WO2019115262A1 - Ausbring- und bergevorrichtung zum bergen und/oder ausbringen eines objektes und fahrzeugkombination aus einem trägerschiff und einem unterwasserfahrzeug - Google Patents

Ausbring- und bergevorrichtung zum bergen und/oder ausbringen eines objektes und fahrzeugkombination aus einem trägerschiff und einem unterwasserfahrzeug Download PDF

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WO2019115262A1
WO2019115262A1 PCT/EP2018/083284 EP2018083284W WO2019115262A1 WO 2019115262 A1 WO2019115262 A1 WO 2019115262A1 EP 2018083284 W EP2018083284 W EP 2018083284W WO 2019115262 A1 WO2019115262 A1 WO 2019115262A1
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WO
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sensor
recovery
underwater vehicle
lifting device
application
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Application number
PCT/EP2018/083284
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Inventor
Thomas Keller
Alexander Stavenhagen
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Atlas Elektronik Gmbh
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B27/00—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers
    • B63B27/36—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for floating cargo
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B27/00—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers
    • B63B27/10—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers of cranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B27/00—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers
    • B63B27/16—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers of lifts or hoists
    • B63B2027/165—Deployment or recovery of underwater vehicles using lifts or hoists

Definitions

  • the invention relates to an application and recovery device for recovering and / or discharging an object from a water surface and / or into a body of water, wherein the application and recovery device is used on a watercraft, has a lifting device and the lifting device is three-dimensionally movable , a safety gear and at least one sensor for detecting a positioning mark and the object has at least one positioning mark and a holding device, wherein in the recovery and / or deployment, the positioning of the lifting device to the object by means of the at least one sensor and the at least one positioning mark. Furthermore, the invention relates to a vehicle combination of a carrier ship and an underwater vehicle.
  • the known Ausbring- and recovery devices also have the disadvantage that due to their nature and susceptibility to vibration easily damage to the underwater vehicle and / or the carrier ship may occur.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • the object is achieved by an application and recovery device for recovering and / or discharging an object from a water surface and / or into a body of water, wherein the application and recovery device on a vessel, a lifting device and the lifting device is three-dimensionally movable, a safety gear and at least one sensor for detecting a positioning mark and the object has at least one positioning mark and a holding device, wherein in the mountains and / or deployment positioning of the lifting device to the object is carried out by means of the at least one sensor and the at least one positioning mark, wherein the safety device and the holding device can be positively and / or non-positively connected for lifting and / or deploying the object, and the lifting device is designed such that the recovery from the water surface and / or the introduction into the water is vibration-free in relation to the vessel.
  • an application and recovery device which enables vibration-free introduction or recovery of an underwater vehicle from and / or into the water surface, without damaging the underwater vehicle and / or a carrier ship.
  • the Ausbring- and recovery device has a smaller footprint than known slide-based and ramp-based systems, whereby the danger area is reduced and fewer people on board need to be in the danger area. Thus, the security is increased.
  • the three-dimensionally movable lifting device with the safety gear can be adapted to any type of object and / or the holding device.
  • the three-dimensionally movable lifting device for work on the underwater vehicle such as installation work, such as media exchange and / or battery replacement, and for loading on board the watercraft can be used.
  • installation work such as media exchange and / or battery replacement
  • parts of the underwater vehicle can be achieved, which are difficult to achieve, for example, by placement on the underside of the underwater vehicle.
  • An essential idea of the invention is a three-dimensionally movable lifting device in such a way that a safety gear of the lifting device and a holding device are positively and / or non-positively connected to an object, so that the recovery and / or introduction of the object in and / or out a body of water without vibrations.
  • a "delivery and recovery device” is understood to mean, in particular, a device which makes it possible to bring an object into the water and / or out of the water.
  • the delivery and recovery device is in particular on land and / or aboard a ship and The recovery and / or deployment takes place in particular on the rear side and / or laterally from a carrier vehicle, wherein in particular the object is lifted on deck of the carrier vehicle and / or discharged from the deck into the water.
  • An "object” is, in particular, any object which floats in and / or on the water, and in particular an object may be a buoy and / or a watercraft.
  • An underwater vehicle is, in particular, a vehicle that is manned or unmanned and moves autonomously or remotely under water
  • An underwater vehicle is in particular an autonomous underwater vehicle (AUV) or a remote controlled underwater vehicle (ROV)
  • An underwater vehicle has, in particular, its own drive, in particular an electromotive drive, or is externally supplied via a cable with drive energy.
  • a "watercraft” is in particular a vehicle intended for locomotion on or in the water, and in particular, a vessel is an overwater vehicle, which serves, in particular, as an escort vehicle, parent ship, carrier ship and / or carrier platform Underwater vehicle.
  • a "lifting device” is in particular a device for lifting and / or lowering an object Lifting device is in particular three-dimensionally movable in all directions.
  • a lifting device is in particular a robot and / or industrial robot arm.
  • the lifting device has in particular a safety device, whereby a positive and / or non-positive connection to an object is made possible.
  • the lifting device is in particular attached to the deck of the vessel and has at its free end on the safety gear.
  • a "catching device” is in particular a device by means of which a positive and / or non-positive connection with an object and / or a holding device of an object is realized
  • the safety gear is reversibly arranged, in particular, at the free end of the industrial robot arm, in which case it is particularly advantageous that the safety gear on the industrial robot arm can be quickly and easily exchanged for another type of safety gear, allowing rapid adaptability and use for another object and / or underwater vehicle is realized.
  • a "holding device” is in particular a device of the object and / or underwater vehicle, which forms a positive and / or non-positive connection with the safety gear of the spreading and recovery device in particular a ring lifting device, a bolt bushing and / or a magnet act.
