NL1036454C2 - Inrichting voor het met permanent magnetisme koppelen van een drijfbaar lichaam zoals een schip aan een ander drijfbaar lichaam of aan de vaste grond. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Inrichting voor het met permanent magnetisme koppelen van een drijfbaar lichaam zoals een schip aan een ander drijfbaar lichaam of aan de vaste grond.

5

Uitgevonden is een inrichting voor het koppelen van een drijfbaar lichaam zoals - maar niet beperkt tot - een schip, een ponton, een duwbak, of bijvoorbeeld een loopbrug op een vaartuig aan een ander drijfbaar lichaam of aan de vaste grond. Deze bespreking vat 10 genoemde toepassingsgroep verder samen als 'schip'. De werkwijze van het koppelen van een schip aan een ander schip of aan de vaste grond heet verder 'afmeren'.

Schepen meren gewoonlijk af met gebruik van kabels (trossen 15 of landvasten). Deze zijn meestal, maar niet noodzakelijk, aanwezig op het af te meren schip. Om af te meren worden de trossen overgebracht van het ene naar het andere schip of naar een bolder op de kade, meerpaal of meerboei. Hierna volgt aanspannen van de tros met handkracht of met een lier. Grotere schepen hebben dikke en zware 20 trossen. Dit om de kans op breuk en wegdrijven van het schip te verkleinen. De zware trossen en de bewegingen van het schip, bijvoorbeeld als gevolg van de wind of afremmen, maken het afmeren tot een tijdrovend en ook gevaarlijk karwei. Een tanker- bulk- of containerschip meert in verhouding minder vaak af en heeft hierdoor 25 meer tijd en aandacht voor het afmeren beschikbaar dan een veerboot.

Er vinden bij het afmeren jaarlijks ongevallen plaats met dodelijke afloop. Hierdoor is bij veerboten het afmeren zelfs een handeling geworden die bij voorkeur of noodzakelijkerwijs wordt weggelaten.

30 De problemen tijdens het afmeren kunnen op verschillende manieren worden aangepakt. Er zijn bijvoorbeeld veerschepen bekend die het schip met de boeg tegen de afmeerplaats aan blijven duwen door de motoren in werking te laten. De stuwdruk van de schroeven drukt het schip dan vast tegen de afmeerplaats. Dit kost echter brandstof en 35 leidt tot versnelde slijtage van de aandrijving, erosie aan de havenbodem en aan de kademuren.

Alternatief is het afmeren met behulp van een (mechanische) afmeerinrichting. Bekend is een systeem gebaseerd op zuignappen als 40 toegepast in de havens van Dover en Bahrein. Hoogvacuüm levert maximaal ca. 8N kleefkracht per cm2 oppervlak van de zuignap. Dit leidt tot nadelen van deze systemen zoals het machineformaat bij grotere schepen, energieverbruik, slijtage en de vereiste netheid van 1 0 3 6 A R Λ 2 de scheepswand. Ook moet het schip bij de bekende installaties nauwkeurig parallel aan de afmeerplaats worden gemanoeuvreerd. Het systeem is niet intrinsiek veilig: de opgewekte onderdruk moet continu actief gehandhaafd blijven voor een goede de wal-schip verbinding. Een 5 faalkans biedt bijvoorbeeld de onderdrukgenerator: deze kan stilvallen door bijvoorbeeld lekkage, vastlopen of een storing in de energietoevoer. Hierdoor gaat het systeem bij storing juist naar de onveilige toestand: loslaten. In die situatie gaat het verbreken van de wal-schip verbinding mogelijk ongemerkt door het gelijktijdig falen 10 van het elektrisch controlesysteem. Speciale maatregelen zijn hier zeker noodzakelijk.

