeigt nochmals in einer etwas realistischeren Darstellung den Grundaufbau des erfindungsgemäßen Passivsystems 16, wobei lediglich zwei Passivaktuator-Anordnungen 18, 20 dargestellt sind, über die die Plattform 2 passiv abgestützt ist. Auf dieser soll mittels eines nicht vom Wellengang beeinflussten Krans, von dem lediglich der Kranhaken dargestellt ist, eine Last 36 übernommen oder abgelegt werden. InFigur 3 rechts ist das Detail X dargestellt, das die Passivaktuator-Anordnung 18 zeigt. Dementsprechend ist die Plattform 2 über die Stützeinrichtung 32 abgestützt, die über das Gelenk E an der Plattform 2 und das Gelenk G an der Konsole 30 angreift. Letztere ist - wie erläutert - schwenkbar um die am Schiffsdeck 4 abgestützte Gelenkeinrichtung C schwenkbar. An der Konsole 30 greift des Weiteren über das Gelenk H die Kolbenstange 28 des Hydrozylinders 24 an, der seinerseits über das Zylindergelenk A (sieheFigur 3 links) schwenkbar am Schiffsdeck 4 gelagert ist. In der Darstellung gemäßFigur 3 wirkt eine Last 36 mit dem Maximalgewicht auf die Plattform 2, so dass entsprechend der maximale Hebel L wirksam ist, um die Kraft des Hydrozylinders 24 auf die Plattform 2 zu übertragen. - Erfindungsgemäß wird somit die Kraft eines Passivaktuators, beispielsweise eines Hydrozylinders über ein Hebelsystem auf die Plattform 2 übertragen, wobei der wirksame Hebel bei hoher Last größer als im unbelasteten Zustand ist.
-
Figur 4 zeigt eine Variante, bei der die Vorspannung des Hydrozylinders 24 über den Gasspeicher 26 erfolgt. Dieser ist mit Stickstoff gefüllt. Dieser Gasspeicher 26 wirkt somit als Gasfeder, so dass sich der Druck in Abhängigkeit von der Last ändert. Aufgrund der Kompressibilität von Gasen ist die Gas-Kennlinie, d.h. die Druck-Volumen-Kennlinie nicht linear, so dass Druckänderungen nicht proportional zu den Volumenänderungen sind. Derartige Abweichungen der "Gas-Kurve" werden beim dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Lenkeranordnung 38 kompensiert, die mechanisch zwischen der Stützeinrichtung 32 und der Konsole 30 angeordnet ist. Diese Lenkeranordnung 38 hat einen ersten Lenker 40, der über das Gelenk G an der Konsole 30 angelenkt ist. Ein zweiter Lenker 42 ist einerseits über ein Lenkergelenk B am Schiffsdeck 4 schwenkbar gelagert und andererseits über ein Kniegelenk F mit dem ersten Lenker 40 verbunden. Im Bereich dieses Kniegelenkes F ist auch die Stützeinrichtung 32 schwenkbar angelenkt. Diese greift - wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel - über das Gelenk E an der Plattform 2 an. Die Abstützung in Querrichtung erfolgt wiederum über eine Querstrebe 35. - Die Kinematik der Lenkeranordnung 38, beispielsweise die Länge der Lenker 40, 42 ist so gewählt, dass die aus der Charakteristik der Gas-Kurve resultierenden Abweichungen von der Ideallinie kompensiert werden. Im Übrigen entspricht das in
Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel demjenigen aus denFiguren 2 und3 , so dass weitere Erläuterungen unter Verweis auf die vorstehenden Ausführungen entbehrlich sind. -
