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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen eines Energieeintrags, eine Bauwerksbestandsschutzvorrichtung und eine Verwendung einer Bauwerksbestandsschutzvorrichtung.
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Insbesondere im internationalen Güterverkehr, auch Warenverkehr genannt, werden Güter über die Seewege mittels Schiffen transportiert. Darüber hinaus werden Schiffe für den seeseitigen Personentransport verwendet. Dabei werden die Schiffe bekanntermaßen insbesondere an Häfen be- und entladen, auch laden und löschen genannt. Die hafenseitigen Prozesse sind im Stand der Technik hoch technisiert. Zur Erfüllung der Lade- und Löschaufgaben, werden die Schiffe an dafür vorgesehenen Liegeplätzen an einer Kaje positioniert und festgemacht.
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Eine Kaje, auch Kaye oder Pier genannt, ist ein insbesondere künstlich angelegtes Bauwerk an einem Übergangsbereich zwischen Wasser und Land an einem Hafen. Eine Kaje weist insbesondere Festmachvorrichtungen zur Sicherung eines Schiffes an der Kaje auf. Darüber hinaus weist eine Kaje zumeist eine Vielzahl Schutzeinrichtungen auf, welche die Kaje bei einem Anlege- und/oder Ablegemanöver eines Schiffes und/oder während eines Ladens oder Löschens des Schiffes vor einer Beschädigung durch das Schiff schützen. Derartige Schutzvorrichtungen sind insbesondere punktuell, häufig mit einem vordefinierten Bewegungsraum, an der Kaje angeordnet. Darüber hinaus schließt sich an die Kaje zumeist eine Hafenanlage oder ein Hafenterminal an, welches zum Beispiel Entladekräne oder dergleichen aufweist.
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Ein Anlegemanöver eines Schiffes ist im Allgemeinen ein komplexer Prozess. Zur Gewährleistung der Sicherheit und Effizienz eines Anlegemanövers sind Systeme bekannt, welche das Anlegemanöver überwachen und/oder Daten bereitstellen, anhand derer das Anlegemanöver durch eine Person, wie einen Kapitän oder Lotsen, beeinflusst wird.
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Zur Vorbereitung eines Anlegemanövers werden im Allgemeinen Informationen bereitgestellt, wie eine Schiffsposition, aktuelle Wetterbedingungen, ein aktueller Tidehub, hafenseitige Wassertiefen und/oder weitere Schiffs-, Umwelt- und Hafenbedingungen. Derartige Informationen werden insbesondere einem Kapitän des Schiffes und/oder einem Lotsen zur Verfügung gestellt. Darüber hinaus werden Navigationssysteme, wie zum Beispiel GPS, Radar oder AIS (Automatic Identification System) genutzt, um eine genaue Position des Schiffes und/oder Umfeldparameter zu bestimmen und/oder während des Manövers zu verfolgen. Das AIS ist insbesondere eine Datenplattform, welche Schiffspositionen und/oder Schiffsinformationen bereitstellt, sodass insbesondere Umgebungsinformationen zu einem Schiff aus dem AIS bereitgestellt werden können.
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Durch eine gezielte Steuerung von Ruder und/oder Schiffsantrieb, beispielsweise Propeller, Bug- oder Heckstrahler, sowie durch mittelbar auf das Schiff wirkende Schlepperschiffe wird das Schiff derart manövriert, dass es optimalerweise in einer vordefinierten Geschwindigkeit und mit einem vordefinierten Winkel auf die Kaje zuströmt, bis es einen vordefinierten Anlegebereich erreicht hat und an diesem zum Stillstand kommt. Insbesondere aufgrund von Wasserbewegungen, Wind und/oder Strömungen unter Wasser sowie zur Reduktion des Vortriebs bis zum Stillstand bei Erreichen der vordefinierten Position sind während des Anlegemanövers Anpassungen der Geschwindigkeit und/oder der Vortriebsrichtung des Schiffes notwendig. Nachdem das Schiff die Kaje in der vordefinierten Position erreicht hat, wird es insbesondere unter Verwendung von Leinen und/oder Mooring-Systemen festgemacht. Derart ist das Schiff an der Kaje gesichert.
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Ein Ablegemanöver bedarf im Wesentlichen einer Durchführung der vorgenannten Prozessschritte in umgekehrter Reihenfolge, wobei beim Ablegen eine geringere Gefahr einer Kollision zwischen der Kaje und dem Schiff vorliegt, wobei diese aber nicht vernachlässigbar ist.
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Im Stand der Technik sind Sicherheitsüberwachungen bekannt, welche das Anlegemanöver technisch überwachen, wobei insbesondere visuelle Überwachungssysteme, wie Kameras, verwendet werden. Zudem sind Sicherheitsüberwachungen bekannt, welche genutzt werden, um Hindernisse beim Anlegemanöver zu ermitteln und/oder die Umgebung der Kaje zu beobachten.
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Zur Überwachung eines Anlegemanövers oder Ablegemanövers sind im Stand der Technik automatisierte Docking-Systeme bekannt. Derartige Systeme verwenden insbesondere GPS-Informationen, um eine Position des Schiffes zu überwachen. Anhand der ermittelten Daten erfolgt eine Auswertung durch einen Fachmann, zum Beispiel den Kapitän, welcher unter Berücksichtigung der Informationen gegebenenfalls Korrekturen der Schiffsgeschwindigkeit und/oder der Vorschubrichtung vornimmt.