  • Force-locking connection is, for example, a clamping connection.
  • the safety gear and the lifting device can not separate from one another, even without or with an interrupted power transmission, since the safety gear of the retaining device in particular can not detach from one another in a "positive fit" manner Paths stands and blocks them and / or vice versa.
  • a “positioning mark” is in particular a mark on the object and / or underwater vehicle, whereby the position of the object and / or the underwater vehicle can be determined.
  • a positioning mark may also be a specially designed surface structure of the object and / or the underwater vehicle Underwater vehicle act, which is recognized for example by an optical method.
  • a “sensor” (also called “detector”) is a technical component that qualitatively and / or quantitatively records certain physical and / or chemical properties of its environment.
  • a sensor is used in particular for detecting a positioning mark and thereby enables the determination of the position of the object.
  • a sensor may in particular be a sound sensor, a laser sensor or a photometric sensor. The sensor may be located on the hoist directly or on a reference buoy (float) attached to the hoist.
  • Vehicle-free means, in particular, that the object and / or underwater vehicle is free of a time-varying fluctuation movement when discharging and / or recovering in and / or out of the water and / or the underwater vehicle during deployment and / or recovery is effected substantially only by the movement of the lifting device.
  • Water surface is understood in particular as the interface between water and air.
  • the lifting device has a second sensor, a third sensor, a fourth sensor and / or a further sensor.
  • the quality of the collected data of the positioning mark can be improved and / or several Positioning marks on the object and / or underwater vehicle are detected. Consequently, the movement and positioning of the lifting device can be more accurately tuned to the position of the object and / or underwater vehicle.
  • the positive and / or non-positive connection of the safety gear and the holding device is autonomous means of the sensor or sensors and a control and / or control device.
  • autonomous is understood to mean that the connection between the safety gear and the lifting device takes place automatically without user intervention Autonomous connection is achieved in particular by automation and / or by means of the regulating and / or control device.
  • a "control and / or regulating device” is a
  • control device for controlling and / or regulating a variable and / or a parameter.
  • control by the control device, in particular one size or several variables influence a size other than the output variable as input variables
  • the control device specifically influences the movement of the lifting device and / or the safety gear in a targeted manner using the acquired data of the sensor and / or the sensors "Rules" by a control device, in particular, a variable (controlled variable) is detected continuously and compared with another variable (reference variable) and influenced to approximate the reference variable.
  • a control device for example, a certain distance of the lifting device from the water surface, the object and / or the underwater vehicle is maintained.
  • the sensor or one of the sensors is a wave motion sensor, so that the recovery and / or deployment by means of the lifting device is shaft-stabilized.
  • the wave pattern of the water surface can be determined and incorporated into the control and / or regulation of the movement of the lifting device. Due to the consideration of the data of the wave motion sensor thus an underwater vehicle can be optimally placed in a water and / or recovered from the water without this being damaged. It is especially beneficial that not only the movement of the watercraft in relation to the movements of the object and / or underwater vehicle, but also to the water surface can be compensated.
  • a wave-motion sensor detects the wave height, wavelength and / or the propagation velocity of a water wave, for example a wave-motion sensor Laser and / or photometric sensor and / or attached to the lifting reference buoy (float) whose data are used in particular for wave crest and water movement analysis.
  • the lifting device and / or the watercraft has or have an acceleration sensor, so that a proper movement of the lifting device and / or the watercraft can be determined.
  • Self-motion is understood to mean, in particular, the movement of a system without excitation and / or influence from the outside, and thus, in particular, the proper movement of the lifting device can be determined without any influence by the movement of the watercraft and / or the wave motion.
  • An “acceleration sensor” (also called “accelerometer” or “G-sensor”) is in particular a sensor which measures an acceleration.
  • An acceleration sensor determines in particular the inertial force, speed increase and / or speed decrease.
  • An acceleration sensor can be, for example, a piezoceramic acceleration sensor, a micro-electro-mechanical system, a strain gauge, a sensor using magnetic induction and / or a Ferraris sensor.
  • the regulating and / or control device is set up such that movement of the lifting device, the object and / or the watercraft can be predicted and / or used on the basis of information from the sensor or sensors ,
  • the lifting device In order to carry out additional assembly work, for example on an underwater vehicle, and to use the lifting device also for loading and / or moving the object and / or underwater vehicle on board the watercraft, the lifting device on a Industrieroboterarm on.
  • An "industrial robot arm” is in particular a universal, programmable machine for handling, Assembly and / or processing of an object.
  • the industrial robot arm is in particular three-dimensionally movable and, with regard to its kinematics, has 3 to 15 rotation axes.
  • An industrial robot arm may in particular be an articulated robot manipulator.
  • the application and recovery device is deployed on a watercraft.
  • a watercraft with an optimally deployable and safe deployment and recovery device is provided by which a vibration-free recovery and / or deployment of an object and / or underwater vehicle is realized.
  • the dispensing and recovery device according to the invention allows a saving in space requirements and by the automation of operating personnel.
  • the object is achieved by a vehicle combination of a carrier ship and an underwater vehicle, wherein the carrier ship has a previously described application and recovery device and the underwater vehicle has at least one positioning mark and a holding device, so that the recovery of the underwater vehicle of the Water surface and / or the application of the underwater vehicle into the water is vibration-free in relation to the carrier vehicle.
  • Figure 1 is a highly schematic, not to scale representation of a carrier ship with an industrial robotic arm and an autonomous underwater vehicle.
  • a carrier ship 103 travels on the water surface 109 and has at its rear a spreading and recovery device 110 with an industrial robot arm 101, which is firmly connected to the rear of the carrier ship 103.