Figur 5 zeigt eine etwas detailreichere Darstellung des inFigur 4 dargestellten Ausführungsbeispiels der Passivaktuator-Anordnung 18 (20, 22). Wie vorstehend ausgeführt, wird die Plattform 2 über die jeweiligen Stützeinrichtung 32 abgestützt, die über das Gelenk E an der Plattform 2 angelenkt ist. Die strebenförmige Stützeinrichtung 32 ist ihrerseits über das Kniegelenk F mit der Lenkeranordnung 38 verbunden. Dabei ist das Kniegelenk F so ausgebildet, dass es die beiden Lenker 40, 42 gelenkig verbindet und des Weiteren auch ein Schwenken der Stützeinrichtung 32 zumindest in der Zeichenebene gemäßFigur 5 zulässt. Der erste Lenker 40 ist über das Gelenk G an der Konsole 30 angelenkt. Der zweite Lenker 42 ist am Lenkergelenk B gelagert. Die Kolbenstange 28 des Hydrozylinders 24 oder der sonstige Aktuator greift über das Gelenk H an der Konsole 30 an. Wie erläutert, ist der Hydrozylinder 24 über den Gasspeicher 26 auf einen vorbestimmten Druck vorgespannt. Der kolbenstangenseitige Druckraum des Hydrozylinders 24 ist - wie bereits eingangs erläutert - mit einem Hydrospeicher 44 verbunden. Insofern entspricht das Ausführungsbeispiel gemäßFigur 5 demjenigen ausFigur 4 , so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind. - Bei dem in
Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel kann bei Lastspitzen, beispielsweise beim Ausgleich einer durch den Wellengang verursachten Absenkbewegung des Schiffes die Funktion der Aktivaktuatoren 6, 8, 10 durch das Passivsystem 16 unterstützt werden. Wie erläutert, können als Aktivaktuatoren Elektromotoren, Hydromotoren oder Hydrozylinder oder dergleichen verwendet werden. - In
Figur 5 rechts ist beispielhaft ein als Hydrozylinder ausgeführter Aktivaktuator 6 dargestellt, dessen Kolbenstange am Gelenk H angreift und somit mit der Konsole 30 verbunden ist. Die Betätigung dieses Aktivaktuators 6 erfolgt - wie inFigur 5 rechts angedeutet - über eine über Null verstellbare Hydropumpe 48, die über einen Motor 50 angetrieben ist, um den Aktivaktuator 6 (Hydrozylinder) in Abhängigkeit vom Stellsignal der Steuereinheit 12 ein- oder auszufahren. Das die maximale Leistung des aktiven Systems erfordernde Ausfahren des Aktivaktuators 6 beim Absenken des Schiffs (Heave) wird dabei durch das Passivsystem 16 unterstützt, da die Konsole 30 dann ebenfalls in Richtung Vergrößerung des Hebelarms H schwenkt. - In
Figur 5 links ist eine alternative Variante gezeigt. Bei dieser Variante sind die Aktivaktuatoren 6 durch Hydromotoren 52 ausgebildet, die Stellelemente, beispielsweise Spindeln oder dergleichen, antreiben, um die Plattform 2 in der gewünschten Relativposition zu halten. Der Antrieb der Hydromotoren 52 erfolgt wie bei der zuvor beschriebenen Variante über eine über Null verschwenkbare Pumpe 48 und einen von der Steuereinheit 12 angesteuerten elektrischen Antrieb 50. Bei der inFigur 5 links dargestellten Variante ist der Hydromotor 52 zusätzlich über ein Ritzel 54 antreibbar, das mit einer Außenverzahnung 56 der Konsole 30 kämmt, so dass bei einer Verschwenkung der Konsole 30 um die Gelenkeinrichtung C über das Ritzel 54 der Hydromotor 52 zusätzlich angetrieben wird, so dass dieser durch das Passivsystem 16 in seiner Funktion unterstützt wird, um große Lastwechsel mit hoher Dynamik ausgleichen zu können. - Mit derartigen Lösungen kann die Funktion zumindest eines Aktivaktuators durch das Passivsystem unterstützt werden, so dass die dort "eingesparte" Energie zum Verstellen der anderen Aktivaktuatoren genutzt werden kann. Prinzipiell können natürlich auch alle Aktivaktuatoren durch das Passivsystem in der vorbeschriebenen Weise unterstützt werden.