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Darüber hinaus ist die Verwendung von Lasersensoren zur Überwachung eines Anlegemanövers anhand einer Abstandsmessung zwischen dem anlegenden Schiff und einer Anlagestelle bekannt. Die derart ermittelten Daten werden dem Kapitän oder Lotsen bereitgestellt, um die Position des Schiffes während des Anlegemanövers zu optimieren. Die Lasersensoren können auf dem Schiff oder an der Kaje angeordnet sein. Nachteiligerweise ist die Verwendung von Lasersensoren sehr anfällig gegenüber einer Beeinflussung durch Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Schmutz, Staub, Nebel und dergleichen. Insbesondere im Seehafenumfeld sind derartige Umweltbedingungen häufig. Je nach Auslegung des Lasersystems besteht zudem der Nachteil, dass Personen im Umfeld des Systems, wie Schiffsbesatzungen und/oder Kajenmitarbeiter durch den Laserstrahl eines laserbasierten System geblendet werden.
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Im Falle einer Kollision eines Schiffes mit einer Kaje oder vorausschauend unmittelbar vor einer Kollision des Schiffes mit der Kaje sind im Stand der Technik keine Systeme bekannt, welche anhand von Anlegemanöverdaten eine automatisierte Auswertung eines Bauwerksbestandsschutzes realisieren. Im Stand der Technik wird vielmehr im Falle einer Kollision eine ausführliche Analyse des Bauwerks per Inaugenscheinnahme und messtechnischer Bewertung durch entsprechendes Fachpersonal vorgenommen. Nachteiligerweise werden somit Bauwerke teilweise unnötigerweise bis zum Abschluss des Analyseprozesses gesperrt.
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Schließlich basieren die Analysen des Bauwerks auf den sichtbaren und/oder messbaren Beschädigungen, beziehen aber nachteiligerweise die tatsächlichen Beeinflussungen durch die Kollision nicht mit ein.
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Die
US 2024/0288866 A1 offenbart eine Vorrichtung und eine Methode zur Unterstützung von Wasserfahrzeugen beim Manövrieren an Liegeplätzen in einem an den Liegeplatz angrenzenden Wasserbereich.
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In der
KR 10 2025 042 972 A ist ein System mit einem aufblasbaren Fender und einer Vorrichtung zum Messen von Abständen bei einem Anlegemanöver offenbart.
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Die
KR 10 2025 008 177 A offenbart ein schwimmender Pier mit Unterstützungssystemen zum Messen von Abständen beim Anlegen, die dafür eingerichtet sind eine Kollision zu verhindern, indem durch Schubsysteme, die am Pier angeordnet sind, ein zu schnelles Bewegen eines Schiffes in Richtung der Pier abgebremst wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Feststellen eines durch eine Kollision eines Schwimmkörpers mit einem Bauwerk induzierten Energieeintrags, umfassend die Schritte:
- Ermitteln einer ersten Entfernung zwischen dem Schwimmkörper und dem Bauwerk mittels eines ersten, landseitig angeordneten erste Abstandssensors zu einem ersten Zeitpunkt,
- Ermitteln einer zweiten Entfernung zwischen dem Schwimmkörper und dem Bauwerk mittels des ersten Abstandssensors zu einem zweiten Zeitpunkt,
- Ermitteln eines ersten Parameters des Schwimmkörpers anhand der mittels des ersten Abstandssensors ermittelten ersten Entfernung und/oder anhand der mittels des ersten Abstandssensors ermittelten zweiten Entfernung mittels einer Auswerteeinheit und
- Feststellen eines auf das Bauwerk wirkenden und durch die Kollision induzierten Energieeintrags anhand des ersten Parameters des Schwimmkörpers mittels der Auswerteeinheit.
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Vorteilhafterweise wird durch das erfindungsgemäß Verfahren ein Energieeintrag auf das Bauwerk unmittelbar anhand der Parameter des Schwimmkörpers ermittelt. Derart kann bei einem Anlegemanöver anhand der Parameter des Schwimmkörpers der bei einer Kollision induzierte Energieeintrag auf das Bauwerk unmittelbar berechnet werden. Es kann eine vorausschauende Energieeintragsermittlung und/oder eine nachträgliche Energieeintragsermittlung anhand der Parameter erfolgen. Zur Ermittlung des Energieeintrags können bauwerksspezifische Parameter bereitgestellt sein. Zusätzlich oder alternativ können historische Belastungsdaten des Bauwerks für die Ermittlung des Energieeintrags bereitgestellt werden. Schließlich können aktuelle Umweltdaten zur Ermittlung des Energieeintrags bereitgestellt werden, wie eine Wassertiefe, eine Windrichtung, eine Windstärke oder dergleichen.
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Die Verwendung eines einzigen Abstandssensors reduziert den Installationsaufwand einer erfindungsgemäßen technischen Vorrichtung, welche zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist. Hierdurch fallen vorteilhafterweise geringe Anschaffungs- und Betriebskosten an.
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Durch die automatisierte Auswertung der Daten ist ein Hinzuziehen eines Fachmanns im Wesentlichen nicht erforderlich oder deutlich seltener erforderlich, wodurch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise kostengünstig ist.