  • the industrial robot arm 101 carries a snap-action jaw 111.
  • the industrial robot arm 101 is equipped with a control and control device 123, a laser scanner 115, a wave sensor 119, and an acceleration sensor 121.
  • An autonomous underwater vehicle 105 has at its rear a propeller 107 and on its upper side a position mark 117 and a lifting ring 113. [49] The following operations are realized with the industrial robot arm 101 aboard the carrier ship 103.
  • the autonomous underwater vehicle 105 has emerged from a water depth to the water surface 109, so that the position mark 117 and the lifting ring 113 are located above the water surface 109 in the atmosphere.
  • the laser scanner 115 By means of the laser scanner 115, laser signals are emitted continuously and thereby the position mark 117 of the autonomous underwater vehicle 105 is detected.
  • the acquired data is transferred to the control and control device 123 and used for controlling and controlling a movement of the industrial robot arm 101.
  • the control and control device 123 By means of a continuous measurement of the wave sensor 119 and the acceleration sensor 121, the swell and external influencing factors on the movement of the industrial robot arm 101 are taken into account.
  • the industrial robot arm 101 approaches the lift ring 113 of the autonomous underwater vehicle 105 autonomously and very precisely with the snap-action jaw 111, the industrial robot arm 101 communicating control and movement specifications via the control and regulating device 123 to the autonomous underwater vehicle.
  • the snap-action mouth 111 snaps into the opening within the lifting ring 113, whereby a non-positive connection is established.
  • the autonomous underwater vehicle 105 is pulled and held against a rubber stop, not shown.
  • the industrial robot arm 101 raises the autonomous underwater vehicle 105 and deposits it on the deck of the carrier ship 103, wherein the mountains from the water surface 109 vibration-free due to the continuous measurements of the laser scanner 115, the Wellengangsensors 119 and the acceleration sensor 121 and taking into account the corresponding sensor data in the control and control device 123 takes place.
  • the autonomous underwater vehicle 105 Once the autonomous underwater vehicle 105 has landed aboard the carrier ship 103, the autonomous underwater vehicle 105 is rotated, allowing access for a service person to the battery (not shown).
  • the industrial robot arm 101 has a bolt instead of the snap-action mouth 111, which engages in a force-locking and form-fitting manner with a latching receptacle, not shown, arranged on the underwater vehicle 105 instead of the lifting ring 113.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ausbring- und Bergevorrichtung (110) zum Bergen und/oder Ausbringen eines Objektes (105) von einer Wasseroberfläche (109) und/oder in ein Gewässer, wobei die Ausbring-und Bergevorrichtung auf einem Wasserfahrzeug (103) verwendet wird, eine Hebevorrichtung (101) aufweist und die Hebevorrichtung dreidimensional bewegbar ist, eine Fangvorrichtung (111) und mindestens einen Sensor (115) zum Erfassen einer Positionierungsmarke aufweist und das Objekt mindestens eine Positionierungsmarke (117) und eine Haltevorrichtung (113) aufweist, wobei bei dem Bergen und/oder Ausbringen ein Positionieren der Hebevorrichtung zu dem Objekt mittels des mindestens einem Sensors und der mindestens einen Positionierungsmarke erfolgt, wobei zum Bergen und/oder Ausbringen des Objektes die Fangvorrichtung und die Haltevorrichtung form- und/oder kraftschlüssig verbindbar sind, und die Hebevorrichtung derart ausgestaltet ist, dass das Bergen von der Wasseroberfläche und/oder Einbringen in das Gewässer schwingungsfrei in Bezug zum Wasserfahrzeug erfolgt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Fahrzeugkombination aus einem Trägerschiff und einem Unterwasserfahrzeug.

Description

Ausbring- und Bergevorrichtung zum Bergen und/oder Ausbringen eines Objektes und Fahrzeugkombination aus einem
Trägerschiff und einem Unterwasserfahrzeug
[01] Die Erfindung betrifft eine Ausbring- und Bergevorrichtung zum Bergen und/oder Ausbringen eines Objektes von einer Wasseroberfläche und/oder in ein Gewässer, wobei die Ausbring- und Bergevorrichtung auf einem Wasserfahrzeug verwendet wird, eine Hebevorrichtung aufweist und die Hebevorrichtung dreidimensional bewegbar ist, eine Fangvorrichtung und mindestens einen Sensor zum Erfassen einer Positionierungsmarke aufweist und das Objekt mindestens eine Positionierungsmarke und eine Haltevorrichtung aufweist, wobei bei dem Bergen und/oder Ausbringen ein Positionieren der Hebevorrichtung zu dem Objekt mittels des mindestens einem Sensors und der mindestens einen Positionierungsmarke erfolgt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Fahrzeugkombination aus einem Trägerschiff und einem Unterwasserfahrzeug.
[02] Aufgrund von Wellen und/oder Windbeeinflussung ist es allgemein sehr schwierig und aufwändig, ein Unterwasserfahrzeug sicher von einem Trägerschiff aus dem Wasser zu bergen und/oder ins Wasser einzubringen. Dazu ist die Verwendung von Kränen, Schlitten und/oder Rampen bekannt. Nachteilig ist hierbei, dass ein Bedienereingriff notwendig ist und/oder eine Gefährdung von Personen im umgebenden Gefahrenbereich besteht. Beispielsweise muss bei Verwendung eines Krans mit einem Standardkranflansch dieser unter Zuhilfenahme eines bemannten Schlauchbootes mit dem Unterwasserfahrzeug verbunden werden. Ebenso muss bei der Verwendung einer Rampe das Unterwasserfahrzeug im Wasser an einen Seilzug angehängt und über die Rampe an Bord des Trägerschiffes gezogen werden. Des Weiteren ist bekannt einen schwimmfähigen Schlitten am Heck des Trägerschiffes zu Wasser zu lassen, wobei anschließend das Unterwasserfahrzeug in den Schlitten einfährt und an Bord gezogen wird.