De literatuur beschrijft ook afmeersystemen met magneten. Relevant zijn octrooi NL1022025, aanvraag NL8600973, DE1911949, 15 US6,857,382 B2. Kenmerkend voor deze systemen is dat ze elektromagneten gebruiken. De bereikbare kleefkracht van een elektromagneet is per oppervlakte-eenheid hoger (200%) dan van vacuüm. Echter, ook deze elektromagneten zijn, evenals genoemde vacuümsystemen, niet intrinsiek veilig: een elektromagneet verliest 20 bij stroomuitval direct de kleefkracht. Energie-uitval brengt de inrichting onbedoeld in een toestand die niet veilig is. Het schip, bijvoorbeeld afgemeerd aan de kade, komt, zonder speciale voorzieningen, bij stroomuitval los te liggen en kan ongecontroleerd afdrijven. Daarnaast vraagt de elektromagneet continu elektrische 25 energie en is kostbaar in fabricage.

Met de uitvinding wordt beoogd een inrichting te verschaffen van de in de aanhef genoemde soort waarmee de genoemde problemen, bijvoorbeeld de intrinsieke veiligheid en energieverbruik, worden 30 vermeden en waarmee verdere voordelen bereikbaar zijn die uit het navolgende duidelijk zullen worden.

Het principe van magnetische aantrekkingskracht voor het afmeren van schepen lijkt goed bruikbaar omdat schepen meestal zijn 35 gefabriceerd van staal en dit materiaal wordt aangetrokken onder invloed van magnetisme. Als een schip van een niet of minder goed magnetiseerbaar materiaal is gebouwd, of het schip een rompvorm, lading of inwendige structuur of onderdelen heeft die het schip op zichzelf ongeschikt maakt voor koppeling op de huid met een (sterke) 40 magneet dan voorziet de uitvinding in een oplossing door middel van het aanbrengen van een stalen segment dat ter hoogte van het afmeersysteem de gevraagde functies kan vervullen.

3

Kenmerkend voor deze uitvinding ten opzichte van de stand der techniek is de voorkeur om de magneten uit te voeren als permanent magneten. Permanent magneten werken niet onder invloed van elektrische energie en houden hierdoor hun kleefkracht bij een defect in de 5 energievoorziening. Toepassing van permanent magneten in deze functie is hierdoor wel intrinsiek veilig, immers, de veilige voorkeursfunctie (vasthouden) blijft steeds gewaarborgd doordat een permanent magneet onafhankelijk is van de energievoorziening. Echter: een permanent magneet laat het aangekleefde object (bijvoorbeeld het in de aanhef 10 omschreven schip) niet uit zichzelf los. Hierdoor zou het schip, eenmaal vast afgemeerd, niet meer kunnen afvaren, wat voor een afmeersysteem onaanvaardbaar is.

Voor het gecontroleerd loslaten biedt de uitgevonden 15 inrichting niettemin een van de volgende alternatieven. Niet uitgesloten wordt dat een combinatie van beschreven voorzieningen te prefereren is. Kenmerkende eigenschap voor alle uitvoeringen is dat deze de intrinsieke veiligheid niet aantasten.

20 Voorziening 1: Uit verkooppublicaties betreffende hulpwerktuigen voor de metaalwerkplaats is een samenstel van tenminste 2 permanent magneten bekend. Het gebruik van dit bekende samenstel wordt beschreven als koppelelement tussen een hijsvoorziening en een te hijsen last. Kenmerkend voor de constructie van genoemd samenstel 25 is dat de magneetpolen onderling van positie kunnen veranderen.

Dit "ompolen" geschiedt door handbediening. Hierdoor wordt het magnetisch veld aan de contactzijde van het samenstel naar behoefte versterkt of juist geneutraliseerd door verplaatsing van 30 magneetpolen ten opzichte van elkaar. Deze verplaatsing maakt het hijsen (koppelen) mogelijk als ook het ontkoppelen. De uitgevonden inrichting voor het afmeren van schepen kenmerkt zich doordat een of meerdere van deze bekende magneetsamenstellen, die zijn ontwikkeld voor het verticaal verplaatsen van stalen lasten zoals buizen, 35 verrassenderwijs nu worden toegepast voor het zijdelings koppelen en ontkoppelen van bijvoorbeeld een schip.