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Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht insbesondere darauf, dass Anlegemanöverdaten eines Schwimmkörpers derart aufgenommen und bereitgehalten werden, dass im Falle eines unfalltypischen unvorhersehbaren Ereignisses oder in Erwartung eines unfalltypischen Ereignisses eine valide Datenbasis zur Bewertung der Auswirkungen des unfalltypischen Ereignisses vorliegen.
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Folgendes Begriffliche sei erläutert:
Unter einer "Kollision" wird insbesondere ein Auftreffen eines ersten Körpers, insbesondere des Schwimmkörpers, auf einen zweiten Körper, insbesondere das Bauwerk, verstanden. Infolge einer Kollision, insbesondere in Abhängigkeit der Kollisionsgeschwindigkeit und/oder der miteinander kollidierenden Massen, kann eine Beschädigung zumindest eines der kollidierenden Körper hervorgerufen sein. Ein Energieeintrag eines ersten Körpers auf den zweiten Körper ist im erfindungsgemäßen Fall insbesondere auch durch viele technische Besonderheiten beeinflusst. Dabei ist zu beachten, dass eine Geschwindigkeit eines Schwimmkörpers in Bezug auf einen feststehenden Gegenstand nur mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung beeinflussbar ist und dass somit ein in einer ersten Richtung wirkenden Kollisionsimpuls nur in sehr reduzierter Weise durch eine Maßnahme des Schwimmkörpers reduziert werden kann.
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Unter einem "Schwimmkörper" wird insbesondere ein Körper verstanden, welcher schwimmfähig ist. Der Schwimmkörper ist insbesondere ein Schiff. Das Schiff ist insbesondere ein Großschiff. Das Schiff kann als Frachtgutschiff, Containertransporter, Fähre, RoRo-Schiff oder dergleichen ausgeführt sein.
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Zur Herstellung einer Manövrierfähigkeit, worunter ein definiertes Bewegen des Schiffs verstanden wird, weist das Schiff insbesondere zumindest ein Ruder und/oder ein Antriebssystem, aufweisend einen Motor mit Schiffschraube, Propeller und/oder wasserstrahlbasierter Vortriebseinrichtung oder ein windbasiertes Antriebssystem auf. Das Schiff kann unter Decks und über Decks Lagerungseinrichtungen zur temporären Aufnahme von losen Gütern und/oder zu Ladungseinheiten zusammengefassten Gütern, wie Seecontainern, aufweisen.
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Unter einem "Bauwerk" wird insbesondere eine Kaje, auch Kaye, Pier oder Hafenkante genannt, verstanden. Ein Bauwerk kann darüber hinaus ein an eine Wasserfläche grenzendes, insbesondere gebautes Element sein, wie ein Turm, insbesondere Molenturm und/oder Leuchtturm, oder dergleichen. Die Kaje kann an einer Hafenanlage oder einem Hafenterminal angeordnet sein, welche mit entsprechenden technischen Anlagen zur Realisierung eines Güterumschlags eingerichtet sein kann, wie Entladekrane und/oder Fahrzeuge zum Transport von Containern.
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Der landseitig angeordnete erste Abstandssensor kann zum Aussenden eines Signals, auch Welle genannt, insbesondere Radarsignals, eingerichtet sein. Nachdem das Signal auf einen Gegenstand auftrifft, wird es von diesem reflektiert und das reflektierte Signal von dem ersten Abstandssensor erneut registriert. Anhand der Dauer der Signalaussendung gegenüber des Signalempfangs, auch Timeof-flight (kurz TOF) genannt, wird insbesondere eine Entfernung zwischen dem ersten Abstandssensor und dem Gegenstand ermittelt.
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Die erste Entfernung entspricht insbesondere einer Entfernung zwischen dem Schwimmkörper und dem an dem Bauwerk angeordneten ersten Abstandssensor und wird insbesondere in Metern gemessen. Die erste Entfernung wird insbesondere zu einem ersten Zeitpunkt mittels des ersten Abstandssensors ermittelt.
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Die zweite Entfernung entspricht ebenfalls einer Entfernung zwischen dem Schwimmkörper und dem Bauwerk und wird mittels des ersten Abstandssensors insbesondere zu einem zweiten Zeitpunkt ermittelt. Aus einer Differenz zwischen der zweiten Entfernung und der ersten Entfernung unter Berücksichtigung des ersten Zeitpunktes und des zweiten Zeitpunktes ist insbesondere eine Geschwindigkeit des Schwimmkörpers in Bezug auf das Bauwerk ermittelbar.
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Das Ermitteln der ersten Entfernung und das Ermitteln der zweiten Entfernung sind jeweilige Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird mittels einer Auswerteeinheit anhand der ermittelten ersten Entfernung und/oder der ermittelten zweiten Entfernung ein erster Parameter des Schwimmkörpers ermittelt. Der "erste Parameter des Schwimmkörpers" kann eine Annäherungsgeschwindigkeit des Schwimmkörpers in Bezug auf das Bauwerk sein. Zusätzlich oder alternativ kann der erste Parameter ein Tiefgang des Schwimmkörpers sein. Darüber hinaus kann der erste Parameter eine Beschleunigung des Schwimmkörpers, insbesondere in Bezug auf das Bauwerk, sein. Vorteilhafterweise repräsentiert der erste Parameter eine kritische Größe, welcher eine Relevanz bei einer Kollision des Schwimmkörpers mit dem Bauwerk beizumessen ist. Eine kritische Größe ist insbesondere ein Gewicht des Schwimmkörpers, eine Geschwindigkeit des Schwimmkörpers, eine Vortriebsrichtung des Schwimmkörpers, aus welcher ein Winkel des Schiffes bezüglich der Kaje ableitbar ist, oder dergleichen.