[03] Allen bekannten Vorrichtungen ist gemeinsam, dass aufgrund der Wind- und Welleneinflüsse sowie der Art der Verbindung zwischen Unterwasserfahrzeug und Trägerschiff Schwingbewegungen des Unterwasserfahrzeuges das Bergen und/oder Ausbringen erschweren und/oder stören. Zudem dürfen sich aufgrund des Schwingens des Unterwasserfahrzeuges keine Personen im Gefahrenbereich befinden .
[04] Die bekannten Ausbring- und Bergevorrichtungen weisen zudem den Nachteil auf, dass aufgrund ihrer Art und Schwingungsanfälligkeit leicht eine Beschädigung des Unterwasserfahrzeugs und/oder des Trägerschiffes auftreten kann .
[05] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern .
[06] Gelöst wird die Aufgabe durch eine Ausbring- und Bergevorrichtung zum Bergen und/oder Ausbringen eines Objektes von einer Wasseroberfläche und/oder in ein Gewässer, wobei die Ausbring- und Bergevorrichtung auf einem Wasserfahrzeug verwendet wird, eine Hebevorrichtung aufweist und die Hebevorrichtung dreidimensional bewegbar ist, eine Fangvorrichtung und mindestens einen Sensor zum Erfassen einer Positionierungsmarke aufweist und das Objekt mindestens eine Positionierungsmarke und eine Haltevorrichtung aufweist, wobei bei dem Bergen und/oder Ausbringen ein Positionieren der Hebevorrichtung zu dem Objekt mittels des mindestens einem Sensors und der mindestens einen Positionierungsmarke erfolgt, wobei zum Bergen und/oder Ausbringen des Objektes die Fangvorrichtung und die Haltevorrichtung form- und/oder kraftschlüssig verbindbar sind, und die Hebevorrichtung derart ausgestaltet ist, dass das Bergen von der Wasseroberfläche und/oder das Einbringen in das Gewässer schwingungsfrei im Bezug zum Wasserfahrzeug erfolgt.
[07] Somit wird eine Ausbring- und Bergevorrichtung bereitgestellt, welche schwingungsfrei ein Einbringen oder Bergen eines Unterwasserfahrzeuges aus der und/oder in die Wasseroberfläche ermöglicht, ohne dass das Unterwasserfahrzeug und/oder ein Trägerschiff dabei beschädigt wird. Zudem weist die Ausbring- und Bergevorrichtung einen geringeren Platzbedarf als bekannte schlittenbasierte und rampenbasierte Systeme auf, wodurch der Gefahrenbereich verkleinert wird und weniger Personen an Bord sich im Gefahrenbereich aufhalten müssen. Somit wird die Sicherheit erhöht.
[08] Es ist besonders vorteilhaft, dass unter Nutzung der Sensordaten eine exakte Positionierung und Annäherung der Hebevorrichtung zu dem Objekt ermöglicht wird, ohne eine Störung durch Schwingungen dabei auftritt.
[09] Des Weiteren sind die dreidimensional bewegbare Hebevorrichtung mit der Fangvorrichtung auf jede Art des Objektes und/oder der Haltvorrichtung anpassbar.
[10] Zusätzlich kann die dreidimensional bewegbare Hebevorrichtung für Arbeiten am Unterwasserfahrzeug, beispielsweise Montagearbeiten, wie Datenträgeraustausch und/oder Batteriewechsel, sowie zum Verladen an Bord des Wasserfahrzeuges genutzt werden. Zudem können mit der dreidimensional bewegbaren Hebevorrichtung auch Teile des Unterwasserfahrzeugs erreicht werden, welche beispielsweise durch Anordnung an der Unterseite des Unterwasserfahrzeuges schwierig zu erreichen sind.
[11] Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist eine dreidimensional bewegbare Hebevorrichtung derart auszugestalten, dass eine Fangvorrichtung der Hebevorrichtung und eine Haltevorrichtung an einem Objekt form- und/oder kraftschlüssig verbindbar sind, sodass das Bergen und/oder Einbringen des Objektes in und/oder aus einem Gewässer ohne Schwingungen erfolgt.
[12] Unter einer „Ausbring- und Bergevorrichtung" wird insbesondere eine Vorrichtung verstanden, welche das Verbringen eines Objektes in das Wasser und/oder aus dem Wasser ermöglicht. Die Ausbring- und Bergevorrichtung ist insbesondere an Land und/oder an Bord eines Schiffes und/oder einer Trägerplattform angeordnet. Das Bergen und/oder Ausbringen erfolgt insbesondere heckseitig und/oder seitlich von einem Trägerfahrzeug, wobei insbesondere das Objekt an Deck des Trägerfahrzeuges gehoben und/oder vom Deck ins Wasser abgelassen wird.
[13] Ein „Objekt" ist insbesondere jeglicher Gegenstand, welcher im und/oder auf dem Wasser schwimmt. Bei einem Objekt kann es sich insbesondere um eine Boje und/oder ein Wasserfahrzeug handeln. Unter einem Objekt wird insbesondere auch ein Unterwasserfahrzeug verstanden.
[14] Bei einem „Unterwasserfahrzeug" handelt es sich insbesondere um ein Fahrzeug, welches bemannt oder unbemannt ist und sich autonom oder ferngesteuert unter Wasser bewegt. Ein Unterwasserfahrzeug ist insbesondere ein autonomes Unterwasserfahrzeug (AUV, Autonomous Underwater Vehicle) oder ein ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug (ROV, Remotely Operated Vehicle) und/oder ein Unterwassergleiter. Ein Unterwasserfahrzeug weist insbesondere einen eigenen Antrieb, insbesondere einen elektromotorischen Antrieb, auf oder wird über ein Kabel mit Antriebsenergie extern versorgt .