- Das in
Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ist mit einem Passivsystem 16 gemäßFigur 4 ausgeführt, wobei dies in seiner Funktionsstellung dargestellt ist, die es bei unbelasteter Plattform 2 einnimmt. - Gemäß der Darstellung in
Figur 1 ist die Gelenkeinrichtung C über Gelenkwangen 58 am Schiffsdeck 4 abgestützt. Die einseitig verrundete Konsole 30 ist zwischen diesen beiden Gelenkwangen 58 gelagert. Die Lenkeranordnung 38 ist einerseits über das Lenkergelenk B an den Gelenkwangen 58 und andererseits über das Gelenk G an der Konsole 30 angelenkt. Die Lenker 40, 42 sind über das Kniegelenk F mit einander verbunden. Wie inFigur 1 erkennbar, sind zwei derartiger Lenkeranordnungen 38, 38' als 4-Lenkeranordnung parallel zu einander vorgesehen, so dass das Kniegelenk F die beiden Lenkeranordnungen 38, 38' verbindet. In diesem Verbindungsbereich ist dann die als Stützstrebe ausgeführte Stützeinrichtung 32 abgestützt, die ihrerseits über das Gelenk E an der Plattform 2 angreift. Die Querabstützung erfolgt jeweils über eine Querstrebe 35, die einerseits über ein Strebengelenk J an der Plattform 2 angelenkt ist und andererseits über das Stützgelenk D am Schiffsdeck 4 abgestützt ist. Die Hydrozylinder 24 der Passivaktuator-Anordnungen 18, 20, 22 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel über das Zylindergelenk A an einen deckseitigen Stützblock 60 abgestützt, an dem auch die anderen Hydrozylinder der anderen Passivaktuatoranord-nungen abgestützt sind. Dieser Stützblock 60 befindet sich gemäß der Darstellung inFigur 1 in etwa mittig unterhalb der im weitesten Sinn dreieckförmigen Plattform 2. - In der Darstellung gemäß
Figur 1 sind die Hydrozylinder 24 jeweils ausgefahren, so dass der minimale Hebel I wirksam ist - dementsprechend ist kein Gewicht auf der Plattform 2 angeordnet. -
Figur 6 zeigt den Zustand, in dem die maximale Last 36 auf die Plattform 2 wirkt. Wie vorstehend ausgeführt, fahren die durch den Gasspeicher 26 vorgespannten Hydrozylinder 24 ein, so dass die Konsolen 30 aus der inFigur 1 dargestellten Schwenkposition nach innen, hin zum Stützblock 60 schwenken und entsprechend der maximale Hebel L (sieheFigur 2 ) wirksam ist, um die Last 36 abzustützen - die Plattform 2 nimmt dabei ihre inFigur 6 dargestellte untere Position ein. In der Darstellung gemäß denFiguren 1 und6 sind des Weiteren noch die als Hydrozylinder ausgebildeten Aktivaktuatoren 6, 8, 10 angedeutet, die einerseits über Gelenke (mit Bezugszeichen versehen sind inFigur 6 nur die Gelenke K, L) an der Plattform 2 angreifen und andererseits, beispielsweise am Gelenk H, an der jeweiligen Konsole 30 abgestützt sind. - Offenbart ist eine Seegangkompensationseinrichtung mit einem Aktivsystem und einem Passivsystem. Bei dem Passivsystem sind Aktuatoren über eine Gelenkeinrichtung mit einer eine Last tragenden Plattform verbunden. Über diese Gelenkeinrichtung kann der wirksame Hebel, mit dem die Aktuatoren die Plattform passiv abstützen, in Abhängigkeit vom Lastzustand verändert werden.