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In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird anhand des ersten Parameters mittels der Auswerteeinheit insbesondere ein auf das Bauwerk wirkende induzierte Energieeintrag festgestellt. Zusätzlich oder alternativ kann eine Wirkrichtung des induzierten Energieeintrags festgestellt werden. Schließlich kann ein Wirkbereich oder eine Position des induzierten Energieeintrags an der Kaje festgestellt werden. Zur Feststellung der vorgenannten Parameter kann neben dem ersten Parameter zusätzlich oder alternativ die erste Entfernung, die zweite Entfernung, weitere mit dem ersten Abstandssensor gemessene Entfernungen, weitere mit weiteren Abstandssensoren gemessene Entfernungen und/oder weitere abgeleitete Parameter hinzugezogen werden.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses zusätzlich den Schritt einer Ermittlung einer Entfernung zwischen dem Schwimmkörper und dem Bauwerk mittels eines zweiten Abstandssensors. Der zweite Abstandssensor ist insbesondere horizontal beabstandet zu dem ersten Abstandssensor angeordnet. Der zweite Abstandssensor ist insbesondere landseitig an der Kaje angeordnet. Die mit dem zweiten Abstandssensor ermittelte Entfernung wird insbesondere zu einem dritten Zeitpunkt ermittelt. Der dritte Zeitpunkt kann dem ersten Zeitpunkt und/oder dem zweiten Zeitpunkt entsprechen.
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In einem weiteren möglichen Schritt des Verfahrens wird mittels der Auswerteeinheit anhand der mittels des zweiten Abstandssensors ermittelten Entfernung ein zweiter Parameter des Schwimmkörpers ermittelt. Zusätzlich oder alternativ kann zur Ermittlung des zweiten Parameters die erste Entfernung herangezogen werden. Der zweite Parameter des Schwimmkörpers kann dem ersten Parameter des Schwimmkörpers entsprechen. Zusätzlich oder alternativ kann der zweite Parameter einem Näherungswinkel des Schwimmkörpers in Bezug auf das Bauwerk entsprechen. Vorteilhafterweise ist derart eine Vorhersage einer erwarteten Position der Kollision anhand des Näherungswinkels des Schwimmkörpers unter Berücksichtigung einer Länge des Schwimmkörpers realisierbar.
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In einem weiteren möglichen Schritt des Verfahrens wird zur Ermittlung des durch die Kollision induzierten Energieeintrags zusätzlich der zweite ermittelte Parameter hinzugezogen. Zusätzlich oder alternativ können weitere Parameter zur Ermittlung des induzierten Energieeintrags hinzugezogen werden, wie Umweltbedingungen, aktuelle Windbedingungen, aktuelle Wellenbewegungen, aktuell in der Nähe befindliche weitere Schwimmkörper oder dergleichen. Vorteilhafterweise kann eine Qualität der Ermittlung des induzierten Energieeintrags durch das Hinzuziehen einer Vielzahl von Parametern optimiert werden. Dabei können die hinzuzuziehenden Parameter insbesondere aus vorhandenen Datenbanken integriert werden, was einen sensorischen Aufwand und/oder einen Installationsaufwand vorteilhafterweise reduziert.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird in einem zusätzlichen Schritt mittels der Auswerteeinheit festgestellt, dass der ermittelte Energieeintrag einen vordefinierten Maximalwert übersteigt. Der vordefinierte Maximalwert kann insbesondere speichertechnisch hinterlegt und der Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt sein. Nach Feststellen einer Übersteigung des vordefinierten Maximalwerts kann das Verfahren zusätzlich den Schritt aufweisen, dass von der Auswerteeinheit ein Signal ausgegeben wird, welches das Übersteigen des Maximalwertes repräsentiert. Somit kann das ausgegebene Signal insbesondere eine bevorstehende Beschädigung des Bauwerks und/oder eine vorliegende Beschädigung des Bauwerks anzeigen. Vorteilhafterweise ist mittels Ausgebens des Signals an eine Anzeigeeinrichtung und Auslösen einer Anzeige der Anzeigeeinrichtung die Feststellung einer möglicherweise bevorstehenden Beschädigung des Bauwerks für eine Person, wie den Kapitän oder den Lotsen sowie Hafenmitarbeiter, wahrnehmbar.
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Zur Ermittlung einer bevorstehenden Beschädigung des Bauwerks kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, anhand der zur Verfügung stehenden Informationen bezüglich einer Geschwindigkeit des Schwimmkörpers, einer Vorschubrichtung des Schwimmkörpers und dergleichen eine Kollision und/oder eine Kollisionswahrscheinlichkeit zu ermitteln. Vorteilhafterweise kann eine Kollision gegebenenfalls abgewendet werden, wenn die Auswerteeinheit eine bevorstehende Kollision ermittelt und eine entsprechende Information ausgegeben hat.