[15] Ein „Wasserfahrzeug" ist insbesondere ein Fahrzeug, welches zur Fortbewegung auf dem oder im Wasser bestimmt ist. Bei einem Wasserfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Überwasserfahrzeug. Das Wasserfahrzeug dient insbesondere als Begleitfahrzeug, Mutterschiff, Trägerschiff und/oder Trägerplattform für ein Unterwasserfahrzeug .
[16] Eine „Hebevorrichtung" ist insbesondere eine Vorrichtung zum Heben und/oder Absenken eines Objekts. Die Hebevorrichtung ist insbesondere dreidimensional in alle Richtungen bewegbar. Bei einer Hebevorrichtung handelt es sich insbesondere um einen Roboter und/oder Industrieroboterarm. Die Hebevorrichtung weist insbesondere eine Fangvorrichtung auf, wodurch eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zu einem Objekt ermöglicht wird. Die Hebevorrichtung ist insbesondere an Deck des Wasserfahrzeuges befestigt und weist an ihrem freien Ende die Fangvorrichtung auf.
[17] Eine „Fangvorrichtung" ist insbesondere eine Vorrichtung, durch welche eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit einem Objekt und/oder einer Haltevorrichtung eines Objektes realisiert wird. Bei einer Fangvorrichtung kann es sich insbesondere um ein Fangmaul, einen einrastenden Bolzen und/oder einen Magneten handeln. Im Falle eines Industrieroboterarmes ist die Fangvorrichtung insbesondere am freien Ende des Industrieroboterarmes reversible angeordnet. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass die Fangvorrichtung am Industrieroboterarm schnell und einfach gegen eine andere Art der Fangvorrichtung ausgetauscht werden kann, sodass eine Schnelle Anpassbarkeit und Verwendung für ein anderes Objekt und/oder Unterwasserfahrzeug realisiert wird.
[18] Eine „Haltevorrichtung" ist insbesondere eine Vorrichtung des Objektes und/oder Unterwasserfahrzeuges, welche mit der Fangvorrichtung der Ausbring- und Bergevorrichtung eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung eingeht. Bei der Haltevorrichtung kann es sich insbesondere um eine Ringhebevorrichtung, eine Bolzenbuchse und/oder einen Magneten handeln.
[19] Unter „kraftschlüssig" wird insbesondere eine Verbindung zwischen der Fangvorrichtung und der Haltevorrichtung verstanden, bei der ein Kraftschluss (Reibschluss) auf die miteinander zu verbindenden Flächen wirkt. Hierbei ist insbesondere die gegenseitige Verschiebung der Fangvorrichtung und der Haltevorrichtung verhindert, solange durch eine Haftreibung bewirkte Gegenkraft nicht überschritten wird. Bei einer kraftschlüssigen Verbindung handelt es sich beispielsweise um eine Klemmverbindung.
[20] Unter „formschlüssig" wird insbesondere verstanden, dass die Verbindung durch ein Ineinandergreifen der Fangvorrichtung und der Haltevorrichtung entsteht. Hierbei können sich insbesondere die Fangvorrichtung und die Hebevorrichtung auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht voneinander lösen, da insbesondere die Fangvorrichtung der Haltevorrichtung im Wege steht und diese versperrt und/oder umgekehrt.
[21] Eine „Positionierungsmarke" ist insbesondere eine Markierung am Objekt und/oder am Unterwasserfahrzeug, wodurch die Position des Objektes und/oder des Unterwasserfahrzeugs bestimmbar ist. Bei einer Positionierungsmarke kann es sich auch um eine speziell ausgestaltete Oberflächenstruktur des Objektes und/oder des Unterwasserfahrzeuges handeln, welche beispielsweise mit einem optischen Verfahren erkannt wird. [22] Ein „Sensor" (auch „Detektor") ist ein technisches Bauteil, welches bestimmte physikalische und/oder chemische Eigenschaften seiner Umgebung qualitativ und/oder quantitativ erfasst. Ein Sensor dient insbesondere zum Erfassen einer Positionierungsmarke und ermöglicht dadurch die Bestimmung der Position des Objektes. Bei einem Sensor kann es sich insbesondere um einen Schallsensor, einen Lasersensor oder einen photometrischen Sensor handeln. Der Sensor kann an der Hebevorrichtung direkt oder an einer Referenzboje (Schwimmer), welche an der Hebevorrichtung befestigt ist, angeordnet sein.
[23] „Schwingungsfrei" bedeutet insbesondere, dass das Objekt und/oder Unterwasserfahrzeug beim Ausbringen und/oder Bergen in das und/oder aus dem Wasser frei von einer sich zeitlich wiederholenden Schwankungsbewegung ist. Folglich bedeutet schwingungsfrei insbesondere auch, dass die Bewegung des Objektes und/oder des Unterwasserfahrzeuges beim Ausbringen und/oder Bergen im Wesentlichen nur durch die Bewegung der Hebevorrichtung bewirkt wird.
[24] Unter „Wasseroberfläche" wird insbesondere die Grenzfläche zwischen Wasser und Luft verstanden.
[25] In einer weiteren Ausführungsform der Ausbring- und Bergevorrichtung weist die Hebevorrichtung einen zweiten Sensor, einen dritten Sensor, einen vierten Sensor und/oder einen weiteren Sensor auf.