-
- 1
- Seegangkompensationseinrichtung (Unit)
- 2
- Plattform
- 4
- Schiffsdeck
- 6
- Aktivaktuatoren
- 8
- Aktivaktuatoren
- 10
- Aktivaktuatoren
- 12
- Steuereinheit
- 14
- Sensorik
- 16
- Passivsystem
- 18
- Passivaktuator-Anordnung
- 20
- Passivaktuator-Anordnung
- 22
- Passivaktuator-Anordnung
- 24
- Hydrozylinder
- 26
- Gasspeicher
- 28
- Kolbenstange
- 30
- Konsole
- 32
- Stützeinrichtung
- 34
- Bewegungsbahn
- 35
- Querstrebe
- 36
- Last
- 38
- Lenkeranordnung
- 40
- erster Lenker
- 42
- zweiter Lenker
- 44
- Hydrospeicher
- 46
- Kolbenstange
- 48
- Pumpe
- 50
- Motor
- 52
- Hydromotor
- 54
- Ritzel
- 56
- Außenverzahnung
- 58
- Gelenkwange
- 60
- Stützblock
Claims (12)
- Seegangkompensationseinrichtung mit einer Plattform (2), die von zumindest einem Aktivaktuator (6, 8, 10) bewegbar ist, der über eine Steuereinheit (12) ansteuerbar ist, um vom Seegang oder dergleichen verursachte Relativbewegungen der Plattform (2) mit Bezug zu einer Zielposition auszugleichen, wobei den Aktivaktuatoren (6, 8, 10) ein Passivsystem (16) mit zumindest einem Aktuator zugeordnet ist, über den das Gewicht der Plattform (2) und/oder einer auf dieser angeordneten Last (36) zumindest teilweise abgestützt ist, gekennzeichnet durch eine um eine Gelenkeinrichtung (C) verschwenkbare Konsole (30), an der einerseits der schwenkbar gelagerte Aktuator angreift und die andererseits mittelbar oder unmittelbar an der Plattform (2) angreift, und derart ausgebildet ist, dass sich ein Hebelarm (L, I) des Aktuators mit Bezug zur Gelenkeinrichtung (C) in Abhängigkeit von einer Ausfahr- oder Einfahrbewegung des Aktuators ändert.
- Seegangkompensationseinrichtung nach Patentanspruch 1, wobei der Aktuator ein Hydrozylinder (24) ist, der vorzugsweise mittels eines Gasspeichers (26) vorgespannt ist.
- Seegangkompensationseinrichtung nach Patentanspruch 2, wobei der Gasspeicher (26) mit Stickstoff gefüllt ist.
- Seegangkompensationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Aktuator, die Gelenkeinrichtung (C) und eine die Plattform (2) stützende Stützeinrichtung (32) im Abstand und versetzt zu einander angreifen, wobei diese Angriffsbereiche der Komponenten etwa ein Dreieck ausbilden.
- Seegangkompensationseinrichtung nach Patentanspruch 3, wobei die Stützeinrichtung (32) ihrerseits über eine Lenkeranordnung (38) an der Konsole (30) und der Gelenkeinrichtung (C) abgestützt ist.
- Seegangkompensationseinrichtung nach Patentanspruch 4, wobei die Lenkeranordnung (38) einen ersten Lenker (40) hat, der an der Konsole (30) gelagert ist und einen zweiten Lenker (42) aufweist, der im Bereich der Gelenkeinrichtung (C) oder decksseitig gelagert ist und der über ein Kniegelenk (F) mit dem ersten Lenker (40) verbunden ist, wobei die Stützeinrichtung (32) im Bereich des Kniegelenkes (F) abgestützt ist.
- Seegangkompensationseinrichtung nach Patentanspruch 5 oder 6, mit zwei parallelen Lenkeranordnungen (38, 38').
- Seegangkompensationseinrichtung nach einem der Patentansprüche 5 bis 7, wobei ein Übersetzungsverhältnis der Lenkeranordnung (38, 38') so gewählt ist, dass eine Druck-/Volumenabhängigkeit des Speichermediums des Gasspeichers (26) in etwa kompensiert ist.
- Seegangkompensationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei Passivaktuator-Anordnungen (18, 20, 22) des Passivsystems (16) jeweils mit einer Querstrebe (35) ausgeführt sind, die vorzugsweise in etwa quer zur Stützrichtung oder in etwa quer zur Stellrichtung des Aktivaktuators (6, 8, 10) an der Plattform (2) angreift.
- Seegangkompensationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit zumindest drei Aktivaktuatoren (6, 8, 10), denen jeweils ein Passivsystem (16) zugeordnet ist.
- Seegangkompensationseinrichtung nach Patentanspruch 10, wobei Hydrozylinder (24) der Passivsysteme (16) an einem zentralen Stützblock (60) abgestützt sind.
- Seegangkompensationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Passivsystem (16) und der zugeordnete Aktivaktuator (6, 8, 10) derart in Wirkverbindung stehen, dass das Passivsystem (16) die Funktion der Aktivaktuatoren (6, 8, 10) direkt unterstützt.
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