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Das Hinzufügen des ermittelten Energieeintrags in eine programmbasierte Analysesoftware kann in einer weiteren Ausführungsform ein zusätzlicher Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens sein. Die programmbasierte Analysesoftware kann eingerichtet sein, anhand des ermittelten Energieeintrags und/oder weiteren Daten, welche während des Anlegemanövers und/oder Ablegemanövers ermittelt werden, eine Auswirkung des Energieeintrags auf das Bauwerk zu ermitteln. Hierfür weist die Analysesoftware insbesondere ein digitales Abbild des Bauwerks auf. Zusätzlich oder alternativ können der Analysesoftware konstruktive Informationen zu dem Bauwerk zur Verfügung stehen. Schließlich kann die Analysesoftware KI Methoden verwenden und/oder darauf zurückgreifen.
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Vorteilhafterweise kann durch das programmbasierte Ermitteln einer Auswirkung des Energieeintrags auf das Bauwerk ein Beschädigungsgrad des Bauwerks ermittelt werden. Die Ermittlung kann insbesondere sehr kurzfristig nach einer Kollision erfolgen oder sogar im Vorhinein unter einer Datenvorhersage. Derart ist vorteilhafterweise keine Sperrung des Bauwerks nötig, insofern das programmbasierte Ermitteln eine geringgradige oder zu vernachlässigende Auswirkung auf den Bestand des Bauwerks durch den Energieeintrag während der Kollision ermittelt hat. Selbstverständlich kann das Ergebnis des programmbasierten Ermittelns der Auswirkung durch einen Menschen zusätzlich geprüft werden.
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In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Bauwerksbestandsschutzvorrichtung, welche eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Die Bauwerksbestandsschutzvorrichtung umfasst zumindest einen mittelbar oder unmittelbar an dem Bauwerk angeordneten ersten Abstandssensor und einen räumlich zu dem ersten Abstandssensor beabstandet an dem Bauwerk mittelbar oder unmittelbar angeordneten zweiten Abstandssensor sowie eine mit dem ersten Abstandssensor und dem zweiten Abstandssensor datentechnisch verbundene Auswerteeinheit, wobei der erste Abstandssensor zum Ermitteln einer ersten Entfernung eines Schwimmkörpers zu dem Bauwerk und der zweite Abstandssensor zum Ermitteln einer zweiten Entfernung des Schwimmkörpers zu dem Bauwerk eingerichtet ist, wobei die Auswerteeinheit programmtechnisch eingerichtet ist, unter Verwendung der ermittelten ersten Entfernung und/oder der zweiten Entfernung zumindest einen ersten Parameter des Schwimmkörpers abzuleiten, wobei anhand des ersten Parameters bei einer Kollision des Schwimmkörpers mit dem Bauwerk ein auf das Bauwerk wirkender Energieeintrag ermittelbar ist.
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Vorteilhafterweise ist durch die erfindungsgemäße Bauwerksbestandsschutzvorrichtung ein Energieeintrag in eine Kaje anhand von während eines Anlegemanövers eines Schwimmkörpers an der Kaje ermittelten Daten festzustellen. Anhand des festgestellten Energieeintrags ist weiter vorteilhafterweise eine Wahrscheinlichkeit einer bestehenden strukturellen Integrität des Bauwerks vorhersagbar. Somit kann vorteilhafterweise zeitnah nach einer Kollision entschieden werden, dass das Bauwerk weiternutzbar ist.
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In einer Ausführungsform ist das Bauwerk eine Kaje, wobei der Kaje ein entsprechender hafentechnischer Bereich wie ein Hafenterminal zugeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ ist der Schwimmkörper in einer Ausführungsform ein Schiff, welches als Gütertransportschiff, Containerschiff, RoRo-Schiff oder dergleichen ausgestaltet sein kann.
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Mittels der Anordnung des ersten Abstandssensors und/oder des zweiten Abstandssensors eröffnet sich ein insbesondere wasserseitiger Erfassungsbereich der Abstandssensoren. Mittels der horizontalen Beabstandung des ersten Abstandssensors zu dem zweiten Abstandssensor ist insbesondere ein erster Schiffsanalgebereich an der Kaje sensorisch abgedeckt, sodass die resultierenden Erfassungsbereiche des ersten Abstandssensors und des zweiten Abstandssensors im Wesentlichen den vollständigen ersten Schiffsanlagebereich observieren. Zusätzlich oder alternativ kann ein zweiter Abstandssensor, dritter Abstandssensor oder weiterer Abstandssensoren zur Abdeckung des ersten Schiffsanlagebereichs an der Kaje angeordnet sein. Vorteilhafterweise werden die Sensordaten einer Vielzahl von Abstandssensoren mittels der Auswerteeinheit derart kumuliert, dass eine optimierte Feststellung einer Geschwindigkeit des Schwimmkörpers in Bezug auf das Bauwerk und/oder eines Winkels des Schwimmkörpers in Bezug auf das Bauwerk, auch Vorschubrichtung des Schwimmkörpers genannt, feststellbar ist.