[26] Somit kann die Qualität der erfassten Daten der Positionierungsmarke verbessert und/oder können mehrere Positionierungsmarken am Objekt und/oder Unterwasserfahrzeug erfasst werden. Folglich kann die Bewegung und das Positionieren der Hebevorrichtung genauer auf die Position des Objekts und/oder Unterwasserfahrzeuges abgestimmt werden.
[27] Bei einem „zweiten Sensor", einem „dritten Sensor", einem „vierten Sensor" und/oder einem „weiteren Sensor" handelt es sich in der Funktion und/oder Ausgestaltung insbesondere um einen oben definierten Sensor.
[28] Um den Bedienaufwand und die Gefährdung von Personen an Bord des Wasserfahrzeuges zu reduzieren, erfolgt das form- und/oder kraftschlüssige Verbinden der Fangvorrichtung und der Haltevorrichtung autonom mittels des Sensors oder der Sensoren und einer Regel- und/oder Steuereinrichtung .
[29] Folglich benötigt das Verbinden der Hebevorrichtung mit dem Objekt keinen Bedienereingriff und erhöht durch die autonome Verbindungsherstellung den Bedienerkomfort. Es ist besonders vorteilhaft, dass ein Unterwasserfahrzeug nicht mehr manuell durch einen Bediener mittels eines Verbindungsmittels, beispielsweise einem Zugseil, mit der Bergevorrichtung verbunden werden muss.
[30] Unter „autonom" wird insbesondere verstanden, dass die Verbindung zwischen der Fangvorrichtung und der Hebevorrichtung selbsttätig ohne einen Benutzereingriff erfolgt. Das autonome Verbinden wird insbesondere durch Automatisierung und/oder mittels der Regel- und/oder Steuereinrichtung erreicht. [31] Eine „Steuer- und/oder Regeleinrichtung" ist eine
Einrichtung zum Steuern und/oder Regeln einer Größe und/oder eines Parameters. Beim „Steuern" durch die Steuereinrichtung beeinflussen insbesondere eine Größe oder mehrere Größen als Eingangsgrößen eine andere Größe als Ausgangsgröße. Die Steuereinrichtung beeinflusst insbesondere gezielt die Bewegung der Hebevorrichtung und/oder der Fangvorrichtung unter Verwendung der erfassten Daten des Sensors und/oder der Sensoren. Beim „Regeln" durch eine Regeleinrichtung wird insbesondere fortlaufend eine Größe (Regelgröße) erfasst und mit einer anderen Größe (Führungsgröße) verglichen und zur Angleichung an die Führungsgröße beeinflusst. Durch die Regeleinrichtung wird beispielsweise ein bestimmter Abstand der Hebevorrichtung von der Wasseroberfläche, des Objektes und/oder des Unterwasserfahrzeuges eingehalten .
[32] In einer weiteren Ausführungsform der Ausbring- und Bergevorrichtung ist der Sensor oder einer der Sensoren ein Wellenbewegungssensor, sodass das Bergen und/oder Ausbringen mittels der Hebevorrichtung wellengangsstabilisiert erfolgt.
[33] Dadurch kann mittels der Hebevorrichtung der Wellenverlauf der Wasseroberfläche bestimmt und in die Steuerung und/oder Regelung der Bewegung der Hebevorrichtung einfließen. Aufgrund der Berücksichtigung der Daten des Wellenbewegungssensors kann somit ein Unterwasserfahrzeug optimal in ein Wasser eingebracht und/oder aus dem Wasser geborgen werden, ohne dass dieses beschädigt wird. Es ist besonders vorteilhaft, dass nicht nur die Bewegung des Wasserfahrzeuges in Bezug zu den Bewegungen des Objekts und/oder Unterwasserfahrzeuges, sondern auch zu der Wasseroberfläche kompensiert werden kann .
[34] Ein „Wellenbewegungssensor" ist insbesondere ein Sensor, welcher den Wellengang und/oder Seegang erfasst. Hierbei erfasst ein Wellenbewegungssensor insbesondere die Wellenhöhe, Wellenlänge und/oder die Fortpflanzungsgeschwindigkeit einer Wasserwelle. Bei einem Wellenbewegungssensor kann es sich beispielsweise um einen Schallsensor, einen Laser- und/oder photometrischer Sensor und/oder eine an der Hebevorrichtung befestigte Referenzboje (Schwimmer) handeln, deren Daten insbesondere zu einer Wellenkamm- und Wasserbewegungsanalyse verwendet werden .
[35] Um eine gezielte Bewegung der Hebevorrichtung und eine sichere Verbindung der Fangvorrichtung zur Haltevorrichtung zu ermöglichen, weist oder weisen die Hebevorrichtung und/oder das Wasserfahrzeug einen Beschleunigungssensor auf, sodass eine Eigenbewegung der Hebevorrichtung und/oder des Wasserfahrzeuges bestimmbar ist.
[36] Unter „Eigenbewegung" wird insbesondere die Bewegung eines Systems ohne Erregung und/oder Beeinflussung von außen verstanden. Somit ist insbesondere die Eigenbewegung der Hebevorrichtung ohne Einfluss durch die Bewegung des Wasserfahrzeugs und/oder der Wellenbewegung bestimmbar.
[37] Ein „Beschleunigungssensor" (auch „Accelerometer" oder „G-Sensor" genannt) ist insbesondere ein Sensor, welcher eine Beschleunigung misst. Ein Beschleunigungssensor bestimmt insbesondere die Trägheitskraft, Geschwindigkeitszunahme und/oder Geschwindigkeitsabnahme. Bei einem Beschleunigungssensor kann es sich beispielsweise um einen piezokeramischen Beschleunigungssensor, ein mikro elektromechanisches System, einen Dehnungsmessstreifen, einen Sensor unter Verwendung magnetischer Induktion und/oder einen Ferraris-Sensor handeln.