Een volgend kenmerk van de uitgevonden inrichting is dat het samenstel van magneten geen handbediening als hoofdverstelling heeft 40 maar met een aandrijving is uitgerust. Het toe te passen aandrijfelement op de magneet kan bijvoorbeeld een cilinder of motor zijn op perslucht- of vloeistofdruk of op elektrische energie. Voorwaarde is dat het aandrijfelement zijn actuele positie kan 4 behouden op het moment dat er een storing optreedt in de energievoorziening, of juist onder mechanische druk (bijvoorbeeld een veer of druk uit een voorraadvat) naar de intrinsiek veilige positie terugkeert. Een andere mogelijkheid binnen voorziening 1 is dat een 5 alternatieve opstelling met in positie verstelbare permanent magneten de voorkeur geniet zoals gevonden in publicaties over magnetische opspanplaten voor metaalbewerkingmachines.

Voorziening 2: Permanentmagneten in vaste positie oefenen io een constant magnetisch veld uit en hebben daarmee een constante en (zeker binnen vele periodes van afmeren) blijvende kleefkracht. Ontkoppelen is slechts mogelijk door uitoefenen van een voldoende sterke kracht tegengesteld aan de kleefkracht van de magneten. Een oplossing voor het loskoppelen van het schip kan hierdoor eventueel 15 worden gevonden in het aanbrengen van 1 of meerdere elementen voor het uitoefenen van deze kracht. Deze elementen, bijvoorbeeld hydraulische cilinders of een mechanische voorziening zoals een hefboom, kunnen een afdrukkracht uitoefenen tegengesteld aan en eventueel groter dan de kleefkracht van de magneten. Dit maakt gecontroleerd ontkoppelen 20 mogelijk. Eventueel is de ontkoppelkracht kleiner dan de kleefkracht van de magneten, een externe kracht, zoals de eigen aandrijving van het schip kan dan worden toegevoegd.

Voorziening 3: In de opstelling van de permanent magneten 25 kunnen 1 of meerdere elektromagneten worden verwerkt. Het aantrekken van het schip geschiedt door de permanent magneten die eventueel met de polen statisch kunnen zijn opgesteld. Het loskoppelen geschiedt door bekrachtiging van de elektromagneten. De permanent magneten blijven bij bekrachtiging van de elektromagneten aantrekken, echter de 30 het magnetisch veld van de elektromagneten verstoort of onderbreekt magnetisch veld naar de scheepshuid van de permanent magneten. Eventueel wordt er een externe kracht, zoals de kracht van de eigen aandrijving van het schip, toegevoegd. Het geheel is sterker dan de permanentmagneten. Dit doet het schip ontkoppelen waarna het kan 35 afvaren.

De uitvinding zal nu aan de hand van figuren nader worden toegelicht. De figuren tonen een niet-beperkend uitvoeringsvoorbeeld. Verwijzend naar de tekeningen toont:

Fig. 1: Een aan de kade afgemeerd schip met de afmeerinrichting volgens de uitvinding.

40 5

Fig.2: Bovenaanzicht van het schip met de boeg in de fuik.

Fig.3: Detail van het remmingwerk met de afmeerinrichting.

5 Fig.4: Het remmingwerk en de uitgevonden afmeerinrichting vanuit de richting gezien van het schip, dat hier niet getekend is.

Fig.5: Drijflichaam met magneetkop.

io Fig. 6: Een magneetkop volgens voorziening 1

Fig. 7: Een magneetsamenstel met aandrijving volgens voorziening 1

Fig. 8: Magneetkop volgens voorziening 2: ontkoppelen door drukpennen 15 vooraanzicht

Fig. 9s Magneetkop volgens voorziening 2: ontkoppelen door drukpennen achteraanzicht 20 Fig. 10: Magneetkop volgens voorziening 3: ontkoppelen met ondersteuning van elektromagneten.