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Des Weiteren ist mittels der Anordnung einer Vielzahl von Abstandssensoren an der Kaje vorteilhafterweise eine genaue Längenbestimmung des Schwimmkörpers unter Verwendung der Abstandssensoren realisierbar. Schließlich ist unter Berücksichtigung einer von den Abstandssensoren ermittelbaren Kontur des Schwimmkörpers ein Tiefgang des Schwimmkörpers ermittelbar. Aus dem Tiefgang des Schwimmkörpers ist insbesondere ein Gewicht des Schwimmkörpers ableitbar. Zusätzlich oder alternativ kann eine Länge des Schwimmkörpers und/oder ein Gewicht des Schwimmkörpers aus einer Datenbasis zur Verfügung gestellt werden. Somit sind vorteilhafterweise anhand zumindest eines Sensorwertes zumindest eines Abstandssensors eine Vielzahl Parameter ermittelbar.
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In einer Ausführungsform ist an dem Bauwerk eine Bauwerksschutzeinrichtung angeordnet. Eine Bauwerksschutzeinrichtung kann ein Fender oder dergleichen sein. Zusätzlich oder alternative kann eine Vielzahl Bauwerksschutzeinrichtungen an dem Bauwerk angeordnet sein. Vorteilhafterweise ist durch die Berücksichtigung einer Erstreckung der Bauwerksschutzeinrichtung bei der Ermittlung der ersten Entfernung und/oder der zweiten Entfernung ein Energieeintrag in die Bauwerksschutzeinrichtung ermittelbar. Derart ist eine Beschädigung einer Bauwerksschutzeinrichtung durch einen Schwimmkörper ermittelbar, sodass gegebenenfalls eine Bauwerksschutzeinrichtung instandgesetzt werden kann, wenn eine vordefinierte Maximalbelastung überschritten ist. Derart kann gewährleistet werden, dass die vorgesehene Bauwerksschutzeinrichtung der tatsächlichen Bauwerksschutzeinrichtung entspricht. Eine Berücksichtigung einer Bauwerksschutzeinrichtung erfolgt insbesondere unter Verwendung eines Offsets.
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In einer Ausführungsform ist der erste Abstandssensor und/oder der zweite Abstandssensor insbesondere ein Radarsensor. Radarsensoren senden insbesondere elektromagnetische Wellen aus, die von Objekten reflektiert werden. Mittels der Messung der Zeit, welche die Wellen benötigen, um nach dem Aussendezeitpunkt zu dem Radarsensor zurückzukehren, kann ein Abstand des Sensors zum Objekt berechnet werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann der erste Abstandssensor und/oder der zweite Abstandssensor ein Ultraschallsensor, ein Infrarotsensor, ein Laserabstandssensor, ein kapazitiver Abstandssensor und/oder ein induktiver Abstandssensor sein. Weitere Ausführungen, wie die Ausführung des Abstandssensors als Kamera, sind vorstellbar und schränken den erfindungsgemäßen Gegenstand nicht ein. Schließlich kann der erste Abstandssensor ein Radarsensor und der zweite Abstandssensor ein anderer als ein Radarsensor sein. Vorteilhafterweise können weitere Sensorwerte eine Qualität der Auswertung der Sensorwerte optimieren. Vorteilhafterweise liefert ein Radarsensor auch unter schwierigen Wetterbedingungen, wie Nebel, zuverlässige Daten, sodass die Bauwerksbestandsschutzvorrichtung vorteilhafterweise einen hohen Nutzungsgrad aufweist.
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In einer weiteren Ausführung der Bauwerksbestandsschutzvorrichtung ist der erste Parameter eine Annäherungsgeschwindigkeit des Schwimmkörpers in Bezug auf das Bauwerk und wird insbesondere in m/min gemessen. Eine typische Annäherungsgeschwindigkeit des Schwimmkörpers in Bezug auf das Bauwerk bei einem Anlegemanöver beträgt 0,5 m/min bis 1,5 m/min, wobei die mittlere Geschwindigkeit bei größeren Schiffen auch 5 cm/sec bis zu 17 cm/sec betragen kann. Zusätzlich oder alternativ kann der erste Parameter ein Tiefgang des Schwimmkörpers sein. Alternativ oder zusätzlich kann der erste Parameter eine Länge des Schwimmkörpers sein. Schließlich kann der erste Parameter ein Annäherungswinkel des Schwimmkörpers in Bezug auf das Bauwerk sein. Alle vorgenannten ersten Parameter sind vorteilhafterweise aus der mit dem ersten Abstandssensor ermittelten ersten Entfernung und einer mit dem ersten Abstandssensor ermittelten zweiten Entfernung oder aus der ersten Entfernung und einer mit einem zweiten Abstandssensor ermittelten Entfernung ermittelbar. Die zweite Entfernung kann zusätzlich oder alternativ unter Einleitung einer horizontalen Bewegung des ersten Abstandssensors erfolgen und derart der Messbereich des ersten Abstandssensors über die Zeit in einer vordefinierten Weise geändert sein.
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Die Auswerteeinheit kann in einer weiteren Ausführungsform programmtechnisch eingerichtet sein, anhand des ermittelten Energieeintrags und insbesondere unter Berücksichtigung zumindest eines Bauwerksparameters, eine Bauwerksanalyse durchzuführen. Anhand der Bauwerksanalyse ist insbesondere ein Bestandsschutz des Bauwerks feststellbar. Derart kann vorteilhafterweise eine Weiternutzung einer kollisionsbetroffenen Kaje erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Auswerteeinheit mit einem externen System verbunden sein, welches die vorgenannte Funktionalität bereitstellt. Schließlich kann die Auswerteeinheit KI Methoden verwenden und/oder darauf zurückgreifen.