[38] In einer weiteren Ausgestaltungsform der Ausbring- und Bergevorrichtung ist die Regel- und/oder Steuereinrichtung derart eingerichtet, dass aufgrund einer Information des Sensors oder der Sensoren eine Bewegung der Hebevorrichtung, des Objektes und/oder des Wasserfahrzeuges vorhersagbar und/oder nutzbar ist.
[39] Dadurch wird eine Kollision der Hebevorrichtung mit dem Objekt und/oder Unterwasserfahrzeug vorhersagbar und frühzeitig vermeidbar. Zudem kann die Hebevorrichtung genauer und gezielter sich mit dem Objekt und/oder dem Unterwasserfahrzeug annähern und sich zu diesem positionieren.
[40] Um zusätzlich Montagearbeiten, beispielsweise an einem Unterwasserfahrzeug, durchführen zu können und die Hebevorrichtung auch zum Verladen und/oder Bewegen des Objektes und/oder Unterwasserfahrzeuges an Bord des Wasserfahrzeuges zu verwenden, weist die Hebevorrichtung einen Industrieroboterarm auf.
[41] Ein „Industrieroboterarm" ist insbesondere eine universelle, programmierbare Maschine zur Handhabung, Montage und/oder Bearbeitung eines Objektes. Der Industrieroboterarm ist insbesondere dreidimensional beweglich und weist bezüglich seiner Kinematik 3 - 15 Rotationsachsen auf. Bei einem Industrieroboterarm kann es sich insbesondere um einen Gelenkarmrobotermanipulator handeln .
[42] In einer weiteren Ausführungsform ist die Ausbring- und Bergevorrichtung auf einem Wasserfahrzeug eingesetzt.
[43] Somit wird ein Wasserfahrzeug mit einer optimal einsetzbaren und sicheren Ausbring- und Bergevorrichtung bereitgestellt, durch welche ein schwingungsfreies Bergen und/oder Ausbringen eines Objektes und/oder Unterwasserfahrzeuges realisiert wird. Zudem erlaubt die erfindungsgemäße Ausbring- und Bergevorrichtung eine Einsparung des Platzbedarfs und durch die Automatisierung an Bedienpersonal.
[44] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Fahrzeugkombination aus einem Trägerschiff und einem Unterwasserfahrzeug, wobei das Trägerschiff eine zuvor beschriebene Ausbring- und Bergevorrichtung aufweist und das Unterwasserfahrzeug mindestens eine Positionierungsmarke und eine Haltevorrichtung aufweist, sodass das Bergen des Unterwasserfahrzeuges von der Wasseroberfläche und/oder das Ausbringen des Unterwasserfahrzeuges in das Gewässer schwingungsfrei in Bezug zum Trägerfahrzeug erfolgt.
[45] Somit wird ein sicheres und beschädigungsfreies Ausbringen und Bergen eines Unterwasserfahrzeuges durch ein Trägerschiff auf dem offenen Meer realisiert. Folglich kann ein Unterwasserfahrzeug zeitlich und örtlich flexibel durch ein Trägerschiff aufgenommen und/oder gewartet werden. Somit kann jederzeit ein Datenträgeraustausch und/oder Batteriewechsel des Unterwasserfahrzeuges erfolgen.
[46] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt
Figur 1 eine stark schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellung eines Trägerschiffes mit einem Industrieroboterarm und ein autonomes Unterwasserfahrzeug .
[47] Ein Trägerschiff 103 fährt auf der Wasseroberfläche 109 und weist an seinem Heck eine Ausbring- und Bergevorrichtung 110 mit einen Industrieroboterarm 101 auf, welcher am Heck des Trägerschiffes 103 fest verbunden ist. An seinem gegenüberliegenden Ende trägt der Industrieroboterarm 101 ein Schnappfangmaul 111. Des Weiteren ist der Industrieroboterarm 101 mit einer Regel und Steuereinrichtung 123, einem Laserscanner 115, einem Wellengangsensor 119 und einem Beschleunigungssensor 121 ausgestattet .
[48] Ein autonomes Unterwasserfahrzeug 105 weist an seinem Heck einen Propeller 107 und an seiner Oberseite eine Positionsmarke 117 und einen Hebering 113 auf. [49] Folgende Arbeitsvorgänge werden mit dem Industrieroboterarm 101 an Bord des Trägerschiffes 103 realisiert .
[50] Das autonome Unterwasserfahrzeug 105 ist aus einer Wassertiefe an die Wasseroberfläche 109 aufgetaucht, sodass die Positionsmarke 117 und der Hebering 113 oberhalb der Wasseroberfläche 109 in der Atmosphäre angeordnet sind.
[51] Mittels des Laserscanners 115 werden kontinuierlich Lasersignale abgegeben und dadurch die Positionsmarke 117 des autonomen Unterwasserfahrzeuges 105 erfasst. Die erfassten Daten werden an die Regel- und Steuereinrichtung 123 übergeben und zum Regeln und Steuern einer Bewegung des Industrieroboterarms 101 verwendet. Zusätzlich wird mittels einer kontinuierlichen Messung des Wellengangsensors 119 und des Beschleunigungssensors 121 der Wellengang und äußere Einflussfaktoren auf die Bewegung des Industrieroboterarms 101 berücksichtigt. Unter Berücksichtigung der Sensordaten nähert sich der Industrieroboterarm 101 mit dem Schnappfangmaul 111 autonom und sehr ortsgenau dem Hebering 113 des autonomen Unterwasserfahrzeuges 105 an, wobei der Industrieroboterarm 101 dabei Steuerungs- und Bewegungsvorgaben über die Steuer- und Regeleinrichtung 123 an das autonome Unterwasserfahrzeug kommuniziert .