Verwijzend nu eerst naar fig. 1 wordt als voorbeeld een afmeerplaats voor een roll-on/roll off veerboot 4 getoond. De bodem 1 25 van de haven met daarboven zichtbaar de waterspiegel 2 sluit aan op de kade 5 met platform voor het verkeer G. Ongeveer, maar niet noodzakelijk, is de uitgevonden afmeerinrichting 3 geprojecteerd halverwege tot % van de lengte van het schip.

30 Fig. 2 toont het schip 4 meer in bovenaanzicht. Te zien is dat de boeg van het schip 4 in zijdelingse richting wordt gecentreerd nadat het schip 4 in de fuik 7 is gevaren. Hier halverwege de romp is de afmeerinrichting 3 te zien. Doordat de romp van schip 4 vast is gekoppeld aan de uitgevonden afmeerinrichting 3 is gesteld dat het 35 schip nu voldoende is gefixeerd: aan de boeg in zijwaartse richting door de fuik 7 en door het afmeersysteem 3 in zowel langs- als dwarsrichting. Er is 1 uitgevonden afmeersysteem 3 getekend maar ook is denkbaar dat er meerdere afmeersystemen 3 worden toegepast, opgesteld in de langsrichting van het schip.

Fig. 3 toont het schip 4 dat tegen het remmingwerk 8 aanligt. Meestal is een remmingwerk in de bodem verankerd, dit remmingwerk kan echter met de waterspiegel (getijde) mee op- en neer 40 6 bewegen doordat het drijft. De beide palen 9 fixeren het remmingwerk ten opzichte van de vaste grond. Met 10 is de draagarm van de magneetkop getekend. In bepaalde mate draaibaar is hieraan de magneetkop bevestigd die aan het schip 4 is gekoppeld. De drijver 12 5 heeft een hoefijzervormige lagering 11 die om de paal 9 aansluit.

Aldus kan de drijver met magneet in diverse richtingen bewegen en gaat mee op- en neer met wisseling van de waterspiegel 2 en schip 4. Door met bijvoorbeeld een hydraulische cilinder vanaf de drijver tegen de paal te duwen wordt de magneetkop 13, met daaraan gekoppeld het schip, 10 tegen het remmingwerk aangetrokken. Een andere manier van afmeren is dat het schip zich eerst tegen het remmingwerk aanvaart waarna het ponton het magneten koppelen aan het schip.

Fig. 4 is een weergave van de uitgevonden afmeerinrichting 15 vanaf de bootzijde (boot is niet getekend) Het remmingwerk 8 drijft op water, op zijn plek gehouden door de meerpalen 9. De magneetkop 13 staat in positie voor het koppelen van een schip.

In fig. 5 is de drijver 12 uitgevoerd als bijvoorbeeld een 20 ponton. Dit grijpt met hoefijzervormig lager 11 om de (niet getekende) paal. Een andere, maar niet getekende, uitvoering is dat de draagconstructie op de kade is geplaatst. Zichtbaar in de constructie is een plaat met een opening. Hierin komt de aandrijving van het ponton: het drukt het ponton van de paal af en trekt daarbij, na het 25 koppelen van het schip, het schip tegen het remmingwerk aan.

Fig. 6 toont de magneetkop met (in dit geval) 18 magneten. Dit aantal kan aangepast worden aan de gewenste kleefkracht. Ter indicatie: deze configuratie voldoet voor koppelen van getekend schip 30 4 van 130 meter lengte en 20 meter hoogte tot windkracht 12. De magneten zijn bevestigd op een frame 14 dat draaibaar is op de drijver 12. Hierdoor kan de magneetkop 13 zich in positie aanpassen aan een eventuele kenterstand van het schip 4.