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Weitere Merkmale des Aspektes, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen denen in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt.
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In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Bauwerksbestandsschutzvorrichtung, wobei die Bauwerksbestandsschutzvorrichtung zumindest teilweise unterhalb einer Nutzungsfläche einer Hafenanlage, insbesondere in einer Wellenkammer, angeordnet ist.
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Durch die Anordnung der Bauwerksbestandsschutzvorrichtung unterhalb der Nutzungsfläche der Hafenanlage ist vorteilhafterweise ein Schutz der Bauwerksbestandsschutzvorrichtung gegeben, insofern die Bauwerksbestandsschutzvorrichtung vertikal hinter einer wasserseitig vorderen Linie der Kaje angeordnet ist. Derart ist zusätzlich vorteilhafterweise eine einfache Wartung und Instandhaltung der Elemente der Bauwerksbestandsschutzvorrichtung bei einer Installation unterhalb einer Nutzungsfläche möglich, da entsprechende Wartungsgänge landseitig angeordnet sein können und für die Wartung und Instandhaltung keine Annäherung an die Bauwerksbestandsschutzvorrichtung auf dem Wasserweg nötig ist.
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Die weiteren Merkmale des Aspektes, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen denen in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
- Figur 1
- ein erstes Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Feststellen eines durch eine Kollision eines Schwimmkörpers mit einem Bauwerk induzierten Energieeintrags,
- Figur 2
- ein zweites Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- Figur 3
- ein drittes Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- Figur 4
- ein viertes Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- Figur 5
- eine schematische Darstellung einer Bauwerksbestandsschutzvorrichtung,
- Figur 6
- eine schematische Darstellung einer Bauwerksbestandsschutzvorrichtung aus der Vogelperspektive, und
- Figur 7
- eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer Bauwerksbestandsschutzvorrichtung.
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Unter Verwendung einer Kajenschutzvorrichtung 101, welche einen ersten Radarsensor 105 aufweist, kann das Verfahren gemäß Figur 1 ausgeführt werden, wobei in einem Schritt 901 eine erste Entfernung E1 zwischen einem Schiff 113 und einer Kaje 103 mittels des ersten Radarsensors 105 zu einem ersten Zeitpunkt ermittelt wird. In einem Schritt 903 wird mittels des ersten Radarsensors 105 eine zweite Entfernung zwischen dem Schiff 113 und der Kaje 103 zu einem zweiten Zeitpunkt ermittelt. Anhand der mittels des ersten Radarsensors 105 ermittelten ersten Entfernung E1 und anhand der mittels des ersten Radarsensors 105 ermittelten zweiten Entfernung wird in einem Schritt 905a mittels eines Steuergerätes 109 ein erster Parameter des Schiffes 113 ermittelt und in einem Schritt 907 bei einer Kollision des Schiffes 113 mit der Kaje 103 ein auf die Kaje 103 wirkender Energieeintrag anhand des ersten Parameters mittels des Steuergerätes 109 festgestellt.
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Unter Verwendung eines zweiten Radarsensors 107 wird zusätzlich in einem Schritt 903b eine dritte Entfernung E3 zwischen dem Schiff 113 und der Kaje 103 mittels des zweiten Radarsensors 107 ermittelt. Anhand der dritten Entfernung E3 wird in einem Schritt 905b ein zweiter Parameter des Schiffs 113 ermittelt. Zur Ermittlung des zweiten Parameters wird in dem Ausführungsbeispiel in Figur 2 ausschließlich die dritte Entfernung E3 herangezogen. Alternativ kann die erste Entfernung E1 zur Ermittlung des zweiten Parameters 905b herangezogen werden. In einem Schritt 908 wird der zweite Parameter zusätzlich in den Schritt 907 integriert, sodass der Energieeintrag anhand des ersten Parameters und zweiten Parameters mittels des Steuergerätes 109 ermittelt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens, welches in Figur 3 dargestellt ist, wird zusätzlich mittels des Steuergerätes 109 in einem Schritt 909 festgestellt, dass der ermittelte Energieeintrag einen vordefinierten Maximalwert übersteigt. In einem weiteren Schritt 911 wird mittels des Steuergerätes 109 ein Signal ausgegeben, welches die Feststellung der Übersteigung des ermittelten Energieeintrages von einem vordefinierten Maximalwert repräsentiert.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Signal, das der ermittelte Energieeintrag einen vordefinierten Maximalwert übersteigt, verwendet werden, um ein Hinzufügen des ermittelten Energieeintrags zu einer programmbasierten Analyse in einem Schritt 913 zu veranlassen. In einem Schritt 915 kann ein programmbasiertes Ermitteln einer Auswirkung des Energieeintrags auf die Kaje 103 erfolgen.