[52] Sobald der Hebering 113 sich im Bereich des Schnappfangmauls 111 befindet, schnappt das Schnappfangmaul 111 in die Öffnung innerhalb des Hebering 113 ein, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt ist. Nach Aufbau der kraftschlüssigen Verbindung wird das autonome Unterwasserfahrzeug 105 gegen einen nicht gezeigten Anschlag aus Gummi gezogen und gehalten. Anschließend hebt der Industrieroboterarm 101 das autonomen Unterwasserfahrzeug 105 an und setzt dieses auf dem Deck des Trägerschiffes 103 ab, wobei das Bergen aus der Wasseroberfläche 109 schwingungsfrei aufgrund der kontinuierlichen Messungen des Laserscanners 115, des Wellengangsensors 119 und des Beschleunigungssensors 121 und Berücksichtigung der entsprechenden Sensordaten in der Regel- und Steuereinrichtung 123 erfolgt.
[53] Nach dem Absetzen des autonomen Unterwasserfahrzeuges 105 an Bord des Trägerschiffes 103 wird das autonome Unterwasserfahrzeug 105 gedreht, sodass ein Zugang für eine Wartungsperson zur Batterie (nicht dargestellt) ermöglicht wird .
[54] Somit erfolgt ein autonomes, schwingungsfreies und sicheres Bergen des Unterwasserfahrzeuges 105 mittels des Industrieroboterarms 101 an Bord des Trägerschiffes 103.
[55] In einer Alternative weist der Industrieroboterarm 101 anstelle des Schnappfangmauls 111 einen Bolzen auf, welcher kraft- und formschlüssig in eine anstelle des Heberings 113 am Unterwasserfahrzeug 105 angeordnete, nicht gezeigte Buchsenaufnahme mit einer Einrastung einrastet. Bezugszeichenliste
101 Industrieroboterarm
103 Trägerschiff
105 autonomes Unterwasserfahrzeug
107 Propeller
109 Wasseroberfläche
110 Ausbring- und Bergevorrichtung
111 Schnappfangmaul
113 Hebering
115 Laserscanner
117 Positionsmarke
119 Wellengangsensor
121 Beschleunigungssensor
123 Regel- und Steuereinrichtung

Claims

Patentansprüche :
1. Ausbring- und Bergevorrichtung (110) zum Bergen und/oder
Ausbringen eines Objektes (105) von einer
Wasseroberfläche (109) und/oder in ein Gewässer, wobei die Ausbring- und Bergevorrichtung auf einem Wasserfahrzeug (103) verwendet wird, eine Hebevorrichtung (101) aufweist und die Hebevorrichtung dreidimensional bewegbar ist, eine Fangvorrichtung (111) und mindestens einen Sensor (115) zum Erfassen einer
Positionierungsmarke aufweist und das Objekt mindestens eine Positionierungsmarke (117) und eine Haltevorrichtung (113) aufweist, wobei bei dem Bergen und/oder Ausbringen ein Positionieren der Hebevorrichtung zu dem Objekt mittels des mindestens einen Sensors und der mindestens einen Positionierungsmarke erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bergen und/oder Ausbringen des Objektes die Fangvorrichtung und die Haltevorrichtung form- und/oder kraftschlüssig Verbindbar sind, und die Hebevorrichtung derart ausgestaltet ist, dass das Bergen von der Wasseroberfläche und/oder das Einbringen in das Gewässer schwingungsfrei in Bezug zum Wasserfahrzeug erfolgt .
2. Ausbring- und Bergevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebevorrichtung einen zweiten Sensor, einen dritten Sensor, einen vierten Sensor und/oder einen weiteren Sensor aufweist.
3. Ausbring- und Bergevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das form- und/oder kraftschlüssige Verbinden der Fangvorrichtung und der Haltevorrichtung autonom mittels des Sensors oder der Sensoren und einer Regel- und/oder Steuereinrichtung (123) erfolgt.
4. Ausbring- und Bergevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor oder einer der Sensoren ein Wellenbewegungssensor (119) ist, sodass das Bergen und/oder Ausbringen mittels der Hebevorrichtung wellengangsstabilisiert erfolgt.
5. Ausbring- und Bergevorrichtung nach einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Hebevorrichtung und/oder das Wasserfahrzeug einen Beschleunigungssensor (121) aufweist oder aufweisen, sodass eine Eigenbewegung der Hebevorrichtung und/oder des Wasserfahrzeuges bestimmbar ist.
6. Ausbring- und Bergevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regel- und/oder Steuereinrichtung derart eingerichtet ist, dass aufgrund einer Information des Sensors oder der Sensoren eine Bewegung der Hebevorrichtung, des Objektes und/oder des Wasserfahrzeuges vorhersagbar und/oder nutzbar ist.
7. Ausbring- und Bergevorrichtung nach einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Hebevorrichtung einen Industrieroboterarm (101) aufweist.
8. Ausbring- und Bergevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbring- und Bergevorrichtung auf einem Wasserfahrzeug (103) eingesetzt ist.
9. Fahrzeugkombination aus einem Trägerschiff (103) und einem Unterwasserfahrzeug (105), dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerschiff eine Ausbring- und Bergevorrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist und das Unterwasserfahrzeug mindestens eine Positionierungsmarke und eine Haltevorrichtung aufweist, sodass das Bergen des Unterwasserfahrzeuges von der Wasseroberfläche und/oder das Ausbringen des Unterwasserfahrzeuges in das Gewässer schwingungsfrei in Bezug zum Trägerfahrzeug erfolgt.
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