35 Fig. 7 toont een enkel bedienbaar samenstel van een permanent magneet 15 van uitvoering 1. Kenmerkend maar niet noodzakelijk voor het schakelen van de magneet is een aandrijving 18 die met een koppeling 17 verbonden is aan de bedienbare magneet 16.

Een plaat 19 beschermt de aandrijving tegen weersinvloeden en fixeert 40 de aandrijving 18 op magneet 16. Koppeling 17 is zo uitgevoerd dat hand (nood) bediening mogelijk blijft.

7

Fig. 8 laat, samen met fig. 9 een magneetkop zien volgens uitvoering 2. Het kenmerkende van deze uitvoering is de drukpennen 20 die tussen de magneten 15 zijn geplaatst. Deze permanent magneten zijn niet noodzakelijkerwijs van een schakelbaar type, zoals in uitvoering 5 1. De drukpennen 20 zijn voldoende sterk om het aan de magneten 15 vastgekleefde metaal van de magneet los te drukken, eventueel met een externe kracht zoals de eigen aandrijving van het schip of andere externe kracht.

10 Fig. 10 tenslotte toont een magneetkop volgens uitvoering 3.

Hierop zichtbaar is een patroon van permanent magneten 22 en elektromagneten 21. De elektromagneten hebben een polariteit die het magnetisch veld van de permanentmagneten bij inschakeling neutraliseert. Eventueel met een externe kracht kan het schip 15 ontkoppeld worden door een elektrische spanning op de elektromagneten aan te sluiten.

Binnen het kader van de uitvinding zijn verschillende wijzigingen van het getoonde systeem mogelijk. In het bijzonder kunnen 20 er diverse combinaties van uitvoeringen toegepast worden voor de magneetkop en van de opstelling van de magneetkop in het water of op de kade, of kunnen de magneten op het schip aangebracht zijn in plaats van op de afmeerplek.

25 De beschermingsomvang die aan de uitvinding toekomt wordt uitsluitend bepaald door de navolgende conclusies zonder in enig opzicht door de voorgaande bespreking beperkt te worden. Deze bespreking van de uitvinding dient slechts ter toelichting van de navolgende conclusies.

1 03 64 54

Claims (9)

1. Inrichting voor het koppelen van een drijfbaar lichaam aan een ander drijfbaar lichaam of aan de vaste grond met het kenmerk dat de koppelkracht wordt opgewekt door een of meerdere permanent 5 magneten.

2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de permanent magneten zijn uitgevoerd als een samenstel van magneten waarbij de polen van deze magneten ten opzichte van elkaar in positie 10 verstelbaar zijn.

3. Inrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk dat de poolverstelling bij genoemde samenstellen door een elektrische, pneumatische of hydraulische aandrijving plaats vindt. 15

4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de ontkoppelkracht wordt uitgeoefend door een of meerdere mechanische drukelementen.

5. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de drukelementen een deel van de ontkoppelkracht leveren en dat er voor feitelijk ontkoppelen een aanvullende kracht nodig is als bijvoorbeeld de scheepsaandrijving.

6. Inrichting volgens een der conclusies 1 tot en met 3 met het kenmerk dat de aantrekkingskracht van de permanent magneten wordt geneutraliseerd door een of meerdere elektromagneten.

7. Inrichting volgens een der conclusies 1, 2, 3, of 6 met het 30 kenmerk dat de elektromagneten een deel van de permanent magneetkracht neutraliseren en dat er voor feitelijk ontkoppelen een aanvullende kracht nodig is als bijvoorbeeld de scheepsaandrij ving.

8. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat het magnetisme voor koppeling van het schip niet bij noodzaak in stand hoeft te worden gehouden door gebruik van een aanvullend slot-, haak- of klemmechanisme.

9. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat er aan de romp van het schip magneet- of magnetiseerbare elementen zijn toegevoegd met als functie het schip te koppelen aan een magnetische afmeerinrichting. 1036454