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Die Kajenschutzvorrichtung 101 weist insbesondere den ersten Radarsensor 105 und den zweiten Radarsensor 107 auf, welche an der Kaje 103 derart angeordnet sind, dass wasserseitig ein Erfassungsbereich der Radarsensoren 105, 107 aufgespannt ist. Der erste Radarsensor 105 und der zweite Radarsensor 107 sind mittels eines Kabels 111 mit dem Steuergerät 109 verbunden. Alternativ kann der erste Radarsensor 105 und/oder zweite Radarsensor 107 funktechnisch Daten an das Steuergerät 109 übertragen.
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Der Kaje 103 vorgelagert befindet sich eine Wasserfläche W. Das Schiff 113 schwimmt auf der Wasserfläche W mit einem aktuellen Tiefgang, einem aktuellen Winkel gegenüber der Kaje 103 und einer aktuellen Geschwindigkeit gegenüber der Kaje 103. Mittels des ersten Radarsensors 105 ist die erste Entfernung E1 feststellbar. Mittels des zweiten Radarsensors 107 ist die dritte Entfernung E3 feststellbar.
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An der Kaje sind zusätzlich zwei Fender 115 angeordnet. Die Fender 115 dienen dem Schutz der Kaje 103 während eines Anlegens des Schiffes 113 sowie durch Bewegungen eines festgemachten Schiffes 113. An der Kaje 103 schließt sich landseitig ein Hafenterminal 119 an, welches insbesondere mit technischen Geräten zur Be- und Entladung eines Schiffes 113 eingerichtet ist. Unterhalb des Hafenterminals 119 ist eine Wellenkammer 117 angeordnet, welche insbesondere bei Sturmfluten überspült wird und einen konstruktiven Sturmflutschutz des Hafenterminals 119 realisiert, insofern die Wellen des Wassers W eine Energie in die Wellenkammer 117 einbringen. In einem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 ist zumindest der erste Radarsensor 105 innerhalb der Wellenkammer 117 angeordnet.
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Das Steuergerät 109 weist einen Dateneingang 141, eine Auswerteeinheit 143 und einen Datenausgang 145 auf. Der erste Radarsensor 105 und der zweite Radarsensor 107 sind insbesondere über den Dateneingang 141 mit der Auswerteeinheit 143 des Steuergerätes 109 verbunden. Zusätzlich ist das Steuergerät 109 über den Dateneingang 141 mit einer Datenbasis historischer Daten 121, einer Datenbasis für Wetterdaten 123, einer Datenbasis für Schiffsdaten 125 und/oder einer Datenbasis für Bauwerksparameter 127 verbindbar. Am Datenausgang 145 des Steuergerätes 109 ist eine Antenne 137 angeordnet. Unter Verwendung der Antenne 137 kann das Steuergerät 109 über den Datenausgang 145 Daten funktechnisch senden. Das Steuergerät 109 kann auch am Dateneingang 141 eine Antenne 137 zum Empfangen von Daten aufweisen.
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Das Steuergerät 109 ist über den Datenausgang 145 mit einem Speicher 131 verbunden. Das Steuergerät 109 ist dazu eingerichtet, die ermittelten Daten und Informationen in dem Speicher 131 speichertechnisch zu hinterlegen, sodass externe Systeme auf die gespeicherten Daten zugreifen können. Darüber hinaus ist das Steuergerät 109 über den Datenausgang 145 mittels eines Kabels 111 mit einem Display 135 verbunden. Derart können die ermittelten Daten und Informationen von dem Steuergerät 109 signalbasiert an das Display 135 zur Anzeige übermittelt werden. Die Kajenschutzvorrichtung 101 ist zusätzlich mit einer Anzeigelampe 133 verbindbar. Hierfür weist die Anzeigelampe 133 eine Antenne 137 auf, sodass mittels des Steuergerätes 109 über den Datenausgang 145 und die daran angeordnete Antenne 137 ein funktechnisches Signal an die Anzeigelampe 133 aussendbar ist. Im Ansprechen auf das Erhalten des Signals ist die Anzeigelampe 133 eingerichtet, ein optisch von einer Person wahrnehmbares Signal auszusenden.
Bezugszeichenliste
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- 101
- Kajenschutzvorrichtung
- 103
- Kaje
- 105
- erster Radarsensor
- 107
- zweiter Radarsensor
- 109
- Steuergerät
- 111
- Kabel
- 113
- Schiff
- 115
- Fender
- 117
- Wellenkammer
- 119
- Hafenterminal
- 121
- Datenbasis historischer Daten
- 123
- Datenbasis Wetterdaten
- 125
- Datenbasis Schiffsdaten
- 127
- Datenbasis Bauwerksparameter
- 131
- Speicher
- 133
- Warnlampe
- 135
- Display
- 137
- Antenne
- 141
- Dateneingang
- 143
- Auswerteeinheit
- 145
- Datenausgang
- W
- Wasser
- E1
- erste Entfernung
- E3
- dritte Entfernung
- 901
- Ermitteln einer ersten Entfernung
- 903a
- Ermitteln einer zweiten Entfernung
- 903b
- Ermitteln einer dritten Entfernung
- 905a
- Ermitteln eines ersten Parameters
- 905b
- Ermitteln eines zweiten Parameters
- 907
- Feststellen eines Energieeintrags
- 908
- Hinzuziehen eines zweiten Parameters
- 909
- Feststellen einer Maximalwertübersteigung
- 911
- Ausgeben eines Signals
- 913
- Hinzufügen des Energieeintrags
- 915
- Ermitteln einer Auswirkung